JP2018010254A - 加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所定時間でシートが移動する距離と、複数のヒータ間の距離とが略一致する場合に、シート移動方向の加熱ムラの発生を抑制することができる加熱装置を提供する。
【解決手段】第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３は、移動するシートを加熱するようにシート移動方向に配置している。制御部４１０は、所定時間でシートが移動する距離と第１発熱体３３２／第２発熱体３３３間の距離とが略一致する場合に、所定時間でシートが移動する距離と第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３の点灯タイミングとのうちの少なくとも一方を、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３によるシート上の加熱領域が分散するように制御する。
【選択図】図３

Description

移動するシートを加熱する加熱装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。

シート移動方向に所定距離を置いて配置された第１加熱部及び第２加熱部によりシートを加熱する加熱装置が開発されている。特許文献１、２には、１枚の耐熱基板上にシート移動方向に所定距離を置いて一対の抵抗加熱ヒータを配置した定着装置が示される。

特許文献１では、一対の抵抗加熱ヒータに印加する交流電圧を個別にＯＮ／ＯＦＦ制御して、定着装置を高出力運転する際の交流電圧のＯＮ／ＯＦＦ制御に伴うスイッチングノイズを抑制している。特許文献２では、一対の抵抗加熱ヒータに印加する交流電圧を個別にＯＮ／ＯＦＦ制御して、定着装置を低出力運転する際の交流電圧のＯＮ／ＯＦＦ制御に伴う加熱効率の低下を抑制している。

特開平５−１７３６５２号公報 特開２０１４−２２２３２８号公報

上記従来技術では、各抵抗加熱ヒータのＯＮタイミングを分散させることで、フリッカの発生を防いでいる。しかし、特定のシート移動速度を設定したときにシート移動方向の上流側に配置した抵抗加熱ヒータで加熱したシート領域が、シート移動方向の下流側に配置した抵抗加熱ヒータで再び加熱され、逆に上流側に配置した抵抗加熱ヒータで加熱されないシート領域がシート移動方向の下流側に配置した抵抗加熱ヒータでも加熱されないという状態になる可能性があり、その場合シート上に加熱ムラが発生する。

本発明は、シート移動方向の加熱ムラの発生を抑制する加熱装置を提供することを目的としている。

本発明の加熱装置は、移動するシートを加熱するようにシート移動方向に配置した複数のヒータと、所定時間でシートが移動する距離と前記複数のヒータ間の距離とが略一致する場合に、前記所定時間でシートが移動する距離と前記複数のヒータの点灯タイミングとのうちの少なくとも一方を、前記複数のヒータによるシート上の加熱領域が分散するように制御する制御手段と、を備えるものである。

本発明によれば、シート移動方向の加熱ムラの発生を抑制する加熱装置を提供することができる。

画像形成装置の構成の説明図である。 定着装置の構成の説明図である。図中、（ａ）は定着装置の回転軸線方向に垂直な断面、（ｂ）はヒータの断面である。 第１発熱体及び第２発熱体に対する電力供給回路の説明図である。 デューティ比５０％における比較例の制御の説明図である。図中、（ａ）は交流電圧の制御波形、（ｂ）は加熱ムラの発生状態である。 デューティ比５０％における実施の形態１の制御の説明図である。図中、（ａ）は交流電圧の制御波形、（ｂ）は加熱ムラの発生状態である。 実施の形態１の制御のフローチャートである。 実施の形態２の制御の説明図である。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

＜実施の形態１＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置Ａは、装置本体１００の上部に画像読取装置２００を備えている。画像形成手段の一例である画像形成部２０は、トナー像を形成してシートに転写する。加熱装置の一例である定着装置３０は、画像形成部２０によりトナー像を転写されたシートを加熱して画像を定着させる。

装置本体１００は、下部から上方へ向かって、シート給送部１０、画像形成部２０、定着装置３０、シート排出部４０を設けている。画像形成部２０、定着装置３０の図中右側に、シート再給送部５０を設けている。

シート給送部１０は、カセット１１又は手差しトレイ１６に積載されたシートＰを画像形成部２０へ給送する。カセット１１は、シートＰを収納する。シート検知センサＳ１は、カセット１１にシートＰが収納されているか否かを検知する。ピックアップローラ１２は、カセット１１に積載されたシートを分離部１３へ送出する。

分離部１３は、正転ローラと反転ローラとを当接して構成され、最上位のシートＰを給送パスＰＳ１に送出する一方、最上位のシートＰに重送されるシートをカセット１１に押し戻す。給送ローラ１４は、給送パスＰＳ１に送出されたシートＰをレジストローラ１５へ送出する。

レジストローラ１５は、回転を停止したニップでシートＰを受け止めて斜行を修正し、感光ドラム２１に形成されたトナー像にタイミングを合わせて転写部Ｎ１へシートを送出する。レジ前センサＳ２は、シートＰの先端がレジストローラ１５のニップに到達するタイミングを検知する。

手差しトレイ１６からシートＰを給送する場合、供給ローラ１７および分離パッド１８によってシートを１枚に分離し、供給ローラ１９によって給送パスＰＳ１に合流させて給送ローラ１４に送出する。その後は、カセット１１のシートＰを用いる場合と同様である。

（画像形成部）
画像形成部２０は、回転する感光ドラム２１の周囲に帯電ローラ２２、露光装置２３、現像装置２４、転写ローラ２５、ドラムクリーニング装置２６を配置している。感光ドラム２１は、金属円筒の基体上に感光層を形成されている。帯電ローラ２２は、感光ドラム２１の周面を一様に帯電させる。

露光装置２３は、画像データを走査線に展開して二値変調した画像信号によりレーザービームを発生させ、回転ミラーでレーザービームを走査して感光ドラム２１の周面に画像の静電潜像を形成する。画像データは、画像読取装置２００に読み取られた原稿の画像データ又は外部のコンピュータから送信された画像データである。

現像装置２４は、現像ローラ２４ａに現像剤を担持して感光ドラム２１に供給することにより、感光ドラム２１上の静電潜像をトナー像に現像する。転写ローラ２５は、感光ドラム２１との間に転写部Ｎ１を形成する。レジストローラ１５から給送されたシートＰが転写部Ｎ１を通過する過程で転写ローラ２５にトナーの帯電極性と反対極性の電圧が印加されることにより、感光ドラム２１上のトナー像がシートＰに転写される。

転写部Ｎ１でトナー像が転写されたシートＰは、定着装置３０へ搬送され、定着装置３０の定着ニップＮ２を通過する過程でシートＰに画像が定着される。定着センサＳ３は、シートＰの先端が定着ニップＮ２を抜けたことを検知する。定着装置３０で画像を定着されたシートＰは、シート排出部４０へ搬送され、排出ローラ４１によって排出トレイ４２へ排出される。

（両面印刷モード）
シートＰの両面に画像を形成する場合、１面目に画像形成されたシートＰの後端が排出ローラ４１を抜ける前に排出ローラ４１を一旦停止させ、排出ローラ４１を逆回転させることで、シートＰの前後を入れ替えてシート再給送部５０へ搬送する。シート再給送部５０へ搬送されたシートＰは、再給送ローラ５１、５２によって破線で示す再給送パスＰＳ２を搬送され、再給送ローラ５３によってレジストローラ１５に搬送される。そして、レジストローラ１５によって転写部Ｎ１に搬送され、シートＰの２面目にトナー像が転写される。

２面目にトナー像が転写されたシートＰは、１面目の場合と同様に定着装置３０にて加熱加圧されて画像をシートＰに定着される。このようにして両面に画像が形成されたシートＰは、シート排出部４０へ搬送され、排出ローラ４１によって排出トレイ４２へ排出される。

（定着装置）
図２は定着装置の構成の説明図である。図２中、（ａ）は定着装置の回転軸線方向に垂直な断面、（ｂ）はヒータの断面である。図２の（ａ）に示すように、定着装置３０は、定着ベルトユニット３１に加圧ローラ３２を圧接してシートの定着ニップＮ２を形成している。定着ベルトユニット３１は、加熱ヒータ３３を保持した非回転のヒータホルダ３１１の周囲に、定着ベルト３１０を回転自在に保持している。定着装置３０は、定着ベルト３１０を加圧ローラ３２で駆動するタイプの加熱装置である。

加圧ローラ３２は、回転軸を設けた芯金３２ａの周囲にシリコンゴムの弾性層３２ｂを固定している。加圧ローラ３２は、芯金３２ａの両端部を不図示の加圧バネでヒータホルダ３１１に向かって加圧されている。加圧ローラ３２は、定着モータによって矢印Ｒ３２方向に回転駆動される。加圧ローラ３２が回転すると、定着ベルト３１０が従動してヒータホルダ３１１の周りを回転する。

定着ベルト３１０の内面には、ヒータホルダ３１１に保持された加熱ヒータ３３が接触している。加圧ローラ３２は、定着ベルト３１０を介して、加熱ヒータ３３との間に定着ニップＮ２を形成している。加熱ヒータ３３は、定着ニップＮ２を通過するシートＰを、定着ベルト３１０を介して加熱する。図１の画像形成部２０でトナー像が転写されたシートＰは、定着ニップＮ２にて挟持搬送されつつ、加熱ヒータ３３による加熱と加圧ローラ３２による加圧とを受ける。これにより、シートＰ面上でトナーが溶融し、画像がシートＰに定着される。未定着トナー像は、定着ベルト３１０を介して加熱ヒータ３３の加熱を受けてシートＰ上に定着される。サーモスイッチ（保護素子）３１２は、加熱ヒータ３３の閾値を超えた昇温に応答して作動する温度スイッチである。

図２の（ｂ）に示すように、複数のヒータの一例である第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３は、移動するシートを加熱するようにシート移動方向に配置している。加熱ヒータ３３は、ＳｉＣ，ＡｌＮ，Ａｌ_２Ｏ_３等の絶縁性セラミックスの基板３３１上に、導電性セラミックスの第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３を配置したセラミックヒータである。第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３は、耐熱性ガラスの保護層３３４で覆われて保護されている。温度センサ３３５は、サーミスタを用いており、加熱ヒータ３３の温度に応じた出力を生成する。

いわゆるオンデマンド型の定着装置３０は、加熱ヒータ３３の温度が定着ベルト３１０を介してシートＰに直接作用するので、温度調整の応答性や定着温度の立ち上がりに優れている。しかし、定着装置３０は、加熱ヒータ３３の熱容量が小さいため、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３の発熱量の変化やシートＰの熱容量に応答して加熱ヒータ３３の温度変動を引き起こし易い。そして、加熱ヒータ３３の温度変動が定着ベルト３１０を介してシートＰに直接作用するため、定着画像に光沢ムラが形成され易い。したがって、オンデマンド型の定着装置３０は、従来の定着ローラを用いるローラ型の定着装置に比較して、定着画像に光沢ムラを引き起し易い。

そこで、実施の形態１では、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３に対して、交流電圧の２波長を周期とした交流電圧のデューティ制御を個別に行って、加熱ヒータ３３の温度をきめ細かく調整できるようにしている。

（電力供給回路）
図３は第１発熱体及び第２発熱体に対する電力供給回路の説明図である。図３に示すように、商用電源４００は、１００Ｖの交流電源である。電力供給回路４５のインレット４０１は、商用電源４００から電力供給を受ける。ＡＣフィルタ４０２は、高周波成分をバイパスして、スイッチングノイズ等、電力供給回路４５から商用電源４００へ流れ出す高調波ノイズを除去する。

電源装置４０３は、一次側の交流電圧から所定電圧の直流電圧を形成し、二次側の不図示の各種負荷に出力している。電源装置４０３の一次側は、商用電源４００と直接接続されている。電源装置４０３の二次側は、電源装置４０３内にある不図示のトランスを介して商用電源４００と非接触に接続されている。電源装置４０３の二次側の負荷は、図１に示す感光ドラム２１や加圧ローラ３２を駆動するモータ、制御部４１０等である。

電力供給回路４５の負荷として、第１発熱体３３２、第２発熱体３３３、電源装置４０３が設けられている。第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３は、商用電源４００から供給された交流電圧を、第１ヒータ駆動回路４２０及び第２ヒータ駆動回路４２１によりＯＮ／ＯＦＦ制御することにより発熱量を調整される。第１ヒータ駆動回路４２０及び第２ヒータ駆動回路４２１は、半導体素子（トライアック）を用いて、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３に印加する交流電圧をＯＮ／ＯＦＦ制御する。

制御部４１０は、第１ヒータ駆動回路４２０を制御して第１発熱体３３２の加熱を制御する。第１ヒータ駆動回路４２０は、制御部４１０からの信号に応じて第１発熱体３３２に印加する交流電圧をＯＮ／ＯＦＦ制御する。

制御部４１０は、第２ヒータ駆動回路４２１を制御して第２発熱体３３３の加熱を制御する。第２ヒータ駆動回路４２１は、制御部４１０からの信号に応じて第２発熱体３３３に印加する交流電圧をＯＮ／ＯＦＦ制御する。

制御部４１０は、ＣＰＵ４１３、ＲＯＭ４１１、ＲＡＭ４１２、各入出力ポート等から構成される。制御部４１０は、ＲＯＭ４１１から読み出したプログラム及びデータをＲＡＭ４１２に保持して、ＣＰＵ４１３が必要な演算と制御を行うことにより、図２の定着装置３０を制御する。

商用電源４００の交流電圧は、ＡＣフィルタ４０２を介してゼロクロス生成回路４３０に入力される。ゼロクロス生成回路４３０は、商用電源４００の交流電圧を検知して、交流電圧に同期したタイミング信号であるゼロクロス信号を発生する。ゼロクロス生成回路４３０は、交流電圧が電圧０Ｖ近辺に設定された閾値電圧以下の電圧である時にＨｉｇｈレベルのゼロクロス信号を出力し、それ以外の場合にＬｏｗレベルの信号を出力する。ゼロクロス信号は、商用電源４００の交流電圧の周期と等しい周期のパルス信号である。

制御部４１０は、ゼロクロス信号を検知して商用電源４００の交流電圧の１波長の周期及び位相を検知する。制御部４１０は、ゼロクロス信号を、第１ヒータ駆動回路４２０及び第２ヒータ駆動回路４２１におけるＯＮ／ＯＦＦ制御の基準タイミングとして利用する。制御部４１０は、交流電圧が略０Ｖのタイミングで交流電圧の印加をＯＮ／ＯＦＦする。

制御部４１０は、温度センサ３３５の出力に基づく加熱ヒータ３３の現在温度と温度調整の目標温度との温度差に応じたデューティ比で第１ヒータ駆動回路４２０及び第２ヒータ駆動回路４２１に交流電圧を印加する。

（比較例）
図４はデューティ比５０％における比較例の制御の説明図である。図４中、（ａ）は交流電圧の制御波形、（ｂ）は加熱ムラの発生状態である。

図４の（ａ）に示すように、比較例の制御では、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３は、交流電圧の２波長を１周期βとして、印加する交流電圧をＯＮ／ＯＦＦ制御されている。上流側の第１発熱体３３２は、第１発熱体３３３をＯＮし続ける出力状態を１００％とすると、出力５０％でＯＮ／ＯＦＦ制御されている。下流側の第２発熱体３３２も、第２発熱体３３３をＯＮし続ける出力状態を１００％とすると、出力５０％でＯＮ／ＯＦＦ制御されている。

表１に示すように、比較例の制御では、４つの半波長をそれぞれ１００％か０％かで４種類にＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、出力を０％、２５％、５０％、７５％の４段階に変化させている。出力５０％のとき、第１発熱体３３２と第２発熱体３３３とを交互にＯＮ／ＯＦＦするパターンでＯＮ／ＯＦＦ制御を行っている。第１発熱体３３２に印加する交流電圧と第２発熱体３３３に印加する交流電圧の位相とを１８０度ずらせて、定着装置３０の電力消費の変動に伴う電源電圧の変動（フリッカー）を抑制している。交流電圧の印加のＯＮ／ＯＦＦ制御におけるＯＮ及びＯＦＦの両方をゼロクロス制御して、スイッチングに伴う高調波ノイズの発生を抑制している。

しかし、比較例の制御では、一周期βの１／２にシート移動速度Ｖを乗じた半周期移動距離Ｄｈが第１発熱体３３２の中心から第２発熱体３３３の中心までの距離Ｌと略同一になると、シートＰに形成された画像に光沢ムラが発生し易くなる。すなわち、所定距離の一例である半周期移動距離Ｄｈがヒータ間の距離の一例である距離Ｌと略同一になると、シートＰに形成された画像に光沢ムラが発生し易くなる。

Ｄｈ＝１／２×β×Ｖ

図４の（ｂ）に示すように、時間Ｔ１においてＯＮした第１発熱体３３２に接したシートＰの領域Ｅ１は、続く時間Ｔ２においても、ＯＮした第２発熱体３３２に接して大きく温度上昇する。一方、時間Ｔ２においてＯＦＦした第１発熱体３３２に接したシートＰの領域Ｅ２は、時間Ｔ３においてＯＦＦした第２発熱体３３２に接して十分に加熱されず、温度上昇が抑制される。

すなわち、ＯＮ／ＯＦＦ制御の一周期βの１／２にシートＰが移動する距離である半周期移動距離Ｄｈと、第１発熱体３３２と第２発熱体３３３との距離Ｌとが略一致するシート移動速度Ｖでは、シート上で距離Ｌ離れた位置に加熱温度差が発生する。距離Ｌごとの加熱温度差は、シート搬送方向におけるシートの加熱ムラとなって定着画像に光沢ムラを発生させ、定着画像の画像品質を低下させてしまう。

そこで、実施の形態１では、半周期移動距離Ｄｈが距離Ｌに略一致するシート移動速度Ｖでは、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３に印加する交流電圧のＯＮ／ＯＦＦ制御の位相を一致させている。言い換えれば、商用電源４００の１波長λと、シートが距離Ｌを移動する時間が略一致する場合、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３に印加する交流電圧が同時にＯＮする時間を増やしている。

（実施の形態１の制御）
図５はデューティ比５０％における実施の形態１の制御の説明図である。図６は実施の形態１の制御のフローチャートである。図５中、（ａ）は交流電圧の制御波形、（ｂ）は加熱ムラの発生状態である。

図３に示すように、制御手段の一例である制御部４１０は、第１点灯パターンで制御している時に、交流電圧の１波長でシートが移動する距離と第１発熱体３３２／第２発熱体３３３間の距離とが略一致する場合は、第２点灯パターンに切り替えて制御する。言い換えれば、制御部４１０は、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３によるシート上の加熱領域が分散するように設定した点灯パターンに切り替えて制御する。

第１点灯パターンでは、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３が同時にオンする時間が分散するように設定している。第２点灯パターンでは、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３によるシート上の加熱領域が分散するように設定している。第２点灯パターンは、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３が同時にオンしている時間の割合が第１点灯パターンよりも高い。

制御部４１０は、所定時間の一例である交流電圧の１波長でシートが移動する距離と第１発熱体３３２／第２発熱体３３３間の距離とが略一致する場合に、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３によるシート上の加熱領域が分散するように制御する。制御部４１０は、第１ヒータの一例である第１発熱体３３２で加熱したシート上の領域が、第２ヒータの一例である第２発熱体３３３に到達するタイミングでの第２発熱体３３３の点灯を抑制する。

図５の（ａ）に示すように、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３は、ＯＮ／ＯＦＦ制御された交流電圧を印加される。所定周期は、ｎを自然数としたとき、交流電圧のｎ波長である。第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３は、交流電圧の２波長を１周期βとして、印加する交流電圧をＯＮ／ＯＦＦ制御されている。第１発熱体３３２は、第１発熱体３３３をＯＮし続ける状態を出力１００％とすると、出力５０％でＯＮ／ＯＦＦ制御されている。第２発熱体３３２も、第２発熱体３３３をＯＮし続ける状態を出力１００％とすると、出力５０％でＯＮ／ＯＦＦ制御されている。

制御部４１０は、交流電圧が略０Ｖのタイミングで交流電圧の印加をＯＮ／ＯＦＦする。交流電圧の印加のＯＮ／ＯＦＦ制御におけるＯＮ時間及びＯＦＦ時間の両方をゼロクロス制御して、スイッチングに伴う高調波ノイズの発生を抑制している。制御部４１０は、半周期移動距離Ｄｈが距離Ｌに略一致するシート移動速度Ｖでは、第１発熱体３３２と第２発熱体３３３とを同時にＯＮ制御し、同時にＯＦＦ制御している。制御部４１０は、第１発熱体３３２と第２発熱体３３３とに印加する交流電圧のＯＮ／ＯＦＦ制御の位相を一致させている。

図３を参照して図６に示すように、ＣＰＵ４１３は、ゼロクロス生成回路４３０から出力されるパルス信号から商用電源４００の波長λを検出する（Ｓ１１）。ＣＰＵ４１３は、シートＰの厚みや給紙箇所などの環境条件から決定されるシート移動速度Ｖを検出する（Ｓ１２）。ＣＰＵ４１３は、画像形成装置Ａの出荷前に予めＲＯＭ４１１に書き込まれた「シート移動方向における第１発熱体３３２の中心から第２発熱体３３３の中心までの距離Ｌ」を読み出す（Ｓ１３）。

ＣＰＵ４１３は、商用電源４００の波長λ、シートＰの搬送速度Ｖ、発熱体間の距離Ｌの関係が、次式であるか否かを判断する（Ｓ１４）。次式は、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３に対するＯＮ／ＯＦＦ制御の一周期βの１／２にシート移動速度Ｖを乗じた半周期移動距離Ｄｈ＝（λ×Ｖ）が第１発熱体３３２の中心から第２発熱体３３３の中心までの距離Ｌと略同一か否かを判別する。すなわち、交流電圧の１波長λでシートＰが移動する距離（λ×Ｖ）と第１発熱体３３２／第２発熱体３３３間の距離との比が０．９５以上１．０５未満であるか否かを判別する。距離（λ×Ｖ）が距離Ｌの±５％以内に納まっているか否かを判別する。

Ｌ×０．９５ ≦ λ×Ｖ ≦ Ｌ×１．０５

なお、実施の形態１では、交流電圧の２波長を周期とするＯＮ／ＯＦＦ制御を行っているので、「１波長λでシートＰが搬送される距離（λ×Ｖ）が距離Ｌの±５％以内である場合」となる。しかし、交流電圧の１波長を周期とするＯＮ／ＯＦＦ制御を行っている場合は「１／２波長でシートＰが搬送される距離（λ×Ｖ）が距離Ｌの±５％以内である場合」となる。

ＣＰＵ４１０は、半周期移動距離Ｄｈが距離Ｌの±５％以内に納まっていない場合（Ｓ１４のＮＯ）、上述した表１のテーブルＡを使用する（Ｓ１６）。表１のテーブルＡを使用して第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３を個別にＯＮ／ＯＦＦ制御することで、温度リプル及び高調波ノイズを効率的に低減することができる。

ＣＰＵ４１３は、半周期移動距離Ｄｈが距離Ｌの±５％以内に納まって略一致と判断される場合（Ｓ１４のＹＥＳ）、表２のテーブルＢを使用する（Ｓ１５）。表２のテーブルＢを使用して第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３を個別にＯＮ／ＯＦＦ制御することで、比較例で説明した距離Ｌごとの加熱温度差を解消する。

表２に示すように、第２モードにおけるデューティのパターンは、第１発熱体３３２のＯＮ時間から所定周期の１／２ずれた第２加熱部のＯＮ時間が表１に示す所定パターンの場合よりも少ない。第２モードにおけるデューティのパターンは、第１発熱体３３２のＯＮ時間に重なる第２発熱体３３３のＯＮ時間が表１に示す所定パターンの場合よりも多い。

実施の形態１では、１波長λでシートＰが搬送される距離（λ×Ｖ）が距離Ｌの±５％以内である場合（Ｓ１４のＹＥＳ）、第１発熱体３３２と第２発熱体３３３に印加する交流電圧のＯＮ／ＯＦＦ制御の位相を一致させている。第１発熱体３３２と第２発熱体３３３とを同時にＯＮ制御し、同時にＯＦＦ制御している。

図５の（ｂ）に示すように、半周期移動距離Ｄｈと距離Ｌとが略一致するシート移動速度の場合に第２モードが実行される。第２モードでは、シート上の半周期移動距離を置いた二つの位置における第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３による合計加熱量のばらつきが所定パターンの場合よりも小さくなる。

出力５０％のとき、時間Ｔ１においてＯＮ制御されている第１発熱体３３２に接したシートＰの領域Ｅ１は、続く時間Ｔ２ではＯＦＦしていた第２発熱体３３２に接して温度上昇が抑制される。一方、時間Ｔ２でＯＦＦしていた第１発熱体３３２に接していたシートＰの領域Ｅ２は、時間Ｔ３においてＯＮ制御されている第２発熱体３３２に接して十分に加熱され、領域Ｅ１と同程度に温度上昇する。

このため、実施の形態１では、半周期移動距離Ｄｈが距離Ｌに略一致するシート移動速度Ｖでも、シート上の距離Ｌごとの領域で加熱温度差が発生し難い。これにより、シートの加熱ムラが解消されて定着画像の光沢ムラが発生し難くなり、定着画像の画像品質が高く維持される。

（実施の形態１の効果）
比較例では、半周期移動距離Ｄｈが距離Ｌに略一致するシート移動速度Ｖの場合に、シート上の距離Ｌごとの領域の温度差が極端に出てしまう。これに対して、実施の形態１では、半周期移動距離Ｄｈが距離Ｌに略一致するシート移動速度Ｖの場合に、シート上の距離Ｌごとの領域の温度差が目立たない。このため、実施の形態１では、シートに出力された出力画像の光沢ムラ、定着ムラ、画像強度ムラを抑制することが可能になる。

実施の形態１では、半周期移動距離Ｄｈが距離Ｌに略一致しない、すなわち通常の運転時のほとんどの場合は、表１のパターンを実行する。表１のパターンは、温度リプルが小さく、定着装置３０の消費電力の変動に伴う電源電圧の変動が小さく、高調波ノイズの発生が少ない。電源電圧の変動や高調波ノイズの影響を無視して大電流を設定することができるため、定着装置３０における速やかな起動立ち上げと、応答性の高い温度調整を実現できる。

なお、温度リプルは、検出温度と閾値とを用いた単純なＯＮ／ＯＦＦ制御に伴う加熱ヒータ３３の温度変動である。実施の形態１における温度リプルは、デューティ比の制御をより多段階に行なうことでも、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３を個別に異なるデューティ比のパターンでＯＮ／ＯＦＦ制御することでも実現できる。

また、高調波ノイズは、大電流をＯＮ／ＯＦＦする際に含まれる高次の電流成分である。交流電流をＯＦＦ制御する際にゼロクロス制御を行なっている場合でも、図７に示すように、交流電圧の高い電流値の位相でのＯＮ制御が実行されると、電源電圧に高次の電流成分が発生してしまう。このため、実施の形態１では、図５の（ａ）に示すように、交流電圧が０Ｖ近傍の位相でＯＮがされて、０Ｖ近傍の位相でＯＦＦがされるように、交流電圧の波数制御を行っている。

また、実施の形態１では、第２モードの実行中は、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３を同時にＯＮ制御し、同時にＯＦＦ制御するので、第１モードの実行中よりも、定着装置３０の電力消費の変動に伴う電源電圧の変動が大きくなる可能性がある。しかし、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３のデューティ比の立ち上がり速度や温度変化に対する応答性を低下させることで、電源電圧の変動を抑制することも可能である。

比較例では、半周期移動距離Ｄｈと距離Ｌとが略一致するシート移動速度の場合にシート上の画像に光沢ムラ、定着ムラが発生してしまう。これに対して、実施の形態１では、半周期移動距離Ｄｈと距離Ｌとが略一致するシート移動速度の場合にシート上の加熱量の差が極端に出てしまわない。半周期移動距離Ｄｈと距離Ｌとが略一致する時に温度差が大きく出ないテーブルＢを使用するので、画像形成されたシートの画像ムラを抑制できる。

実施の形態１では、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３に同一の抵抗値を持たせ、半周期移動距離Ｄｈと距離Ｌとが略一致しない場合は、第１発熱体３３２と第２発熱体３３３とを交互にＯＮする。これにより、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３のＯＮ／ＯＦＦ制御に伴う定着装置３０の電力変動が軽減されている。

＜実施の形態２＞
実施の形態１では、交流電圧のＯＮ／ＯＦＦ制御において、交流電圧をＯＮするタイミングもＯＦＦするタイミングも略０Ｖにゼロクロス制御した。これに対して、実施の形態２では、交流電圧の１／２波長について１０％刻みのデューティ比を設定して図３の加熱ヒータ３３に対する供給電力をより細かく調整できるようにしている。

実施の形態２の制御は、表１、表２がそれぞれ表３、表４に置き換えられる以外は、実施の形態１の画像形成装置において実施の形態１と同一に実行される。したがって、主として表３、表４に関する説明を行い、実施の形態１の説明と重複する説明を省略する。

（実施の形態２の制御）
図７は実施の形態２の制御の説明図である。図３に示す第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３は、実施の形態２の制御でも、半周期移動距離Ｄｈと距離Ｌとが略一致しない場合は、図４の（ａ）に示すように、交流電圧の２波長を１周期βとして、印加する交流電圧をＯＮ／ＯＦＦ制御される。

図６に示すように、ＣＰＵ４１３は、１波長λでシートＰが搬送される距離（λ×Ｖ）が距離Ｌの±５％以内であるか否かを判断する（Ｓ１４）。ＣＰＵ４１３は、１波長λでシートＰが搬送される距離（λ×Ｖ）が距離Ｌの±５％以内ではない場合（Ｓ１４のＮＯ）、表３のテーブルＡを使用する（Ｓ１６）。

１波長λでシートＰが搬送される距離（λ×Ｖ）が距離Ｌの±５％以内ではない場合（Ｓ１４のＮＯ）、実施の形態１で説明したように、第１発熱体３３２と第２発熱体３３３とをどのように加熱してもシートＰにはシート移動方向の加熱ムラが発生しにくい。

そのため、表３では、交流電流のスイッチングに伴う高調波ノイズの抑制を優先して、出力１０〜９０％における交流電圧の半波長ごとのデューティ比を設定している。制御部４１０は、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３を表３に示すように個別にデューティ制御することで、温度リプル及び高調波ノイズを低減する。

ＣＰＵ４１３は、１波長λでシートＰが搬送される距離（λ×Ｖ）が距離Ｌの±５％以内である場合（Ｓ１４のＹＥＳ）、表４のテーブルＢを使用する（Ｓ１５）。

表４に示すように、第２モードのデューティのパターンは、表３に示す第１モードのデューティのパターンよりも、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３における交流電圧の１／２波長を通じたＯＮ時間（１００％）及びＯＦＦ時間（０％）が少ない。

交流電圧の１波長λでシートＰが搬送される距離（λ×Ｖ）が距離Ｌの±５％以内である場合（Ｓ１４のＹＥＳ）、図４の（ｂ）を参照して説明したように、シートＰにシート移動方向に加熱ムラが発生し易くなる。そのため、表５のテーブルＢでは、シートＰのシート移動方向の加熱ムラの抑制を優先して、出力１０〜９０％における交流電圧の半波長ごとのデューティ比を設定している。

表４のテーブルＢは、シート上の半周期移動距離を置いた二つの位置における第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３による合計加熱量のばらつきが所定パターンの場合よりも小さくなるようにデューティ比を設定している。シートＰの移動方向の各領域において、第１発熱体３３２による加熱量と第２発熱体３３３による加熱量との合計量が等しくなるように、交流電圧の半波長ごとのデューティ比を設定している。

例えば、時間Ｔ１における第１発熱体３３２のデューティ比８０％に時間Ｔ２における第２発熱体３３３のデューティ比２０％を加えた合計は１００％である。そして、時間Ｔ２における第１発熱体３３２のデューティ比６０％に時間Ｔ３における第２発熱体３３３のデューティ比４０％を加えた合計は１００％である。このため、シートＰ上のシート移動方向に隣接した２つの領域、すなわち時間Ｔ２に第１発熱体３３２を通過した領域と時間Ｔ２に第２発熱体３３２を通過した領域とに対する加熱ヒータ３３による加熱量はほぼ等しくなる。

表４のテーブルＢは、図７に示すように、交流電流をＯＦＦ制御する際にゼロクロス制御を行なっていても、交流電圧の高い電流値の位相でのＯＮ制御が実行されると、電源電圧に高次の電流成分が発生してしまう。また、表４のテーブルＢは、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３を同時にＯＮ制御している時間が表３のテーブルＡよりも長くなるため、表３のテーブルＡよりも定着装置３０の電力消費の変動に伴う電源電圧の変動が大きくなる可能性がある。

このため、１波長λでシートＰが搬送される距離（λ×Ｖ）が距離Ｌの±５％以内であるごく限られた場合にだけ表４のテーブルＢを適用している。そして、それ以外の大多数の場合は、表３に示すように、交流電圧の１／２波長を通じたＯＮ時間（１００％）及びＯＦＦ時間（０％）を多くしている。

実施の形態１では、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３に同一のデューティ制御を適用して電力を供給するので、温度リプルにより第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３の温度が一定になるまでに時間がかかる。これに対して、実施の形態２では、交流電圧のできるだけ多くの半波長の中で加熱を行っているため、温度リプルが小さくなり、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３の温度が一定になるまでの時間が短くなる。

また、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３に同一のデューティ制御を適用して電力を供給すると、第１発熱体３３２のＯＮタイミングと第２発熱体３３３のＯＮタイミングが一致して、高調波ノイズが大きく発生してしまう。高調波ノイズは、大電流をＯＮ／ＯＦＦする際に含まれる高次の電流成分である。ＯＦＦ時にゼロクロス制御を行なっている場合でも、高電流の位相でのＯＮ時に高次の電流成分が含まれる。そこで、実施の形態２では、第１発熱体３３２のＯＮタイミングと第２発熱体３３３のＯＮタイミングとをずらせて高調波ノイズを抑制している。

＜その他の実施の形態＞
本発明の加熱装置は、実施の形態１、２で説明した具体的な構成には限定されない。実施の形態１、２の構成の一部又は全部を等価な部材に置き換えた別の実施の形態でも実施可能である。例えば、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３は、抵抗加熱ヒータには限定されない。ＩＨ加熱装置であってもよい。

第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３は、抵抗値が異なっていてもよい。抵抗値の低いほうを主体にして、抵抗値の低いほうを補助的に使用して定着ベルト３１０の温度制御を行ってもよい。第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３の一方を常にＯＮ制御しつつ、他方のＯＮ／ＯＦＦ制御を繰り返してもよい。

実施の形態１では半周期移動距離Ｄｈが距離Ｌに略一致する場合に第２モードを実行する制御を説明した。しかし、第２モードを実行する場合は、半周期移動距離Ｄｈが距離Ｌに略一致する場合には限らない。半周期移動距離Ｄｈに１周期移動距離Ｄｆの整数倍を加算した距離が距離Ｌに略一致する場合にも第２モードを実行してもよい。

実施の形態１では半周期移動距離Ｄｈが距離Ｌに略一致する場合に第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３の動作モードを切り替える制御を説明した。しかし、半周期移動距離Ｄｈが変化するように、シートの搬送速度を変更してもよい。すなわち、実施の形態１における制御対象は、第１発熱体３３２及び第２発熱体３３３の点灯タイミングである。しかし、所定時間の一例であるでシートが移動する距離のほうを制御対象としてもよい。

実施の形態１では電子写真方式の画像形成装置Ａに搭載された定着装置の実施の形態を説明した。しかし、加熱装置の実施の形態は、定着装置には限らない。シートのカール取り装置、画像形成されたシートの光沢処理装置、画像処理前のシート乾燥装置、シートに印刷した樹脂材料の硬化装置、シートの含有水分量の調整装置、化学反応装置等であっても実施できる。画像形成装置の画像形成プロセスは、電子写真方式には限らない。インクジェット方式でも実施できる。

実施の形態１では、表１、２に示す「交流電圧の２波長を１周期とするデューティ比５０％のＯＮ／ＯＦＦ制御」を説明した。しかし、ＯＮ／ＯＦＦ制御の周期は任意に設定可能である。「交流電圧の１波長を１周期とするＯＮ／ＯＦＦ制御」、「交流電圧の１．５波長を周期とするＯＮ／ＯＦＦ制御」、「交流電圧の１．１波長を１周期とするＯＮ／ＯＦＦ制御」等でも、広く本発明を実施できる。

実施の形態１では、交流電圧をＯＮ／ＯＦＦ制御する実施の形態を説明した。しかし、ＯＮ／ＯＦＦ制御される電圧は交流電圧には限らない。交流電圧を整流した直流電圧、交流電圧を整流して平滑した直流電圧、不規則なパルス電圧においても、実施の形態１と同様のＯＮ／ＯＦＦ制御が可能である。直流電流のＯＮ／ＯＦＦパターンを一定周期で繰り返して、一定周期内のデューティ制御を行っている場合も本発明を実施できる。

１０：給紙部、２０：画像形成部、２１：感光ドラム、２２：帯電ローラ、２３：露光装置、２４：現像装置、２５：転写ローラ、３０：定着装置（加熱装置）、３１：定着ベルトユニット、３２：加圧ローラ、４０：シート排出部、４１：排出ローラ、４２：排出トレイ、４５：電力供給回路、３１０：定着ベルト、３１１：ヒータホルダ、３３２：第１発熱体（第１加熱部）、３３３：第２発熱体（第２加熱部）、３３５：サーミスタ、４００：商用電源（交流電圧）、４１０：制御部（制御手段）、４１１：ＲＯＭ、４１２：ＲＡＭ、４１３：ＣＰＵ、４２０：第１ヒータ駆動回路（電源）、４２１：第２ヒータ駆動回路（電源）、４３０：ゼロクロス生成回路、Ａ：画像形成装置

Claims (7)

1. 移動するシートを加熱するようにシート移動方向に配置した複数のヒータと、
   所定時間でシートが移動する距離と前記複数のヒータ間の距離とが略一致する場合に、前記所定時間でシートが移動する距離と前記複数のヒータの点灯タイミングとのうちの少なくとも一方を、前記複数のヒータによるシート上の加熱領域が分散するように制御する制御手段と、を備える、
   ことを特徴とする加熱装置。
2. 前記制御手段は、
   前記複数のヒータのうちシート移動方向の上流側の第１ヒータで加熱したシート上の領域が、前記複数のヒータのうちシート移動方向の下流側の第２ヒータに到達するタイミングでの前記第２ヒータの点灯を抑制する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記制御手段は、
   前記複数のヒータに供給する交流電圧の１波長でシートが移動する距離と前記複数のヒータ間の距離とが略一致する場合は、前記複数のヒータによるシート上の加熱領域が分散するように設定した点灯パターンで前記複数のヒータを制御する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱装置。
4. 前記略一致するとは、前記複数のヒータに供給する交流電圧の１波長でシートが移動する距離と、前記複数のヒータ間の距離との比が０．９５以上１．０５未満である、
   ことを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
5. 前記制御手段は、
   前記複数のヒータが同時にオンする時間が分散するように設定した第１点灯パターンで制御している時に、前記複数のヒータに供給する交流電圧の１波長でシートが移動する距離と前記複数のヒータ間の距離とが略一致する場合は、前記複数のヒータによるシート上の加熱領域が分散するように設定した第２点灯パターンに切り替えて前記複数のヒータを制御する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の加熱装置。
6. 前記第２点灯パターンは、前記複数のヒータが同時にオンしている時間の割合が前記第１点灯パターンよりも高いことを特徴とする請求項５に記載の加熱装置。
7. トナー像を形成してシートに転写する画像形成手段と、
   前記画像形成手段によりトナー像を転写されたシートを加熱して画像を定着させる請求項１乃至６のいずれか１項に記載の加熱装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
   

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