JP3909177B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、転写紙・ＯＨＰフィルム等の記録材上に転写された未定着画像（トナー像）を記録材に定着させる定着装置として熱定着装置が広く利用されている。
【０００３】
従来、熱定着装置としては、ヒータにより加熱される定着ローラを用いるものが多い。このような熱定着装置の熱源（ヒータ）として多用されているハロゲンランプ（ハロゲンヒータ）は消費電力が大きく、点灯時に流れる突入電流が大きいため、商用電源ラインの電圧降下を引き起こし、この電源ラインに接続されている他の機器、例えば光源装置（蛍光灯など）がちらつく等の不具合（いわゆるフリッカ現象）を発生させていた。
【０００４】
そこで、フリッカ現象を回避する方策として、定着ヒータを複数のヒータに分割し、電力を分散して点灯する方法が提案されている（実開平１−５０６３３）。また、複数ヒータの点灯回数を平均化することによってヒータ寿命を延ばし、消費電力を抑え、フリッカの発生を防止することが特開平１０−３０１４４１号公報により提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平１０−３０１４４１号公報に記載されたように、複数ヒータのそれぞれのヒータの点灯回数を記憶する手段を設け、各ヒータの点灯回数を平均させる場合、各ヒータの点灯回数を記憶して比較し、各ヒータの点灯回数が平均化するように制御しなければならず、ソフトウェアにおける処理手順が煩雑であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、複数ヒータを有する定着装置を備えた従来の画像形成装置における上述の問題を解決し、より簡単な制御で複数ヒータの点灯回数の平均化を行うことのできる画像形成装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は、本発明により、複数のヒータを有する定着装置を備える画像形成装置において、前記複数のヒータの点灯順序を記憶する記憶手段を設け、順番に点灯させたヒータのヒータ番号を前記記憶手段に順次格納するとともに、ヒータ点灯時には、前記記憶手段に格納された前回点灯ヒータ番号の次のヒータ番号のヒータを点灯させるよう制御することにより解決される。
【０００９】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記複数のヒータが同一の定格電力であることを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記記憶手段は、画像形成装置の電源が切られても記憶を保持できる記憶手段であることを提案する。
【００１０】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、画像形成装置の電源投入時における前記ヒータの点灯順序に基づく前記複数ヒータの一巡目の点灯に際し所定の位相角増大率にて所定時間ソフトスタート制御を行ない、定着温度が目標温度に達した後の待機時における前記ヒータの点灯順序に基づく前記複数ヒータの点灯に際し、前記電源投入時とは別に定める位相角増大率と所定時間にてソフトスタート制御を行なうことを提案する。
【００１１】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記待機時におけるソフトスタート制御の所定時間が前記電源投入時におけるソフトスタート制御の所定時間よりも短いことを提案する。
【００１２】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記待機時におけるソフトスタート制御の位相角増大率が前記電源投入時におけるソフトスタート制御の位相角増大率よりも大きいことを提案する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態の画像形成装置は電子写真方式を利用したものであり、その作像部・給紙部等の基本的な構成は従来周知のものと同様であるので、本発明に係る定着装置を中心に説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態の画像形成装置における定着ヒータ制御部の構成を示すブロック図である。この図において、商用電源５からの電力ラインはＤＣ電源部６とＡＣ制御部１０とに接続される。定着装置１へはＡＣ制御部１０を介して電力が供給される。また、ＤＣ電源部６で直流に変換された電力がコントローラ部２０に供給される。
【００１５】
本実施形態では、定着装置１の定着ローラは３本のヒータＨ１〜Ｈ３を有しており、定着ローラにはローラ温度を検出するサーミスタが付設されている。３本のヒータＨ１〜Ｈ３は同一の定格電力のヒータである。なお、具体的な定着ローラや加圧ローラあるいは加圧機構やオイル塗布機構等は図示及び説明を省略する。
【００１６】
ＡＣ制御部１０は主に、接点リレー１１，各ヒータに対応する３つのトライアックＴ１〜Ｔ３及びフォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３から構成される。各フォトカプラは、出力側（受光素子）を各トライアックに、入力側（発光素子）を後述するＣＰＵ２１に接続している。
【００１７】
コントローラ部２０は、ＣＰＵ２１及び記憶装置であるＲＯＭ２２を有している。本実施形態の画像形成装置は、定着ヒータを点灯させる際に、３本のヒータＨ１〜Ｈ３を同時に点灯させるのではなく、１本ずつ順番に点灯させるように制御している。また、順次点灯させるときの順番はあらかじめ決められており、本実施形態ではＲＯＭ２２にその順番（ヒータの点灯順）が記憶されている。また、順番に点灯させたヒータのヒータ番号がＲＯＭ２２に順次記憶される。本実施形態では、ＲＯＭ２２は電源なしでも記憶が保持される半導体メモリー（不揮発性半導体メモリー）としてのＥＥＰＲＯＭなどを用いることにより、データの書き込みを行うことができ、また、画像形成装置の電源ＯＦＦ時にも書きこまれたデータを保持できるようにしている。
【００１８】
本実施形態における定着ヒータの点灯制御について説明する。
画像形成装置本体の電源スイッチ７をＯＮすると、商用電源５からの電力がＤＣ電源部６に供給されてＤＣ電源部６が起動する。ＤＣ電源部６ではＡＣ１００ＶがＤＣ５ＶまたはＤＣ２４Ｖに変換され、その変換された電力がコントローラ部２０に供給される。これにより画像形成装置は起動状態となり、コントローラ部２０のＣＰＵ２１はＡＣ制御部１０の接点リレー１１に制御信号を出力し、リレー接点をＯＮする。
【００１９】
次に、ＣＰＵ２１は定着装置１の温度をサーミスタにより測定し、検出した定着ローラ温度が所定の目標温度に達していなければ外部記憶装置（ＲＯＭ２２）に保持している前回点灯させたヒータ番号を参照し、前回点灯させたヒータ番号の次のヒータ番号のヒータを、フォトカプラＰＣを介して、トライアックＴをＯＮの状態にし、定着装置１内の次のヒータ番号のヒータをＯＮさせ、定着装置を温める。本実施形態では、３本の定着ヒータの点灯順をヒータ１（Ｈ１）、ヒータ２（Ｈ２）、ヒータ３（Ｈ３）としており、この場合、例えば前回点灯させたヒータ番号がＨ１であれば、次に点灯するヒータはＨ２となる。
【００２０】
定着装置の温度が目標温度に遠ければ（コールドスタート時）、複数のヒータを順次点灯させる。このとき、仮に前回点灯させたヒータ番号がＨ１であれば、Ｈ２の点灯に始まり、Ｈ３、Ｈ１と順次点灯させて全ヒータを同時に点灯（発熱）させる。そして、定着装置の温度が目標温度に到達すれば、点灯させた順に、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ１と消灯させる。
【００２１】
一度目標温度に到達した画像形成装置の待機時は、３本のヒータを同時に点灯させて急激に定着装置の温度を上げる必要はないので、この時から定着装置の温度が目標温度と比較し低下しすぎた（目標温度を中心に設定された所定範囲の下限温度より低下した）場合は、ヒータを１本ずつ点灯させて目標温度付近の温度を維持すれば良い。この場合のヒータを１本ずつ点灯させるとき、記憶装置（ＲＯＭ２２）に保持させておいた前回点灯させたヒータ番号の次の番号、ここで前回Ｈ１を点灯させて終了していると仮定すると、Ｈ１の番号が記憶されているので、次に、Ｈ２をフォトカプラを介して、トライアックをＯＮし、ヒータ２を点灯させる。目標温度に到達すれば、ＣＰＵ２１からの制御信号によりフォトカプラＰＣを介してトライアックＴがＯＦＦされ、Ｈ２を消灯させる。次に定着温度を目標温度と比較し、低下しすぎれば、記憶装置の保持データを参照し、このとき前回点灯させたヒータ番号としてＨ２が書き込まれているので、今度はＨ３をフォトカプラを介してトライアックをＯＮし、Ｈ３を点灯させる。目標温度に到達すれば、ＣＰＵはフォトカプラを介してトライアックをＯＦＦし、Ｈ３を消灯させる。また次に定着温度が目標温度と比較され、低下しすぎれば、記憶装置の保持データを参照し、このとき外部記憶装置にはＨ３が書き込まれているので、ＣＰＵはフォトカプラを介してトライアックをＯＮし、Ｈ１を点灯させる。
【００２２】
以上のような動作を繰り返し、複数ヒータの点灯制御が行なわれる。このとき外部記憶装置としてのＲＯＭ２２には、ヒータを点灯させれば前回点灯させたヒータ番号のデータとして、逐次書き込むようにする。そして、次にヒータを点灯させるときは記憶装置に書込まれたヒータ番号の次のヒータを点灯させるように制御する。待機時のヒータ点灯制御のフローを図２に、ヒータ消灯制御のフローを図３に示す。
【００２３】
図２に示す待機時のヒータ点灯制御において、定着温度の低下による点灯指示があれば（Ｓ１）、ＲＯＭ２２に記憶されている前回点灯させたヒータの番号を参照する（Ｓ２）。そして、前回点灯ヒータの次のヒータ番号を求め（Ｓ３）、そのヒータ番号のヒータを点灯させる（Ｓ４）。さらに、点灯させたヒータのヒータ番号をＲＯＭ２２に書込む（Ｓ５）。
【００２４】
図３に示す待機時のヒータ消灯制御において、定着温度の上昇による消灯指示があれば（Ｓ１）、ＲＯＭ２２に記憶されている前回点灯させたヒータの番号を参照し（Ｓ２）、そのヒータ番号のヒータを消灯させる（Ｓ３）。
【００２５】
本実施形態の画像形成装置においては、複数ヒータの点灯順序があらかじめ決められており、その点灯順序を記憶装置（例えばＲＯＭ２２）に記憶させておき、ヒータを点灯させるときはその点灯順序にしたがって複数ヒータを点灯制御する。また、ヒータを消灯させるときは点灯させたヒータ順に消灯する制御（点灯順序でヒータを消灯させる）を行なうことにより、複数ヒータの点灯制御および消灯制御を簡易なものとすることができ、簡単な処理で複数ヒータの点灯回数を平均化してヒータの寿命を延ばすことができる。
【００２６】
また、本実施形態では、複数のヒータは同一の定格電力のものを用いているので、ヒータ寿命の平均化を図るとともに、寿命切れによるヒータの交換作業も複数ヒータを同時に交換すれば良いので、ヒータ資源の効率的な運用とメンテナンスの省力化を図ることができる。
【００２７】
また、本実施形態では、複数ヒータの点灯順序および前回点灯させたヒータ番号をＥＥＰＲＯＭなどのフラッシュメモリーに記憶させることにより、画像形成装置の電源がＯＦＦされても保持したデータが失われず、次に画像形成装置の電源をＯＮしたときに、前回点灯させたヒータ番号の次のヒータから点灯制御を行うことができ、装置本体の電源のＯＮ／ＯＦＦに関わらず複数ヒータの点灯回数を平均化することができる。そのため、複数ヒータの寿命が切れるまで各ヒータの点灯回数を平均化し、特定のヒータの寿命を縮めることが無く、相対的に定着ヒータの寿命を延ばすことができる。
【００２８】
ところで、定着ヒータを複数のヒータに分割し、１ヒータに流れる電流を小さくしても、定着ヒータＯＮ時の入力電流に高調波電流が乗る問題を完全には除去できない。そこで、複数ヒータの長寿命化を達成しつつ、かつ、電源電圧変動規制を余裕を持ってクリアするための本発明の他の実施形態について説明する。
【００２９】
この第２の実施形態の画像形成装置は、基本的なハード構成は前記実施形態と同様であり、定着ヒータ制御部の構成も図１と同様である。そこで、図１を参照しながら、異なる制御の部分を中心に説明する。
【００３０】
本実施形態における定着ヒータの点灯制御について説明する。
画像形成装置本体の電源スイッチ７をＯＮすると、商用電源５からの電力がＤＣ電源部６に供給されてＤＣ電源部６が起動する。ＤＣ電源部６ではＡＣ１００ＶがＤＣ５ＶまたはＤＣ２４ＶあるいはＤＣ３８Ｖに変換され、その変換された電力がコントローラ部２０に供給される。これにより画像形成装置は起動状態となり、コントローラ部２０のＣＰＵ２１はＡＣ制御部１０の接点リレー１１に制御信号を出力し、リレー接点をＯＮする。
【００３１】
次に、定着装置は電源ＯＮ直後なので、電源ＯＮ直後のヒータ点灯処理が開始される。まず、外部記憶装置（ここではＲＯＭ２２）に保持している前回点灯させたヒータ番号を参照し、前回点灯させたヒータ番号の次のヒータ番号のヒータを設定しておいた位相角（の増大率）と所要時間でソフトスタートオン制御する。このとき、ソフトスタートオン制御を行ったヒータ番号が１だとすると、Ｈ１のソフトスタート所要時間が経過すると全点灯状態処理が終了し、全点灯状態に移行すれば、次にヒータ番号２のソフトスタート処理を実施する。Ｈ２のソフトスタート処理が終了し、全点灯状態に移行すれば、次にヒータ番号３のソフトスタート処理を実施する。Ｈ３のソフトスタート処理が終了し、全点灯状態に移行すれば、次は定着装置の温度が目標温度に達するまで、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の全点灯状態を継続する。定着装置の温度が目標温度に達すれば、点灯させた順にＨ１，Ｈ２，Ｈ３と消灯する。
【００３２】
一度、目標温度に達した後は、画像形成装置は待機中モードに移行する。待機中において定着ヒータ装置が予め設定しておいた目標温度と比較し、低下しすぎた場合は、１本ずつ、ＲＯＭ２２に保持させておいた前回点灯させたヒータ番号の次の番号、この場合は前回Ｈ３を最後に点灯させて終了しているので、Ｈ３の番号が格納されているため、次にＨ１を予め設定しておいた位相角（の増大率）、所要時間にてソフトスタートオン処理を実施し点灯させる（待機中モードにおける定着ヒータのソフトスタートオン制御は、電源ＯＮ時のソフトスタートオン制御における位相角・所要時間とは別に定める位相角・所要時間にて実施する）。そして、外部記憶装置にはＨ１の番号が書き込まれる。目標温度に達すれば、ＣＰＵ２１はフォトカプラＰＣを介してトライアックＴをＯＦＦし、Ｈ１を消灯させる。次に定着装置現在温度と目標温度を比較し、低下し過ぎればＲＯＭ２２の保持データを参照し、ここではＨ１が書き込まれているので、Ｈ１の次のヒータ番号のＨ２をソフトスタートオンさせる。ＲＯＭ２２にはＨ２の番号が書き込まれる。目標温度に達すれば、ＣＰＵはフォトカプラを介してトライアックをＯＦＦし、Ｈ２を消灯させる。次に定着装置現在温度と目標温度を比較し、低下し過ぎればＲＯＭ２２の保持データを参照し、ここではＨ２が書き込まれているので、Ｈ２の次のヒータ番号のＨ３をソフトスタートオンさせる。ＲＯＭ２２にはＨ３の番号が書き込まれる。目標温度に達すれば、ＣＰＵはフォトカプラを介してトライアックをＯＦＦし、Ｈ３を消灯させる。
【００３３】
以上のような動作を繰り返し、ヒータを点灯させる時はソフトスタート処理を実施するように制御する。
本実施形態では、画像形成装置の電源ＯＮ時には、最初の1巡だけ複数ヒータを予め設定された位相角増大率にて所定時間ソフトスタートを行い、予め設定したヒータの目標温度に達した後の待機中における複数ヒータの点灯制御においては、別に定める位相角増大率と所定時間にてソフトスタート処理を行っているので、電源電圧の変動を効果的に防止することが可能となる。
【００３４】
コールドスタート時の複数ヒータ点灯制御における位相角増大率・所定時間と待機中における複数ヒータ点灯制御における位相角増大率・所定時間の具体的な設定例について以下に説明する。
【００３５】
まず、コールドスタート時と待機時とでソフトスタート処理の実施時間を異ならせる制御から説明する。
定着装置の加熱に用いられるハロゲンヒータは、冷え切った状態から加熱を行うと、ヒータのフィラメント抵抗が小さいために突入電流が多く流れ、その後電圧が一度印加されるとヒータのフィラメント抵抗が大きくなるため突入電流はヒータが冷え切ったほど流れないという特性を持っている。そのため、一度ヒータの目標温度に達した後のヒータＯＮ時の電源電圧変動は、画像形成装置の電源ＯＮ時（コールドスタート時）と比較すると少ない。したがって、待機中のヒータＯＮ時ソフトスタートは、電源ＯＮ直後のソフトスタート所要時間より短くても電源電圧の変動に対する問題は無い。そこで、一度目標温度に達した後のヒータＯＮ時ソフトスタート所要時間（実施時間）を、画像形成装置電源ＯＮ直後のヒータＯＮソフトスタート時間より短く取ることで、ヒータ温度の立ち上がり特性を向上させるものである。
【００３６】
ソフトスタート処理の実施時間を異ならせる場合の定着ヒータ点灯制御について説明する。この場合、位相角増大率はコールドスタート時と待機時とで同じとする。
【００３７】
図１において、画像形成装置本体の電源スイッチ７をＯＮすると、商用電源５からの電力がＤＣ電源部６に供給されてＤＣ電源部６が起動する。ＤＣ電源部６ではＡＣ１００ＶがＤＣ５ＶまたはＤＣ２４ＶあるいはＤＣ３８Ｖに変換され、その変換された電力がコントローラ部２０に供給される。これにより画像形成装置は起動状態となり、コントローラ部２０のＣＰＵ２１はＡＣ制御部１０の接点リレー１１に制御信号を出力し、リレー接点をＯＮする。
【００３８】
次に、定着装置は電源ＯＮ直後なので、電源ＯＮ直後のヒータ点灯処理が開始される。まず、外部記憶装置（ここではＲＯＭ２２）に保持している前回点灯させたヒータ番号を参照し、前回点灯させたヒータ番号の次のヒータ番号のヒータを設定しておいた位相角（の増大率）と所要時間でソフトスタートオン制御する。このとき、ソフトスタートオン制御を行ったヒータ番号が１だとすると、Ｈ１のソフトスタート所要時間が経過すると全点灯状態処理が終了し、全点灯状態に移行すれば、次にヒータ番号２のソフトスタート処理を実施する。Ｈ２のソフトスタート処理が終了し、全点灯状態に移行すれば、次にヒータ番号３のソフトスタート処理を実施する。Ｈ３のソフトスタート処理が終了し、全点灯状態に移行すれば、次は定着装置の温度が目標温度に達するまで、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の全点灯状態を継続する。定着装置の温度が目標温度に達すれば、点灯させた順にＨ１，Ｈ２，Ｈ３と消灯する。
【００３９】
一度、目標温度に達した後は、画像形成装置は待機中モードに移行する。待機中において定着ヒータ装置が予め設定しておいた目標温度と比較し、低下しすぎた場合は、１本ずつ、ＲＯＭ２２に保持させておいた前回点灯させたヒータ番号の次の番号、この場合は前回Ｈ３を最後に点灯させて終了しているので、Ｈ３の番号が格納されているため、次にＨ１を予め設定しておいた位相角（の増大率）と画像形成装置の電源投入時のソフトスタート実施時間よりも短いソフトスタート実施時間にてソフトスタートオン処理を実施し点灯させる。そして、外部記憶装置にはＨ１の番号が書き込まれる。目標温度に達すれば、ＣＰＵ２１はフォトカプラＰＣを介してトライアックＴをＯＦＦし、Ｈ１を消灯させる。次に定着装置現在温度と目標温度を比較し、低下し過ぎればＲＯＭ２２の保持データを参照し、ここではＨ１が書き込まれているので、Ｈ１の次のヒータ番号のＨ２を予め設定しておいた位相角（の増大率）と画像形成装置の電源投入時のソフトスタート実施時間よりも短いソフトスタート実施時間にてソフトスタートオンさせる。ＲＯＭ２２にはＨ２の番号が書き込まれる。目標温度に達すれば、ＣＰＵはフォトカプラを介してトライアックをＯＦＦし、Ｈ２を消灯させる。次に定着装置現在温度と目標温度を比較し、低下し過ぎればＲＯＭ２２の保持データを参照し、ここではＨ２が書き込まれているので、Ｈ２の次のヒータ番号のＨ３を予め設定しておいた位相角（の増大率）と画像形成装置の電源投入時のソフトスタート実施時間よりも短いソフトスタート実施時間にてソフトスタートオンさせる。ＲＯＭ２２にはＨ３の番号が書き込まれる。目標温度に達すれば、ＣＰＵはフォトカプラを介してトライアックをＯＦＦし、Ｈ３を消灯させる。
【００４０】
以上のような動作を繰り返し、ヒータを点灯させる時はソフトスタート処理を実施するように制御する。コールドスタート時と待機時とでソフトスタート処理の実施時間を異ならせる場合、待機時における定着ヒータのソフトスタート処理は、ソフトスタート開始から終了までの実施時間が、画像形成装置の電源投入時のソフトスタート処理におけるソフトスタート開始から終了までの実施時間よりも短くなるように設定することにより、待機時における複数ヒータの点灯制御は、ヒータ温度の立ち上がり特性が電源投入時よりも優れたものとなり、待機中の定着ヒータの立ち上がり特性の良い画像形成装置とすることができる。
【００４１】
次に、コールドスタート時と待機時とでソフトスタート処理における位相角の増大率を異ならせる場合について説明する。
前述したように、定着装置の加熱に用いられるハロゲンヒータは、冷え切った状態から加熱を行うとヒータのフィラメント抵抗が小さいために突入電流が多く流れ、その後電圧が一度印加されるとヒータのフィラメント抵抗が大きくなるため突入電流はヒータが冷え切ったときほど流れないという特性を持っている。そのため、コールドスタート時のヒータ点灯制御はスイッチングパルス幅を小さく設定し、徐々にスイッチングパルスの幅を大きく設定することで、トライアックＯＮ時に流れる突入電流を効果的に軽減することができる。
【００４２】
この場合の定着ヒータの点灯制御について説明する。なお、ここでは、定着温度（検出温度）が目標温度よりも５℃以上低下したらヒータをＯＮさせるものとする。
【００４３】
図１において、画像形成装置本体の電源スイッチ７をＯＮすると、商用電源５からの電力がＤＣ電源部６に供給されてＤＣ電源部６が起動する。ＤＣ電源部６ではＡＣ１００ＶがＤＣ５ＶまたはＤＣ２４ＶあるいはＤＣ３８Ｖに変換され、その変換された電力がコントローラ部２０に供給される。これにより画像形成装置は起動状態となり、コントローラ部２０のＣＰＵ２１はＡＣ制御部１０の接点リレー１１に制御信号を出力し、リレー接点をＯＮする。
【００４４】
次に、定着装置は電源ＯＮ直後なので、電源ＯＮ直後のヒータ点灯処理が開始される。まず、外部記憶装置（ここではＲＯＭ２２）に保持している前回点灯させたヒータ番号を参照し、前回点灯させたヒータ番号の次のヒータ番号のヒータを設定しておいたスイッチングパルス幅から、２サイクルずつ１％単位でスイッチングパルス幅を広げながら、ソフトスタートオン制御する（図４参照）。このとき、ソフトスタートオン制御を行ったヒータ番号が１だとすると、Ｈ１のソフトスタート処理がスイッチングパルス幅が１００％になり全点灯状態に移行すれば、次にヒータ番号２のソフトスタート処理を実施する。Ｈ２のソフトスタート処理も予め設定しておいたスイッチングパルス幅から、２サイクルずつ１％単位でスイッチングパルス幅を広げながら、ソフトスタートオン制御する。スイッチングパルス幅が１００％になり全点灯状態に移行すれば、次にヒータ番号３のソフトスタート処理を実施する。Ｈ３のソフトスタート処理も予め設定しておいたスイッチングパルス幅から、２サイクルずつ１％単位でスイッチングパルス幅を広げながら、ソフトスタートオン制御する。スイッチングパルス幅が１００％になり全点灯状態に移行すれば、次は定着装置の温度が目標温度に達するまでＨ１，Ｈ２，Ｈ３の全点灯状態を継続する。定着装置の温度が目標温度に達すれば、点灯させた順にＨ１，Ｈ２，Ｈ３と消灯する。
【００４５】
図４に、所定のスイッチングパルス幅から２サイクル単位でそのスイッチングパルス幅を増加させている、電源ＯＮ時のソフトスタート処理におけるスイッチングパルス幅の変化図を示す。
【００４６】
一度、目標温度に達した後は、画像形成装置は待機中モードに移行する。待機中において定着装置の現在温度と、予め設定しておいた目標温度を比較し、現在温度が目標温度より低くなりすぎた場合は、１本ずつ、外部記憶装置に保持させておいた前回点灯させたヒータ番号の次の番号、この場合は前回Ｈ３を最後に点灯させて終了しているので、Ｈ３の番号が格納されているため、次にＨ１を予め設定しておいたスイッチングパルス幅から、１サイクルずつ１％単位でスイッチングパルス幅を広げながら、ソフトスタートオン制御する（図５参照）。ＲＯＭ２２にはＨ１の番号が書き込まれる。電源ＯＮ時のソフトスタート制御は２サイクルずつパルス幅をステップアップしていたが、待機中は１サイクルずつパルス幅を広げていくため、電源ＯＮ直後と比較し、ソフトスタート所要時間は１／２で終了する（図６，７参照）。以上のソフトスタート処理を続けていくと、スイッチングパルス幅が１００％になり、全点灯状態に移行する。全点灯状態を継続し、目標温度に達すれば、ＣＰＵ２１はフォトカプラＰＣを介してトライアックＴをＯＦＦし、Ｈ１を消灯させる。
【００４７】
以降の処理も同様で、常に定着装置現在温度と目標温度を比較し、低下し過ぎれば以上の続きで、またＲＯＭ２２の保持データを参照する。ここではＲＯＭ２２にはＨ１が書き込まれているので、Ｈ１の次のヒータ番号のＨ２を予め設定しておいたスイッチングパルス幅から、１サイクルずつ１％単位でスイッチングパルス幅を広げながら、ソフトスタートオン制御する。ＲＯＭ２２にはＨ２の番号が書き込まれる。電源ＯＮ時のソフトスタート制御は２サイクルずつパルス幅をステップアップしていたが、待機中は１サイクルずつパルス幅を広げていくため、電源ＯＮ直後と比較し、ソフトスタート所要時間は１／２で終了する。以上のソフトスタート処理を続けていくと、スイッチングパルス幅が１００％になり、全点灯状態に移行する。全点灯状態を継続し、目標温度に達すれば、ＣＰＵはフォトカプラを介してトライアックをＯＦＦし、Ｈ２を消灯させる。
【００４８】
Ｈ３の点灯処理も同様である。次に定着装置現在温度が目標温度より低下し過ぎた場合、ＲＯＭ２２の保持データを参照し、以上の続きによりＨ２の番号が格納されているため、次にＨ３の点灯処理を開始する。予め設定しておいたスイッチングパルス幅から、１サイクルずつ１％単位でスイッチングパルス幅を広げながら、ソフトスタートオン制御する。外部記憶装置にはＨ３の番号が書き込まれる。電源ＯＮ時のソフトスタート制御は２サイクルずつパルス幅をステップアップしていたが、待機中は１サイクルずつパルス幅を広げていくため、電源ＯＮ直後と比較し、ソフトスタート所要時間は１／２で終了する。以上のソフトスタート処理を続けていくと、スイッチングパルス幅が１００％になり、全点灯状態に移行する。全点灯状態を継続し、目標温度に達すれば、ＣＰＵはフォトカプラを介してトライアックをＯＦＦし、Ｈ３を消灯させる。
【００４９】
以上のような動作を繰り返し、トライアックＯＮ時に流れる突入電流を効果的に軽減させることと、定着ヒータの長寿命化を図ることが出来る。
図５に、所定のスイッチングパルス幅から１サイクル単位でそのスイッチングパルス幅を増加させている、待機時のソフトスタート処理におけるスイッチングパルス幅の変化図を示す。
【００５０】
また、図６は電源投入直後の定着ヒータの通電電流の時間的変化を示すグラフである。そして、図７は待機時における定着ヒータの通電電流の時間的変化を示すグラフである。上述したように、電源ＯＮ時のソフトスタート制御は２サイクルずつパルス幅をステップアップしていたが、待機中は１サイクルずつパルス幅を広げていくため、電源ＯＮ直後と比較し、待機時のソフトスタート所要時間は１／２で終了する。
【００５１】
また、図８は、上述した電源投入直後の定着ヒータ点灯制御を示すフローチャートであり、ステップ１（Ｓ１）で電源ＯＮされると、３本のヒータを順次ソフトスタートにより点灯させ（Ｓ２）、３本のヒータが全点灯される（Ｓ３）。検出した定着温度が目標温度に達したか否かが判断され（Ｓ４）、目標温度に達すると３本のヒータを点灯順に順次消灯させる（Ｓ５）。そして、待機モードに移行する（Ｓ６）。
【００５２】
図９は、上述した待機時における定着ヒータ点灯制御を示すフローチャートであり、Ｓ１で、検出した定着温度が目標温度よりも５℃以上低いか否かが判断される。目標温度よりも５℃以上低ければ、前回点灯させた次の番号のヒータをソフトスタートにより点灯させる（Ｓ２）。その１本のヒータが全点灯し（Ｓ３）、検出温度が目標温度に達したか否かが判断される（Ｓ４）。
【００５３】
ヒータを点灯させる際のヒータ番号の参照と点灯させたヒータ番号の記憶は図１０に示すフローチャートに基づいて処理される。また、点灯させたヒータの消灯処理は図３に示すフローチャートと同様である。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、複数のヒータの点灯順序を記憶する記憶手段を設け、順番に点灯させたヒータのヒータ番号を記憶手段に順次格納するとともに、ヒータ点灯時には記憶手段に格納された前回点灯ヒータ番号の次のヒータ番号のヒータを点灯させるよう制御するので、複数ヒータの点灯制御および消灯制御を簡易なものとすることができ、簡単な処理で複数ヒータの点灯回数を平均化してヒータの寿命を延ばすことができる。
【００５６】
請求項２の構成により、複数のヒータが同一の定格電力であるので、ヒータ寿命の平均化を図るとともに、寿命切れによるヒータの交換作業も複数ヒータを同時に交換すれば良いので、ヒータ資源の効率的な運用とメンテナンスの省力化を図ることができる。
【００５７】
請求項３の構成により、画像形成装置の電源が切られても記憶を保持できる記憶手段であることにより、画像形成装置の電源がＯＦＦされても保持したデータが失われず、次に画像形成装置の電源をＯＮしたときに、前回点灯させたヒータ番号の次のヒータから点灯制御を行うことができ、装置本体の電源のＯＮ／ＯＦＦに関わらず複数ヒータの点灯回数を平均化することができる。そのため、複数ヒータの寿命が切れるまで各ヒータの点灯回数を平均化し、特定のヒータの寿命を縮めることが無く、相対的に定着ヒータの寿命を延ばすことができる。
【００５８】
請求項４の構成により、電源電圧の変動をより効果的に防止するとともに、ヒータ点灯時の突入電流を効果的に軽減させることができる。
請求項５の構成により、待機時におけるソフトスタート制御の所定時間が前記電源投入時におけるソフトスタート制御の所定時間よりも短いので、待機時における定着ヒータの立ち上がり特性をよくすることができる。
【００５９】
請求項６の構成により、待機時におけるソフトスタート制御の位相角増大率が前記電源投入時におけるソフトスタート制御の位相角増大率よりも大きいので、待機時における定着ヒータの立ち上がり特性を向上させつつヒータ点灯時の突入電流を効果的に軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の画像形成装置における定着ヒータ制御部の構成を示すブロック図である。
【図２】待機時のヒータ点灯制御を示すフローチャートである。
【図３】待機時のヒータ消灯制御を示すフローチャートである。
【図４】電源ＯＮ時のソフトスタート処理におけるスイッチングパルス幅の変化を示す波形図である。
【図５】待機時のソフトスタート処理におけるスイッチングパルス幅の変化を示す波形図である。
【図６】電源投入直後の定着ヒータの通電電流の時間的変化を示すグラフである。
【図７】待機時における定着ヒータの通電電流の時間的変化を示すグラフである。
【図８】電源投入直後の定着ヒータ点灯制御を示すフローチャートである。
【図９】待機時における定着ヒータ点灯制御を示すフローチャートである。
【図１０】ヒータを点灯させる際のヒータ番号の参照と点灯させたヒータ番号の記憶処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 定着装置
６ ＤＣ電源部
１０ ＡＣ制御部
２０ コントローラ部
２１ ＣＰＵ
２２ 記憶装置（ＥＥＰＲＯＭ）
ＰＣ フォトカプラ
Ｔ トライアック
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、転写紙・ＯＨＰフィルム等の記録材上に転写された未定着画像（トナー像）を記録材に定着させる定着装置として熱定着装置が広く利用されている。
【０００３】
従来、熱定着装置としては、ヒータにより加熱される定着ローラを用いるものが多い。このような熱定着装置の熱源（ヒータ）として多用されているハロゲンランプ（ハロゲンヒータ）は消費電力が大きく、点灯時に流れる突入電流が大きいため、商用電源ラインの電圧降下を引き起こし、この電源ラインに接続されている他の機器、例えば光源装置（蛍光灯など）がちらつく等の不具合（いわゆるフリッカ現象）を発生させていた。
【０００４】
そこで、フリッカ現象を回避する方策として、定着ヒータを複数のヒータに分割し、電力を分散して点灯する方法が提案されている（実開平１−５０６３３）。また、複数ヒータの点灯回数を平均化することによってヒータ寿命を延ばし、消費電力を抑え、フリッカの発生を防止することが特開平１０−３０１４４１号公報により提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平１０−３０１４４１号公報に記載されたように、複数ヒータのそれぞれのヒータの点灯回数を記憶する手段を設け、各ヒータの点灯回数を平均させる場合、各ヒータの点灯回数を記憶して比較し、各ヒータの点灯回数が平均化するように制御しなければならず、ソフトウェアにおける処理手順が煩雑であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、複数ヒータを有する定着装置を備えた従来の画像形成装置における上述の問題を解決し、より簡単な制御で複数ヒータの点灯回数の平均化を行うことのできる画像形成装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は、本発明により、複数のヒータを有する定着装置を備える画像形成装置において、前記複数のヒータの点灯順序を記憶する記憶手段を設け、順番に点灯させたヒータのヒータ番号を前記記憶手段に順次格納するとともに、ヒータ点灯時には、前記記憶手段に格納された前回点灯ヒータ番号の次のヒータ番号のヒータを点灯させるよう制御することにより解決される。
【０００９】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記複数のヒータが同一の定格電力であることを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記記憶手段は、画像形成装置の電源が切られても記憶を保持できる記憶手段であることを提案する。
【００１０】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、画像形成装置の電源投入時における前記ヒータの点灯順序に基づく前記複数ヒータの一巡目の点灯に際し所定の位相角増大率にて所定時間ソフトスタート制御を行ない、定着温度が目標温度に達した後の待機時における前記ヒータの点灯順序に基づく前記複数ヒータの点灯に際し、前記電源投入時とは別に定める位相角増大率と所定時間にてソフトスタート制御を行なうことを提案する。
【００１１】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記待機時におけるソフトスタート制御の所定時間が前記電源投入時におけるソフトスタート制御の所定時間よりも短いことを提案する。
【００１２】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記待機時におけるソフトスタート制御の位相角増大率が前記電源投入時におけるソフトスタート制御の位相角増大率よりも大きいことを提案する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態の画像形成装置は電子写真方式を利用したものであり、その作像部・給紙部等の基本的な構成は従来周知のものと同様であるので、本発明に係る定着装置を中心に説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態の画像形成装置における定着ヒータ制御部の構成を示すブロック図である。この図において、商用電源５からの電力ラインはＤＣ電源部６とＡＣ制御部１０とに接続される。定着装置１へはＡＣ制御部１０を介して電力が供給される。また、ＤＣ電源部６で直流に変換された電力がコントローラ部２０に供給される。
【００１５】
本実施形態では、定着装置１の定着ローラは３本のヒータＨ１〜Ｈ３を有しており、定着ローラにはローラ温度を検出するサーミスタが付設されている。３本のヒータＨ１〜Ｈ３は同一の定格電力のヒータである。なお、具体的な定着ローラや加圧ローラあるいは加圧機構やオイル塗布機構等は図示及び説明を省略する。
【００１６】
ＡＣ制御部１０は主に、接点リレー１１，各ヒータに対応する３つのトライアックＴ１〜Ｔ３及びフォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３から構成される。各フォトカプラは、出力側（受光素子）を各トライアックに、入力側（発光素子）を後述するＣＰＵ２１に接続している。
【００１７】
コントローラ部２０は、ＣＰＵ２１及び記憶装置であるＲＯＭ２２を有している。本実施形態の画像形成装置は、定着ヒータを点灯させる際に、３本のヒータＨ１〜Ｈ３を同時に点灯させるのではなく、１本ずつ順番に点灯させるように制御している。また、順次点灯させるときの順番はあらかじめ決められており、本実施形態ではＲＯＭ２２にその順番（ヒータの点灯順）が記憶されている。また、順番に点灯させたヒータのヒータ番号がＲＯＭ２２に順次記憶される。本実施形態では、ＲＯＭ２２は電源なしでも記憶が保持される半導体メモリー（不揮発性半導体メモリー）としてのＥＥＰＲＯＭなどを用いることにより、データの書き込みを行うことができ、また、画像形成装置の電源ＯＦＦ時にも書きこまれたデータを保持できるようにしている。
【００１８】
本実施形態における定着ヒータの点灯制御について説明する。
画像形成装置本体の電源スイッチ７をＯＮすると、商用電源５からの電力がＤＣ電源部６に供給されてＤＣ電源部６が起動する。ＤＣ電源部６ではＡＣ１００ＶがＤＣ５ＶまたはＤＣ２４Ｖに変換され、その変換された電力がコントローラ部２０に供給される。これにより画像形成装置は起動状態となり、コントローラ部２０のＣＰＵ２１はＡＣ制御部１０の接点リレー１１に制御信号を出力し、リレー接点をＯＮする。
【００１９】
次に、ＣＰＵ２１は定着装置１の温度をサーミスタにより測定し、検出した定着ローラ温度が所定の目標温度に達していなければ外部記憶装置（ＲＯＭ２２）に保持している前回点灯させたヒータ番号を参照し、前回点灯させたヒータ番号の次のヒータ番号のヒータを、フォトカプラＰＣを介して、トライアックＴをＯＮの状態にし、定着装置１内の次のヒータ番号のヒータをＯＮさせ、定着装置を温める。本実施形態では、３本の定着ヒータの点灯順をヒータ１（Ｈ１）、ヒータ２（Ｈ２）、ヒータ３（Ｈ３）としており、この場合、例えば前回点灯させたヒータ番号がＨ１であれば、次に点灯するヒータはＨ２となる。
【００２０】
定着装置の温度が目標温度に遠ければ（コールドスタート時）、複数のヒータを順次点灯させる。このとき、仮に前回点灯させたヒータ番号がＨ１であれば、Ｈ２の点灯に始まり、Ｈ３、Ｈ１と順次点灯させて全ヒータを同時に点灯（発熱）させる。そして、定着装置の温度が目標温度に到達すれば、点灯させた順に、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ１と消灯させる。
【００２１】
一度目標温度に到達した画像形成装置の待機時は、３本のヒータを同時に点灯させて急激に定着装置の温度を上げる必要はないので、この時から定着装置の温度が目標温度と比較し低下しすぎた（目標温度を中心に設定された所定範囲の下限温度より低下した）場合は、ヒータを１本ずつ点灯させて目標温度付近の温度を維持すれば良い。この場合のヒータを１本ずつ点灯させるとき、記憶装置（ＲＯＭ２２）に保持させておいた前回点灯させたヒータ番号の次の番号、ここで前回Ｈ１を点灯させて終了していると仮定すると、Ｈ１の番号が記憶されているので、次に、Ｈ２をフォトカプラを介して、トライアックをＯＮし、ヒータ２を点灯させる。目標温度に到達すれば、ＣＰＵ２１からの制御信号によりフォトカプラＰＣを介してトライアックＴがＯＦＦされ、Ｈ２を消灯させる。次に定着温度を目標温度と比較し、低下しすぎれば、記憶装置の保持データを参照し、このとき前回点灯させたヒータ番号としてＨ２が書き込まれているので、今度はＨ３をフォトカプラを介してトライアックをＯＮし、Ｈ３を点灯させる。目標温度に到達すれば、ＣＰＵはフォトカプラを介してトライアックをＯＦＦし、Ｈ３を消灯させる。また次に定着温度が目標温度と比較され、低下しすぎれば、記憶装置の保持データを参照し、このとき外部記憶装置にはＨ３が書き込まれているので、ＣＰＵはフォトカプラを介してトライアックをＯＮし、Ｈ１を点灯させる。
【００２２】
以上のような動作を繰り返し、複数ヒータの点灯制御が行なわれる。このとき外部記憶装置としてのＲＯＭ２２には、ヒータを点灯させれば前回点灯させたヒータ番号のデータとして、逐次書き込むようにする。そして、次にヒータを点灯させるときは記憶装置に書込まれたヒータ番号の次のヒータを点灯させるように制御する。待機時のヒータ点灯制御のフローを図２に、ヒータ消灯制御のフローを図３に示す。
【００２３】
図２に示す待機時のヒータ点灯制御において、定着温度の低下による点灯指示があれば（Ｓ１）、ＲＯＭ２２に記憶されている前回点灯させたヒータの番号を参照する（Ｓ２）。そして、前回点灯ヒータの次のヒータ番号を求め（Ｓ３）、そのヒータ番号のヒータを点灯させる（Ｓ４）。さらに、点灯させたヒータのヒータ番号をＲＯＭ２２に書込む（Ｓ５）。
【００２４】
図３に示す待機時のヒータ消灯制御において、定着温度の上昇による消灯指示があれば（Ｓ１）、ＲＯＭ２２に記憶されている前回点灯させたヒータの番号を参照し（Ｓ２）、そのヒータ番号のヒータを消灯させる（Ｓ３）。
【００２５】
本実施形態の画像形成装置においては、複数ヒータの点灯順序があらかじめ決められており、その点灯順序を記憶装置（例えばＲＯＭ２２）に記憶させておき、ヒータを点灯させるときはその点灯順序にしたがって複数ヒータを点灯制御する。また、ヒータを消灯させるときは点灯させたヒータ順に消灯する制御（点灯順序でヒータを消灯させる）を行なうことにより、複数ヒータの点灯制御および消灯制御を簡易なものとすることができ、簡単な処理で複数ヒータの点灯回数を平均化してヒータの寿命を延ばすことができる。
【００２６】
また、本実施形態では、複数のヒータは同一の定格電力のものを用いているので、ヒータ寿命の平均化を図るとともに、寿命切れによるヒータの交換作業も複数ヒータを同時に交換すれば良いので、ヒータ資源の効率的な運用とメンテナンスの省力化を図ることができる。
【００２７】
また、本実施形態では、複数ヒータの点灯順序および前回点灯させたヒータ番号をＥＥＰＲＯＭなどのフラッシュメモリーに記憶させることにより、画像形成装置の電源がＯＦＦされても保持したデータが失われず、次に画像形成装置の電源をＯＮしたときに、前回点灯させたヒータ番号の次のヒータから点灯制御を行うことができ、装置本体の電源のＯＮ／ＯＦＦに関わらず複数ヒータの点灯回数を平均化することができる。そのため、複数ヒータの寿命が切れるまで各ヒータの点灯回数を平均化し、特定のヒータの寿命を縮めることが無く、相対的に定着ヒータの寿命を延ばすことができる。
【００２８】
ところで、定着ヒータを複数のヒータに分割し、１ヒータに流れる電流を小さくしても、定着ヒータＯＮ時の入力電流に高調波電流が乗る問題を完全には除去できない。そこで、複数ヒータの長寿命化を達成しつつ、かつ、電源電圧変動規制を余裕を持ってクリアするための本発明の他の実施形態について説明する。
【００２９】
この第２の実施形態の画像形成装置は、基本的なハード構成は前記実施形態と同様であり、定着ヒータ制御部の構成も図１と同様である。そこで、図１を参照しながら、異なる制御の部分を中心に説明する。
【００３０】
本実施形態における定着ヒータの点灯制御について説明する。
画像形成装置本体の電源スイッチ７をＯＮすると、商用電源５からの電力がＤＣ電源部６に供給されてＤＣ電源部６が起動する。ＤＣ電源部６ではＡＣ１００ＶがＤＣ５ＶまたはＤＣ２４ＶあるいはＤＣ３８Ｖに変換され、その変換された電力がコントローラ部２０に供給される。これにより画像形成装置は起動状態となり、コントローラ部２０のＣＰＵ２１はＡＣ制御部１０の接点リレー１１に制御信号を出力し、リレー接点をＯＮする。
【００３１】
次に、定着装置は電源ＯＮ直後なので、電源ＯＮ直後のヒータ点灯処理が開始される。まず、外部記憶装置（ここではＲＯＭ２２）に保持している前回点灯させたヒータ番号を参照し、前回点灯させたヒータ番号の次のヒータ番号のヒータを設定しておいた位相角（の増大率）と所要時間でソフトスタートオン制御する。このとき、ソフトスタートオン制御を行ったヒータ番号が１だとすると、Ｈ１のソフトスタート所要時間が経過すると全点灯状態処理が終了し、全点灯状態に移行すれば、次にヒータ番号２のソフトスタート処理を実施する。Ｈ２のソフトスタート処理が終了し、全点灯状態に移行すれば、次にヒータ番号３のソフトスタート処理を実施する。Ｈ３のソフトスタート処理が終了し、全点灯状態に移行すれば、次は定着装置の温度が目標温度に達するまで、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の全点灯状態を継続する。定着装置の温度が目標温度に達すれば、点灯させた順にＨ１，Ｈ２，Ｈ３と消灯する。
【００３２】
一度、目標温度に達した後は、画像形成装置は待機中モードに移行する。待機中において定着ヒータ装置が予め設定しておいた目標温度と比較し、低下しすぎた場合は、１本ずつ、ＲＯＭ２２に保持させておいた前回点灯させたヒータ番号の次の番号、この場合は前回Ｈ３を最後に点灯させて終了しているので、Ｈ３の番号が格納されているため、次にＨ１を予め設定しておいた位相角（の増大率）、所要時間にてソフトスタートオン処理を実施し点灯させる（待機中モードにおける定着ヒータのソフトスタートオン制御は、電源ＯＮ時のソフトスタートオン制御における位相角・所要時間とは別に定める位相角・所要時間にて実施する）。そして、外部記憶装置にはＨ１の番号が書き込まれる。目標温度に達すれば、ＣＰＵ２１はフォトカプラＰＣを介してトライアックＴをＯＦＦし、Ｈ１を消灯させる。次に定着装置現在温度と目標温度を比較し、低下し過ぎればＲＯＭ２２の保持データを参照し、ここではＨ１が書き込まれているので、Ｈ１の次のヒータ番号のＨ２をソフトスタートオンさせる。ＲＯＭ２２にはＨ２の番号が書き込まれる。目標温度に達すれば、ＣＰＵはフォトカプラを介してトライアックをＯＦＦし、Ｈ２を消灯させる。次に定着装置現在温度と目標温度を比較し、低下し過ぎればＲＯＭ２２の保持データを参照し、ここではＨ２が書き込まれているので、Ｈ２の次のヒータ番号のＨ３をソフトスタートオンさせる。ＲＯＭ２２にはＨ３の番号が書き込まれる。目標温度に達すれば、ＣＰＵはフォトカプラを介してトライアックをＯＦＦし、Ｈ３を消灯させる。
【００３３】
以上のような動作を繰り返し、ヒータを点灯させる時はソフトスタート処理を実施するように制御する。
本実施形態では、画像形成装置の電源ＯＮ時には、最初の1巡だけ複数ヒータを予め設定された位相角増大率にて所定時間ソフトスタートを行い、予め設定したヒータの目標温度に達した後の待機中における複数ヒータの点灯制御においては、別に定める位相角増大率と所定時間にてソフトスタート処理を行っているので、電源電圧の変動を効果的に防止することが可能となる。
【００３４】
コールドスタート時の複数ヒータ点灯制御における位相角増大率・所定時間と待機中における複数ヒータ点灯制御における位相角増大率・所定時間の具体的な設定例について以下に説明する。
【００３５】
まず、コールドスタート時と待機時とでソフトスタート処理の実施時間を異ならせる制御から説明する。
定着装置の加熱に用いられるハロゲンヒータは、冷え切った状態から加熱を行うと、ヒータのフィラメント抵抗が小さいために突入電流が多く流れ、その後電圧が一度印加されるとヒータのフィラメント抵抗が大きくなるため突入電流はヒータが冷え切ったほど流れないという特性を持っている。そのため、一度ヒータの目標温度に達した後のヒータＯＮ時の電源電圧変動は、画像形成装置の電源ＯＮ時（コールドスタート時）と比較すると少ない。したがって、待機中のヒータＯＮ時ソフトスタートは、電源ＯＮ直後のソフトスタート所要時間より短くても電源電圧の変動に対する問題は無い。そこで、一度目標温度に達した後のヒータＯＮ時ソフトスタート所要時間（実施時間）を、画像形成装置電源ＯＮ直後のヒータＯＮソフトスタート時間より短く取ることで、ヒータ温度の立ち上がり特性を向上させるものである。
【００３６】
ソフトスタート処理の実施時間を異ならせる場合の定着ヒータ点灯制御について説明する。この場合、位相角増大率はコールドスタート時と待機時とで同じとする。
【００３７】
図１において、画像形成装置本体の電源スイッチ７をＯＮすると、商用電源５からの電力がＤＣ電源部６に供給されてＤＣ電源部６が起動する。ＤＣ電源部６ではＡＣ１００ＶがＤＣ５ＶまたはＤＣ２４ＶあるいはＤＣ３８Ｖに変換され、その変換された電力がコントローラ部２０に供給される。これにより画像形成装置は起動状態となり、コントローラ部２０のＣＰＵ２１はＡＣ制御部１０の接点リレー１１に制御信号を出力し、リレー接点をＯＮする。
【００３８】
次に、定着装置は電源ＯＮ直後なので、電源ＯＮ直後のヒータ点灯処理が開始される。まず、外部記憶装置（ここではＲＯＭ２２）に保持している前回点灯させたヒータ番号を参照し、前回点灯させたヒータ番号の次のヒータ番号のヒータを設定しておいた位相角（の増大率）と所要時間でソフトスタートオン制御する。このとき、ソフトスタートオン制御を行ったヒータ番号が１だとすると、Ｈ１のソフトスタート所要時間が経過すると全点灯状態処理が終了し、全点灯状態に移行すれば、次にヒータ番号２のソフトスタート処理を実施する。Ｈ２のソフトスタート処理が終了し、全点灯状態に移行すれば、次にヒータ番号３のソフトスタート処理を実施する。Ｈ３のソフトスタート処理が終了し、全点灯状態に移行すれば、次は定着装置の温度が目標温度に達するまで、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の全点灯状態を継続する。定着装置の温度が目標温度に達すれば、点灯させた順にＨ１，Ｈ２，Ｈ３と消灯する。
【００３９】
一度、目標温度に達した後は、画像形成装置は待機中モードに移行する。待機中において定着ヒータ装置が予め設定しておいた目標温度と比較し、低下しすぎた場合は、１本ずつ、ＲＯＭ２２に保持させておいた前回点灯させたヒータ番号の次の番号、この場合は前回Ｈ３を最後に点灯させて終了しているので、Ｈ３の番号が格納されているため、次にＨ１を予め設定しておいた位相角（の増大率）と画像形成装置の電源投入時のソフトスタート実施時間よりも短いソフトスタート実施時間にてソフトスタートオン処理を実施し点灯させる。そして、外部記憶装置にはＨ１の番号が書き込まれる。目標温度に達すれば、ＣＰＵ２１はフォトカプラＰＣを介してトライアックＴをＯＦＦし、Ｈ１を消灯させる。次に定着装置現在温度と目標温度を比較し、低下し過ぎればＲＯＭ２２の保持データを参照し、ここではＨ１が書き込まれているので、Ｈ１の次のヒータ番号のＨ２を予め設定しておいた位相角（の増大率）と画像形成装置の電源投入時のソフトスタート実施時間よりも短いソフトスタート実施時間にてソフトスタートオンさせる。ＲＯＭ２２にはＨ２の番号が書き込まれる。目標温度に達すれば、ＣＰＵはフォトカプラを介してトライアックをＯＦＦし、Ｈ２を消灯させる。次に定着装置現在温度と目標温度を比較し、低下し過ぎればＲＯＭ２２の保持データを参照し、ここではＨ２が書き込まれているので、Ｈ２の次のヒータ番号のＨ３を予め設定しておいた位相角（の増大率）と画像形成装置の電源投入時のソフトスタート実施時間よりも短いソフトスタート実施時間にてソフトスタートオンさせる。ＲＯＭ２２にはＨ３の番号が書き込まれる。目標温度に達すれば、ＣＰＵはフォトカプラを介してトライアックをＯＦＦし、Ｈ３を消灯させる。
【００４０】
以上のような動作を繰り返し、ヒータを点灯させる時はソフトスタート処理を実施するように制御する。コールドスタート時と待機時とでソフトスタート処理の実施時間を異ならせる場合、待機時における定着ヒータのソフトスタート処理は、ソフトスタート開始から終了までの実施時間が、画像形成装置の電源投入時のソフトスタート処理におけるソフトスタート開始から終了までの実施時間よりも短くなるように設定することにより、待機時における複数ヒータの点灯制御は、ヒータ温度の立ち上がり特性が電源投入時よりも優れたものとなり、待機中の定着ヒータの立ち上がり特性の良い画像形成装置とすることができる。
【００４１】
次に、コールドスタート時と待機時とでソフトスタート処理における位相角の増大率を異ならせる場合について説明する。
前述したように、定着装置の加熱に用いられるハロゲンヒータは、冷え切った状態から加熱を行うとヒータのフィラメント抵抗が小さいために突入電流が多く流れ、その後電圧が一度印加されるとヒータのフィラメント抵抗が大きくなるため突入電流はヒータが冷え切ったときほど流れないという特性を持っている。そのため、コールドスタート時のヒータ点灯制御はスイッチングパルス幅を小さく設定し、徐々にスイッチングパルスの幅を大きく設定することで、トライアックＯＮ時に流れる突入電流を効果的に軽減することができる。
【００４２】
この場合の定着ヒータの点灯制御について説明する。なお、ここでは、定着温度（検出温度）が目標温度よりも５℃以上低下したらヒータをＯＮさせるものとする。
【００４３】
図１において、画像形成装置本体の電源スイッチ７をＯＮすると、商用電源５からの電力がＤＣ電源部６に供給されてＤＣ電源部６が起動する。ＤＣ電源部６ではＡＣ１００ＶがＤＣ５ＶまたはＤＣ２４ＶあるいはＤＣ３８Ｖに変換され、その変換された電力がコントローラ部２０に供給される。これにより画像形成装置は起動状態となり、コントローラ部２０のＣＰＵ２１はＡＣ制御部１０の接点リレー１１に制御信号を出力し、リレー接点をＯＮする。
【００４４】
次に、定着装置は電源ＯＮ直後なので、電源ＯＮ直後のヒータ点灯処理が開始される。まず、外部記憶装置（ここではＲＯＭ２２）に保持している前回点灯させたヒータ番号を参照し、前回点灯させたヒータ番号の次のヒータ番号のヒータを設定しておいたスイッチングパルス幅から、２サイクルずつ１％単位でスイッチングパルス幅を広げながら、ソフトスタートオン制御する（図４参照）。このとき、ソフトスタートオン制御を行ったヒータ番号が１だとすると、Ｈ１のソフトスタート処理がスイッチングパルス幅が１００％になり全点灯状態に移行すれば、次にヒータ番号２のソフトスタート処理を実施する。Ｈ２のソフトスタート処理も予め設定しておいたスイッチングパルス幅から、２サイクルずつ１％単位でスイッチングパルス幅を広げながら、ソフトスタートオン制御する。スイッチングパルス幅が１００％になり全点灯状態に移行すれば、次にヒータ番号３のソフトスタート処理を実施する。Ｈ３のソフトスタート処理も予め設定しておいたスイッチングパルス幅から、２サイクルずつ１％単位でスイッチングパルス幅を広げながら、ソフトスタートオン制御する。スイッチングパルス幅が１００％になり全点灯状態に移行すれば、次は定着装置の温度が目標温度に達するまでＨ１，Ｈ２，Ｈ３の全点灯状態を継続する。定着装置の温度が目標温度に達すれば、点灯させた順にＨ１，Ｈ２，Ｈ３と消灯する。
【００４５】
図４に、所定のスイッチングパルス幅から２サイクル単位でそのスイッチングパルス幅を増加させている、電源ＯＮ時のソフトスタート処理におけるスイッチングパルス幅の変化図を示す。
【００４６】
一度、目標温度に達した後は、画像形成装置は待機中モードに移行する。待機中において定着装置の現在温度と、予め設定しておいた目標温度を比較し、現在温度が目標温度より低くなりすぎた場合は、１本ずつ、外部記憶装置に保持させておいた前回点灯させたヒータ番号の次の番号、この場合は前回Ｈ３を最後に点灯させて終了しているので、Ｈ３の番号が格納されているため、次にＨ１を予め設定しておいたスイッチングパルス幅から、１サイクルずつ１％単位でスイッチングパルス幅を広げながら、ソフトスタートオン制御する（図５参照）。ＲＯＭ２２にはＨ１の番号が書き込まれる。電源ＯＮ時のソフトスタート制御は２サイクルずつパルス幅をステップアップしていたが、待機中は１サイクルずつパルス幅を広げていくため、電源ＯＮ直後と比較し、ソフトスタート所要時間は１／２で終了する（図６，７参照）。以上のソフトスタート処理を続けていくと、スイッチングパルス幅が１００％になり、全点灯状態に移行する。全点灯状態を継続し、目標温度に達すれば、ＣＰＵ２１はフォトカプラＰＣを介してトライアックＴをＯＦＦし、Ｈ１を消灯させる。
【００４７】
以降の処理も同様で、常に定着装置現在温度と目標温度を比較し、低下し過ぎれば以上の続きで、またＲＯＭ２２の保持データを参照する。ここではＲＯＭ２２にはＨ１が書き込まれているので、Ｈ１の次のヒータ番号のＨ２を予め設定しておいたスイッチングパルス幅から、１サイクルずつ１％単位でスイッチングパルス幅を広げながら、ソフトスタートオン制御する。ＲＯＭ２２にはＨ２の番号が書き込まれる。電源ＯＮ時のソフトスタート制御は２サイクルずつパルス幅をステップアップしていたが、待機中は１サイクルずつパルス幅を広げていくため、電源ＯＮ直後と比較し、ソフトスタート所要時間は１／２で終了する。以上のソフトスタート処理を続けていくと、スイッチングパルス幅が１００％になり、全点灯状態に移行する。全点灯状態を継続し、目標温度に達すれば、ＣＰＵはフォトカプラを介してトライアックをＯＦＦし、Ｈ２を消灯させる。
【００４８】
Ｈ３の点灯処理も同様である。次に定着装置現在温度が目標温度より低下し過ぎた場合、ＲＯＭ２２の保持データを参照し、以上の続きによりＨ２の番号が格納されているため、次にＨ３の点灯処理を開始する。予め設定しておいたスイッチングパルス幅から、１サイクルずつ１％単位でスイッチングパルス幅を広げながら、ソフトスタートオン制御する。外部記憶装置にはＨ３の番号が書き込まれる。電源ＯＮ時のソフトスタート制御は２サイクルずつパルス幅をステップアップしていたが、待機中は１サイクルずつパルス幅を広げていくため、電源ＯＮ直後と比較し、ソフトスタート所要時間は１／２で終了する。以上のソフトスタート処理を続けていくと、スイッチングパルス幅が１００％になり、全点灯状態に移行する。全点灯状態を継続し、目標温度に達すれば、ＣＰＵはフォトカプラを介してトライアックをＯＦＦし、Ｈ３を消灯させる。
【００４９】
以上のような動作を繰り返し、トライアックＯＮ時に流れる突入電流を効果的に軽減させることと、定着ヒータの長寿命化を図ることが出来る。
図５に、所定のスイッチングパルス幅から１サイクル単位でそのスイッチングパルス幅を増加させている、待機時のソフトスタート処理におけるスイッチングパルス幅の変化図を示す。
【００５０】
また、図６は電源投入直後の定着ヒータの通電電流の時間的変化を示すグラフである。そして、図７は待機時における定着ヒータの通電電流の時間的変化を示すグラフである。上述したように、電源ＯＮ時のソフトスタート制御は２サイクルずつパルス幅をステップアップしていたが、待機中は１サイクルずつパルス幅を広げていくため、電源ＯＮ直後と比較し、待機時のソフトスタート所要時間は１／２で終了する。
【００５１】
また、図８は、上述した電源投入直後の定着ヒータ点灯制御を示すフローチャートであり、ステップ１（Ｓ１）で電源ＯＮされると、３本のヒータを順次ソフトスタートにより点灯させ（Ｓ２）、３本のヒータが全点灯される（Ｓ３）。検出した定着温度が目標温度に達したか否かが判断され（Ｓ４）、目標温度に達すると３本のヒータを点灯順に順次消灯させる（Ｓ５）。そして、待機モードに移行する（Ｓ６）。
【００５２】
図９は、上述した待機時における定着ヒータ点灯制御を示すフローチャートであり、Ｓ１で、検出した定着温度が目標温度よりも５℃以上低いか否かが判断される。目標温度よりも５℃以上低ければ、前回点灯させた次の番号のヒータをソフトスタートにより点灯させる（Ｓ２）。その１本のヒータが全点灯し（Ｓ３）、検出温度が目標温度に達したか否かが判断される（Ｓ４）。
【００５３】
ヒータを点灯させる際のヒータ番号の参照と点灯させたヒータ番号の記憶は図１０に示すフローチャートに基づいて処理される。また、点灯させたヒータの消灯処理は図３に示すフローチャートと同様である。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、複数のヒータの点灯順序を記憶する記憶手段を設け、順番に点灯させたヒータのヒータ番号を記憶手段に順次格納するとともに、ヒータ点灯時には記憶手段に格納された前回点灯ヒータ番号の次のヒータ番号のヒータを点灯させるよう制御するので、複数ヒータの点灯制御および消灯制御を簡易なものとすることができ、簡単な処理で複数ヒータの点灯回数を平均化してヒータの寿命を延ばすことができる。
【００５６】
請求項２の構成により、複数のヒータが同一の定格電力であるので、ヒータ寿命の平均化を図るとともに、寿命切れによるヒータの交換作業も複数ヒータを同時に交換すれば良いので、ヒータ資源の効率的な運用とメンテナンスの省力化を図ることができる。
【００５７】
請求項３の構成により、画像形成装置の電源が切られても記憶を保持できる記憶手段であることにより、画像形成装置の電源がＯＦＦされても保持したデータが失われず、次に画像形成装置の電源をＯＮしたときに、前回点灯させたヒータ番号の次のヒータから点灯制御を行うことができ、装置本体の電源のＯＮ／ＯＦＦに関わらず複数ヒータの点灯回数を平均化することができる。そのため、複数ヒータの寿命が切れるまで各ヒータの点灯回数を平均化し、特定のヒータの寿命を縮めることが無く、相対的に定着ヒータの寿命を延ばすことができる。
【００５８】
請求項４の構成により、電源電圧の変動をより効果的に防止するとともに、ヒータ点灯時の突入電流を効果的に軽減させることができる。
請求項５の構成により、待機時におけるソフトスタート制御の所定時間が前記電源投入時におけるソフトスタート制御の所定時間よりも短いので、待機時における定着ヒータの立ち上がり特性をよくすることができる。
【００５９】
請求項６の構成により、待機時におけるソフトスタート制御の位相角増大率が前記電源投入時におけるソフトスタート制御の位相角増大率よりも大きいので、待機時における定着ヒータの立ち上がり特性を向上させつつヒータ点灯時の突入電流を効果的に軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の画像形成装置における定着ヒータ制御部の構成を示すブロック図である。
【図２】待機時のヒータ点灯制御を示すフローチャートである。
【図３】待機時のヒータ消灯制御を示すフローチャートである。
【図４】電源ＯＮ時のソフトスタート処理におけるスイッチングパルス幅の変化を示す波形図である。
【図５】待機時のソフトスタート処理におけるスイッチングパルス幅の変化を示す波形図である。
【図６】電源投入直後の定着ヒータの通電電流の時間的変化を示すグラフである。
【図７】待機時における定着ヒータの通電電流の時間的変化を示すグラフである。
【図８】電源投入直後の定着ヒータ点灯制御を示すフローチャートである。
【図９】待機時における定着ヒータ点灯制御を示すフローチャートである。
【図１０】ヒータを点灯させる際のヒータ番号の参照と点灯させたヒータ番号の記憶処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 定着装置
６ ＤＣ電源部
１０ ＡＣ制御部
２０ コントローラ部
２１ ＣＰＵ
２２ 記憶装置（ＥＥＰＲＯＭ）
ＰＣ フォトカプラ
Ｔ トライアック
Claims (6)
- 複数のヒータを有する定着装置を備える画像形成装置において、
前記複数のヒータの点灯順序を記憶する記憶手段を設け、
順番に点灯させたヒータのヒータ番号を前記記憶手段に順次格納するとともに、
ヒータ点灯時には、前記記憶手段に格納された前回点灯ヒータ番号の次のヒータ番号のヒータを点灯させるよう制御することを特徴とする画像形成装置。 - 前記複数のヒータが同一の定格電力であることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
- 前記記憶手段は、画像形成装置の電源が切られても記憶を保持できる記憶手段であることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
- 画像形成装置の電源投入時における前記ヒータの点灯順序に基づく前記複数ヒータの一巡目の点灯に際し所定の位相角増大率にて所定時間ソフトスタート制御を行ない、定着温度が目標温度に達した後の待機時における前記ヒータの点灯順序に基づく前記複数ヒータの点灯に際し、前記電源投入時とは別に定める位相角増大率と所定時間にてソフトスタート制御を行なうことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
- 前記待機時におけるソフトスタート制御の所定時間が前記電源投入時におけるソフトスタート制御の所定時間よりも短いことを特徴とする、請求項４に記載の画像形成装置。
- 前記待機時におけるソフトスタート制御の位相角増大率が前記電源投入時におけるソフトスタート制御の位相角増大率よりも大きいことを特徴とする、請求項４に記載の画像形成装置。
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