JP4903321B2 - ヒータ駆動装置、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やレーザプリンタなどの画像形成装置における定着装置に用いられるヒータ駆動装置、定着装置及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複写機やレーザプリンタなどの画像形成装置では、転写紙にトナーを固定するために、ヒータを内蔵した定着ローラを有する熱定着装置が用いられている。
上記ヒータはトライアックなどのスイッチ素子を介してＡＣ電源に接続され、定着ローラにはその温度を検出するためのサーミスタ等の温度検出手段が接続される。
【０００３】
通常、画像形成装置では、エンジン制御回路からの信号で上記ヒータにＡＣ電源からスイッチ素子を介して電力が供給され、定着ローラが所定の温度に達すると定着ローラの温度が所定の温度になるように位相制御方式でスイッチ素子の通電時間が調整され、画像形成が可能になる。
【０００４】
画像形成装置で画像を形成するために定着ローラで転写紙上のトナーが転写紙に固定されると、定着ローラの温度が画像形成のスピード・量（転写紙の大きさ×枚数）に応じて所定の温度よりも低下する。定着ローラの温度はサーミスタ等の温度検出手段で常時検出されているので、定着ローラの温度が所定の温度より低下すると、スイッチ素子の通電時間が大きくなるように制御され、定着ローラの温度が再び所定の温度に達する。
【０００５】
ヒータへ電力を供給する方式は、上記の方式の他に、ＡＣ電源から整流回路とスイッチ素子を介してヒータに電力を供給し、上記スイッチ素子をＡＣ電源の周波数よりも高速でスイッチングさせ、このスイッチングの導電比率を定着ローラの温度が所定の温度になるように変化させる方式も知られている。
【０００６】
特開平１１−９５６０７号公報には、定着ローラの温度と基準温度との差を少なくするようにヒータへの供給電力量を増減させ、画像形成開始からの画像形成枚数に応じて基準温度を順次に切り換え、用紙サイズに基づいて画像形成開始時のヒータへの供給電力量を選択する画像形成装置が記載されている。
【０００７】
特開平９−２１８７２０号公報には、ＡＣ電源から整流回路とスイッチ素子を介して負荷に電力を供給し、上記スイッチ素子をＡＣ電源の周波数よりも高速でスイッチングさせ、このスイッチングの導電比率を定着ローラの温度が所定値になるように制御し、負荷電流値が所定値以上の時には上記導電比率を制限し、スイッチング時の導電比率の最大値を電源電圧に応じて設定するＡＣ制御装置が記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したヒータへ電力を供給する方式のうち前者では、サーミスタ等の温度検出手段で定着ローラの温度を検出し、その温度に変化があった場合にスイッチ素子の通電時間を変えて定着ローラの温度を所定の温度に制御するので、定着ローラの温度リプルが大きくなる。また、ヒータに電力が供給されてから定着ローラの温度が上昇するまでの時定数と、ヒータの熱が定着ローラに伝わる時定数は共に大きく、さらに、定着ローラの温度をサーミスタ等の温度検出手段が検出までの時定数も大きいので、定着ローラの温度リプルが更に大きくなる。
【０００９】
定着ローラの温度リプルが大きくなると、転写紙上のトナーを転写紙に固定するための条件が異なり、定着ローラの温度が所定の温度よりも大きく異なったときに画像を形成した場合には定着ムラが生じるという問題があった。この問題は、画像形成の量（転写紙の大きさ×枚数）が大きいほど顕著になり、また、連続して画像を形成する場合には画像形成のスピードが速いほど顕著になる。
【００１０】
また、上述したヒータへ電力を供給する方式のうち後者では、定着ローラの温度制御が前者と変わらず、前者と同様な問題があった。
特開平１１−９５６０７号公報記載の画像形成装置では、定着ローラの温度と基準温度との差を少なくするようにヒータへの供給電力量を増減させ、画像形成開始からの画像形成枚数に応じて基準温度を順次に切り換え、用紙サイズに基づいて画像形成開始時のヒータへの供給電力量を選択するが、定着ローラの温度リプルを十分に低減させることができず、定着ムラを十分に少なくすることができない。
【００１１】
特開平９−２１８７２０号公報記載のＡＣ制御装置では、ＡＣ電源から整流回路とスイッチ素子を介して負荷に電力を供給し、上記スイッチ素子をＡＣ電源の周波数よりも高速でスイッチングさせ、このスイッチングの導電比率を定着ローラの温度が所定値になるように制御し、負荷電流値が所定値以上の時には上記導電比率を制限し、スイッチング時の導電比率の最大値を電源電圧に応じて設定するが、負荷の温度リプルを十分に低減させることができない。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、画像形成のスピード・量に関わらず温度リプルを大幅に低減させて定着ムラを少なくすることができ、画像品質を向上させることができるヒータ駆動装置、定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、画像形成装置における定着装置の加熱体を加熱するためのヒータの駆動制御を行うヒータ駆動装置において、ＡＣ電源から整流回路及びスイッチ素子を介して前記ヒータに電力を供給する電力供給手段と、前記加熱体の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段からの温度検出信号に基づいて前記加熱体の温度が温度設定信号に対応した所定値になるように前記スイッチ素子の導通比率を変化させる制御手段と、前記ＡＣ電源の電圧を検出する電圧検出手段とを有し、前記制御手段は前記電圧検出手段で検出した前記ＡＣ電源の電圧によって前記スイッチ素子の導通比率を前記加熱体の温度が一定になるように変化させ、前記温度設定信号を、前記画像形成装置の連続して画像を形成した記録媒体の大きさが大きいほど前記加熱体の温度を高くする信号とすると共に、前記温度設定信号を、前記画像形成装置の連続して画像を形成した記録媒体の枚数が多いほど前記加熱体の温度を高くする信号とすることにより、前記画像形成装置の連続して画像を形成した記録媒体の大きさ及び枚数の積である画像形成量に応じて前記温度設定信号を変えるものである。
【００１４】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のヒータ駆動装置において、デジタル制御手段にて、前記電圧検出手段からの電圧検出信号及び前記温度検出手段からの温度検出信号を変換したテジタル信号に応じて前記スイッチ素子の導通比率を変化させるものである。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載のヒータ駆動装置において、前記加熱体の温度が所定の温度に上昇したら前記ヒータへの電力供給を停止させる手段を有するものである。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項１、２または３記載のヒータ駆動装置において、前記ヒータへの電力供給量を検出する手段と、この手段で検出した前記ヒータへの電力供給量が所定の大きさになった時に前記ヒータへの電力供給を停止させる手段とを有するものである。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１つに記載のヒータ駆動装置を有するものである。
【００１８】
請求項６に係る発明は、請求項５記載の定着装置を有するものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施例を示す。この第１実施例は、画像形成装置における定着装置に用いられるヒータ駆動装置の例である。このヒータ駆動装置は、定着装置のヒータへの電力供給を制御し、加熱体としての定着ローラの温度を所定の温度に制御する機能を有する。
【００２０】
図１において、１は外部のＡＣ電源、２はノイズフィルタ、３は整流回路としてのダイオードブリッジである。外部のＡＣ電源１はノイズフィルタ２を介してダイオードブリッジ３に接続され、外部のＡＣ電源１からのＡＣ入力はノイズフィルタ２を経てダイオードブリッジ３により全波整流される。ダイオードブリッジ３にはコンデンサ４、コイル５及びコンデンサ６からなるノイズフィルタが接続される。
【００２１】
このノイズフィルタには、インバータ回路７が接続され、さらにＡＣ電源１の電圧を検出する電圧検出手段としての抵抗８、９が直列に接続されている。インバータ回路７においては、定着装置の定着ローラを加熱するヒータ１０と温度ヒューズ１１とスイッチ素子１４がコンデンサ４、コイル５及びコンデンサ６からなるノイズフィルタの出力側に直列に接続されている。
【００２２】
ヒータ１０の外周には定着ローラが接続され、この定着ローラの近傍には温度検出手段を構成するサーミスタ１２が配置されている。このサーミスタ１２は定着ローラの温度を検出し、ローラ温度検出回路１３はサーミスタ１２の検出温度に応じた温度検出信号を出力する。インバータ回路７のスイッチ素子１４及びローラ温度検出回路１３にはドライブ回路１５及びヒータ制御手段としてのヒータ制御回路１６が接続され、抵抗８、９の分圧点がヒータ制御回路１６に接続されている。ヒータ制御回路１６には画像形成装置のエンジン制御手段としてのエンジン制御回路１７が接続されている。
【００２３】
次に、この第１実施例の動作について、画像形成装置が画像を形成しない場合と、画像形成装置が画像を形成する場合とに分けて説明する。
まず、画像形成装置が画像を形成しない場合の本実施例の動作について説明する。
ＡＣ電源１からのＡＣ入力は、ノイズフィルタ２を経てダイオードブリッジ３により全波整流され、コンデンサ４、コイル５及びコンデンサ６からなるノイズフィルタと温度ヒューズ１１とスイッチ素子１４を介してヒータ１０に供給される。スイッチ素子１４はドライブ回路１５により駆動されてスイッチングし、抵抗８、９はコンデンサ４、コイル５及びコンデンサ６からなるノイズフィルタの出力電圧を分圧することでＡＣ電源１の電圧を検出する。
【００２４】
サーミスタ１２で定着ローラの温度が検出され、ローラ温度検出回路１３がサーミスタ１２の検出値に応じた温度検出信号を出力する。ヒータ制御回路１６は、ローラ温度検出回路１３から温度検出信号がフィードバックされ、定着ローラの温度が目標値の温度になるようにドライブ回路１５を介してスイッチ素子１４を制御する。
【００２５】
すなわち、画像形成装置全体の動作を制御しているエンジン制御回路１７がヒータ制御回路１６にローラ温度設定信号を出力すると、ヒータ制御回路１６はドライブ回路１５にスイッチ素子１４のスイッチングを開始させてヒータ１０に通電させる。スイッチ素子１０はＡＣ電源１の周波数に比べて十分に高い周波数（例えば２０ＫＨｚ）でオンとオフを繰り返すスイッチングを行う。このため、ＡＣ電源１からのＡＣ入力は、ノイズフィルタ２を経てダイオードブリッジ３により全波整流され、コンデンサ４、コイル５及びコンデンサ６からなるノイズフィルタを経てスイッチ素子１４でスイッチングされて温度ヒューズ１１を介してヒータ１０に供給され、スイッチ素子１４のスイッチング周波数に同期した負荷電流がヒータ１０に流れる。ヒータ１０はその負荷電流により発熱して定着ローラを加熱する。
【００２６】
定着ローラの温度はサーミスタ１２により検出され、ローラ温度検出回路１３がサーミスタ１２の検出値に応じた温度検出信号をヒータ制御回路１６へ出力する。ヒータ制御回路１６は、ローラ温度検出回路１３からの温度検出信号に基づいて定着ローラの温度が上記ローラ温度設定信号に対応した所定値になるようにドライブ回路１５を介してスイッチ素子１４の導電比率を制御する。
【００２７】
スイッチ素子１４のスイッチングは固定の周期で繰り返し、スイッチ素子１４の導電比率が大きくなるとヒータ１０への通電量が増して定着ローラの温度が高くなる。逆にスイッチ素子１４の導電比率が小さくなるとヒータ１０への通電量が減少して定着ローラの温度が低くなる。このように画像形成装置が画像を形成しない場合には、ヒータ制御回路１６はローラ温度検出回路１３からの温度検出信号がフィードバックされてスイッチ素子１４の導電比率を制御することにより、定着ローラの温度を所定値に保つ。
【００２８】
次に、画像形成装置が画像を形成する場合の本実施例の動作について説明する。
エンジン制御回路１７は、ヒータ制御回路１６からの信号により定着ローラの温度が所定値になった後で、画像形成信号により、画像形成装置内の各駆動負荷を動作させて画像を形成させるが、画像形成以降、複数回にわたって、画像形成の量（画像を形成する記録媒体としての転写紙の大きさ及び枚数）に応じてローラ温度設定信号をヒータ制御回路１６へ出力する。
【００２９】
ヒータ制御回路１６は、エンジン制御回路１７からのローラ温度設定信号と、ＡＣ電源１の電圧を検出するための抵抗８、９の分圧点の電圧信号からスイッチ素子１４の導電比率を決めて制御することで、ヒータ１０への通電量がローラ温度設定信号に対応した所定値になるようにスイッチ素子１４の導電比率を制御する。このように、画像形成装置が画像を形成する場合、定着ローラの温度は定着ローラが転写紙に熱を奪われるため、定着ローラの温度を所定値に保つためには画像を形成しない場合に比べてヒータ１０への通電量を増やす必要があるが、ヒータ制御回路１６は、エンジン制御回路１７からのローラ温度設定信号により、定着ローラの温度が降下する前にスイッチ素子１４の導電比率を段階的に拡げるフィードフォワードでの定温制御を行い、これにより、定着ローラの温度リプルのない制御が可能で、画像形成の量に関わらず定着ローラの温度を所定値に保つことができる。
【００３０】
これをより詳しく説明すると、次のようになる。
上述したように、エンジン制御回路１７は定着ローラの温度が所定値になった後で、画像形成信号により、画像形成装置内の各駆動負荷を動作させて画像を形成させるが、例えば、画像を形成する前のスイッチ素子１４の導電比率を固定して画像を形成した場合の定着ローラの温度は図２に示すようになる。
【００３１】
図２は画像形成開始から画像形成終了までの定着ローラ温度を示したものであるが、画像形成前には定着ローラ温度は所定値に制御され、図２のＡ点で画像形成を開始すると、定着ローラの熱が転写紙に奪われるため、定着ローラ温度は徐々に降下し、ヒータへの通電量による定着ローラへの熱の供給量から転写紙での熱の消費量を引いた熱量による温度になる。
【００３２】
定着ローラ温度が所定値より低くなると、転写紙にトナーを固定するための条件が最適条件から外れ、定着ムラが生じる。これを防ぐために、従来は、前述したように、定着ローラ温度が低下すると、スイッチ素子の導電比率を大きくしてヒータへの通電量を増やすフィードバック制御を行っていた。しかし、この場合、ヒータへの通電量が大きくなってからヒータの温度が上昇するまでの時定数と、ヒータの熱が定着ローラに伝わる時定数は共に大きく、さらに、サーミスタで定着ローラの温度を検出するまでの時定数も大きいため、図３に示すように定着ローラの温度リプルが大きくなり、この温度リプルの中の高い温度と低い温度では定着条件が変わり、定着ムラが生じる。
【００３３】
本実施例では、画像を形成する場合、定着ローラ温度を検出してからフィードバック制御をするのではなく、ヒータ制御回路１６は、定着ローラ温度が低下する前に、エンジン制御回路１７からのローラ温度設定信号と、ＡＣ電源１の電圧を検出するための抵抗８、９の分圧点の電圧信号によってスイッチ素子１４の導通角を定着ローラ温度が一定になるように拡げ、定着ローラが転写紙に熱を奪われるとほぼ同時にヒータ１０への通電量を増やし、定着ローラ温度の低下をなくす。
【００３４】
エンジン制御回路１７は、連続して画像を形成する量（連続して画像を形成する転写紙の大きさ×枚数）が分かるため、その量に応じてヒータ制御回路１６へのローラ温度設定信号を変え、また、そのローラ温度設定信号も複数回にわたって出力することにより、ＡＣ電源１の電圧・画像形成量（転写紙の大きさ×枚数）に関わらず、図４に示すように、定着ローラの温度リプルを大幅に低減させて定着ムラを少なくし、画像品質を向上させる。
【００３５】
具体的には、エンジン制御回路１７からヒータ制御回路１６へのローラ温度設定信号は、転写紙の大きさが大きいほど定着ローラ温度を高くする信号とするとともに、転写紙の枚数が多いほど定着ローラ温度を高くする信号とし、また、転写紙の両面に画像を形成する場合は転写紙を反転させるための時間が必要で単位時間当りの熱消費量が減るために片面画像形成時よりは温度を低くする。
【００３６】
この第１実施例によれば、ＡＣ電源１から整流回路としてのダイオードブリッジ３及びスイッチ素子１４を介してヒータ１０に電力を供給し加熱体としての定着ローラの温度を温度検出手段としてのサーミスタ１２で検出してスイッチ素子１４の導通比率を変化させる手段と、ＡＣ電源１の電圧を検出する電圧検出手段としての抵抗８、９とを有し、この電圧検出手段で検出したＡＣ電源１の電圧と、前記温度検出手段で検出した定着ローラの温度と、画像形成装置の画像形成状況とに応じて、定着ローラの温度が低下する前に、スイッチ素子１４の導通比率を拡げるので、定着ローラの温度リプルを小さくすることができる。その結果、画像形成装置の画像形成状況に関わらず最適な定着ローラ温度で転写紙へのトナー固定が可能になり、定着ムラを少なくして画像品質を向上させることができる。
【００３７】
次に、本発明の第２実施例を図５に基づいて説明する。この第２実施例は、画像形成装置における定着装置に用いられるヒータ駆動装置の例であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。この第２実施例は、定着装置のヒータへの電力供給をヒータ制御手段としてのデジタル制御回路１８でデジタル制御して定着ローラの温度を所定の温度に制御する機能を有し、上記第１実施例において、ヒータ制御回路１６の代りにデジタル制御回路１８が用いられる。デジタル制御回路１８は、ローラ温度検出回路１３からの温度検出信号と、ＡＣ電源１の電圧を検出するための抵抗８、９の分圧点の電圧信号とをそれぞれデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄコンバータ）１８１と、演算手段１８２を有する。
【００３８】
次に、この第２実施例の動作について、画像形成装置が画像を形成しない場合と、画像形成装置が画像を形成する場合とに分けて説明する。
まず、画像形成装置が画像を形成しない場合の本実施例の動作について説明する。
デジタル制御回路１８は、ローラ温度検出回路１３からフィードバックされたアナログ温度検出信号をＡ／Ｄ変換器１８１によりデジタル信号に変換し、このデジタル信号と、エンジン制御回路１７から通信手段により入力されたローラ温度設定信号を演算手段１８２で演算してスイッチ素子１４の導電比率を決め、この導電比率で定着ローラの温度が上記ローラ温度設定信号に対応した所定値になるようにドライブ回路１５を介してスイッチ素子１４の導電比率を制御する。その他の点については、上記第１実施例と同様である。
【００３９】
次に、画像形成装置が画像を形成する場合の本実施例の動作について説明する。
デジタル制御回路１８は、ＡＣ電源１の電圧を検出するための抵抗８、９の分圧点の電圧信号をＡ／Ｄ変換器１８１によりデジタル信号に変換し、このデジタル信号と、エンジン制御回路１７から通信手段により入力されたローラ温度設定信号を演算手段１８２で演算してスイッチ素子１４の導電比率を決める。その他の点については、上記第１実施例と同様である。
【００４０】
この第２実施例では、定着ローラ温度を一定にするためのヒータ１０への通電量の制御をデジタル制御回路１８で行うことで、エンジン制御回路１７から通信手段により入力されたローラ温度設定信号と、抵抗８、９の分圧点から入力されてＡ／Ｄ変換器１８１でデジタル化した信号を直接演算することが可能になり、エンジン制御回路１７から１回の通信により入力されたローラ温度設定信号でスイッチ素子１４の導電比率を徐々に変化させることが可能になる。その結果、ＡＣ電源１の電圧、画像形成量（転写紙の大きさ×枚数）に関わらず、定着ローラの温度リプルをさらに大幅に低減させて定着ムラを少なくし、画像品質を向上させることが可能になる。また、回路構成が簡単になって安価になると共に、スイッチ素子１４の導電比率の変化の割合はソフトウェアで変更可能になって設定変更が簡単になる。
【００４１】
次に、本発明の第３実施例について図６に基づいて説明する。この第３実施例は、画像形成装置における定着装置に用いられるヒータ駆動装置の例であり、図５と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。この第３実施例は、上記第２実施例において、異常時の保護を主な目的とするものであり、定着ローラ温度が上限温度以上に上昇したらヒータ１０への電力供給を停止する機能を持っている。
【００４２】
第３実施例では、上記第２実施例において、デジタル制御回路１８の代りにデジタル制御回路１８ａが用いられ、ノイズフィルタ２とダイオードブリッジ３との間に挿入された接点１９ｂを有するリレー１９が設けられる。デジタル制御回路１８ａは、デジタル制御回路１８において、異常時にリレー１９を作動させる機能が追加されている。
【００４３】
通常は、リレー１９がオフであり、リレー１９の接点１９ｂが閉じている。定着ローラの温度はサーミスタ１２で検出されてローラ温度検出回路１３がサーミスタ１２の検出値に応じた温度検出信号をデジタル制御回路１８ａへ出力し、このローラ温度検出回路１３からの温度検出信号がＡ／Ｄ変換器１８１でデジタル化される。
【００４４】
デジタル制御回路１８ａは、そのデジタル化された温度検出信号を予め設定された定着ローラの使用最高温度に対するデジタル信号と比較し、温度検出信号がデジタル信号を越えた（定着ローラ温度が予め設定された定着ローラの使用最高温度を越えた）場合にリレー１９を作動させて接点１９ｂを開にすることでヒータ１０への電力供給を停止させると共に通信手段によりエンジン制御回路１７へ異常信号を出力する。これにより、部品故障等により定着ローラの温度制御が外れて定着ローラ温度が異常に上昇した場合に定着ローラ及びヒータ１０の損傷を防ぐことができる。
【００４５】
なお、上記第１実施例において、上記第３実施例と同様にリレー１９を設けてヒータ制御回路１６にてローラ温度検出回路１３からの温度検出信号を予め設定された定着ローラの使用最高温度に対するアナログ信号と比較し、温度検出信号がアナログ信号を越えた（定着ローラ温度が予め設定された定着ローラの使用最高温度を越えた）場合にリレー１９を作動させて接点１９ｂを開にすることでヒータ１０への電力供給を停止させると共に通信手段によりエンジン制御回路１７へ異常信号を出力するようにしてもよい。
【００４６】
次に、本発明の第４実施例について図７に基づいて説明する。この第４実施例は、画像形成装置における定着装置に用いられるヒータ駆動装置の例であり、図６と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。この第４実施例は、上記第３実施例において、異常時の保護を主な目的とするものであり、ヒータ１０への供給電力が上限値を越えたらヒータ１０への電力供給を停止する機能を持っている。
【００４７】
第４実施例では、上記第３実施例において、デジタル制御回路１８ａの代りにデジタル制御回路１８ｂが用いられ、コンデンサ４、コイル５及びコンデンサ６からなるノイズフィルタとインバータ回路７との間にスイッチ素子１４と直列に電流検出手段としての電流検出抵抗２０が接続されて該電流検出抵抗２０と並列に電流検出回路２１が接続される。
【００４８】
インバータ回路７の電流（ヒータ１０の電流）が電流検出抵抗２０により検出されて電流検出回路２１が電流検出抵抗２０の検出値に応じた電流検出信号をデジタル制御回路１８ｂへ出力する。デジタル制御回路１８ｂは、デジタル制御回路１８ａにおいて、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄコンバータ）１８１ａにて、電流検出回路２１からの電流検出信号、ＡＣ電源１の電圧を検出するための抵抗８、９の分圧点の電圧信号、ローラ温度検出回路１３からの温度検出信号をそれぞれデジタル信号に変換する。
【００４９】
デジタル制御回路１８ｂは、Ａ／Ｄ変換器１８１ａにてデジタル化した電流検出信号及び電圧信号（電流検出回路２１からの電流検出信号、ＡＣ電源１の電圧を検出するための抵抗８、９の分圧点の電圧信号をＡ／Ｄ変換器１８１ａにてデジタル化したもの）を演算してヒータ１０への電力供給量を求め、この電力供給量を予め設定されたヒータ１０の最大電力に対するデジタル信号と比較し、電力供給量がデジタル信号を越えた（ヒータ１０への電力供給量が予め設定されたヒータ１０の最大電力を越えた）場合にリレー１９を作動させて接点１９ｂを開にすることでヒータ１０への電力供給を停止させると共に通信手段によりエンジン制御回路１７へ異常信号を出力する。これにより、部品故障等により定着ローラの温度制御が外れてヒータ１０への供給電力が異常に上昇した場合に定着ローラ及びヒータ１０の損傷を防ぐことができる。
【００５０】
なお、上記第１実施例及び第２実施例において、それぞれ、上記第４実施例と同様にリレー１９、電流検出抵抗２０及び電流検出回路２１を設け、ヒータ制御回路１６、デジタル制御回路１８にて電流検出回路２１からの電流検出信号、ＡＣ電源１の電圧を検出するための抵抗８、９の分圧点の電圧信号を演算してヒータ１０への電力供給量を求め、この電力供給量を予め設定されたヒータ１０の最大電力に対する信号と比較し、ヒータ１０への電力供給量が予め設定されたヒータ１０の最大電力を越えた場合にリレー１９を作動させて接点１９ｂを開にすることでヒータ１０への電力供給を停止させると共に通信手段によりエンジン制御回路１７へ異常信号を出力するようにしてもよい。
【００５１】
次に、本発明の第５実施例について説明する。この第５実施例は、画像形成装置の例であり、像担持体としてのドラム状感光体２２が図示しない駆動部により回転駆動される。この感光体２２は、帯電手段としての帯電ローラ２３により一様に帯電され、図示しない露光手段としての書き込み装置により光２４で露光されて静電潜像が形成される。
【００５２】
この感光体２２上の静電潜像は現像装置２５により現像されてトナー像となり、また、図示しない給紙装置から記録媒体としての転写紙２６がレジストローラ２７へ給送される。レジストーラ２７は感光体２２上のトナー像に合わせて転写紙２６を送り出し、この転写紙２６は転写手段としての転写ローラ２８により感光体２２上のトナー像が転写される。このトナー像が転写された転写紙２６は、定着装置２９における定着部材としての定着ローラ３０と加圧部材としての加圧ローラ３１とのニップ部を通過する際に定着ローラ３０及び加圧ローラ３１による加熱、加圧でトナー像が定着され、外部へ排出される。また、感光体２２は、転写後に残留するトナーがクリーニング装置３２により除去される。ここに、定着ローラ３０は上記ヒータ１０により加熱され、該ヒータ１０の駆動制御は上記第１実施例乃至第４実施例のヒータ駆動回路のいずれかにより行われる。また、この第４実施例は上記エンジン制御回路１７を有する。該エンジン制御回路１７は、ヒータ制御回路１６からの信号により定着ローラの温度が所定値になった後で、画像形成信号により、画像形成装置内の各駆動負荷を動作させて画像を形成させ、画像形成以降、複数回にわたって、画像形成の量（転写紙の大きさ及び枚数）に応じてローラ温度設定信号をヒータ制御回路１６へ出力する。
【００５３】
この第５実施例の定着装置２９によれば、ヒータの駆動制御が上記第１実施例乃至第４実施例のヒータ駆動回路のいずれかにより行われるので、画像形成装置の画像形成状況に関わらず最適な定着ローラ温度で転写紙へのトナー固定が可能になり、定着ムラを少なくして画像品質を向上させることができる。
【００５４】
また、第４実施例の画像形成装置によれば、ヒータの駆動制御が上記第１実施例乃至第４実施例のヒータ駆動回路のいずれかにより行われる定着装置２９を有するので、画像形成装置の画像形成状況に関わらず最適な定着ローラ温度で転写紙へのトナー固定が可能になり、定着ムラを少なくして画像品質を向上させることができる。
【００５５】
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、ヒータが定着ベルトなどの定着部材や定着装置の他のローラなどの加熱体を加熱する場合にも適用することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように請求項１に係る発明によれば、加熱体の温度リプルを小さくすることができ、前記温度設定信号を、前記画像形成装置の連続して画像を形成した記録媒体の大きさが大きいほど前記加熱体の温度を高くする信号とすると共に、前記温度設定信号を、前記画像形成装置の連続して画像を形成した記録媒体の枚数が多いほど前記加熱体の温度を高くする信号とすることにより、前記画像形成装置の連続して画像を形成した記録媒体の大きさ及び枚数の積である画像形成量に関わらず最適な加熱体温度で記録媒体へのトナー固定が可能になり、定着ムラを少なくして画像品質を向上させることができる。
請求項２に係る発明によれば、加熱体の温度リプルをさらに大幅に低減させて定着ムラを少なくし、画像品質を向上させることが可能になる。また、回路構成が簡単になって安価になると共に、スイッチ素子の導電比率の変化の割合はソフトウェアで変更可能になって設定変更が簡単になる。
【００５７】
請求項３に係る発明によれば、部品故障等により加熱体の温度制御が外れて加熱体の温度が異常に上昇した場合に加熱体及びヒータの損傷を防ぐことができる。
請求項４に係る発明によれば、部品故障等により加熱体の温度制御が外れてヒータへの供給電力が異常に上昇した場合に加熱体及びヒータの損傷を防ぐことができる。
【００５８】
請求項５に係る発明によれば、加熱体の温度リプルを小さくすることができ、画像形成装置の画像形成状況に関わらず最適な加熱体温度で記録媒体へのトナー固定が可能になり、定着ムラを少なくすることができる。
請求項６に係る発明によれば、定着ムラを少なくして画像品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示すブロック図である。
【図２】ヒータ駆動装置でスイッチ素子の導電比率が一定の場合の画像形成状態による定着ローラ温度を示す特性図である。
【図３】ヒータ駆動装置でスイッチ素子の導電比率をフィードバック制御する場合の画像形成状態による定着ローラ温度を示す特性図である。
【図４】上記第１実施例の画像形成状態による定着ローラ温度を示す特性図である。
【図５】本発明の第２実施例を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３実施例を示すブロック図である。
【図７】本発明の第４実施例を示すブロック図である。
【図８】本発明の第５実施例を示す概略図である。
【符号の説明】
１ ＡＣ電源
３ ダイオードブリッジ
７ インバータ回路
８、９ 抵抗
１０ ヒータ
１２ サーミスタ
１４ スイッチ素子
１５ ドライブ回路
１６ ヒータ制御回路
１７ エンジン制御回路
１８、１８ａ、１８ｂ デジタル制御回路
１９ リレー

Claims (6)

1. 画像形成装置における定着装置の加熱体を加熱するためのヒータの駆動制御を行うヒータ駆動装置において、ＡＣ電源から整流回路及びスイッチ素子を介して前記ヒータに電力を供給する電力供給手段と、前記加熱体の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段からの温度検出信号に基づいて前記加熱体の温度が温度設定信号に対応した所定値になるように前記スイッチ素子の導通比率を変化させる制御手段と、前記ＡＣ電源の電圧を検出する電圧検出手段とを有し、前記制御手段は前記電圧検出手段で検出した前記ＡＣ電源の電圧によって前記スイッチ素子の導通比率を前記加熱体の温度が一定になるように変化させ、前記温度設定信号を、前記画像形成装置の連続して画像を形成した記録媒体の大きさが大きいほど前記加熱体の温度を高くする信号とすると共に、前記温度設定信号を、前記画像形成装置の連続して画像を形成した記録媒体の枚数が多いほど前記加熱体の温度を高くする信号とすることにより、前記画像形成装置の連続して画像を形成した記録媒体の大きさ及び枚数の積である画像形成量に応じて前記温度設定信号を変えることを特徴とするヒータ駆動装置。
2. 請求項１記載のヒータ駆動装置において、デジタル制御手段にて、前記電圧検出手段からの電圧検出信号及び前記温度検出手段からの温度検出信号を変換したテジタル信号に応じて前記スイッチ素子の導通比率を変化させることを特徴とするヒータ駆動装置。
3. 請求項１または２記載のヒータ駆動装置において、前記加熱体の温度が所定の温度に上昇したら前記ヒータへの電力供給を停止させる手段を有することを特徴とするヒータ駆動装置。
4. 請求項１、２または３記載のヒータ駆動装置において、前記ヒータへの電力供給量を検出する手段と、この手段で検出した前記ヒータへの電力供給量が所定の大きさになった時に前記ヒータへの電力供給を停止させる手段とを有することを特徴とするヒータ駆動装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載のヒータ駆動装置を有することを特徴とする定着装置。
6. 請求項５記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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