JP5617209B2 - 定着ヒーター制御装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着ヒーターの制御を行う定着ヒーター制御装置及び画像形成装置に関する。

プリンター、複写機、ファクシミリ装置などの画像形成装置に用いられる定着装置（熱定着器）は、電子写真プロセスなどの画像形成手段により転写紙上に形成された未定着画像（トナー像）を転写紙上に定着させるものである。この定着装置には加熱手段として、ハロゲンランプ（定着ヒーター）が多く用いられている。

この定着ヒーターは一般的にトライアック（TRIAC; triode AC switch）等のスイッチング素子を介して交流電源に接続されており、この交流電源から電力が供給されている。また、ヒーターを熱源とする定着装置には、温度検出素子、例えば、サーミスタ感温素子が設けられており、この温度検出素子の抵抗値変化により温度情報を得ることでスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御して、定着ヒーターの温度が目標の温度になるようにヒーターへの通電（電力）を制御している。

また、定着ヒーターの温度制御を行うための通電（電力）制御方法として、上述したトライアックによる交流入力ＡＣのスイッチング制御の他に、インバータ方式の定着ヒーター駆動回路が知られている。このインバータ方式の定着ヒーター駆動回路は、スイッチング周期でコイルが充放電を繰り返し、交流入力を全波整流しその正弦波電圧を降圧することによりヒーターに通電する電圧の波高値を制御して、ヒーターの通電を制御する方式である。

一方、このような熱源を持つ定着装置では、例えばシステムの暴走などによる異常状態での過熱や、過昇温の危険性が考えられるため、安全性の面から定着装置に温度スイッチ（サーモスタットや温度ヒューズなど）の安全装置が設けられている。これは定着装置の異常的な過昇温からの発火や発煙を防止する最終的な安全機構として備えられており、装置の安全性を保つ手段とされている。

例えば、サーミスタ感温素子などにより温度を一定の制御周期でモニタし、異常的な過昇温となる前にソフトにより異常状態が検出されて、高温異常と判断された場合は未然に定着ヒーターへの通電を停止するような方式が既に知られている。

例えば、特許文献１には、異常発生時の過昇温防止を目的で、サーミスタの温度が予め細分化された温度範囲で判断され、所定時間以上同一の温度範囲内であった場合や、所定時間以上定着ヒーターがオン状態であった場合に、ヒーターへの通電を強制的に遮断する方法が開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示された方法を使用した定着装置を含め、これまでの定着装置では、システム立ち上げ時など急激な昇温時（ヒーターへの通電率が高い状態）に目標の温度まで到達した時点でも、次回の温度制御周期までは同電力でヒーターへ通電を行うため、システムで決められた温度制御周期が長い場合や、定着装置の熱容量が低い装置などでは、ピーク温度が目標温度から大きく上回ってしまい、温度の制御遅延が生じてしまう。

また、システム暴走など何らかの異常が生じた際、上記と同様に定着ヒーターへの通電率が高い状態であるときや、定着装置の熱容量が低い装置などでは、ヒーターから定着ローラまでの熱伝導が早くなるため、危険（許容外）温度までの到達時間が短くなり、定着ローラや加圧ローラの劣化、またモールドが溶けるなどの危険性が生じる問題がある。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、定着ヒーターの過昇温を抑制し、温度の制御遅延のない定着ヒーター制御装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明における定着ヒーター制御装置は、ＡＣ電源を全波整流して生成されたＤＣ電源の供給を受けて動作する定着ヒーターの制御装置であって、定着ヒーターを制御するデューティー制限信号を所定のデューティー比に基づいて生成するデューティー制限信号生成手段と、定着ヒーターの温度が所定の温度以上になったときに、デューティー制限信号生成手段により生成されたデューティー制限信号を出力するデューティー制限信号出力回路と、定着ヒーターを制御するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、デューティー制限信号出力回路により出力されたデューティー制限信号とＰＷＭ信号生成手段により生成されたＰＷＭ信号のうち、デューティー比の小さい方の信号を出力する比較出力手段と、を有し、比較出力手段により出力された信号により前記定着ヒーターの制御を行うことを特徴とする。

また、本発明における画像形成装置は、上記本発明における定着ヒーター制御装置を備える。

本発明により、定着ヒーターの過昇温を抑制し、温度の制御遅延のなくすことができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の定着装置の構成を示す図である。 インバータ方式の定着駆動回路について説明する図である。 本発明の実施形態に係る定着ヒーター制御装置における位相制御方式／波高値制御方式（インバータ方式）の電力制御波形について説明する図である。 本発明の実施形態に係る定着ヒーター制御装置のデューティー制限回路の構成について説明する図である。 本発明の実施形態に係る定着ヒーター制御装置のＰＷＭデューティー制限回路の構成について説明する図である。 本発明の実施形態に係る定着ヒーター制御装置のＰＷＲデューティー制限回路の出力波形について説明する図である。 本発明の実施形態に係る定着ヒーター制御装置における定着ヒーターの温度上昇特性について説明する図である。 本発明の実施形態に係る定着ヒーター制御装置による定着ヒーターの温度特性を説明する図である。 本発明の実施形態に係る定着ヒーター制御装置における処理動作を示す図である。 本発明に実施形態に係る定着ヒーター制御装置の定着ヒーター制御回路の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置のプロセスユニットの構成を示す図である。

本発明の実施の形態を説明する。具体的には、定着ヒーターの温度制御を用いた通電（電力）制御の方式に際して、以下の特徴を有する。要するに、本発明は、定着ヒーターが目標の温度に到達した直後から、温度制御周期によらず、ヒーターへの通電率をハードによって強制的に抑制することが特徴になっている。上記特徴について、以下の図面を用いて具体的に解説する。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の定着装置の構成を示す図である。図１に示すように、定着装置３４は、内部に、例えば、ハロゲンヒーターからなる定着ヒーター３４１を有する定着ローラ３４２と、定着ローラ３４１に押圧した加圧ローラ３４４と、定着ローラ３４１の温度を検出するための、例えば、サーミスタ感温素子からなる温度検出センサ３４３とを有する。この定着装置３４の加熱した定着ローラ３４１と加圧ローラ３４４によるニップ部において記録紙Ｐに転写されたトナー像Ｔを加熱および加圧し、その作用によってトナー像Ｔを記録紙Ｐに定着させる。

図２は、インバータ方式の定着駆動回路について説明する図である。図２において、ＡＣ電源１０１は、外部から供給される商用交流電源であり、日本であれば１００Ｖである。

コネクタ１０２は、商用交流電源１０１を装置へ供給する入り口となる。ノイズフィルタ１０３は、ヒーター駆動回路が発生するスイッチングノイズを外部ＡＣラインに伝播させないようにするものである。ノイズフィルタ１０３が出力するＡＣ電圧はダイオードブリッジ１０４に入力される。ダイオードブリッジ１０４はＡＣ電圧を全波整流するもので、ＡＣ電圧からＤＣ電圧を生成するのによく知られた素子である。ダイオードブリッジ１０４で全波整流された電圧はスイッチングコンバータで電圧変換される。

このスイッチングコンバータは、インダクタ１０５、１１０、コンデンサ１０６、１１１、ダイオード１０９、ＦＥＴ１０７、１０８から構成される。このスイッチングコンバータはダウンコンバータであり、全波整流された電圧波形のピーク値（平均値）を降圧させる。

シーケンス制御部１１４は、スイッチングサイクルでのＯＮ時間（デューティー比）を制御するものであり、設定されたデューティー比でＰＷＭ信号を出力する。ＦＥＴドライブ回路１１５はシーケンス制御部１１４からＰＷＭ信号を受け、ドライブしてＦＥＴ１０７、１０８へ出力する。このＰＷＭデューティー比により、コネクタ１１２を介し、ヒーター３４３へ通電される電圧（電流）値の波高値が制御され、ヒーターの電力が制御される。

図３は、本発明の実施形態に係る定着ヒーター制御装置における位相制御方式／波高値制御方式（インバータ方式）の電力制御波形について説明する図である。図３の上図が位相制御方式での、下図が波高値制御方式での電力制御における電圧波形である。

図３は、ヒーターへの通電率が５０％デューティー時においての例を示している。位相制御方式では一般的にトライアックを用いて電力制御される。システムにより決められた一定の制御周期において、位相制御方式ではトライアックの特性上ゼロクロス近辺でしかＯＦＦできない構成であるため、１半波に対して１００％通電するかＯＦＦするかの制御方式となる。ただし、システムの立ち上げ時などにおいては突入電流や電圧変動を抑えるためにソフトスタートが採用される場合があり、この時の通電形態は前述の限りではない。

一方、波高値制御方式（ＰＷＭ駆動方式）では、図２で説明したように、ＡＣ電圧を全波整流した電圧を、スイッチングにより降圧することにより、その波高値を制御するため、一定の制御周期において１半波毎でもデューティー比の変更が可能となる。更に言えば、ＰＷＭ周期ごとに通電制御可能であるため、例えば、２０ｋＨｚのＰＷＭ周期であれば５０μＳ周期で制御が可能となる。本発明はこの特徴を活かしたものであるため、従来の位相制御方式では上述した制御形態より本発明の実施を行うことが困難となる。

図４は、本発明の実施形態に係る定着ヒーター制御装置のデューティー制限回路の構成について説明する図である。図４において、システム電源２１０はシーケンス制御や電装制御を行うシステムの電源で、通常３Ｖ〜５Ｖが使用される。サーミスタ２０１は定着ローラに接触した温度を検出するための感温素子で、負の特性を持ったＮＴＣサーミスタが一般的に使用され、温度が上がると抵抗値が下がる特性を持っている。

抵抗２０２は、システム電源２１０を分圧するための固定抵抗でシステムグランドに接続される。サーミスタ２０１と固定抵抗２０２より分圧した電圧がコンパレータ２０４へ出力される。基準電圧Ｖｒｅｆ２０３は前記分圧回路の出力が定着ヒーター温度の目標値（目標温度）となる時の基準電圧で、前記分圧回路から出力される電圧とでコンパレータ２０４により比較する。コンパレータ２０４は前記２種電圧を比較し、基準電圧Ｖｒｅｆ２０３が分圧回路の出力電圧よりも高い場合はＨｉｇｈ出力し、基準電圧Ｖｒｅｆ２０３が分圧回路の出力電圧よりも低い場合はＬｏｗ出力する。デューティー制限信号生成部２０５はヒーターへ供給する電圧値のデューティー比を制限するパルスを出力するもので、このパルスのＯＮデューティー以上はコンパレータ２０４から出力される信号がＬｏｗである限り、論理和素子２０６はデューティー制限信号を出力する。

このような構成にすることにより、目標温度に達した時点で、強制的に、デューティー比の低いデューティー制限信号を出力できるようになる。このため、目標温度に達した時点で、温度上昇を緩やかにすることが可能になる。

図５は、本発明の実施形態に係る定着ヒーター制御装置のＰＷＭデューティー制限回路の構成について説明する図である。図４の構成に、シーケンス制御部２０７とＰＷＭ出力２０８と論理積素子２０９を加えた構成になっている。

シーケンス制御部２０７は、図２でも説明した通り、定着ヒーターの温度制御において、定着ヒーターへ通電する電圧値のデューティー比通りのＰＷＭ信号２０８を出力する。このＰＷＭ出力２０８と図４で記載した論理和素子２０６の出力を論理積素子２０９に入力し、論理積素子２０９はこの２信号演算して信号出力する。

図４で説明した通り、論理和素子２０６の出力信号は定着ヒーターの目標温度を越えた状態では、デューティー制限信号２０５が出力されるため、ＰＷＭ出力２０８はＯＮデューティーが、たとえ、１００％であったとしても、デューティー制限信号生成部２０５の出力信号のＯＮデューティー幅以上は論理積素子２０９からは出力されない。この論理積素子２０９の出力信号は定着ヒーターへの通電率を決めるデューティー制御信号となるため、必然と定着ヒーターへも決められたデューティー比以上の電圧は通電されない構成となる。

このような構成にすることにより、目標温度に達した時点で、強制的に、デューティー制限信号と、ＰＷＭデューティー信号のうちで、デューティー比の低い信号を出力できるようになる。つまり、定着ヒーター３４３が目標温度に達したら、ヒーター入力電圧を決められたある一定のデューティー比以上はハード的に通電させない。このため、目標温度を超えて以降、急激な温度上昇を防ぐことができる。また、これにより、他に危険性を少なくして、最終的な保護として備えられた安全装置（温度ヒューズ、サーモスタットなど）を確実に機能させる効果も期待できる。

図６は、図５に示した本発明の実施形態に係る定着ヒーター制御装置のＰＷＲデューティー制限回路の出力波形について説明する図である。

出力パターン１は、定着ヒーターへ通電する電圧のＯＮデューティー幅が、ＰＷＭ信号＞デューティー制限信号となった場合の形態である。図５で説明した通り、ＰＷＭ信号はデューティー制限信号以上のＯＮデューティー幅は持たないように構成されるため、図５での論理積素子２９から出力される波形は、上図のＰＷＭデューティー制限出力の波形となる。

出力パターン２は、定着ヒーターへ通電する電圧のＯＮデューティー幅が、ＰＷＭ信号＜デューティー制限信号となった場合の形態である。同様に図５に示したＰＷＭデューティー制限回路はＰＷＭ信号、デューティー制限信号の何れかＯＮデューティー幅の小さい方へ合わせて出力されるため、ＰＷＭデューティー制限出力は上図のような波形となる。

出力パターン３は、ＰＷＭ信号が１００％デューティー時のもので、これも前述した通りのシーケンスにより、ＰＷＭデューティー制限出力は上図の通り制限される形をとる。

図７は、本発明の実施形態に係る定着ヒーター制御装置における定着ヒーターの温度上昇特性について説明する図である。縦軸は、定着ヒーターの温度、横軸は、時間を表し、時間が進むにつれて定着ヒーターの温度が上昇していく。

例えば、装置の立ち上げ時では、ヒーターは冷えた状態であり、短時間で立ち上げようとするため、目標温度までの傾きが急な特性となる。いわゆる、定着ヒーターへの通電率が高い状態での通電制御となる。この時、目標温度まで定着ヒーターの温度が到達した際、従来の定着制御では、次回の温度制御周期までの通電率を変更できないため、図７の上図のＴＨ１に示すように温度上昇の傾きは変わらないまま上昇する。

一方、本発明における定着制御では、目標温度に到達した時点でシステムからデューティー比を大きく出すような命令があったとしても、ハード構成により強制的にヒーターへの通電率を制限させるため、図７の上図のＴＨ２で示すように、その温度上昇は目標温度に到達した時点で緩やかになる。つまり、本発明では、目標温度に到達した時点で、図５に示した回路により、強制的に、ＰＷＭ信号からデューティー制限信号に切り替わる。このため、ＰＷＭ信号によるデューティー比が大きくても、目標温度に到達した時点で、ディーティー比がデューティー制限信号により定められたデューティー比に切り替わるため、温度上昇を緩やかにすることができるようになる。

このことから解るように、目標温度に到達した地点（Ａ点）から次の温度制御周期（Ｂ点）においての従来制御での温度上昇分（Ｔ０）と、本発明での温度上昇分（Ｔ１）では明らかに危険温度までのマージンが異なり、更にはＡ点からＢ点を温度制御周期とした場合に、その温度の制御遅延に差があることは明らかである。

また、システムに何らかの異常が生じた際、図７の上図のＴＨ１で示す通り、従来技術では危険温度まで到達する傾きが急なため、安全装置が作動してもピーク温度は４００℃を越えるような非常に高い温度となり得る。そのため安全装置が働くことで、たとえ定着ヒーターへの通電が強制的にオフされたとしても危険性は残る。

一方、本発明では、ＴＨ２に示すように、目標温度に到達した時点で強制的に定着ヒーターへの通電率を低いものに制限しているため、システムに異常が生じた状態でも危険温度まで到達するまでに緩やかなカーブで到達することになり目標温度におけるオーバーシュートを抑制するため、より安全に安全装置を作動させることができる。

また、制限するデューティー比を１０％〜２０％程度の低いデューティー比で制限しておけば危険温度に到達する前に定着ヒーターの温度は飽和し危険温度まで到達しないような構成をとることも可能となる。

具体的な温度特性例を図８に示す。図８の左上図は、従来の温度制御時の通常状態での温度特性を示しており、図８の右上図は、本実施形態による温度制御時の通常状態での温度特性を示している。また、図８の左下図は、従来の温度制御時の異常状態での温度特性を示しており、図８の右下図は、本実施形態による温度制御時の異常状態での温度特性を示している。前述した通り、本実施形態では、通常状態においては目標温度からの温度上昇を抑制し、異常状態においては、制限するデューティー比によって、危険温度に到達する前に温度飽和する。このため、より安全性を高めることができる。

図９は、本発明の実施形態に係る定着ヒーター制御装置における処理動作を示す図である。図１０は、本発明に実施形態に係る定着ヒーター制御装置の定着ヒーター制御回路の構成を示す図である。図９、１０を参照しながら定着ヒーター制御のフローを説明する。

定着制御開始の際、定着ヒーター制御回路１００のシーケンス動作が開始される（Ｓ１０１）。

シーケンス制御部２０７において、定着ヒーターへ通電する電圧の波高値の比率を反映するため、ＰＷＭ出力のデューティー比設定をソフトにより設定される（Ｓ１０２）。

シーケンス制御部２０７で設定されたＰＷＭデューティー比にて、ＰＷＭ信号が出力される（Ｓ１０３）。従来技術ではこのＰＷＭ信号のデューティー比に沿ってＦＥＴ１０７、１０８がスイッチングを行い、ダイオードブリッジ２０４で全波整流された電圧を降圧してヒーター３４１へ通電制御を行う。

サーミスタ感温素子２０１と固定抵抗２０２の分圧回路から定着温度をハード的に検出し、コンパレータ２０４へ電圧出力する。また、目標温度となるような比較基準電圧を固定抵抗２１２、１２３より生成し同様にコンパレータ２０４へ出力する。この２出力をコンパレータ２０４で比較する（Ｓ１０４）。

前記比較した結果、サーミスタ温度検出からの電圧が目標温度となる基準電圧よりも低い場合（Ｓ１０５、Ｎｏ）、コンパレータ２０４の出力はＨｉｇｈ出力となり、シーケンス制御部２０７において出力されるＰＷＭ信号がそのまま定着ヒーターの通電デューティー比となる。

一方、前記比較した結果、サーミスタ温度検出からの電圧が目標温度となる基準電圧よりも高い場合（Ｓ１０５、Ｙｅｓ）、コンパレータ２０４の出力はＬｏｗ出力となり、デューティー制限信号生成部２０５から出力される信号のオンデューティー比以上は定着ヒーターへ通電されない仕組みとなる（Ｓ１０６）。前述した通り、定着ヒーターへ通電する電圧は制限されるため、目標温度を過ぎると定着ヒーターの温度上昇カーブは緩やかなものとなり、その後も目標温度近辺を保とうと制御されるため、その温度状況により随時上述した制御が繰り返される。

ここで、図１０においてデューティー制限信号生成部２０５はシーケンス制御部２０７と接続されているが、これはシーケンス制御部２０７から生成されるＰＷＭ信号とデューティー制限信号を同期させるためであり、具体的にはＯＳＣ２１１をマスタークロックとしてシーケンス制御部２０７でデューティー制限信号を生成構成とし、ＰＷＭ信号との同期を図っている。

なお、ＰＷＭ信号はそのデューティー比設定をソフトにて行うが、デューティー制御信号はハードのみで生成（ソフトは関与しない）を意図しているため、シーケンス制御部から生成されるデューティー制限信号はある一定のデューティー比となる信号になり、そのオンデューティー比をさらに小さい方向へ加工したい場合はデューティー制限信号生成部２０５にて行ってもよいしそのままスルーする構成としてもよい。

図１１に本発明の画像形成装置として、電子写真方式のプリンター（以下、単にプリンターと記す）の基本的な構成例である概略断面図を示す。なおこの例は一般的な静電作像手法を用いたフルカラー画像形成装置について示したものであり、本発明の効果を限定するものではない。本プリンターは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以下Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと記す）のトナー像を形成するためのプロセスユニット１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを備えている。これらは、画像形成物質として、互いに異なる色のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様な構成になっており、寿命到達時に交換される。Ｋトナー像を形成するためのプロセスユニット１Ｋを例にすると、図１２に示すように、潜像担持体たるドラム状の感光体２Ｋ、ドラムクリーニング装置３Ｋ、図示しない除電装置、帯電装置４Ｋ、現像装置５Ｋ等を備えている。画像形成ユニットたるプロセスユニット１Ｋは、プリンター本体に脱着可能であり、一度に消耗部品として交換できるようになっている。

上記帯電装置４Ｋは、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転せしめられる感光体２Ｋの表面を一様に帯電せしめる。一様帯電せしめられた感光体２Ｋの表面は、レーザー光Ｌによって露光走査されてＫ用の静電潜像を担持する。このＫ用の静電潜像は、図示しないＫトナーを用いる現像装置５ＫによってＫトナー像に現像される。そして、後述する中間転写ベルト１６上に転写される。ドラムクリーニング装置３Ｋは、中間転写ベルト１６上に転写された後の感光体２Ｋ表面に残留している転写残トナーを除去する。また、上記除電装置は、クリーニング後の感光体２Ｋの残留電荷を除電する。この除電により、感光体２Ｋの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他色のプロセスユニット（１Ｙ、Ｍ、Ｃ）においても、同様にして感光体（２Ｙ、Ｍ、Ｃ）上にそれぞれＹ、Ｍ、Ｃトナー像が形成されて、後述する中間転写ベルト１６上に重畳転写される。

上記現像装置５Ｋは、図示しないＫトナーを収容するホッパ部６Ｋと、現像部７Ｋを有している。ホッパ部６Ｋ内には、図示しない駆動手段によって回転駆動されるアジテータ８Ｋと攪拌パドル９Ｋおよびトナー供給ローラ１０Ｋなどが配設されている。ホッパ部６Ｋ内のＫトナーは、アジテータ８Ｋや攪拌パドル９Ｋの回転駆動によって攪拌されながら、自重によってトナー供給ローラ１０Ｋに向けて移動する。トナー供給ローラ１０Ｋは、金属製の芯金と、これの表面に被服された発砲樹脂等からなるローラ部とを有しており、ホッパ部６Ｋ内のトナーをローラ部の表面に付着させながら回転する。

現像装置５Ｋの現像部７Ｋ内には、感光体２Ｋやトナー供給ローラ１０Ｋに当接しながら回転する現像ローラ１１Ｋやこれの表面に先端を当接させる薄層化ブレード１２Ｋなどが配設されている。ホッパ部６Ｋ内のトナー供給ローラ１０Ｋに付着したＫトナーは、現像ローラ１１Ｋとトナー供給ローラ１０Ｋとの当接部で現像ローラ１１Ｋの表面に供給される。供給されたＫトナーは、現像ローラ１１Ｋの回転に伴ってローラと薄層化ブレード１２Ｋとの当接位置を通過する際に、ローラ表面上での層厚が規制される。そして、層厚規制後のＫトナーは、現像ローラ１１Ｋと感光体２Ｋとの当接部である現像領域において、感光体２Ｋ表面の静電潜像に付着する。この付着により、Ｋ用の静電潜像がＫトナー像に現像される。

図１２を用いてＫ用のプロセスユニットについて説明したが、Ｙ、Ｍ、Ｃ用のプロセスユニット１Ｙ、Ｍ、Ｃにおいても、同様のプロセスにより、感光体２Ｙ、Ｍ、Ｃ表面にＹ、Ｍ、Ｃトナー像が形成される。

先に示した図１において、プロセスユニット１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの鉛直方向上方には、光書込ユニット７０が配設されている。潜像書込装置たる光書込ユニット７０は、画像情報に基づいてレーザーダイオードから発したレーザー光Ｌにより、プロセスユニット１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋにおける感光体２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを光走査する。この光走査により、感光体２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ上にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の静電潜像が形成される。なお、光書込ユニット７０は、光源から発したレーザー光Ｌを、ポリゴンモータ７１ａによって回転駆動したポリゴンミラー７１ｂで主走査方向に偏向せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射するものである。

プロセスユニット１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの鉛直方向下方は、無端状の中間転写ベルト１６を張架しながら図中反時計回り方向に無端移動せしめる転写ユニット１５が配設されている。転写手段たる転写ユニット１５は、中間転写ベルト１６の他に、駆動ローラ１８、従動ローラ１７、４つの１次転写ローラ１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、２次転写ローラ２０、ベルトクリーニング装置２１、クリーニングバックアップローラ２２、残トナー回収装置２３等を備えている。

中間転写ベルト１６は、そのループ内側に配設された駆動ローラ１８、従動ローラ１７、クリーニングバックアップローラ２２および４つの１次転写ローラ１９Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋによって張架されている。そして、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動される駆動ローラ１８の回転力により、同方向に無端移動せしめられる。

４つの１次転写ローラ１９Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト１６を感光体２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋとの間に挟み込んでいる。この挟み込みにより、中間転写ベルト１６の表面と、感光体２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋとが当接するＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の１次転写ニップが形成されている。

１次転写ローラ１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋには図示しない転写バイアス電源によってそれぞれ１次転写バイアスが印加されており、これにより、感光体２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの静電潜像と、１次転写ローラ１９Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋとの間に転写電界が形成される。なお、１次転写ローラ１９Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに代えて、転写チャージャや転写ブラシ等を採用してもよい。

Ｋ用のプロセスユニット１Ｋの感光体２Ｋ表面に形成されたＫトナーは、感光体２Ｋの回転に伴って上述のＫ用の１次転写ニップに進入すると、転写電界やニップ圧の作用により、感光体２Ｋ上から転写ベルト１６上に１次転写される。このようにしてＫトナー像が１次転写せしめられた中間転写ベルト１６は、その無端移動に伴ってＣ、Ｍ、Ｙ用１次転写ニップを通過する際に、感光体２Ｃ、Ｍ、Ｙ上のＣ、Ｍ、Ｙトナー像がＫトナー像上に順次重畳転写される。この重ね合わせの１次転写により、中間転写ベルト１６上には、４色トナー像が形成される。

転写ユニット１５の２次転写ローラ２０は、中間転写ベルト１６のループ外側に配設されながら、ループ内側の駆動ローラ１８との間に中間転写ベルト１６を挟み込んでいる。この挟み込みにより、中間転写ベルト１６の表面と、２次転写ローラ２０とが当接する２次転写ニップが形成されている。２次転写ローラ２０には、図示しない転写バイアス電源によって２次転写バイアスが印加される。この印加により、２次転写ローラ２０と、駆動ローラ１８との間には、２次転写電界が形成される。

転写ユニット１５の鉛直方向下方には、記録紙Ｐを複数枚重ねた紙束の状態で収容している給紙カセット３０がプリンターの筐体に対してスライド着脱可能に配設されている。この給紙カセット３０は、紙束の一番上の記録紙Ｐに給紙ローラ３０ａを当接させており、これを所定のタイミングで図中反時計回りに回転させることで、その記録紙Ｐを給紙路３１に向けて送り出す。給紙路３１の末端付近には、レジストローラ対３２が配設されている。このレジストローラ対３２は、給紙カセット３０から送り出された記録紙Ｐをローラ間に挟み込むとすぐにローラの回転を停止させる。そして挟み込んだ記録紙Ｐを上述の２次転写ニップ内で中間転写ベルト１６上の４色トナー像に同期させ得るタイミングで回転運動を再開して、記録紙Ｐを２次転写ニップに向けて送り出す。

２次転写ニップで記録紙Ｐに密着せしめられた中間転写ベルト１６上の４色トナー像は、２次転写電界やニップ圧の影響を受けて記録紙Ｐ上に一括２次転写され、記録紙Ｐ上にフルカラートナー像を形成させる。このようにして表面にフルカラートナー像が形成された記録紙Ｐは、２次転写ニップを通過すると、２次転写ローラ２０や中間転写ベルト１６から曲率分離する。そして、転写後搬送路３３を経由して、後述する定着装置３４に送り込まれる。

２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト１６には、記録紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、中間転写ベルト１６の表面に当接しているベルトクリーニング装置２１によって、ベルト表面からクリーニングされる。中間転写ベルト１６のループ内側に配設されたクリーニングバックアップローラ２２は、ベルトクリーニング装置２１によるベルトのクリーニングをループ内側からバックアップする。ベルトクリーニング装置２１によって中間転写ベルト１６の表面よりクリーニングされた残トナーは残トナー回収装置２３へ回収される。

定着装置３４は、図示しないハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ３４ａと、これに所定の圧力で当接しながら回転する加圧ローラ３４ｂとによって定着ニップを形成している。定着装置３４内に送り込まれた記録紙Ｐは、その未定着トナー像担持面を定着ローラ３４ａに密着させるようにして、定着ニップに挟まれる。そして、加熱や加圧の影響によってトナー像中のトナーが軟化せしめられて、フルカラー画像が定着せしめられる。

定着装置３４は、図１に示すような構成をしており、定着ヒーター３４３は、本発明の実施形態に係る定着ヒーター制御装置により上記のように制御される。

定着装置３４から排出された記録紙Ｐは、定着後搬送路３５を経由した後、排紙ローラ対３７のローラ間に挟み込まれ、排紙ローラ対３７の回転により、上カバー５０の上面であるスタック部にスタックされる。

上カバー５０および光書込ユニット７０は、図中矢印で示すように、回転軸８０を中心にして回動自在に支持されており、図中反時計回り方向に回転することで、筐体に対して開いた状態となる。そして、筐体の上部開口を外部に向けて大きく露出される。これにより、４つのプロセスユニット１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋはそれぞれ、その上部開口より図中矢印方向へ、容易に着脱することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範囲な趣旨および範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正および変更が可能である。

例えば、上述した実施形態における処理動作は、ハードウェア、または、ソフトウェア、あるいは、両者の複合構成によって実行することも可能である。

なお、ソフトウェアによる処理を実行する場合には、処理シーケンスを記録したプログラムが格納されているＲＯＭ（Read Only Memory）から、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ内のメモリ（ＲＡＭ）にプログラムを読み込んで実行させるか、あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることが可能である。

例えば、プログラムは、記録媒体としてのハードディスクやＲＯＭに予め記録しておくことが可能である。あるいは、プログラムは、フロッピー（登録商標）ディスク等の磁気ディスク、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)等の光ディスク、ＭＯ（Magneto Optical）ディスク等の光磁気ディスクなどのリムーバブル記録媒体に、一時的、あるいは、永続的に格納（記録）しておくことが可能である。

このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウェアとして提供することが可能である。

なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールする他、ダウンロードサイトから、コンピュータに無線転送したり、ＬＡＮ（Local Area Network）、インターネットといったネットワークを介して、コンピュータに有線で転送したりし、コンピュータでは、転送されてきたプログラムを受信し、内蔵するハードディスク等の記録媒体にインストールすることが可能である。

また、上記実施形態で説明した処理動作に従って時系列的に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力、あるいは、必要に応じて並列的にあるいは個別に実行するように構築することも可能である。

また、上記実施形態で説明したシステムは、複数の装置の論理的集合構成にしたり、各装置の機能を混在させたりするように構築することも可能である。

また、本発明における定着ヒーター制御装置は、定着ヒーターを制御するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、前記デューティー制限信号出力回路により出力されたデューティー制限信号と前記ＰＷＭ信号生成手段により生成されたＰＷＭ信号のうち、デューティー比の小さい方の信号を出力する比較出力手段と、を有し、前記比較出力手段により出力された信号により前記定着ヒーターの制御を行うようにしても良い。

また、本発明における定着ヒーター制御装置は、前記デューティー制限信号出力回路により出力されたデューティー制限信号と前記ＰＷＭ信号生成手段により生成されたＰＷＭ信号とが同期しているようにしても良い。

また、本発明における定着ヒーター制御装置は、前記デューティー制限信号出力回路は、定着ヒーターの温度により抵抗値の変化する感温素子を有しており、当該感温素子の抵抗値が所定の値より小さくなったときに、前記デューティー制限信号生成手段により生成されたデューティー制限信号を出力するようにしても良い。

３４ 定着装置
３４３ 定着ヒーター
１００ 定着ヒーター制御回路
２０１ サーミスタ（感温素子）
２０５ デューティー制限信号生成部
２０６ 論理和素子
２０７ シーケンス制御部２０７
２０８ ＰＷＭ出力
２０９ 論理積素子

特開平６−１９３６４号公報

Claims (4)

1. ＡＣ電源を全波整流して生成されたＤＣ電源の供給を受けて動作する定着ヒーターの制御装置であって、
   前記定着ヒーターを制御するデューティー制限信号を所定のデューティー比に基づいて生成するデューティー制限信号生成手段と、
   定着ヒーターの温度が所定の温度以上になったときに、前記デューティー制限信号生成手段により生成されたデューティー制限信号を出力するデューティー制限信号出力回路と、
   定着ヒーターを制御するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、
   前記デューティー制限信号出力回路により出力されたデューティー制限信号と前記ＰＷＭ信号生成手段により生成されたＰＷＭ信号のうち、デューティー比の小さい方の信号を出力する比較出力手段と、を有し、
   前記比較出力手段により出力された信号により前記定着ヒーターの制御を行うことを特徴とする定着ヒーター制御装置。
2. 前記デューティー制限信号出力回路により出力されたデューティー制限信号と前記ＰＷＭ信号生成手段により生成されたＰＷＭ信号とが同期していることを特徴とする請求項１に記載の定着ヒーター制御装置。
3. 前記デューティー制限信号出力回路は、定着ヒーターの温度により抵抗値の変化する感温素子を有しており、当該感温素子の抵抗値が所定の値より小さくなったときに、前記デューティー制限信号生成手段により生成されたデューティー制限信号を出力することを特徴とする請求項１又は２記載の定着ヒーター制御装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の定着ヒーター制御装置を備える画像形成装置。

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