JP5744497B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真プロセス等を利用した画像形成装置及び、そのトナー像を記録材上に定着させる定着装置のヒータ電力制御方法及び、前記ヒータ電力制御方法を用いた画像形成装置に関する。

従来、例えば、電子写真、静電記録、磁気記録等の作像プロセスを用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置において、記録材上の未定着トナー像を熱で溶融して定着させる定着装置が設けられている。記録材の定着装置としては、熱ローラ方式・熱板方式・ヒートチャンバー方式・フィルム加熱方式等の方式・構成のものが知られている。定着装置は、何れも内部に加熱体を有し、加熱体の温度が所定の温度（所定の像定着温度等）に維持されるように、加熱体への給電制御によって温度制御の管理が行われる。種々の定着装置のうちでも、フィルム加熱方式の定着装置は、昇温の速い低熱容量の加熱体や薄膜のフィルムを用いることができるため、省電力化やウェイトタイムの短縮化（クイックスタート）が可能となる（例えば、特許文献１参照）。また近年、加熱フィルムに弾性層を設けることで、記録材の凹凸によるトナーの溶融ムラを低減する構成の定着装置が、特許文献２において提案されている。

フィルム加熱方式の定着装置では、加熱体上に設けたサーミスタの検知温度出力をＡ／Ｄ変換してＣＰＵが取り込み、検知温度と目標温度との比較を行う。そして、ＣＰＵは、比較結果に応じて、あらかじめ定められた制御テーブルに基づいたＰＩＤ制御により、加熱体への給電制御を行う。加熱体への給電制御は、ＡＣ入力電圧をゲート制御式半導体スイッチ（以下、トライアックという）によりオン／オフ制御することにより行われ、給電制御には、波数制御あるいは位相制御が用いられる。波数制御とは、ＡＣ入力電圧の数波を所定周期として、その所定周期ごとに何波をオン、何波をオフという形で１半波単位にオン／オフする制御であり、所定周期内のオン／オフのデューティー比で給電比率を制御する方式である。一方、位相制御はＡＣ入力電圧の１波内の位相角を制御する方式である。波数制御は数波の所定周期ごとに給電比率を制御するため、高調波電流は小さいが、フリッカノイズが大きいという特徴がある。一方、位相制御は１半波内で細かく給電比率を制御することができるため、フリッカノイズは小さいが、高調波電流が大きいという特徴がある。従って、定着装置の要件に応じてそれぞれの給電制御が選択され、特に近年２００Ｖ系の商用電源を用いる場合においては、高調波電流低減のため、位相制御ではなく、波数制御が採用されることが多い。このため、例えば特許文献３では、１００Ｖ／２００ＶのＡＣ入力電圧に応じて、波数制御と位相制御を切り替える構成の定着装置も提案されている。また、特許文献４では、位相制御と波数制御を組み合わせ、位相制御のみを用いる時よりも高調波電流を低減し、波数制御のみの時よりも給電比率の更新周期を短くしてより細かい制御を行う方式も提案されている。

ところで、フィルム加熱方式の定着装置で波数制御を用いた場合、波数制御は１半波単位で給電オン／オフを行うため、記録材の先端部にオフの部分が多くなると、ヒータの温度が急激に低下することにより定着不良となる。これを防止するため、特許文献５では、記録材先端部に供給する電力を多くする方法が提案されている。また、フィルム加熱方式の定着装置、特に加熱フィルムに弾性層を設けた定着装置では、記録材の加熱ニップ部への突入により、記録材の加熱状態が不安定になることがある。これは、温度の安定状態から記録材が突入すると、記録材に熱を急激に奪われるため、加熱フィルム温度が急激に低下し、その後、温度が上昇した際にオーバーシュートが発生することにより、加熱ニップ部に大きな温度変動が生じるからである。そこで、記録材の突入による温度変動が生じる前に加熱体に供給する電力を補正する方法が、本出願人により特許文献６において開示されている。

特開平４−４４０７５号公報 特開平１１−１５３０３号公報 特開平１０−３３３４９０号公報 特開２００３−１２３９４１号公報 特開平６−１１８８３８号公報 特開２００４−０７８１８１号公報

ところで、記録材が加熱ニップ部に突入して加熱フィルムの温度が急激に低下すると、加熱フィルムの温度低下した部分は、加熱フィルムが１回転して再び記録材と接する時にも、その温度は低いままである。その結果、記録材上の加熱フィルムの２周目に相当する部分で加熱フィルムの温度が低くなり、画像の光沢が下がる現象が起こる。一方、加熱フィルムの温度が大きく低下するのは、記録材の突入直後の一瞬のみであり、ＰＩＤ制御によって、すぐに温度状態はある程度安定し、温度低下は解消される。従って、記録材上の加熱フィルムの２周目に相当する部分でも画像の光沢が低くなるのは、２周目の先端から近い部分のみである。しかし、この加熱フィルムの２周目の先端から近い部分と１周目の後端から近い部分とでは画像の光沢が大きく異なるため、この境界で光沢の差がはっきりとした段差として現れることがあり、特に光沢紙を通紙した際に顕著に現れる。

この光沢段差を低減するためには、加熱フィルムの１周目と２周目のつなぎ目で光沢が同じになるように前述した電力補正をより細かく制御しなくてはならない。すなわち、１周目の先端部分で熱が奪われて温度低下しても、２周目の先端部分と１周目の後端部分が同じ温度になるように、加熱フィルムの２周目の先端部分の温度低下を補完しなくてはならない。そのため、記録材の突入に先んじて所定電力を強制投入する電力補正を行うと、記録材の突入により一旦加熱フィルム表面は温度低下しても、１回転する間に強制投入された電力、すなわち熱エネルギーが加熱フィルム表面に伝わる。そして、温度低下した分が相殺され、記録材が最初に突入した部分に該当する加熱フィルムの２周目の先端部分が記録材に再び接する時には、所定の温度に復帰している。従って、この制御では、電力補正を行うタイミングは記録材の突入タイミングに基づいて決められる。

このメカニズムから明らかなように、電力補正によって生じた熱により温められる加熱フィルムの内面部分は、記録材の突入によって温度低下した部分と、ほぼ一致していなくてはならず、単に温度制御を安定化させる場合よりも更に厳密な精度が要求される。特に光沢紙のような記録材は、温度に対する光沢度の感度が非常に高く、ほんの僅かの温度差が光沢段差として現れるため、制御すべき表面温度の幅は非常に狭くなる。更に、加熱フィルムの１周目の後端部分と２周目の先端部分を同じ温度にするためには、２周目の先端部分の温度低下分を正確に補う電力補正を行う必要があり、そのためには電力だけでなく、電力補正を行うタイミングに対しても高い精度が要求される。電力補正タイミングが適正な補正タイミングから僅かでもずれると、電力不足で温度低下が十分に補完できないか、あるいは電力投入過多になりホットオフセット等が生じ、電力補正の効果が薄れてしまう。また、波数制御を採用した定着装置においては、記録材の突入に対応して電力補正を行うべきタイミングで補正を行うことができず、記録材突入による温度変動を十分に低減できないという課題がある。これは、波数制御の給電比率の更新周期は数波単位であるために更新周期が長くなり、その結果、更新タイミングが電力補正タイミングと合致する場合がほとんどないことに起因している。

図８は、波数制御、及び位相制御の給電比率の更新周期と、記録材突入及び電力補正のタイミングを示したタイミングチャートである。図８において、Ａは、波数制御の給電比率の更新タイミングを示し、波数制御の給電比率の更新周期は２０半波としている。交流電源の電源周波数を５０Ｈｚとすると、１半波の時間幅は１０ｍｓｅｃであり、波数制御の更新周期は２００ｍｓｅｃである。Ｂは、位相制御の給電比率の更新タイミングを示し、更新周期は２半波（＝２０ｍｓｅｃ）である。電力補正は、記録材の加熱ニップ部突入の１５０ｍｓｅｃ前（タイミングＣ）に開始され、記録材の加熱ニップ部突入（タイミングＤ）後５０ｍｓｅｃ経過（タイミングＥ）で終了するように、電力補正開始命令、電力補正終了命令が出される。波数制御は給電比率の更新周期が長いため、適正な電力補正タイミングと実際に電力補正が行われるタイミングとのずれが大きくなることがある。例えば、図８に示した波数制御は２０半波単位（＝２００ｍｓｅｃ）で給電比率を制御しているため、電力補正開始の命令が出てから実際に補正が実行されるまでは最大で２００ｍｓｅｃのずれ（遅れ）が生じる。図８に示す電力補正期間は、記録材の突入前１５０ｍｓｅｃ、突入後５０ｍｓｅｃの合計２００ｍｓｅｃであるため、電力補正開始が最も遅れた場合には、電力補正終了タイミングで電力補正が開始されてしまうことになる。すなわち、電力補正開始と同時に電力補正終了の命令が出てしまうため、電力補正は実際には行われないことになる。

以上説明した例では、補正開始の命令が出てから給電比率を変更するため、電力補正は電力補正開始命令よりも遅れて実行されることになる。これに対して、電力補正開始のタイミングとは前後するが、電力補正開始タイミングに最も近い給電比率の更新タイミングに電力補正を行えば、電力補正開始タイミングの最大ずれ量（遅れ）は若干緩和される。しかし、この場合でも、ずれ量は適正な電力補正タイミングに対して最大±１００ｍｓｅｃもある。このように電力補正タイミングがずれた場合の加熱フィルム表面の温度の状態を示したグラフが図９（ａ）〜図９（ｃ）であり、各グラフにおいて、横軸は時間、縦軸は加熱フィルムの表面温度を示している。図９（ａ）は適正なタイミングで電力補正が行われた場合、図９（ｂ）は適正なタイミングよりも前に電力補正が開始された場合、図９（ｃ）は適正なタイミングよりも後に電力補正が開始された場合の加熱フィルム表面の温度状態を示している。記録材が加熱ニップ部に突入することにより加熱フィルムの温度は低下するが、図９（ａ）では、記録材の加熱ニップ部への突入前後で加熱フィルムの表面温度の差は２℃程度に収まっている。これに対して、図９（ｂ）では、加熱ニップ部の突入前に表面温度が大きく上昇するため、加熱ニップ部への突入前後で加熱フィルムの表面温度の差が８℃になっている。また、図９（ｃ）では、記録材の加熱ニップ部への突入により表面温度が大きく低下するため、やはり表面温度の差が８℃程度になっている。

図９（ｂ）に示したように、適正タイミングより前に電力補正が行われると、加熱ニップ部の温度が上昇しすぎて加熱過多になる。加熱過多の加熱ニップ部にトナー画像を担時した記録材が突入すると、トナーが溶融過多になり、ホットオフセットが生じる。また、高い電力が適正なタイミングよりも早く供給されるために、記録材突入までの間の加熱フィルムの温度が高くなりすぎ、フィルム１周目の後端部分では、記録材の光沢がより高くなる。その結果、加熱フィルムの１周目後端と２周目先端の光沢段差がより強調される横帯状の光沢ムラが生じる。一方、図９（ｃ）に示したように、適正タイミングよりも後に電力補正が行われると、記録材突入による熱量の減少を補えなくなり、加熱フィルムの温度が大きく低下する。この場合は、加熱フィルム２周目の先端部分の光沢が低くなりすぎ、１周目後端部分と２周目先端部分の光沢段差がはっきり出た光沢ムラとなる。この課題に対処するため、例えば、給電比率の更新周期を短くすることが考えられるが、その場合、更新周期内の波数が少なくなるため、給電比率を細かく設定できなくなり、温度制御に支障をきたすことになる。ところで、位相制御の場合でも、波数制御と同様に電力補正のタイミングのずれは生じる。図８の例では、そのタイミングのずれ量は最大で１全波＝２０ｍｓｅｃであるが、この程度のずれ量であっても、その影響が皆無であるとは言えない。また、記録材先端の定着不良を防止するには、記録材先端が加熱ニップ部に突入するタイミングで確実にＡＣ入力電圧がオンとなれば効果が得られるが、記録材の電力補正を行う場合には、所定タイミング、所定期間において電力補正を行うことが重要である。すなわち、電力補正期間内に平均して所定電力が供給されることが重要であり、そのため、電力補正期間は基本的に給電比率の更新周期の整数倍となるように設定される。

本発明はこのような状況のもとでなされたものであり、記録材の突入に伴う加熱ニップ部の温度変動を抑制し、記録材上の画像の光沢ムラを低減させることを目的とする。

前述した課題を解決するため、本発明では次のとおりに構成する。

（１）記録材にトナー像を形成する画像形成部と、ヒータを有し、前記トナー像が形成された記録材をニップ部で搬送しながら加熱して前記トナー像を記録材に定着する定着部と、前記定着部の温度を検知する温度検知部と、商用交流電源の電圧波形がゼロクロスするタイミングと一致する前記電圧波形の所定数の半波を周期とする制御周期毎のタイミングにおいて、前記温度検知部の検知温度に応じて前記ヒータに供給する電力を更新しつつ制御する制御部と、記録材を前記ニップ部へ向けて搬送する搬送部と、を有する画像形成装置において、前記制御部は、前記搬送部における記録材の前記ニップ部への搬送タイミングを前記電力が更新されるタイミングに同期させて、記録材が前記ニップ部へ到達する前の前記電力が更新されるタイミングで前記電力を増加させる補正を行うことを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、記録材の突入に伴う加熱ニップ部の温度変動を抑制し、記録材上の画像の光沢ムラを低減させることができる。

実施例１のカラー画像形成装置の構成を示す断面図 実施例１、２の定着装置の構成を示す断面図、及びヒータ、メインサーミスタ、サブサーミスタの位置関係を示す斜視図 セラミックヒータの構造図、及び定着装置の制御回路部とヒータ駆動回路部のブロック図 実施例１の画像形成開始、電力補正、給電比率更新タイミングを示すタイミングチャート 実施例１の電力補正制御手順を示すフローチャート 実施例２の画像形成装置の構成を示す断面図、及び給電比率の更新タイミングと記録材搬送開始タイミングを示すタイミングチャート メディアセンサの構成を示す断面図、及びハイブリッド制御における給電波形パターンの例 従来例の波数制御及び位相制御の給電比率更新タイミングと、記録材突入と電力補正のタイミングを示すタイミングチャート 電力補正が行われたタイミングによる加熱フィルム表面の温度を示すグラフ

以下、本発明を実施するための形態について、実施例により詳しく説明する。

［画像形成装置の概要］
図１は、本実施例のカラー画像形成装置の構成を示す断面図である。このカラー画像形成装置は電子写真方式のタンデム型のフルカラープリンタである。本カラー画像形成装置は、イエロー色の画像を形成する画像形成部１Ｙと、マゼンタ色の画像形成部１Ｍと、シアン色の画像形成部１Ｃと、ブラック色の画像形成部１Ｂｋの４つの画像形成部を備えており、これらは一定の間隔をおいて一列に配置されている。各画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ（以下、単に画像形成部１ともいう）には、それぞれ感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが設置されている。ａ、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）に対応し、以下では、特に必要のない限り、ａ〜ｄ（又はａ、ｂ、ｃ、ｄ）の記載を省略する。感光ドラム２の周囲には、帯電ローラ３、現像装置４、転写ローラ５、ドラムクリーニング装置６がそれぞれ設置されている。また、帯電ローラ３と現像装置４間の上方には、露光装置７が設置されている。各現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄには、それぞれイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーが収納されている。画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの各一次転写部Ｎに、転写媒体としての無端ベルト状の中間転写ベルト４０が当接している。中間転写ベルト４０は、駆動ローラ４１、支持ローラ４２、二次転写対向ローラ４３間に張架されており、駆動ローラ４１の駆動によって矢印方向（時計方向）に回転（移動）される。なお、図１中の矢印は、回転方向又は搬送方向を示す。一次転写用の各転写ローラ５は、各一次転写ニップ部Ｎにて中間転写ベルト４０を介して各感光ドラム２に当接している。二次転写対向ローラ４３は、中間転写ベルト４０を介して二次転写ローラ４４と当接して、二次転写部Ｍを形成している。二次転写ローラ４４は、中間転写ベルト４０に当接・離間自在に設置されている。中間転写ベルト４０の外側の駆動ローラ４１近傍には、中間転写ベルト４０の表面に残った転写残トナーを除去・回収するベルトクリーニング装置４５が設置されている。二次転写部Ｍの記録材Ｐの搬送方向下流側には、定着装置１２が設置されている。画像形成装置内には、環境センサ５０とメディアセンサ５１が設置されている。

次に、画像形成が行われるシーケンス動作について説明する。まず、不図示のホストコンピュータ等からのプリント信号を受信すると、画像形成装置は画像形成準備動作（前回転）を開始する。すなわち、本実施例では、所定のプロセススピードで回転駆動される画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの各感光ドラム２が、それぞれ帯電ローラ３によって一様に負極性に帯電される。画像形成準備動作が終了すると、次に画像形成動作開始信号（画像トップ信号）が発せられる。すると、各露光装置７は、カラー色分解された入力画像信号をレーザ出力部（不図示）にて光信号に変換し、変換された光信号であるレーザ光を帯電された各感光ドラム２上にそれぞれ走査露光して静電潜像を形成する。続いて、静電潜像が形成された感光ドラム２ａ上に、感光ドラム２ａの帯電極性（負極性）と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４ａによりイエローのトナーを静電吸着させることで、静電潜像が顕像化され、トナー像となる。このイエローのトナー像は、一次転写部Ｎにて、一次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された転写ローラ５ａにより、回転している中間転写ベルト４０上に一次転写される。イエローのトナー像が転写された中間転写ベルト４０は画像形成部１Ｍ側に移動する。

続いて、マゼンタ色の画像形成部１Ｍにおいても、イエロー色と同様に、感光ドラム２ｂに形成されたマゼンタのトナー像が、一次転写部Ｎにて、中間転写ベルト４０上のイエローのトナー像上に重ね合わせて、転写される。同様に、中間転写ベルト４０上に重畳転写されたイエロー、マゼンタのトナー像上に、画像形成部１Ｃ、１Ｂｋの感光ドラムで形成されたシアン、ブラックのトナー像が各一次転写部Ｎにて重畳転写され、フルカラーのトナー像が中間転写ベルト４０上に形成される。

一方、記録材（転写材）Ｐは不図示の給紙機構によって給紙・搬送された後、レジストセンサ４７によって記録材の先端位置が検知されると、その状態で記録材の搬送は一旦停止される。そして、中間転写ベルト４０上のトナー像先端が二次転写部Ｍに移動するタイミングで、記録材先端の画像形成開始位置が来るように、レジストローラ４６により記録材Ｐは二次転写部Ｍに搬送される。そして、二次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された二次転写ローラ４４により、中間転写ベルト４０上のトナー像が一括して記録材Ｐに二次転写される。トナー像が転写された記録材Ｐは定着装置１２に搬送されて、加熱フィルム２０と加圧ローラ２２間の加熱ニップ部でトナー像は加熱、加圧されて、記録材Ｐ表面に溶融定着された後に、記録材Ｐは画像形成装置外部に排出され、一連の画像形成動作を終了する。なお、一次転写時において、感光ドラム２上に残留した一次転写残トナーは、ドラムクリーニング装置６によって除去・回収される。また、二次転写後に中間転写ベルト４０上に残った二次転写残トナーは、ベルトクリーニング装置４５によって除去・回収される。

ところで、画像形成装置内には環境センサ５０が備えられ、画像形成装置内の環境条件（温度、湿度）に応じた記録材Ｐ上のトナー像濃度の調整や、最適な転写、定着条件の設定を行うために、温度、湿度の検知に用いられる。更に、画像形成装置内には、メディアセンサ５１も備えられ、記録材Ｐに応じた最適な転写、定着条件を設定するために、記録材Ｐの判別に用いられる。

［定着装置の概要］
（１）定着装置の構成
図２（ａ）は本実施例における定着装置１２の構成を示す断面図である。定着装置１２は、フィルム加熱方式で、フィルムをフィルムガイドにルーズに嵌合させ、加圧用回転体を駆動することにより、フィルムを加圧用回転体に対し従動回転させる加圧用回転体駆動方式（テンションレスタイプ）の定着装置である。加熱フィルム２０（第１の回転体）は、フィルムに弾性層を設けた円筒状（エンドレスベルト状）の部材である。ヒータホルダ１７は、ヒータ１６を保持し、加熱フィルム２０にルーズに外嵌させ、加熱フィルム２０をガイドする役割を果たす。ヒータ１６は加熱体（熱源）であり、ヒータホルダ１７の下面に該ホルダの長手方向に沿って配設されている。

加圧ローラ２２（第２の回転体）は、芯金にシリコーンゴム層を形成し、その上にＰＦＡ樹脂チューブを被覆したものであり、芯金の両端部を装置フレーム２４の不図示の奥側と手前側の側板間に回転自由に軸受保持させて配設されている。加圧ローラ２２の上側には、ヒータ１６、ヒータホルダ１７、加熱フィルム２０等から成る加熱フィルムユニットが、ヒータ１６側を下向きにして加圧ローラ２２と並行に配置されている。そして、ヒータホルダ１７の両端部は、不図示の加圧機構により加圧ローラ２２の軸線方向に附勢される。これにより、ヒータ１６の下向き面が加熱フィルム２０を介して加圧ローラ２２の弾性層に所定の押圧力をもって圧接され、加熱定着に必要な所定幅の加熱ニップ部Ｈが形成される。加圧機構は圧解除機構を有し、ジャム処理時等に記録材Ｐの除去が容易となるように加圧を解除する構成となっている。

温度検出手段であるメインサーミスタ１８は、ヒータ１６に非接触に配置され、加熱フィルム２０の内面の温度を検知する。本実施例では、メインサーミスタ１８は、ヒータホルダ１７に固定支持されたアーム２５の先端に取り付けられ、アーム２５が弾性揺動することで加熱フィルム２０の内面の動きが不安定になっても、加熱フィルム２０の内面に常に接するように保持される。もう一つの温度検出手段であるサブサーミスタ１９は、メインサーミスタ１８よりもヒータ１６に近い場所に配置され、本実施例ではヒータ１６の裏面に接触させ、ヒータ１６裏面の温度を検知する。メインサーミスタ１８及びサブサーミスタ１９は、それぞれＡ／Ｄコンバータ６４、６５を介して制御回路部（ＣＰＵ）２１（以下、ＣＰＵ２１という）に接続されている。ＣＰＵ２１は、メインサーミスタ１８、サブサーミスタ１９の検知温度出力を基に、ヒータ１６の温度制御内容を決定し、電力供給部としてのヒータ駆動回路部２８を介してヒータ１６への給電を制御する。すなわち、ＣＰＵ２１は電力制御部として機能する。なお、本実施例では、メインサーミスタ１８は加熱フィルム２０の内面温度を検知しているが、サブサーミスタ１９と同様にヒータ１６の裏面に配置し、ヒータ１６の温度をダイレクトに検知させることもできる。

入り口ガイド２３は、二次転写ニップ部を抜けた記録材Ｐが、加熱フィルム２０と加圧ローラ２２との圧接部である加熱ニップ部Ｈに正確に導入されるよう、記録材を導く役割を果たす。排紙ローラ２６は、加熱ニップ部Ｈを通過した記録材Ｐを画像形成装置外に排出する。

（２）加圧ローラ
加圧ローラ２２は、駆動手段（不図示）により、図２（ａ）の矢印方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ２２の回転駆動による該ローラの外面と加熱フィルム２０との加熱ニップ部Ｈにおける圧接摩擦力により、加熱フィルム２０に回転力が作用する。そして、加熱フィルム２０は、その内面側がヒータ１６の下向き面に密着して摺動しながら、ヒータホルダ１７の外回りを図２（ａ）の矢印方向に従動回転する。加圧ローラ２２が回転駆動されると、それに伴って加熱フィルム２０が従動回転状態となり、またヒータ１６が給電され、昇温されて所定の温度に立ち上げる温度制御が行われる。この状態で、加熱フィルム２０と加圧ローラ２２との間の加熱ニップ部Ｈに、未定着トナー像を担持した記録材Ｐが入り口ガイド２３に沿って導入される。そして、記録材Ｐのトナー像担持面側が、加熱フィルム２０の外面に密着して加熱ニップ部Ｈを挟持搬送される。挟持搬送過程において、ヒータ１６の熱が加熱フィルム２０を介して記録材Ｐに付与され、記録材Ｐ上の未定着トナー像ｔが加熱・加圧されて、記録材Ｐ上に溶融定着される。そして、加熱ニップ部Ｈを通過した記録材Ｐは、加熱フィルム２０から曲率分離され、排紙ローラ２６により排出される。

（３）加熱フィルム
加熱フィルム２０は、フィルムに弾性層を設けた円筒状（エンドレスベルト状）の部材である。本実施例においては、室温状態からの立ち上げの際に、ヒータ１６に約１０００Ｗの電力を供給して、加熱フィルム２０が１９０℃に２０秒以内に立ち上がるように設計されている。

（４）サーミスタ
図２（ｂ）は、本実施例の定着装置におけるヒータ１６、メインサーミスタ１８、サブサーミスタ１９の位置関係を示す斜視図である。メインサーミスタ１８は、加熱フィルム２０の長手方向中央付近に、サブサーミスタ１９はヒータ１６の端部付近に配設され、それぞれ加熱フィルム２０の内面、ヒータ１６の裏面に接触するよう配置されている。メインサーミスタ１８は、加熱ニップ部Ｈの温度により近い温度である加熱フィルム２０の温度を検出する手段として用いる。従って、通常動作時では、メインサーミスタ１８の検知温度が目標温度になるよう、温度制御が行われる。なお、前述したようにメインサーミスタ１８はヒータ１６の裏面に配置してもよく、その場合には、ヒータ裏面の温度を目標温度として温度制御が行われることになる。

サブサーミスタ１９は、加熱体であるヒータ１６の温度を検出し、ヒータの温度が所定温度以上にならないように監視する監視装置としての役割を果たしている。また、サブサーミスタ１９により、立ち上げ時のヒータ１６の温度のオーバーシュートや、ヒータ１６の端部の昇温が監視される。そして、例えば端部の昇温によりヒータ１６の端部の温度が所定の温度を超えた場合には、それ以上端部が昇温しないように、スループット（単位時間当たりの画像形成枚数）を落とす等の制御が行われる。

（５）ヒータ
ヒータ１６は、抵抗発熱体の上に耐圧ガラスコートを施したセラミックヒータである。図３（ａ）は、そのようなセラミックヒータの一例の構造（表面、裏面、横断面）を示した図である。図３（ａ）において、ヒータ１６は、通紙方向と直交する方向を長手とする基板ａの表面側に、抵抗発熱体層ｂを有する。更に、ヒータ１６は、抵抗発熱体層ｂに対する給電パターンとして、第１と第２の電極部ｃ、ｄ及び延長電路部ｅを有する。また、ヒータ１６は、保護と絶縁性のために、抵抗発熱体層ｂと延長電路部ｅの上に形成されたガラスコートｇや、基板ａの裏面側に設けられたサブサーミスタ１９等を備えている。ヒータ１６は、表面側を下向きに露呈させてヒータホルダ１７に固定支持されている。ヒータ１６の電極部ｃ、ｄ側には、給電用コネクタ３０が装着され、ヒータ駆動回路部２８から給電用コネクタ３０を介して電極部ｃ、ｄに給電されると、抵抗発熱体層ｂが発熱してヒータ１６が迅速に昇温される。ヒータ駆動回路部２８はＣＰＵ２１により制御される。通常使用時には、加圧ローラ２２の回転が開始されると、加熱フィルム２０が従動回転し、ヒータ１６の温度の上昇とともに、加熱フィルム２０の内面温度も上昇していく。ヒータ１６への給電は、ＰＩＤ制御によりコントロールされ、加熱フィルム２０の内面温度、すなわち、メインサーミスタ１８による検知温度が１９０℃になるように、ＣＰＵ２１により、ヒータ１６への供給電力が制御される。

［ヒータ駆動回路の概要］
図３（ｂ）は、定着装置の温度制御手段であるＣＰＵ２１と、ヒータ駆動回路部２８のブロック図である。ヒータ１６の給電用電極部ｃ、ｄは給電コネクタ（不図示）を介してヒータ駆動回路部２８に接続されている。ヒータ駆動回路部２８において、トライアック６１は、ＣＰＵ２１により制御され、ヒータ１６の発熱抵抗体層ｂに対する給電・遮断を行う。ゼロクロス検知回路６２は、交流電源６０の出力電圧を監視し、電圧０ボルトを検出するとＣＰＵ２１にゼロクロス信号を送出し、ＣＰＵ２１は、このゼロクロス信号を基にトライアック６１を制御する。ヒータ駆動回路部２８がヒータ１６の発熱抵抗体層ｂに給電することにより、ヒータ１６全体が急速昇温される。

加熱フィルム２０の温度を検知するメインサーミスタ１８と、ヒータ１６の温度を検知するサブサーミスタ１９からは、検知温度情報が出力され、それぞれＡ／Ｄコンバータ６４、６５を介してＣＰＵ２１に入力される。ＣＰＵ２１は、メインサーミスタ１８からの加熱フィルム２０の検知温度情報に基づいて、トライアック６１によるヒータ１６への供給電力をＰＩＤ制御し、加熱フィルム２０の温度を所定の制御目標温度（設定温度）に維持する。ＰＩＤ制御とは、比例制御（Ｐ制御）、積分制御（Ｉ制御）及び微分制御（Ｄ制御）を制御対象からの出力値に応じて組み合わせることにより、制御値を定めていく制御である。

また、供給電力の制御方法として、本実施例では連続する所定数の半波を更新周期とする波数制御を用いている。本実施例の波数制御は、２０半波を１単位として給電比率の更新を行う。すなわち、給電比率は０半波オン（０％給電）から２０半波オン（１００％給電）まで５％刻みで制御し、給電比率の更新周期は、交流電源の電源周波数が５０Ｈｚの場合では２００ｍｓｅｃとなり、給電比率の更新は更新周期（２００ｍｓｅｃ）ごとに行われる。前述したように、ゼロクロス検知回路６２からＣＰＵ２１にゼロクロス信号が送出されるため、ＣＰＵ２１は正確にＡＣ電圧波形に基づいて、トライアック６１のオン／オフ制御が可能である。また、ＣＰＵ２１は、定着装置１２だけでなく画像形成部駆動回路７０を介して、画像形成装置全体の動作も制御しており、画像形成部におけるモータ駆動、バイアス印加、レーザ露光、記録材の搬送制御も同時に行っている。更に、レジストセンサ４７からの入力により、記録材Ｐの先端位置も検知している。ＣＰＵ２１は、内部に不図示のＲＯＭ、ＲＡＭや時間測定等に使用するタイマーを有する。ＲＯＭには、画像形成装置の画像形成動作を制御するプログラムや各種データが格納されており、ＲＡＭは、画像形成装置の画像形成動作を制御するのに必要なデータの演算や一時的な記憶等に使用される。

［電力補正タイミングの設定］
（１）電力補正期間
本実施例では、ＣＰＵ２１は、記録材Ｐが加熱ニップ部Ｈへ突入する２００ｍｓｅｃ前にＰＩＤ制御を停止し、そこから記録材が加熱ニップ部Ｈに突入するまで所定電力を追加供給する電力補正を行う。ＰＩＤ制御を停止して所定電力を供給する期間及びその電力補正量は、加熱フィルム２０による記録材加熱時に加熱フィルム１周目後端と２周目先端の間に生じる加熱ムラ（光沢段差）が最小になるように設定されている。実際の画像形成時においては、電力補正開始前の通常の温度制御時にＰＩＤ制御によって選択されていた給電比率に、補正分を加算する形で供給電力の制御が行われる。例えば、ＰＩＤ制御で２０％の給電比率が選択されている状態で電力補正を＋１０％行う場合には、電力補正時の給電比率は、２０％＋１０％＝３０％になる。この方法では、加熱フィルムの温度等によってＰＩＤ制御時に選択される給電比率が異なるため、補正時の給電比率も加熱フィルムの温度状態で異なることになる。しかし、蓄熱等によって、電力補正が開始される時点までの加熱フィルムが保有する熱量は異なるため、加熱フィルムの状態を反映した制御は加熱ムラの解消の点でより有用である。なお、補正時の供給電力を給電比率でなく、予め固定値（例えば１００Ｗ等）として与えても、実用上問題はない。

ところで、電力補正の開始を記録材Ｐが加熱ニップ部Ｈに突入する前にしているのは、実際に補正電力を供給してからヒータ１６の温度が上昇するまでの時間を考慮しているためである。すなわち、ヒータ１６への急激な電力供給に対して、ヒータ温度はすぐに追従できるわけではなく、実際の電力供給がヒータ温度に反映されるまでに若干のタイムラグが生じる。更に、加熱フィルム２０内面には接触熱抵抗が存在するため、ヒータ１６からの熱が加熱フィルム２０に即座に伝わるわけではない。従って、記録材Ｐ先端部分に加熱フィルム２０の熱を適正に供給しようとすれば、記録材Ｐの先端が加熱ニップ部Ｈに突入してからでは遅いのである。そこで、加熱フィルム２０の温度上昇のタイムラグを見込んで、電力補正を開始するタイミングは決められており、本実施例では、記録材Ｐが加熱ニップ部Ｈへ突入する２００ｍｓｅｃ前としている。

この電力補正開始タイミングは、本実施例では記録材Ｐの加熱ニップ部Ｈへの突入タイミングに対して、僅かではあるがマージンをもたせた設定としている。ヒータ１６の発熱が加熱フィルム２０内面の温度に反映されるタイミングが、記録材Ｐの突入タイミングと合致することが好ましいが、実際の電力補正は、それよりも若干早いタイミングで開始される。これは、熱伝達のばらつきを考慮し、電力補正が遅れて温度低下するよりも、若干早めに電力補正を開始して加熱フィルム２０の温度がやや高くなる方向に調整することを選択したことによるものである。本実施例程度であれば、実用上は問題ないが、このマージンを多くするほど、よりホットオフセットが発生するリスクが高くなる。なお、この設定は本実施例の構成に限ったものではなく、適宜様々な選択が可能である。

（２）電力補正開始タイミング
電力補正を行う場合、電力補正開始のタイミングと給電比率の更新タイミングが一致しないと、実際の電力補正開始タイミングがずれてしまう。その結果、記録材Ｐ上の画像における加熱フィルム１周目と２周目のつなぎ目に該当する位置で生じる光沢段差を解消できないばかりか、逆にホットオフセット等を発生させてしまうことは前述した通りである。そのため、電力補正期間は、基本的に給電比率の更新周期の整数倍となるように設定され、本実施例では、給電比率の更新タイミングに電力補正開始タイミングが合致するように記録材Ｐの搬送開始タイミングを制御する。

本実施例では、電力補正開始タイミングは、記録材Ｐが加熱ニップ部Ｈへ突入するタイミングに基づいて決められており、本実施例では、加熱ニップ部Ｈ突入の２００ｍｓｅｃ前としている。前述したように、電力補正は記録材Ｐが加熱ニップ部Ｈへ突入する前に実行される必要があり、そのため、記録材Ｐが加熱ニップ部Ｈへ突入するタイミングを正確に予測する必要がある。記録材Ｐの加熱ニップ部Ｈへの突入タイミングは、本実施例では、レジストローラ４６による記録材Ｐの搬送開始タイミングを基点として予測している。すなわち、レジストローラ４６によって搬送が開始された時に、記録材Ｐの先端はレジストセンサ４７の位置にあるため、ここから記録材Ｐが一定速度で搬送され、加熱ニップ部Ｈに突入するまでの所要時間は予測することができる。従って、電力補正開始のタイミングは、記録材Ｐの加熱ニップ部Ｈへの突入タイミングから逆算した記録材Ｐの搬送開始を基点にして設定される。なお、ここでは予測という表現を用いているが、実際には記録材Ｐの搬送開始から加熱ニップ部Ｈへの突入までの所要時間は、画像形成装置における記録材Ｐの搬送距離と搬送速度によってあらかじめ算出できる固定値である。従って、記録材Ｐの搬送開始タイミングを調整することにより、記録材Ｐの加熱ニップ部Ｈへの突入タイミングを制御すれば、電力補正開始タイミングと給電比率の更新タイミングを確実に合わせることが可能である。

記録材の搬送開始タイミングは、中間転写ベルト４０上のトナー像先端が記録材の画像形成開始位置に一致するように決定される。従って、本実施例の場合、中間転写ベルト４０上へのトナー像の転写から更に遡り、露光装置７によって感光ドラム２上にレーザ光の走査露光を開始する画像形成開始タイミングを調整することになる。すなわち、画像形成動作開始信号を発するタイミングは、給電比率の更新タイミングに基づいて制御されることになる。

（３）電力補正制御のタイミングチャート
次に、電力補正制御の手順について、図４（ａ）、図４（ｂ）を用いて説明する。図４（ａ）は、給電比率の更新タイミングに基づかずに画像形成動作を開始する、従来の場合のタイミングチャートである。図４（ａ）において、画像形成準備動作（前回転）が終了して、画像形成動作開始信号が出力されると、画像形成動作が開始され、そのｔ１時間（第３の所定時間）経過後に記録材搬送開始信号が出力されて、記録材Ｐの搬送が開始される。ｔ１時間は、記録材上の画像形成開始位置と中間転写ベルト上のトナー像先端を二次転写部Ｍで合わせるための調整時間である。そして、更にｔ２時間（第２の所定時間）経過後に、記録材Ｐは加熱ニップ部Ｈに突入する。そしてこのタイミングから逆算してｔ３時間前（本実施例では２００ｍｓｅｃ前）に電力補正が開始される。ところで、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３とも固定値であるため、電力補正開始タイミングは、画像形成開始を基点に、常に固定されたタイミングとなる。すなわち、電力補正を実行すべきタイミングは、基点となる画像形成開始から（ｔ１＋ｔ２−ｔ３）時間経過した時点であることが分かる。ところが、図４（ａ）の例では、給電比率の更新タイミングを無視して画像形成動作を開始しているため、電力補正開始タイミングと給電比率の更新タイミングとが合わない。そのため、実際に電力補正が実行されるのは、給電比率が更新されるタイミングであるＥ又はＦになり、本来電力補正を開始すべきタイミングからずれることになる。

これに対し、図４（ｂ）は、本実施例の給電比率の更新タイミングに基づいて画像形成を開始した場合のタイミングチャートである。図４（ｂ）においても、図４（ａ）と同様に、画像形成開始を基点に、（ｔ１＋ｔ２−ｔ３）時間が経過した時点が電力補正開始タイミングとなる。そのため、あらかじめ給電比率の更新周期から更新タイミングを算出し、画像形成開始から（ｔ１＋ｔ２−ｔ３）時間経過した時点が給電比率の更新タイミングと一致するように、画像形成開始タイミングである画像形成動作開始信号送出のタイミングを調整している。

次に、画像形成動作開始信号を送出するタイミングの求め方について説明する。画像形成開始から電力補正実行までの時間は、必ず（ｔ１＋ｔ２−ｔ３）時間と決まっており、この時間が、給電比率の更新周期Ｒ（本実施例では２００ｍｓｅｃ）の何周期分に相当するかは、あらかじめ算出することができる。図４（ｂ）において、画像形成開始の直前の給電比率の更新タイミングを０周期目とすると、ｎ周期目の給電比率の更新タイミングが電力補正開始タイミングに当たる。すなわち、次の関係式が成り立つ。
（ｎ−１）×Ｒ ＜ （ｔ１＋ｔ２−ｔ３） ＜ ｎ×Ｒ
従って、（ｎ×Ｒ）時間から（ｔ１＋ｔ２−ｔ３）時間を引いた時間をＴｗと定義すると、任意の給電比率の更新タイミングを基点にして、Ｔｗ時間が経過した後に画像形成を開始すれば、電力補正開始タイミングと給電比率の更新周期が一致する。なお、時間Ｔｗは装置構成によってあらかじめ算出することができる固定値である。図４（ｂ）では、電力補正開始タイミングと給電比率の更新タイミングが一致するように、画像形成動作の開始タイミングが調整されている。そのため、記録材Ｐが加熱ニップ部Ｈへ突入することによる加熱フィルム２０の温度低下の度合いが減り、記録材Ｐ上の画像における加熱フィルム１周目と２周目のつなぎ目に該当する位置で生じる光沢段差を目立たなくさせることができる。

以上では、任意の給電比率の更新タイミングを基点にして、電力補正開始タイミングを合わせることが可能であることを説明してきた。ところが、電力補正開始タイミングとしては、画像形成準備動作（前回転）が終了した時点から最短時間で画像形成を開始できる更新タイミングを選択することが好ましい。これは、画像形成装置のプリント時間を最小化するという観点から見ると、必要以上に更新タイミングを延ばす必要はないからである。プリント時間が最小となるのは、画像形成準備が終了した時点からＴｗ時間遡った時点が給電比率の更新タイミングと一致する場合である。そこで、画像形成準備動作の終了時点からＴｗ時間遡ったタイミングを算出し、このタイミングから最初の給電比率の更新タイミングを基点として電力補正開始タイミングを設定することが最も好ましい。なお、電力補正開始タイミングを設定する上で、どの給電比率の更新タイミングを基点とするかは、画像形成装置の装置構成によって適宜決められるものであり、前述したタイミングに限定されるものではない。また、画像形成開始可能と判定する基準についても、画像形成装置によって異なる。

［電力補正制御手順］
図５は、本実施例における、１枚の記録材をプリントした場合の電力補正制御手順を示すフローチャートである。本手順は、ＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて、ＣＰＵ２１により実行される。なお、交流電源６０の電源周波数は５０Ｈｚとし、給電比率の更新周期は２００ｍｓｅｃとする。図５のフローチャートのスタート時において、画像形成装置は電源オンされ、ＣＰＵ２１は不図示のホストコンピュータからの記録材のプリントを指示するプリント信号を受信可能な状態である。以下、図５のフローチャートに従って、電力補正制御の手順について説明する。

ＣＰＵ２１は、不図示のホストコンピュータからプリント信号を受信すると（ステップ１（以下、Ｓ１のように記す））、プリント信号中に設定されている記録材の紙種を示すペーパーモードを読み取る（Ｓ２）。本実施例では、ヒータ１６に供給する電力を補正する際に、記録材Ｐの坪量（ｇ／ｍ^２）による熱容量の違いを考慮し、記録材Ｐの坪量に応じて電力補正に用いる供給電力を変更している。ＣＰＵ２１は、ＲＯＭに格納され、ペーパーモードによって場合分けされた必要電力値のテーブル内容に従って、ヒータ１６に供給する電力を補正する。これは、ユーザーがペーパーモードを指定することによって、不図示のホストコンピュータよりペーパーモード情報をプリント信号とともに送信することで行われる。

そして、ＣＰＵ２１は、表１に示すようにペーパーモードに対応した補正時給電比率の加算量Ｅｔ（％）を決定する（Ｓ３）。

表１には、電力補正開始直前にＰＩＤ制御によって選択されていた給電比率Ｅｐ（％）に加算される給電比率Ｅｔ（％）が記載されている。給電比率Ｅｐは加熱フィルム２０の温度により変動するため、この時点（Ｓ３時点）で決定されるのは、電力補正時に加算される給電比率Ｅｔだけであり、電力補正時の給電比率は電力補正開始直前に決定される。

続いて、ＣＰＵ２１は画像形成準備動作を開始する（Ｓ４）。すなわち、ＣＰＵ２１は、感光ドラム２の帯電とともに、ヒータ駆動回路部２８を駆動することにより、加熱フィルム２０を所定温度に温度制御すべく、ヒータ１６の立ち上げ温度制御を開始する。ＣＰＵ２１は、ヒータ１６への給電比率を定期的に更新することにより、ヒータ１６の温度制御を行うため、給電比率の更新周期を検知できるようにタイマー設定を行う。

一方、記録材Ｐは不図示の給紙機構によって給紙・搬送された後、レジストセンサ４７によって記録材の先端位置が検知されると、レジストローラ４６の位置に先端を保持された状態で、記録材Ｐの搬送は一旦停止される。そして、画像形成準備動作が終了すると、ＣＰＵ２１は、画像形成準備動作の終了時点から所定時間Ｔｗ遡ったタイミングを算出する（Ｓ５）。そして、そのタイミングから最短の給電比率の更新タイミングを算出する（Ｓ６）。この算出されたタイミングは、画像形成準備動作の終了時点よりも前になることも、後になることもある。そして、Ｓ６で算出した給電比率の更新から所定時間Ｔｗが経過したことをタイマーにより検知すると、ＣＰＵ２１は、画像形成動作を開始するように、画像形成部１等に対して、画像形成動作開始信号を送出する（Ｓ７）。なお、所定時間Ｔｗは以下の式で定義される。なお、式中の記号ｎ、Ｒ、ｔ１、ｔ２、ｔ３の意味は以下の通りである。
Ｔｗ＝（ｎ×Ｒ）−（ｔ１＋ｔ２−ｔ３）
Ｒ：給電比率の更新周期（ｍｓｅｃ）
ｔ１：画像形成動作開始信号送出から記録材搬送開始信号送出までの時間（ｍｓｅｃ）
ｔ２：記録材搬送開始送出から記録材の加熱ニップ部Ｈ突入までの予測時間（ｍｓｅｃ）
ｔ３：電力補正開始から記録材加熱ニップ部Ｈ突入までの時間（ｍｓｅｃ）
ｎ：以下の関係式を満たす任意の数字
（ｎ−１）×Ｒ ＜ （ｔ１＋ｔ２−ｔ３） ＜ ｎ×Ｒ
そして、ＣＰＵ２１は、画像形成動作開始信号の送出からｔ１時間が経過したことをタイマーにより検知すると、レジストローラ４６に記録材搬送開始信号を送出し、記録材Ｐの搬送を開始させる（Ｓ８）。電力補正開始タイミングは、記録材Ｐの搬送開始から（ｔ２−ｔ３）時間（第１の所定時間）経過後であり、前述したように本実施例では、電力補正開始から加熱ニップ部Ｈへ記録材Ｐが突入するまでの時間ｔ３は、２００ｍｓｅｃとしている。ＣＰＵ２１は、記録材搬送開始信号送出から、（ｔ２−ｔ３（＝２００ｍｓｅｃ））ｍｓｅｃ経過した時点に電力補正を開始するように、電力補正開始タイミングを決定する（Ｓ９）。

ＣＰＵ２１は、メインサーミスタ１８により加熱フィルム２０の温度が所定温度付近になったことを検知すると、立ち上げ温度制御を終了させる（Ｓ１０）。ＣＰＵ２１は、プリント温度である１９０℃を目標温度に設定したＰＩＤ制御を行うことにより、加熱フィルム２０を目標温度に温度制御する（Ｓ１１）。

そして、ＣＰＵ２１は、記録材Ｐの搬送開始から（ｔ２−ｔ３（＝２００ｍｓｅｃ））時間が経過したかをタイマーにより判断し、経過していなければ、Ｓ１１の処理を繰り返す（Ｓ１２）。ＣＰＵ２１は、タイマーにより電力補正開始タイミングになったことを判断すると、ＰＩＤ制御を停止する。そして、ＣＰＵ２１は、電力補正時の供給電力として、直前のＰＩＤ制御で用いられていた給電比率Ｅｐ（％）に、表１から求められた所定の給電比率Ｅｔ（％）を加算した電力をヒータ１６に出力する電力補正を実行する。給電比率（Ｅｐ＋Ｅｔ）（％）の電力供給は、記録材Ｐが加熱ニップ部Ｈに突入するまで継続される（Ｓ１３）。

ＣＰＵ２１は、電力補正期間（＝２００ｍｅｓｅｃ）が経過したかどうかを判断し、タイマーにより電力補正期間が経過していないと判断した場合には、Ｓ１３の処理を繰り返す（Ｓ１４）。ＣＰＵ２１は、タイマーにより電力補正期間が経過したことを検知すると（Ｓ１４）、電力補正を停止し、プリント温度である１９０℃を目標温度に設定したＰＩＤ制御を再開する（Ｓ１５）。

ＣＰＵ２１は、以上の画像形成動作をプリント終了まで続け（Ｓ１６）、プリントが終了すると、ヒータ１６に対する温度制御を終了する。

ところで、連続プリントの場合でも前述した制御手順を適用することができる。連続プリントの場合、記録材の画像形成間隔（記録材の給紙間隔）には所定の時間が設定されている。前述した制御手順では、給電比率の更新タイミングに基づいて画像形成開始タイミングを決定するため、給電比率の更新周期内で画像形成間隔にばらつきが生じる。本実施例では、連続プリントであっても、基本的な制御は１枚プリントの場合と同様であり、画像形成開始可能となった時点から時間Ｔｗ遡ったタイミングから最初の給電比率の更新タイミングを基点にして、２枚目以降の画像形成開始のタイミングを決定すればよい。ただし、記録材の画像形成間隔の設定が画像形成開始可能となる時間に対して余裕をとって設定されていた場合には、画像形成開始が可能となったタイミングに対して、必ずしも最短の給電比率の更新タイミングを基点にしなくてもよい。例えばスループットが３０枚／分の画像形成装置では画像形成間隔は２．０秒となるが、１枚目の記録材の画像形成後１．９秒で２枚目の画像形成が開始可能となる場合は、１．９秒後に対してではなく、２．０秒後を基点にして最短タイミングを算出してもよい。

以上説明したように、本実施例によれば、記録材の加熱ニップ部Ｈへの突入タイミングの前一定時間、ヒータに供給される電力を補正することにより、記録材の突入に伴う加熱ニップ部の温度変動を抑制し、記録材上の画像の光沢ムラを低減させることができる。

本実施例では、画像形成の開始前に給電比率の更新タイミングを算出し、画像形成開始タイミングを給電比率の更新タイミングに合わせることにより、電力補正開始タイミングが適正なタイミングからずれることを防止できる。その結果、ホットオフセット等の発生もなく、記録材の突入に伴う加熱ニップ部Ｈの温度変動を抑制し、記録材上の画像の光沢ムラを低減することができる。更に、本電力補正は、電力制御として給電比率の更新周期が長い波数制御において適用可能であるため、高調波電流が抑制できるとともに、ノイズフィルターが不要となるため、低コストの装置構成が可能になる。

実施例１では、給電比率の更新タイミングに基づいて画像形成開始タイミングを調整することにより、給電比率の更新タイミングと電力補正開始タイミングを一致させていた。電力補正開始タイミングは、記録材Ｐの加熱ニップ部Ｈへの突入タイミングに基づいて決められているが、記録材Ｐの加熱ニップ部Ｈへの突入タイミングは、本実施例ではレジストローラ４６による記録材Ｐの搬送開始タイミングを基点として予測する。記録材Ｐの搬送開始はレジストローラ４６の動作で正確に検出できるため、画像形成開始タイミングに関係なく、記録材Ｐの搬送開始タイミングを基点に電力補正タイミングを決定することができる。従って、電力補正制御手順として、電力補正タイミングと給電比率の更新タイミングを合致させる上でより本質的なのは、給電比率の更新タイミングに基づいて記録材Ｐの搬送開始タイミングを調整することであると言える。この考えに基づけば、給電比率の更新タイミングに応じて調整するのは、必ずしも画像形成開始タイミングでなくてもよい。すなわち、実施例１で説明した画像形成装置においても、以下の式に従って任意の給電比率の更新タイミングからＴｍ時間経過後に記録材Ｐの搬送を開始すれば、実施例１と同様に電力補正タイミングと給電比率の更新タイミングを合わせることができる。なお、式中の記号ｎ、Ｒ、ｔ２、ｔ３の意味は以下の通りである。
Ｔｍ＝（ｎ×Ｒ）−（ｔ２−ｔ３）
Ｒ：給電比率の更新周期（ｍｓｅｃ）
ｔ２：記録材搬送開始から記録材加熱ニップ部Ｈ突入までの予測時間（ｍｓｅｃ）
ｔ３：電力補正開始から記録材加熱ニップ部Ｈ突入までの時間（ｍｓｅｃ）
ｎ：以下の関係式を満たす任意の数字
（ｎ−１）×Ｒ ＜ （ｔ２−ｔ３） ＜ ｎ×Ｒ
なお、実施例１の画像形成装置の構成では、画像形成開始タイミングの調整を行わず、記録材搬送開始のタイミングのみを調整すると、実際には画像先端位置がずれることになる。例えば、図４（ｂ）において、記録材Ｐの搬送開始が画像形成開始からｔ１時間よりも前後にずれると、記録材上の画像先端位置も本来の位置からずれることになる。従って、前述した方法は、あらかじめ画像形成開始タイミングを給電比率の更新タイミングに基づいて調整した上で、更に微修正を加える等の用途で用いる方がよい。

ところで、画像形成装置の構成によっては、画像形成開始タイミングが記録材の搬送開始後になる場合もある。例えば、記録材が搬送開始位置から転写部まで搬送されるのに要する時間よりも、画像（トナー像）が画像形成開始位置から転写部まで移動する時間の方が短い場合が該当し、前述した時間Ｔｍの算出式により、記録材の搬送開始タイミングを調整する必要がある。以下では、画像形成開始タイミングが記録材の搬送開始後になる場合の電力補正制御について説明する。

［画像形成装置の概要］
図６（ａ）は、本実施例の画像形成装置の構成を示す断面図である。本実施例の画像形成装置は電子写真方式を用いたモノクロタイプのレーザプリンタである。ホストコンピュータ（不図示）からのプリント信号が画像形成装置に入力されると、画像形成装置は駆動開始され、記録材Ｐが、給紙ローラ８９によって給紙口である給紙カセット９０から給紙される。そして、記録材Ｐは給紙ガイド８７に導かれて、記録材Ｐの先端が搬送路上にあるレジストローラ９９の位置に到達する。ここで、レジストセンサ９８によって先端位置が検知されると、記録材Ｐの搬送はその状態で一旦停止される。これに先立ち、感光ドラム８１は、帯電ローラ８４によって帯電がなされ、画像形成準備が行われる。そして、所望のタイミングで、レジストローラ９９によって、記録材Ｐの搬送が再開されると、タイミングを計ってレーザ走査露光装置９１から画像信号に対応したレーザ光が照射されて、感光ドラム８１上に静電潜像が形成される。レーザ走査露光装置９１は、回転する回転多面鏡８３にレーザ光を反射させ、この反射光をレンズ９２で焦点を絞り、折り返しミラー９３等で感光ドラム８１上に照射するものである。このようにして形成された静電潜像は、現像装置８２によってトナー像として可視化され、感光ドラム８１の回転に伴い、転写部Ｍへ移動する。一方、搬送された記録材Ｐは、感光ドラム８１の下部の転写ローラ８６と対向した転写部Ｍに達する。そして、転写部Ｍでは、転写ローラ８６が、記録材Ｐの裏面（背面）からトナーとは逆極性の電界を加えることにより、トナー像が記録材Ｐに転写される。感光ドラム８１上の転写残トナーは、クリーニング装置８５によってクリーニングされる。トナー像が転写された記録材Ｐは、搬送ガイド８８に導かれて定着装置９４へと搬送され、そこで熱、及び圧力が印加されて、トナー像が記録材Ｐに定着される。本実施例の定着装置９４は、実施例１と同様のフィルム加熱方式のものであり、加熱フィルム９５は加圧ローラ９６の回転駆動によって従動回転し、加熱ニップ部Ｈに導入された記録材Ｐを搬送するとともに、加熱する。トナー像の加熱定着処理を受けた記録材Ｐは、搬送ガイド９７に導かれて画像形成物（プリント、コピー）として排紙される。

［電力補正タイミングの設定について］
（１）画像形成開始タイミングと記録材の搬送開始タイミングの関係
図６（ａ）において、記録材Ｐがレジストローラ９９の位置Ｇから転写部Ｍまでの距離を搬送されるのに要する時間をＴ（Ｇ〜Ｍ）と定義する。同様に、感光ドラム８１上の画像形成位置（静電潜像形成位置＝レーザ光照射位置）Ｌに形成された静電潜像が現像されてトナー像となり、転写部Ｍまで移動するのに要する時間をＴ（Ｌ〜Ｍ）と定義する。図６（ａ）において、記録材Ｐの搬送速度、感光ドラム８１の回転速度は同じで、時間Ｔ（Ｌ〜Ｍ）と時間Ｔ（Ｇ〜Ｍ）の大小関係は、Ｔ（Ｌ〜Ｍ）＜Ｔ（Ｇ〜Ｍ）となっている。なお、レジストセンサ９８で記録材Ｐ先端が検知された時点で、レジストローラ９９の位置Ｇは、記録材Ｐ上の画像形成位置と一致するように設定されている。記録材Ｐの画像形成位置に感光ドラム８１上の画像先端を合わせて転写するためには、記録材Ｐが搬送された後、記録材Ｐの画像形成位置が転写部Ｍまで転送されるのに要する時間が、時間Ｔ（Ｌ〜Ｍ）と等しくなったところで、画像形成を開始する必要がある。従って、Ｔ（Ｌ〜Ｍ）＜Ｔ（Ｇ〜Ｍ）の関係から、記録材Ｐがレジストローラ９９の位置Ｇから搬送開始される前に、画像形成が感光ドラム８１上の位置Ｌにおいて開始されると、画像が記録材Ｐからはみ出してしまう。それ故、前述したように、本構成の画像形成装置では、レジストローラ９９による記録材Ｐの搬送開始後に、感光ドラム８１上の位置Ｌにおける画像形成が開始されてなければならない。

（２）電力補正制御のタイミングチャート
図６（ｂ）は、本実施例の画像形成装置の構成でのタイミングチャートを示したものである。図６（ｂ）において、画像形成準備動作が終了して、記録材搬送開始信号が出力されると、記録材が搬送され、そのｔ４時間（第４の所定時間）経過後に画像形成動作開始信号が出力されて、画像形成が開始される。そして、記録材搬送開始からｔ２時間経過後に、記録材Ｐは加熱ニップ部Ｈに突入する。そしてこのタイミングから逆算してｔ３時間前（本実施例では２００ｍｓｅｃ前）に電力補正が開始される。ｔ４時間は、記録材上の画像形成開始位置と感光ドラム上のトナー像先端を転写部Ｍで合わせるための調整時間である。ところで、時間ｔ２、ｔ３は固定値であるため、電力補正開始タイミングは、記録材搬送開始を基点に、常に固定されたタイミングとなる。すなわち、電力補正を実行すべきタイミングは、基点となる記録材搬送開始から（ｔ２−ｔ３）時間経過した時点であることが分かる。そのため、あらかじめ給電比率の更新周期から更新タイミングを算出し、記録材搬送開始から（ｔ２−ｔ３）時間経過した時点が給電比率の更新タイミングと一致するように、記録材搬送開始タイミングである記録材搬送開始信号送出のタイミングを調整している。任意の給電比率の更新タイミングから前述したＴｍ時間（＝（ｎ×Ｒ）−（ｔ２−ｔ３））経過後に記録材Ｐの搬送を開始すれば、実施例１と同様に電力補正タイミングと給電比率の更新タイミングを合わせることができる。

以上説明したように、本発明によれば、記録材の突入に伴う加熱ニップ部の温度変動を抑制し、記録材上の画像の光沢ムラを低減させることができる。なお、本実施例の説明には、画像形成装置としてモノクロタイプのレーザプリンタを用いたが、装置構成をこれに限定するものではなく、装置構成として本質的な要件は、画像形成開始前に記録材の搬送を開始する点にある。また、カラー画像形成装置ほどではないが、モノクロタイプの画像形成装置であっても、加熱フィルム１周目と２周目のつなぎ目に加熱ムラはできるため、光沢のムラは発生する。従って、モノクロタイプの画像形成装置に対しても、本発明は有用である。

［その他の実施例］
（１）ペーパーモードについて
実施例１では、ペーパーモードとして坪量のみを設定しているが、記録材Ｐの表面性等による差をペーパーモードに含めてもよい。記録材表面の平滑性が劣る、いわゆるラフ紙と呼ばれる記録材や、表面性がきわめて平滑な光沢紙、ＯＨＴなどのフィルム系の記録材は、定着装置から記録材Ｐへの伝熱性や熱容量が一般的なプリント用紙とは異なるので、電力補正に用いる際の電力も異なる。従って、これらの記録材の種類に応じて、電力補正値を変更することにより、より最適な電力補正制御を行うことができる。

また、実施例１では、ユーザーがホストコンピュータを通じてメディア情報を送信することを想定していたが、ユーザーの指定によらず、記録材の光学反射率を検知するメディアセンサ５１で判定した結果を用いることもできる。図１に示すように、実施例１の画像形成装置内にはメディアセンサ５１が配置されており、図７（ａ）にメディアセンサ５１の断面図を示す。メディアセンサ５１は光源としてＬＥＤ３３、読取手段としてＣＭＯＳセンサ３４、結像レンズとしてレンズ３５、３６を有している。ＬＥＤ３３を光源とする光は、レンズ３５を介し、記録材搬送ガイド３１もしくは記録材搬送ガイド３１上の記録材Ｐ表面に照射される。この反射光は、レンズ３６を介し集光されてＣＭＯＳセンサ３４に結像される。これによって、記録材搬送ガイド３１もしくは記録材Ｐの表面映像を読み取る。これにより、記録材Ｐの紙繊維の表面状態を読み込み、そのアナログ出力をＡ／Ｄ変換し、ディジタルデータに変換する。ディジタルデータのゲイン演算及びフィルタ演算は、制御プロセッサ（不図示）によって処理され、映像比較演算を行い、この映像比較演算結果に基づき、紙種が判定される。

（２）その他の給電制御について
実施例１、２では、給電制御には波数制御を用いていたが、波数制御と位相制御を組み合わせた制御を用いることもできる。これは、波数制御のように所定周期内に必ず１半波全てに対して、オン（１００％給電）又はオフ（０％給電）を行う波形と、同じ周期内に１半波に対して位相角を制御して位相制御を行う波形を含ませ、所定周期での給電比率を制御するものである。すなわち、基本的に１半波以上の数半波を１単位とした波数制御であるが、その内の数半波に対して位相制御を行うものであり、以下では、この制御を「ハイブリッド制御」と呼ぶ。ハイブリッド制御では、１更新周期内に位相制御を行う波形を含むため、細かい給電比率の設定ができ、波数制御だけで給電比率を制御する場合よりも更新周期を短くでき、全体の給電比率自体も細かく設定できる。例えば、２０半波の波数制御では、前述したように、給電比率は５％単位でしか選択できないが、ハイブリッド制御では１％単位に設定することも可能である。また、ＡＣ入力電圧の一部の波にのみ位相制御を行うため、位相制御だけで給電比率を制御する場合に比べ、高調波電流の増加を極力抑える設定とすることができる。

図７（ｂ）にハイブリッド制御を行った場合のヒータへの給電電流の波形を示す。図７（ｂ）は、８半波の周期で給電比率の更新を行うハイブリッド制御の例を示している。実施例１、２では、電力補正期間は、記録材の加熱ニップ部Ｈへの突入の２００ｍｓｅｃ前から突入までの２００ｍｓｅｃとしていた。図７（ｂ）に示す８半波単位に給電比率を制御するハイブリッド制御の場合、更新周期が８０ｍｓｅｃであるため、２００ｍｓｅｃという時間を区切ることはできない。従って、電力補正期間を給電比率の更新周期に合わせ、例えば、記録材の加熱ニップ部Ｈへの突入の１６０ｍｓｅｃ前から突入までの１６０ｍｓｅｃとすることが、制御上は好ましいといえる。逆に、２００ｍｓｅｃの補正期間を維持する場合には、１００ｍｓｅｃの更新周期である１０半波のハイブリッド制御を用いることが好ましい。

また、前述した実施例はその動作原理から、位相制御を行う装置に適用しても効果が得られる。位相制御は給電比率の更新周期が短いため、給電比率の更新タイミングと電力補正のタイミングが合わせやすい。従って、給電比率の更新タイミングと電力補正のタイミングを前述した実施例のように合わせることで、より光沢ムラの少ない高品質な画像を得ることができる。なお、前述した実施例では、電力補正タイミングに関しては、記録材の加熱ニップ部Ｈへの突入前で電力補正を開始し、突入と同時に終了する設定としていたが、例えば、記録材の加熱ニップ部Ｈへの突入を挟んでその前後に渡って電力補正を行ってもよい。また、電力補正を記録材の突入前に終了させる電力補正タイミングの設定にすることもできる。これは、ヒータへの電力の供給に対して、ヒータの温度上昇にタイムラグが生じることを前提に、電力補正期間を設定しているからである。

以上、その他の実施例において説明したように、給電制御を位相制御、又は波数制御と位相制御を組み合わせたハイブリッド制御を用いることにより、記録材の突入に伴う加熱ニップ部の温度変動を抑制し、記録材上の画像の光沢ムラを低減させることができる。

１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ、１Ｂｋ 画像形成部
１２ 定着装置
１６ ヒータ
２１ ＣＰＵ
４６ レジストローラ
Ｐ 記録材

Claims (4)

1. 記録材にトナー像を形成する画像形成部と、
   ヒータを有し、前記トナー像が形成された記録材をニップ部で搬送しながら加熱して前記トナー像を記録材に定着する定着部と、
   前記定着部の温度を検知する温度検知部と、
   商用交流電源の電圧波形がゼロクロスするタイミングと一致する前記電圧波形の所定数の半波を周期とする制御周期毎のタイミングにおいて、前記温度検知部の検知温度に応じて前記ヒータに供給する電力を更新しつつ制御する制御部と、
   記録材を前記ニップ部へ向けて搬送する搬送部と、
   を有する画像形成装置において、
   前記制御部は、前記搬送部における記録材の前記ニップ部への搬送タイミングを前記電力が更新されるタイミングに同期させて、記録材が前記ニップ部へ到達する前の前記電力が更新されるタイミングで前記電力を増加させる補正を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記電力の制御は、前記商用交流電源の１半波ごとにオン又はオフする波数制御もしくは前記商用交流電源の１半波の一部をオン又はオフする位相制御もしくは前記波数制御と前記位相制御とを組み合わせた制御により行われることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記定着部は、前記ヒータによって加熱される筒状のフィルムを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記定着部は加圧部材を有し、
   前記ヒータは、前記フィルムの内面に接触し且つ前記加圧部材と共に前記フィルムを介して前記ニップ部を形成することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。

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