JP6070618B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

従来から、電子写真方式を採用したプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置が広く利用されている。この種の画像形成装置では、給紙部から搬送されてくる用紙に対して画像形成部により画像を転写し、その後、定着装置により画像を用紙に定着させることにより用紙上に所定の画像を形成している。定着装置は、複数のヒーターが内蔵される加熱ローラーと、加熱ローラーに圧接可能な加圧ローラーとを備えている。ヒーターには、例えばハロゲンランプが用いられている。

近年では、画像形成装置の省エネルギー化が要求されている。そのため、定着装置においては、定着ローラーを構成する芯金を薄くすることで、定着部の熱容量を削減して画像形成装置の省エネルギー化に対応している。しかし、このような芯金を肉薄に構成した定着ローラーでは、その両端部を支持する支持部材を通じて熱が逃げてしまうため、定着ローラーの端部の温度が中央部の温度に比べて低くなってしまう傾向がある。その結果、定着ローラーの表面において温度ムラが発生してしまい、定着ローラーの温度リップルが大きくなってしまうという問題がある。

これらの問題に対応するために、例えば、特許文献１には、定着ローラーの端部の温度を検知する第２温度検知手段により検知された温度に基づいて、メインヒーターの出力比に対応するサブヒーターの通電時の出力比を設定する画像形成装置が記載されている。また、特許文献２には、小サイズ紙を通紙する場合にサブヒーターによるＰＩＤ温度制御を開始し、この制御の開始時における各温度検知手段による検知温度と印刷ジョブの通紙目標温度との差分に応じてサブヒーターのＰＩＤ温度制御開始時における初期点灯比率を決定する定着装置が記載されている。

特開２００７−３１０２５４号公報 特開２０１３−１４８７２１号公報

しかしながら、上記特許文献１および２に記載される定着装置では、以下のような問題がある。すなわち、特許文献１に記載の画像形成装置では、メインヒーターおよびサブヒーターの両方を半波単位のオン／オフパターンで点灯制御しているが、最適なデューティー比のオン／オフパターンにより点灯制御を行ってしないので、定着ローラーの端部の温度が上がらず、定着ローラーの全体の温度が均一にならないという問題がある。また、メインヒーターおよびサブヒーターを同時にデューティー制御する場合、制御が複雑になってしまうという問題もある。特許文献２に記載の定着装置では、小サイズ紙を通紙する場合、メインヒーターをオフさせてサブヒーターによるＰＩＤ温度制御を行うので、定着ローラーの温度が均一にならず、温度リップル等が発生してしまうという問題がある。

そこで、本発明は、点灯制御の負担を少なくするとともに、定着ローラーの温度を均一に制御することが可能な定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る定着装置は、上記課題を解決するために、用紙に画像を定着させるローラーと、ローラーの内部に設けられ、当該ローラーの長手方向において供給熱量の分布が異なるように構成された複数のヒーターと、ローラーの温度を検知する温度検知部と、温度検知部により検知された検知結果に基づいて交流電源の半波周期のパターンによりヒーターの点灯制御を行う制御部と、を備え、制御部は、温度検知部によりローラーの長手方向における端部の温度が設定された基準温度よりも低いと検知された場合、複数のヒーターのうち端部における供給熱量が最も多いヒーターを全点灯制御するとともに、複数のヒーターのうち端部における供給熱量が次に多いヒーターを所定のデューティー比のパターンにより点灯制御するものである。

また、本発明に係る定着装置は、用紙に画像を定着させるローラーと、ローラーの内部に設けられ、当該ローラーの長手方向において供給熱量の分布が異なるように構成された複数のヒーターと、ローラーの温度を検知する温度検知部と、温度検知部により検知された検知結果に基づいて交流電源の半波周期のパターンによりヒーターの点灯制御を行う制御部と、を備え、制御部は、温度検知部によりローラーの長手方向における端部の温度が設定された基準温度よりも高いと検知された場合、複数のヒーターのうち端部における供給熱量が最も少ないヒーターを全点灯制御するとともに、複数のヒーターのうち端部における供給熱量が次に少ないヒーターを所定のデューティー比のパターンにより点灯制御するものである。

また、本発明に係る画像形成装置は、用紙に画像を形成する画像形成部と、画像形成部により形成された画像を用紙に定着させる上記定着装置と、を備えるものである。

本発明によれば、ローラーの長手方向における端部の温度に基づいて、一方のヒーターを全点灯制御するとともに他方のヒーターを所定のデューティー比のパターンにより点灯制御するので、ローラーの温度の均一化を効果的に図ることができるとともに、点灯制御時の制御負担の軽減も図ることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の構成例を示す図である。 定着装置の構成例を示す断面図である（その１）。 定着装置の構成例を示す断面図である（その２）。 定着装置を構成する各ヒーターの配熱分布を示す図である。 定着装置の回路構成例を示すブロック図である。 定着装置において直列点灯、並列点灯および単独点灯を説明するための図である。 デューティー比が１００％の場合におけるデューティーパターンの配列例を示す図である。 デューティー比が８０％の場合におけるデューティーパターンの配列例を示す図である。 デューティー比が７１．４３％の場合におけるデューティーパターンの配列例を示す図である。 デューティー比が６０％の場合におけるデューティーパターンの配列例を示す図である。 デューティー比が５５．５６％の場合におけるデューティーパターンの配列例を示す図である。 デューティー比が４０％の場合におけるデューティーパターンの配列例を示す図である。 デューティー比が３３．３３％の場合におけるデューティーパターンの配列例を示す図である。 フラットモード時における各トライアックの点灯制御のタイミングチャートを示す図である。 フラットモード時の加熱ローラーの温度と時間との関係を示す図である。 フラットモード時に選択される各ヒーターのデューティーパターンを説明するための図である。 端部熱量モード時における各トライアックの点灯制御のタイミングチャートを示す図である。 端部熱量モード時の加熱ローラーの温度と時間との関係を示す図である。 端部熱量アップモード時に選択される各ヒーターのデューティーパターンを説明するための図である。 フラットモード時に選択される各ヒーターのデューティーパターンが格納されるテーブルの構成例を示す図である。 端部熱量モード時に選択される各ヒーターのデューティーパターンが格納されるテーブルの構成例を示す図である。 加熱ローラーの温度を制御する場合におけるフィードバック制御を説明するための図である。 定着処理時における画像形成装置の動作例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る定着装置の構成例を示す断面図である。 定着装置を構成する各ヒーターの配熱分布を示す図である。 定着装置の回路構成例を示すブロック図である。 フラットモード時における定着装置の点灯制御を説明するための図である。 端部モード時における定着装置の点灯制御を説明するための図である。 本発明の第３の実施の形態に係る定着処理時の画像形成装置の動作例を示す断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る定着処理時の画像形成装置の動作例を示す断面ある。 本発明の第５の実施の形態に係る定着処理時の画像形成装置の動作例を示す断面図である。 本発明の第６の実施の形態に係る定着処理時の画像形成装置の動作例を示す断面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜第１の実施の形態＞
［画像形成装置の構成例］
まず、本発明に係る画像形成装置１００について説明する。図１は、本発明に係る画像形成装置１００の構成の一例を示している。なお、本発明においては、用紙Ｐの搬送方向を用紙搬送方向Ｄ１と呼び、用紙搬送方向Ｄ１に直交する方向を用紙幅方向Ｄ２と呼ぶ。

図１に示すように、画像形成装置１００は、タンデム型の画像形成装置と称されるものであり、自動原稿搬送部８０と装置本体１０２とを備えている。自動原稿搬送部８０は、装置本体１０２の上部に取り付けられ、搬送台上にセットされた用紙を、搬送ローラー等により装置本体１０２の画像読取部９０に送り出す。

装置本体１０２は、操作表示部７０と、画像読取部９０と、画像形成部１０と、中間転写ベルト８と、給紙部２０と、レジストローラー対３２と、定着装置２００Ａと、自動用紙反転搬送ユニット６０（Auto Duolex Unit：以下ＡＤＵという）とを有している。

操作表示部７０は、表示部と入力部とが組み合わされたタッチパネルと、タッチパネルの周辺部に設けられたスタートキーや決定キーを含む複数の操作キーとを有している。操作表示部７０は、メニュー画面等を画面上に表示したり、メニュー画面でのタッチ操作や操作キーの操作により入力された画像形成条件や定着条件等の情報を受け付けたりする。

画像読取部９０は、原稿台上に載置された原稿、または自動原稿搬送部８０により搬送された原稿を走査露光装置の光学系により走査露光し、走査した原稿の画像をＣＣＤ(Charge Coupled Devices)イメージセンサにより光電変換して画像情報信号を生成する。画像情報信号は、図示しない画像処理部によりアナログ処理、アナログ／ディジタル（以下Ａ／Ｄという）変換処理、シューディング補正、画像圧縮処理等行われた後に画像形成部１０に出力される。

画像形成部１０は、電子写真方式により画像を形成するものであり、イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｙと、マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｍと、シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｃと、黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｋとを有している。この例では、それぞれ共通する機能名称、例えば、符号１０の後ろに形成する色を示すＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋを付して表記する。

画像形成ユニット１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙと、その周囲に配置される帯電器２Ｙ、露光部（光書込み部）３Ｙ、現像器４Ｙおよびクリーニング部６Ｙを有している。画像形成ユニット１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍと、その周囲に配置される帯電器２Ｍ、露光部３Ｍ、現像器４Ｍおよびクリーニング部６Ｍを有している。画像形成ユニット１０Ｃは、感光体ドラム１Ｃと、その周囲に配置される帯電器２Ｃ、露光部３Ｃ、現像器４Ｃおよびクリーニング部６Ｃを有している。画像形成ユニット１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋと、その周囲に配置される帯電器２Ｋ、露光部３Ｋ、現像器４Ｋおよびクリーニング部６Ｋを有している。

画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋにおけるそれぞれの感光体ドラム（像担持体）１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ、帯電器２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ、露光部３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ、現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ、クリーニング部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋは、それぞれ共通する内容の構成である。以下、特に、区別が必要な場合を除き、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを付さずに表記することとする。

帯電器２は、感光体ドラム１の表面をほぼ一様に帯電する。露光部３は、例えばＬＥＤアレイと結像レンズとを有するＬＰＨ（LED Print Head）や、ポリゴンミラー方式のレーザー露光走査装置により構成され、画像情報信号に基づいて感光体ドラム１上をレーザー光により走査して静電潜像を形成する。現像器４は、感光体ドラム１上に形成された静電潜像をトナーにより現像する。これにより、感光体ドラム１上に可視画像であるトナー像が形成される。

中間転写ベルト８は、複数のローラーにより張架されるとともに回動可能に支持されている。中間転写ベルト８の回動と併せて、一次転写ローラー７と感光体ドラム１とが回転し、一次転写ローラー７と感光体ドラム１との間に所定の電圧が印加されることで、感光体ドラム１に形成されたトナー像が中間転写ベルト８上に転写される（一次転写）。

給紙部２０は、Ａ３やＡ４等の用紙Ｐが収容された複数の給紙トレイ２０Ａ，２０Ｂを有している。各給紙トレイ２０Ａ，２０Ｂから搬送ローラー２２，２４，２６，２８等によって搬送された用紙Ｐは、ループローラー対３０に搬送される。なお、給紙トレイの数は２つに限定されるものではない。また、必要に応じて大容量の用紙Ｐを収容することが可能な大容量給紙装置を単数または複数連結させても良い。

ループローラー対３０に搬送された用紙Ｐは、その先端部がレジストローラー対３２に突き当てられる。レジストローラー対３２は、突き当てられた用紙Ｐにおいてループを形成し、用紙Ｐの用紙搬送方向Ｄ１に対する曲り（例えば斜行）を補正する。用紙Ｐの曲がりが補正された用紙Ｐは、所定のタイミングで二次転写ローラー３４に搬送される。二次転写ローラー３４では、中間転写ベルト８上に転写されたＹ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｋ色トナー像が、レジストローラー対３２により搬送されてくる用紙Ｐの表面に一括転写される（二次転写）。二次転写された用紙Ｐは用紙搬送方向Ｄ１の下流側の定着装置２００Ａに搬送される。

定着装置２００Ａは、二次転写ローラー３４でトナー像が転写された用紙Ｐに加圧、加熱処理を行うことにより用紙Ｐ表面のトナー像を用紙Ｐに定着させる。定着装置２００Ａについては後述する。定着装置２００Ａの用紙搬送方向Ｄ１の下流側には、用紙Ｐの搬送経路を排紙経路側またはＡＤＵ６０側に切り替えるための搬送路切替部４８が設けられている。搬送路切替部４８は、選択されている印刷モード（片面印刷モード、両面印刷モード等）に基づいて搬送経路の切り替え制御を行う。

片面印刷モードで片面の印刷が終了した用紙Ｐ、または、両面印刷モードで両面の印刷が終了した用紙Ｐは、排紙ローラー４６により排紙トレイ上に排出される。また、両面印刷モードにおいて、用紙Ｐの裏面側に画像を形成する場合、おもて面側に画像が形成された用紙Ｐは、搬送ローラー６２等を介してＡＤＵ６０に搬送される。ＡＤＵ６０のスイッチバック経路では、ＡＤＵローラー６４の逆回転制御により用紙Ｐの後端を先頭にしてＵターン経路部に搬送され、Ｕターン経路部に設けられた搬送ローラー６６，６８等により表裏反転された状態で二次転写ローラー３４に再給紙される。

［定着装置の構成例］
次に、定着装置２００Ａの概略構成例について説明する。図２は、用紙幅方向Ｄ２から見た定着装置２００Ａの構成の一例を示す断面図である。図３は、用紙搬送方向Ｄ１側から見た定着装置２００Ａの構成の一例を示す断面図である。図４Ａはフラットヒーター２２０の熱供給量の分布を説明するための図であり、図４Ｂは端部ヒーター２３０の熱供給量の分布を説明するための図である。

図２および図３に示すように、定着装置２００Ａは、加熱ローラー（定着ローラー）２０２と、加圧ローラー２０４と、中央部温度検知部２２２と、端部温度検知部２３２とを備えている。加熱ローラー２０２は、円筒状の芯金２０２ａと、芯金２０２ａの外周面（表面）を被覆する樹脂層や弾性層等からなる機能層２０２ｂとを有している。本例では、内部に配置されるフラットヒーター２２０や端部ヒーター２３０の熱を伝達し易くするために、肉薄の芯金２０２ａが用いられている。加熱ローラー２０２は、その両端部が支持部材２０６によって支持されている。

フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０は、例えばハロゲンヒーターからなり、加熱ローラー２０２の芯金２０２ａの内部に配置されている。フラットヒーター２２０は、加熱ローラー２０２の長手方向（軸方向）に沿うように配置されるとともに、加熱ローラー２０２の長手方向の長さと略同一の長さに選定される。フラットヒーター２２０は、図４Ａに示すように、加熱ローラー２０２の長手方向の中央部および端部を含む通紙経路全域において熱供給量の配熱分布が均一（例えば１００％）となるように構成されている。

端部ヒーター２３０は、加熱ローラー２０２の長手方向に沿うように配置されるとともに、加熱ローラー２０２の長手方向の長さと略同一の長さに選定される。端部ヒーター２３０は、図４Ｂに示すように、加熱ローラー２０２の長手方向の両端部のそれぞれの熱供給量の配熱分布が最大となるように構成されている。具体的には、端部ヒーター２３０の中央部の熱供給量が１００％で構成され、端部ヒーター２３０の端部の熱供給量が中央部の熱供給量よりも６０％だけ多い１６０％で構成されている。加熱ローラー２０２の端部の領域としては、例えばＡ４Ｓサイズ等の小サイズの用紙Ｐが通過する通紙経路以外の領域が含まれる。

加圧ローラー２０４は、円筒状の芯金２０４ａと、芯金２０４ａの外周面（表面）を被覆する樹脂層や弾性層等からなる機能層２０４ｂとを有している。加圧ローラー２０４は、加熱ローラー２０２に対して圧接可能に設けられている。

中央部温度検知部２２２は、加熱ローラー２０２の長手方向の中央部近傍に配置され、加熱ローラー２０２の中央部の温度を検知する。端部温度検知部２３２は、加熱ローラー２０２の長手方向の一方側の端部近傍に配置され、加熱ローラー２０２の端部の温度を検知する。中央部温度検知部２２２および端部温度検知部２３２には、例えばサーミスタ等が用いられる。

［定着装置のブロック構成例］
次に、定着装置２００Ａの回路構成について説明する。図５は、定着装置２００Ａの回路構成の一例を示している。本発明に係る定着装置２００Ａは、直並列点灯回路から構成され、フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０を直列点灯、並列点灯または単体独立点灯させることが可能な回路となっている。

定着装置２００Ａは、図５に示すように、交流電源部２１０と、フラットヒーター２２０と、端部ヒーター２３０と、制御部２５０と、スイッチング素子の一例であるトライアック２６０，２６２，２６４，２６６とを備えている。交流電源部２１０に接続される接続点Ｐ１には、トライアック２６２，２６６が並列に接続されている。

フラットヒーター２２０は、一端がトライアック２６６に接続され、他端が接続点Ｐ３に接続されている。接続点Ｐ３は、フラットヒーター２２０とトライアック２６０との間に設けられている。フラットヒーター２２０は、制御部２５０からトライアック２６６等を介して供給される半波単位のデューティーパターンに基づいて点灯／消灯する。

端部ヒーター２３０は、一端が接続点Ｐ２に接続され、他端が接続点Ｐ３に接続されている。接続点Ｐ２は、トライアック２６２とトライアック２６４との間に設けられている。端部ヒーター２３０は、制御部２５０からトライアック２６２等を介して供給される半波単位のデューティーパターンに基づいて点灯／消灯する。

制御部２５０は、定着装置２００Ａの全体動作を制御するＣＰＵ(Central Processing Unit)２５２と、ＲＯＭ(Read Only Memory)やＲＡＭ(Random Access Memory)等のメモリ２５４とを有している。ＣＰＵ２５２は、メモリ２５４から読み出したソフトウェア（プログラム）を実行することにより、画像形成装置１００の定着装置２００Ａ等の各部を制御してフラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０の点灯制御等に関連する機能を実現する。

本例において制御部２５０は、定着処理時のフラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０の点灯制御として、フラットモードおよび端部熱量アップモードを実行する。フラットモードとは、加熱ローラー２０２の端部の温度が一定温度（基準温度）を超えている場合に、加熱ローラー２０２の全体の温度を均一に維持するためのモードである。端部熱量アップモードとは、加熱ローラー２０２の端部の温度が一定温度（基準温度）以下である場合に、加熱ローラー２０２の端部の温度を優先して加熱することで加熱ローラー２０２の全体の温度の均一化を図るモードである。

次に、上述した定着装置２００Ａの直並列回路において、フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０を直列点灯、並列点灯、単体点灯させる場合について説明する。図６Ａは、フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０を直列点灯させる場合の回路構成の一例を示している。なお、図６においては、電流（電力）の流れを破線を用いて図示している。

フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０を直列点灯させる場合、図６Ａに示すように、制御部２５０は、トライアック２６４，２６６に制御信号を供給してオンさせる。これにより、フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０が直列に接続された回路構成となり、フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０を直列点灯させることができる。例えば、定着装置２００Ａの点灯時（低温からの立ち上げ時等）において負荷が大きく変動することで発生する突入電流を防止したい場合に、本回路構成を使用することができる。

図６Ｂは、フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０を並列点灯させる場合の回路構成の一例を示している。フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０を並列点灯させる場合、図６Ｂに示すように、制御部２５０は、トライアック２６０，２６２，２６６に制御信号を供給してオンさせる。これにより、フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０が並列に接続された回路構成となり、フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０を並列点灯させることができる。

本回路構成によれば、フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０の少なくとも一方を所定のデューティー比に対応する半波単位のデューティーパターンにより点灯制御することができるので、細かな電力制御が可能となる。例えば、定着時の温度リップルやフリッカー等を抑制したい場合に本回路構成を使用することができる。また、端部ヒーター２３０の温度が目標温度に達した後に温度を一定に維持する制御を行う場合にも、本回路構成を使用することができる。

図６Ｃは、端部ヒーター２３０を単体点灯させる場合の回路構成の一例を示している。図６Ｃに示すように、制御部２５０は、トライアック２６０，２６２に制御信号を供給してオンさせる。これにより、端部ヒーター２３０単体の回路構成となるので、端部ヒーター２３０のみを単体点灯させることができる。フラットヒーター２２０を単体点灯させたい場合には、トライアック２６０，２６６をオンさせれば良い。

本回路構成によれば、所定のデューティー比に対応する半波単位のデューティーパターンにより端部ヒーター２３０を点灯制御することができる。これにより、１本の端部ヒーター２３０を細目にオン／オフ制御を行うことができる。例えば、端部ヒーター２３０の温度が目標温度に達した後に温度を一定に維持する制御を行う場合に、本回路構成を使用することができる。

［デューティーパターンの配列例］
次に、フリッカーの影響を抑制することが可能な半波単位のデューティーパターンの配列例について説明する。本発明に係る半波単位のデューティーパターンは、以下の共通した特徴を有している。すなわち、デューティーパターンは、交流電源の半波単位でフラットヒーター２２０等をオン／オフ制御する構成とされ、半波周期の３倍以上の整数倍であって周期が奇数であり、規定周期内でオン区間、オフ区間のうち合計数の少ない方の区間が全て非連続となるように配列されている。

以下、「１００％」、「８０％」、「７１．４３％」、「６０％」、「５５．５６％」、「４０％」、「３３．３３」のデューティー比におけるデューティーパターンの配列例について具体的に説明する。なお、デューティー比が１００％の場合は、全てオン区間であるため、上記配列には該当しないが、説明の都合上、下記の説明に含めている。

図７Ａはデューティー比が１００％の場合の半波単位のデューティーパターンの波形を示し、図７Ｂはそのデューティーパターンのオン／オフ状態を示している。なお、図７Ａにおいて色付きの波形を点灯（オン）とし、色なしの波形を消灯（オフ）とする。以下に説明する図８〜図１３においても同様とする。図７Ａおよび図７Ｂに示すように、デューティー比が１００％の場合には、半波の全てがオンに設定される。

図８Ａはデューティー比が８０％の場合の半波単位のデューティーパターンの波形を示し、図８Ｂはそのデューティーパターンのオン／オフ状態を示している。図８Ａおよび図８Ｂに示すように、デューティー比が８０％の場合には、周期が奇数（５）であってかつ半波周期の３倍以上の整数倍であり、５つの半波を１ブロックとし、５半波のうち４半波がオンに設定される。また、合計数の少ないオフ区間の波形が、互いに隣り合わないように非連続で配列される。

図９Ａはデューティー比が７１．４３％の場合の半波単位のデューティーパターンの波形を示し、図９Ｂはそのデューティーパターンのオン／オフ状態を示している。図９Ａおよび図９Ｂに示すように、デューティー比が７１．４３％の場合には、周期が奇数（７）であってかつ半波周期の３倍以上の整数倍であり、７つの半波を１ブロックとし、７半波のうち５半波がオンに設定される。また、合計数の少ないオフ区間の波形が、互いに隣り合わないように非連続で配列される。

図１０Ａはデューティー比が６０％の場合の半波単位のデューティーパターンの波形を示し、図１０Ｂはそのデューティーパターンのオン／オフ状態を示している。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、デューティー比が６０％の場合には、周期が奇数（５）であってかつ半波周期の３倍以上の整数倍であり、５つの半波を１ブロックとし、５半波のうち３半波がオンに設定される。また、合計数の少ないオフ区間の波形が、互いに隣り合わないように非連続で配列される。

図１１Ａはデューティー比が５５．５６％の場合の半波単位のデューティーパターンの波形を示し、図１１Ｂはそのデューティーパターンのオン／オフ状態を示している。図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、デューティー比が５５．５６％の場合には、周期が奇数（９）であってかつ半波周期の３倍以上の整数倍であり、９つの半波を１ブロックとし、９半波のうち５半波がオンに設定される。また、合計数の少ないオフ区間の波形が、互いに隣り合わないように非連続となるように配列される。

図１２Ａはデューティー比が４０％の場合の半波単位のデューティーパターンの波形を示し、図１２Ｂはそのデューティーパターンのオン／オフ状態を示している。図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、デューティー比が４０％の場合には、周期が奇数（５）であってかつ半波周期の３倍以上の整数倍であり、５つの半波を１ブロックとし、５半波のうち２半波がオンに設定される。また、合計数の少ないオン区間の波形が、互いに隣り合わないように非連続で配列される。

図１３Ａはデューティー比が３３．３３％の場合の半波単位のデューティーパターンの波形を示し、図１３Ｂはそのデューティーパターンのオン／オフ状態を示している。図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、デューティー比が３３．３３％の場合には、周期が奇数（３）であってかつ半波周期の３倍以上の整数倍であり、３つの半波を１ブロックとし、３半波のうち１半波がオンに設定される。また、合計数の少ないオン区間の波形が、互いに隣り合わないように非連続で配列される。

［フラットモード時のタイミングチャート例］
次に、フラットモード時における各トライアック２６０等の点灯制御（オン／オフ）のタイミングチャートについて説明する。図１４は、フラットモード時における各トライアック２６０等の点灯制御のタイミングチャートを示す図である。図１５は、フラットモード時の加熱ローラー２０２の温度と時間との関係を示す図である。図１６Ａ，図１６Ｂ，図１６Ｃは、フラットモード時に選択されるフラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０のデューティーパターンを説明するための図である。

図１４に示すように、例えばウォームアップが開始されると、時刻ｔ１において、トライアック２６０，２６４，２６６がオンされる。これにより、フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０が直列点灯する。このときは、フラットヒーター２２０等が点灯開始時であるので、図１５に示すように、加熱ローラー２０２の中央部および端部の温度は室温である。

時刻ｔ２では、トライアック２６４，２６６がオフされる。これにより、フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０が一旦消灯する。

時刻ｔ３では、トライアック２６２，２６６がオンされる。これにより、フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０の各々が独立して点灯（並列点灯）する。この並列点灯に伴い、加熱ローラー２０２の中央部および端部の温度は、図１５に示すように、徐々に上昇していく。並列点灯開始時においては、図１６Ａに示すように、フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０の各々が１００％のデューティーパターンで点灯する。

時刻ｔ４では、フラットモードが選択されているので、トライアック２６２が１００％の点灯から所定のデューティー比のデューティーパターンによるデューティー制御に切り替えられる。これにより、図１６Ｂに示すように、フラットヒーター２２０が１００％のデューティー比により全点灯し、端部ヒーター２３０が３３．３３％から８０％の間のデューティーパターンにてオン／オフ点灯する。なお、これらの中で何れのデューティーパターンを選択するかは、後述するＰＩ制御による計算結果に基づいて決定される。

時刻ｔ５では、加熱ローラー２０２の中央部の温度が目標温度Ｔ１に近づく（または到達する）と、トライアック２６２がオフされるとともに、トライアック２６６が所定のデューティー比のデューティーパターンによるオン／オフ制御に切り替えられる。これにより、図１６Ｃに示すように、端部ヒーター２３０が消灯するとともに、フラットヒーター２２０が３３．３３％から８０％の間のデューティーパターンで点灯する。このとき、加熱ローラー２０２の端部の温度は、図１５に示すように、端部熱量アップモードではないので、加熱ローラー２０２の中央部の温度よりも若干低い温度で推移する。

時刻ｔ５以降においては、加熱ローラー２０２の中央部の測定温度が目標温度Ｔ１を下回った場合、トライアック２６６がデューティー比１００％のデューティーパターンのオン／オフ制御に切り替えられ、加熱ローラー２０２の温度制御が行われる。同様に、加熱ローラー２０２の端部の温度が目標温度Ｔ１を下回った場合、トライアック２６２がオンされ、端部ヒーター２３０が消灯状態からデューティー比１００％のデューティーパターンのオン／オフ制御に切り替えられ、加熱ローラー２０２の温度制御が行われる。

［端部熱量アップモード時のタイミングチャート例］
次に、端部熱量アップモード時における各トライアック２６０等の点灯制御のタイミングチャートについて説明する。図１７は、端部熱量アップモード時における各トライアック２６０等の点灯制御のタイミングチャートを示す図である。図１８は、端部熱量アップモード時の加熱ローラー２０２の温度と時間との関係を示す図である。図１９Ａ，図１９Ｂ，図１９Ｃは、端部熱量アップモード時に選択されるフラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０のデューティーパターンを説明するための図である。

図１７に示すように、例えばウォームアップが開始されると、時刻ｔ１において、トライアック２６０，２６４，２６６がオンされる。これにより、フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０が直列点灯する。このときは、フラットヒーター２２０等が点灯開始時であるので、図１８に示すように、加熱ローラー２０２の中央部および端部の温度は室温である。

時刻ｔ２では、トライアック２６４，２６６がオフされる。これにより、フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０が一旦消灯する。

時刻ｔ３では、トライアック２６２，２６６がオンされる。これにより、フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０の各々が独立して点灯（並列点灯）する。この並列点灯に伴い、加熱ローラー２０２の中央部および端部の温度は、図１８に示すように、徐々に上昇していく。並列点灯開始時においては、図１９Ａに示すように、フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０の各々が１００％のデューティーパターンで点灯する。

時刻ｔ４では、端部熱量アップモードが選択されているので、トライアック２６６が１００％の点灯から所定のデューティー比のデューティーパターンによるオン／オフ制御に切り替えられる。これにより、図１９Ｂに示すように、フラットヒーター２２０が３３．３３％から８０％の間のデューティーパターンでオン／オフ点灯し、端部ヒーター２３０が１００％のデューティー比により全点灯する。

時刻ｔ５では、加熱ローラー２０２の中央部の温度が目標温度Ｔ１に近づく（または到達する）と、トライアック２６６がオフされるとともに、トライアック２６２が所定のデューティー比のデューティーパターンによるオン／オフ制御に切り替えられる。これにより、図１９Ｃに示すように、フラットヒーター２２０が消灯するとともに、端部ヒーター２３０が３３．３３％から８０％の間のデューティーパターンで点灯する。このとき、加熱ローラー２０２の端部の温度は、端部熱量アップモードであるので、図１８に示すように、温度上昇が速く、加熱ローラー２０２の中央部の温度に近い温度で推移する。

時刻ｔ５以降においては、加熱ローラー２０２の中央部の測定温度が目標温度Ｔ１を下回った場合、トライアック２６６が１００％のデューティー比のデューティーパターンのオン／オフ制御に切り替えられ、加熱ローラー２０２の温度調整が行われる。同様に、加熱ローラー２０２の端部の温度が目標温度Ｔ１を下回った場合、トライアック２６２がオンされ、フラットヒーター２２０が消灯状態から１００％のデューティー比のデューティーパターンのオン／オフ制御に切り替えられ、加熱ローラー２０２の温度制御が行われる。

［フラットモード用のデューティーパターンが格納されるテーブルの構成例］
次に、フラットモード時に選択されるフラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０のデューティーパターンが格納されるテーブルＴＢ１について説明する。図２０は、フラットモード時に選択されるフラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０のデューティーパターンが格納されるテーブルＴＢ１の構成の一例を示している。なお、フラットヒーター２２０の消費電力は１０００Ｗであり、端部ヒーター２３０の消費電力は８００Ｗである。

図２０に示すように、テーブルＴＢ１には、フラットモード時に選択されるデューティーパターンとして１５個の「パターン１〜１５」が記憶されている。各「パターン１〜１５」には、フラットヒーター２２０のデューティー比（デューティーパターン）と、端部ヒーター２３０のデューティー比（デューティーパターン）と、後述するＰＩ制御により算出される操作量（ＰＩ値）とが対応付けられている。なお、各「パターン１〜１５」には、図２０に示すように、各ヒーターの消費電力やヒーターの合計消費電力等も対応付けて記憶させることができる。

「パターン１〜７」は、フラットヒーター２２０を１００％のデューティー比で点灯制御するためのデューティーパターンと、端部ヒーター２３０を３３．３３〜１００％のデューティー比で点灯制御するためのデューティーパターンとの組み合わせにより構成されている。これらの「パターン１〜７」は、例えば点灯モードをフラットモードに切り替える際等に選択される。

「パターン８〜１５」は、フラットヒーター２２０を３３．３３〜１００％のデューティー比で点灯制御するためのデューティーパターンと、端部ヒーター２３０を０％のデューティー比、すなわち端部ヒーター２３０を消灯させるデューティーパターンとの組み合わせにより構成されている。これらの「パターン８〜１５」は、例えば加熱ローラー２０２の温度が目標温度Ｔ１に到達した際に選択される。

［端部熱量アップモード用のデューティーパターンが格納されるテーブルの構成例］
次に、端部熱量アップモード時に選択されるフラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０のデューティーパターンが格納されるテーブルＴＢ２について説明する。図２１は、端部熱量アップモード時に選択されるフラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０のデューティーパターンが格納されるテーブルＴＢ２の構成の一例を示している。なお、フラットヒーター２２０の消費電力は１０００Ｗであり、端部ヒーター２３０の消費電力は８００Ｗである。

図２１に示すように、テーブルＴＢ２には、端部熱量アップモード時に選択されるデューティーパターンとして１５個の「パターン１〜１５」が記憶されている。各「パターン１〜１５」には、フラットヒーター２２０のデューティー比と、端部ヒーター２３０のデューティー比と、後述するＰＩ制御により算出される操作量とが対応付けられている。なお、各「パターン１〜１５」には、図２１に示すように、各ヒーターの消費電力やヒーターの合計消費電力等も対応付けて記憶させることができる。

「パターン１〜７」は、フラットヒーター２２０を３３．３３〜１００％のデューティー比で点灯制御するためのデューティーパターンと、端部ヒーター２３０を１００％のデューティー比で点灯制御するためのデューティーパターンとの組み合わせにより構成されている。これらの「パターン１〜７」は、例えば点灯モードを端部熱量アップモードに切り替える際等に選択される。

「パターン８〜１５」は、フラットヒーター２２０を０％のデューティー比、すなわちフラットヒーター２２０を消灯させるデューティーパターンと、端部ヒーター２３０のデューティー比を３３．３３〜１００％とするデューティーパターンとの組み合わせにより構成されている。これらの「パターン８〜１５」は、例えば加熱ローラー２０２の温度が目標温度Ｔ１に到達した際に選択される。

［フィードバック制御例］
次に、加熱ローラー２０２の温度制御を行う場合におけるフィードバック制御例について説明する。図２２は、加熱ローラー２０２の温度制御を行う場合におけるフィードバック制御のシーケンスの一例を示すブロック図である。

図２２に示すように、まず、加熱ローラー２０２の中央部の目標温度が設定される。目標温度は、例えば操作表示部７０の操作画面上にてユーザーの操作により設定することができる。設定された目標温度は、制御部２５０（加算部）に入力される。また、制御部２５０には、中央部温度検知部２２２により検知された加熱ローラー２０２の中央部の測定温度が入力される。

制御部２５０は、入力された目標温度と測定温度とに基づいてＰＩ制御を実施し、フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０の点灯制御時におけるデューティーパターンを決定する際に用いる操作量（ＰＩ値）を算出する。Ｐ制御（比例）とは、目標温度と測定温度との差分に応じて出力制御を決定する動作である。Ｉ制御（積分）とは、目標温度と測定温度との差分を積分した値に応じて出力制御を決定する動作である。

操作量は、下記（１）式により算出することができる。
操作量（Ｄｕｔｙ）＝Ｋｐ×偏差＋Ｋｉ×偏差の累積値
＝Ｋｐ×（目標温度−測定温度）＋Ｋｉ×（目標温度−測定温度の累積値）・・・（１）
上記（１）式において、Ｋｐは比例ゲインであり、Ｋｉは積分ゲインである。
例えば、目標温度が１８５℃であり、測定温度が１７５℃である場合、上記（１）式を用いて操作量を計算すると、操作量は下記のような結果となる。

操作量＝６５×（１８５−１７５）＋２×（１８５−１７５＋１０）＝６９０
なお、フラットヒーター２２０等のオン時に偏差初期値（difference_total）＝１０に初期化し、Ｋｐ＝６５とし、Ｋｉ＝１０とした。

制御部２５０は、計算により得られた操作量に基づいてフラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０の点灯制御時のデューティーパターンを選択する。具体的には、制御部２５０は、上記（１）式の操作量の算出結果が「６９０」であるので、例えばフラットモードを実行する場合には図２０に示したテーブルＴＢ１から「パターン１」を選択する。

制御部２５０は、フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０の点灯制御時のデューティーパターンを選択すると、選択したデューティーパターンに基づいてトライアック２６２等をスイッチング制御し、フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０の温度制御を行う。これにより、加熱ローラー２０２の中央部の温度を目標温度に設定することができる。

なお、上述した例では、フィードバック制御として、ＰＩ制御を用いた場合について説明したが、これに限定されることはなく、ＰＩＤ制御等を用いることもできる。

［定着装置の動作例］
次に、本発明に係る定着処理時における定着装置２００Ａの動作例について説明する。図２３は、定着処理時における画像形成装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。図２３に示すように、ステップＳ１０において、画像形成装置１００の電源がオンされると、フォームアップ動作が開始される。ステップＳ１１で制御部２５０は、定着装置２００Ａの点灯モードを直列点灯モードに設定する。具体的には、制御部２５０は、トライアック２６０，２６４，２６６をオンさせることにより、フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０を直列点灯させる。

ステップＳ１２で制御部２５０は、フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０を直列点灯させてから、一定時間が経過したか否かを判断する。制御部２５０は、一定期間が経過したと判断した場合にはステップＳ１３に進み、一定期間が経過していないと判断した場合には一定期間が経過するまでカウントを継続する。

ステップＳ１３で制御部２５０は、一定期間が経過すると、定着装置２００Ａの点灯モードを直列点灯モードから並列点灯モードに変更する。具体的には、制御部２５０は、トライアック２６０，２６２，２６６をオンさせるとともにトライアック２６４をオフさせることにより、フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０を並列点灯させる。

ステップＳ１４で制御部２５０は、選択されたフラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０のデューティーパターンが変更タイミングか否かを判断する。例えば、デューティーパターンが変更タイミングか否かは、選択された各デューティーパターンの１規定周期が終了したか否かに基づいて判断される。制御部２５０は、デューティーパターンの変更タイミングであると判断した場合にはステップＳ１５に進み、デューティーパターンの変更タイミングでないと判断した場合にはステップＳ２０に進む。

ステップＳ１５で制御部２５０は、端部温度検知部２３２により測定された加熱ローラー２０２の端部の測定温度を取得し、取得した加熱ローラー２０２の端部の測定温度が予め設定された基準温度以下であるか否かを判断する。基準温度は、加熱ローラー２０２の端部の温度が一定温度以下に冷えていないかどうかを判断する際に用いる温度情報であり、例えば操作表示部７２の操作画面上で任意の値を設定することができる。制御部２５０は、加熱ローラー２０２の端部の測定温度が基準温度以下であると判断した場合にはステップＳ１６に進み、加熱ローラー２０２の端部の測定温度が基準温度を超えると判断した場合にはステップＳ１８に進む。

加熱ローラー２０２の端部の測定温度が基準温度以下である場合、ステップＳ１６で制御部２５０は、定着装置２００Ａの点灯モードを端部熱量アップモードに設定する。制御部２５０は、端部熱量アップモードにおいて、端部の供給熱量が最も多い端部ヒーター２３０を主ヒーターとし、端部の供給熱量が次に多いフラットヒーター２２０を副ヒーターとして加熱ローラー２０２の端部の温度を優先的に上昇させる温度制御を行う。

ステップＳ１７で制御部２５０は、中央部温度検知部２２２により測定された加熱ローラー２０２の中央部の測定温度と予め設定された目標温度との比較結果に基づいて端部熱量アップモード用のデューティーパターンを選択する。制御部２５０は、ＰＩ制御の計算結果により操作量を算出し（図２２参照）、算出した操作量に対応したデューティーパターンを図２１に示したテーブルＴＢ２から選択する。

例えば、制御部２５０は、主ヒーターとした端部ヒーター２３０をデューティー比が１００％のデューティーパターンにて点灯制御するとともに、副ヒーターとしたフラットヒーター２２０をデューティー比が３３．３３％から８０％の間のデューティーパターンにて点灯制御する。また、制御部２５０は、加熱ローラー２０２の中央部の温度が目標温度に近づくと、主ヒーターとした端部ヒーター２３０をデューティー比が３３．３３％から８０％の間のデューティーパターンで点灯制御するとともに、副ヒーターとしたフラットヒーター２２０をオフにするように点灯制御する。

一方、加熱ローラー２０２の端部の測定温度が基準温度を超える場合、ステップＳ１８で制御部２５０は、定着装置２００Ａの点灯モードをフラットモードに設定する。制御部２５０は、フラットモードにおいて、端部の供給熱量が最も少ないフラットヒーター２２０を主ヒーターとし、端部の供給熱量が次に少ない端部ヒーター２３０を副ヒーターとして加熱ローラー２０２の温度を均一に維持する温度制御を行う。

ステップＳ１９で制御部２５０は、中央部温度検知部２２２により測定された加熱ローラー２０２の中央部の測定温度と予め設定された目標温度との比較結果に基づいてフラットモード用のデューティーパターンを選択する。制御部２５０は、ＰＩ制御の計算結果により操作量を算出し（図２２参照）、算出した操作量に対応したデューティーパターンを図２０に示したテーブルＴＢ１から選択する。

例えば、制御部２５０は、主ヒーターとしたフラットヒーター２２０をデューティー比が１００％のデューティーパターンにて点灯制御するとともに、副ヒーターとした端部ヒーター２３０をデューティー比が３３．３３％から８０％の間のデューティーパターンにて点灯制御する。また、制御部２５０は、加熱ローラー２０２の中央部の温度が目標温度に近づくと、主ヒーターとしたフラットヒーター２２０をデューティー比が３３．３３％から８０％の間のデューティーパターンで点灯制御するとともに、副ヒーターとした端部ヒーター２３０をオフにするように点灯制御する。

ステップＳ２０で制御部２５０は、ゼロクロス信号があるか否かを判断する。制御部２５０は、ゼロクロス信号があると判断した場合にはステップＳ２１に進み、ゼロクロス信号がないと判断した場合にはゼロクロス信号の有無を継続して監視する。

ステップＳ２１で制御部２５０は、選択されたフラットヒーター２２０のデューティーパターンが点灯パターン（オン）であるか否かを判断する。制御部２５０は、フラットヒーター２２０のデューティーパターンが点灯パターンであると判断した場合にはステップＳ２２に進み、点灯パターンでないと判断した場合にはステップＳ２３に進む。

ステップＳ２２で制御部２５０は、フラットヒーター２２０のデューティーパターンが点灯パターンである場合、トライアック２６０，２６６をオンすることによりフラットヒーター２２０を点灯させる。一方、ステップＳ２３で制御部２５０は、フラットヒーター２２０のデューティーパターンが点灯パターンでない場合、例えばトライアック２６０，２６６をオフにすることによりフラットヒーター２２０を消灯させる。

ステップＳ２４で制御部２５０は、選択された端部ヒーター２３０のデューティーパターンが点灯パターンであるか否かを判断する。制御部２５０は、端部ヒーター２３０のデューティーパターンが点灯パターンであると判断した場合にはステップＳ２５に進み、点灯パターンでないと判断した場合にはステップＳ２６に進む。

ステップＳ２５で制御部２５０は、端部ヒーター２３０のデューティーパターンが点灯パターンである場合、例えばトライアック２６０，２６２をオンすることにより端部ヒーター２３０を点灯させる。一方、ステップＳ２６で制御部２５０は、端部ヒーター２３０のデューティーパターンが点灯パターンでない場合、トライアック２６０，２６２をオフにすることにより端部ヒーター２３０を消灯させる。

ステップＳ２７で制御部２５０は、ジョブが終了したか否かを判断する。制御部２５０は、ジョブが終了したと判断した場合には上述した定着装置２００Ａの点灯制御を含む画像形成処理の一連の動作を終了する。一方、制御部２５０は、ジョブが終了していないと判断した場合にはステップＳ１４に戻り、上述した定着装置２００Ａの点灯制御を繰り返し実行する。

以上説明したように、第１の実施の形態によれば、加熱ローラー２０２の端部の温度に応じて、端部熱量アップモードまたはフラットモードを実行するので、肉薄の加熱ローラー２０２を用いた場合でも、加熱ローラー２０２の端部の温度が低下してしまうことを防止することができる。これにより、加熱ローラー２０２の温度の均一化を図ることができ、温度リップルの低減を図ることができる。なお、ウォーミングアップ時等に行う端部熱量アップモードでは、加熱ローラー２０２等を回転させた状態で温度調整を行うことが好ましい。これにより、加熱ローラー２０２の中央部および端部での温度上昇の均一化を図ることができ、より高精度に定着装置２００Ａの温度制御を行うことができる。

また、第１の実施の形態では、一方のヒーターを１００％のデューティー比で点灯制御し、他方のヒーターを所定のデューティー比で点灯制御するとともに、図７〜図１３に示したように、最適なデューティーパターンを用いてフラットヒーター２２０等の点灯制御を行うので、照明装置等におけるフリッカーの発生を効果的に抑制することができる。また、端部熱量アップモードおよびフラットモードでは、一方のヒーターのみを所定のデューティー比で点灯制御するので、制御部２５０による制御が複雑になることを防止できる。

＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態では、配熱分布の異なる３本のヒーターにより定着装置２００Ｂを構成している点において上記第１の実施の形態の定着装置２００Ａと相違している。なお、その他の画像形成装置１００の構成および動作は、上記第１の実施の形態と同様であるため、共通の構成要素には同一の符号を付し、定着装置２００Ｂ等の詳細な説明は省略する。

［定着装置の構成例］
まず、定着装置２００Ｂの概略構成例について説明する。図２４は、用紙搬送方向Ｄ１側から見た定着装置２００Ｂの構成の一例を示す断面図である。図２５Ａはフラットヒーター２２０の熱供給量の分布を示す図であり、図２５Ｂは中央部ヒーター２４０の熱供給量の分布を示す図であり、図２５Ｃは端部ヒーター２３０の熱供給量の分布を示す図である。

図２４に示すように、定着装置２００Ａは、加熱ローラー２０２と、支持部材２０６と、フラットヒーター２２０と、中央部ヒーター２４０と、端部ヒーター２３０と、中央部温度検知部２２２と、端部温度検知部２３２とを備えている。フラットヒーター２２０、中央部ヒーター２４０および端部ヒーター２３０は、加熱ローラー２０２の内部に設けられている。

中央部ヒーター２４０は、加熱ローラー２０２の軸方向に沿うように配置されるとともに、加熱ローラー２０２の軸方向の長さと略同一の長さに選定される。中央部ヒーター２４０は、加熱ローラー２０２の長手方向の略中央部（端部を除いた領域）の熱供給量の配熱分布が最大となるように構成されている。具体的には、図２５Ｂに示すように、加熱ローラー２０２の長手方向の中央部の熱供給量は１００％で構成され、加熱ローラー２０２の長手方向の端部の熱供給量は３０％で構成されている。

［定着装置の回路構成例］
次に、定着装置２００Ｂの回路構成について説明する。図２６は、定着装置２００Ｂの回路構成の一例を示している。図２６に示すように、本発明に係る定着装置２００Ｂは、直並列点灯回路から構成され、フラットヒーター２２０、端部ヒーター２３０および中央部ヒーター２４０を直列点灯、並列点灯または単体独立点灯させることが可能な回路となっている。

定着装置２００Ｂは、交流電源部２１０と、フラットヒーター２２０と、端部ヒーター２３０と、中央部ヒーター２４０と、制御部２５０と、トライアック２６０，２６２，２６４，２６６，２６８とを備えている。

接続点Ｐ１に接続される接続点Ｐ４には、トライアック２６６，２６８が並列に接続されている。中央部ヒーター２４０は、一端がトライアック２６６に接続され、他端が接続点Ｐ３に接続されている。中央部ヒーター２４０は、制御部２５０からトライアック２６６等を介して供給される半波単位のデューティーパターンに基づいて点灯／消灯する。端部ヒーター２３０は、一端がトライアック２６８に接続され、他端が接続点Ｐ３に接続されている。端部ヒーター２３０は、制御部２５０からトライアック２６８等を介して供給される半波単位のデューティーパターンに基づいて点灯／消灯する。

［定着装置の動作例］
図２７Ａおよび図２７Ｂは、フラットモードが選択された場合の定着装置２００Ｂの動作の一例を説明するための図である。制御部２５０は、例えばウォーミングアップ等が開始されると、トライアック２６４，２６６をオンする。これにより、図２７Ａに示すように、フラットヒーター２２０および中央部ヒーター２４０が直列点灯する。

制御部２５０は、直列点灯から一定時間が経過すると、トライアック２６０，２６２，２６６をオンする。これにより、図２７Ｂに示すように、フラットヒーター２２０および中央部ヒーター２４０が直列点灯から並列点灯に切り替えられる。このとき、制御部２５０は、点灯モードがフラットモードであることから、端部の供給熱量が最も少ない中央部ヒーター２４０を主ヒーターとするとともに、端部の供給熱量が次に少ないフラットヒーター２２０を副ヒーターとする。

制御部２５０は、主ヒーターとした中央部ヒーター２４０を１００％のデューティー比で点灯制御するとともに、副ヒーターとしたフラットヒーター２２０をデューティー比が３３．３３％から８０％の間のデューティーパターンにより点灯制御する。また、制御部２５０は、主ヒーターとした中央部ヒーター２４０をデューティー比が３３．３３％から８０％の間のデューティーパターンで点灯制御するとともに、副ヒーターとしたフラットヒーター２２０をオフにするように点灯制御する。

図２８Ａおよび図２８Ｂは、端部熱量アップモードが選択された場合の定着装置２００Ｂの動作の一例を説明するための図である。制御部２５０は、例えばウォーミングアップ等が開始されると、トライアック２６４，２６８をオンする。これにより、図２８Ａに示すように、フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０が直列点灯する。

制御部２５０は、直列点灯から一定時間が経過すると、トライアック２６０，２６２，２６８をオンする。これにより、図２８Ｂに示すように、フラットヒーター２２０および中央部ヒーター２４０が直列点灯から並列点灯に切り替えられる。このとき、点灯モードが端部熱量アップモードであることから、端部の供給熱量が最も多い端部ヒーター２３０を主ヒーターとするとともに端部の供給熱量が次に多いフラットヒーター２２０を副ヒーターとする。

制御部２５０は、主ヒーターとした端部ヒーター２３０を１００％のデューティー比で点灯制御し、副ヒーターとしたフラットヒーター２２０をデューティー比が３３．３３％から８０％の間のデューティーパターンにより点灯制御する。また、制御部２５０は、主ヒーターとした端部ヒーター２３０をデューティー比が３３．３３％から８０％の間のデューティーパターンで点灯制御するとともに、副ヒーターとしたフラットヒーター２２０をオフにするように点灯制御する。

以上説明したように、第２の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、第２の実施の形態によれば、中央部ヒーター２４０を設けるので、３本のヒーターにより細かい温度制御を行うことができる。

＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態では、端部温度検知部２３２ではなくヒーターのオフ時間から加熱ローラー２０２の端部の温度を推定して各ヒーターの点灯制御を決定する点において上記第１および第２の実施の形態と相違している。なお、第３の実施の形態の定着装置２００Ｃは、端部温度検知部２３２を備えていない以外、上記第１の実施の形態と同様の構成等であるため、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図２９は、本発明の第３の実施の形態に係る定着装置２００Ｃの動作の一例を示すフローチャートである。ステップＳ３５以外のフラットヒーター２２０等の点灯制御動作は、第１の実施の形態の図のステップＳ１０〜Ｓ１４，Ｓ１６〜Ｓ２７のフラットヒーター２２０等の点灯制御動作と同様であるため、詳細な説明は省略する。

ステップＳ３５で制御部２５０は、フラットヒーター２２０および端部ヒーター２３０（以下、フラットヒーター２２０等と呼ぶ。）のオフ時間が一定時間以上経過したか否かを判断する。フラットヒーター２２０等がオフされる場合としては、例えば、運転モードがローパワーモード（省エネルギーモード）等に切り替えられる場合等が挙げられる。制御部２５０は、フラットヒーター２２０等のオフ時間をカウントして算出し、算出したオフ時間と予め設定された基準オフ時間とを比較する。

制御部２５０は、フラットヒーター２２０等のオフ時間が基準オフ時間を越える場合、フラットヒーター２２０等のオフ時間が連続して一定時間経過しており、加熱ローラー２０２の端部の温度が低下していると推定してステップＳ３６に進む。一方、フラットヒーター２２０等のオフ時間が基準オフ時間以下の場合、フラットヒーター２２０等のオフ時間が一定時間経過しておらず、加熱ローラー２０２の端部の温度が低下していないと推定してステップＳ３８に進む。

フラットヒーター２２０等のオフ時間が基準オフ時間を越える場合、ステップＳ３６で制御部２５０は、定着装置２００Ｃの点灯モードを端部熱量アップモードに設定する。制御部２５０は、端部熱量アップモードにおいて、フラットヒーター２２０を３３．３３〜８０％のデューティー比のデューティーパターンによる点灯制御やオフにする点灯制御を行ったり、端部ヒーター２３０を３３．３３〜１００％のデューティー比のデューティーパターンにて点灯制御したりする。

一方、フラットヒーター２２０等のオフ時間が基準オフ時間以下である場合、ステップＳ３８で制御部２５０は、定着装置２００Ｃの点灯モードをフラットモードに設定する。制御部２５０は、フラットモードにおいて、フラットヒーター２２０を３３．３３〜１００％のデューティー比のデューティーパターンにて点灯制御したり、端部ヒーター２３０を３３．３３〜８０％のデューティー比のデューティーパターンによる点灯制御やオフにする点灯制御を行ったりする。

以上説明したように、第３の実施の形態によれば、端部温度検知部２３２を備えていない場合でも、フラットヒーター２２０等のオフ時間から加熱ローラー２０２の端部の温度を推定するので、正確かつ高精度な温度制御を行うことができる。また、定着装置２００Ｃの構成として端部温度検知部２３２が必要ないので、より簡易な構成でかつ低コストにより定着装置２００Ｃを提供することができる。

＜第４の実施の形態＞
第４の実施の形態では、端部温度検知部２３２ではなくヒーターのオン時間から加熱ローラー２０２の端部の温度を推定して各ヒーターの点灯制御を決定する点において上記第１および第２の実施の形態と相違している。なお、第４の実施の形態の定着装置２００Ｄは、端部温度検知部２３２を備えていない以外、上記第１の実施の形態と同様の構成等であるため、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図３０は、本発明の第４の実施の形態に係る定着装置２００Ｄの動作の一例を示すフローチャートである。ステップＳ５５以外のフラットヒーター２２０等の点灯制御動作は、第１の実施の形態の図のステップＳ１０〜Ｓ１４，Ｓ１６〜Ｓ２７のフラットヒーター２２０等の点灯制御動作と同様であるため、詳細な説明は省略する。

ステップＳ５５で制御部２５０は、フラットヒーター２２０等のオン時間が一定時間以下であるか否かを判断する。フラットヒーター２２０等がオンされる場合としては、例えば、フラットモードや端部熱量アップモードの実行時等が挙げられる。制御部２５０は、フラットモード時や端部熱量アップモード時のフラットヒーター２２０等のオン時間をカウントして算出し、算出したオン時間と予め設定された基準オン時間とを比較する。

制御部２５０は、フラットヒーター２２０等のオン時間が基準オン時間以下である場合、加熱ローラー２０２の端部の温度が低下していると推定してステップＳ５６に進む。一方、制御部２５０は、フラットヒーター２２０等のオン時間が基準オン時間を超える場合、加熱ローラー２０２の端部の温度が低下していないと推定してステップＳ５８に進む。

フラットヒーター２２０等のオン時間が基準オン時間以下である場合、ステップＳ５６で制御部２５０は、定着装置２００Ｄの点灯モードを端部熱量アップモードに設定する。制御部２５０は、端部熱量アップモードにおいて、フラットヒーター２２０を３３．３３〜８０％のデューティー比のデューティーパターンによる点灯制御やオフにする点灯制御を行ったり、端部ヒーター２３０を３３．３３〜１００％のデューティー比のデューティーパターンにて点灯制御したりする。

一方、フラットヒーター２２０等のオン時間が基準オン時間を超える場合、ステップＳ５８で制御部２５０は、定着装置２００Ｄの点灯モードをフラットモードに設定する。制御部２５０は、フラットモードにおいて、フラットヒーター２２０を３３．３３〜１００％のデューティー比のデューティーパターンにて点灯制御したり、端部ヒーター２３０を３３．３３〜８０％のデューティー比のデューティーパターンによる点灯制御やオフにする点灯制御を行ったりする。

以上説明したように、第４の実施の形態によれば、端部温度検知部２３２を備えていない場合でも、フラットヒーター２２０等のオン時間から加熱ローラー２０２の端部の温度を推定するので、正確かつ高精度な温度制御を行うことができる。また、定着装置２００Ｄの構成として端部温度検知部２３２が必要ないので、より簡易な構成でかつ低コストにより定着装置２００Ｄを提供することができる。本例では、プリント中、ウォーミングアップ中において、フラットモードと端部熱量アップモードとを１分周期で交互に変更しながら行うことができる。

＜第５の実施の形態＞
第５の実施の形態では、端部温度検知部２３２ではなく用紙Ｐのサイズに基づいて各ヒーターの点灯制御を決定する点において上記第１から第４の実施の形態と相違している。なお、第５の実施の形態の定着装置２００Ｅは、端部温度検知部２３２を備えていない以外、上記第１の実施の形態と同様の構成等であるため、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図３１は、本発明の第５の実施の形態に係る定着装置２００Ｄの動作の一例を示すフローチャートである。ステップＳ７５以外のフラットヒーター２２０等の点灯制御動作は、第１の実施の形態の図のステップＳ１０〜Ｓ１４，Ｓ１６〜Ｓ２７のフラットヒーター２２０等の点灯制御動作と同様であるため、詳細な説明は省略する。

ステップＳ７５で制御部２５０は、画像を形成する用紙Ｐのサイズが予め設定されている基準用紙サイズ以下であるか否かを判断する。本例では、基準用紙サイズとして、例えば小サイズのＡ４Ｓのサイズが設定される。用紙Ｐのサイズ情報は、操作表示部７０等で設定されたジョブ情報から取得したり、センサ等によって用紙サイズを検知することにより取得したりすることができる。制御部２５０は、用紙Ｐのサイズが予め設定されている基準用紙サイズ以下であると判断した場合にはステップＳ７６に進み、用紙Ｐのサイズが予め設定されている基準用紙サイズを超えると判断した場合にはステップＳ７８に進む。

用紙Ｐのサイズが基準用紙サイズ以下である場合、ステップＳ７６で制御部２５０は、運転モードをフラットモードに設定する。これは、用紙Ｐが小サイズの場合、加熱ローラー２０２の端部が非通紙領域となり、加熱ローラー２０２の端部の温度を上昇させる必要性が低くなるからである。制御部２５０は、フラットモードにおいて、フラットヒーター２２０を３３．３３〜１００％のデューティー比のデューティーパターンにて点灯制御したり、端部ヒーター２３０を３３．３３〜８０％の間のデューティー比のデューティーパターンによる点灯制御やオフにする点灯制御を行ったりする。

一方、用紙Ｐのサイズが基準用紙サイズを超える場合、ステップＳ７８で制御部２５０は、運転モードを端部熱量アップモードに設定する。制御部２５０は、端部熱量アップモードにおいて、フラットヒーター２２０を３３．３３〜８０％の間のデューティー比のデューティーパターンによる点灯制御やオフにする点灯制御を行ったり、端部ヒーター２３０を３３．３３〜１００％のデューティー比のデューティーパターンにて点灯制御したりする。

以上説明したように、第５の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。また、第５の実施の形態によれば、用紙Ｐのサイズに応じた最適な点灯モードを選択することができる。これにより、より効果的に定着装置２００Ａの省エネルギー化を図ることができる。

＜第６の実施の形態＞
第６の実施の形態では、端部温度検知部２３２ではなく加熱ローラー２０２の中央部の温度から端部の温度を推定して各ヒーターの点灯制御を決定する点において上記第１から第５の実施の形態と相違している。なお、第６の実施の形態の定着装置２００Ｆは、端部温度検知部２３２を備えていない以外、上記第１の実施の形態で説明した画像形成装置１００と同様の構成等であるため、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図３２は、本発明の第６の実施の形態に係る定着装置２００Ｆの動作の一例を示すフローチャートである。ステップＳ９５以外のフラットヒーター２２０等の点灯制御動作は、第１の実施の形態の図のステップＳ１０〜Ｓ１４，Ｓ１６〜Ｓ２７のフラットヒーター２２０等の点灯制御動作と同様であるため、詳細な説明は省略する。

ステップＳ９５で中央部温度検知部２２２は、加熱ローラー２０２の中央部の温度を検知する。制御部２５０は、中央部温度検知部２２２により検知された加熱ローラー２０２の中央部の温度を取得し、取得した加熱ローラー２０２の中央部の温度が予め設定された目標温度以下であるか否かを判断する。目標温度は、例えば２０℃に設定され、メモリ２５４に予め記憶されている。目標温度は、操作表示部７０の設定画面においてユーザーが任意の温度を設定することができる。

制御部２５０は、加熱ローラー２０２の中央部の温度が目標温度以下である場合、加熱ローラー２０２の端部の温度も加熱ローラー２０２の中央部と同様に低くなっていると推定してステップＳ９６に進む。一方、制御部２５０は、加熱ローラー２０２の中央部の温度が目標温度を超える場合、加熱ローラー２０２の端部の温度が低下していない、つまり加熱ローラー２０２の温度が一定に保持されていると推定してステップＳ９８に進む。

加熱ローラー２０２の中央部の温度が目標温度以下である場合、ステップＳ９６で制御部２５０は、定着装置２００Ａの点灯モードを端部熱量アップモードに設定する。制御部２５０は、端部熱量アップモードにおいて、フラットヒーター２２０を３３．３３〜８０％の間のデューティー比のデューティーパターンによる点灯制御やオフにする点灯制御を行ったり、端部ヒーター２３０を３３．３３〜１００％のデューティー比のデューティーパターンにて点灯制御したりする。

一方、加熱ローラー２０２の中央部の温度が目標温度を超える場合、ステップＳ９８で制御部２５０は、定着装置２００Ａの点灯モードをフラットモードに設定する。制御部２５０は、フラットモードにおいて、フラットヒーター２２０を３３．３３〜１００％のデューティー比のデューティーパターンにて点灯制御したり、端部ヒーター２３０を３３．３３〜８０％の間のデューティー比のデューティーパターンによる点灯制御やオフにする点灯制御を行ったりする。

以上説明したように、第６の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。また、第６の実施の形態によれば、端部温度検知部２３２を備えない構成においても、加熱ローラー２０２の中央部の温度から、端部の温度を推定することができるので、より簡易な装置構成でかつ低コストにより各ヒーターの最適な点灯制御を行うことができる。

なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。上記実施の形態では、カラー画像を形成する画像形成装置１００に本発明を適用した例について説明したが、モノクロ画像を形成する画像形成装置についても本発明を適用することができる。また、制御部２５０は、定着装置２００Ａ等に設けた構成としたが、画像形成装置１００内であれば定着装置２００Ａとは別の構成とすることもできる。

１０ 画像形成部
１００ 画像形成装置
２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄ，２００Ｅ，２００Ｆ 定着装置
２０２ 加熱ローラー（ローラー）
２０４ 加圧ローラー
２２０ フラットヒーター
２２２ 中央部温度検知部（温度検知部）
２３０ 端部ヒーター
２３２ 端部温度検知部
２４０ 中央部ヒーター
２５０ 制御部

Claims (11)

1. 用紙に画像を定着させるローラーと、
   前記ローラーの内部に設けられ、当該ローラーの長手方向において供給熱量の分布が異なるように構成された複数のヒーターと、
   前記ローラーの温度を検知する温度検知部と、
   前記温度検知部により検知された検知結果に基づいて交流電源の半波周期のパターンにより前記ヒーターの点灯制御を行う制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記温度検知部により前記ローラーの長手方向における端部の温度が設定された基準温度よりも低いと検知された場合、
   前記複数のヒーターのうち端部における供給熱量が最も多いヒーターを全点灯制御するとともに、前記複数のヒーターのうち端部における供給熱量が次に多いヒーターを所定のデューティー比のパターンにより点灯制御する
   ことを特徴とする定着装置。
2. 前記制御部は、前記温度検知部により前記ローラーの長手方向における端部の温度が前記基準温度よりも高いと検知された場合、
   前記複数のヒーターのうち端部における供給熱量が最も少ないヒーターを全点灯制御するとともに、前記複数のヒーターのうち端部における供給熱量が次に少ないヒーターを所定のデューティー比のパターンにより点灯制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 用紙に画像を定着させるローラーと、
   前記ローラーの内部に設けられ、当該ローラーの長手方向において供給熱量の分布が異なるように構成された複数のヒーターと、
   前記ローラーの温度を検知する温度検知部と、
   前記温度検知部により検知された検知結果に基づいて交流電源の半波周期のパターンにより前記ヒーターの点灯制御を行う制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記温度検知部により前記ローラーの長手方向における端部の温度が設定された基準温度よりも高いと検知された場合、
   前記複数のヒーターのうち端部における供給熱量が最も少ないヒーターを全点灯制御するとともに、前記複数のヒーターのうち端部における供給熱量が次に少ないヒーターを所定のデューティー比のパターンにより点灯制御する
   ことを特徴とする定着装置。
4. 前記制御部は、前記温度検知部により前記ローラーの長手方向における端部の温度が前記基準温度よりも低いと検知された場合、
   前記複数のヒーターのうち端部における供給熱量が最も多いヒーターを全点灯制御するとともに、前記複数のヒーターのうち端部における供給熱量が次に多いヒーターを所定のデューティー比のパターンにより点灯制御するか、又は、
   前記複数のヒーターのうち端部における供給熱量が最も多いヒーターを所定のデューティー比のパターンにより点灯制御するとともに、前記複数のヒーターのうち端部における供給熱量が次に多いヒーターをオフにするように点灯制御する
   ことを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記温度検知部は、前記ローラーの長手方向の中央部の温度を検知し、
   前記ローラーの長手方向の端部の温度を検知する端部温度検知部をさらに備え、
   前記制御部は、前記端部温度検知部の検知結果に基づいて、前記ローラーの端部の温度が基準温度よりも低い場合に実行される前記点灯制御、または前記ローラーの端部の温度が基準温度よりも高い場合に実行される前記点灯制御の何れかを選択する
   ことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の定着装置。
6. 前記温度検知部は、前記ローラーの長手方向の中央部の温度を検知し、
   前記制御部は、前記ヒーターが消灯したオフ時間から前記ローラーの端部の温度を推定し、当該推定結果に基づいて前記ローラーの端部の温度が基準温度よりも低い場合に実行される前記点灯制御、または前記ローラーの端部の温度が基準温度よりも高い場合に実行される前記点灯制御の何れかを選択する
   ことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の定着装置。
7. 前記温度検知部は、前記ローラーの長手方向の中央部の温度を検知し、
   前記制御部は、前記ヒーターが点灯したオン時間から前記ローラーの端部の温度を推定し、当該推定結果に基づいて前記ローラーの端部の温度が基準温度よりも低い場合に実行される前記点灯制御、または前記ローラーの端部の温度が基準温度よりも高い場合に実行される前記点灯制御の何れかを選択する
   ことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の定着装置。
8. 前記温度検知部は、前記ローラーの長手方向の中央部の温度を検知し、
   前記制御部は、画像を形成する用紙のサイズに基づいて、前記ローラーの端部の温度が基準温度よりも低い場合に実行される前記点灯制御、または前記ローラーの端部の温度が基準温度よりも高い場合に実行される前記点灯制御の何れかを選択する
   ことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の定着装置。
9. 前記温度検知部は、前記ローラーの長手方向の中央部の温度を検知し、
   前記制御部は、前記温度検知部による前記ローラーの中央部の温度から前記ローラーの端部の温度を推定し、当該推定結果に基づいて前記ローラーの端部の温度が基準温度よりも低い場合に実行される前記点灯制御、または前記ローラーの端部の温度が基準温度よりも高い場合に実行される前記点灯制御の何れかを選択する
   ことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の定着装置。
10. 前記制御部は、前記複数のヒーターの点灯時において、前記複数のヒーターを直列点灯させた後、前記複数のヒーターを並列点灯させる
    ことを特徴とする請求項１から９の何れか一項に記載の定着装置。
11. 用紙に画像を形成する画像形成部と、
    前記画像形成部により形成された画像を用紙に定着させる請求項１から１０の何れか一項に記載の定着装置と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。

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