JP6579844B2 - 定着装置、及び、これを有する画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置、及び、これを有する画像形成装置の技術に関する。

例えば、プリンタなどの画像形成装置では、電子写真プロセス、あるいは静電記録プロセス等の画像形成手段により記録材上に形成担持させたトナー画像を、定着部材、ヒータなどの加熱部材を有する定着装置により記録材面に加熱定着させている。定着装置では、１半波ごとに通電する交流電流の位相角を制御して加熱部材に流れる電流量を制御する位相制御が行われ、例えば１半波ごとに各半波で通電する位相角を０［度］から１８０［度］の間で設定する。このようにして通電量を制御することにより、加熱部材の温度を所望の温度とする温度制御が行われる。

このような位相制御を用いた加熱部材への通電量制御では、交流電流の交流波形で振幅が最大となる位相角付近で通電を開始する場合に顕著に生じる「高調波歪み」の問題がある。例えば、最大振幅となる９０［度］又は２７０［度］付近の位相角で通電を開始した場合、通電量が急峻に立ち上がるため高調波歪みが生じる。

従来、複数のヒータを有する定着装置の位相制御では、高調波歪みを防ぐために最大振幅となる９０［度］又は２７０［度］前後の位相角で通電を開始しないよう制御する。具体的には、通電開始位相角に禁止区間を示すデータを有するテーブル（表）を予め用意して、これらを使用する方法が提案されている。
特許文献１に開示された加熱装置では、第１の禁止区間と、第１の禁止区間より広い第２の通電開始禁止区間とを設け、第１の禁止区間では２つのヒータとの通電開始禁止とし、第２の禁止区間では、一方は開始可能、他方は開始禁止とするテーブルを用いている。これにより通電量の急峻な立ち上がりを防ぐ、というものである。

また、特許文献２に開示された定着装置では、２つのヒータを同じ位相角で同時に通電開始しないために、通電量の平均を２つのヒータで同一としつつも、２つのヒータの通電開始位相角が相互に重ならないように規定したテーブルを予め用意して使用する。このように、２つのヒータの通電開始位相角が互いに重ならないように相対的にずらして２つのヒータの合計通電量の急峻な立ち上がりを防ぐ、というものである。

特開２００６‐７３４３１号公報 特開２０１２‐２２２１１号公報

しかしながら、複数のヒータに対する位相制御のためのテーブルを予め用意して高調波歪みを防ぐ温度制御方法では、次のような問題が残る。例えば、定着部材の温度制御の性能向上のため、通電量の分解能を細かくしたり、複数のヒータの通電量を任意の組み合わせで設定可能に構成した場合、予め用意するテーブルのデータ量が膨大となってしまう。具体的には、例えば２つのヒータの通電量の分解能を２０１段階の０．５［％］とした場合、必要なテーブル数は２０１×２０１通りとなる。そのため、膨大なデータ量のテーブルを保持するために装置に搭載するメモリ等の記憶装置の容量が増大して、これに伴い装置の製造コストが増加してしまう、という課題が残る。

本発明は、装置に搭載するヒータの位相制御に用いるメモリの容量増加を抑制しつつ、温度制御の性能向上を図ることができる画像形成装置を提供することを、主たる課題とする。

本発明の画像形成装置は、交流電流の位相角を制御して定着装置の温度制御を行う画像形成装置であって、記録媒体を加熱する複数の加熱手段と、前記加熱手段の温度を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に応じて前記複数の加熱手段それぞれに対する交流電流の通電率を決定する通電率決定手段と、前記決定された通電率に基づいて、前記複数の加熱手段それぞれの通電開始位相角をシフトする際のシフト位相角が取り得る範囲をシフト位相角範囲として決定する第一の位相制御手段と、前記第一の位相制御手段が決定したシフト位相角範囲に基づいて前記複数の加熱手段それぞれの通電開始位相角を決定する第二の位相制御手段と、を有し、前記第二の位相制御手段は、前記第一の位相制御手段が決定したシフト位相角範囲における最大値のシフト位相角を用いて前記複数の加熱手段それぞれの通電開始位相角を決定することを特徴とする。

本発明によれば、装置に搭載するヒータの位相制御に用いるメモリの容量増加を抑制しつつ、温度制御の性能向上を図ることができる。

本実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す概略縦断面図。 定着装置の機能構成を説明するための概略断面図。 定着装置の長手方向全体の外観を示す図。 （ａ）、（ｂ）は、ヒータの長手方向の位置毎の発熱比率を示す図。 制御回路部１００の機能構成を説明するためのブロック図。 定着装置の温度制御手順の一例を示すフローチャート。 交流波形に対する位相制御を説明するための図。 制御回路部１００による第一位相制御の処理手順の一例を示すフローチャート。 制御回路部１００による第二位相制御の処理手順の一例を示すフローチャート。 交流波形の位相制御を説明するための図。 （ａ）、（ｂ）は、第一及び第二ヒータそれぞれに対する交流波形の位相制御を説明するための図。

以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。なお、本実施形態においては、フルカラー画像を形成可能な電子写真方式のプリンタ（画像形成装置）を例に挙げて説明する。

図１は、本実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す概略縦断面図である。
画像形成装置１は、給紙カセット２１、ピックアップローラ２２、フィードローラ２３、リタードローラ２４、レジストローラ対２５、二次転写ローラ２６、排紙ローラ対３４、排紙トレイ３２を有する。画像形成装置１は、また、搬送ローラ対３８、搬送ローラ６０、制御回路部１００、定着装置２００を有する。

また、画像形成装置１は、各色（Ｃ：シアン、Ｍ：マゼンタ、Ｙ：イエロー、Ｂｋ：ブラック）の感光ドラム２８（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｂｋ）、レーザスキャナ３５（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｂｋ）、一次転写ローラ３９（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｂｋ）、中間転写ユニットを有する。
中間転写ユニットは、駆動ローラ２７Ｄ、テンションローラ２７Ｔを有し、これらローラ２７Ｄ、２７Ｔは無端ベルトである中間転写ベルト２７Ｂを張架する。駆動ローラ２７Ｄは、ベルト２７Ｂを介して二次転写ローラ２６と当接する。３９Ｂｋ、３９Ｃ、３９Ｍ、３９Ｙはそれぞれ一次転写ローラであり、不図示のバネによってベルト側に加圧されている。

図１に示す外部ホスト装置１５０は、コンピュータ、イメージリーダなどであり、制御回路部１００と通信可能に接続される。外部ホスト装置１５０は、制御回路部１００を介して各種作像機器からの信号を受け付けて作像シーケンス制御を行う。また、制御回路部１００は、外部ホスト装置１５０からの入力画像情報に応じて画像形成装置１が有する各種機器を制御する。

像担持体である感光ドラム２８は、その中心軸方向に着脱可能に配備される。レーザスキャナ３５は、感光ドラム表面を露光する露光手段として機能する。定着装置２００は、記録媒体の一例である用紙Ｐ上に形成されたトナー像を定着させる定着手段として機能する。なお、定着装置２００は、画像形成装置１の側面に設けられている定着ドア４５を開くことにより、図１正面から見て右方向に着脱可能に保持されている。

画像形成開始の指示を受けた画像形成装置１は、ピックアップローラ２２を介して、給紙カセット２１から用紙Ｐの給紙を開始する。その際、給紙カセット２１から用紙Ｐが数枚搬送された場合であっても、リタードローラ２４により１枚だけに分離される。その後、搬送ローラ６０を介して、レジストローラ対２５まで用紙Ｐが搬送される。レジストローラ対２５に到達した用紙Ｐは、ここで一旦停止する。

レーザスキャナ３５による露光によって感光ドラム２８上に形成された潜像は、現像器によってトナーで現像される。その後、このトナー像は無端ベルトである中間転写ベルト２７Ｂに一次転写される。中間転写ベルト２７Ｂ上に一次転写されたトナー像は、二次転写ローラ２６へ向けて搬送される。また、トナー像の搬送に合わせて、レジストローラ対２５で一旦停止していた用紙Ｐの搬送を再開する。その後、トナー像は、二次転写ローラ２６を介して用紙Ｐに転写される。

未定着トナー像が担持された用紙Ｐは、定着装置２００によって加熱、加圧され、未定着トナー像が用紙上に定着されることになる。トナー像定着後の用紙Ｐは、用紙搬送方向における定着下流部に配備された搬送ローラ対３８を通過した後、排紙ローラ対３４を介して排紙トレイ３２上に排出される。
次に、図２、図３を参照しながら定着装置２００の機能構成の詳細について説明する。

＜定着装置＞
図２は、定着装置２００の機能構成を説明するための概略断面図である。図３は、定着装置２００の長手方向全体の外観を示す図である。なお、本実施形態における長手方向とは、用紙Ｐの搬送方向に直交する方向を意味する。
定着装置２００は、例えばベルト方式の加熱装置として構成される。このように構成された定着装置２００は、加圧ローラ２１０、定着ベルト２１１、加熱体として機能するセラミックヒータ（以下、ヒータと称す）２１２、サーミスタ２１３を有する。

ヒータ２１２は、長手方向に所定の長さを有する細長薄板状のセラミック基板、この基板面に配備させた通電発熱抵抗体層を有する。ヒータ２１２は、発熱抵抗体層に対する通電により全体に急峻な立ち上がり特性で昇温する低熱容量のヒータであり、定着ベルト２１１をその内部から加熱するように構成される。
なお、ヒータ２１２は、長手方向に平行に並んだ２つのヒータを含んで構成されており、それぞれ第一ヒータ２１２Ａ、第二ヒータ２１２Ｂとして個別に制御可能に構成されているものとして説明を進める。

図４は、ヒータ２１２の長手方向の位置毎の発熱比率を示す図である。図４では、横軸はヒータの長手方向長さを表し、縦軸は発熱比率を表している。また、図４（ａ）は、第一ヒータ２１２Ａの発熱比率を表しており、図４（ｂ）は第二ヒータ２１２Ｂの発熱比率を表している。なお、発熱比率とは、単位供給電力に対するヒータの発熱量の比率である。

図４に示すように、第一ヒータ２１２Ａの発熱比率と、第二ヒータ２１２Ｂの発熱比率とでは、長手方向における位置が同じであっても発熱比率が異なることが見て取れる。
例えば、第一ヒータ２１２Ａでは、長手方向中央付近で単位供給電力に対して最大の発熱量となり、長手方向両端部に行くに従って単位供給電力に対する発熱量が下がる特性を有する。一方、第二ヒータ２１２Ｂでは、長手方向両端部で単位供給電力に対して最大の発熱量となり、長手方向中央付近に行くに従って単位供給電力に対する発熱量が下がる特性を有する。これら２つのヒータの発熱動作をコントロールすることにより、長手方向の温度ムラ発生を抑制する。

また、ヒータ２１２の裏面側（図２参照）には、ヒータ２１２の温度を検出するためのサーミスタ２１３が配備される。サーミスタ２１３が検出したヒータ２１２の温度に関する信号（温度情報）は、制御回路部１００に入力される。制御回路部１００は、受け付けた温度情報に基づいてヒータ２１２への通電量を制御して、ヒータ２１２の温度が所定温度に維持されるように制御する。以下、定着装置２００の温度制御について詳細に説明する。

図５は、制御回路部１００の機能構成を説明するためのブロック図である。なお、定着装置２００の温度制御は、主として制御回路部１００により制御される。図５では、制御回路部１００を機能別の構成として表している。
制御回路部１００は、目標温度決定部１０３、差分算出部１０４、ヒータ要求通電率決定部１０５、第１の位相制御を行う第一位相制御部１０６、第２の位相制御を行う第二位相制御部１０７を有する。なお、制御回路部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が記憶装置（例えば、図５に示す記憶部１０１）に記憶されたプログラムを読み込んで実行することにより、定着装置２００の温度制御を行うように構成することができる。

制御回路部１００は、また、サーミスタ２１３から受信した温度情報に基づいて、ヒータ２１２の温度が所定温度に維持されるように第一ヒータ２１２Ａ、第二ヒータ２１２Ｂそれぞれに対する通電量を個別に制御する。
以下、図６を用いて温度制御手順について説明する。

図６は、定着装置２００の温度制御手順の一例を示すフローチャートである。
制御回路部１００は、画像形成装置１の電源がＯＮされたことを契機に、作像動作が開始されたか否かを判断する（Ｓ１０１）。作像動作が開始されたと判断した場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、制御回路部１００は、外部ホスト装置１５０から通知される作像情報を受信する（Ｓ１０２）。また、そうでない場合（Ｓ１０１：Ｎｏ）、処理を終了する。

制御回路部１００は、受信した作像情報に応じた動作モード毎に、目標温度決定部１０３を介して定着目標温度を決定する（Ｓ１０３）。制御回路部１００は、サーミスタ２１３の検出結果である温度情報を受信する（Ｓ１０４）。制御回路部１００は、差分算出部１０４を介して、ステップＳ１０３の処理において決定した目標温度と、受信した温度情報とを比較して温度の差分を算出する（Ｓ１０５）。

制御回路部１００は、ヒータ要求通電率決定部１０５を介して、ステップＳ１０５の処理において算出した温度の差分値に基づきこの差分値が０となるような第一ヒータ２１２Ａの要求通電率Ｐａ、及び、第二ヒータ２１２Ｂの要求通電率Ｐｂを決定する（Ｓ１０６）。なお、各要求通電率は０［％］〜１００［％］の範囲に含まれるものとする。また、第一及び第二ヒータに流れる交流電流の電流量は、要求通電率に応じて決定される。

制御回路部１００は、決定した要求通電率Ｐａ、Ｐｂを第一位相制御部１０６に入力して（Ｓ１０７）、第一位相制御部１０６を介して第一位相制御を行う（Ｓ１０８）。制御回路部１００は、また、第二位相制御部１０７を介して第二位相制御を行う（Ｓ１０９）。なお、第一及び第二位相制御部による位相制御の詳細については後述する。

制御回路部１００は、ステップＳ１０８、１０９の各処理の結果に基づき、第一ヒータ２１２Ａの通電開始位相角θａ´と、第二ヒータ２１２Ｂの通電開始位相角θｂ´とを決定する。なお、位相角は０［度］から１８０［度］の範囲に含まれるものとする。

制御回路部１００は、決定した第一ヒータ通電開始位相角θａ´に基づき第一ヒータ駆動回路１０８Ａを駆動する。また、制御回路部１００は、第二ヒータ通電開始位相角θｂ´に基づき第二ヒータ駆動回路１０８Ｂを駆動する（Ｓ１１０）。このようにして、定着装置２００の温度制御が行われる。
以下、第一及び第二位相制御部による位相制御の詳細について説明する。

＜位相制御＞
図７は、交流波形に対する位相制御を説明するための図である。図７に示す２つのグラフでは、横軸は共通して角周波数ωと時間ｔの積を表しており、上側のグラフの縦軸は電圧を表しており、下側のグラフの縦軸は通電の状態を表している。
なお、位相制御とは一般的に、交流波形の１半波内の任意の位相角でヒータをオンすることにより、ヒータに電力を供給する電力制御方式であることが知られている。
また、図７に示すように、交流波形と電圧０［Ｖ］の横軸とが交差するポイントＴ０をゼロクロスポイント（振幅がゼロになる点）と称する。位相制御では、隣り合うゼロクロスポイントＴ０間の各半波Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４毎に通電開始位相角θ１、θ２、θ３、θ４を設定する。即ち、図７の上側のグラフにおいて、黒で塗りつぶされている期間が通電期間である。

初めに、１つの半波Ｗ内における通電処理について説明する。
ヒータ駆動回路１０８では、通電開始位相角θに至るまではスイッチがオフの状態であり通電せず、通電開始位相角θになるとスイッチをオンして通電を開始する。通電開始以降は、次のゼロクロスポイントＴ０までの間は通電を継続する。そして、ヒータ駆動回路１０８は、次のゼロクロスポイントＴ０に到達するとスイッチをオフして、その半波Ｗにおける通電を終了する。

例えば、通電開始位相角θを１８０［度］に設定した場合、ヒータ駆動回路１０８はゼロクロスポイントＴ０間において一度もスイッチをオンすることがない。そのため、その半波Ｗにおける通電率は０［％］になる。また、通電開始位相角θを０［度］に設定した場合、ヒータ駆動回路１０８はゼロクロスポイントＴ０間において常にスイッチをオンした状態となる。そのため、その半波Ｗにおける通電率は１００［％］になる。また、通電開始位相角θを９０［度］に設定した場合、ヒータ駆動回路１０８はゼロクロスポイントＴ０間の中間においてスイッチをオンして通電を開始する。そのため、その半波Ｗにおける通電率は５０［％］になる。

次に、ヒータ全体における通電処理について説明する。なお、ヒータ全体の通電率は複数の半波を１組として扱い、１組内での平均通電率が所望の通電率を満たすように各半波における通電開始位相角θを設定する。以下、４半波を１組として扱う場合を例に挙げて説明する。

図７に示すように、１半波目である第１半波Ｗ１の通電開始位相角θ１と、２半波目である第２半波Ｗ２の通電開始位相角θ２とを通電率が３０［％］になるような位相角に設定したとする。また、３半波目である第３半波Ｗ３の通電開始位相角θ３と、４半波目である第４半波Ｗ４の通電開始位相角θ４とを通電率が７０［％］になるような位相角に設定したとする。このように設定した場合、ヒータ全体の通電率は５０［％］になる。
なお、一般的に交流波形の上下対称性を保ちながら電気的なノイズの発生を防ぐためには、４半波の内隣り合う第１半波Ｗ１と第２半波Ｗ２、および、第３半波Ｗ３と第４半波Ｗ４は同じ通電開始位相角とすることが望ましい。
以下、位相制御において生じる高調波歪みについて詳細に説明する。

＜高調波歪み＞
高調波歪みとは、信号に含まれる高調波成分に対する電気的な特性値であり、高調波歪みが大きい場合、電気素子の破損や機器の稼働停止につながる虞がある。そのため、一般的に高調波歪みを低減することが求められる。
なお、位相制御においては、例えば以下に示す２つの要因により高調波歪みが顕著に生じる。１つ目は、交流波形の振幅の高い位相角９０［度］または２７０［度］前後で通電が開始される場合であり、通電開始時の大きな通電電圧の変化により高調波歪みが生じる。２つ目は、同じ位相角で複数のヒータの通電が開始される場合であり、定着装置全体の通電量の変化が大きくなるために高調波歪みが生じる。
以下、画像形成装置１が行う位相制御について図８から図１１を用いて詳細に説明する。

＜複数のヒータに対する位相制御＞
図８は、制御回路部１００による第一位相制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。図９は、制御回路部１００による第二位相制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。第一位相制御は、主として第一位相制御部１０６を介して制御回路部１００が行う。また、第二位相制御は、主として第二位相制御部１０７を介して制御回路部１００が行う。

＜第一位相制御＞
初めに、制御回路部１００が第一位相制御部１０６を介して行う第一位相制御の処理手順について図８を用いて説明する。
制御回路部１００は、ステップ１０６の処理において決定した第一ヒータ２１２Ａの要求通電率Ｐａと第二ヒータ２１２Ｂの要求通電率Ｐｂとを第一位相制御部１０６に入力する（Ｓ２０１）。第一位相制御部１０６は、受け付けた要求通電率Ｐａ、Ｐｂに基づき、１半波内で要求通電率Ｐａとなる第一ヒータ２１２Ａの通電開始位相角θａと、要求通電率Ｐｂとなる第二ヒータ２１２Ｂの通電開始位相角θｂとを決定する（Ｓ２０２）。

制御回路部１００は、決定した通電開始位相角θａとθｂとが重ならないように相対的にずらす処理（以下、シフト処理と称す）を行う際にシフト位相角Ｄが取り得る範囲（シフト位相角範囲Ｄｍｉｎ〜Ｄｍａｘ）を決定する（Ｓ２０３）。なお、第一ヒータ２１２Ａに対するシフト位相角の範囲をシフト位相角範囲Ｄａ_ｍｉｎ〜Ｄａ_ｍａｘとし、第二ヒータ２１２Ｂに対するシフト位相角の範囲をシフト位相角範囲Ｄｂ_ｍｉｎ〜Ｄｂ_ｍａｘとする。
以下、シフト処理におけるシフト位相角について説明する。

図１０は、交流波形の位相制御を説明するための図である。図１０に示す２つのグラフでは、横軸は共通して角周波数ωと時間ｔの積を表しており、上側の交流波形を表すグラフの縦軸は電圧を表しており、下側のグラフの縦軸は通電の状態を表している。なお、図１０に示す交流波形では、ヒータ全体の通電率を満たす通電開始位相角をθとする。また、４半波１組毎にシフト位相角Ｄを設定し、このシフト位相角Ｄは０［度］から１８０［度］の範囲に含まれるものとする。

位相制御では設定されたシフト位相角Ｄに基づき、図１０に示すように、第１半波Ｗ１と第２半波Ｗ２では、同じ方向にシフト位相角分だけ通電開始位相角をシフトさせる。また、第３半波Ｗ３と第４半波Ｗ４では、第１半波Ｗ１と第２半波Ｗ２とは逆の方向にシフト位相角分だけ通電開始位相角をシフトさせる。具体的には、第１半波Ｗ１と第２半波Ｗ２のシフト処理後の通電開始位相角θ´をθ＋Ｄの値に設定する。また、第３半波Ｗ３と第４半波Ｗ４のシフト処理後の通電開始位相角θ´をθ−Ｄの値に設定する。

このようなシフト処理を行った場合、第１半波Ｗ１から第４半波Ｗ４までの４半波の通電率を平均したヒータ全体の通電率は、シフト位相角Ｄのプラスとマイナスが相殺される。そのため、通電開始位相角θに対応する通電率となり、ヒータ全体の通電率はそのままに通電開始位相角θをずらすことが可能になる。また、シフト処理後の通電開始位相角θ´が一定の制約を満たすものであれば、前述した高調波歪みを低減することができる。以下、この一定の制約について説明する。

交流波形の振幅の高い位相角９０［度］の前後、又は、位相角２７０［度］の前後の範囲において通電を開始する場合に生じる高調波歪みを低減するためには、シフト位相角Ｄに対して設定できる範囲に２つ制約を設ける。
１つ目の制約は、シフト処理後の通電開始位相角θ´を０［度］から１８０［度］の所定範囲に含まれるように設定する。
２つ目の制約は、高調波歪みを低減するために位相角９０［度］の前後、又は、位相角２７０［度］の前後の一定区間を禁止区間Ｘとして設定し、シフト処理後の通電開始位相角θ´が禁止区間Ｘの範囲内とならないように設定する。例えば、一定の禁止区間Ｘを９０［度］±θｘとした場合、シフト処理後の通電開始位相角θ´をこの禁止区間Ｘの範囲外に設定する。シフト位相角Ｄは、通電率に対応する通電開始位相角θの値に応じて、上記２つの制約を満たすシフト位相角範囲Ｄｍｉｎ〜Ｄｍａｘに含まれるように設定する。これにより、通電開始時に大きな通電電圧の変化が生じてしまうことを防ぐことができる。
次に、複数のヒータを同じ位相角で通電開始させる場合に生じる高調波歪みを低減することについて説明する。

図１１は、第一及び第二ヒータそれぞれに対する交流波形の位相制御を説明するための図である。図１１（ａ）は、第一ヒータ２１２Ａの交流波形を表しており、（ｂ）は、第二ヒータ２１２Ｂの交流波形を表している。なお、図１１（ａ）、（ｂ）では、横軸は角周波数ωと時間ｔの積を表しており、縦軸は電圧を表している。
図１１に示すように、第１半波Ｗ１と第２半波Ｗ２に施すシフト処理のシフト方向を第一及び第二ヒータそれぞれでプラスマイナス逆方向にする。同様に、第３半波Ｗ３と第４半波Ｗ４に施すシフト処理のシフト方向もプラスマイナス逆方向にする。このようにして、複数のヒータを同じ位相角で通電開始させる場合に生じる高調波歪みを低減する。

例えば、第一ヒータ２１２Ａでは、図１１（ａ）に示すように要求通電率Ｐａを満たす通電開始位相角θａに対して、第１半波Ｗ１と第２半波Ｗ２ではプラス方向にシフト位相角Ｄａだけシフト処理を行い通電開始位相角θａ´をθａ＋Ｄａの値に設定する。
一方、第二ヒータ２１２Ｂでは、図１１（ｂ）に示すように要求通電率Ｐｂを満たす通電開始位相角θｂに対して、第１半波Ｗ１と第２半波Ｗ２では逆方向となるマイナス方向にシフト位相角Ｄｂだけシフト処理を行う。そして、通電開始位相角θｂ´をθｂ−Ｄｂの値に設定する。

また、第一ヒータ２１２Ａの第３半波Ｗ３と第４半波Ｗ４に対してはマイナス方向にシフト処理を行い通電開始位相角θａ´を、θａ―Ｄａの値に設定する。
一方、第二ヒータ２１２Ｂの第３半波Ｗ３と第４半波Ｗ４に対してはプラス方向にシフト処理を行い通電開始位相角θｂ´をθｂ＋Ｄｂの値に設定する。これにより、定着装置全体の通電量の変化が大きくなってしまうことを防ぐことができる。

＜第二位相制御＞
次に、制御回路部１００が第二位相制御部１０７を介して行う第二位相制御の処理手順について図９を用いて説明する。なお、制御回路部１００は、第一位相制御が終了した後に第二位相制御を開始する。
制御回路部１００は、ステップＳ２０３の処理において決定した第一ヒータ２１２Ａのシフト位相角範囲Ｄａ_ｍｉｎ〜Ｄａ_ｍａｘ、第二ヒータ２１２Ｂのシフト位相角範囲Ｄｂ_ｍｉｎ〜Ｄｂ_ｍａｘそれぞれを第二位相制御部１０７に入力する（Ｓ３０１）。

制御回路部１００は第一の判定として、第一ヒータ２１２Ａ、第二ヒータ２１２Ｂに対してそれぞれのシフト位相角範囲の最大値Ｄａ_ｍａｘ、Ｄｂ_ｍａｘを選択してシフト処理を行った場合、要件１を満たすか否かを判定する（Ｓ３０２）。要件１とは、４半波全てにおいて第一ヒータ２１２Ａと第二ヒータ２１２Ｂのシフト処理後の通電開始位相角の相対的な距離｜θａ´―θｂ´｜が、シフト処理前の通電開始位相角の相対的な距離｜θａ―θｂ｜よりも離れている、ということである。

要件１を満たす場合（Ｓ３０２：Ｙｅｓ）、制御回路部１００は、第一ヒータ２１２Ａに対するシフト位相角としてシフト位相角Ｄａ_ｍａｘを選択し、第二ヒータ２１２Ｂに対するシフト位相角としてシフト位相角Ｄｂ_ｍａｘを選択する（Ｓ３０３）。また、そうでない場合（Ｓ３０２：Ｎｏ）、制御回路部１００は第二の判定として、第一ヒータ２１２Ａのシフト処理前の通電開始位相角θａが禁止区間Ｘの範囲内であるか否かを判定する（Ｓ３０４）。

通電開始位相角θａが禁止区間Ｘの範囲内である場合（Ｓ３０４：Ｙｅｓ）、制御回路部１００は第三の判定として、第一ヒータ２１２Ａ、第二ヒータ２１２Ｂに対してそれぞれのシフト位相角範囲の最大値Ｄａ_ｍａｘ、Ｄｂ_ｍａｘを選択してシフト処理を行った場合、要件２を満たすか否かを判定する（Ｓ３０５）。要件２とは、対応する４半波全てにおいて第一ヒータ２１２Ａと第二ヒータ２１２Ｂのシフト処理後の通電開始位相角の相対的な距離が一定値Ａを超える、ということである。

要件２を満たす場合（Ｓ３０５：Ｙｅｓ）、制御回路部１００は、第一ヒータ２１２Ａに対するシフト位相角としてシフト位相角Ｄａ_ｍａｘを選択し、第二ヒータ２１２Ｂに対するシフト位相角としてシフト位相角Ｄｂ_ｍａｘを選択する（Ｓ３０６）。
また、そうでない場合（Ｓ３０５：Ｎｏ）、第一ヒータ２１２Ａに対するシフト位相角としてシフト位相角範囲の最小値であるシフト位相角Ｄａ_ｍｉｎを選択し、第二ヒータ２１２Ｂに対するシフト位相角としてシフト位相角Ｄｂ_ｍａｘを選択する（Ｓ３０７）。
このように要件２が満たされない場合、いずれか一つのヒータに対してはシフト位相角範囲における最大値のシフト位相角を用いて通電開始位相角を設定し、他のヒータに対してはシフト位相角範囲における最小値のシフト位相角を用いて通電開始位相角を設定する。

また、通電開始位相角θａが禁止区間Ｘの範囲外である場合（Ｓ３０４：Ｎｏ）、制御回路部１００は第四の判定として、第二ヒータ２１２Ｂのシフト処理前の通電開始位相角θｂが禁止区間Ｘの範囲内であるか否かを判定する（Ｓ３０８）。

通電開始位相角θｂが禁止区間Ｘの範囲内である場合（Ｓ３０８：Ｙｅｓ）、制御回路部１００は第五の判定を行う（Ｓ３０９）。第五の判定では、第一ヒータ２１２Ａ、第二ヒータ２１２Ｂに対してそれぞれのシフト位相角範囲の最大値Ｄａ_ｍａｘ、Ｄｂ_ｍａｘを選択してシフト処理を行った場合、要件２を満たすか否かを判定する。要件２を満たす場合（Ｓ３０９：Ｙｅｓ）、制御回路部１００は、第一ヒータ２１２Ａに対するシフト位相角としてシフト位相角Ｄａ_ｍａｘを選択し、第二ヒータ２１２Ｂに対するシフト位相角としてシフト位相角Ｄｂ_ｍａｘを選択する（Ｓ３１０）。
また、そうでない場合（Ｓ３０９：Ｎｏ）、第一ヒータ２１２Ａに対するシフト位相角としてシフト位相角Ｄａ_ｍａｘを選択し、第二ヒータ２１２Ｂに対するシフト位相角としてシフト位相角範囲の最小値であるシフト位相角Ｄｂ_ｍｉｎを選択する（Ｓ３１１）。

また、通電開始位相角θｂが禁止区間Ｘの範囲外である場合（Ｓ３０８：Ｎｏ）、制御回路部１００は、第一ヒータ２１２Ａ、第二ヒータ２１２Ｂそれぞれに対するシフト位相角として０［度］を選択する（Ｓ３１２）。この場合、第一ヒータ２１２Ａ、第二ヒータ２１２Ｂそれぞれに対するシフト処理は行われない。
制御回路部１００は、選択したシフト位相角を用いてシフト処理を行い、第一ヒータ２１２Ａに対するシフト処理後の通電開始位相角θａ´と、第二ヒータ２１２Ｂに対するシフト処理後の通電開始位相角θｂ´とを決定する（Ｓ３１３）。

このように、制御回路部１００が要件１を満たすか否かの判定を行うことにより、第一ヒータ２１２Ａの通電開始位相角θａ´と第二ヒータ２１２Ｂの通電開始位相角θｂ´との距離がより離れる方向にシフト処理を行うことができる。なお、高調波歪みを低減するためには、２つのヒータの通電開始位相角θａ´とθｂ´が一致しないことが最低条件ではあるが、これらはより遠く離れている方が望ましい。そのため、要件１に係る判定を行い高調波歪みをより低減するシフト処理を行うことができる。

また、制御回路部１００が要件２を満たすか否かの判定を行うことにより、２つのヒータの通電開始位相角θａ´とθｂ´が少なくとも距離Ａは離れる方向にシフト処理を行うことができる。これにより、２つのヒータの通電開始位相角θａ´とθｂ´が近づく方向にシフト処理を行ってしまうことを防ぐことができる。

このように、本実施形態に係る画像形成装置１では、要件１、２に係る判定を行うことにより、装置に搭載するヒータの位相制御に用いるメモリの容量増加を抑制しつつ、温度制御の性能向上を図ることができる。また、装置に搭載するヒータの位相制御に用いるメモリの容量増加が抑制されるため、製造コストの低減を図ることができる。

また、画像形成装置１における通電率の分解能を上げることにより、さらに温度制御の性能向上を図ることができる。通電率は０［％］〜１００［％］の範囲において任意の分解能に設定することができる。分解能を上げるほど細かく温度制御を行うことができるため温度制御の精度が向上する。なお、通電率の分解能を上げることに伴い、それに対応する通電開始位相角θの刻み幅も細かくなるため取りうる値が増大することになる。

また、画像形成装置１における第一ヒータ２１２Ａの要求通電率Ｐａと第二ヒータ２１２Ｂの要求通電率Ｐｂの値を任意に設定可能に構成する。これにより、アクチュエータである２つのヒータの長手方向の単位供給電力に対する発熱量の差異に基づいて端部昇温を防ぐことでさらに温度制御の性能向上を図ることができる。なお、高調波歪みを低減するためには、その２つの要因を回避して第一ヒータ２１２Ａと第二ヒータ２１２Ｂが対になるように値を確定する必要がある。

このように温度制御の性能向上のために、通電量の分解能を細かくしたり、複数のヒータの通電量を任意の組み合わせで設定可能に画像形成装置１を構成した場合であっても、メモリ容量を増大させず、コストを抑えてヒータの位相制御を行うことができる。

上記説明した実施形態は、本発明をより具体的に説明するためのものであり、本発明の範囲が、これらの例に限定されるものではない。

２１・・・給紙カセット、２２・・・ピックアップローラ、２３・・・フィードローラ、２４・・・リタードローラ、２５・・・レジストローラ対、２６・・・二次転写ローラ、２７Ｂ・・・中間転写ベルト、２７Ｄ・・・駆動ローラ、２７Ｔ・・・テンションローラ、２８（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｂｋ）・・・感光ドラム、３４・・・排紙ローラ対、３２・・・排紙トレイ、３９（Ｂｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）・・・一次転写ローラ、６０・・・搬送ローラ、１００・・・制御回路部、１０８Ａ・・・第一ヒータ駆動回路、１０８Ｂ・・・第二ヒータ駆動回路、１５０・・・外部ホスト装置、２００・・・定着装置、２１０・・・加圧ローラ、２１１・・・定着ベルト、２１２Ａ・・・第一ヒータ、２１２Ｂ・・・第二ヒータ、２１３・・・サーミスタ。

Claims (8)

1. 交流電流の位相角を制御して定着装置の温度制御を行う画像形成装置であって、
   記録媒体を加熱する複数の加熱手段と、
   前記加熱手段の温度を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果に応じて前記複数の加熱手段それぞれに対する交流電流の通電率を決定する通電率決定手段と、
   前記決定された通電率に基づいて、前記複数の加熱手段それぞれの通電開始位相角をシフトする際のシフト位相角が取り得る範囲をシフト位相角範囲として決定する第一の位相制御手段と、
   前記第一の位相制御手段が決定したシフト位相角範囲に基づいて前記複数の加熱手段それぞれの通電開始位相角を決定する第二の位相制御手段と、を有し、
   前記第二の位相制御手段は、前記第一の位相制御手段が決定したシフト位相角範囲における最大値のシフト位相角を用いて前記複数の加熱手段それぞれの通電開始位相角を決定することを特徴とする、
   画像形成装置。
2. 前記第一の位相制御手段は、前記決定された通電率に基づいて前記複数の加熱手段それぞれの通電開始位相角を決定し、決定した通電開始位相角が相互に重ならないシフト位相角の範囲をシフト位相角範囲として決定することを特徴とする、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第一の位相制御手段は、交流電流の１半波内において前記通電率決定手段が決定した通電率を満たす通電開始位相角に対して、１半波目と２半波目は同じ方向にシフト位相角分だけ通電開始位相角をシフトし、３半波目と４半波目は前記方向と逆方向にシフト位相角分だけ通電開始位相角をシフトし、これら４半波の平均通電率が当該通電率と同じ値になるシフト位相角を決定することを特徴とする、
   請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記第一の位相制御手段は、シフト処理後の通電開始位相角が所定範囲に含まれ、且つ、シフト処理後の通電開始位相角が禁止区間として設定された位相角９０［度］の前後、又は、位相角２７０［度］の前後の一定区間を除く範囲に設定されるように前記シフト位相角を決定することを特徴とする、
   請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記第二の位相制御手段は、シフト処理後の前記複数の加熱手段それぞれの通電開始位相角の相対的な距離が、シフト処理前の前記複数の加熱手段それぞれの通電開始位相角の相対的な距離よりも離れている場合、前記第一の位相制御手段が決定したシフト位相角範囲における最大値のシフト位相角を用いて前記複数の加熱手段それぞれの通電開始位相角を決定することを特徴とする、
   請求項１乃至４いずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記第二の位相制御手段は、シフト処理前の前記通電開始位相角が前記禁止区間に含まれており、前記第一の位相制御手段が決定したシフト位相角範囲における最大値のシフト位相角を用いたシフト処理後の前記複数の加熱手段それぞれの通電開始位相角の相対的な距離が一定値を超える場合、前記第一の位相制御手段が決定したシフト位相角範囲における最大値のシフト位相角を用いて前記複数の加熱手段それぞれの通電開始位相角を決定することを特徴とする、
   請求項４又は請求項４を引用する請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記第二の位相制御手段は、シフト処理前の前記通電開始位相角が前記禁止区間に含まれており、前記第一の位相制御手段が決定したシフト位相角範囲における最大値のシフト位相角を用いたシフト処理後の前記複数の加熱手段それぞれの通電開始位相角の相対的な距離が一定値以下である場合、いずれか一つの加熱手段に対してはシフト位相角範囲における最大値のシフト位相角を用いて通電開始位相角を決定し、他の加熱手段に対してはシフト位相角範囲における最小値のシフト位相角を用いて通電開始位相角を決定することを特徴とする、
   請求項４又は請求項４を引用する請求項５に記載の画像形成装置。
8. 交流電流の位相角を制御して温度制御を行う定着装置であって、
   記録媒体を加熱する複数の加熱手段と、
   前記加熱手段の温度を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果に応じて前記複数の加熱手段それぞれに対する交流電流の通電率を決定する通電率決定手段と、
   前記決定された通電率に基づいて、前記複数の加熱手段それぞれの通電開始位相角をシフトする際のシフト位相角が取り得る範囲をシフト位相角範囲として決定する第一の位相制御手段と、
   前記第一の位相制御手段が決定したシフト位相角範囲に基づいて前記複数の加熱手段それぞれの通電開始位相角を決定する第二の位相制御手段と、を有し、
   前記第二の位相制御手段は、前記第一の位相制御手段が決定したシフト位相角範囲における最大値のシフト位相角を用いて前記複数の加熱手段それぞれの通電開始位相角を決定することを特徴とする、
   定着装置。