JP6950319B2 - 画像形成装置および画像形成装置の制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置および画像形成装置の制御プログラムに関する。より特定的には、本発明は、ハロゲンヒーターを含む定着手段を備えた画像形成装置および画像形成装置の制御プログラムに関する。

電子写真式の画像形成装置には、スキャナー機能、ファクシミリ機能、複写機能、プリンターとしての機能、データ通信機能、およびサーバー機能を備えたＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）、ファクシミリ装置、複写機、プリンターなどがある。

画像形成装置は、一般に次のような方法で用紙に画像を形成する。画像形成装置は、像担持体上に静電潜像を形成し、現像器を用いて静電潜像を現像してトナー像を形成する。次に画像形成装置は、トナー像を用紙へ転写し、定着装置によってトナー像を用紙に定着させる。また、画像形成装置の中には、感光体にトナー像を形成し、１次転写ローラーを用いてトナー像を中間転写ベルトに転写し、２次転写ローラーを用いて中間転写ベルト上のトナー像を用紙へ２次転写するものも存在する。

定着装置においては、目標温調温度よりも定着装置の温度が低い場合にはハロゲンヒーターに通電する（ハロゲンヒーターをオンする）ことで定着装置を加熱し、目標温調温度よりも定着装置の温度が高い場合にはハロゲンヒーターの通電を遮断（ハロゲンヒーターをオフする）するという制御が行われる。この制御の下では、ハロゲンヒーターのオンオフの切り替えに対して定着温度の温度が遅れて追従するため、ハロゲンヒーターをオフした後も、わずかな時間の間だけ定着装置の温度が上昇し続ける。その結果、ハロゲンヒーターをオンからオフへ切り替える際には、定着装置の温度変化にリップルが発生する。

一般的に、定着装置に対して１枚目の用紙を突入させる直前などには、定着装置の目標温調温度が高い値に設定され、定着装置の目標温調温度と、定着装置が高温異常であると検出される温度との間のマージンが小さくなる。このような状況では、定着装置の温度変化にリップルが発生した場合に、高温異常を誤検出してしまう可能性が高くなるため、定着装置の温度変化のリップルを抑止することが求められている。

下記特許文献１には、画像形成動作を開始する際に、定着部の加熱ローラーが目標制御温度に早期に収束するようにし、かつ、アンダーシュート、オーバーシュート、温度リップルを小さくする技術が開示されている。下記特許文献１の画像形成装置は、待機状態から画像形成動作を開始するときに、加熱ローラーの検知温度に基づいて固定のデューティ比で加熱ローラーを加熱するヒーターをオン／オフする第１の定着制御に切り替えてヒーターに電力を供給し、その後、低下した検知温度が上昇に転ずる下限値に到達したことを検出したときに、検知温度と目標制御温度との温度差に応じて、デューティ比を変更する第２の定着制御に切り替えてヒーターに電力を供給する。下記特許文献１の技術では、デューティ比が低すぎる場合（ヒーターに供給する電力量が低すぎる場合）には、ハロゲンサイクルが正常に動作しなくなり、ヒーターの寿命が短くなるおそれがある。

下記特許文献２には、上述の理由によるヒーターの寿命の低下を抑止し得る画像形成装置が開示されている。この画像形成装置は、ＰＷＭ制御の制御周期毎にハロゲンヒーターへ供給される電力量を算出し、算出した電力量がハロゲンヒーターに固有の所定の下限値以上となるようにＰＷＭ制御によるハロゲンヒーターへの電流の通電を制御する。

特開２０１６−２１２２５９号公報 特開２０１６−０６９３７１号公報

しかしながら、特許文献２の技術では、算出した電力量が常に所定の下限値以上となるようにＰＷＭ制御によるハロゲンヒーターへの電流の通電が制御されるため、定着装置の温度変化のリップルを十分に抑止することができなかった。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、ハロゲンヒーターの寿命の低下を抑止しつつ、定着装置の温度変化のリップルを抑止することのできる画像形成装置および画像形成装置の制御プログラムを提供することである。

本発明の一の局面に従う画像形成装置は、ハロゲンヒーターを含む定着手段と、定着手段の目標温調温度と定着手段の温度とに基づいてハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御手段とを備え、制御手段は、ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を第１の値とする第１の制御状態と、ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御状態との間で、ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御状態を定着手段の状態に応じて切り替え、画像形成装置に印刷ジョブが投入されると、制御手段は定着手段の目標温調温度を第１の温度に設定し、かつ第１の制御状態でハロゲンヒーターへ供給する電力を制御し、１枚目の用紙が定着手段に突入する直前において定着手段の温度が第１の温度に到達すると、制御手段は定着手段の目標温調温度を第１の温度に維持し、かつ第２の制御状態でハロゲンヒーターへ供給する電力を制御し、１枚目の用紙が定着手段に突入した後で、制御手段は定着手段の目標温調温度を第１の温度よりも低い第２の温度に設定し、かつ第１の制御状態でハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する。
本発明の他の局面に従う画像形成装置は、ハロゲンヒーターを含む定着手段と、ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御手段とを備え、制御手段は、ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を第１の値とする第１の制御状態と、ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御状態との間で、ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御状態を定着手段の状態に応じて切り替え、ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量を第２の値とした場合のハロゲンヒーターの寿命は、ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量を第１の値とした場合のハロゲンヒーターの寿命の８０％以下である。
本発明のさらに他の局面に従う画像形成装置は、ハロゲンヒーターを含む定着手段と、ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御手段とを備え、制御手段は、ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を第１の値とする第１の制御状態と、ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御状態との間で、ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御状態を定着手段の状態に応じて切り替え、制御手段は、ハロゲンヒーターの消耗の程度に応じて、第１の制御状態と第２の制御状態との間で、ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御状態を切り替える。

上記画像形成装置において好ましくは、制御手段は、第１の制御状態でハロゲンヒーターへ供給する電力を制御した時間と、第２の制御状態でハロゲンヒーターへ供給する電力を制御した時間とに基づいて、ハロゲンヒーターの消耗の程度を算出する消耗算出手段と、画像形成装置の印刷枚数から予測されるハロゲンヒーターの消耗の程度よりも、消耗算出手段にて算出したハロゲンヒーターの消耗の程度が小さい場合には、第２の制御状態でハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する消耗制御手段とを含む。

上記画像形成装置において好ましくは、消耗制御手段は、画像形成装置の印刷枚数から予測されるハロゲンヒーターの消耗の程度よりも、消耗算出手段にて算出したハロゲンヒーターの消耗の程度が大きい場合には、第１の制御状態でハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する。

上記画像形成装置において好ましくは、制御手段は、定着手段の消耗の程度を算出する定着算出手段と、第１の制御状態でハロゲンヒーターへ供給する電力を制御した時間と、第２の制御状態でハロゲンヒーターへ供給する電力を制御した時間とに基づいて、ハロゲンヒーターの消耗の程度を算出する消耗算出手段と、定着算出手段にて算出した定着手段の消耗の程度と、消耗算出手段にて算出したハロゲンヒーターの消耗の程度とを比較することにより、ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する比較制御手段とを含む。

上記画像形成装置において好ましくは、制御手段にて第２の制御状態でハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する場合に、制御手段にて第１の制御状態でハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する場合よりも、定着手段の目標温調温度を低くし、定着手段へ用紙が突入するタイミングを遅くする定着条件変更手段をさらに備える。

上記画像形成装置において好ましくは、制御手段は、一周期の時間に対する電力を供給する時間の比であるデューティを制御することにより、ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御し、第１の制御状態は、デューティの下限値を第１のデューティ下限値とする状態であり、第２の制御状態は、デューティの下限値を第１のデューティ下限値よりも低い第２のデューティ下限値とする状態である。
上記画像形成装置において好ましくは、制御手段は、パルス波のデューティ比を変化させて変調を行うＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により、ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する。
本発明のさらに他の局面に従う画像形成装置の制御プログラムは、ハロゲンヒーターを含む定着手段を備えた画像形成装置の制御プログラムであって、定着手段の目標温調温度と定着手段の温度とに基づいてハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御ステップをコンピューターに実行させ、制御ステップにおいて、ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を第１の値とする第１の制御状態と、ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御状態との間で、ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御状態を定着手段の状態に応じて切り替え、画像形成装置に印刷ジョブが投入されると、制御ステップにおいて、定着手段の目標温調温度を第１の温度に設定し、かつ第１の制御状態でハロゲンヒーターへ供給する電力を制御し、１枚目の用紙が定着手段に突入する直前において定着手段の温度が第１の温度に到達すると、制御ステップにおいて、定着手段の目標温調温度を第１の温度に維持し、かつ第２の制御状態でハロゲンヒーターへ供給する電力を制御し、１枚目の用紙が定着手段に突入した後で、制御ステップにおいて、定着手段の目標温調温度を第１の温度よりも低い第２の温度に設定し、かつ第１の制御状態でハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する。
本発明のさらに他の局面に従う画像形成装置の制御プログラムは、ハロゲンヒーターを含む定着手段を備えた画像形成装置の制御プログラムであって、ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御ステップをコンピューターに実行させ、制御ステップにおいて、ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を第１の値とする第１の制御状態と、ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御状態との間で、ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御状態を定着手段の状態に応じて切り替え、ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量を第２の値とした場合のハロゲンヒーターの寿命は、ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量を第１の値とした場合のハロゲンヒーターの寿命の８０％以下である。
本発明のさらに他の局面に従う画像形成装置の制御プログラムは、ハロゲンヒーターを含む定着手段を備えた画像形成装置の制御プログラムであって、ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御ステップをコンピューターに実行させ、制御ステップにおいて、ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を第１の値とする第１の制御状態と、ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御状態との間で、ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御状態を定着手段の状態に応じて切り替え、制御ステップにおいて、ハロゲンヒーターの消耗の程度に応じて、第１の制御状態と第２の制御状態との間で、ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御状態を切り替える。

本発明によれば、ハロゲンヒーターの寿命の低下を抑止しつつ、定着装置の温度変化のリップルを抑止することのできる画像形成装置および画像形成装置の制御プログラムを提供することができる。

本発明の第１の実施の形態におけるカラータンデム方式の画像形成装置１の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における画像形成装置１の制御構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における加熱ローラー３１の構成を示す断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面で見た場合の定着装置３０の構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における定着装置３０のサーミスタＴＴによる温度検知を行う部分の電気回路を模式的に示す図である。 図６のＰＷＭ制御回路の各箇所での電流値または電圧値の時間変化を模式的に示す図である。 図６のＰＷＭ制御回路における電流の流れを模式的に示す図である。 図６のＰＷＭ制御回路の各箇所での電流値または電圧値の時間変化を模式的に示す図である。 本発明の第１の実施の形態における制御部１２４によるＰＷＭ制御のデューティの下限値の設定に関する動作を説明する図である。 ハロゲンヒーター３３のバルブ温度とハロゲンヒーター３３の相対寿命との関係を模式的に示す図である。 本発明の第１の実施の形態における制御部１２４によるＰＷＭ制御のデューティの下限値の設定に関する動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態における制御部１２４によるＰＷＭ制御のデューティの下限値の設定に関する動作を示すフローチャートである。 印刷枚数に対するハロゲンヒーター３３の消耗率の変化を模式的に示す図である。 本発明の第３の実施の形態において画像形成装置１がプリントジョブを実行する際の定着装置３０の温度の時間変化を模式的に示す図である。 本発明の第３の実施の形態における制御部１２４によるＰＷＭ制御のデューティの下限値の設定に関する動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態における制御部１２４によるハロゲンヒーター３３へ供給する電力の制御方法と、本発明の第４の実施の形態における制御部１２４によるハロゲンヒーター３３へ供給する電力の制御方法とを対比して示す図である。 本発明の第４の実施の形態におけるハロゲンヒーター３３へ供給する電力のデューティの設定方法を示す図である。 本発明の第５の実施の形態における制御部１２４によるハロゲンヒーター３３へ供給する電力の制御方法を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。

以下の実施の形態では、画像形成装置がＭＦＰである場合について説明する。画像形成装置は、ＭＦＰの他、ファクシミリ装置、複写機、プリンターなどであってもよい。

［第１の実施の形態］

始めに、本実施の形態における画像形成装置の構成について説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態におけるカラータンデム方式の画像形成装置１の構成を模式的に示す断面図である。なお図１中矢印ＡＲ１は、画像形成装置１で印刷される記録媒体の搬送方向（搬送経路ＴＲ１における搬送方向）を示している。

図１を参照して、本実施の形態における画像形成装置１は、ＭＦＰであり、用紙搬送部１０と、画像形成部２０と、定着装置３０（定着手段の一例）とを主に備えている。画像形成装置１は、さらにフィニッシャー（フィニッシング処理部）を備えていてもよい。

用紙搬送部１０は、１段給紙ローラー１１と、タイミングローラー１２と、排紙ローラー１３ａと、反転ローラー１３ｂと、ＡＤＵ（Ａｕｔｏ Ｄｕｐｌｅｘ Ｕｎｉｔ）搬送ローラー１４および１５と、再給紙ローラー１６と、排紙ガイド１７と、タイミングセンサー４１と、排紙センサー４２と、ＡＤＵ搬送センサー４３および４４と含んでいる。

１段給紙ローラー１１は、図示しない給紙カセットから搬送経路ＴＲ１に記録媒体を給紙する。

タイミングローラー１２は、画像と同期させるタイミングで起動または停止することにより、搬送経路ＴＲ１に沿って記録媒体を搬送する。

排紙ローラー１３ａは、搬送経路ＴＲ１の最下流側の位置に設けられており、画像形成装置１本体外部に記録媒体を排出する。

反転ローラー１３ｂは、搬送経路ＴＲ１よりも上部側に存在する反転経路ＴＲ２に設けられており、両面印刷を行う記録媒体をスイッチバックにより反転させ、搬送経路ＴＲ３に搬送する。

ＡＤＵ搬送ローラー１４および１５は、搬送経路ＴＲ３に沿って両面印刷を行う記録媒体を搬送する。

再給紙ローラー１６は、搬送経路ＴＲ３の最下流側の再給紙位置に設けられており、再給紙位置から搬送経路ＴＲ１に記録媒体を給紙する。

排紙ガイド（切換ガイド）１７は、搬送経路ＴＲ１と反転経路ＴＲ２との間で記録媒体を搬送する搬送経路を切り替えることにより、定着装置３０を通過した記録媒体を排紙ローラー１３ａまたは１３ｂにガイドする。

タイミングセンサー４１は、タイミングローラー１２よりも搬送経路ＴＲ１の上流側の位置で記録媒体を検知する。画像形成装置１は、タイミングセンサー４１のオンからオフまでの時間をカウントすることにより、搬送方向に沿った記録媒体の長さを検出する。

排紙センサー４２は、排紙ローラー１３ａよりも搬送経路ＴＲ１の上流側の位置で記録媒体を検知する。

ＡＤＵ搬送センサー４３および４４は、搬送経路ＴＲ３上において記録媒体を検知する。

画像形成部２０は、作像部２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、および２１Ｋと、１次転写ローラー２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、および２２ｄと、中間転写ベルト２３と、２次転写ローラー２４とを含んでいる。

作像部２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、および２１Ｋの各々は、中間転写ベルト２３の下部において中間転写ベルト２３の延在方向に沿って所定間隔で配置されている。作像部２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、および２１Ｋの各々は、それぞれＹＭＣＫのトナー像を感光体上に作像する。

１次転写ローラー２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、および２２ｄの各々は、作像部２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、および２１Ｋの各々の感光体と、中間転写ベルト２３を挟んで対向している。１次転写ローラー２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、および２２ｄの各々は、作像部２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、および２１Ｋの各々の感光体を中間転写ベルト２３に転写する。中間転写ベルト２３上には、ＹＭＣＫのトナー像が順次重ね合わせられてカラー画像が形成される。

中間転写ベルト２３は、無端ベルトであり、複数のローラー２５により弛まないように懸架されている。ローラー２５が図１中で反時計回りに回転することで中間転写ベルト２３を回転させ、中間転写ベルト２３上に形成されたトナー像を２次転写ローラー２４の位置まで搬送する。

２次転写ローラー２４は、搬送経路ＴＲ１上のタイミングローラー１２と定着装置３０との間の位置に設けられている。２次転写ローラー２４は、中間転写ベルト２３上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する。

定着装置３０は、加熱ローラー３１および加圧ローラー３２を含んでいる。定着装置３０は、加熱ローラー３１および加圧ローラー３２を回転させ、加熱ローラー３１と加圧ローラー３２とのニップ部に、トナー像を担持した記録媒体を通過させることで、記録媒体上にトナー像を定着させる。

図２は、本発明の第１の実施の形態における画像形成装置１の制御構成を示すブロック図である。

図２を参照して、画像形成装置１は、エンジン部１００と、システムコントローラー部２００とを備えている。エンジン部１００は、画像形成を行う部分である。エンジン部１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０３と、不揮発性メモリ１０４と、駆動モーター１０５と、フィニッシングモーター１０６と、スキャナー部１０７とを含んでいる。

ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶された制御プログラムに基づいて、タイミングを計りながら画像形成に関する動作を統一的に制御する。ＣＰＵ１０１は、プリントジョブの実行などの動作を円滑に実行する。

ＲＯＭ１０２は、エンジン部１００が行うプリント動作における画像形成や給紙搬送に関する制御プログラムなどを記憶している。

ＲＡＭ１０３は、揮発性のメモリであって、ＣＰＵ１０１が制御プログラムを実行する際のワークエリアである。

不揮発性メモリ１０４は、ＣＰＵ１０１が制御プログラムを実行する際のデータ保存エリアとなる。

駆動モーター１０５は、各種ローラーなどを駆動する。

フィニッシングモーター１０６は、画像形成装置１がフィニッシャーを備えている場合に、フィニッシャーを駆動する。

スキャナー部１０７は、原稿の画像を読み取る。

システムコントローラー部２００は、画像形成装置１全体を制御する部分である。システムコントローラー部２００は、ＣＰＵ２０１と、操作パネル２０２とを備えている。ＣＰＵ２０１はエンジン部１００内のＣＰＵ１０１に対して、プリントの実行を指示したり、操作パネル２０２を通じて入力された印刷対象となる記録媒体の種類を通知したりする。

操作パネル２０２は、各種操作を受け付け、各種情報を表示する。操作パネル２０２は、画像形成の対象となる記録媒体の種類の入力を受け付けた場合に、それをＣＰＵ２０１に通知する。

図３は、本発明の第１の実施の形態における加熱ローラー３１の構成を示す断面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面で見た場合の定着装置３０の構成を示す断面図である。なお図４では、説明の便宜のためにメインサーミスタ３６が示されているが、メインサーミスタ３６は実際には見えない。

図３を参照して、定着装置３０は、加熱ローラー３１と、加圧ローラー（定着ベルト）３２と、ハロゲンヒーター３３と、ミドルサーミスタ３４と、プロテクトサーミスタ３５と、メインサーミスタ３６と、加熱サーモスタット３７と、パッド３９とを含んでいる。

加熱ローラー３１および加圧ローラー３２は、円筒形状を有しており、それぞれの回転軸を中心として回転する。

ハロゲンヒーター３３は、加熱ローラー３１の内部に設けられており、加熱ローラー３１を加熱する。

ミドルサーミスタ３４、プロテクトサーミスタ３５、およびメインサーミスタ３６の各々は、加熱ローラー３１の外周における加熱ローラー３１の回転軸に沿った異なる検知位置を有している。ミドルサーミスタ３４、プロテクトサーミスタ３５、メインサーミスタ３６の各々は、それぞれの検知位置での加熱ローラー３１の温度（この情報は定着装置３０の温度と見なされる）を計測する。

加熱サーモスタット３７は、加熱ローラー３１の外周に設けられている。加熱サーモスタット３７は、加熱ローラー３１の温度が所定の温度を超えた場合にハロゲンヒーター３３に流れる電流を遮断し、加熱ローラー３１の異常な温度上昇を防止する。

パッド３９は、加圧ローラー３２の内部に設けられている。パッド３９は加圧ローラー３２を加熱ローラー３１に押し付ける。これにより、加熱ローラー３１と加圧ローラー３２とはニップ部ＮＰを形成する。

図５は、本発明の第１の実施の形態における定着装置３０のサーミスタＴＴによる温度検知を行う部分の電気回路を模式的に示す図である。

図５を参照して、サーミスタＴＴは、ミドルサーミスタ３４、プロテクトサーミスタ３５、およびメインサーミスタ３６の各々に対応するものである。サーミスタＴＴおよび電気抵抗（分圧抵抗）Ｒは、画像形成装置１の電圧源（入力電圧）ＩＶと接地電位ＧＮＤとの間に直列に接続されている。ハロゲンヒーター３３の一端は、サーミスタＴＴと電気抵抗Ｒとの間に接続されている。サーミスタＴＴは、検知位置の温度とともに抵抗値が変化する。これにより、電気抵抗ＲとサーミスタＴＴとの間の端子Ｐの電位は変化する。後述する制御部１２４は、端子Ｐの電位に基づいてサーミスタＴＴの検知位置の温度を検知する。

図６は、本発明の第１の実施の形態におけるハロゲンヒーター３３の制御を行う部分の電気回路（ＰＷＭ制御回路）を模式的に示す図である。

図６を参照して、コンデンサ１１４および１１５、ならびにコイル１１３によってノイズフィルターＮＦが構成されている。交流電源１１１および整流器１１２は、ノイズフィルターＮＦの入力側に接続されている。整流器１１２の出力側は、ノイズフィルターＮＦを介して高周波チョッパー回路ＨＣに接続されている。

高周波チョッパー回路ＨＣにおいては、コイル１１６とハロゲンヒーター３３とが直列に接続されている。回生ダイオード１２２は、スイッチング素子であるＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１２１がオフ状態に制御されている場合にコイル１１６に溜まった磁気エネルギーを回生電流としてハロゲンヒーター３３に流すものである。回生ダイオード１２２のカソード側はコイル１１３とコイル１１６との間に接続されており、アノード側はハロゲンヒーター３３とＩＧＢＴ１２１の間に接続されている。

ＩＧＢＴ１２１の駆動信号が入力されるゲート端子には、ＩＧＢＴ駆動回路１２３の出力端子が接続されている。ＩＧＢＴ駆動回路１２３には、制御部１２４（制御手段の一例）が接続されている。制御部１２４は、図２のＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、およびＲＡＭ１０３などによって構成されている。制御部１２４は、ＰＷＭ制御信号をＩＧＢＴ駆動回路１２３に入力する。ＩＧＢＴ１２１のコレクタ端子は、ハロゲンヒーター３３に接続されている。ＩＧＢＴ１２１のエミッタ端子は、整流器１１２の出力側に接続されている。サーミスタＴＴは、定着装置３０の温度を検出して、検出した温度情報を制御部１２４に出力する。

図７は、図６のＰＷＭ制御回路における電流の流れを模式的に示す図である。図８は、図６のＰＷＭ制御回路の各箇所での電流値または電圧値の時間変化を模式的に示す図である。なお図７では、ＰＷＭ制御回路の各部材が簡略化して示されている。

図６〜図８を参照して、次に、ＰＷＭ制御回路の動作について説明する。交流電源１１１の出力である入力電圧Ｖａｃは、整流器１１２に供給されて全波整流され整流後電圧Ｖｄｂとなる。整流後電圧ＶｄｂはノイズフィルターＮＦに入力されてノイズが除去される。ノイズフィルターＮＦのコンデンサ１１４および１１５は、ＩＧＢＴ１２１を流れるパルス電流の高い周波数のノイズが交流電源１１１側に漏れることを防止する。

制御部１２４は、ＩＧＢＴ駆動回路１２３を通じて、パルス波のデューティ比を変化させて変調を行うＰＷＭ制御を行うことにより、ハロゲンヒーター３３へ供給する電力を制御する。デューティとは、一周期の時間に対する電力を供給する時間の比である。

具体的には、ハロゲンヒーター３３に電力を供給する際に、制御部１２４は、ハロゲンヒーター３３をオンさせるＰＭＷ信号をＩＧＢＴ駆動回路１２３に入力する。ＩＧＢＴ駆動回路１２３は、制御部１２４から入力されたＰＷＭ信号の周波数およびデューティに基づいてＩＧＢＴ１２１をオフオンするパルス列である駆動信号Ｖｇｓを生成し、ＩＧＢＴ１２１のゲート端子に印加する。ＩＧＢＴ１２１は交流電源１１１の周波数よりもはるかに高い動作周波数（たとえば２０ｋＨｚ）で駆動される。

これにより、ハロゲンヒーター３３には電圧Ｖｄｓが印加され、電流Ｉｈｔが流れる。ＩＧＢＴ１２１がオンした時には、コイル１１６およびハロゲンヒーター３３にはＩＧＢＴ１２１を介して整流器１１２で全波整流された電流（図７中電流ＩＡ）が流れる。コイル１１６は、流れた電流ＩＡの一部を磁気エネルギーとして蓄える。ＩＧＢＴ１２１がオフした時には、コイル１１６に蓄えられた磁気エネルギーが放出されてハロゲンヒーター３３に電流（図７中電流ＩＢ）が流れる。電流ＩＢは、回生ダイオード１２２を流れて再びコイル１１６に戻る。

上述の動作をすることにより、ハロゲンヒーター３３に供給される電流Ｉｈｔは、図８に示すように正弦波に近い電流波形となり、力率が向上して高周波電流が低減される。ハロゲンヒーター３３の電流Ｉｈｔは、ＰＷＭ制御のデューティを増減することにより制御することができる。このため、ハロゲンヒーター３３の消費電力もＰＷＭ制御のデューティにより精度良く制御することができ、定着装置３０の温度リップルについても低減することができる。定着装置３０の温度リップルを低減させることにより、カラープリントなどの発色を安定させることが可能となるなどメリットが得られる。

画像形成装置において、ハロゲンヒーターが用いられる構成は記録媒体（用紙）にトナーを定着させるための定着装置に具備されている。定着装置は記録媒体に載ったトナーを熱と圧力により溶解して定着させるものである。よって定着装置には熱源を搭載されるのが一般的であり、ここでは熱源としてハロゲンヒーターが具備されている。

図９は、本発明の第１の実施の形態における制御部１２４によるＰＷＭ制御のデューティの下限値の設定に関する動作を説明する図である。なお図９の線ＬＮ１は定着装置３０の目標温調温度であり、線ＬＮ２は実際の定着装置３０の温度である。区間Ｗ１は、デューティの下限値を３０％とする第１の制御状態でハロゲンヒーター３３へ供給する電力が制御される時間帯を示しており、区間Ｗ２は、デューティの下限値を１０％とする第２の制御状態でハロゲンヒーター３３へ供給する電力が制御される時間帯を示している。

図９を参照して、制御部１２４は、デューティの下限値を３０％とする第１の制御状態と、デューティの下限値を１０％とする第２の制御状態との間で、ハロゲンヒーター３３へ供給する電力を制御する制御状態を定着装置３０の状態（本実施の形態では定着装置３０への用紙の突入のタイミング）に応じて切り替える。

時刻ｔ０〜時刻ｔ１では、画像形成装置１は待機状態にある。制御部１２４は、定着装置３０の目標温調温度を１５０度に設定している。

時刻ｔ１において、画像形成装置１に印刷ジョブが投入されると、制御部１２４は定着装置３０の目標温調温度を２２０度に設定し、デューティの下限値を３０％とする第１の制御状態でハロゲンヒーター３３へ供給する電力を制御する。また時刻ｔ１においては、目標温調温度と実際の定着装置３０の温度との差が大きいため、制御部１２４は定着装置３０の温度を目標温調温度まで迅速に加熱するために、ＰＷＭ制御のデューティを、３０％を下限値とする高い値（たとえば１００％）に設定する。

１枚目の用紙の突入時には定着装置３０から用紙に温度が奪われて定着装置３０の温度が急激に低下する。このため、印刷ジョブが投入されてから１枚目の用紙が定着装置３０に突入するまでの間（時刻ｔ１〜ｔ２）の定着装置３０の目標温調温度（２２０度）は、１枚目の用紙が定着装置３０に突入した後の目標温調温度（２００度）よりも高く設定される。

１枚目の用紙が定着装置３０に突入する直前（所定時間前）の時刻ｔ２において、定着装置３０の温度は目標温調温度（２２０度）に到達する。制御部１２４は定着装置３０の目標温調温度を２２０度に維持しつつ、デューティの下限値を１０％とする制御状態に制御状態を切り替える。制御部１２４は、定着装置３０の温度を目標温調温度付近で維持するために、ＰＷＭ制御のデューティを、１０％を下限値とする低い値（たとえば３０％）に設定する。

定着装置３０に１枚目の用紙が突入する直前の所用の時間の間（時刻ｔ２〜ｔ３）には、定着装置３０の目標温調温度が２２０度という高い値に設定されるので、定着装置３０の高温異常が検出される温度（たとえば２４５度）との間のマージンが小さくなる。このような状況では、デューティの下限値を１０％という低い値にする（第２の制御状態に切り替える）ことで、定着装置３０の温度変化のリップルを抑えつつ、定着装置３０の温度を細やかに調整することができる。その結果、高温異常を誤検出する事態を回避しつつ定着装置３０の温度を目標温調温度に近い状態で維持することができる。

１枚目の用紙が定着装置３０に突入する時刻ｔ３において、定着装置３０の熱は用紙に奪われるため、定着装置３０の温度は大きく低下する。制御部１２４は定着装置３０の目標温調温度を２００度に設定しつつ、デューティの下限値を３０％とする第１の制御状態に制御状態を切り替える。制御部１２４は、定着装置３０の温度を目標温調温度まで迅速に加熱するために、ＰＷＭ制御のデューティを、３０％を下限値とする高い値（たとえば１００％）に設定する。

１枚目の用紙が突入した後（時刻ｔ３以降）は、定着装置３０に熱が蓄積されるようになるため、２枚目以降の用紙が定着装置３０に突入する際の定着装置３０の温度低下は小さくなる。このため、１枚目の用紙が定着装置３０に突入した後で定着装置３０の目標温調温度を２００度に下げることが可能となり、定着装置３０の目標温調温度と定着装置３０の高温異常を検出する温度との間のマージンを大きくすることができる。このような状況では、デューティの下限値を３０％と低い値にすることで、後述するようにハロゲンヒーター３３の消耗を抑止することができる。

なお、制御部１２４がハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する方法はＰＷＭ制御以外の方法であってもよい。第１の制御状態においてハロゲンヒーター３３へ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を第１の値とし、第２の制御状態においてハロゲンヒーター３３へ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を第２の値とした場合に、第２の値が第１の値よりも低ければよい。

図１０は、ハロゲンヒーター３３のバルブ温度とハロゲンヒーター３３の相対寿命との関係を模式的に示す図である。

図１０を参照して、ハロゲンヒーター３３のバルブ温度は、ＰＷＭ制御のデューティ（ハロゲンヒーター３３へ供給する電力量）に応じて変化する。ハロゲンヒーター３３を低い温度で使用した場合に、ハロゲンヒーター３３の消耗が急激に進行し、寿命が急激に低下する。ここでは、ハロゲンヒーター３３のバルブ温度が２５０度未満となる条件（ＰＷＭ制御のデューティが３０％未満となる条件に相当）で、ハロゲンヒーター３３の寿命が急激に低下している。

ハロゲンヒーター３３においては、タングステンフィラメントからタングステンが蒸発し、ハロゲン化合物を生成した後熱により分解し、タングステンがタングステンフィラメントとして再生するというサイクルが行われる。ハロゲンヒーター３３が低い温度で使用されると、ハロゲン化合物が熱により分解しにくくなり、タングステンフィラメントが再生しにくくなるため、サイクルが滞り、ハロゲンヒーター３３の消耗が進行する。

そこで、ハロゲンヒーター３３へ供給する電力の一周期当たりの電力量を、第２の制御状態における電力量の下限値（ここでは１０％というデューティ）とした場合のハロゲンヒーター３３の寿命が、第１の制御状態における電力量の下限値（ここでは３０％というデュティ）とした場合のハロゲンヒーター３３の寿命の８０％以下となるように、それぞれの下限値が設定されることが好ましい。

図１１は、本発明の第１の実施の形態における制御部１２４によるＰＷＭ制御のデューティの下限値の設定に関する動作を示すフローチャートである。なお、以降のフローチャートは、ＲＯＭ１０２に記憶されている制御プログラムをＣＰＵ１０１が実行することにより実現されるものである。

図１１を参照して、制御部１２４は、印刷ジョブの対象となる用紙の給紙を開始すると、給紙した用紙が印刷ジョブの１枚目の用紙であるか否かを判別する（Ｓ１）。

ステップＳ１において、給紙した用紙が印刷ジョブの１枚目の用紙であると判別した場合（Ｓ１でＹＥＳ）、制御部１２４は、用紙が定着装置３０に突入する時刻の１秒前から突入する時刻までの時間に現在時刻が相当するか否かを判別する（Ｓ３）。

ステップＳ３において、用紙が定着装置３０に突入する時刻の１秒前から突入する時刻までの時間に現在時刻が相当すると判別した場合（Ｓ３でＹＥＳ）、制御部１２４は、ＰＷＭ制御のデューティの下限値を１０％に設定し（Ｓ５）、ステップＳ９の処理に進む。

ステップＳ３において、用紙が定着装置３０に突入する時刻の１秒前から突入する時刻までの時間に現在時刻が相当しないと判別した場合（Ｓ３でＮＯ）、制御部１２４は、ＰＷＭ制御のデューティの下限値を３０％に設定し（Ｓ７）、ステップＳ９の処理に進む。

ステップＳ９において、制御部１２４は、用紙が定着装置３０に突入したか否かを判別する（Ｓ９）。

ステップＳ９において、用紙が定着装置３０に突入しないと判別した場合（Ｓ９でＮＯ）、制御部１２４はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ１において、給紙した用紙が印刷ジョブの２枚目以降の用紙であると判別した場合（Ｓ１でＮＯ）、またはステップＳ９において、用紙が定着装置３０に突入したと判別した場合（Ｓ９でＹＥＳ）、制御部１２４は、ＰＷＭ制御のデューティの下限値を３０％に設定し（Ｓ１１）、印刷が終了したか否かを判別する（Ｓ１３）。

ステップＳ１３において、印刷が終了しないと判別した場合（Ｓ１３でＮＯ）、制御部１２４はステップＳ１の処理へ進む。

ステップＳ１３において、印刷が終了したと判別した場合（Ｓ１３でＹＥＳ）、制御部１２４は処理を終了する。

本実施の形態によれば、ハロゲンヒーター３３へ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を第１の値とする第１の制御状態と、ハロゲンヒーター３３へ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を第２の値とする第２の制御状態との間で、ハロゲンヒーター３３へ供給する電力を制御する制御状態が定着装置３０の状態に応じて切り替えられるので、第１の制御状態での制御を行うことによりハロゲンヒーター３３の寿命の低下を抑止しつつ、必要な場合に第２の制御状態での制御を行うことにより定着装置３０の温度変化のリップルを抑止することができる。

本実施の形態によれば、印刷ジョブの１枚目の用紙が定着装置３０に突入する時刻の１秒前から突入する時刻までの時間に第２の制御状態での制御を行い、それ以外の場合に第１の制御状態での制御を行うので、ハロゲンヒーター３３の寿命の低下を効果的に抑止しつつ、定着装置３０の温度変化のリップルを効果的に抑止することができる。

［第２の実施の形態］

本実施の形態において、制御部１２４は、定着装置３０の目標温度が所定の温度以上である場合に、ＰＷＭ制御のデューティの下限値を１０％とする第２の制御状態でハロゲンヒーター３３へ供給する電力を制御する。

図１２は、本発明の第２の実施の形態における制御部１２４によるＰＷＭ制御のデューティの下限値の設定に関する動作を示すフローチャートである。

図１２を参照して、制御部１２４は、印刷ジョブの対象となる用紙の給紙を開始すると、定着装置３０の目標温調温度が２２０度以上であるか否かを判別する（Ｓ３１）。

ステップＳ３１において、定着装置３０の目標温調温度が２２０度以上であると判別した場合（Ｓ３１でＹＥＳ）、制御部１２４は、ＰＷＭ制御のデューティの下限値を１０％に設定し（Ｓ３３）、ステップＳ３７の処理に進む。

ステップＳ３１において、定着装置３０の目標温調温度が２２０度未満であると判別した場合（Ｓ３１でＮＯ）、制御部１２４は、ＰＷＭ制御のデューティの下限値を３０％に設定し（Ｓ３５）、ステップＳ３７の処理に進む。

ステップＳ３７において、制御部１２４は、印刷が終了したか否かを判別する（Ｓ３７）。

ステップＳ３７において、印刷が終了しないと判別した場合（Ｓ３７でＮＯ）、制御部１２４は、ステップＳ３１の処理に進む。

ステップＳ３７において、印刷が終了したと判別した場合（Ｓ３７でＹＥＳ）、制御部１２４は処理を終了する。

なお、上述以外の画像形成装置１の構成および動作は、第１の実施の形態の場合と同様であるため、その説明は繰り返さない。

本実施の形態によれば、定着装置３０の目標温調温度と定着装置の高温異常を検出する温度との間のマージンが小さい場合に第２の制御状態での制御を行うことでリップルを抑止することができ、それ以外の場合に第１の制御状態での制御を行うことでハロゲンヒーター３３の寿命の低下を効果的に抑止することができる。

［第３の実施の形態］

図１３は、印刷枚数に対するハロゲンヒーター３３の消耗率の変化を模式的に示す図である。図１３中線ＬＮ３は、画像形成装置１の印刷枚数から予測されるハロゲンヒーター３３の消耗率の変化であり、図１３中線ＬＮ４は、ハロゲンヒーター３３の消耗率の変化である。

図１３を参照して、ここでは、ハロゲンヒーター３３の交換が必要と判断される消耗の程度に対するハロゲンヒーター３３の消耗の程度を、ハロゲンヒーター３３の消耗率と記す。画像形成装置１の印刷枚数に対してハロゲンヒーター３３の消耗率が一定の割合で増加していく状況が基準となる。過酷な条件（たとえばＰＷＭ制御のデューティが３０％未満となる条件）での使用が少ない場合には、ハロゲンヒーター３３の消耗率の増加の割合は、領域ＲＧ１で示すように基準よりも小さくなる。また、過酷な条件での使用が多い場合には、ハロゲンヒーター３３の消耗率の増加の割合は、領域ＲＧ２で示すように基準よりも大きくなる。

そこで本実施の形態において、制御部１２４は、ハロゲンヒーター３３の消耗の程度に応じて、ＰＷＭ制御のデューティの下限値を３０％とする第１の制御状態とＰＷＭ制御のデューティの下限値を１０％とする第２の制御状態との間で、ハロゲンヒーター３３へ供給する電力を制御する制御状態を切り替える。

制御部１２４は、ハロゲンヒーター３３の消耗率（消耗の程度）を、以下の式（１）に示すように、第１の制御状態でハロゲンヒーター３３へ供給する電力を制御した時間と、第２の制御状態でハロゲンヒーター３３へ供給する電力を制御した時間とに基づいて算出する。

ハロゲンヒーターの消耗率（％）＝〔｛（ＰＷＭ制御のデューティが１０％で使用された時間（ｈ））×１．８｝＋｛（ＰＷＭ制御のデューティが２０％で使用された時間（ｈ））×１．４｝＋｛（ＰＷＭ制御のデューティが３０％で使用された時間（ｈ））×１．２｝＋｛（ＰＷＭ制御のデューティが３０％より大きい値で使用された時間（ｈ））×１｝〕×１００／５０００（ｈ） ・・・（１）

図１０で説明したように、ＰＷＭ制御のデューティが小さい条件で使用される場合には、ハロゲンヒーター３３の消耗が急激に進行する。従って、ＰＷＭ制御のデューティに応じて重み付けを行うことで、ヒーターの消耗率が算出される。具体的には、ＰＷＭ制御のデューティが１０％で使用された場合には、使用時間を１．８倍して使用時間がカウントされる。ＰＷＭ制御のデューティが２０％で使用された場合には、使用時間を１．４倍して使用時間がカウントされる。ＰＷＭ制御のデューティが３０％で使用された場合には、使用時間を１．２倍して使用時間がカウントされる。ＰＷＭ制御のデューティが３０％より大きい値で使用された場合には、使用時間を１倍して使用時間がカウントされる。このようにしてカウントした使用時間の合計値の、固定値（５０００（ｈ））に対する割合が消耗率となる。固定値は、ハロゲンヒーター３３の交換が必要と判断される消耗の程度となる使用時間である。

制御部１２４は、画像形成装置１の印刷枚数から予測されるハロゲンヒーター３３の消耗率（図１３中線ＬＮ３）よりも、算出したハロゲンヒーター３３の消耗率が小さい場合には、ハロゲンヒーター３３の消耗が予測よりも進んでいないと判断し、ＰＷＭ制御のデューティの下限値を１０％とする第２の制御状態でハロゲンヒーター３３へ供給する電力を制御する。一方、制御部１２４は、画像形成装置１の印刷枚数から予測されるハロゲンヒーター３３の消耗率よりも、算出したハロゲンヒーター３３の実際の消耗率が大きい場合には、ハロゲンヒーター３３の消耗が予測よりも進んでいると判断し、ＰＷＭ制御のデューティの下限値を３０％とする第１の制御状態でハロゲンヒーター３３へ供給する電力を制御する。

図１４は、本発明の第３の実施の形態において画像形成装置１がプリントジョブを実行する際の定着装置３０の温度の時間変化を模式的に示す図である。なお図１４の線ＬＮ１は定着装置３０の目標温調温度であり、線ＬＮ２は実際の定着装置３０の温度である。

図１４を参照して、本実施の形態においてＰＷＭ制御のデューティの下限値を３０％とする第１の制御状態でハロゲンヒーター３３へ供給する電力を制御する場合（図１４（ｂ））には、制御部１２４は、ＰＷＭ制御のデューティの下限値を３０％とする第１の制御状態でハロゲンヒーター３３へ供給する電力を制御する場合（図１４（ａ））と比較して、目標温調温度を低い温度（ここでは常に２００度）に設定し、１枚目の用紙が定着装置３０に突入するタイミングを（たとえば４秒程度）遅くしてもよい。

これにより、印刷ジョブの１枚目の用紙が定着装置３０に突入する前に定着装置３０に蓄積されている熱量を増加することができ、１枚目の用紙の通紙による定着装置３０の温度低下を抑止することができる。加えて、定着装置３０の目標温調温度と高温異常を検出する温度との間のマージンを大きくすることができ、定着装置３０の温度変化のリップルに起因して高温異常を誤検出する事態を回避することができる。

図１５は、本発明の第３の実施の形態における制御部１２４によるＰＷＭ制御のデューティの下限値の設定に関する動作を示すフローチャートである。

図１５を参照して、制御部１２４は、印刷ジョブの対象となる用紙の給紙を開始すると、ハロゲンヒーター３３の消耗率を算出し（Ｓ５１）、ハロゲンヒーター３３の消耗が予測以下であるか否かを判別する（Ｓ５３）。

ステップＳ５３において、ハロゲンヒーター３３の消耗が予測以下であると判別した場合（Ｓ５３でＹＥＳ）、制御部１２４は、ＰＷＭ制御のデューティの下限値を１０％に設定し（Ｓ５５）、ステップＳ５９の処理に進む。

ステップＳ５３において、ハロゲンヒーター３３の消耗が予測以下でないと判別した場合（Ｓ５３でＮＯ）、制御部１２４は、ＰＷＭ制御のデューティの下限値を３０％に設定し（Ｓ５７）、ステップＳ５９の処理に進む。

ステップＳ５９において、制御部１２４は、印刷が終了したか否かを判別する（Ｓ５９）。

ステップＳ５９において、印刷が終了しないと判別した場合（Ｓ５９でＮＯ）、制御部１２４は、ステップＳ５１の処理に進む。

ステップＳ５９において、印刷が終了したと判別した場合（Ｓ５９でＹＥＳ）、制御部１２４は処理を終了する。

なお、上述以外の画像形成装置１の構成および動作は、第１の実施の形態の場合と同様であるため、その説明は繰り返さない。

本実施の形態によれば、ハロゲンヒーター３３の消耗の程度に応じて、ＰＷＭ制御のデューティの下限値を３０％とする第１の制御状態とＰＷＭ制御のデューティの下限値を１０％とする第２の制御状態との間で、ハロゲンヒーター３３へ供給する電力を制御する制御状態を切り替えるので、ハロゲンヒーター３３の寿命の低下を効果的に抑止しつつ、定着装置３０の温度変化のリップルを効果的に抑止することができる。

本実施の形態では、ハロゲンヒーター３３の実際の消耗率との比較の対象となる基準が、画像形成装置１の印刷枚数に対してハロゲンヒーター３３の消耗率が一定の割合で増加していく状況である場合について説明した。しかし、一般的な画像形成装置１では、ハロゲンヒーター３３が単体で交換されることは希であり、ハロゲンヒーター３３は定着装置３０（ハロゲンヒーター３３や加熱ローラー３１（定着ローラー）などを含むユニット）として一括して交換されることが多い。

このような事情を考慮して、本実施の形態の変形例として、ハロゲンヒーター３３の実際の消耗率との比較の対象として、定着装置３０の消耗率が用いられてもよい。

制御部１２４は、定着装置３０の消耗率を、画像形成装置１の累積の印刷枚数または定着装置３０の累積の駆動距離を用いて、以下の式（２）または式（３）で算出する。

定着装置の消耗率（％）＝画像形成装置の累積の印刷枚数／定着装置の交換が必要と判断される場合の画像形成装置の累積の印刷枚数 ・・・（２）

定着装置の消耗率（％）＝定着装置の累積の駆動距離／定着装置の交換が必要と判断される場合の定着装置の累積の駆動距離 ・・・（３）

なお、式（２）における定着装置の交換が必要と判断される場合の画像形成装置の累積の印刷枚数は、たとえば１０００００枚である。

この変形例において、制御部１２４は、式（２）または式（３）を用いて算出した定着装置３０の消耗率と、式（１）を用いて算出したハロゲンヒーター３３の消耗率とを比較することにより、ハロゲンヒーター３３へ供給する電力を制御する。具体的には、制御部１２４は、定着装置３０の消耗率よりもハロゲンヒーター３３の消耗率が小さい場合には、ハロゲンヒーター３３の消耗が予測よりも進んでいないと判断し、ＰＷＭ制御のデューティの下限値を１０％とする第２の制御状態でハロゲンヒーター３３へ供給する電力を制御する。一方、制御部１２４は、定着装置３０の消耗率よりもハロゲンヒーター３３の消耗率が大きい場合には、ハロゲンヒーター３３の消耗が予測よりも進んでいると判断し、ＰＷＭ制御のデューティの下限値を３０％とする第１の制御状態でハロゲンヒーター３３へ供給する電力を制御する。

［第４の実施の形態］

図１６は、本発明の第１の実施の形態における制御部１２４によるハロゲンヒーター３３へ供給する電力の制御方法と、本発明の第４の実施の形態における制御部１２４によるハロゲンヒーター３３へ供給する電力の制御方法とを対比して示す図である。図１６（ａ）は、本発明の第１の実施の形態における制御部１２４によるハロゲンヒーター３３へ供給する電力の制御方法であり、図１６（ｂ）は、本発明の第４の実施の形態における制御部１２４によるハロゲンヒーター３３へ供給する電力の制御方法である。

図１６（ａ）を参照して、第１の実施の形態において、制御部１２４は、ＰＷＭ制御によりハロゲンヒーター３３へ供給する電力を制御する。すなわち、制御部１２４は、定着装置３０の目標温調温度と定着装置３０の温度とに基づいてデューティを設定し、設定したデューティ（ここでは２５％）を有するパルス列（周期Ｔ）で時間ΔＴＭの間のＰＷＭ制御を行う。続いて制御部１２４は、定着装置３０の目標温調温度と定着装置３０の温度とに基づいてデューティを設定し、設定したデューティ（ここでは５０％）のデューティを有するパルス列で時間ΔＴＭの間のＰＷＭ制御を行う。

図１６（ｂ）を参照して、一方、本実施の形態において、制御部１２４はＰＷＭ制御によるハロゲンヒーター３３へ供給する電力の制御を行わない。制御部１２４は、定着装置３０の目標温調温度と定着装置３０の温度とに基づいて一周期毎に適切なデューティを設定し、設定したデューティでハロゲンヒーター３３へ供給する電力の１回のオンオフの切り替え（デューティ制御）を行う。このハロゲンヒーター３３へ供給する電力の１回のオンオフの切り替えは、ハロゲンヒーター３３に供給する電力の一周期Ｔの制御に相当する。具体的には、制御部１２４は、定着装置３０の目標温調温度と定着装置３０の温度とに基づいてデューティを第１のデューティ（ここでは２５％）に設定し、第１のデューティでハロゲンヒーター３３へ供給する電力の１回のオンオフの切り替えを行う。続いて制御部１２４は、定着装置３０の目標温調温度と定着装置３０の温度とに基づいてデューティを第２のデューティ（ここでは５０％）に設定し、第２のデューティでハロゲンヒーター３３へ供給する電力の１回のオンオフの切り替えを行う。

第１の実施の形態と同様に、制御部１２４は、ハロゲンヒーター３３へ供給する電力を制御する制御状態（設定するデューティの下限値）を、定着装置３０への用紙の突入のタイミングに基づいて第１の制御状態と第２の制御状態との間で切り替える。

本実施の形態において、制御部１２４は、ハロゲンヒーター３３へ供給する電力のデューティを以下の方法で設定してもよい。

図１７は、本発明の第４の実施の形態におけるハロゲンヒーター３３へ供給する電力のデューティの設定方法を示す図である。

図１７を参照して、ここでは、一周期Ｔは８つの半波（４つの全波）により構成されており、デューティは０／１２〜１２／１２の１３段階で設定可能である。一例として、デューティが４／１２（＝約３３．３％）である場合、１半波目および２半波目ではデューティが３３．３％に設定され、５半波目および６半波目ではデューティが１００％に設定され、その他の半波ではデューティが０％に設定される。これにより、一周期Ｔのデューティが約３３．３％となる。

なお、上述以外の画像形成装置１の構成および動作は、第１の実施の形態の場合と同様であるため、その説明は繰り返さない。

本実施の形態によれば、ＰＷＭ制御を用いないため、簡易な構成でハロゲンヒーター３３の寿命の低下を抑止しつつ、定着装置３０の温度変化のリップルを抑止することができる。

［第５の実施の形態］

図１８は、本発明の第５の実施の形態における制御部１２４によるハロゲンヒーター３３へ供給する電力の制御方法を示す図である。

図１８を参照して、本実施の形態において、制御部１２４はＰＷＭ制御によるハロゲンヒーター３３へ供給する電力の制御を行わず、ハロゲンヒーター３３へ供給する電力のオンオフ制御も行わない。制御部１２４は、定着装置３０の目標温調温度と定着装置３０の温度とに基づいて一周期毎に電力量（ＩＨ（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ）電力量）を設定し、設定した電力量の電力を一周期の時間の間にハロゲンヒーター３３へ連続的に供給する。

ここでは、目標温調温度が１８０度に設定され、ハロゲンヒーター３３に供給される電力量が、最大の電力量に対する割合（％）で示されている。ハロゲンヒーター３３に供給される電力量は、定着装置３０の温度が目標温調温度よりも低い場合には基準電力である５０％よりも高い値に設定され、定着装置３０の温度が目標温調温度よりも高い場合には基準電力である５０％よりも低い値に設定される。

第１の実施の形態と同様に、制御部１２４は、ハロゲンヒーター３３へ供給する電力を制御する制御状態（設定する電力量の下限値）を、定着装置３０への用紙の突入のタイミングに基づいて、一周期当たりの電力量の下限値が第１の値である第１の制御状態と一周期当たりの電力量の下限値が第２の値である第２の制御状態との間で切り替える。

なお、上述以外の画像形成装置１の構成および動作は、第１の実施の形態の場合と同様であるため、その説明は繰り返さない。

本実施の形態によれば、ハロゲンヒーター３３へ供給する電力のオンオフ制御を行わないため、簡易な構成でハロゲンヒーター３３の寿命の低下を抑止しつつ、定着装置３０の温度変化のリップルを抑止することができる。

但し、第４または第５の実施の形態の制御に比べて、第１の実施の形態のようなＰＷＭ制御を行う場合には、ハロゲンヒーター３３へ供給する電力が細かくオンオフされるので、定着装置３０の急激な温度の変動が少なくなり、定着装置３０の温度変動にリップルが生じにくくなるため、好ましい。

［その他］

上述の実施の形態は、適宜組み合わせることが可能である。

上述の実施の形態における処理は、ソフトウェアにより行っても、ハードウェア回路を用いて行ってもよい。また、上述の実施の形態における処理を実行するプログラムを提供することもできるし、そのプログラムをＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録してユーザーに提供することにしてもよい。プログラムは、ＣＰＵなどのコンピューターにより実行される。また、プログラムはインターネットなどの通信回線を介して、装置にダウンロードするようにしてもよい。

上述の実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 画像形成装置
１０ 用紙搬送部
１１ １段給紙ローラー
１２ タイミングローラー
１３ａ 排紙ローラー
１３ｂ 反転ローラー
１４，１５ ＡＤＵ（Ａｕｔｏ Ｄｕｐｌｅｘ Ｕｎｉｔ）搬送ローラー
１６ 再給紙ローラー
１７ 排紙ガイド
２０ 画像形成部
２１Ｃ，２１Ｋ，２１Ｍ，２１Ｙ 作像部
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ １次転写ローラー
２３ 中間転写ベルト
２４ ２次転写ローラー
２５ ローラー
３０ 定着装置（定着手段の一例）
３１ 加熱ローラー
３２ 加圧ローラー
３３ ハロゲンヒーター
３４ ミドルサーミスタ
３５ プロテクトサーミスタ
３６ メインサーミスタ
３７ 加熱サーモスタット
３９ パッド
４１ タイミングセンサー
４２ 排紙センサー
４３，４４ ＡＤＵ搬送センサー
１００ エンジン部
１０１，２０１ ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）
１０２ ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）
１０３ ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）
１０４ 不揮発性メモリ
１０５ 駆動モーター
１０６ フィニッシングモーター
１０７ スキャナー部
１１１ 交流電源
１１２ 整流器
１１３，１１６ コイル
１１４，１１５ コンデンサ
１２１ ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）
１２２ 回生ダイオード
１２３ ＩＧＢＴ駆動回路
１２４ 制御部（制御手段の一例）
２００ システムコントローラー部
２０２ 操作パネル
ＧＮＤ 接地電位
ＨＣ 高周波チョッパー回路
ＩＶ 電圧源（入力電圧）
ＮＦ ノイズフィルター
ＮＰ ニップ部
Ｐ 端子
Ｒ 電気抵抗
ＲＧ１，ＲＧ２ 領域
ＴＲ１，ＴＲ３ 搬送経路
ＴＲ２ 反転経路
ＴＴ サーミスタ

Claims (12)

1. 画像形成装置であって、
   ハロゲンヒーターを含む定着手段と、
   前記定着手段の目標温調温度と前記定着手段の温度とに基づいて前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を第１の値とする第１の制御状態と、前記ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御状態との間で、前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御状態を前記定着手段の状態に応じて切り替え、
   前記画像形成装置に印刷ジョブが投入されると、前記制御手段は前記定着手段の目標温調温度を第１の温度に設定し、かつ前記第１の制御状態で前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御し、
   １枚目の用紙が前記定着手段に突入する直前において前記定着手段の温度が前記第１の温度に到達すると、前記制御手段は前記定着手段の目標温調温度を前記第１の温度に維持し、かつ前記第２の制御状態で前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御し、
   １枚目の用紙が前記定着手段に突入した後で、前記制御手段は前記定着手段の目標温調温度を前記第１の温度よりも低い第２の温度に設定し、かつ前記第１の制御状態で前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する、画像形成装置。
2. ハロゲンヒーターを含む定着手段と、
   前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を第１の値とする第１の制御状態と、前記ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御状態との間で、前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御状態を前記定着手段の状態に応じて切り替え、
   前記ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量を前記第２の値とした場合の前記ハロゲンヒーターの寿命は、前記ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量を前記第１の値とした場合の前記ハロゲンヒーターの寿命の８０％以下である、画像形成装置。
3. ハロゲンヒーターを含む定着手段と、
   前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を第１の値とする第１の制御状態と、前記ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御状態との間で、前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御状態を前記定着手段の状態に応じて切り替え、
   前記制御手段は、前記ハロゲンヒーターの消耗の程度に応じて、前記第１の制御状態と前記第２の制御状態との間で、前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御状態を切り替える、画像形成装置。
4. 前記制御手段は、
   前記第１の制御状態で前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御した時間と、前記第２の制御状態で前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御した時間とに基づいて、前記ハロゲンヒーターの消耗の程度を算出する消耗算出手段と、
   前記画像形成装置の印刷枚数から予測される前記ハロゲンヒーターの消耗の程度よりも、前記消耗算出手段にて算出した前記ハロゲンヒーターの消耗の程度が小さい場合には、前記第２の制御状態で前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する消耗制御手段とを含む、請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記消耗制御手段は、前記画像形成装置の印刷枚数から予測される前記ハロゲンヒーターの消耗の程度よりも、前記消耗算出手段にて算出した前記ハロゲンヒーターの消耗の程度が大きい場合には、前記第１の制御状態で前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する、請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、
   前記定着手段の消耗の程度を算出する定着算出手段と、
   前記第１の制御状態で前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御した時間と、前記第２の制御状態で前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御した時間とに基づいて、前記ハロゲンヒーターの消耗の程度を算出する消耗算出手段と、
   前記定着算出手段にて算出した前記定着手段の消耗の程度と、前記消耗算出手段にて算出した前記ハロゲンヒーターの消耗の程度とを比較することにより、前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する比較制御手段とを含む、請求項３に記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段にて前記第２の制御状態で前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する場合に、前記制御手段にて前記第１の制御状態で前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する場合よりも、前記定着手段の目標温調温度を低くし、前記定着手段へ用紙が突入するタイミングを遅くする定着条件変更手段をさらに備えた、請求項３〜６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記制御手段は、一周期の時間に対する電力を供給する時間の比であるデューティを制御することにより、前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御し、
   前記第１の制御状態は、前記デューティの下限値を第１のデューティ下限値とする状態であり、前記第２の制御状態は、前記デューティの下限値を前記第１のデューティ下限値よりも低い第２のデューティ下限値とする状態である、請求項１〜７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記制御手段は、パルス波のデューティ比を変化させて変調を行うＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により、前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する、請求項８に記載の画像形成装置。
10. ハロゲンヒーターを含む定着手段を備えた画像形成装置の制御プログラムであって、
    前記定着手段の目標温調温度と前記定着手段の温度とに基づいて前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御ステップをコンピューターに実行させ、
    前記制御ステップにおいて、前記ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を第１の値とする第１の制御状態と、前記ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御状態との間で、前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御状態を前記定着手段の状態に応じて切り替え、
    前記画像形成装置に印刷ジョブが投入されると、前記制御ステップにおいて、前記定着手段の目標温調温度を第１の温度に設定し、かつ前記第１の制御状態で前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御し、
    １枚目の用紙が前記定着手段に突入する直前において前記定着手段の温度が前記第１の温度に到達すると、前記制御ステップにおいて、前記定着手段の目標温調温度を前記第１の温度に維持し、かつ前記第２の制御状態で前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御し、
    １枚目の用紙が前記定着手段に突入した後で、前記制御ステップにおいて、前記定着手段の目標温調温度を前記第１の温度よりも低い第２の温度に設定し、かつ前記第１の制御状態で前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する、画像形成装置の制御プログラム。
11. ハロゲンヒーターを含む定着手段を備えた画像形成装置の制御プログラムであって、
    前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御ステップをコンピューターに実行させ、
    前記制御ステップにおいて、前記ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を第１の値とする第１の制御状態と、前記ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御状態との間で、前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御状態を前記定着手段の状態に応じて切り替え、
    前記ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量を前記第２の値とした場合の前記ハロゲンヒーターの寿命は、前記ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量を前記第１の値とした場合の前記ハロゲンヒーターの寿命の８０％以下である、画像形成装置の制御プログラム。
12. ハロゲンヒーターを含む定着手段を備えた画像形成装置の制御プログラムであって、
    前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御ステップをコンピューターに実行させ、
    前記制御ステップにおいて、前記ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を第１の値とする第１の制御状態と、前記ハロゲンヒーターへ供給する電力の一周期当たりの電力量の下限値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御状態との間で、前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御状態を前記定着手段の状態に応じて切り替え、
    前記制御ステップにおいて、前記ハロゲンヒーターの消耗の程度に応じて、前記第１の制御状態と前記第２の制御状態との間で、前記ハロゲンヒーターへ供給する電力を制御する制御状態を切り替える、画像形成装置の制御プログラム。

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