JP7383428B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関し、特に加熱装置の電力供給制御に関する。

電子写真方式が用いられた複写機、プリンタ等の画像形成装置においては、用紙上に転写されたトナーを加熱して、トナー像を用紙に定着させる定着装置が広く用いられている。定着装置において、ヒータの幅より幅の狭い用紙を連続印刷すると、ヒータの用紙が通過しない長手方向の端部領域（非通紙部）において、定着装置の温度が徐々に昇温する非通紙部昇温という現象が起こる。ここで、非通紙部昇温とは、発熱体の長手方向の長さよりも短い幅の用紙Ｐに定着処理を行っている場合に、発熱体と用紙とが接しない非通紙部において温度が上昇する現象をいう。非通紙部昇温が顕著になると、定着装置の用紙を加熱するフィルムや、フィルムとのニップ部を通過する用紙を押圧する加圧ローラといった定着装置の部品にダメージを与えることがある。そこで、定着装置のヒータの長手方向の中央と端部の発熱比率を変えて、非通紙部昇温を低減させる構成が提案されている。例えば、特許文献１では、定着装置のヒータの温まり状態に応じて、ヒータに設けられた２つの発熱体への電力比率を切り替えることで、ヒータの中央－端部の発熱比率を変化させる構成が開示されている。

特許第４７９５０３９号公報

しかしながら、上述した方式では、ヒータへの入力電圧が変わると、ヒータの所望の長手方向の温度分布が得られないことがあった。例えば、長手方向の全域を加熱するＬＴＲ（レター）、Ａ４サイズの大サイズの発熱体に供給する電力を大きくし、長手方向の幅の短いＡ５サイズの小サイズの発熱体への供給電力を小さくした場合について説明する。Ａ５サイズの用紙を通紙したときの非通紙部昇温を抑制し、スループットを最大にするために、できるだけ小サイズの発熱体の電力比率を高めておく。すると、入力電圧が低下した場合には用紙を加熱するための必要電力が不足し、用紙が通過する長手方向の中央のフィルムの温度が低下する。これにより、用紙上のトナーが溶融せず、定着不良が発生するという課題が生じる。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、入力電圧の変化に応じて、発熱体への電力供給を切り替えることを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明では、以下の構成を備える。

（１）第１の発熱体と、前記第１の発熱体よりも長手方向の長さが短く、かつ前記第１の発熱体よりも発熱体全体の抵抗値が大きい第２の発熱体とを含む、少なくとも２つ以上の発熱体を有するヒータ部と、前記ヒータ部により加熱される第１の回転体と、前記第１の回転体に接触してニップ部を形成する第２の回転体と、を備え、記録材に担持された画像を前記ニップ部において加熱し、前記記録材に定着させる定着装置であって、前記ヒータ部の前記第１及び第２の発熱体に電力を供給する電源と、前記電源から前記第１の発熱体及び前記第２の発熱体に供給する電力を制御する制御手段と、前記電源から前記発熱体に入力される入力電圧を検知する電圧検知手段と、を備え、前記制御手段は、前記第１の発熱体及び前記第２の発熱体を用いて前記記録材への定着処理を行う場合において、前記電圧検知手段により検知された入力電圧が第１の入力電圧であるときは、前記第１の発熱体に供給する電力量と前記第２の発熱体に供給する電力量の比率として第１の電力比率を設定し、前記電圧検知手段により検知された入力電圧が前記第１の入力電圧よりも低い第２の入力電圧であるときは、前記第１の発熱体に供給する電力量の割合が前記第１の電力比率と比較して大きい第２の電力比率を前記電力比率として設定し、設定した前記電力比率となるように前記電源から前記第１の発熱体及び前記第２の発熱体に供給する電力を制御することを特徴とする定着装置。
（２）記録材に画像を形成する画像形成手段と、前記（１）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。

本発明によれば、入力電圧の変化に応じて、発熱体への電力供給を切り替えることができる。

実施例１、２の画像形成装置の全体構成図 実施例１の画像形成装置の制御ブロック図 実施例１、２の定着装置の長手方向の中央部付近の断面模式図 実施例１、２のヒータの構成を示す模式図 実施例１、２のヒータの断面を示す模式図 実施例１の定着装置の電力制御回路の模式図 実施例１の入力電圧予測シーケンスのフローチャート 実施例１の発熱体の温度上昇時間と予測電力の関係を示したグラフ 実施例１、２の定着装置の制御シーケンスを示すフローチャート 実施例２の画像形成装置の制御ブロック図 実施例２の定着装置の電力制御回路の模式図 実施例２の入力電圧算出シーケンスのフローチャート 実施例２のヒータとフィルム温度の長手方向の位置関係を示す図 実施例２と比較例のヒータとフィルム温度の長手方向の位置関係を比較した図

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下の実施例において、記録紙を定着ニップ部に通すことを、通紙するという。また、発熱体が発熱している領域で、記録紙が通紙していない領域を非通紙領域（又は非通紙部、通紙域外）といい、記録紙が通紙している領域を通紙領域（又は通紙部、通紙域）という。更に、非通紙領域が通紙領域に比べて温度が高くなってしまう現象を、非通紙部昇温という。

［全体構成］
図１は実施例１の定着装置を搭載した一例の画像形成装置である、インライン方式のカラー画像形成装置を示す構成図である。図１を用いて電子写真方式のカラー画像形成装置の動作を説明する。なお、第１ステーションをイエロー（Ｙ）色のトナー画像形成用のステーション、第２ステーションをマゼンタ（Ｍ）色のトナー画像形成用のステーションとしている。また、第３ステーションをシアン（Ｃ）色のトナー画像形成用のステーション、第４ステーションをブラック（Ｋ）色のトナー画像形成用のステーションとしている。

第１ステーションで、像担持体である感光ドラム１ａは、ＯＰＣ感光ドラムである。感光ドラム１ａは金属円筒上に感光して電荷を生成するキャリア生成層、発生した電荷を輸送する電荷輸送層等からなる機能性有機材料が複数層積層されたものであり、最外層は電気的導電性が低く略絶縁である。帯電手段である帯電ローラ２ａが感光ドラム１ａに当接され、感光ドラム１ａの回転に伴い、従動回転しなから感光ドラム１ａ表面を均一に帯電する。帯電ローラ２ａには直流電圧又は交流電圧を重畳した電圧が印加され、帯電ローラ２ａと感光ドラム１ａ表面とのニップ部から、回転方向の上流側及び下流側の微小な空気ギャップにおいて放電が発生することにより感光ドラム１ａが帯電される。クリーニングユニット３ａは、後述する転写後に感光ドラム１ａ上に残ったトナーをクリーニングするユニットである。現像手段である現像ユニット８ａは、現像ローラ４ａ、非磁性一成分トナー５ａ、現像剤塗布ブレード７ａからなる。感光ドラム１ａ、帯電ローラ２ａ、クリーニングユニット３ａ、現像ユニット８ａは、画像形成装置に対して着脱自在な一体型のプロセスカートリッジ９ａとなっている。

露光手段である露光装置１１ａは、レーザ光を多面鏡によって走査させるスキャナユニット又はＬＥＤ（発光ダイオード）アレイから構成され、画像信号に基づいて変調された走査ビーム１２ａを感光ドラム１ａ上に照射する。また、帯電ローラ２ａは、帯電ローラ２ａへの電圧供給手段である帯電高電圧電源２０ａに接続されている。現像ローラ４ａは、現像ローラ４ａへの電圧供給手段である現像高電圧電源２１ａに接続されている。１次転写ローラ１０ａは、１次転写ローラ１０ａへの電圧供給手段である１次転写高電圧電源２２ａに接続されている。以上が第１ステーションの構成であり、第２、第３、第４ステーションも同様の構成をしている。他のステーションについて、第１ステーションと同一の機能を有する部品は同一の符号を付し、符号の添え字にステーションごとにｂ、ｃ、ｄを付している。なお、以下の説明において、特定のステーションについて説明する場合を除き、添え字ａ、ｂ、ｃ、ｄを省略する。

中間転写ベルト１３は、その張架部材として２次転写対向ローラ１５、テンションローラ１４、補助ローラ１９の３本のローラにより支持されている。テンションローラ１４のみバネ（不図示）で中間転写ベルト１３を張る方向の力が加えられており、中間転写ベルト１３に適当なテンション力が維持されるようになっている。２次転写対向ローラ１５はメインモータ（不図示）からの回転駆動を受けて回転し、外周に巻かれた中間転写ベルト１３が回動する。中間転写ベルト１３は感光ドラム１ａ～１ｄ（例えば、図１では反時計回り方向に回転）に対して順方向（例えば、図１では時計回り方向）に略同速度で移動する。また、中間転写ベルト１３は、矢印方向（時計回り方向）に回転し、１次転写ローラ１０は中間転写ベルト１３を挟んで感光ドラム１と反対側に配置されて、中間転写ベルト１３の移動に伴い従動回転する。中間転写ベルト１３を挟んで感光ドラム１と１次転写ローラ１０とが当接している位置を１次転写位置という。補助ローラ１９、テンションローラ１４及び２次転写対向ローラ１５は電気的に接地されている。なお、第２～第４ステーションも１次転写ローラ１０ｂ～１０ｄは第１ステーションの１次転写ローラ１０ａと同様の構成としているので説明を省略する。

次に実施例１の画像形成装置の画像形成動作を説明する。画像形成装置は待機状態時に印刷指令を受信すると、画像形成動作をスタートする。感光ドラム１や中間転写ベルト１３等はメインモータ（不図示）によって所定のプロセススピードで矢印方向に回転を始める。感光ドラム１ａは、帯電高電圧電源２０ａにより電圧が印加された帯電ローラ２ａによって一様に帯電され、続いて露光装置１１ａから照射された走査ビーム１２ａによって画像情報に従った静電潜像が形成される。現像ユニット８ａ内のトナー５ａは、現像剤塗布ブレード７ａによって負極性に帯電されて現像ローラ４ａに塗布される。そして、現像ローラ４ａには、現像高電圧電源２１ａより所定の現像電圧が供給される。感光ドラム１ａが回転して感光ドラム１ａ上に形成された静電潜像が現像ローラ４ａに到達すると、静電潜像は負極性のトナーが付着することによって可視化され、感光ドラム１ａ上には第１色目（例えば、Ｙ（イエロー））のトナー像が形成される。他の色Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各ステーション（プロセスカートリッジ９ｂ～９ｄ）も同様に動作する。各色の１次転写位置間の距離に応じて、一定のタイミングでコントローラ（不図示）からの書き出し信号を遅らせながら、露光による静電潜像が各感光ドラム１ａ～１ｄ上に形成される。それぞれの１次転写ローラ１０ａ～１０ｄにはトナーと逆極性の直流高電圧が印加される。以上の工程により、順に中間転写ベルト１３にトナー像が転写されて（以下、１次転写という）、中間転写ベルト１３上に多重トナー像が形成される。

その後、トナー像の作像に合わせて、カセット１６に積載されている記録材である用紙Ｐは、給紙ソレノイド（不図示）によって回転駆動される給紙ローラ１７により給送（ピックアップ）される。給送された用紙Ｐは搬送ローラによりレジストレーションローラ（以下、レジストローラという）１８に搬送される。用紙Ｐは、中間転写ベルト１３上のトナー像に同期して、レジストローラ１８によって中間転写ベルト１３と２次転写ローラ２５との当接部である転写ニップ部へ搬送される。２次転写ローラ２５には２次転写高電圧電源２６により、トナーと逆極性の電圧が印加され、中間転写ベルト１３上に担持された４色の多重トナー像が一括して用紙Ｐ上（記録材上）に転写される（以下、２次転写という）。用紙Ｐ上に未定着のトナー像が形成されるまでに寄与した部材（例えば、感光ドラム１等）は画像形成手段として機能する。一方、２次転写を終えた後、中間転写ベルト１３上に残留したトナーは、クリーニングユニット２７によって清掃される。２次転写が終了した後の用紙Ｐは、定着手段である定着装置５０へと搬送され、トナー像の定着を受けて画像形成物（プリント、コピー）として排出トレー３０へと排出される。定着装置５０のフィルム５１、ニップ形成部材５２、加圧ローラ５３、ヒータ５４については後述する。

［画像形成装置の制御ブロック図］
図２は画像形成装置の動作を説明する制御部の構成を示すブロック図であり、この図を参照しながら画像形成装置の印刷動作について説明する。ホストコンピュータであるＰＣ１１０は、画像形成装置の内部にあるビデオコントローラ９１に対して印刷指令を出力し、印刷画像の画像データをビデオコントローラ９１に転送する役割を担う。

ビデオコントローラ９１はＰＣ１１０からの画像データを露光データに変換し、エンジンコントローラ９２内にある露光制御装置９３に転送する。露光制御装置９３はＣＰＵ９４から制御され、露光データに応じてレーザ光のオンオフを行う露光装置１１の制御を行う。制御手段であるＣＰＵ９４は印刷指令を受信すると画像形成シーケンスをスタートさせる。

エンジンコントローラ９２にはＣＰＵ９４、メモリ９５等が搭載されており、予めプログラムされた動作を行う。ＣＰＵ９４は、時間を測定するタイマを有している。高電圧電源９６は上述した帯電高電圧電源２０、現像高電圧電源２１、１次転写高電圧電源２２、２次転写高電圧電源２６から構成される。また、定着電力制御装置９７は、供給制御部である双方向サイリスタ（以下、トライアックという）５６、電力を供給する発熱体を排他的に選択する切替え部としての発熱体切替え器５７等から構成される。定着電力制御装置９７は、定着装置５０において発熱させる発熱体を選択し、供給する電力量を決定する。また、駆動装置９８はメインモータ９９、定着モータ１００等から構成される。また、センサ１０１は定着装置５０の温度を検知する温度検知手段である定着温度センサ５９、用紙Ｐの幅を検知する紙幅センサ３１等からなり、センサ１０１の検知結果はＣＰＵ９４に送信される。ＣＰＵ９４は画像形成装置内のセンサ１０１の検知結果を取得し、露光装置１１、高電圧電源９６、定着電力制御装置９７、駆動装置９８を制御する。これにより、ＣＰＵ９４は、静電潜像の形成、現像されたトナー像の転写、用紙Ｐへのトナー像の定着等を行い、露光データがトナー像として用紙Ｐ上に印刷される画像形成工程の制御を行う。なお、本発明が適用される画像形成装置は、図１で説明した構成の画像形成装置に限定されるものではなく、異なる幅の用紙Ｐを印刷することが可能で、後述するヒータ５４を有する定着装置５０を備える画像形成装置であればよい。

［定着装置の構成］
次に、発熱体により用紙Ｐ上のトナー像を加熱する加熱装置を制御する、実施例１における定着装置５０の構成について図３を用いて説明する。ここで、長手方向とは、後述する用紙Ｐの搬送方向と略直交する加圧ローラ５３の回転軸方向のことである。また、搬送方向に略直交する方向（長手方向）の用紙Ｐの長さを幅という。

図３は、定着装置５０の断面模式図である。図３左側から未定着のトナー像Ｔを保持した用紙Ｐが、定着ニップ部Ｎにおいて図中左から右に向けて搬送されながら加熱されることにより、トナー像Ｔが用紙Ｐに定着される。実施例１における定着装置５０は、円筒状のフィルム５１と、フィルム５１を保持するニップ形成部材５２と、フィルム５１とともに定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ５３と、用紙Ｐを加熱するためのヒータ５４（ヒータ部）とにより構成されている。

フィルム５１（第１の回転体）は加熱回転体としての定着フィルムである。実施例１では、基層として、例えばポリイミドを用いている。基層の上に、シリコーンゴムからなる弾性層、ＰＦＡからなる離型層を用いている。フィルム５１の回転によるニップ形成部材５２及びヒータ５４とフィルム５１との間に生じる摩擦力を低減するために、フィルム５１の内面には、グリスが塗布されている。

ニップ形成部材５２はフィルム５１を内側からガイドするとともに、フィルム５１を介して加圧ローラ５３との間で定着ニップ部Ｎを形成する役割を果たす。ニップ形成部材５２は剛性・耐熱性・断熱性を有する部材であり、液晶ポリマー等により形成されている。フィルム５１はこのニップ形成部材５２に対して外嵌されている。加圧ローラ５３（第２の回転体）は加圧回転体としてのローラである。加圧ローラ５３は、芯金５３ａ、弾性層５３ｂ、離型層５３ｃからなる。加圧ローラ５３は、両端を回転可能に保持されており、定着モータ１００（図２参照）によって回転駆動される。また、加圧ローラ５３の回転により、フィルム５１は従動回転する。加熱部材であるヒータ５４は、ニップ形成部材５２に保持され、フィルム５１の内面と接している。ヒータ５４及び定着温度センサ５９については後述する。

［ヒータの構成］
続いて、ヒータ５４について、図４、図５を用いて詳しく説明する。図４は、発熱体が配置されたヒータ５４を上方向から見たときのヒータ５４の構成を示す模式図である。図４において、基準線ａは、発熱体５４ｂ１ａ、５４ｂ１ｂ、５４ｂ２、５４ｂ３の長手方向の中心線であり、定着装置５０に搬送される用紙Ｐの長手方向の中心線でもある。図４に示すように、ヒータ５４は、基板５４ａ、発熱体５４ｂ１ａ、５４ｂ１ｂ、５４ｂ２、５４ｂ３、導体５４ｃ、接点５４ｄ１～５４ｄ４、保護ガラス層５４ｅを有している。導体５４ｃは、図中、黒く塗られた部分である。本実施例の基板５４ａは、セラミックであるアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いている。セラミック基板としては、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミ（ＡｌＮ）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などが広く知られており、中でもアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）は、価格が安く、入手が容易である。また、基板５４ａには強度面に優れる金属を用いてもよく、金属基板としてはステンレス（ＳＵＳ）が価格的にも強度的にも優れており、好適に用いられる。セラミック基板、金属基板のいずれにおいても、導電性を有する場合は、絶縁層を設けて使用すればよい。基板５４ａ上には、発熱体５４ｂ１ａ、５４ｂ１ｂ、５４ｂ２、５４ｂ３、導体５４ｃ、接点５４ｄ１～５４ｄ４が形成され、その上に各発熱体とフィルム５１との絶縁を確保するために、保護ガラス層５４ｅが形成されている。

各発熱体は、長手方向の長さ（図４中の左右方向の長さ）が異なっており、発熱体５４ｂ１ａ、５４ｂ１ｂの長手方向の長さＬ１は２２２ｍｍ、発熱体５４ｂ２の長手方向の長さＬ２は１８８ｍｍ、発熱体５４ｂ３の長手方向の長さＬ３は１５４ｍｍである。長手方向の長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３の大小関係は、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３となっている。例えば、使用する用紙ＰがＡ４サイズの場合には、発熱体５４ｂ１が使用され、使用する用紙ＰがＢ５サイズの場合には、発熱体５４ｂ２が主に使用され、使用する用紙ＰがＡ５サイズの場合には、発熱体５４ｂ３が主に使用されるものとする。

図４に示すように、第１の発熱体である発熱体５４ｂ１ａ、５４ｂ１ｂは、導体５４ｃを介して、それぞれ一端を接点５４ｄ２（第１の接点）に、他端を接点５４ｄ４（第４の接点）に電気的に接続されている。また、発熱体５４ｂ２は、導体５４ｃを介して、一端を接点５４ｄ２に、他端を接点５４ｄ３に電気的に接続されている。同様に、発熱体５４ｂ３は、導体５４ｃを介して、一端を接点５４ｄ１（第２の接点）に、他端を接点５４ｄ３（第３の接点）に電気的に接続されている。ここで、図４に示すように、発熱体５４ｂ１ａと発熱体５４ｂ１ｂとの長手方向の長さＬ１は同じ長さであり、この２つの発熱体を使用する場合には、常に同時に使用される。以下では、一対の発熱体５４ｂ１ａ、５４ｂ１ｂを合わせて発熱体５４ｂ１と呼ぶ。また、発熱体５４ｂ１、５４ｂ２、５４ｂ３は、図４に示すように、長手方向でオーバーラップしている。

図４に示すように、発熱体５４ｂ２（第２の発熱体）、５４ｂ３（第３の発熱体）は、それぞれが基板５４ａの短手方向において非対称に配置されており、発熱体５４ｂ２、５４ｂ３が発熱した際には、基板５４ａの短手方向に非対称の温度勾配ができる。そのため、予期せぬ故障などによって、発熱体５４ｂ２、５４ｂ３に最大電力が一定時間以上投入された際には、基板５４ａの一端を変形させる熱応力がかかる場合がある。そこで、本実施例では、発熱体５４ｂ２、５４ｂ３には、単位長さあたりの最大電力を小さくすることにより、基板５４ａにかかる熱応力が一定範囲に収まるようにしている。一方、発熱体５４ｂ１は、定着装置５０を短時間で用紙Ｐを通紙可能な温度まで昇温させるために、単位長さあたりの最大電力が最も大きい抵抗値にしている。図４に示すように、発熱体５４ｂ１は、基板５４ａの短手方向に対して左右対称に配置されているため熱応力が生じにくく、最大電力を大きく設定することができる。本実施例では、発熱体５４ｂ１、５４ｂ２、５４ｂ３の抵抗値（発熱体全体の抵抗値）を、それぞれ１０Ω、３０Ω、３０Ωとした。発熱体５４ｂ１の抵抗値は、２本の発熱体５４ｂ１ａ、５４ｂ１ｂの抵抗の合成抵抗値である。各発熱体の単位長さあたりの最大電力は、（電力）／（発熱体の長さ）＝（（入力電圧）^２／（抵抗値））／（発熱体の長さ）で表すことができる。例えば、本実施例では、入力電圧が１２０Ｖの場合、各発熱体の単位長さ（１ｍ）あたりの最大電力は、発熱体５４ｂ１が６４８６Ｗ／ｍ、発熱体５４ｂ２が２５５３Ｗ／ｍ、発熱体５４ｂ３が３１１７Ｗ／ｍとなる。このように、発熱体５４ｂ１と発熱体５４ｂ２、５４ｂ３とは、単位長さあたりの最大電力を異ならせている。

［定着温度センサ］
図５は、図４に示すヒータ５４を、定着装置５０に搬送される用紙Ｐの長手方向の中心線（図４の基準線ａ）で切断したときのヒータ５４の断面を示す模式図である。定着温度センサ５９は、サーミスタ素子５９ａ、ホルダ５９ｂ、ホルダ５９ｂとサーミスタ素子５９ａとの間の熱伝導を阻害する役割のセラミックペーパー５９ｃ、サーミスタ素子５９ａを物理的、電気的に保護する役割の絶縁樹脂シート５９ｄで構成される。サーミスタ素子５９ａは、ヒータ５４の温度に応じて抵抗値が変化し、出力値（電圧）が変化する温度検知手段であり、不図示のジュメット線と配線により、ＣＰＵ９４と接続されている。サーミスタ素子ａは、ヒータ５４の温度に応じて、検知結果である電圧をＣＰＵ９４に出力する。ＣＰＵ９４は、定着温度センサ５９の温度検知結果に基づいて、ヒータ５４の温度制御を行う。定着温度センサ５９は、保護ガラス層５４ｅと反対側の面で基板５４ａに接している。また、定着温度センサ５９が設置された基板５４ａの面の反対側の面には、保護ガラス層５４ｅで覆われた発熱体５４ｂ１ａ、５４ｂ１ｂ、５４ｂ２、５４ｂ３が配置されている。

図４において、定着温度センサ５９を示す点線は、定着温度センサ５９が基板５４ａの裏面に配置されていることを表しており、定着温度センサ５９が基板５４ａに当接する位置を示している。サーミスタ素子５９ａは、発熱体５４ｂ１、５４ｂ２、５４ｂ３の長手方向の中心線であり、定着装置５０に搬送される用紙Ｐの中心線である基準線ａ上に配置されている。

［電力制御回路の構成］
図６は、定着装置５０の電力制御回路の構成を示す模式図である。本実施例の定着装置５０は、用紙Ｐのサイズに応じて、発熱体５４ｂ１、５４ｂ２、５４ｂ３への電力比率を制御して、ヒータ５４の所望の長手方向における温度分布を形成する。ここで、電力比率とは、交流電源５５から各発熱体５４ｂ１、５４ｂ２、５４ｂ３へ電力を供給する時間の比率（割合）のことである。

定着装置５０の電力制御回路は、交流電源５５から各発熱体５４ｂ１、５４ｂ２、５４ｂ３への電力供給路の接続、又は切断を行うトライアック５６ａ、５６ｂと、電力を供給する発熱体を切り替える発熱体切替え器５７を有している。なお、以下では、発熱体切替え器５７を切替え器５７とする。トライアック５６ａは、交流電源５５とヒータ５４の接点５４ｄ４との間の電力供給路の接続（オン）、又は切断（オフ）を行う。一方、トライアック５６ｂは、交流電源５５と切替え器５７との間、又は交流電源５５とヒータ５４の接点５４ｄ１との間の電力供給路の接続（オン）、又は切断（オフ）を行う。切替え器５７は、複数の発熱体への電力供給を制御する発熱体制御手段としてのＣ接点リレーであり、ヒータ５４の接点５４ｄ３をトライアック５６ｂ、又は交流電源５５に接続するように切り替える。なお、ヒータ５４の接点５４ｄ２は、常に交流電源５５に接続されている。

例えば、交流電源５５から発熱体５４ｂ１に電力を供給する場合には、トライアック５６ａをオンして交流電源５５とヒータ５４の接点５４ｄ４とを接続し、トライアック５６ｂをオフする。これにより、発熱体５４ｂ１（５４ｂ１ａ、５４ｂ１ｂ）がヒータ５４の接点５４ｄ２、５４ｄ４を介して、交流電源５５と接続される。また、交流電源５５から発熱体５４ｂ２に電力を供給する場合には、トライアック５６ｂをオンして交流電源５５と切替え器５７とを接続し、ヒータ５４の接点５４ｄ３をトライアック５６ｂと接続するように、切替え器５７を制御する。更に、トライアック５６ｂをオフする。これにより、発熱体５４ｂ２の一端がヒータ５４の接点５４ｄ３、切替え器５７、トライアック５６ｂを介して交流電源５５と接続され、発熱体５４ｂ２の他端がヒータ５４の接点５４ｄ２を介して、交流電源５５と接続される。また、交流電源５５から発熱体５４ｂ３に電力を供給する場合には、トライアック５６ｂをオンし、ヒータ５４の接点５４ｄ３を交流電源５５と接続するように切替え器５７を制御する。更に、トライアック５６ｂをオフする。これにより、発熱体５４ｂ３の一端がヒータ５４の接点５４ｄ３、切替え器５７を介して交流電源５５と接続され、発熱体５４ｂ３の他端がヒータ５４の接点５４ｄ１、トライアック５６ｂを介して、交流電源５５と接続される。ＣＰＵ９４は、定着温度センサ５９にて検知したヒータ５４の温度情報に基づいて、ヒータ５４の温度を用紙Ｐへの画像形成に適した目標温度に到達させるために必要な電力量を算出する。本実施例では、ヒータ５４の温度制御にＰＩ制御を用いているが、制御方法はこれに限定されるものではない。

ＣＰＵ９４は、ヒータ５４の温度を目標温度に到達させるための電力比率で電力供給を行うため、トライアック５６ａ、５６ｂ、発熱体切替え器５７を制御して、各発熱体５４ｂ１、５４ｂ２、５４ｂ３への電力供給時間を振り分ける。発熱体への電力供給の切替えは、交流電源５５の電源周波数の４周期ごとに行われる。例えば、電力供給時間の１サイクルを１０とし、発熱体５４ｂ１ａ、５４ｂ１ｂへの電力供給時間比（以下、電力比ともいう）を２、発熱体５４ｂ２への電力供給時間比（電力比）を８とする。この場合、交流電源５５を発熱体５４ｂ１に接続し、電力供給を行う状態を、８周期（＝４周期×２）の期間続ける。その後、電力を供給する発熱体の切替えを行い、交流電源５５を発熱体５４ｂ２に接続し、電力供給を行う状態を３２周期（＝４周期×８）の期間続けた後、再度、発熱体５４ｂ１へ接続するという動作を繰り返す。本実施例では、電力供給時間比（電力比）を１０：０～０：１０まで、電力供給時間比（電力比）を１刻み単位で切り替えることが可能である。

本実施例では、ヒータ５４の温度を目標温度に到達させるための電力比率を、交流電源５５からの電力供給時間を振り分けることで実現したが、方法はこれに限定されるものではない。本発明では、各発熱体への電力供給量が時間、電圧、電流のいずれか、又はそれらの組合せによって分配されればよい。例えば、発熱体制御手段として、各発熱体にトライアックを設け、ＣＰＵ９４で各トライアックのＯＮ／ＯＦＦを切替え、各発熱体に供給する電流量を制御することで、所望の電力比率を実現してもよい。また、比率の分解能もこれに限定されるものではない。

［交流電源の入力電圧の取得］
本実施例では、以下に説明する入力電圧予測シーケンス（電圧検知手段）を用いて、交流電源５５からの入力電圧を取得する。図７は、交流電源５５の入力電圧を取得する制御シーケンスを示すフローチャートである。図７に示す処理は、画像形成装置の電源がオンされると起動され、ＣＰＵ９４により実行される。なお、メモリ９５には、予め測定した発熱体５４ｂ１の抵抗値Ｒ１が格納されている。また、メモリ９５には、後述する図８のグラフをテーブル化した参照テーブルが格納されている。

画像形成装置は電源がオンされると、定着装置５０に交流電源５５から電力供給を行い、装置内の各ローラを回転させる動作（以後、前多回転と呼ぶ）を行う。ステップ（以下、Ｓとする）１１では、ＣＰＵ９４は、前多回転時には、トライアック５６ａ、５６ｂ、切替え器５７を制御して、交流電源５５から発熱体５４ｂ１に対してデューティ８０％で電力供給を行う。Ｓ１２では、ＣＰＵ９４は、電力供給後、定着温度センサ５９の温度が第１の温度である第１閾値温度（＝１００℃）に到達したかどうかを判断し、到達したと判断した場合には処理をＳ１３に進め、到達していないと判断した場合には処理をＳ１２に戻す。

Ｓ１３では、ＣＰＵ９４は、タイマをリセットしてスタートさせる。Ｓ１４では、ＣＰＵ９４は、定着温度センサ５９の温度が第２の温度である第２閾値温度（＝１５０℃）に到達したかどうかを判断し、到達したと判断した場合には処理をＳ１５に進め、到達していないと判断した場合には処理をＳ１４に戻す。

Ｓ１５では、ＣＰＵ９４は、タイマのタイマ値に基づいて、定着温度センサ５９の温度が第１閾値温度（＝１００℃）から第２閾値温度（＝１５０℃）に到達するまでの時間Ｔｗを取得する。ここで、実験的に時間Ｔｗと発熱体に供給された予測電力の関係を求めて、グラフにしたものが図８である。図８において、横軸は定着温度センサ５９の温度が第１閾値温度に到達してからの時間（単位：ｍｓｅｃ（ミリ秒））を示し、横軸は発熱体の電力（予測電力）（単位：Ｗ）を示している。図８は、例えば、時間Ｔｗが３００ｍｓｅｃの場合には予測電力は１２１０Ｗであり、時間Ｔｗが１０００ｍｓｅｃの場合には予測電力は１０００Ｗであることを示している。そして、メモリ９５には、図８のグラフに基づいて、測定した時間Ｔｗから発熱体の予測電力を算出する参照テーブルが記憶されている。Ｓ１６では、ＣＰＵ９４は、メモリ９５に記憶された参照テーブルから、取得した時間Ｔｗに対応する発熱体５４ｂ１の予測電力Ｗを取得する。

Ｓ１７では、ＣＰＵ９４は、メモリ９５から発熱体５４ｂ１の抵抗値Ｒ１を取得する。Ｓ１８では、ＣＰＵ９４は、Ｓ１６で取得した発熱体５４ｂ１の予測電力Ｗと、Ｓ１７で取得した発熱体５４ｂ１の抵抗値Ｒ１とを用いて、交流電源５５の入力電圧を算出する。なお、ＣＰＵ９４は、交流電源５５の入力電圧Ｖを、入力電圧Ｖ＝√（予測電力Ｗ×抵抗値Ｒ１）の式により算出するものとする。ＣＰＵ９４は、算出した交流電源５５の入力電圧をメモリ９５に格納して、処理を終了する。

このように、交流電源５５の入力電圧Ｖを求める場合、入力電圧Ｖを測定することは必須ではなく、本実施例のように予測値を求めてもよいし、入力電圧Ｖと強い相関のある指標を用いてもよい。また、上述した入力電圧を算出するＳ１１～Ｓ１８の処理は、画像形成装置の電源がオンされた場合だけでなく、ＣＰＵ９４が印刷指令を受信して、画像形成動作を開始する際の前多回転時にも実行される。

［定着装置の温度予測］
次に、定着装置５０のヒータ５４の温度を予測するカウント温度予測方式について説明する。本実施例では、定着装置５０を構成する各部材（フィルム５１、加圧ローラ５３、ニップ形成部材５２等）の温度を予測するために、カウント値を用いる。カウント値は、ＣＰＵ９４内部、又はメモリ９５に格納されており、１枚の用紙Ｐの定着処理を行うごとに＋１だけ加算される。そのため、定着処理される用紙Ｐの枚数が多いほど、カウント値は大きくなる。一方、定着処理が終了した後の待機状態の際には、定着装置５０の各部材は自然冷却され、温度が下がる。これに伴い、カウント値も時間経過と共にカウントダウンさせる。具体的には、予め定着装置５０の各部材の冷却特性を調べておき、経過時間をパラメータとした演算式を用いて、カウント値を減算する。このように、カウント値に基づいて定着装置５０の各部材の温度を予測する方式をカウント温度予測方式と呼ぶ。

［ゾーン毎の必要電力］
例えば、カウント値が０の状態から第１の目標カウント値までの区間をゾーン１、第１の目標カウント値から第２の目標カウント値までの区間をゾーン２と呼び、各ゾーンに合わせて、発熱体５４ｂへの電力供給の切替えタイミングを変化させる。なお、ゾーンの数は２つに限定することはなく、複数設けてもよい。本実施例では、第１の目標カウント値を３０、第２の目標カウント値を１００、第３の目標カウント値を２００とし、ゾーンを４つに分けている。例えば、定着装置５０がＣｏｌｄ状態（カウントが０の状態）から用紙Ｐへの印刷を開始すると、用紙Ｐを３０枚印刷した時点（＝３０枚の用紙Ｐの定着処理が終了した時点）で、カウント値が第１の目標カウント値を３０に到達する。そのため、用紙Ｐの３０枚目の印刷終了でゾーン１が終了し、用紙Ｐの３１枚目の印刷からは、ゾーン２に切り替わる。

発熱体５４ｂ１、５４ｂ２、５４ｂ３が用紙Ｐ上のトナー像を形成するトナーを溶融させて、用紙Ｐに定着させるために必要な発熱量は、定着装置５０のヒータ５４に蓄えられた熱量によって変化する。定着装置５０のヒータ５４が冷えている場合は大きな発熱量が必要となるが、連続印刷を行った後などの定着装置５０のヒータ５４が暖まった場合には、必要な発熱量は小さくなる。

表１は、上述した各ゾーンにおけるヒータ５４の単位長さあたりの必要電力を示した表である。表１において、左側の列は、ゾーン（１～４）を示し、右側の列は各ゾーンに対応した、ヒータ５４の単位長さあたりの必要電力（単位：Ｗ／ｍ（メートル））を示している。なお、表１に示す必要電力は、ゾーン毎に実験的に電力を変化させて、用紙Ｐへのトナーの定着性を評価することで確認を行った。また、表１に示す必要電力の数値は、第１の位を四捨五入して表記している。

［交流電源の入力電圧と発熱体の電力比率の関係］
前述したように、本実施例では長手方向の長さが最も大きい発熱体５４ｂ１の最大発熱量が最も大きい。そのため、定着装置５０のヒータ５４が冷えた状態では、発熱体５４ｂ１に最大電力を供給することで、ヒータ５４が目標温度に到達するまでのウェイトタイム（待ち時間）を最も短くすることができる。定着装置５０のヒータ５４が暖まった状態では、用紙Ｐが通過しない発熱体５４ｂ１の長手方向の端部領域（非通紙部領域）において、定着装置５０のヒータ５４の温度が徐々に昇温する非通紙部昇温という現象が生じる。本実施例では、使用する用紙Ｐのサイズに合わせた長手方向の長さを有する発熱体（例えば発熱体５４ｂ２や発熱体５４ｂ３）を用いて、非通紙部昇温を緩和させる。しかしながら、前述したように発熱体５４ｂ２、５４ｂ３は、最大電力を小さく設定しているため、単体では各ゾーンでの必要電力を達成できない。そのため、本実施例では、補助的に発熱体５４ｂ１を用いることで、必要電力の不足分を補うこととしている。定着装置５０のヒータ５４が暖まるほど、必要電力は小さくなる。そのため、発熱体５４ｂ１へ電力供給を行う電力比率も小さくすることができる。その結果、非通紙部昇温が顕著な状態では、発熱体５４ｂ１の電力比率が下がり、電力の低い発熱体５４ｂ２、５４ｂ３の電力比率が高まるため、発熱体の温度が下がり、その結果、十分に非通紙部昇温を緩和する効果が得られる。

（入力電圧が１１０Ｖの場合の電力比率）
具体的に、入力電圧１１０Ｖで、Ａ５サイズの用紙Ｐを連続印刷した場合について、以下に説明する。本実施例の画像形成装置は、１分あたり３０枚の速さでＡ５サイズの用紙Ｐを印刷することが可能である。Ａ５サイズの用紙Ｐの印刷時には、定着装置５０は発熱体５４ｂ１、５４ｂ３を用いて定着動作を行う。入力電圧が１１０Ｖのとき、発熱体５４ｂ１の最大電力は５４５０Ｗ／ｍ、発熱体５４ｂ３の最大電力は２６１９Ｗ／ｍである。

以下に示す表２は、各ゾーンに対して、必要電力（単位：Ｗ／ｍ）と電力供給期間の１サイクルを１０としたときの電力比、通紙域の最大電力（単位：Ｗ／ｍ）、定着不良の発生有無を示す定着性を示した表である。表２の電力比における「５４ｂ１」、「５４ｂ３」は、発熱体５４ｂ１、５４ｂ３に対応している．各ゾーンにおける通紙域最大電力は、次の（式１）により求めることができる。

通紙域最大電力＝（発熱体５４ｂ１の最大電力）×（発熱体５４ｂ１の電力比率）＋
（発熱体５４ｂ３の最大電力）×（発熱体５４ｂ３の電力比率）
・・・（式１）
（式１）を用いて、各ゾーンにおける通紙域最大電力を求めると、以下のようになる。表２より、ゾーン１における発熱体５４ｂ１、５４ｂ３の電力比は７：３である。そこで、（式１）より、通紙域最大電力＝（５４５０Ｗ／ｍ）×（７／１０）＋（２６１９Ｗ／ｍ）×（３／１０）＝３８１５＋７８５．７＝４６００．７≒４６００（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。また、表２より、ゾーン２における発熱体５４ｂ１、５４ｂ３の電力比は５：５である。そこで、（式１）より、通紙域最大電力＝（５４５０Ｗ／ｍ）×（５／１０）＋（２６１９Ｗ／ｍ）×（５／１０）＝２７２５＋１３０９．５＝４０３４．５≒４０３０（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。更に、表２より、ゾーン３における発熱体５４ｂ１、５４ｂ３の電力比は３：７である。そこで、（式１）より、通紙域最大電力＝（５４５０Ｗ／ｍ）×（３／１０）＋（２６１９Ｗ／ｍ）×（７／１０）＝１６３５＋１８３３．３＝３４６８．３≒３４７０（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。また、表２より、ゾーン４における発熱体５４ｂ１、５４ｂ３の電力比は２：８である。そこで、（式１）より、通紙域最大電力＝（５４５０Ｗ／ｍ）×（２／１０）＋（２６１９Ｗ／ｍ）×（８／１０）＝１０９０＋２０９５．２＝３１８５．２≒３１９０（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。

表２に示す各ゾーンの通紙域最大電力は、各ゾーンの必要電力に対して、必要電力＜通紙域最大電力の関係が成立している。そのため、表２に示す電力比を用いることで、各ゾーンにおいて必要電力の不足による定着不良が発生することはなかった。定着不良の発生有無については、表中の定着性欄に示している。

（画像形成の制御シーケンス）
図９は、画像形成装置がホストコンピュータであるＰＣ１１０から印刷指令を受信してから、用紙Ｐへの印刷が終了するまでの制御シーケンスを示すフローチャートである。図９に示す処理は、画像形成装置の電源がオンされると起動され、ＣＰＵ９４により実行される。

Ｓ１０１では、ＣＰＵ９４は、ＰＣ１１０から印刷指令を受信したかどうかを判断し、受信したと判断した場合には処理をＳ１０２に進め、受信していないと判断した場合には処理をＳ１０１に戻す。Ｓ１０２では、ＣＰＵ９４は、上述した入力電圧予測シーケンスを用いて、交流電源５５の入力電圧を取得する。Ｓ１０３では、ＣＰＵ９４は、受信した印刷指令で指定された用紙Ｐのサイズ（指定紙サイズ）を取得する。Ｓ１０４では、ＣＰＵ９４は、上述したカウント温度予測により、用紙Ｐの印刷を行うためのゾーンを決定する。Ｓ１０５では、ＣＰＵ９４は、Ｓ１０３で取得した用紙Ｐのサイズ、Ｓ１０４で決定したゾーン、Ｓ１０２で取得した入力電圧を用いて、今回の用紙Ｐの印刷を行う際の発熱体５４ｂの電力比率を決定する。Ｓ１０６では、ＣＰＵ９４は、Ｓ１０５で決定した電力比率に基づいてヒータ５４の発熱体５４ｂへの電力供給を行うことで、ヒータ５４の目標温度の制御を行い、搬送される用紙Ｐへの定着動作を行う。Ｓ１０７では、ＣＰＵ９４は、印刷指令による印刷が終了したかどうか判断し、終了したと判断した場合には処理をＳ１０８に進め、終了していないと判断した場合には処理をＳ１０２に戻す。Ｓ１０８では、ＣＰＵ９４は、定着装置５０のヒータ５４の発熱体５４ｂへの電力供給を停止し、処理をＳ１０３に戻す。

ここで、入力電圧が低下した場合の定着装置５０のヒータ５４の状態について説明する。例えば、入力電圧が１１０Ｖから１００Ｖに低下した場合、上述した表２と同じ電力比で発熱体５４ｂ１、５４ｂ３に電力供給を行った場合の各ゾーンの通紙域最大電力、定着性を表にまとめたものが表３である。表３の見方については、上述した表２と同様であり、ここでの説明は省略する。表３に示す通紙域最大電力は、入力電圧が１００Ｖのときの発熱体５４ｂ１，５４ｂ３の最大電力と表３に示す電力比とを、上述した（式１）に代入して求めたものである。なお、入力電圧１００Ｖの場合の最大電力は、最大電力Ｐ＝（入力電圧）^２／抵抗値と、入力電圧１１０Ｖの場合の最大電力とに基づいて、算出することができる。これにより求めた入力電圧１００Ｖの場合の発熱体５４ｂ１の最大電力は４５０５Ｗ／ｍであり、発熱体５４ｂ３の最大電力は２１６５Ｗ／ｍとなる。

ここで、表３に基づいて、各ゾーンの通紙域最大電力を求める。表３より、ゾーン１における発熱体５４ｂ１、５４ｂ３の電力比は７：３である。そこで、（式１）より、通紙域最大電力＝（４５０５Ｗ／ｍ）×（７／１０）＋（２１６５Ｗ／ｍ）×（３／１０）＝３１５３．５＋６４９．５＝３８０３≒３８００（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。また、表３より、ゾーン２における発熱体５４ｂ１、５４ｂ３の電力比は５：５である。そこで、（式１）より、通紙域最大電力＝（４５０５Ｗ／ｍ）×（５／１０）＋（２１６５Ｗ／ｍ）×（５／１０）＝２２５２．５＋１０８２．５＝３３３５≒３３４０（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。更に、表３より、ゾーン３における発熱体５４ｂ１、５４ｂ３の電力比は３：７である。そこで、（式１）より、通紙域最大電力＝（４５０５Ｗ／ｍ）×（３／１０）＋（２１６５Ｗ／ｍ）×（７／１０）＝１３５１．５＋１５１５．５＝２８６７≒２８７０（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。また、表３より、ゾーン４における発熱体５４ｂ１、５４ｂ３の電力比は２：８である。そこで、（式１）より、通紙域最大電力＝（４５０５Ｗ／ｍ）×（２／１０）＋（２１６５Ｗ／ｍ）×（８／１０）＝９０１＋１７３２＝２６３３≒２６３０（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。

表３に示す各ゾーンの通紙域最大電力は、各ゾーンの必要電力に対して、必要電力＞通紙域最大電力の関係となっている。そのため、入力電圧が１００Ｖの場合に、入力電圧１１０Ｖの場合の電力比率を適用すると、必要な電力が不足し、表３の定着性の欄に示したように、電力不足によってトナー像のトナーが溶融しきらない定着不良が発生する。そして、定着不良が発生した状態で、用紙Ｐへの印刷動作が続けられると、定着装置５０の定着部材にトナーが付着し、付着したトナーが後続の用紙Ｐに吐き出される（付着する）などの印刷不良が発生する。

（入力電圧が１００Ｖの場合の電力比率）
そこで、本実施例では、入力電圧が１００Ｖの場合には、入力電圧が１１０Ｖの場合とは異なる電力比率を適用する。表４は、入力電圧が１００Ｖの場合の電力比、通紙域最大電力、定着性を示した表である。表４の見方は、上述した表２、３と同様であり、ここでの説明は省略する。

ここで、表４に基づいて、各ゾーンの通紙域最大電力を求める。表４より、ゾーン１における発熱体５４ｂ１、５４ｂ３の電力比は１０：０である。そこで、（式１）より、通紙域最大電力＝（４５０５Ｗ／ｍ）×（１０／１０）＋（２１６５Ｗ／ｍ）×（０／１０）＝４５０５≒４５１０（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。また、表４より、ゾーン２における発熱体５４ｂ１、５４ｂ３の電力比は８：２である。そこで、（式１）より、通紙域最大電力＝（４５０５Ｗ／ｍ）×（８／１０）＋（２１６５Ｗ／ｍ）×（２／１０）＝３６０４＋４３３＝４０３７≒４０４０（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。更に、表４より、ゾーン３における発熱体５４ｂ１、５４ｂ３の電力比は６：４である。そこで、（式１）より、通紙域最大電力＝（４５０５Ｗ／ｍ）×（６／１０）＋（２１６５Ｗ／ｍ）×（４／１０）＝２７０３＋８６６＝３５６９≒３５７０（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。また、表４より、ゾーン４における発熱体５４ｂ１、５４ｂ３の電力比は４：６である。そこで、（式１）より、通紙域最大電力＝（４５０５Ｗ／ｍ）×（４／１０）＋（２１６５Ｗ／ｍ）×（６／１０）＝１８０２＋１２９９＝３１０１≒３１００（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。

表４に示す各ゾーンの通紙域最大電力は、各ゾーンの必要電力に対して、必要電力＜通紙域最大電力の関係となっている。そのため、表４に示す電力比を用いることで、すべてのゾーンにおいて必要な電力の不足による定着不良が発生することはない。なお、定着不良の発生有無については、表中の定着性欄に示している。

［入力電圧に応じた電力比率］
また、具体的な入力電圧に対する電力比をまとめた表が表５である。表５では、入力電圧が１１０Ｖ以上、１１０Ｖ未満かで、各ゾーンにおける電力比を変更している。なお、表５における電力比は、入力電圧が１１０Ｖ以上の場合は表２の電力比を設定し、入力電圧が１１０Ｖ未満の場合は表４の電力比を設定している。用紙Ｐに対する印刷を実行する際に、用紙Ｐの印刷枚数に応じたゾーンと、入力電圧予測シーケンスの結果に応じて表５に示す電力比率を適用することで、すべての場合において定着装置のヒータ５４の電力不足による用紙Ｐの定着不良の発生はなかった。

このように、本実施例では、入力電圧が低下したと判断した際には、ヒータ５４に配置された複数の発熱体のうち、長手方向の長さが長い発熱体の電力比率を増加させている。ここで、上述した電力比率を実験的に確認する方法について説明する。まず、ヒータ５４の各発熱体に流れる電流を測定するために、トライアック５６ａと発熱体５４ｂ１との間、及びトライアック５６ｂと発熱体５４ｂ２、５４ｂ３との間に電流計を設置する。そして、定着装置５０のヒータ５４の熱量を安定させるため、間欠時間を統一して、用紙Ｐに対する連続印刷を複数回行う。例えば、本実施例では、２０枚を１セットとし、セット間の時間を３分にすることで、印刷開始前の加圧ローラの温度が９０℃近くで安定した。そのときのカウント値によるゾーンは、ゾーン４であった。このような安定した状態で電流値を測定し、あらかじめ測定しておいたヒータ５４の発熱体５４ｂの抵抗値に基づいて、それぞれの発熱体５４ｂに投入された電力Ｗを求める。また、電流測定値は、複数枚の用紙Ｐにおける平均値をとる。上述した作業を入力電圧を変化させながら行った結果、本実施例では１００Ｖの場合のゾーン４での電力比２：８に対して、実際の実験により求められた電力比は、２．１：７．９となっており、表２で示した電力比を概ね実現することができた。

以上説明したように、本実施例では、入力電圧予測シーケンスによって取得した入力電圧に応じて、ヒータ５４の発熱体５４ｂへの電力比率を決定する。具体的には、入力電圧が低下したと判断した場合には、複数の発熱体のうち、長手方向の長さが長い発熱体の電力比率を増加させる。このような制御を行うことで、入力電圧の変化による発熱体の長手方向の温度分布の変化を抑制することが可能となり、温度低下に伴う定着不良を抑制することができた。なお、本実施例では、用紙ＰがＡ５サイズに対応する発熱体５４ｂ３を用いた場合について説明した。例えばＢ５連続印刷時など、用紙ＰがＢ５サイズに対応する発熱体５４ｂ２を用いた場合も、入力電圧が低いときは電力比率を変化させることで同様の効果が得られる。

以上説明したように、本実施例によれば、入力電圧の変化に応じて、発熱体への電力供給を切り替えることができる。

実施例１では、入力電圧予測シーケンスによって取得した交流電源の入力電圧が低下した場合のヒータの発熱体への電力供給を制御する電力比率の変更について説明した。実施例２では、実施例１とは異なる方法により取得した交流電源の入力電圧が上昇した場合のヒータの発熱体への電力供給を制御する電力比率の変更について説明する。なお、実施例２が適用される画像形成装置の構成は、実施例１の図１で説明した画像形成装置の構成と同様であり、同じ装置には同じ符号を用いることで説明を省略する。

［画像形成装置の制御ブロック図］
図１０は、本実施例の画像形成装置の制御部の構成を示すブロック図である。図１０では、実施例１の図２と比べて、定着電力制御装置９７に、交流電源５５から定着装置５０に流れる電流を検知する電流検知回路１０６が追加されている点が異なる。図１０において、その他の構成は、実施例１の図２と同様であり、ここでの説明は省略する。

［電力制御回路の構成］
図１１は、実施例２の定着装置５０の電力制御回路の構成を示す模式図である。図１１では、実施例１の図６と比べて、交流電源５５とトライアック５６ａ、５６ｂとの間の電力供給経路に、電流検知回路１０６が設けられている点が異なる。電流検知手段である電流検知回路１０６は、交流電源５５から定着装置５０に流れる電流を検知し、検知した結果をＣＰＵ９４に通知する。ＣＰＵ９４は、後述する入力電圧算出シーケンスを用いて、電流検知回路１０６により検知された電流値に基づいて、交流電源５５の入力電圧を算出する。図１１に示す電力制御回路のその他の回路構成は、実施例１の図６に示す回路構成と同様であり、ここでの説明は省略する。

［交流電源の入力電圧の算出］
本実施例では、以下に説明する入力電圧算出シーケンス（電圧検知手段）を用いて、交流電源５５からの入力電圧を取得する。図１２は、交流電源５５の入力電圧を予測する制御シーケンスを示すフローチャートである。図１２に示す処理は、画像形成装置の電源がオンされると起動され、ＣＰＵ９４により実行される。なお、メモリ９５には、予め測定した発熱体５４ｂ１の抵抗値Ｒ１が格納されている。

画像形成装置は電源がオンされると、定着装置５０に交流電源５５から電力供給を行い、装置内の各ローラを回転させる前多回転を行う。Ｓ２１では、ＣＰＵ９４は、前多回転時には、トライアック５６ａ、５６ｂ、切替え器５７を制御して、交流電源５５から発熱体５４ｂ１に対してデューティ８０％で電力供給を行う。Ｓ２２では、ＣＰＵ９４は、電流検知回路１０６から、交流電源５５から発熱体５４ｂ１に供給される電流値Ｉを取得する。Ｓ２３では、ＣＰＵ９４は、メモリ９５から発熱体５４ｂ１の抵抗値Ｒ１を取得する。Ｓ２４では、ＣＰＵ９４は、Ｓ２２で取得した電流値Ｉと、Ｓ２３で取得した発熱体５４ｂ１の抵抗値Ｒ１とを用いて、交流電源５５の入力電圧Ｖを算出し、算出した交流電源５５の入力電圧Ｖをメモリ９５に格納して、処理を終了する。なお、ＣＰＵ９４は、交流電源５５の入力電圧Ｖを、入力電圧Ｖ＝電流値Ｉ×抵抗値Ｒ１により算出する。このように、本実施例では、実測された電流値Ｉと発熱体の抵抗値Ｒ１に基づいて交流電源５５の入力電圧Ｖを算出している。そのため、前述した実施例１の入力電圧予測シーケンスに比べて、正確なヒータ５４の発熱体５４ｂへの入力電圧を算出することが可能となる。また、上述した入力電圧を算出するＳ２１～Ｓ２４の処理は、画像形成装置の電源がオンされた場合だけでなく、ＣＰＵ９４が印刷指令を受信して、画像形成動作を開始する際の前多回転時にも実行される。

［連続印刷時の発熱体の温度分布］
本実施例では、ＩＮＶＯＩＣＥ用紙（長手方向の紙幅１３９．７ｍｍ）の連続印刷時の動作について説明する。ＩＮＶＯＩＣＥ用紙の印刷も、Ａ５サイズの用紙Ｐの印刷時と同様、１分間あたり３０枚の用紙Ｐの印刷が可能な印刷速度に設定されている。ここでは、１分間あたりの用紙Ｐの印刷枚数のことを、ＰＰＭ（Ｐｒｉｎｔ Ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅ）と呼ぶ。また、ＰＰＭは画像形成装置の生産性を示す指標でもある。

図１３は、ＩＮＶＯＩＣＥ用紙の印刷を行った場合の定着装置５０のヒータ５４の温度分布を説明する図である。図１３（ａ）は、ヒータ５４の発熱体５４ｂ１、５４ｂ２、５４ｂ３の構成とＩＮＶＯＩＣＥ用紙との位置関係を示した図である。例えば、発熱体５４ｂ１は、使用する用紙ＰがＡ４サイズの場合に主に使用され、発熱体５４ｂ２は使用する用紙ＰがＢ５サイズの場合に主に使用され、発熱体５４ｂ３は使用する用紙ＰがＡ５サイズの場合に主に使用される。図中、範囲Ｈ１は、発熱体５４ｂ１に電力供給された場合に温度が上昇し、発熱体５４ｂ３に電力供給された場合には電力が供給されないため、温度が上昇しない範囲を示している。また、範囲Ｈ２は、ＩＮＶＯＩＣＥ用紙の図中、長手方向の長さ（紙幅）を示している。Ｈ１とＨ２との間の範囲Ｍは、発熱体５４ｂ３の長手方向の長さの範囲内で、ＩＮＶＯＩＣＥ用紙が通過しない範囲を示している。

図１３（ｂ）は、ヒータ５４の発熱体５４ｂがフィルム５１に供給する電力量を示しており、横軸はフィルム５１に対する位置を示し、縦軸は発熱体５４ｂ１、５４ｂ３が供給する電力量を示している。図１３（ｃ）は、図１３（ｂ）に示す電力量が供給されたフィルム５１のフィルム温度のイメージ図を示しており、横軸はヒータ５４に対する位置を示し、縦軸はフィルム５１の表面温度を示している。フィルム温度のイメージ図は、ＩＮＶＯＩＣＥ用紙が定着装置５０の定着ニップ部Ｎ（図３参照）を通過した際の温度を表している。

画像形成装置は、ＩＮＶＯＩＣＥ用紙の場合も、Ａ５サイズの用紙Ｐと同様に、発熱体５４ｂ１と発熱体５４ｂ３の電力比率を制御して印刷を行う。ただし、ＩＮＶＯＩＣＥ用紙は、Ａ５サイズの用紙Ｐよりも長手方向の幅が狭く、図１３（ａ）に示すように、発熱体５４ｂ３の長手方向の長さの範囲内であり、かつＩＮＶＯＩＣＥ用紙の通らない範囲Ｍの割合が大きくなる。図１３（ｃ）に示すように、フィルム５１の温度が最高温度となるヒータ５４の長手方向の範囲は、範囲Ｍ内に存在する。これは、範囲Ｍには、発熱体から最大電力が供給され、かつＩＮＶＯＩＣＥ用紙が通過しないことにより、フィルム５１の熱がＩＮＶＯＩＣＥ用紙に奪われないからである。

一般的に、ＰＰＭが同じであれば、印刷される用紙Ｐの幅が発熱体５４ｂ（５４ｂ１、５４ｂ２、５４ｂ３）の幅（長手方向の長さ）より短いほど、フィルム５１の熱が用紙Ｐによって奪わない。そのため、用紙Ｐが通過しないヒータ５４の長手方向の領域における部材温度は上昇する。上述したように、本実施例においても、ＩＮＶＯＩＣＥ用紙の印刷時の方が、Ａ５サイズの用紙Ｐの印刷時よりも、非通紙部昇温が大きくなる。また、一般的にＰＰＭが大きくなると、非通紙部昇温は大きくなる。

［電力比率の設定］
そこで、本実施例では、以下に示す３つの条件に基づいて、ヒータ５４の発熱体５４ｂ１、５４ｂ２、５４ｂ３の電力比率ｘを設定する。
（条件１）：ｘは、次の（式２）に示す条件式を満足すること。

（条件２）：（条件１）を満たすｘの内、最も小さい値を設定する。
（条件３）：（条件１）、（条件２）を満たし、かつｘ≧（１／１０）を満たす。

ここで、（式２）に示すＶは、上述した入力電圧算出シーケンスによって取得した入力電圧Ｖの値である。また、抵抗値Ｒ１は発熱体５４ｂ１の抵抗値、抵抗値Ｒ３は発熱体５４ｂ３の抵抗値であり、それぞれ予めＣＰＵ９４内部、又はメモリ９５に記憶されているものとする。長さＬ１は発熱体５４ｂ１の長手方向の長さ、長さＬ３は発熱体５４ｂ３の長手方向の長さである。電力比率ｘは、発熱体５４ｂ１への電力比率を表している。したがって、発熱体５４ｂ３への電力比率は（１－ｘ）となる。また、Ｗは、用紙Ｐの印刷時に必要な単位長さあたりの電力を表す。

（式２）の左辺は、発熱体５４ｂ１と発熱体５４ｂ３がオーバーラップしている範囲（図１３（ａ）の範囲Ｈ２）に、発熱体５４ｂ１、５４ｂ３が与える電力を表している。（式２）の左辺の第１項は発熱体５４ｂ１に供給される電力を表し、第２項は発熱体５４ｂ２に供給される電力を表している。（条件１）に示す（式２）において、発熱体５４ｂ１，５４ｂ３が与える電力（式２の左辺）をＷ（式２の右辺）よりも大きくすることで、電力不足による定着不良を防ぐことができる。一方、発熱体５４ｂ１と発熱体５４ｂ３がオーバーラップしない範囲（図１３（ａ）の範囲Ｈ１）に発熱体５４ｂ１が与える電力は、（式２）の右辺（＝必要電力Ｗ）で表される。そのため、（式２）の条件式が成立する電力比率ｘの中で最も小さい値を設定することで、発熱体５４ｂ１には、必要最低限の電力が供給されることになる（条件２）。

ここで、発熱体５４ｂ１への電力比率ｘがｘ＝０とした際にも、（式２）において左辺≧右辺が成立した場合について説明する。この場合は、発熱体５４ｂ１への電力供給が行われないため、発熱体５４ｂ１を使用せずとも、発熱体５４ｂ３のみで必要電力が足りることを示している。しかしながら、発熱体５４ｂ１の電力比率ｘを０にすると、図１３（ａ）に示す範囲Ｈ１のフィルム５１の温度が極端に低くなる場合があった。そのため、フィルム５１の範囲Ｈ１の内面に塗布したグリスが溶けきらず、その結果、フィルム５１の範囲Ｈ１の摺動負荷が大きくなり、フィルム５１が変形するという現象が生じた。フィルム５１の変形を防ぐためには、発熱体５４ｂ１にも電力供給を行い、範囲Ｈ１においてもグリスを溶融させる必要がある。実験的に、範囲Ｈ１においては電力を２００Ｗ以上供給すれば、グリスが溶融し、フィルム５１の変形が生じないことがわかった。この条件を満たすには、ｘは０より大きい値、すなわち、すべてのゾーンにおいてｘ≧（１／１０）とすればよい（条件３）。本実施例では、上述した（条件１）～（条件３）を満たすように、電力比率が制御される。

［入力電圧１２７Ｖ、３０ＰＰＭの場合の電力比率］
表６は、入力電圧が１２７Ｖ（３０ＰＰＭ）の場合の各ゾーンの必要電力、発熱体５４ｂ１、５４ｂ３への電力比，通紙域最大電力、通紙域外最大電力、通紙域実電力、通紙域外実電力、フィルム５１の最高温度をまとめた表である。

表６に示す通紙域最大電力は、入力電圧が１２７Ｖのときの発熱体５４ｂ１，５４ｂ３の最大電力と表６に示す電力比とを、上述した（式１）に代入して求めたものである。入力電圧１２７Ｖの場合の最大電力は、最大電力Ｐ＝（入力電圧）^２／抵抗値と、入力電圧１２０Ｖの場合の最大電力とに基づいて、算出することができる。なお、入力電圧１２０Ｖの場合の発熱体５４ｂ１の最大電力は６４８６Ｗ／ｍであり、発熱体５４ｂ３の最大電力は３１１７Ｗ／ｍである。これにより求めた入力電圧１２７Ｖの場合の発熱体５４ｂ１の最大電力は７２６５Ｗ／ｍであり、発熱体５４ｂ３の最大電力は３４９１Ｗ／ｍである。

ここで、表６に基づいて、各ゾーンの通紙域最大電力を求める。表６より、ゾーン１における発熱体５４ｂ１、５４ｂ３の電力比は３：７である。そこで、（式１）より、通紙域最大電力＝（７２６５Ｗ／ｍ）×（３／１０）＋（３４９１Ｗ／ｍ）×（７／１０）＝２１７９．５＋２４４３．７＝４６２３．２≒４６２０（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。また、表６より、ゾーン２における発熱体５４ｂ１、５４ｂ３の電力比は２：８である。そこで、（式１）より、通紙域最大電力＝（７２６５Ｗ／ｍ）×（２／１０）＋（３４９１Ｗ／ｍ）×（８／１０）＝１４５３＋２７９２．８＝４２４５．８≒４２５０（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。更に、表６より、ゾーン３における発熱体５４ｂ１、５４ｂ３の電力比は１：９である。そこで、（式１）より、通紙域最大電力＝（７２６５Ｗ／ｍ）×（１／１０）＋（３４９１Ｗ／ｍ）×（９／１０）＝７２６．５＋３１４１．９＝３８６８．４≒３８７０（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。また、表６より、ゾーン４における発熱体５４ｂ１、５４ｂ３の電力比は１：９である。そこで、（式１）より、通紙域最大電力＝（７２６５Ｗ／ｍ）×（１／１０）＋（３４９１Ｗ／ｍ）×（９／１０）＝７２６．５＋３１４１．９＝３８６８．４≒３８７０（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。

続いて、表６に基づいて、通紙域外最大電力を求める。表６における通紙域外最大電力は、（発熱体５４ｂ１の最大電力）×（発熱体５４ｂ１の電力比率）により算出される。したがって、ゾーン１の通紙域外電力は、（７２６５Ｗ／ｍ）×（３／１０）＝２１７９．５≒２１８０（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。また、ゾーン２の通紙域外電力は、（７２６５Ｗ／ｍ）×（２／１０）＝１４５３≒１４５０（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。更に、ゾーン３の通紙域外電力は、（７２６５Ｗ／ｍ）×（１／１０）＝７２６．５≒７３０（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。同様に、ゾーン４の通紙域外電力は、（７２６５Ｗ／ｍ）×（１／１０）＝７２６．５≒７３０（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。

表６に示すように、実施例１と同様に、各ゾーンにおいて通紙域最大電力≧必要電力を満たしており、表６に示す電力比率での実験においても、電力不足による定着不良が生じることはなかった。実際には、ヒータ５４への電力供給はＰＩ制御をしているので、通紙域において最大電力が投入されることはなく、平均的には必要電力に近い電力量が投入される。また、表６に示す通紙域実電力、通紙域外実電力は、通紙中に平均的に投入された電力に、計算によって求めた通紙域最大電力と通紙域外最大電力の比を乗じて算出している。

また、表６のフィルム最高温度には、ゾーン毎のフィルム５１表面の最高温度を示している。フィルム５１は、耐熱性の観点から、印刷時は常時２５０℃を下回っていることが好ましい。フィルム５１の表面温度が２５０℃を超えた状態で長時間、印刷が行われると、フィルム５１が変形するおそれがある。本実施例では、マージンをとって、２４０℃をフィルム閾値温度とした。フィルム５１の表面温度がフィルム閾値温度を下回っている限り、加圧ローラ５３やヒータ５４といった定着装置５０のその他の部材が変形することはなかった。

［入力電圧１２７Ｖ、４０ＰＰＭの場合の電力比率］
表６に示したように、本実施例に示される制御においては、フィルム５１の最高温度はフィルム閾値温度（＝２４０℃）に到達するまでに、ゾーンにより１５℃～２０℃の余裕がある。そのため、用紙Ｐの印刷速度を上げることが可能となる。そこで、先行紙と後続紙の間の間隔時間を短縮することにより印刷速度を上げ、１分間あたりの用紙Ｐの印刷枚数を３０ＰＰＭから４０ＰＰＭに上げたときの各ゾーンの電力比、最大電力等を示した表が、表７である。表７は、入力電圧が１２７Ｖ（４０ＰＰＭ）の場合の各ゾーンの必要電力、発熱体５４ｂ１、５４ｂ３への電力比，通紙域最大電力、通紙域外最大電力、通紙域実電力、通紙域外実電力、フィルム５１の最高温度をまとめた表である

表７では、ＰＰＭが３０ＰＰＭから４０ＰＰＭへの上昇に伴い、各ゾーンの必要電力が増加している。例えばゾーン１での必要電力は、４４４０Ｗ／ｍから４５７０Ｗ／ｍに上昇し、ゾーン２での必要電力は、３９２０Ｗ／ｍから４０５０Ｗ／ｍに上昇している。同様に、ゾーン３での必要電力は、３４２０Ｗ／ｍから３５６０Ｗ／ｍに上昇し、ゾーン４での必要電力は、３０２０Ｗ／ｍから３１５０Ｗ／ｍに上昇している。その結果、通紙域実電力、通紙域外実電力も上昇しているが、フィルム５１の最高温度は、３０ＰＰＭの場合と比べて、ゾーンにより８℃～１０℃上昇しているが、フィルム閾値温度２４０℃以下を維持している。なお、４０ＰＰＭの場合の電力比は、３０ＰＰＭ（表６）の場合と同一の電力比であるため、通紙域最大電力、及び通紙域外最大電力は３０ＰＰＭの場合と同じである。このように、入力電圧算出シーケンスによって算出された入力電圧が上昇したと判断した際には、長手方向の長さが長い発熱体（表６、７では発熱体５４ｂ１）の電力比率を低下させる。これにより、非通紙部昇温を抑制し、生産性を向上させる効果を奏することができる。本実施例では、先行紙と後続紙の間の間隔時間を短縮することによりＰＰＭを上げたが、例えば、プロセススピードを速くすることによりＰＰＭを上げてもよい。

［入力電圧に応じた電力比率の設定］
具体的な入力電圧に対する発熱体５４ｂ１、５４ｂ２の電力比率を表８に示す。

表８は、各ゾーンにおいて、入力電圧算出シーケンスを用いて算出した交流電源５５の入力電圧の検知結果に応じた発熱体５４ｂ１、５４ｂ３の電力比を示した表である。入力電圧については、１１０Ｖ未満、１１０Ｖ以上～１２０Ｖ未満、１２０Ｖ以上～１３０Ｖ未満、１３０Ｖ以上の４つに分類している。入力電圧１１０Ｖ未満の場合の発熱体５４ｂ１、５４ｂ３の電力比は実施例１の表４に準拠し、入力電圧１１０Ｖ以上～１２０Ｖ未満の発熱体５４ｂ１、５４ｂ３の電力比は、実施例１の表２に準拠している。また、入力電圧１２０Ｖ以上～１３０Ｖ未満の発熱体５４ｂ１、５４ｂ３の電力比は、本実施例の表６に準拠している。

以上説明したように、本実施例では、ＣＰＵ９４は、入力電圧算出シーケンスによって取得した交流電源５５の入力電圧が低下したと判断した場合には、長手方向の長さが長い方の発熱体の電力比率を増加させる。一方、ＣＰＵ９４は、入力電圧算出シーケンスによって取得した交流電源５５の入力電圧が上昇したと判断した場合には、長手方向の長さが長い方の発熱体の電力比率を低下させる。本実施例では、このような発熱体への電力供給量の制御を行う構成とすることで、電力量不足に起因する定着不良の発生を防止するだけでなく、非通紙部昇温を緩和させ、画像形成装置の生産性（ＰＰＭ）を向上させることができる。

［入力電圧に応じて電力比率を変更することによる効果］
ここで、交流電源５５の入力電圧に応じて、発熱体への電力比率を変更する実施例１、２の方式と、入力電圧の上昇が検知されても電力比率を変更しない方式の例（以下、比較例という）との比較を行う。なお、本実施例と重複する点については説明を省略する。

表９は、交流電源５５からの入力電圧が上昇しても、電力比率は入力電圧が１１０Ｖ以上～１２０Ｖ未満の場合の電力比率のままで変更しない場合のゾーン毎の最大電力、非通紙部温度等を示した表である。表９は、入力電圧が１２７Ｖ（３０ＰＰＭ）で用紙Ｐの印刷が行われる場合の各ゾーンの最大電力、電力比、通紙域・通紙域外最大電力、通紙域・通紙域外実電力、フィルム５１の最高温度（図中、非通紙部温度と表示）を示している。

ここで、表９に基づいて、各ゾーンの通紙域最大電力を求める。表９より、ゾーン１における発熱体５４ｂ１、５４ｂ３の電力比は７：３である。そこで、（式１）より、通紙域最大電力＝（７２６５Ｗ／ｍ）×（７／１０）＋（３４９１Ｗ／ｍ）×（３／１０）＝５０８５．５＋１０４７．３＝６１３２．８≒６１３０（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。また、表９より、ゾーン２における発熱体５４ｂ１、５４ｂ３の電力比は５：５である。そこで、（式１）より、通紙域最大電力＝（７２６５Ｗ／ｍ）×（５／１０）＋（３４９１Ｗ／ｍ）×（５／１０）＝３６３２．５＋２１７４５．５＝５３７８≒５３８０（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。更に、表９より、ゾーン３における発熱体５４ｂ１、５４ｂ３の電力比は３：７である。そこで、（式１）より、通紙域最大電力＝（７２６５Ｗ／ｍ）×（３／１０）＋（３４９１Ｗ／ｍ）×（７／１０）＝２１７９．５＋２４４３．７＝４６２３．２≒４６２０（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。また、表９より、ゾーン４における発熱体５４ｂ１、５４ｂ３の電力比は２：８である。そこで、（式１）より、通紙域最大電力＝（７２６５Ｗ／ｍ）×（２／１０）＋（３４９１Ｗ／ｍ）×（８／１０）＝１４５３＋２７９２．８＝４２４５．８≒４２５０（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。

同様に、表９に基づいて、各ゾーンの通紙域外最大電力を求める。表９における通紙域外最大電力は、（発熱体５４ｂ１の最大電力）×（発熱体５４ｂ１の電力比率）により算出される。したがって、ゾーン１の通紙域外電力は、（７２６５Ｗ／ｍ）×（７／１０）＝５０８５．５≒５０９０（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。また、ゾーン２の通紙域外電力は、（７２６５Ｗ／ｍ）×（５／１０）＝３６３２．５≒３６３０（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。更に、ゾーン３の通紙域外電力は、（７２６５Ｗ／ｍ）×（３／１０）＝２１７９．５≒２１８０（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。同様に、ゾーン４の通紙域外電力は、（７２６５Ｗ／ｍ）×（２／１０）＝１４５３≒１４５０（Ｗ／ｍ）（第１の位を四捨五入）となる。

また、表９に示す通紙域実電力、通紙域外実電力は、通紙中に平均的に投入された電力に、計算によって求めた通紙域最大電力と通紙域外最大電力の比を乗じて算出している。表９におけるゾーン１～４の通紙域実電力は、それぞれ４４６０Ｗ／ｍ、３９２０Ｗ／ｍ、３４２０Ｗ／ｍ、３０２０Ｗ／ｍである。一方、表９と同一条件の入力電圧が１２７Ｖ（３０ＰＰＭ）で用紙Ｐの印刷が行われる、本実施例の表６に示すゾーン１～４の通紙域実電力は、それぞれ４４７０Ｗ／ｍ、３９６０Ｗ／ｍ、３４６０Ｗ／ｍ、３１００Ｗ／ｍである。通紙域実電力については、実施例２の場合も、比較例の場合も略同様の電力であり、差が生じていない。一方、表９におけるゾーン１～４の通紙域外実電力は、それぞれ３７００Ｗ／ｍ、２６５０Ｗ／ｍ、１６１０Ｗ／ｍ、１０３０Ｗ／ｍである。一方、表９と同一条件の入力電圧が１２７Ｖ（３０ＰＰＭ）で用紙Ｐの印刷が行われる、本実施例の表６に示すゾーン１～４の通紙域外実電力は、それぞれ２１２０Ｗ／ｍ、１３６０Ｗ／ｍ、６５０Ｗ／ｍ、５８０Ｗ／ｍである。通紙域外実電力については、実施例２の場合と比較例の場合とでは、大きな差が生じている。

表９に示すように、各ゾーンの必要電力、通紙域最大電力の関係は、必要電力＜通紙域最大電力の大小関係を満たしており、電力不足による定着不良が発生することはない。一方、フィルム５１の最高温度は、実施例２の表６と比較して、１２℃（ゾーン２）～１８℃（ゾーン４）高くなっている。

この理由について、図１４を用いて説明する。図１４は、図１３と同様に、（ａ）では、ヒータ５４の発熱体５４ｂ１、５４ｂ２、５４ｂ３の構成と用紙Ｐとの位置関係を示している。また、図１４（ｂ）は、ヒータ５４の発熱体５４ｂ１、５４ｂ３がフィルム５１に供給する電力量を示しており、横軸はフィルム５１に対する位置を示し、縦軸は発熱体５４ｂ１，５４ｂ３が供給する電力量を示している。図１４（ｃ）は、図１４（ｂ）に示す電力量を供給した際のフィルム５１のフィルム温度のイメージ図を示しており、横軸はフィルム５１に対する位置を示し、縦軸はフィルム温度を示している。また、図１４は、図１４の左側に示した（Ａ）と、図１４の右側に示した（Ｂ）と、に分かれており、（Ａ）は実施例２の場合の構成を、（Ｂ）は比較例の構成を示している。以下では、それぞれ構成Ａ、構成Ｂと呼ぶこととする。なお、構成Ａ、構成Ｂでは、表９に示す電力比率以外の条件は、同一条件としている。

図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、構成Ａ、構成Ｂともに、フィルム５１の温度が最高温度となる長手方向の範囲は、範囲Ｍと重なっている。ここで、図１４（ｂ）に示す範囲Ｈ２内の電力は、発熱体５４ｂ１，５４ｂ３がフィルム５１に与える電力であり、用紙Ｐがフィルム５１を通過する際に、用紙Ｐに熱として与えられる（加えられる）電力でもあり、構成Ａ、構成Ｂともに同じである。また、範囲Ｍの電力も、範囲Ｈ２と同様に、発熱体５４ｂ１，５４ｂ３からフィルム５１に同じ電力が与えられる。

一方、図１４（ｂ）に示すように、範囲Ｈ１の電力は、構成Ｂの方が構成Ａよりも大きくなっている。これは、構成Ｂの方が、構成Ａに比べて発熱体５４ｂ１に対する電力比率が大きいためである。そのため、図１４（ｃ）に示す範囲Ｈ１のフィルム温度も、構成Ｂの方が高くなっている。図１４（ｃ）に示すように、用紙Ｐが通過する範囲Ｈ２のフィルム温度は、構成Ａ、構成Ｂともに同じであるが、範囲Ｈ１のフィルム温度は構成Ｂの方が高いために、範囲Ｈ１に隣接する範囲Ｍの温度も、構成Ａに比べて、構成Ｂの方が高くなっている。

このように、入力電圧に応じて電力比率を変更しない比較例（構成Ｂ）の場合には、実施例２（構成Ａ）に比べて、範囲Ｈ１や範囲Ｍといった非通紙部の昇温が大きくなることがわかった。実施例２の構成（構成Ａ）は、比較例の構成（構成Ｂ）に対し、非通紙部昇温の緩和効果があることが明らかになった。

以上説明したように、入力電圧算出シーケンスによって入力電圧が上昇したと判断した場合には、電力比率を変化させることで非通紙部昇温を緩和させることが可能となる。また、電力比率を変化させるとともに、用紙Ｐの印刷速度を変化させることで、画像形成装置の生産性を向上させることが可能となる。更に、本実施例では、電流検知回路を用いた入力電圧算出シーケンスを用いることで、より正確に交流電源５５の入力電圧を算出することが可能となる。また、（式２）に基づいて電力比率を決定することにより、入力電圧の変化に対して、適切に電力比率を変化させることが可能になり、より所望のヒータ５４の長手方向の発熱分布を得ることが可能となる。

以上説明したように、本実施例によれば、入力電圧の変化に応じて、発熱体への電力供給を切り替えることができる。

５４ ヒータ
５４ｂ１ 発熱体
５４ｂ２ 発熱体
５５ 交流電源
５６ トライアック
５７ 発熱体切替え器
９４ ＣＰＵ

Claims (12)

1. 第１の発熱体と、前記第１の発熱体よりも長手方向の長さが短く、かつ前記第１の発熱体よりも発熱体全体の抵抗値が大きい第２の発熱体とを含む、少なくとも２つ以上の発熱体を有するヒータ部と、
   前記ヒータ部により加熱される第１の回転体と、
   前記第１の回転体に接触してニップ部を形成する第２の回転体と、
   を備え、
   記録材に担持された画像を前記ニップ部において加熱し、前記記録材に定着させる定着装置であって、
   前記ヒータ部の前記第１及び第２の発熱体に電力を供給する電源と、
   前記電源から前記第１の発熱体及び前記第２の発熱体に供給する電力を制御する制御手段と、
   前記電源から前記発熱体に入力される入力電圧を検知する電圧検知手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記第１の発熱体及び前記第２の発熱体を用いて前記記録材への定着処理を行う場合において、
   前記電圧検知手段により検知された入力電圧が第１の入力電圧であるときは、前記第１の発熱体に供給する電力量と前記第２の発熱体に供給する電力量の比率として第１の電力比率を設定し、
   前記電圧検知手段により検知された入力電圧が前記第１の入力電圧よりも低い第２の入力電圧であるときは、前記第１の発熱体に供給する電力量の割合が前記第１の電力比率と比較して大きい第２の電力比率を前記電力比率として設定し、
   設定した前記電力比率となるように前記電源から前記第１の発熱体及び前記第２の発熱体に供給する電力を制御することを特徴とする定着装置。
2. 前記制御手段は、
   前記電圧検知手段により検知された電圧をＶ、前記第１の発熱体の抵抗値をＲ１、長手方向の長さをＬ１、前記第２の発熱体の抵抗値をＲ２、長手方向の長さをＬ２、前記第１の発熱体の電力比率をｘ、記録材を加熱するのに必要な電力をＷとすると、
   

   

   を満足する前記ｘのうち、最も小さいｘを前記第１の発熱体の電力比率とすることを特徴
   とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記第１の発熱体の電力比率ｘは、０より大きいことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記ヒータ部の温度を検知する温度検知手段を備え、
   前記電圧検知手段は、前記温度検知手段により検知された前記第１の発熱体の温度が第１の温度から前記第１の温度よりも高い第２の温度に到達するまでの時間に前記第１の発熱体に供給された電力と、前記第１の発熱体の抵抗値と、に基づいて、前記入力電圧を検知することを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記電源から前記ヒータ部に流れる電流を検知する電流検知手段を備え、
   前記電圧検知手段は、前記電流検知手段により検知された電流値と、前記第１の発熱体の抵抗値と、に基づいて、前記入力電圧を算出することを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
6. 前記ヒータ部を有する基板を有し、
   前記ヒータ部は、更に前記第２の発熱体よりも前記長手方向の長さが短い第３の発熱体を有し、
   前記第１の発熱体は、長手方向の長さが略同じ長さの一対の発熱体であり、
   前記基板の短手方向において、前記第１の発熱体、前記第２の発熱体、前記第３の発熱体、前記第１の発熱体の順に配置されていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の定着装置。
7. 前記基板は、
   前記第１の発熱体の一端及び前記第２の発熱体の一端が電気的に接続される第１の接点と、
   前記第３の発熱体の一端が電気的に接続される第２の接点と、
   前記第２の発熱体の他端と、前記第３の発熱体の他端とが電気的に接続される第３の接点と、
   前記第１の発熱体の他端が電気的に接続される第４の接点と、を有することを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
8. 前記第１の発熱体又は前記第２の発熱体と、前記電源との接続を切り替える切替え部をさらに備え、
   前記切替え部は、
   前記電源と前記第４の接点との間の電力供給経路と、前記電源とリレー及び前記第２の接点との間の電力供給経路と、に設けられ、前記電力供給経路の接続、又は切断を行うことにより前記ヒータ部への電力供給を制御する供給制御部と、
   前記第３の接点との接続、又は前記供給制御部と前記第３の接点との接続を切替え可能な前記リレーと、
   を有することを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
9. 前記制御手段は、前記第２の発熱体の前記長手方向の長さに応じた記録材の加熱を行う場合には前記第１の発熱体及び前記第２の発熱体の前記電力比率を切り替え、前記第３の発熱体の前記長手方向の長さに応じた記録材の加熱を行う場合には前記第１の発熱体及び前記第３の発熱体の前記電力比率を切り替えることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の定着装置。
10. 前記第１の回転体はフィルムであることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の定着装置。
11. 前記フィルムの内面に接するように前記ヒータ部は設けられており、
    前記ニップ部は、前記フィルムを介して前記ヒータ部と前記第２の回転体により形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の定着装置。
12. 記録材に画像を形成する画像形成手段と、
    請求項１から請求項１１のいずれか１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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