特開 2024-104009 画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024104009

(43)【公開日】2024-08-02

(54)【発明の名称】画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20240726BHJP

   G03G 21/20 20060101ALI20240726BHJP

   H05B 3/00 20060101ALI20240726BHJP

【ＦＩ】

G03G15/20 555

G03G21/20

H05B3/00 310D

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023007998

(22)【出願日】2023-01-23

(71)【出願人】

【識別番号】000000295

【氏名又は名称】沖電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100116964

【弁理士】

【氏名又は名称】山形 洋一

(74)【代理人】

【識別番号】100120477

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 賢改

(74)【代理人】

【識別番号】100135921

【弁理士】

【氏名又は名称】篠原 昌彦

(74)【代理人】

【氏名又は名称】半田 淳一

(72)【発明者】

【氏名】高橋 慶彦

【テーマコード（参考）】

2H033

2H270

3K058

【Ｆターム（参考）】

2H033AA02

2H033AA03

2H033AA24

2H033AA41

2H033AA42

2H033BA25

2H033BA27

2H033BA31

2H033BA32

2H033BA38

2H033BB03

2H033BB05

2H033BB06

2H033BB13

2H033BB14

2H033BB15

2H033BB18

2H033BB29

2H033BB30

2H033BB33

2H033BB34

2H033BE00

2H033CA04

2H033CA07

2H033CA17

2H033CA30

2H033CA45

2H033CA47

2H270KA04

2H270KA09

2H270KA13

2H270KA28

2H270KA35

2H270KA65

2H270LA25

2H270LC06

2H270LD06

2H270MA35

2H270MB03

2H270MF01

2H270MF08

2H270MH09

2H270ZC03

2H270ZC04

2H270ZC06

2H270ZD05

3K058AA12

3K058BA18

3K058CB04

3K058CD01

(57)【要約】

【課題】定着装置のヒータ温度制御では、ＡＣ電圧のゼロクロス信号の検出タイミングからの位相差でトライアックをオン、オフしてヒータの点灯を制御する位相制御のものが知られているが、不連続な電力波形で電力量を調整するため、ヒータを点灯する際に電圧、電流の急峻な立ち上がり波形が生じ、高調波ノイズが発生することで制御系や周辺機器に影響を及ぼす可能性があった。
【解決手段】ＡＣ電圧が印加されるメインヒータ６０と、ＡＣ電圧の周期を検出するＡＣ半波検出部８３と、ヒータへのＡＣ電圧の印加をオン、オフするトライアック８６と、トライアック８６を駆動するトライアック駆動回路８２と、定着ヒータ駆動制御部８１とを備え、定着ヒータ駆動制御部８１は、ＡＣ電圧のゼロクロス周期を算出し、前記オン、オフの切替えタイミングをゼロクロス周期よりも長いヒータ制御周期に同期して行う。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＡＣ電圧が印加されることにより発熱するヒータと、
前記ＡＣ電圧の周期を検出する周期検出部と、
前記ヒータへの前記ＡＣ電圧の印加をオン、オフするスイッチと、
前記スイッチを駆動する駆動回路と、
前記駆動回路を介して前記ヒータへの前記ＡＣ電圧の印加を制御するヒータ制御部と
を備え、
前記ヒータ制御部は、前記周期検出部の検出結果から前記ＡＣ電圧の半波の第１の周期を算出し、前記オン、オフの切替えタイミングを前記第１の周期よりも長い第２の周期に同期して行うことを特徴とする画像形成装置。

【請求項2】

前記スイッチは、ゼロクロスタイプのフォトトライアックを含むことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

【請求項3】

前記第１の周期に対する前記第２の周期の比を１．０３以上とすることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。

【請求項4】

前記ヒータ制御部は、前記ヒータを備えた定着装置の検出温度と目標温度との比較に基づいて前記オンの時間と前記オフの時間の比率を決定することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子写真プロセスを利用した、定着装置を備える画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の装置は、ＡＣ電圧のゼロクロス点を検出しゼロクロス信号を生成して、ゼロクロス信号の検出タイミングからの位相差でトライアックをオン、オフし、定着装置のヒータの点灯を制御する位相制御のものが知られている。
（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１０１９３号公報（第６頁、図５）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、従来の方法ではゼロクロス検出回路が必要で比較的高価になること、また不連続な電力波形で電力量を調整するため、ヒータを点灯する際に電圧、電流の急峻な立ち上がり波形が生じ、高調波ノイズが発生することで制御系や周辺機器に影響を及ぼす可能性があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明による画像形成装置は、ＡＣ電圧が印加されることにより発熱するヒータと、前記ＡＣ電圧の周期を検出する周期検出部と、前記ヒータへの前記ＡＣ電圧の印加をオン、オフするスイッチと、前記スイッチを駆動する駆動回路と、前記駆動回路を介して前記ヒータへの前記ＡＣ電圧の印加を制御するヒータ制御部とを備え、
前記ヒータ制御部は、前記周期検出部の検出結果から前記ＡＣ電圧の半波の第１の周期を算出し、前記オン、オフの切替えタイミングを前記第１の周期よりも長い第２の周期に同期して行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0006】

本発明の画像形成装置によれば、安価で、高調波ノイズの発生を抑制でき、誤動作による意図しない温度上昇を防止できる、定着装置のヒータの温度制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明による実施の形態１の画像形成装置の要部構成図を概略的に示す要部構成図である。

【図2】画像形成装置の制御系の回路構成を示すブロック図である。

【図3】定着器の内部構成を概略的に示す要部構成図であり、（ａ）は記録用紙を受け入れる用紙搬入側から見た正面図であり、（ｂ）はその右側面図である。

【図4】定着器の面状の定着ヒータの通電駆動制御部を示す回路図である。

【図5】定着器の定着ヒータを温度制御する際のヒータ制御周期及び温度制御周期を決定するフローチャートである。

【図6】商用電源のＡＣ電圧の周波数５０Ｈｚ、デューティ値４０％で温度制御する場合の、各部の信号波形を示すタイムチャートである。

【図7】ＡＣ電圧のゼロクロスと第１定着オン信号のエッジの相互のタイミングの説明に供する図であり、（ａ）は本実施の形態に基づくタイミングを示し、（ｂ）は比較説明のために設定したタイミングを示している。

【発明を実施するための形態】

【0008】

実施の形態１．
図１は、本発明による実施の形態１の画像形成装置１１の要部構成図を概略的に示す要部構成図である。

【0009】

画像形成装置１１は、例えば電子写真カラープリンタとしての構成を備え、画像形成部を構成する、４つの独立した画像形成ユニットとしてのイメージドラムユニット（以後、ＩＤユニットと称す）１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ（特に区別する必要がない場合は単にＩＤユニット１２と称す場合がある）が、記録用紙４０の搬送方向（矢印Ａ方向）に沿って上流側から順に着脱自在に配置されている。ＩＤユニット１２Ｋはブラック（Ｋ）の画像を形成し、ＩＤユニット１２Ｙはイエロー（Ｙ）の画像を形成し、ＩＤユニット１２Ｍはマゼンタ（Ｍ）の画像を形成し、ＩＤユニット１２Ｃはシアン（Ｃ）の画像を形成する。

【0010】

本実施の形態においては、これらのＩＤユニット１２Ｋ，１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃの構成は同一であり、収容されているトナーの色のみが異なるため、ここではブラック（Ｋ）のＩＤユニット１２Ｋを例にとり、その内部構造を以下に説明する。

【0011】

ＩＤユニット１２Ｋには、感光体ドラム１３Ｋ（特に区別する必要がない場合は単に感光体ドラム１３と称す場合がある）、感光体ドラム１３Ｋの表面を均一に帯電する帯電ローラ１４Ｋ（特に区別する必要がない場合は単に帯電ローラ１４と称す場合がある）、感光体ドラム１３Ｋの表面に形成された静電潜像に、現像剤としてのブラック用トナー（図示せず）を付着させ、トナー像を形成する現像ローラ１６Ｋ（特に区別する必要がない場合は単に現像ローラ１６と称す場合がある）、及び現像ローラ１６Ｋに圧接させたトナー供給ローラ１８Ｋ（特に区別する必要がない場合は単にトナー供給ローラ１８と称す場合がある）とが配置されている。

【0012】

トナー供給ローラ１８Ｋは、ＩＤユニット１２Ｋ本体に対して着脱自在に装着されたトナーカートリッジ２０Ｋ（特に区別する必要がない場合は単にトナーカートリッジ２０と称す場合がある）に収容されたブラック用トナー（図示せず）を対応する現像ローラ１６Ｋに供給すると共に摩擦帯電させるローラである。現像ローラ１６Ｋには、現像ブレード１９Ｋ（特に区別する必要がない場合は単に現像ブレード１９と称す場合がある）が圧接されている。現像ブレード１９Ｋは、現像ローラ１６Ｋ上において、トナー供給ローラ１８Ｋから供給されたブラック用トナーを薄層化するものである。

【0013】

現像ローラ１６は、静電潜像を現像するトナーを表面に担持する部材であり、感光体ドラム１３の表面（周面）に接するように配置されている。この現像ローラ１６は、例えば、金属シャフトと、その外周（表面）を覆う半導電性ウレタンゴム層とを有している。尚、このような現像ローラ１６は、所定の周速度にて、例えば感光体ドラム１３とは逆方向に回転するようになっている。

【0014】

感光体ドラム１３Ｋの表面に圧接するクリーニングブレード２７Ｋ（特に区別する必要がない場合は単にクリーニングブレード２７と称す場合がある）は、後述する転写後に感光体ドラム１３Ｋ上に残ったブラック用トナー（残留トナー）を掻き落とし、例えば可撓性のゴム材またはプラスチック材などからなる。

【0015】

感光体ドラム１３Ｋの上部には、露光ヘッド１５Ｋ（特に区別する必要がない場合は単に露光ヘッド１５と称す場合がある）が、感光体ドラム１３Ｋに対向して配設されている。他の感光体ドラム１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃにも、同様にしてそれぞれ対応する露光ヘッド１５Ｃ，１５Ｍ，１５Ｙが配置されている。露光ヘッド１５は、対応する色の画像データに従って感光体ドラム１３を選択的に露光し、その表面（表層部分）に静電潜像を形成する。

【0016】

露光ヘッド１５は、例えば、照射光を発する複数の光源と、この照射光を感光体ドラム１３の表面に結像させるレンズアレイとを含んで構成され、これらの各光源としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やレーザ素子等が挙げられる。尚、露光ヘッド１５は、例えばアッパーカバー（図示せず）に保持され、アッパーカバーの開方向への回動に伴って、ＩＤユニット１２から離間する。

【0017】

４つのＩＤユニット１２の各感光体ドラム１３の下方には、転写ユニット２１が配設されている。転写ユニット２１は、転写ローラ１７Ｋ，１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ（特に区別する必要がない場合は単に転写ローラ１７と称す場合がある）、転写ベルト駆動ローラ２１ａ、転写ベルト従動ローラ２１ｂ、転写ベルト駆動ローラ２１ａ、及び転写ベルト従動ローラ２１ｂによって、張架した状態で図１中の矢印Ａ方向へ走行可能に配設された転写ベルト２６を備えている。尚、転写ベルト２６上に付着する残留トナーは、ベルトクリーニングブレード３４によって掻き取られてベルトクリーナ容器３５内に収容される。

【0018】

各転写ローラ１７は、転写ベルト２６を介してそれぞれ対応する感光体ドラム１３に圧接して配置され、圧接により形成されたニップ部において、転写ベルト２６によって搬送される記録用紙４０をトナーと逆の極性に帯電させ、対応する感光体ドラム１３に形成された各色のトナー像を順次記録用紙４０に重ねて転写する。

【0019】

画像形成装置１１の転写ユニット２１の下部には、転写ベルト２６に記録用紙４０を供給するための給紙機構が配設されている。給紙機構は、記録用紙４０を格納する給紙トレイ２４、給紙トレイ２４から記録用紙４０を取り出すホッピングローラ４３と、記録用紙４０を搬送するレジストローラ対４４，４５等からなる。レジストローラ対４５の後段に配置された用紙検出センサ４９は、接触または非接触で用紙の通過を検知する。用紙検出センサ４９の検出信号は、露光ヘッド１５の発光タイミング及び転写ローラ１７へ高電圧を印加するタイミングの基準となる。

【0020】

更に、転写ベルト２６による記録用紙４０の排出側には、定着装置としての定着器２８が画像形成装置１１本体に対して着脱自在に設けられている。定着器２８は、内部に熱源として定着ヒータ３１を備えた定着ベルト２９と、図示しない圧縮スプリングにより定着ベルト２９が付勢されるバックアップローラ３０、非接触型温度センサ３２を有し、記録用紙４０のトナー像を熱と加圧によって定着する。

【0021】

非接触型温度センサ３２は、定着ベルト２９の表面から放射される赤外線を受光し温度に変換する非接触の温度センサであり、温度検出位置は、周方向で記録用紙４０の入り口側で、長手方向の中央になるよう、画像形成装置１１本体側に配置される。

【0022】

この定着器２８の排出側には、排出検知センサ５０、用紙ガイド部４２、この用紙ガイド部４２に沿って配置された搬送ローラ対４６、排出ローラ対４７、及び用紙スタッカ部４８等が設けられている。排出検知センサ５０も記録用紙４０の有無を検出するセンサであり、排出検知センサ５０の検出信号は、記録用紙４０に対する一連の画像形成プロセスが終了したか否かの基準となる。

【0023】

図２は、画像形成装置１１の制御系の回路構成を示すブロック図である。

【0024】

同図において、ホストインターフェース部１００は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の上位装置（外部機器）から送られてくるＰＤＬ（Ｐａｇｅ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｌａｎｇｕａｇｅ）等で記述された印刷データをコマンド／画像処理部１０１へ供給する。コマンド／画像処理部１０１は、ホストインターフェース部１００から送られる印刷データをビットマップデータに変換する。

【0025】

露光ヘッドインターフェース部１０２は、コマンド／画像処理部１０１で変換された印刷データを印刷制御部１０３からの制御に従って露光ヘッド１５Ｋ，１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃへ出力する。印刷制御部１０３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート、タイマ等によって構成され、各センサ及び各部からの情報信号を解析、演算、条件判断し、各部への動作指示信号を出力することで、機構部制御と印加電圧制御を統括的に行っている。また、後述する非接触型温度センサ３２の検出温度の上昇傾きの演算や演算結果の格納、比較も担っている。

【0026】

高圧発生部１０４は、印刷制御部１０３からの制御に従って各ＩＤユニット１２Ｋ，１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ内の部材（帯電ローラ１４、現像ローラ１６、トナー供給ローラ１８）、及び転写ローラ１７Ｋ，１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃに対して高電圧（バイアス）を印加する。印刷制御部１０３によって、これらの高電圧の大きさ等が適宜制御される。

【0027】

定着制御部１０５は、定着器２８に近接配置された非接触型温度センサ３２（図１）からの温度情報を受信し、この検出温度が定着器２８を用紙サイズや用紙厚さなどの印刷条件に応じた目標温度に接近するように、定着ヒータ３１の発熱を制御する。この定着ヒータ３１の温度制御については、後で詳細に説明する。搬送モータ１１１は、ホッピングローラ４３、レジストローラ対４４、４５、搬送ローラ対４６、及び排出ローラ対４７を回転駆動し、ＩＤモータ１１２は、ＩＤユニット１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃの各回転体を回転駆動する。

【0028】

ベルトモータ１１３は、転写ベルト駆動ローラ２１ａを回転駆動し、定着器モータ１１４は、定着器２８のバックアップローラ３０を回転駆動する。各モータは、印刷制御部１０３からの指示信号を受け所定のタイミング、速度で駆動される。

【0029】

図３は、定着器２８の内部構成を概略的に示す要部構成図であり、同図（ａ）は、記録用紙４０を受け入れる用紙搬入側から見た正面図であり、同図（ｂ）はその右側面図である。尚、定着器２８を、記録用紙４０が搬入される側（通紙方向）からみて、前（手前側）後（奥側）左右を特定する場合がある。

【0030】

同図に示すように、エンドレスで円筒状に形成された定着ベルト２９と、バックアップローラ３０とは、図示しない付勢手段によって当接し、当接部にニップ部が形成されるように構成されている。このため、定着ベルト２９は、左右の両端部が、各端部に対向して配置された図示しないフランジに形成された溝に嵌入して円筒形状が保たれ、且つ長手方向移動が規制されている。

【0031】

定着ベルト２９は、適度の剛性を得るため、ここでは、複数層からなる部材によって構成され、内周側の基材として、ＰＩ（ポリイミド）などの樹脂又は適度な剛性と可撓性を有するＳＵＳ等の弾性を有した金属が用いられ、その上層にシリコーンゴム等の弾性層及びＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）に代表されるフッ素樹脂コーティング又はそれらを加工したチューブから成る表層を重ね合わせた多重構造となっている。バックアップローラ３０は、定着器モータ１１４（図２参照）によって、矢印Ｃ方向に回転駆動され、これに伴って定着ベルト２９が供回りする。尚、図２（ａ）で、定着ベルト２９は、その内側を明示するため、透視した図となっている。

【0032】

定着ベルト２９のニップ部の内側には、面状の定着ヒータ３１が配設されている。定着ヒータ３１の長手方向の温度ムラを小さくするため、定着ヒータ３１と定着ベルト２９の間に熱伝導率の高い金属製の熱拡散部材を配置する構成としても良い。定着ヒータ３１の表面には図示しない摺動性グリスが塗付されており、定着ベルト２９との摺動性を高めている。

【0033】

面状の定着ヒータ３１は、定着ベルト２９の幅方向（以後、長手方向と称す場合もある）に延在する面状発熱体であり、ステンレス又はセラミック製の基板上に、電気絶縁層、抵抗発熱体、電極と保護層が順に積層され、抵抗発熱体に電力を供給することにより発熱させることができる。面状の定着ヒータ３１は、保護層側が直接又は熱拡散部材を介して発熱を定着ベルト２９に熱伝達する。

【0034】

面状の定着ヒータ３１は、発熱部が長手方向において３分割されており、中央部に位置するヒータとしてのメインヒータ６０、メインヒータ６０の左右両側に隣接配置された左サイドヒータ６１Ｌ及び右サイドヒータ６１Ｒを備える。これらの３分割された各ヒータは、長手方向において、メインヒータ６０の中心に対して左右対称に形成され、左サイドヒータ６１Ｌと右サイドヒータ６１Ｒとは、後述するように電気的に並列接続され、同時通電されて同時に発熱する。

【0035】

メインヒータ６０と左右のサイドヒータ６１Ｌ，６１Ｒの各幅は、設計要件又はユーザー要求等により任意に決定されるものであるが、ここではメインヒータ６０の幅は、Ａ４縦置き時の幅サイズ（２１０ｍｍ）に対応している。Ａ４縦置きコピーの場合、メインヒータ６０のみを駆動する。Ａ４縦置きからＡ４横置き（２９７ｍｍ＝画像形成装置１１で印刷可能な最大幅とする）までの用紙幅の場合、用紙幅に応じて左右のサイドヒータ６１Ｒ，６１Ｌの発熱量を調整する。

【0036】

メインヒータ６０、左サイドヒータ６１Ｌ、及び左サイドヒータ６１Ｌの各基板側の裏面には、それぞれの温度を検出するメインヒータ裏サーミスタ７０、左サイドヒータ裏サーミスタ７１Ｌ、右サイドヒータ裏サーミスタ７１Ｒが配設されている。これらの各サーミスタは、夫々が検出した温度情報を定着制御部１０５（図４参照）に送信する。

【0037】

メインヒータ裏サーミスタ７０及び左右のサイドヒータ裏サーミスタ７１は、それぞれ対応するメインヒータ６０及び左右のサイドヒータ６１Ｌ，６１Ｒの暴走過熱やユーザーの用紙設定間違いによる非通紙部過熱のガードに使用される。また、定着ベルト２９の外部、長手方向中央位置には定着ベルト２９の表面の温度を検出するための非接触型温度センサ３２が設置されている。非接触型温度センサ３２は非接触で温度を検出するセンサであり、例えばサーモパイルが挙げられる。

【0038】

バックアップローラ３０は、ＰＴＦＥやＰＦＡの表層、シリコーンゴム層、軸となる芯金で構成される。このうちシリコーンゴム層は、バックアップローラ３０への熱伝導により定着器２８のウォームアップ時間が延びることを避けるため、あえて熱伝導性の悪いスポンジタイプのゴムを用いることが多い。

【0039】

以上のように構成された定着器２８は、転写ユニット２１（図１）から送り出された記録用紙４０をニップ部で挟むようにして矢印Ａ方向に搬送する。その間に、記録用紙４０上に転写されて弱い静電気力で付着しているトナー画像を、熱によって溶解し、更に加圧して記録用紙４０に定着させる。

【0040】

図４は、定着器２８の面状の定着ヒータ３１の通電駆動制御部を示す回路図である。

【0041】

同回路図に示すように、メインヒータ裏サーミスタ７０、左サイドヒータ裏サーミスタ７１Ｌ、右サイドヒータ裏サーミスタ７１Ｒ、及び非接触型温度センサ３２でそれぞれ検出された温度情報は、共に定着ヒータ駆動制御部８１に送信される。

【0042】

面状の定着ヒータ３１の各ヒータ６０，６１Ｌ，６１Ｒの各一方の電極は、共にリレー８４を介して商用電源８５の一方の端子に接続される共に周期検出部としてのＡＣ半波検出部８３の一方の入力端子に接続され、メインヒータ６０の他方の端子はトライアック８６の一方の端子に接続され、左右のサイドヒータ６１Ｌ，６１Ｒの各他方の端子はトライアック８７の一方の端子に接続されている。

【0043】

２つのトライアック８６，８７の各他方の端子は、共に商用電源８５の他方の端子に接続されると共にＡＣ半波検出部８３の他方の入力端子に接続され、トライアック８６のゲート端子はフォトトライアック４０１に接続され、トライアック８７のゲート端子はフォトトライアック４０２に接続されている。尚、ここでは、フォトトライアック４０１、４０２としてゼロクロスタイプのフォトトライアックを使用するものとする。

【0044】

ヒータ制御部としての定着ヒータ駆動制御部８１は、ＡＣ半波検出部８３からＡＣ半波検出信号を入力し、リレー８４に対してオン／オフ制御信号を出力すると共に、第１制御パターンに応じた第１定着オン信号９３を抵抗４０６を介してトライアック駆動回路８２のトランジスタ４０３に送信し、第２制御パターンに応じた第２定着オン信号９４をトライアック駆動回路８２のトランジスタ４０４に送信する。

【0045】

第１定着オン信号９３がハイレベルのとき、トランジスタ４０３がオンしてフォトトライアック４０１のＬＥＤが点灯する。フォトトライアック４０１のＬＥＤが点灯するとフォトトライアック４０１がオンとなり、抵抗４０９、４１０を介してトライアック８６をオンさせている。トライアック８７についても同様である。尚、抵抗４１０、４１２はそれぞれトライアック８６、８７の誤動作防止用として、また他の抵抗４０５，４０９，４０７，４１１は電流制限用として用いられている。尚、トライアック８６、フォトトライアック４０１、抵抗４０９、及び抵抗４１０がスイッチに相当し、トランジスタ４０３、抵抗４０５、及び抵抗４０６が駆動回路に相当する。

【0046】

トライアック駆動回路８２は、後述するように、第１定着オン信号９３及び第２定着オン信号９４に応じて、それぞれ対応するトライアック８６及びトライアック８７の通電時間を変えて面状の定着ヒータ３１への供給電力を制御する。

【0047】

尚、ここでは、面状の定着ヒータ３１に商用電源を印加することを、通電と称す場合がある。また、定着ヒータ駆動制御部８１、トライアック駆動回路８２、トライアック８６，８７、ＡＣ半波検出部８３、及びリレー８４が定着制御部１０５に相当する。

【0048】

以上のように構成された画像形成装置１１における印刷動作について簡単に説明する。画像形成装置１１は、先ず図示しない外部機器からホストインターフェース部１００を介してＰＤＬ等で記述された印刷データを入力する。入力したデータは、コマンド/画像処理部１０１によってビットマップデータに変換する。その後、画像形成装置１１は、定着器２８の定着ベルト２９を非接触型温度センサ３２の温度検出値に応じて定着ヒータ３１への電力供給を制御することにより所定の温度にした後、印字動作を開始する。

【0049】

給紙トレイ２４内の記録用紙４０は、ホッピングローラ４３によって繰り出され、レジストローラ対４４，４５へ送られて斜行が矯正された後に転写ベルト２６に送られ、この転写ベルト２６の走行に伴って、ＩＤユニット１２Ｋ，１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃへと順次搬送される。レジストローラ対４５の後段には用紙検出センサ４９が配置され、通過する記録用紙４０の通過を接触或いは非接触で検出し、印刷制御部１０３（図２）に検出信号を出力する。

【0050】

一方、ＩＤユニット１２において、感光体ドラム１３の表面は、帯電ローラ１４によって帯電された後、対応する露光ヘッド１５によって露光され、この露光によって表面に静電潜像が形成される。このとき、変換されたビットマップデータに応じて各露光ヘッド１５Ｋ，１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃが点灯される。

【0051】

静電潜像が形成された部分には、現像ローラ１６上で薄層化されたトナーが静電的に付着されて対応する色のトナー像が形成される。各感光体ドラム１３に形成されたトナー像は、対応する転写ローラ１７によって記録用紙４０に順次重ねて転写され、記録用紙上にカラーのトナー像を形成する。転写後に、各感光体ドラム１３上に残留したトナーは、それぞれクリーニングブレード２７によって除去される。

【0052】

カラーのトナー像が形成された記録用紙４０は、定着器２８に送られる。この定着器２８における加熱及び加圧により、カラーのトナー像が記録用紙４０に定着され、カラー画像が形成される。カラー画像が形成された記録用紙４０は、搬送ローラ対４６によって用紙ガイド部４２に沿って搬送され、排出ローラ対４７によって用紙スタッカ部４８へ排出される。以上のような過程を経て、カラー画像が記録用紙４０上に形成される。尚、転写ベルト２６上に付着する残留トナーは、ベルトクリーニングブレード３４によってベルトクリーナ容器３５内に収容される。

【0053】

次に、定着制御部１０５による定着器２８の温度制御方法について説明する。図５は、定着器２８の定着ヒータ３１を温度制御する際のヒータ制御周期及び温度制御周期を決定するフローチャートである。このフローチャートを参照しながら、ヒータ制御周期及び温度制御周期の決定方法について説明する。

【0054】

このフローが開始すると、定着ヒータ駆動制御部８１は、安全性確保のため先ずリレー８４がオフできることを確認する（ステップＳ１０１）。実施するタイミングは、電源オン、スリープ復帰、カバークローズ時などである。

【0055】

次に定着ヒータ駆動制御部８１は、ＡＣ半波信号の立ち上がりを検出すると（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）、ＡＣ電圧周期を算出し（ステップＳ１０３）、検出されない場合には監視を続ける（ステップＳ１０２、Ｎｏ）。ＡＣ電圧周期は、ＡＣ半波検出部８３で検出されるＡＣ半波信号の立ち上がりエッジに基づいて算出される。ここではＡＣ半波信号の立ち上がりを検出するが、立下りであってもよい。

【0056】

次に定着ヒータ駆動制御部８１は、ステップＳ１０３で算出したＡＣ電圧周期から、ヒータ制御周期を次式（１）によって求め、決定する（ステップＳ１０４）。
ヒータ制御周期＝１．１×（ＡＣ電圧周期／２） ・・・（１）
尚、ここでは、第２の周期としてのヒータ制御周期を第１の周期としてのＡＣ電圧のゼロクロス周期（ＡＣ電圧周期／２）の１．１倍としたが、これに限定されるものではない。

【0057】

次に定着ヒータ駆動制御部８１は、ステップＳ１０４で決定したヒータ制御周期から、温度制御周期を次式（２）によって求め、決定する（ステップＳ１０５）。
温度制御周期＝１０×（ヒータ制御周期） ・・・（２）

【0058】

図６のタイムチャートを参照しながら、定着制御部１０５による定着器２８の温度制御方法について更に説明する。図６は、商用電源８５のＡＣ電圧の周波数５０Ｈｚ、後述するデューティ値４０％で温度制御する場合の、各部の信号波形を示すタイムチャートである。

【0059】

定着制御部１０５の定着ヒータ駆動制御部８１は、非接触型温度センサ３２による検出温度と、印刷条件で決まる目標温度との差に基づいてＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御による計算を、温度の温度制御周期（１１０ｍｓ）毎に行い、所定の計算式に基づいてメインヒータ６０の加熱制御のためのデューティ値ｎａを求める。

【0060】

定着ヒータ駆動制御部８１は、デューティ値ｎａに対応して、予め設定したヒータ制御パターンのテーブルを記憶して備える。このヒータ制御パターンは、デューティ値ｎａの所定の各値に対応して予め設定されたパターンである。例えば、求めたデューティ値ｎａが４０％の場合、定着ヒータ駆動制御部８１は、図６に示すように、温度制御周期（１１０ｍｓ）の１周期間に
０，１，０，１，０，１，０，１，０，０
と変化するヒータ制御パターンを選択し、第１定着オン信号９３としてトライアック駆動回路８２に送信する。

【0061】

トライアック駆動回路８２は、選択された第１制御パターンに応じてレベル変化する第１定着オン信号９３によってトライアック８６を駆動する。このとき図６に示すように、第１制御パターンのヒータ制御周期は、ＡＣ電圧のゼロクロス周期（１０ｍｓ）の１．１倍（１１ｍｓ）であるため、温度制御周期（１１０ｍｓ）の１周期間に、ＡＣ電圧の１１個分の半波と、選択された第１制御パターンの１０個分に対応する信号が生成され、ヒータ制御周期毎に繰り返される。

【0062】

その結果、第１定着オン信号９３の、オフからオンへの立ち上がりエッジがＡＣ電圧のゼロクロス点から常にずれた状態で経緯する。またここではゼロクロスタイプのフォトトライアックを使用しているため、第１定着オン信号９３がオンになった後のゼロクロス点から通電状態となるため、ヒータ電流は、第１制御パターン信号９１の「１」に対応して半波分だけ流れる。
尚、ここでは、デューティ値ｎａに対応する電流半波の数を生成するため、この制御方法を、以後波数制御と称する場合がある。

【0063】

従って、ここでは、目標とするデューティ値ｎａ＝４０％に対して、動作した実際のデューティ値は、３６．４（１００・（４／１１））％となるが、目標とするデューティ値ｎａによって目標誤差がプラス側、マイナス側にずれる。例えば、目標とするデューティ値ｎａが７０％の場合、動作した実際のデューティ値は、７２．７（１００・（８／１１））％となる。従って、目標とするデューティ値ｎａが変動する実際の温度制御における長いスパンでみると誤差は相殺される。

【0064】

ここでは、第１制御パターン信号９１のヒータ制御周期が、ＡＣ電圧のゼロクロス周期（１０ｍｓ）の１．１倍（１１ｍｓ）であるため、第１定着オン信号９３の、オフからオンへの立ち上がりエッジ及びオンからオフへの立ち下がりエッジは、温度制御周期（１１０ｍｓ）の１周期間の起点を除いてＡＣ電圧のゼロクロス点から常にずれた状態で経緯する。

【0065】

図７は、ＡＣ電圧のゼロクロスと第１定着オン信号９３のエッジの相互のタイミングの説明に供する図であり、同図（ａ）は本実施の形態に基づくタイミングを示し、同図（ｂ）は比較説明のために設定したタイミングを示している。

【0066】

同図（ａ）に示すように、本実施の形態では、第１定着オン信号９３のオンへの立ち上がりエッジとＡＣ電圧のゼロクロスがずれ、且つ第１定着オン信号９３のオン状態の間にＡＣ電圧のゼロクロスが１つ生じる関係となっている。従って、ヒータ電流は、第１制御パターンの「１」に対して半波分だけ流れる。

【0067】

一方、同図（ｂ）は、ＡＣ電圧のゼロクロスと第１定着オン信号９３のエッジが略同じタイミングで発生する場合を示している。この場合、ゼロクロスタイプのフォトトライアック４０１のゼロクロス電圧のバラツキやＡＣ電圧の変動により、第１定着オン信号９３のオフへの立ち下がりエッジに対してゼロクロスポイントの検知が早いと、ヒータ電流は、第１制御パターンの「１」に対して全波分が流れてしまうなど、誤動作により第１制御パターンと電流の関係が常に不安定なものとなる。

【0068】

本実施の形態では、温度制御周期の１周期間に、例えばその起点において、ＡＣ電圧のゼロクロスと第１定着オン信号９３のエッジとが略同じタイミングとなって誤動作する可能性があるが、その場合においても、温度制御周期の１周期間に僅かに半波分の誤差電流が生じるだけとなる。

【0069】

尚、ここでは、選択された第１制御パターンのヒータ制御周期を、ＡＣ電圧のゼロクロス周期（１０ｍｓ）の１．１倍（１１ｍｓ）としたが、ゼロクロス検知誤差が発生しやすい範囲を避けるため、ＡＣ電圧や周期変動によるオンできる範囲（＝ゼロクロス電圧未満の範囲）の変化以上である１．０３倍以上とするのが望ましい。

【0070】

ここではメインヒータ６０に対する通電制御について説明したが、左右のサイドヒータ６１Ｌ，６１Ｒに対しても、第２制御パターンに応じた第２定着オン信号９４を形成してトライアック８７を駆動し、同様の制御を行う。但し、ここでは、左右のサイドヒータ６１Ｌ，６１Ｒに対するデューティ値ｎａは、印刷する記録用紙４０のサイズ設定等に応じて、メインヒータ６０に対するデューティ値ｎｂを基に、所定の比率に設定されるものとする。

【0071】

以上のように、定着制御部１０５は、温度制御周期で、非接触型温度センサ３２による検出温度と目標温度との差に基づいてＡＣ電圧通電のためのデューティ値ｎａ，ｎｂを求め、上記した定着ヒータ３１への通電制御を繰り返す。

【0072】

以上のように、本実施の形態の波数制御によれば、目標とするデューティ値に沿う実際のデューティ値でＡＣ電圧を確実にヒータに通電できるため、誤動作による意図しない温度上昇を防止できる。また位相制御では必要となるゼロクロス検出回路が不要となるため、部品点数削減や部品実装のための基板面積が削減できるなど、コスト面で有利となる。

【0073】

また、位相制御では、デューティ値算出毎にこの値に応じた位相差によってヒータ制御信号のオンタイミングを設定するため、タイマでカウントするなどの処理が必要となるが、本実施の形態の波数制御ではこれらの処理がいらないため、処理を簡略化できる。

【0074】

また通常の位相制御では、ＡＣ電圧の電圧値の高いポイントでヒータへの通電をオン、オフさせるため、不連続な電圧変動に伴って高周波ノイズの発生を誘発するが、本実施の形態の波数制御では、ヒータへの通電を、ＡＣ電圧の０Ｖ付近でオン、オフするため、ノイズの発生を低減できる。

【0075】

また、前記した特許請求の範囲、及び実施の形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」といった言葉を使用したが、これらは便宜上であって、画像形成装置を配置する状態における絶対的な位置関係を限定するものではない。

【産業上の利用可能性】

【0076】

本実施の形態では画像形成装置としてカラープリンタを用いて説明したが、単色プリンタ、複写機、ＦＡＸ、更にこれらを複合させた複合機等にも適用可能である。

【符号の説明】

【0077】

１１ 画像形成装置、 １２ ＩＤユニット、 １３ 感光体ドラム、 １４ 帯電ローラ、 １５ 露光ヘッド、 １６ 現像ローラ、 １７ 転写ローラ、 １８ トナー供給ローラ、 １９ 現像ブレード、 ２０ トナーカートリッジ、 ２１ 転写ユニット、 ２１ａ 転写ベルト駆動ローラ、 ２１ｂ 転写ベルト従動ローラ、 ２４ 給紙トレイ、 ２６ 転写ベルト、 ２７ クリーニングブレード、 ２８ 定着器、 ２９ 定着ベルト、 ３０ バックアップローラ、 ３１ 定着ヒータ、 ３２ 非接触型温度センサ、 ３４ ベルトクリーニングブレード、 ３５ ベルトクリーナ容器、 ３６ ドラムシャフト、 ４０ 記録用紙、 ４２ 用紙ガイド部、 ４３ ホッピングローラ、 ４４ レジストローラ対、 ４５ レジストローラ対、 ４６ 搬送ローラ対、 ４７ 排出ローラ対、 ４８ 用紙スタッカ部、 ４９ 用紙検出センサ、 ５０ 排出検知センサ、 ６０ メインヒータ、 ６１Ｌ 左サイドヒータ、 ６１Ｒ 右サイドヒータ、 ７０ メインヒータ裏サーミスタ、 ７１Ｌ 左サイドヒータ裏サーミスタ、 ７１Ｒ 右サイドヒータ裏サーミスタ、 ８１ 定着ヒータ駆動制御部、 ８２ トライアック駆動回路、 ８２ａ 第１駆動端子、 ８２ｂ 第２駆動端子、 ８２ｃ 第１入力端子、 ８２ｄ 第２入力端子、 ８３ ＡＣ半波検出部、 ８４ リレー、 ８５ 商用電源、 ８６ トライアック、 ８７ トライアック、 ９１ 第１制御パターン信号、 ９２ 第２制御パターン信号、 ９３ 第１定着オン信号、 ９４ 第２定着オン信号、 １００ ホストインターフェース部、 １０１ コマンド／画像処理部、 １０２ 露光ヘッドインターフェース部、 １０３ 印刷データを印刷制御部、 １０４ 高圧発生部、 １０５ 定着制御部、 １１１ 搬送モータ、 １１２ ＩＤモータ、 １１３ ベルトモータ、 １１４ 定着器モータ、 ４０１ フォトトライアック、 ４０２ フォトトライアック、 ４０３ トランジスタ、 ４０４ トランジスタ、 ４０５ 抵抗、 ４０６ 抵抗、 ４０７ 抵抗、 ４０８ 抵抗、 ４０９ 抵抗、 ４１０ 抵抗、 ４１１ 抵抗、 ４１２ 抵抗。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】