JP2000194237A - 加熱装置及び定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源入力時の突入電流による電力変化量を低
減し、フリッカを制御する。 【構成】 被加熱体である定着ローラに内蔵されている
ヒータ３ａ、３ｂを直列に接続させ一定時間通電させて
前記定着ローラを加熱させるための直列スイッチ手段４
ｃと、一定時間経過後、ヒータ３ａ、３ｂをそれぞれ単
独で通電させるための並列スイッチ手段４ａ、４ｂを備
える。複数の発熱手段を直列に接続した状態で交流電源
を供給することで加熱開始時の突入電流のピーク値を低
減させることが可能となりフリッカを制御できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に発熱手段の温
度制御を行う加熱装置及び定着装置及び画像形成装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機やプリンタ等の電子写真方式を用
いた画像形成装置に於いて、感光ドラム（回転感光体）
上に形成された静電潜像は現像装置により現像剤（以下
トナーと称す）を付着させることで可視像（以下トナー
像と称す）となる。

【０００３】そして、上記トナー像を転写装置によりシ
ート材に転写し、シート材に転写された上記トナー像を
定着装置によりシート材に固着させることで永久画像を
形成している。

【０００４】この定着装置の定着方式は、ヒータを熱源
として加熱される定着ローラからの熱エネルギーにより
感光ドラム上のトナーを溶かし、定着ローラの圧力で記
録用紙の繊維の中にとけ込ませる熱定着が一般的であ
る。

【０００５】図８は熱定着方式の定着装置の熱源として
用いられる定着ヒータの通電制御を行う従来の画像形成
装置の要部回路の構成を示すブロック図である。

【０００６】図８において、１，２は商用交流電源に接
続された入力端子であり、交流電源が入来する。

【０００７】入力端子１，２間には、定着ヒータ３ａ，
３ｂと並列スイッチ手段４ａ，４ｂからなる並列回路が
接続されており、商用交流電源から電力が供給されてい
る。

【０００８】この定着ヒータ３ａ，３ｂは、図示しない
定着ローラの軸方向に延在するように内蔵されており、
抵抗値が正の温度係数を有する数百Ｗ〜１ＫＷ程度のハ
ロゲンランプ等が一般に用いられている。

【０００９】定着ローラの軸方向の２本のヒータ３ａ，
３ｂが内蔵されているのは、スタンバイ中は電力の低い
ヒータで制御し、コピー、プリントアウト中は電力の高
いヒータで制御するために電力の異なるヒータを２本内
蔵したり、あらゆる種類のシート材を使用した場合で
も、定着ローラ全体を均一温度に制御するために、それ
ぞれ配光の異なるヒータを２本内蔵したりするためであ
る。

【００１０】また、並列スイッチ手段４ａ，４ｂには、
ソリッド・ステート・リレーやフォトトライアックとト
ライアックで構成された絶縁型スイッチ回路等が用いら
れる。

【００１１】ゼロクロス検知手段６は、上記した直列回
路の両端に接続され、ヒータ３ａとスイッチ素子４ａの
直列回路、ヒータ３ｂとスイッチ素子４ｂの直列回路そ
れぞれに供給される入力端子１，２に接続された商用交
流電源のゼロクロスを検出している。

【００１２】尚、並列スイッチ手段４ａ，４ｂにゼロク
ロス型のソリッド・ステート・リレーやトライアックを
使用した場合には、ゼロクロス検知手段６は省略され
る。

【００１３】温度検出手段５は、定着ローラ表面の極近
傍に配置され、インピーダンスが既知の温度係数を有す
るサーミスタ等が用いられる。これにより常に定着ロー
ラの表面温度を検出し、温度検出信号を温度比較手段７
へ出力することができる。

【００１４】状態検知手段９は、現在の画像形成装置の
状態が、スタンバイ中か、もしくはコピー中かプリント
アウト中か、コピー中かプリントアウト中ならシート材
のサイズは何かを検知して、状態信号を温度比較手段
７、制御手段８ｃに出力している。

【００１５】温度比較手段７は、画像形成装置の様々な
状態における最適な定着ローラ表面の温度制御のための
制御温度範囲の上限値と下限値を記憶しており、状態検
知手段９からの状態信号に基づき選択した最適な温度制
御を行うための下限値と上限値とを、温度検出信号と比
較し、定着ローラ表面の温度を所定温度範囲内に保つよ
うに温度を制御するための温調信号を制御手段８ｃに出
力する。

【００１６】すなわち、定着ローラの表面温度が上昇し
状態信号に基づく制御範囲の上限値になるとオフ信号
を、ヒータがオフした後に定着ローラの表面温度が低下
し状態信号に基づく温度制御範囲の下限値になるとオン
信号を出力する。

【００１７】制御手段８ｃは、予め複数のヒータ通電制
御プログラムを記憶しており、温度比較手段７から入力
される温調信号と、状態検知手段９から入力される状態
信号により、現在の複写機、プリンタの状態で最適なヒ
ータ通電制御プログラムを選択し、選択されたヒータ通
電制御プログラムに基づきヒータ３ａ，ヒータ３ｂそれ
ぞれを通電制御するためのオン／オフ信号を電力供給切
換手段１０ａ，１０ｂのそれぞれに、ゼロクロス検知手
段６から入力されるゼロクロス信号と同期して出力して
いる。

【００１８】電力供給切換手段１０ａ，１０ｂは、それ
ぞれ制御手段８ａから発せられるオン／オフ信号が入力
され、それぞれの信号に基づき定着ローラの表面温度が
ある温度内に制御されるように、電力供給切換手段１０
ａは並列スイッチ手段４ａを、電力供給切換手段１０ｂ
は並列スイッチ手段４ｂをそれぞれ駆動するための駆動
パルスを出力する。

【００１９】ここで、図８のブロック図の動作を図８中
の各部の信号を示すタイムチャートである図９を参照し
て説明する。

【００２０】入力端子１，２に商用交流電源が入来する
と、図示しない電源回路により直流電源が生成され、上
記の各構成要素５，６，８ｃ，１０ａ，１０ｂに供給さ
れる。

【００２１】ゼロクロス検知手段６は、交流電源電圧の
ゼロクロスを常に検出しており、ゼロクロス信号を制御
手段８ｃに出力している。

【００２２】尚、並列スイッチ手段４ａ，４ｂにゼロク
ロス型のソリッド・ステート・リレーやトライアックを
使用した場合は、ゼロクロス検知手段６は省略される。

【００２３】温度検出手段５が定着ローラの表面温度を
検出し温度比較手段７に温度検出信号を出力する。

【００２４】一方で状態検知手段９は、現在の画像形成
装置の状態が、コピー中かプリントアウト中かスタンバ
イ中か、もしくは低電力モード中かを判断し、状態信号
を温度比較手段７、制御手段８ｃに出力する。

【００２５】温度比較手段７では、状態検知手段９から
入力された状態信号に基づき、最適な温度制御を行うた
めの下限値と上限値とを選択し、選択された下限値と上
限値とを、温度検出信号と比較し、温度検出信号が選択
された上限値を上回ればオフ信号（Ｌｏｗ）、選択され
た下限値を下回ればオン信号（Ｈｉ）と言う温調信号Ｄ
（図９（ａ））を制御手段８ｃに出力している。

【００２６】図９は、定着ローラが、非加熱状態で表面
温度が低下し下限温度を下回り、加熱状態に移行し徐々
に表面温度が上昇し上限温度を上回り非加熱状態に移行
するまでの１サイクルを図示している。

【００２７】制御手段８ｃは、最適な定着ヒータの通電
制御ができるように予め記憶している複数のヒータ通電
制御プログラムから、状態信号に基づいて最適なヒータ
通電制御プログラムを選択し、温調信号に基づいて各並
列スイッチ手段４ａ，４ｂをオン／オフさせるための電
力供給切換手段１０ａ，電力供給切換手段１０ｂのそれ
ぞれにＯＮ／ＯＦＦ信号をゼロクロス信号と同期して出
力している。（図９（ｃ），（ｅ））尚、図９は、一例
として、定着ローラ表面温度が下限値を下回り、温調信
号がオン（Ｈｉ）となった場合、最初にヒータ３ａが導
通し所定時間ｔａ経過後にヒータ３ａを非導通とし、ヒ
ータ３ｂを導通とし、さらに所定期間ｔｂ経過後にヒー
タ３ｂを非導通とし、ヒータ３ａを導通させるというよ
うに、温調信号がオン（Ｈｉ）となった場合に最初に導
通するヒータと各ヒータ３ａ，３ｂの連続導通期間が固
定されていて、温調信号のオン（Ｈｉ）期間は各ヒータ
３ａ，３ｂが交互にオン・オフを繰り返すヒータ通電制
御プログラムに基づいて図示してある。

【００２８】図９（ｄ）はヒータ３ａに流れるヒータ電
流波形ＩＨａ、図９（ｆ）はヒータ３ｂに流れるヒータ
電流波形ＩＨｂである。

【００２９】通常、温調信号Ｄがオフの後、オンになっ
たときの最初に流れる電流は、図９（ｄ）に示す様に、
ヒータが冷えてその抵抗値が低くなっているために定常
電流に対して数倍のピークを持った突入電流が流れてし
まう。

【００３０】そしてヒータが暖まるにつれてピーク値は
定常値に収束していく。

【００３１】図９（ｇ）ＲＳ３は、交流入力電流、つま
りヒータ３ａ，３ｂに流れる電流の総和電流の、商用周
波数の半サイクル毎（５０Ｈｚなら１０ｍＳ毎）の実効
値の変化を図化したものである。

【００３２】図９に示すように、それぞれのヒータが通
電する時には、突入電流が流れてしまうが、その時の半
サイクル毎の実効値の変化に対して、温調信号がオフか
らオンに切り替わった時に最初に流れる突入電流による
半サイクル毎の実効値の変化（図９（ｇ）ＲＳ３）は非
常に大きな変化であり、定常時の半サイクル毎の実効値
（図９（ｇ）ＲＳ２）に対しては数倍の大きさである。

【００３３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のヒータ制御手段を内蔵したプリンタや複写機等の画
像形成装置では、商用交流電源の供給が開始する突入時
にＲＳ３で表されるピーク電流が流れるので、商用交流
電源を供給する屋内配線等の電源通路のインピーダンス
が十分低くないと、このインピーダンスにより商用交流
電源に瞬間的に大きな電圧降下が発生する場合がある。

【００３４】このとき、同一の配線を使用して商用交流
電源を供給される他の機器等に悪影響を及ぼしてしまう
ことがある。

【００３５】例えばその一つとして、瞬間的な電圧降下
により照明機器の照度が一瞬だけ低下するフリッカと呼
ばれるちらつき現象がある。

【００３６】このような電圧降下の影響を防ぐには、電
源通路のインピーダンスを十分に低くするか、複雑で高
価な回路構成を用いた構成によって電圧降下を発生させ
ないようにする必要があった。

【００３７】そこで、本発明は上述の点に鑑みて成され
たもので、簡単に安価な構成によりヒータオン時の突入
電流の実効値を制限する装置を提供することを目的とす
る。

【００３８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、交流電源から電力供給を受けて発
熱する複数の発熱手段と、前記複数の発熱手段により加
熱される被加熱体又は該発熱手段自体の表面温度を検出
する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出結果に基
づき、前記交流電源から各発熱手段への電力供給を制御
して該発熱手段による加熱温度を制御可能とする制御手
段と、を備えた加熱装置において、前記複数の発熱手段
の少なくとも２つを直列接続させた状態で前記交流電源
からの電力供給を可能とする直列スイッチ手段と、前記
制御手段からの情報に基づき、前記直列スイッチ手段を
介して行われる直列接続された少なくとも２つの発熱手
段への電力供給と、前記直列スイッチ手段を介さずに行
われる各発熱手段への電力供給とを切換可能とした電力
供給切換手段と、を備えたことを特徴とする。

【００３９】前記電力供給切換手段は、電力供給の停止
された状態にある前記複数の発熱手段へと電力供給が開
始される際に、前記直列スイッチ手段を介して行われる
直列接続された少なくとも２つの発熱手段への電力供給
を所定時間行うことも好適である。

【００４０】前記発熱手段への電力供給の停止時間を検
出する停止時間検出手段を備え、前記電力供給切換手段
は、電力供給の停止された状態にある前記複数の発熱手
段へと電力供給が開始される際に、前記直列スイッチ手
段を介して行われる直列接続された少なくとも２つの発
熱手段への電力供給を前記停止時間検出手段により検出
された停止時間に応じた所定の時間行うことも好適であ
る。

【００４１】前記温度検出手段の検出結果に基づく温度
情報と、あらかじめ設定された温度情報とを比較する温
度比較手段を有することも好適である。

【００４２】前記電力供給切換手段は、前記温度検出手
段により検出された被加熱体又は該発熱手段自体の温度
が所定温度よりも低い状態において、電力供給の停止さ
れた状態にある前記複数の発熱手段へと電力供給が開始
される際に、前記直列スイッチ手段を介して行われる直
列接続された少なくとも２つの発熱手段への電力供給を
所定時間行うことも好適である。

【００４３】前記制御手段は、前記温度検出手段による
検出温度が所定の温度よりも低い場合に前記発熱手段へ
の電力供給を行い、該検出温度が所定の温度よりも高い
場合に前記発熱手段への電力供給を停止することも好適
である。

【００４４】前記複数の発熱手段を前記交流電源に対し
て並列的に接続すると共に各発熱手段への電力供給を個
別に行うことを可能とする複数の並列スイッチ手段を備
え、前記電力供給切換手段は、前記直列スイッチ手段
と、複数の並列スイッチ手段とを切換えていずれか一方
を使用することも好適である。

【００４５】前記制御手段は、前記複数の並列スイッチ
手段を制御することにより、前記発熱手段による加熱温
度を制御することも好適である。

【００４６】前記制御手段とは別に独立して設けられ、
前記直列スイッチ手段を単独で駆動させるための第２制
御手段と、前記温度検出手段の検出結果に基づき、直列
接続された少なくとも２つの発熱手段への直列通電を停
止させるための遅延信号を前記第２制御手段へと発信
し、前記複数の発熱手段を前記交流電源に対して並列的
な接続を開始させるための信号を前記制御手段へ発信す
る遅延手段と、を有することも好適である。

【００４７】前記遅延手段は、前記温度比較手段の温調
信号に基づいて開始された前記発熱手段への直列通電の
通電停止を遅延手段の出力である遅延信号と同期させる
ことも好適である。

【００４８】前記遅延手段での遅延時間は、前記停止時
間検出手段により検出された停止時間に応じた所定の時
間であることも好適である。

【００４９】前記発熱手段は、配光分布の異なる２本の
ハロゲンヒータであることも好適である。

【００５０】前記発熱手段の通電開始が、入力電源であ
る交流電源の電圧のゼロクロスと同期していることも好
適である。

【００５１】上述の加熱装置を有する定着装置において
は、搬送されるシート材に形成されたトナー画像を加熱
定着させることも好適である。

【００５２】前記複数の発熱手段は、前記被加熱体の軸
方向に隣設して内蔵されるように設けられていることも
好適である。

【００５３】画像形成装置において、シート材にトナー
画像を形成する画像形成手段と、上述の定着装置を有す
ることも好適である。

【００５４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を詳細に説明する。

【００５５】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１に係わる画像形成装置の要部ブロック図を示すブロ
ック図である。

【００５６】図１において、１，２は商用交流電源に接
続された入力端子であり、交流電源が入来する。

【００５７】図１に示すように、入力端子１，２間には
発熱手段であるヒータ３ａと並列スイッチ手段４ａ、ヒ
ータ３ｂと並列スイッチ手段４ｂからなる並列回路が接
続されており、さらにヒータ３ａと並列スイッチ手段４
ａの接続点とヒータ３ｂと並列スイッチ手段４ｂの接続
点の間にヒータ３ａ、３ｂを直列に接続するための直列
スイッチ手段４ｃが接続されている。

【００５８】このヒータ３ａ，３ｂは、図示しない被加
熱体である定着ローラの軸方向に延在するように内蔵さ
れており、抵抗値が正の温度係数を有する数百Ｗ〜１Ｋ
Ｗ程度のハロゲンランプ等が一般に用いられている。

【００５９】この定着ローラの軸方向に２本のヒータ３
ａ，３ｂが内蔵されているのは、スタンバイ中は電力の
低いヒータで制御し、コピー、プリントアウト中は電力
の高いヒータで制御するために電力の異なるヒータを２
本内蔵したり、また、あらゆるサイズのシート材を使用
した場合でも、定着ローラ全体を均一温度に制御するた
めに、それぞれ配光の異なるヒータを２本内蔵したりす
るためである。

【００６０】並列スイッチ手段４ａ，４ｂ及び直列スイ
ッチ手段４ｃにはソリッド・ステート・リレー（以下Ｓ
ＳＲと称す）やフォトトライアックとトライアックで構
成された絶縁型スイッチ回路等が用いられる。

【００６１】ゼロクス検知手段６は、上記した回路の両
端に接続されており、ヒータ３ａと並列スイッチ手段４
ａの回路、ヒータ３ｂと並列スイッチ手段４ｂの回路そ
れぞれに供給される入力端子１，２に接続された商用交
流電源のゼロクロスを検出している。

【００６２】尚、並列スイッチ手段４ａ，４ｂ及び直列
スイッチ手段４ｃにゼロクロス型のＳＳＲやトライアッ
クを使用した場合には、ゼロクロス検知手段６は省略さ
れる。

【００６３】温度検出手段５は、定着ローラ表面の極近
傍に配置されており、インピーダンスが既知の温度係数
を有するサーミスタ等が用いられる。

【００６４】これにより常に定着ローラの表面温度を検
出し、温度検出信号を温度比較手段７へ出力することが
できる。

【００６５】状態検知手段９は、画像形成装置の状態
が、スタンバイ中か、もしくはコピー中かプリントアウ
ト中か、コピー中かプリントアウト中ならシート材のサ
イズは何かを検知して、状態信号を温度比較手段７、制
御手段８ａに出力している。

【００６６】温度比較手段７は、画像形成装置の様々な
状態における最適な定着ローラ表面の温度制御のための
制御温度範囲の上限値と下限値を記憶しており、状態検
知手段からの状態信号に基づき選択した最適な温度制御
を行うための下限値と上限値とを、温度検出手段５から
の温度検出信号と比較し、定着ローラ表面の温度を所定
温度範囲内に保つように温度制御するための温調信号を
制御手段８ａに出力する。

【００６７】尚、実施の形態１では、温度比較手段７を
設けたが、制御手段８ａに同様の機能が備えられている
場合は必要ないものとする。

【００６８】定着ローラの表面温度が上昇し状態信号に
基づく制御範囲の上限値になるとオフ信号を、ヒータが
オフした後に定着ローラの表面温度が低下し状態信号に
基づく温度制御範囲の下限値になるとオン信号を出力す
る。

【００６９】制御手段８ａは、予め複数のヒータ通電制
御プログラムを記憶しており、温度比較手段７から入力
される温調信号と状態検知手段９から入力される状態信
号により、現在の画像形成装置の状態で最適なヒータ通
電制御プログラムを選択する。

【００７０】この選択されたヒータ通電制御プログラム
に基づき、ゼロクロス検知手段６から入力されるゼロク
ロス信号と同期し、ヒータ３ａ、３ｂそれぞれを通電す
るためのオン／オフ信号が電力供給切換手段１０ａ、１
０ｂへ、又は、ヒータ３ａ，３ｂを直列に接続して通電
させるためのオン／オフ信号が電力供給切換手段１０ｃ
へ出力される。

【００７１】以上のように各電力供給切換手段１０ａ，
１０ｂ，１０ｃは、制御手段８ａからのオン／オフ信号
が入力されると、定着ローラの表面温度がある温度内に
制御されるように、電力供給切換手段１０ａは並列スイ
ッチ手段４ａを、電力供給切換手段１０ｂは並列スイッ
チ手段４ｂを、電力供給切換手段１０ｃは直列スイッチ
手段４ｃをそれぞれ駆動するための駆動パルスを出力す
る。

【００７２】また電力切換手段１０ｃは、温度検出手段
５による定着ローラの表面温度が所定の温度より低い場
合、ヒータ３ａ、３ｂを直列スイッチを介して所定時間
直列に接続し通電することで加熱する。

【００７３】さらに、電力切換手段１０ａ、１０ｂ、１
０ｃは、温度検出手段５による定着ローラの表面温度が
所定の温度よりも低い場合には、各発熱手段への電力供
給を行い、所定の温度よりも高い場合には、電力供給を
停止する。

【００７４】ここで、図１のブロック図の動作を図１中
の各部の信号を示すタイムチャートである図２を参照し
て説明する。

【００７５】入力端子１，２に商用交流電源が入来する
と、図示しない電源回路により直流電源が生成され、上
記の各構成要素５，６，７，８ａ，１０ａ，１０ｂ，１
０ｃに供給される。

【００７６】ゼロクロス検知手段６は、交流電源電圧の
ゼロクロスを常に検出し、ゼロクロス信号を制御手段８
ａに出力している。

【００７７】尚、並列スイッチ手段４ａ，４ｂ及び直列
スイッチ手段４ｃにゼロクロス型のＳＳＲやトライアッ
クを使用した場合は、ゼロクロス検知手段６は省略され
る。

【００７８】温度検出手段５は、定着ローラの表面温度
を検出し温度比較手段７に温度検出信号を出力する。

【００７９】一方で状態検知手段９は、現在の画像形成
装置の状態が、コピー中かプリントアウト中かスタンバ
イ中かもしくは低電力モード中かを判断し、状態信号を
温度比較手段７、制御手段８ａに出力する。

【００８０】温度比較手段７では、状態検知手段９から
入力された状態信号に基づき、最適な温度制御を行うた
めの下限値と上限値とを選択し、選択された下限値と上
限値とを、温度検出手段５からの温度検出信号と比較
し、温度検出信号が選択された上限値を上回ればオフ信
号（Ｌｏｗ）、選択された下限値を下回ればオン信号
（Ｈｉ）と言う温調信号（図２（ａ））を制御手段８ａ
に出力している。

【００８１】図２は、定着ローラが非加熱状態で表面温
度が低下し下限温度を下回り、加熱状態に移行し徐々に
表面温度が上昇し上限温度を上回り非加熱状態に移行す
るまでの１サイクルを示している。

【００８２】制御手段８ａにおいては、最適なヒータの
通電制御ができるように予め記憶している複数のヒータ
通電制御プログラムから、状態検知手段９からの状態信
号に基づいて最適なヒータ通電制御プログラムを選択
し、温度比較手段７からの温調信号に基づいて並列スイ
ッチ手段４ａ，４ｂ及び直列スイッチ手段４ｃを駆動さ
せるための電力供給切換手段１０ａ，１０ｂ，１０ｃの
それぞれにオン／オフ信号をゼロクロス信号と同期して
出力している。（図２（ｂ），（ｃ），（ｅ））尚、図
２は、一例として、定着ローラ表面温度が下限値を下回
り、温調信号がオン（Ｈｉ）となった場合、最初にまず
所定の期間ｔ１の間、直列スイッチ手段４ｃが通電し、
ヒータ３ａ、３ｂを直列接続した状態で定着ローラを加
熱する。

【００８３】そしてｔ１経過後は、ヒータ３ａが所定時
間ｔａ通電し、ｔａ経過後にヒータ３ａを非通電とし、
次にヒータ３ｂを通電とし、さらに所定期間ｔｂ経過後
にヒータ３ｂを非通電とし、次にヒータ３ａを通電させ
るというように繰り返す。

【００８４】つまり、温度比較手段７からの温調信号が
オン（Ｈｉ）となった場合に最初にヒータ３ａ、３ｂを
直列に接続した状態で所定期間ｔ１の間通電させ、ｔ１
経過後は必ず先にヒータ３ａが通電し、温調信号のオン
（Ｈｉ）期間はヒータ３ａ、３ｂが交互に所定のオン期
間ｔａ、ｔｂでオン／オフを繰り返すヒータ通電制御プ
ログラムに基づいて図示してある。

【００８５】図２（ｄ）は、ヒータ３ａに流れるヒータ
電流波形ＩＨａ、図２（ｆ）はヒータ３ｂに流れるヒー
タ電流波形ＩＨｂである。

【００８６】温度比較手段７からの温調信号がオンとな
ってから所定の期間ｔ１は、直列スイッチ手段４ｃのみ
が通電するために、ヒータ３ａ、３ｂは直列に接続され
た状態で通電する。

【００８７】温調信号がオフ期間の間に、ヒータ３ａ、
３ｂは徐々に冷め、インピーダンスは低下している。

【００８８】しかし、本実施の形態１の場合、ヒータ３
ａ、３ｂそれぞれのインピーダンスを足しあわせたイン
ピーダンスに交流入力電圧が印加されることになり、仮
に２本のヒータ３ａ、３ｂの定格電力が似通っていた場
合には、図９（ｄ）に示す、ヒータ電流ａＩＨａの突入
電流ピークに対し、図２（ｄ）（ｆ）に示すように、ピ
ーク電流は約半分程度に低減することができる。

【００８９】尚、この時ヒータ３ａ、３ｂには同じ電流
が流れている。

【００９０】そのため、図２（ｇ）ＲＳ１に示した、交
流入力電流、つまりヒータ３ａ、３ｂに流れる電流の総
和電流の、商用周波数の半サイクル毎（５０Ｈｚなら１
０ｍＳ毎）の実効値の変化においても、突入時の変化
分、図２（ｇ）ＲＳ１はヒータ３ａのみを通電させたと
き（図９（ｇ）ＲＳ３）の約半分程度に抑えることがで
きる。

【００９１】所定の期間ｔ１を経過すると、直列スイッ
チ手段４ｃは非導通となり、その後の制御については図
８，９で説明した従来の技術の制御と同一の制御が行わ
れる。

【００９２】所定期間ｔ１経過後、直列スイッチ手段４
ｃが非通電となり、同時に並列スイッチ手段４ａが駆動
すると、ヒータ３ａのみが通電状態となり、再突入電流
が流れるがこのときの電流変化分は図９（ｇ）ＲＳ３に
比べて小さいものとなる。

【００９３】そしてヒータが暖まるにつれてピーク値は
定常値に収束していく。

【００９４】したがって、上記のような構成の加熱装置
を有する定着装置を内蔵したプリンタや複写機等の画像
形成装置は、商用周波数の半サイクル毎（５０Ｈｚなら
１０ｍＳ毎）の実効値が最も変化する被加熱材が非加熱
状態から加熱状態に移行した時の商用半サイクル毎の実
効値の変化量を低減することができるので、商用交流電
源を供給するための屋内配線等の電源通路のインピーダ
ンスによる電源電圧の瞬間的な電圧降下を低減すること
が可能であり、上記各装置の近傍で同一の電源経路を共
通に使用する他の機器への影響を低減することができ
る。 たとえば、照明機器の照度低下を軽減しフリッカ
と呼ばれる照明機器のチラツキを抑制することができ
る。

【００９５】（実施の形態２）本発明の実施の形態２を
図３に基づいて説明する。

【００９６】図３は、本発明の実施の形態２に係わるヒ
ータ制御手段の構成を示すブロック図である。 図３に
於いて、上述した図１に示す実施の形態１と、図８に示
す従来の技術のブロック図と同一部分には同一の符号が
付してある。

【００９７】図３に示す実施の形態２と前述の実施の形
態１と異なるのは、停止時間検出手段である非加熱時間
検出手段１１が設けられ、この非加熱時間検出手段１１
に温度比較手段７の温調信号が入力され、非加熱時間信
号を制御手段８ｂに出力する。

【００９８】実施の形態１では直列スイッチ手段４ｃの
通電期間はｔ１の固定値だが、実施の形態２に於いて
は、温調信号のオフ時間に応じて直列スイッチ手段４ｃ
を導通させる期間を変化させる点で相違する。

【００９９】図３に示すように制御手段８ｂは、非加熱
時間検知手段１１から入力される非加熱時間信号に応じ
て図４（ｂ）中のｔ１を変化させる機能が、実施の形態
１の制御手段８ａとは異なるが、その他の機能について
は制御手段８ａと同様に機能する。

【０１００】図３に示す動作を図３のタイミングチャー
トを示す図である図４を用いて説明する。

【０１０１】非加熱時間検知手段１１は、温度比較手段
７の出力である温調信号Ｄ（図４（ａ））のオフ時間を
検出しており、非加熱状態の定着ローラの温度が徐々に
下がり、温度制御範囲の下限値に達した時に、温度比較
手段から出力される温調信号Ｄがオンに切り替わると、
非加熱時間信号を制御手段８ｂに入力する。

【０１０２】制御手段８ｂでは非加熱時間信号に応じ
て、図４中のｔ１を変化させる。

【０１０３】例えば、非加熱時間がある所定期間ｔoff
１よりも短ければ、ヒータのインピーダンスもたいして
下がらないため突入電流もさほど大きくならないのでｔ
１を０とし、ある所定期間ｔoff １より長く、所定期間
ｔoff ２より短ければ、非加熱時間に比例させｔ１を増
加させ、また、所定期間ｔoff ２よりも長ければ、ヒー
タのインピーダンスも収束するために、ｔ１をある所定
の値に固定させる。

【０１０４】尚、ｔ１経過後の動作に関しては実施の形
態１と同様である。

【０１０５】上記の様に、非加熱時間に応じて、複数設
けられているのヒータの直列駆動を行う時間を変化させ
ることで、フリッカを抑制しつつも効率的なヒータへの
電力供給が可能となる。

【０１０６】（実施の形態３）本発明の実施の形態３を
図７に基づいて説明する。

【０１０７】図５は、本発明の実施の形態３に係わるヒ
ータ制御手段の構成を示すブロック図である。 図５に
於いて、上述した実施の形態１、２及び従来の技術のブ
ロック図と同一部分には同一の符号が付してある。

【０１０８】図５に示すように、実施の形態３において
実施の形態１と異なるのは、制御手段８ｃを従来の技術
の制御手段８ｃを用いて、直列スイッチ手段４ｃを駆動
するための電力供給切換手段１０ｃの制御用に第2制御
手段である制御手段８ｄを新たに設けたのと、温度比較
手段７の温調信号を遅延させるための遅延手段１２ａを
設け、温調信号を遅延手段１２ａを介して制御手段８ｃ
に入力している点である。

【０１０９】尚、実施の形態１、２及び従来の技術と同
様に、並列スイッチ手段４ａ、４ｂ及び直列スイッチ手
段４ｃにゼロクロス型のＳＳＲやトライアックを使用し
た場合は、ゼロクロス検知手段６は省略される。

【０１１０】遅延手段１２ａは温度比較手段７の温調信
号のオン側を所定の期間ｔ１遅らせ、オフ側は同期させ
る機能を有し、遅延手段出力信号を出力している。

【０１１１】制御手段８ｃには、ゼロクロス検知手段６
の出力信号であるゼロクロス信号と状態検知手段９の出
力信号である状態信号、遅延手段１２ａによって遅延さ
れた温調信号である遅延手段出力信号が入力され、動作
は従来の技術で説明した制御手段８ｃと同一の動作をす
る。

【０１１２】制御手段８ｄには、温調信号とゼロクロス
信号、状態信号、遅延手段出力信号が入力され、電力供
給切換手段１０ｃへ直列スイッチ手段４ｃを駆動するた
めのオン／オフ信号Ｃを出力している。

【０１１３】図６を用いて、本発明の実施の形態３の動
作を説明する。

【０１１４】図６（ａ）に示す様な温調信号Ｄに対し
て、遅延手段出力である図６（ｈ）の遅延手段出力信号
Ｅは、オン側がｔ１遅れて立ち上がり、オフ側は温調信
号Ｄと同期している。

【０１１５】図６（ｂ）のＯＮ／ＯＦＦ信号Ｃは、温調
信号Ｄと同期して立ち上がり、図６（ｈ）遅延手段出力
信号Ｅの立ち上がりと同期して立ち下がる。

【０１１６】つまり、遅延手段１２ａによって温調信号
が遅らされた所定の期間ｔ１の間のみオン／オフ信号は
ハイレベルとなり、電力供給切換手段１０ｃにより、所
定の期間ｔ１の間のみ直列スイッチ手段４ｃが通電とな
り、ヒータ３ａ、３ｂが直列に接続された状態で定着ロ
ーラが加熱される。

【０１１７】尚、制御手段８ｃの出力信号である、図６
の（ｃ）、（ｅ）で示されるオン／オフ信号Ａ、Ｂの立
ち上がり、立ち下がりはゼロクロス信号と同期してい
る。

【０１１８】制御手段８ｃにおいては、温調信号Ｄが所
定の期間ｔ１遅延されて、遅延手段出力信号Ｅとして入
力される以外は前述の従来の技術の制御手段８ｃと同様
に機能し図６（ｃ）ＯＮ／ＯＦＦ信号Ａ、（ｅ）ＯＮ／
ＯＦＦ信号Ｂを出力している。

【０１１９】そして、各ヒータ３ａ、３ｂには、図２
（ｄ）ヒータ電流ａＩＨａ、（ｆ）ヒータ電流ｂＩＨｂ
と同様な電流が流れる。

【０１２０】また交流電源の入力電流半サイクル毎の実
効値の変化も図２（ｇ）ＲＳ１と同様になる。 つまり
は、前述の従来の技術の様な構成の定着装置を有する画
像形成装置であっても、図５の位置に直列スイッチ手段
４ｃを挿入させ、温度比較手段７の出力側に遅延手段１
２ａを挿入し、直列スイッチ手段４ｃを駆動させるため
の電力供給切換手段１０ｃ、電力供給切換手段１０ｃへ
のオン／オフ信号を生成するための第２制御手段である
制御手段８ｄを設けることで、従来の技術で説明した制
御手段８ｃを変更することなく、フリッカを抑制できる
画像形成装置を提供できる。

【０１２１】（実施の形態４）本発明の実施の形態４を
図７に基づいて説明する。

【０１２２】図７は本発明の実施の形態４に係わるヒー
タ制御手段の構成を示すブロック図である。

【０１２３】実施の形態４に於いて、上述した実施の形
態１、２、３及び従来の技術のブロック図と同一部分に
は同一の符号が付してある。

【０１２４】尚、実施の形態１、２、３及び従来の技術
と同様に、並列スイッチ手段４ａ，４ｂ及び直列スイッ
チ手段４ｃにゼロクロス型のＳＳＲやトライアックを使
用した場合は、ゼロクロス検知手段６は省略される。

【０１２５】図７に示す実施の形態４において、図５に
示す前述の実施の形態３と異なるのは、温度比較手段７
の出力信号である温調信号が入力され、非加熱時間信号
を遅延手段１２ｂに出力する非加熱時間検出手段１１が
設けられ、遅延手段１２ｂに於いて、非加熱信号に基づ
いて遅延時間ｔ１を変化させる。

【０１２６】つまり、前述の実施の形態３において、直
列スイッチ手段４ｃの通電期間ｔ１は固定値だが、図７
に示す実施の形態４に於いては、温調信号のオフ時間に
応じて直列スイッチ手段４ｃを通電させる期間を変化さ
せる点で相違する。

【０１２７】その他の動作については、図５に示す実施
の形態３と同様である。

【０１２８】よって例えば、非加熱時間がある所定期間
ｔoff １よりも短ければ、ヒータのインピーダンスもた
いして下がらないため突入電流もさほど大きくならない
のでｔ１を０とし、ある所定期間ｔoff １より長く所定
期間ｔoff ２より短ければ、非加熱時間に比例させｔ１
を増加させ、また、所定期間ｔoff １よりも長ければ、
ヒータのインピーダンスも収束するために、ｔ１をある
所定の値に固定させる。

【０１２９】尚、ｔ１経過後の動作に関しては図５に示
す実施の形態３と同様である。

【０１３０】上記の様に、非加熱時間に応じて、複数の
ヒータを直列に接続し通電させる時間を変化させること
で、フリッカを抑制しつつも効率的なヒータへの電力供
給が可能となる。

【０１３１】つまりは、前述した従来の技術の様な構成
の加熱装置を備えた定着装置を有する画像形成装置であ
っても、図７に示す位置に直列スイッチ手段４ｃ、非加
熱時間検知手段１１を挿入させ、温度比較手段７の出力
側に遅延手段１２ｂを挿入し、直列スイッチ手段４ｃを
駆動させるための電力供給切換手段１０ｃと、電力供給
切換手段１０ｃへのオン／オフ信号を生成するための第
２制御手段である制御手段８ｄを設けることで、従来の
制御手段８ｃを変更することなく、フリッカを抑制し、
かつヒータへの効率的な電力供給ができる画像形成装置
を提供できる。

【０１３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、複写機
やプリンタのような電子写真方式の画像形成装置に備わ
る定着装置において、被加熱体である定着ローラの表面
温度を検知し、この検知結果に基づき、制御手段が、あ
らかじめ設定された下限値又は上限値に対して、所定期
間は、複数の発熱手段を直列に接続し通電させるための
直列スイッチ手段を介して複数の発熱手段を直列接続し
た状態で加熱する。

【０１３３】所定期間経過後は、直列スイッチ手段を非
駆動とし、画像形成装置等の状態に応じてあらかじめプ
ログラムされた温調シーケンスにより複数の発熱手段を
それぞれ単独で加熱することで、被加熱体である定着ロ
ーラ等の加熱開始時等の突入電流のピーク値を低減さ
せ、交流電源の商用周波数の１／２周期毎の実効値の変
化を低減させることで、屋内配線等のラインインピーダ
ンスによる瞬間的な電圧降下を低減することが可能であ
る。

【０１３４】また、上記画像形成装置等の周囲に接続さ
れた照明機器等の照度低下を軽減しフリッカと呼ばれる
照明機器等のチラツキを抑制することができる。

【０１３５】またピーク電流を低減することができる手
段として使用するソリッド・ステート・リレー、トライ
アックを長寿命化でき、また定格電流の低いソリッド・
ステート・リレー、トライアックの使用も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係わる加熱装
置の要部回路を示すブロック図である。

【図２】図２は、図１に示すブロック図の各部の波形を
示す波形図である。

【図３】図３は、本発明の実施の形態２に係わる加熱装
置の要部回路を示すブロック図である。

【図４】図４は、図３に示すブロック図の各部の波形を
示す波形図である。

【図５】図５は、本発明の実施の形態３に係わる加熱装
置の要部回路を示すブロック図である。

【図６】図６は、図５に示すブロック図の各部の波形を
示す波形図である。

【図７】図７は、本発明の実施の形態４に係わる加熱装
置の要部回路を示すブロック図である。

【図８】図８は、従来の加熱装置の要部回路の構成を示
すブロック図である。

【図９】図９は、図８に示すブロック図の各部の波形を
示す波形図である。

【符号の説明】

１，２ 商用交流電源入力端子 ３ａ，３ｂ ヒータ ４ａ，４ｂ 並列スイッチ手段 ４ｃ 直列スイッチ手段 ５ 温度検出手段 ６ ゼロクロス検知手段 ７ 温度比較手段 ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ 制御手段 ９ 状態検知手段 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ 電力供給切換手段 １１ 非加熱時間検出手段 １２ａ，１２ｂ 遅延手段

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源から電力供給を受けて発熱する
   複数の発熱手段と、 前記複数の発熱手段により加熱される被加熱体又は該発
   熱手段自体の表面温度を検出する温度検出手段と、 前記温度検出手段の検出結果に基づき、前記交流電源か
   ら各発熱手段への電力供給を制御して該発熱手段による
   加熱温度を制御可能とする制御手段と、を備えた加熱装
   置において、 前記複数の発熱手段の少なくとも２つを直列接続させた
   状態で前記交流電源からの電力供給を可能とする直列ス
   イッチ手段と、 前記制御手段からの情報に基づき、前記直列スイッチ手
   段を介して行われる直列接続された少なくとも２つの発
   熱手段への電力供給と、前記直列スイッチ手段を介さず
   に行われる各発熱手段への電力供給とを切換可能とした
   電力供給切換手段と、を備えたことを特徴とする加熱装
   置。
2. 【請求項２】 前記電力供給切換手段は、電力供給の停
   止された状態にある前記複数の発熱手段へと電力供給が
   開始される際に、前記直列スイッチ手段を介して行われ
   る直列接続された少なくとも２つの発熱手段への電力供
   給を所定時間行うことを特徴とする請求項１に記載の加
   熱装置。
3. 【請求項３】 前記発熱手段への電力供給の停止時間を
   検出する停止時間検出手段を備え、 前記電力供給切換手段は、電力供給の停止された状態に
   ある前記複数の発熱手段へと電力供給が開始される際
   に、前記直列スイッチ手段を介して行われる直列接続さ
   れた少なくとも２つの発熱手段への電力供給を前記停止
   時間検出手段により検出された停止時間に応じた所定の
   時間行うことを特徴とする請求項２に記載の加熱装置。
4. 【請求項４】 前記温度検出手段の検出結果に基づく温
   度情報と、あらかじめ設定された温度情報とを比較する
   温度比較手段を有することを特徴とする請求項３に記載
   の加熱装置。
5. 【請求項５】 前記電力供給切換手段は、前記温度検出
   手段により検出された被加熱体又は該発熱手段自体の温
   度が所定温度よりも低い状態において、電力供給の停止
   された状態にある前記複数の発熱手段へと電力供給が開
   始される際に、前記直列スイッチ手段を介して行われる
   直列接続された少なくとも２つの発熱手段への電力供給
   を所定時間行うことを特徴とする請求項４に記載の加熱
   装置。
6. 【請求項６】 前記制御手段は、前記温度検出手段によ
   る検出温度が所定の温度よりも低い場合に前記発熱手段
   への電力供給を行い、該検出温度が所定の温度よりも高
   い場合に前記発熱手段への電力供給を停止することを特
   徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の加熱装
   置。
7. 【請求項７】 前記複数の発熱手段を前記交流電源に対
   して並列的に接続すると共に各発熱手段への電力供給を
   個別に行うことを可能とする複数の並列スイッチ手段を
   備え、 前記電力供給切換手段は、前記直列スイッチ手段と、複
   数の並列スイッチ手段とを切換えていずれか一方を使用
   することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に
   記載の加熱装置。
8. 【請求項８】 前記制御手段は、前記複数の並列スイッ
   チ手段を制御することにより、前記発熱手段による加熱
   温度を制御することを特徴とする請求項７に記載の加熱
   装置。
9. 【請求項９】 前記制御手段とは別に独立して設けら
   れ、前記直列スイッチ手段を単独で駆動させるための第
   ２制御手段と、前記温度検出手段の検出結果に基づき、
   直列接続された少なくとも２つの発熱手段への直列通電
   を停止させるための遅延信号を前記第２制御手段へと発
   信し、前記複数の発熱手段を前記交流電源に対して並列
   的な接続を開始させるための信号を前記制御手段へ発信
   する遅延手段と、を有することを特徴とする請求項８に
   記載の加熱装置。
10. 【請求項１０】 前記遅延手段は、前記温度比較手段の
    温調信号に基づいて開始された前記発熱手段への直列通
    電の通電停止を遅延手段の出力である遅延信号と同期さ
    せることを特徴とする請求項９に記載の加熱装置。
11. 【請求項１１】 前記遅延手段での遅延時間は、前記停
    止時間検出手段により検出された停止時間に応じた所定
    の時間であることを特徴とした請求項９又は１０に記載
    の加熱装置。
12. 【請求項１２】 前記発熱手段は、配光分布の異なる２
    本のハロゲンヒータであることを特徴とする請求項１乃
    至１１のいずれか１項に記載の加熱装置。
13. 【請求項１３】 前記発熱手段の通電開始が、入力電源
    である交流電源の電圧のゼロクロスと同期していること
    を特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の
    加熱装置。
14. 【請求項１４】 請求項１乃至１３に記載の加熱装置を
    有し、搬送されるシート材に形成されたトナー画像を加
    熱定着させることを特徴とする定着装置。
15. 【請求項１５】 前記複数の発熱手段は、前記被加熱体
    の軸方向に隣設して内蔵されるように設けられているこ
    とを特徴とする請求項１４に記載の定着装置。
16. 【請求項１６】 シート材にトナー画像を形成する画像
    形成手段と、請求項１４又は１５に記載の定着装置を有
    する画像形成装置。