JP2000267496A - 定着装置、及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定着装置のヒータに対する再通電時のフリッ
カー値を低減する。 【解決手段】 Ｓ１では定着温度の情報からヒータを通
電させる必要があるかを調べ、必要なければ次の制御を
行う。必要がある場合は、Ｓ２でメインヒータとサブヒ
ータのどちらかが１秒前（第１の所定時間）に通電され
ていたか否かを調べ、通電されていなかった場合、Ｓ３
で一番はじめのメインヒータの立ち上がりかチェック
し、そうであれば、Ｓ５でゼロクロス検知手段とタイマ
ー手段を用いて３半波の中の最初の半波分通電するパタ
ーンを２回行う（第２の所定時間）。その時間分で電圧
降下が小さくなりフリッカー値が下がる。その後、フル
通電させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
等に使用される定着装置、及びこれを備えた画像形成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置（例えば、複写機、
プリンタ）の定着装置において、消費電力が同程度で、
かつ発熱分布が異なる２本のヒータに交互に通電するこ
とによって定着ローラをその全長にわたって加熱するよ
うに構成したものが知られている。

【０００３】この定着装置においては、定着ローラの中
央部と端部との温度差が大きくなると転写材に対するト
ナー像の定着ムラが発生するため、これを防止すべくそ
れぞれのヒータを時分割でオンデューティを変えかつそ
れぞれのヒータをゼロクロスを基準に全波で通電状態で
オン／オフ制御するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のような制御を行
った場合、画像形成装置のスタンバイ状態と、コピー
（画像形成）状態と、さらに転写材サイズとによって、
２本のヒータのオンデューティが変化するため、画像形
成装置本体から出るフリッカー値が変化してしまうとい
う問題があった。

【０００５】また、定着温度が下がり、温度を上げるた
めにヒータに再通電するときにヒータに流れる突入電流
がゼロ状態から流れるため、交流電源の入力電圧が降下
して画像形成装置本体から出るフリッカー値や高調波ノ
イズが大きくなるといった問題がある。

【０００６】本発明は、上述事情に鑑みてなされたもの
であり、フリッカー値や高調波ノイズを低減するように
した定着装置、及びこれを備えた画像形成装置を提供す
ることを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの請求項１に係る本発明は、加熱部材を加熱する２本
の発熱手段と、前記加熱部材の温度を検知する温度検知
手段とを備え、前記加熱部材の加熱によって転写材表面
にトナーを熱定着させる定着装置において、交流電圧が
ゼロとなるタイミングを検知するゼロクロス検知手段を
有し、前記２本の発熱手段を駆動する駆動手段と、前記
温度検知手段の出力に基づいて前記駆動手段を制御して
前記２本の発熱手段に交互に全波通電し、前記加熱部材
を所定の温度に維持する制御手段と、時間を計測するタ
イマー手段と、を備え、該制御手段は、前記２本の発熱
手段ともに非通電時間が前記タイマー手段の計測による
第１の所定時間以上経過した後に再び交互に全波通電を
開始する場合、全波通電を開始するまでの最初の第２の
所定時間の間、半波、又は半波の複数個の組み合わせの
通電状態での波数制御で前記発熱手段の電力制御を行
う、ことを特徴とする。

【０００８】請求項２に係る本発明は、加熱部材を加熱
する２本の発熱手段と、前記加熱部材の温度を検知する
温度検知手段とを備え、前記加熱部材の加熱によって転
写材表面にトナーを熱定着させる定着装置において、交
流電圧がゼロとなるタイミングを検知するゼロクロス検
知手段を有し、前記２本の発熱手段を駆動する駆動手段
と、前記温度検知手段の出力に基づいて前記駆動手段を
制御して前記２本の発熱手段に交互に全波通電し、前記
加熱部材を所定の温度に維持する制御手段と、時間を計
測するタイマー手段と、を備え、該制御手段は、前記２
本の発熱手段ともに非通電時間が前記タイマー手段の計
測による第１の所定時間以上経過した後に再び交互に全
波通電を開始する場合、全波通電を開始するまでの最初
の第２の所定時間の間、位相制御で前記発熱手段の電力
制御を行う、ことを特徴とする。

【０００９】請求項３に係る本発明は、転写材表面にト
ナー像を形成する画像形成部と、加熱により前記トナー
像を前記転写材表面に溶融固着させる定着装置と、を備
えた画像形成装置において、前記定着装置が、請求項１
又は２に記載の定着装置である、ことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。

【００１１】〈実施の形態１〉図１に、本発明に係る定
着装置の一例を示す。なお、同図は、電気的な構成を示
すブロック図である。

【００１２】同図に示す定着装置において、交流電源１
０は、商用電源コンセントから供給を受ける。符号１
は、画像形成装置本体をはじめ、各画像形成手段を制御
し、画像形成動作及び本発明の定着装置の制御を行う制
御手段であり、本実施の形態ではマイクロコンピュータ
を用いている。２は交流電源１０のゼロ電圧によるタイ
ミングを検知するゼロクロス検知手段で、そのタイミン
グを制御手段１に伝える。３は、定着装置の定着ローラ
６の表面温度を検知するための温度検知手段であり、本
実施の形態ではサーミスタを使用し、サーミスタと抵抗
を直列につないだ状態で、定着ローラ６の表面に当接さ
せそのサーミスタの電圧を制御手段１のＡ／Ｄ変換の入
力ポートに接続してサーミスタの電圧を一定時間ごとに
検知することにより、定着ローラ６の表面温度情報を電
圧で検知できる。これにより、定着装置の温度を検知
し、後述の２本のヒータに通電させて定着装置の温度の
調整すなわち温調制御を行うことができる。

【００１３】４と５はメインヒータ７及びサブヒータ８
にそれぞれ交流電圧を通電するためのメインヒータ駆動
手段（駆動手段）及びサブヒータ駆動手段（駆動手段）
であり、本実施の形態ではトライアックで構成され、制
御手段１の信号で駆動手段を駆動することにより、それ
ぞれのヒータに通電できる。６は表面に未定着トナー像
を担持している転写材にそのトナー像を熱定着させる加
熱手段としての定着ローラである。７と８は定着ローラ
６へ熱を与える２本の発熱手段としてのメインヒータと
サブヒータであり、本実施の形態では２本はそれぞれ発
熱分布が異なるハロゲンヒータを用いている。具体的に
はメインヒータ７が主に定着ローラ６の長手方向の中央
部を暖めるような熱分布を持ち、他方、サブヒータ８は
主に定着ローラ６の長手方向の両端部を暖めるような熱
分布を持っている。なお、まったく同一の配光分布のヒ
ータを１／２分割している装置もある。例えば、転写材
がＡ５Ｒ等の小さいサイズではメインヒータ７のみで、
また、Ｂ５〜Ａ４Ｒではメインヒータ７とサブヒータ８
との比が４：１で、また、Ａ４以上のサイズでは、同じ
く３：２の比率でこれらヒータ７、８に通電させるデュ
ーティを決定している。また、９は時間を計測するため
のタイマー手段であり、制御手段１はこのタイマー手段
により、ゼロクロス時からの時間を計測し、波数制御等
を実現させる。なお、波数制御については後述する。

【００１４】従来の制御は、コピー中（画像形成動作
中）の転写材サイズにより定着ローラ６の中央部と端部
との温度差を補正するため、前述したようにメインヒー
タ７とサブヒータ８のデューティを決め、これに従って
これらヒータ７、８を同時にはオンすることなく交互に
オンとオフとを繰り返す制御を行っていた。この制御
は、定着ローラ６に当接された温度検知手段３からの情
報によって行い、通電させる必要がなくなるまで行って
いた。

【００１５】この従来の制御によると、定着温度が下が
り定着温度を所定の温度まで上げるため再び交互に２本
のヒータ７、８を通電させるときに、ヒータ自体の温度
が下がっているため、突入電流が流れる影響で交流電源
の電圧降下が生じてフリッカー値が上がってしまう。図
２がこのときメインヒータ７の交流電源上に流れる電流
波形を示した図であり、始めは定常時の２〜２．５倍位
の電流が流れる。

【００１６】これを防ぐため本発明は以下のように制御
を行う。

【００１７】すなわち、定着温度を制御するためヒータ
７、８を再通電させるとき、必ずヒータ電力の大きい方
（本実施の形態ではメインヒータ７）から通電させるよ
うに決める。またメインヒータ７が再通電される最初
で、ゼロクロス検知手段２とタイマー手段９を用いて波
数制御を行ったあと全波で通電させる。

【００１８】図３が、この波数制御を行ったときの電流
波形で、始めは同じように波高値が高いが、ゼロクロス
検知手段２とタイマー手段９を用いて３半波に１半波分
の電流サイクルが偶数回（本実施の形態では２回）続く
制御を行うため、その時間分で電圧降下が小さくなりフ
リッカー値が下がる。

【００１９】またこの波数制御の間にメインヒータ７が
暖まると同時に、それ以降にフル通電させてもすでに波
数制御中に流れた電流とフル通電させた電流との差分の
みが電圧降下に影響するため、結果的に波数制御以降の
電流差分が小さくなり、フリッカー値が小さくなる。一
方、サブヒータ８側は始めからフル通電させるが、すで
にメインヒータ７が通電状態にあるので、前記と同様に
サブヒータ８の突入電流とメインヒータ７の電流の波高
値の差分のみが入力電圧の電圧降下に影響するため、そ
れまで電流が流れていないときのメインヒータ７の突入
電流の発生時ほどは電圧降下は発生しない。すなわち断
続的にメインヒータ７とサブヒータ８に通電させている
ので、電流値の差分が少ないため交流電源の電圧降下が
少なくなるのでフリッカー値が下がるようになる。

【００２０】またメインヒータ７とサブヒータ８とが暖
まりきったときの電流波形を図４で示す。これを見ると
あたかも一本のヒータをオンしているかの様な連続した
電流波形になっているので、メインヒータ７とサブヒー
タ８の入れ違いに制御すること自体は暖めきった状態で
は、特にフリッカー値に悪い影響をしていないことがわ
かる。

【００２１】図５は、実施の形態１において、制御手段
１によって行われる制御のフローチャートである。Ｓ１
では定着温度の情報からヒータを通電させる必要がある
かを調べ、必要なければ次の制御を行う。必要がある場
合は、Ｓ２でメインヒータ７とサブヒータ８のどちらか
が１秒前（第１の所定時間）に通電されていたか否かを
調べ、通電されていなかった場合、Ｓ３で一番はじめの
メインヒータ７の立ち上がりかチェックし、そうであれ
ば、Ｓ５でゼロクロス検知手段２とタイマー手段９を用
いて３半波の中の最初の半波分通電するパターンを２回
行った後（第２の所定時間）に、フル通電させる。

【００２２】Ｓ３において、一番はじめのメインヒータ
７の立上りでない場合には、Ｓ５で全波通電制御で交互
に温度が上がるまで温調制御を行う。

【００２３】〈実施の形態２〉上述の実施の形態１で
は、フリッカー値を押えるために、波数制御を行った
が、本実施の形態２においては、位相制御を行う。な
お、定着装置の構成は、図１と同じなので重複説明は省
略する。

【００２４】以下、波数制御について詳述する。

【００２５】定着温度を制御するためヒータ７、８を再
通電させるとき、必ずヒータ電力の大きい方（本実施の
形態ではメインヒータ７）から通電させるように決め
る。またメインヒータ７が再通電される最初で、ゼロク
ロス検知手段２とタイマー手段９を用いて、メインヒー
タ７に位相制御を所定時間行った後、全波で通電させ
る。タイマー手段９は、制御手段１からタイマー時間を
セットしたり、またセットされた所定時間を計測し、制
御手段１へ知らせたりする手段である。このタイマー手
段９とゼロクロス検知手段２とを用いてメインヒータ７
への位相制御を行うことができる。

【００２６】図６が、この位相制御を行ったときの電流
波形で、始めは位相制御を行っても波高値が高い所定の
位相角からゼロクロスまでしか通電されないため、トー
タルでの突入電流は小さくなる。そのため、電圧降下が
小さくなり、フリッカー値が下がる。

【００２７】またこの位相制御の間にメインヒータ７が
暖まると同時に、それ以降にフル通電させてもすでに位
相制御中に流れた電流とフル通電させた電流との差分の
みが電圧降下に影響するため、結果的に位相制御以降の
電流差分が小さくなり、フリッカー値が小さくなる。一
方、サブヒータ８側は始めからフル通電させるが、すで
にメインヒータ７が通電状態にあるので、前記と同様に
サブヒータ８の突入電流とメインヒータ７の電流の波高
値の差分のみが入力電圧の電圧降下に影響するため、そ
れまで電流が流れていないときのメインヒータ７の突入
電流の発生時ほどは電圧降下は発生しない。すなわち断
続的にメインヒータ７とサブヒータ８に通電させている
ので、電流値の差分が少ないため交流電源の電圧降下が
少なくなるのでフリッカー値が下がるようになる。

【００２８】またメインヒータ７とサブヒータ８とが暖
まりきったときの電流波形は、前述の図４と同じであ
る。これを見るとあたかも一本のヒータをオンしている
のか様な連続した電流波形になっているので、メインヒ
ータ７とサブヒータ８の入れ違いに制御すること自体は
暖めきった状態では、特にフリッカー値に悪い影響をし
ていないことがわかる。

【００２９】図７は、実施の形態２において、制御手段
１によって行われる制御のフローチャートである。Ｓ１
１では定着温度の情報からヒータを通電させる必要があ
るかを調べ、必要なければ次の制御を行う。必要がある
場合は、Ｓ１２でメインヒータ７とサブヒータ８のどち
らかが１秒前（第１の所定時間）に通電されていたか否
かを調べ、通電されていなかった場合、Ｓ１３で最初に
メインヒータ７を通電させるときかをチェックし、そう
であれば、Ｓ１４でタイマー手段９とゼロクロス検知手
段２を用いて位相制御を第２の所定時間だけ行った後、
フル通電させる。

【００３０】Ｓ１３において、最初にメインヒータ７を
通電させるときでない場合には、Ｓ１５でゼロクロス検
知手段２を用いて常にフル通電を行う。Ｓ１２における
判断を行う理由は、再通電させるときに、前回点灯して
いたときから余り時間が経過していないときは、突入電
流も小さいので、かえって位相制御を行わない方が、フ
リッカー値が小さくなることがわかっているからであ
る。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
２本のヒータを備えた定着装置において、定着装置の温
度制御として、最初に再通電させるときのみに、波数制
御又は位相制御を行うことにより、突入電流による電圧
降下を小さく抑えて、フリッカー値や高調波ノイズを低
減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】定着装置のブロック図。

【図２】ヒータの突入電流の波形を示す図。

【図３】実施の形態１において再通電時にメインヒータ
及びサブヒータに流れる電流波形を示す図。

【図４】高温時にメインヒータ及びサブヒータに流れる
電流波形を示す図。

【図５】実施の形態１の制御のフローチャート。

【図６】実施の形態２において再通電時にメインヒータ
及びサブヒータに流れる電流波形を示す図。

【図７】実施の形態２の制御のフローチャート。

【符号の説明】

１ 制御手段（マイクロコンピュータ） ２ ゼロクロス検知手段 ３ 温度検知手段（サーミスタ） ４ 駆動手段（メインヒータ駆動手段） ５ 駆動手段（サブヒータ駆動手段） ６ 加熱部材（定着ローラ） ７ 発熱手段（メインヒータ） ８ 発熱手段（サブヒータ） ９ タイマー手段

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H033 AA41 BB18 CA48 5H323 AA36 BB20 CA08 CB02 CB42 GG04 KK05 LL13 LL18 MM09 MM12 MM14 MM15 5H420 BB02 CC04 DD05 EB03 EB05 EB09 EB21 EB22 FF14 LL05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱部材を加熱する２本の発熱手段と、
   前記加熱部材の温度を検知する温度検知手段とを備え、
   前記加熱部材の加熱によって転写材表面にトナーを熱定
   着させる定着装置において、 交流電圧がゼロとなるタイミングを検知するゼロクロス
   検知手段を有し、前記２本の発熱手段を駆動する駆動手
   段と、 前記温度検知手段の出力に基づいて前記駆動手段を制御
   して前記２本の発熱手段に交互に全波通電し、前記加熱
   部材を所定の温度に維持する制御手段と、 時間を計測するタイマー手段と、を備え、 該制御手段は、前記２本の発熱手段ともに非通電時間が
   前記タイマー手段の計測による第１の所定時間以上経過
   した後に再び交互に全波通電を開始する場合、全波通電
   を開始するまでの最初の第２の所定時間の間、半波、又
   は半波の複数個の組み合わせの通電状態での波数制御で
   前記発熱手段の電力制御を行う、 ことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 加熱部材を加熱する２本の発熱手段と、
   前記加熱部材の温度を検知する温度検知手段とを備え、
   前記加熱部材の加熱によって転写材表面にトナーを熱定
   着させる定着装置において、 交流電圧がゼロとなるタイミングを検知するゼロクロス
   検知手段を有し、前記２本の発熱手段を駆動する駆動手
   段と、 前記温度検知手段の出力に基づいて前記駆動手段を制御
   して前記２本の発熱手段に交互に全波通電し、前記加熱
   部材を所定の温度に維持する制御手段と、 時間を計測するタイマー手段と、を備え、 該制御手段は、前記２本の発熱手段ともに非通電時間が
   前記タイマー手段の計測による第１の所定時間以上経過
   した後に再び交互に全波通電を開始する場合、全波通電
   を開始するまでの最初の第２の所定時間の間、位相制御
   で前記発熱手段の電力制御を行う、 ことを特徴とする定着装置。
3. 【請求項３】 転写材表面にトナー像を形成する画像形
   成部と、加熱により前記トナー像を前記転写材表面に溶
   融固着させる定着装置と、を備えた画像形成装置におい
   て、 前記定着装置が、請求項１又は２に記載の定着装置であ
   る、 ことを特徴とする画像形成装置。