JP2002304085A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は定着部の定着ヒータを電源電圧変動や
高調波電流の影響を解消して、効率的にかつ精度よく目
標温度に制御する画像形成装置を提供する。 【解決手段】トナー画像の転写された転写紙を加熱し
て、トナー画像を転写紙に定着させるに定着部５の定着
ローラ６を加熱する定着ヒータとして、少なくとも、Ａ
Ｃ電源を整流して定着ヒータ駆動部３によりＡＣ電源の
入力周波数よりも高い周波数でスイッチング制御して加
熱される定着ヒータ９と、定着ヒータ駆動部４によりＡ
Ｃ電源を直接オン／オフ制御して加熱される定着ヒータ
８と、を設け、待機時には、本体制御部２により定着ヒ
ータ９のみを動作させて定着ローラ６の温度制御を行
う。したがって、位相制御方式での高調波電流とオン／
オフ制御方式での電源電圧変動を解消することができ、
効率的にかつ高精度に定着ローラを定着温度に制御する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置に関
し、詳細には、トナー画像を転写紙に定着させる定着部
の定着ヒータを電源電圧変動や高調波電流の影響を解消
して、効率的にかつ精度よく目標温度に制御する画像形
成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画情報に対応させて記録紙に付着させた
トナーを定着部で加熱することにより記録紙に定着させ
る画像形成装置、例えば、電子写真記録方式のファクシ
ミリ装置、複写装置、コピー装置等においては、画情報
に基づいて変調された光により感光体に静電潜像を形成
し、静電潜像の形成された感光体にトナーを付着して現
像する。この感光体に付着されたトナーを記録紙に転写
し、トナーの付着された記録紙を定着ヒータにより加熱
される定着ローラに搬送して、定着ローラによりトナー
を記録紙に定着させる。

【０００３】そして、定着ローラは、定着ヒータにより
加熱されており、この定着ヒータは、一定温度に制御さ
れているとともに、過熱の防止処理が行なわれている。

【０００４】すなわち、画像形成装置においては、定着
ヒータの温度をサーミスタ等により検出し、サーミスタ
の検出結果に基づいて制御回路により定着ヒータのオン
／オフを制御を行なって定着ヒータを一定温度に制御し
ている。また、制御回路の暴走等の異常発生時に備え
て、温度ヒューズやサーモスタットによる定着ヒータの
過熱保護を行なったり、アナログコンパレータによる定
着ヒータの過熱保護を行なっている。

【０００５】そして、定着ヒータは、一般的に、タング
ステンのフィラメントをガラス管に不活性ガスとともに
封入したハロゲンヒータが用いられており、画像形成装
置は、このハロゲンヒータである定着ヒータを、トライ
アック等の半導体素子でＡＣ電源の通電時間を制御する
ことで温度制御を行っている。

【０００６】従来のカラー画像形成装置は、一般に、Ａ
Ｃ電源のゼロクロスポイントから所定時間経過した後、
トライアックをＯＮ（オン）し、その後トライアックの
特性から極性が反転すると、ＯＦＦ（オフ）となって、
ゼロクロスポイントからオンさせるまでの時間（位相
角）を制御することで、温度制御を行う位相制御方式
と、ＡＣ電源の半周期をオン／オフの最小単位とし、半
周期の途中では定着ヒータのオン／オフを行わないオン
／オフ制御方式の２種類の制御方式のいずれかで定着ヒ
ータ、ひいては、定着ローラの温度制御を行っている。

【０００７】そして、定着ヒータは、低温時には、内部
抵抗の低下により電源投入時に大きな突入電流が流れる
ことが知られており、上記位相制御方式では、位相角を
徐々に広げていくソフトスタートを行うことができるた
め、大きな突入電流を防ぐことができ、また、位相角を
細かく制御することで、精度の高い温度制御を行うこと
ができる。

【０００８】ところが、位相制御を行うと、ＡＣ電源の
入力電流が正弦波とはならないため、高調波電流を含ん
だ入力電流波形となってしまうという問題がある。

【０００９】一方、オン／オフ制御方式は、入力電流が
流れる場合には、入力電流波形は正弦波となるため、高
調波電流が少ないことが利点として挙げられる。

【００１０】ところが、オン／オフ制御方式では、オン
／オフの最小単位がＡＣ電源の半周期のため、電源電圧
が変動するという問題がある。

【００１１】これらの制御の問題を解決するために、定
着ヒータに接続されているＡＣ電源を高周波でＰＷＭ制
御することにより入力電流を半周期の中を平均的に流
し、入力波形も正弦波に近い波形として、高調波、電圧
変動ともに解決できるＰＷＭ制御方式が知られている。

【００１２】このようなＰＷＭ制御方式を用いた従来技
術としては、例えば、記録材上に着色材を定着する定着
手段としてヒータを備えた画像形成装置において、前記
ヒータとして用いる複数の発熱体と、前記発熱体の温度
を検出する検出手段と、前記検出手段の検出出力に応答
して、前記発熱体のそれぞれに流れる電流を個別的にＰ
ＷＭ駆動する制御手段とを具備した画像形成装置が提案
されている（特開平１１−７３０５７号公報参照）。

【００１３】すなわち、この画像形成装置は、定着器に
複数のヒータを備えさせ、個々のヒータを電流スイッチ
ング素子を用いて高周波でスイッチングし、ヒータに流
す電流をＰＷＭ制御して全ヒータの発熱量を制御してい
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術にあっては、個々のヒータを高周波で電流
をスイッチング制御しているため、スイッチング素子等
での電力のロス分が発生し、電力消費が多いという問題
があった。

【００１５】また、画像形成装置においては、一般に、
画像形成時には、転写紙が定着ローラを通過する度に、
転写紙が定着ローラの熱を奪うため、定着ヒータが点灯
している状態が多く、上記位相制御方式とオン／オフ制
御方式のいずれの制御方式であってもほとんどＡＣ電源
の入力電流が流れている状態となり、電源電圧変動、高
調波電流ともに問題となる場合が少ない。

【００１６】ところが、待機状態においては、定着温度
を目標温度に合わせるために常に制御を行うため、位相
制御方式では、高調波電流が問題となり、オン／オフ制
御方式では、電源電圧変動が問題となる。

【００１７】そこで、請求項１記載の発明は、定着部の
定着ヒータで加熱される定着ローラでトナー画像の転写
された転写紙を加熱して、トナー画像を転写紙に定着さ
せるに際して、定着ローラを加熱する定着ヒータとし
て、少なくとも、ＡＣ電源を整流して当該ＡＣ電源の入
力周波数よりも高い周波数でスイッチング制御して加熱
されるスイッチング制御定着ヒータと、ＡＣ電源を直接
オン／オフ制御して加熱されるオン／オフ制御定着ヒー
タと、を設けることにより、位相制御方式での高調波電
流とオン／オフ制御方式での電源電圧変動を解消し、効
率的にかつ高精度に定着ローラを定着温度に制御する画
像形成装置を提供することを目的としている。

【００１８】請求項２記載の発明は、待機時において、
スイッチング制御定着ヒータのみを動作させて定着ロー
ラの温度制御を行うことにより、常に温度制御を行う
が、大きな発熱容量を必要としない待機時の定着ローラ
の温度制御を、スイッチング制御定着ヒータで行って、
電源電圧変動の影響を防止し、高精度に定着ローラを定
着温度に制御する画像形成装置を提供することを目的と
している。

【００１９】請求項３記載の発明は、画像形成時におい
て、オン／オフ制御定着ヒータのみを連続オンさせた状
態で定着ローラの温度が目標温度以上となると、当該オ
ン／オフ制御定着ヒータをオフにし、スイッチング制御
定着ヒータのみを動作させて、定着ローラの温度制御を
行うことにより、定着ヒータの点灯状態が継続する状態
の多い画像形成時に、発熱効率の高いオン／オフ制御定
着ヒータで定着ローラを加熱するが、両面プリントやメ
モリによる画像回転等を行って定着頻度が低下するとき
には、定着ローラが転写紙により奪われる熱量が低下す
るため、この場合に、オン／オフ制御定着ヒータのみで
定着ローラの温度が目標温度以上となると、オン／オフ
制御定着ヒータをオフにし、スイッチング制御定着ヒー
タのみを動作させることで、位相制御方式での高調波電
流とオン／オフ制御方式での電源電圧変動を解消し、精
度よくかつ適切に定着ローラを目標温度に制御する画像
形成装置を提供することを目的としている。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の画
像形成装置は、定着ヒータで加熱される定着ローラでト
ナー画像の転写された転写紙を加熱して、当該トナー画
像を転写紙に定着させる定着部を備えた画像形成装置に
おいて、前記定着ローラを加熱する定着ヒータとして、
少なくとも、ＡＣ電源を整流して当該ＡＣ電源の入力周
波数よりも高い周波数でスイッチング制御して加熱され
るスイッチング制御定着ヒータと、前記ＡＣ電源を直接
オン／オフ制御して加熱されるオン／オフ制御定着ヒー
タと、を備えてることにより、上記目的を達成してい
る。

【００２１】上記構成によれば、定着部の定着ヒータで
加熱される定着ローラでトナー画像の転写された転写紙
を加熱して、トナー画像を転写紙に定着させるに際し
て、定着ローラを加熱する定着ヒータとして、少なくと
も、ＡＣ電源を整流して当該ＡＣ電源の入力周波数より
も高い周波数でスイッチング制御して加熱されるスイッ
チング制御定着ヒータと、ＡＣ電源を直接オン／オフ制
御して加熱されるオン／オフ制御定着ヒータと、を設け
ているので、位相制御方式での高調波電流とオン／オフ
制御方式での電源電圧変動を解消することができ、効率
的にかつ高精度に定着ローラを定着温度に制御すること
ができる。

【００２２】この場合、例えば、請求項２に記載するよ
うに、前記画像形成装置は、待機時において、前記スイ
ッチング制御定着ヒータのみを動作させて前記定着ロー
ラの温度制御を行うものであってもよい。

【００２３】上記構成によれば、待機時において、スイ
ッチング制御定着ヒータのみを動作させて定着ローラの
温度制御を行うので、常に温度制御を行うが、大きな発
熱容量を必要としない待機時の定着ローラの温度制御
を、スイッチング制御定着ヒータで行って、電源電圧変
動の影響を防止することができ、高精度に定着ローラを
定着温度に制御することができる。

【００２４】また、例えば、請求項３に記載するよう
に、前記画像形成装置は、画像形成時において、前記オ
ン／オフ制御定着ヒータのみを連続オンさせた状態で前
記定着ローラの温度が目標温度以上となると、当該オン
／オフ制御定着ヒータをオフにし、前記スイッチング制
御定着ヒータのみを動作させて、前記定着ローラの温度
制御を行うものであってもよい。

【００２５】上記構成によれば、画像形成時において、
オン／オフ制御定着ヒータのみを連続オンさせた状態で
定着ローラの温度が目標温度以上となると、当該オン／
オフ制御定着ヒータをオフにし、スイッチング制御定着
ヒータのみを動作させて、定着ローラの温度制御を行う
ので、定着ヒータの点灯状態が継続する状態の多い画像
形成時に、発熱効率の高いオン／オフ制御定着ヒータで
定着ローラを加熱するが、両面プリントやメモリによる
画像回転等を行って定着頻度が低下するときには、定着
ローラが転写紙により奪われる熱量が低下するため、こ
の場合に、オン／オフ制御定着ヒータのみで定着ローラ
の温度が目標温度以上となると、オン／オフ制御定着ヒ
ータをオフにし、スイッチング制御定着ヒータのみを動
作させることで、位相制御方式での高調波電流とオン／
オフ制御方式での電源電圧変動を解消することができ、
精度よくかつ適切に定着ローラを目標温度に制御するこ
とができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本
発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。

【００２７】図１〜図５は、本発明の画像形成装置の一
実施の形態を示す図であり、図１は、本発明の画像形成
装置の一実施の形態を適用した画像形成装置１の要部ブ
ロック構成図である。

【００２８】図１において、画像形成装置１は、本体制
御部２、２個の定着ヒータ駆動部３、４及び定着部５等
を備えている。

【００２９】定着部５には、定着ローラ６と加圧ローラ
７が配設されており、定着ローラ６内には、２個の定着
ヒータ８、９が内蔵されている。定着ヒータ（オン／オ
フ制御定着ヒータ）８及び定着ヒータ（スイッチング制
御定着ヒータ）９としては、タングステンのフィラメン
トをガラス管に不活性ガスとともに封入したハロゲンヒ
ータが用いられている。定着部５には、定着ローラ６の
表面に定着ローラ６の表面温度を検出する温度検出用サ
ーミスタ１０が配設されており、温度検出用サーミスタ
１０は、検出温度を本体制御部２に出力する。本体制御
部２は、温度検出用サーミスタ１０からの検出温度に基
づいて、定着ヒータ駆動部３、４を制御して、定着部５
の定着ヒータ８、９への通電を制御し、定着ローラ６の
温度を制御する。

【００３０】定着ローラ６と加圧ローラ７は、所定の圧
力で圧接されており、回転駆動されることで、トナー画
像の形成された記録紙を搬送しつつ加熱加圧して、トナ
ー画像を記録紙に定着させる。

【００３１】画像形成装置１は、詳細には、図２に示す
ように、回路構成されており、上記本体制御部２、定着
ヒータ駆動部３、４及び温度検出用サーミスタ１０を備
えているとともに、ノイズフィルタ（ＮＦ）１１、バリ
スタ（Ｂ）１２、アレスタ（ＡＲ）１３、ダイオードブ
リッジ（ＤＢ）１４、ＤＣ−ＤＣコンバータ（ＤＤＣ）
１５、ゼロクロス検出回路１６、パワーリレー１７、Ｐ
ＷＭジェネレータ１８及び複数のダイオード１９〜２１
等を備えている。

【００３２】上記温度検出用サーミスタ１０には、抵抗
２２が直列に接続されており、温度検出用サーミスタ１
０は、検出した定着ローラ６の表面温度を抵抗２２との
間の電圧値として本体制御部２のＡ／Ｄ入力端子に出力
する。

【００３３】上記定着ヒータ駆動部３は、コンデンサＣ
１、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、コイルＬ１、トライアック
ＴＲ及びフォトカプラＰＣ等を備えており、コンデンサ
Ｃ１、抵抗Ｒ１及びコイルＬ１からなる共振回路に定着
ヒータ８が接続されている。定着ヒータ８は、さらに、
パワーリレー１７を介して、ノイズフィルタ１１、バリ
スタ１２及びアレスタ１３の後段のＡＣ電源に接続され
ている。定着ヒータ駆動部３は、本体制御部２から制御
信号Ｓ１がダイオード２１を介してフォトカプラＰＣに
入力されると、トライアックＴＲがＯＮ（オン）して、
抵抗Ｒ１、コイルＬ１及びコンデンサＣ１の共振回路で
定着ヒータ８を発熱させて、定着ローラ６を加熱し、ト
ライアックＴＲが、その特性により電圧の極性が反転す
ると、ＯＦＦ（オフ）して、定着ヒータ８への通電を停
止する。

【００３４】定着ヒータ駆動部４は、コンデンサＣ２、
Ｃ３、Ｃ４、インバータＩＮ、フォトトランジスタＰＴ
及び抵抗Ｒ４等を備えており、フォトトランジスタＰＴ
にＰＷＭジェネレータ１８からＰＷＭ信号がダイオード
２０を介して入力される。インバータＩＮに定着ヒータ
９が接続されており、定着ヒータ９に並列にコンデンサ
Ｃ４が接続されている。定着ヒータ９には、ＤＣ−ＤＣ
コンバータ１４で整流されたＡＣ電源がパワーリレー１
７を介して供給される。

【００３５】定着ヒータ駆動部４は、ダイオード２０を
介してフォトトランジスタＰＴに入力されるＰＷＭ信号
に応じてフォトトランジスタＰＴがオン／オフし、フォ
トトランジスタＰＴのオン／オフに応じて定着ヒータ９
に流れる駆動電流をＰＷＭ制御する。

【００３６】本体制御部２は、定着ローラ６の表面に設
けられた温度検出用サーミスタＴＨからの検出温度情報
により定着ローラ６の表面温度を監視し、現在の定着ロ
ーラ６の表面の温度が予め設定されている目標温度より
低い場合には、ＰＷＭジェネレータ１８にＰＷＭ信号の
デューティ幅を広げさせ、目標温度より高い場合には、
ＰＷＭジェネレータ１８にＰＷＭ信号のデューティ幅を
狭めさせて、定着ヒータ９に流れる電流を制御する。Ｐ
ＷＭジェネレータ１８から定着ヒータ駆動部４に出力さ
れるＰＷＭ信号のデューティ比が制御されることで、フ
ォトトランジスタＰＴのオン／オフ周期が制御されて、
定着ヒータ９に流れる電流が制御され、定着ヒータ９の
発熱量が制御されて、定着ローラ６の表面の温度が目標
温度に制御される。

【００３７】上記ゼロクロス検出回路１６は、ＡＣ電源
に接続されて、ＡＣ電源のゼロクロスポイントを検出
し、定着の温度制御で使用するゼロクロス信号を生成し
て、本体制御部２の割込み入力ＩＮＴにゼロクロス信号
を出力する。

【００３８】パワーリレー１７は、本体制御部２からダ
イオード１９を介して入力される制御信号で動作し、画
像形成装置１の異常時に、２本の定着ヒータ８、９への
電源の供給を遮断する。

【００３９】本体制御部２は、ゼロクロス検出回路１６
からゼロクロス信号が入力されると、ＡＣ電源のゼロク
ロスポイントから所定時間経過した後、定着ヒータ駆動
部３のトライアックＴＲをオンし、その後、トライアッ
クＴＲの特性から極性が反転すると、オフとなって、そ
のゼロクロスポイントからオンさせるまでの時間（位相
角）を制御することで、定着ヒータ９の温度制御を行う
位相制御を行う。

【００４０】また、本体制御部２は、ＡＣ電源の半周期
をオン／オフの最小単位として、半周期の途中では、定
着ヒータ８のオン／オフを行わないオン／オフ制御を行
う。

【００４１】このように、画像形成装置１は、定着ロー
ラ６に、従来と同様にＡＣ電源が直接オン／オフ制御さ
れる定着ヒータ８と、 ＡＣ電源を整流してＡＣ電源の
入力周波数よりも高い周波数でスイッチングされる定着
ヒータ９と、が内蔵されており、これらの定着ヒータ８
と定着ヒータ９を組み合わせて制御して、位相制御方式
の場合のＡＣ電源の入力電流が正弦波とはならないこと
による高調波電流を含んだ入力電流波形となる問題及び
オン／オフ制御方式のオン／オフの最小単位がＡＣ電源
の半周期であることによる電源電圧が変動するという問
題を解決している。

【００４２】そして、画像形成装置１は、ＡＣ電源がノ
イズフィルタ１１、バリスタ１２、アレスタ１３等のフ
ィルタや保護部品を介して入力され、画像形成装置１の
本体で使用される直流電源が、ダイオードブリッジ１４
の後のＤＣ−ＤＣコンバータ１５で出力されて、定着の
温度制御を含む本体制御部２や図示しないその他の制御
部、センサ、アクチュエータ等に供給される。

【００４３】次に、本実施の形態の作用を説明する。本
実施の形態の画像形成装置１は、定着ローラ６に、ＡＣ
電源が直接オン／オフ制御される定着ヒータ８と、 Ａ
Ｃ電源を整流してＡＣ電源の入力周波数よりも高い周波
数でスイッチングされる定着ヒータ９と、を内蔵し、こ
れらの定着ヒータ８と定着ヒータ９を組み合わせて制御
して、位相制御方式の場合のＡＣ電源の入力電流が高調
波電流を含んだ入力電流波形となる問題及びオン／オフ
制御方式の場合の電源電圧が変動するという問題を解決
している。

【００４４】すなわち、画像形成装置１は、図３に示す
ように、待機状態において、本体制御部２が、コピーの
動作要求があるかどうかチェックし（ステップＳ１０
１）、コピー動作の要求がない場合には、目標温度に温
度制御を行なう（ステップＳ１０２、Ｓ１０３）。すな
わち、待機状態においては、本体制御部２は、定着ヒー
タ８をオフした状態とし、定着ヒータ９のみを、定着ヒ
ータ駆動部４によりＰＷＭ制御して、定着ローラ６の表
面の温度を目標温度（定着時の温度）に制御する。ここ
でいう待機状態とは、コピーあるいはプリント動作要求
があった場合に、定着部３０の温度（定着ローラ６の温
度）が目標温度に達していて、すぐに画像形成動作に移
れる状態である。すなわち、転写紙に熱を奪われること
はないが、画像形成装置１の設置されている環境におい
て定着部３（定着ローラ６）の温度制御が行われている
状態である。

【００４５】ステップＳ１０１で、コピー動作要求があ
ると、本体制御部２は、現在の定着ローラ６の表面温度
が目標温度であるか否かを温度検出用サーミスタ１０か
らの検出温度情報に基づいて判別し（ステップＳ１０
４）、目標温度でないときには、定着ヒータ８をオンさ
せて（ステップＳ１０５）、再度ステップＳ１０１から
同様の処理を行う。

【００４６】ステップＳ１０４で、現在の定着ローラ６
の表面温度が目標温度であると、本体制御部２は、通常
のコピー動作を行い（ステップＳ１０６）、現在の定着
ローラ６の表面温度が目標温度以上であるかチェックす
る（ステップＳ１０７）。

【００４７】ステップＳ１０７で、コピー動作で定着ロ
ーラ６の表面温度が下がって、定着ローラ６の現在の表
面温度が目標温度よりも低いときには、本体制御部２
は、定着ヒータ８をオンして（ステップＳ１０８）、速
やかに定着ローラ６の表面温度を目標温度に上昇させ、
定着ローラ６の現在の表面温度が目標温度以上かチェッ
クする（ステップＳ１０９）。このとき、本体制御部２
は、定着ヒータ８を位相制御もオン／オフ制御も行なわ
ずに連続オンさせる。

【００４８】ステップＳ１０７で、定着ローラ６の表面
温度が目標温度以上であると、本体制御部２は、ステッ
プＳ１０９に移行して、再度、定着ローラ６の表面温度
をチェックする（ステップＳ１０９）。

【００４９】ステップＳ１０９で、定着ローラ６の表面
温度が目標温度以上でないときには、本体制御部２は、
戻って、上記同様に、定着ヒータ８をオンさせた状態
で、定着ローラ６の温度を上昇させる。

【００５０】ステップＳ１０９で、定着ローラ６の表面
温度が目標温度以上になると、本体制御部２は、定着ヒ
ータ８を位相制御やオン／オフ制御するのではなく、定
着ヒータ８をオフさせ（ステップＳ１１０）、定着ヒー
タ９のみをＰＷＭ制御して、定着ローラ６の表面温度を
目標温度に制御する（ステップＳ１１１）。

【００５１】このように、本実施の形態の画像形成装置
１は、定着ヒータ８、９の発熱が多く要求されるモード
においては、定着ヒータ駆動部３で定着ヒータ８を連続
点灯させ、要求される定着ヒータ８、９の発熱が少ない
場合には、定着ヒータ駆動部４でＰＷＭ制御を行って定
着ヒータ９を制御する。

【００５２】したがって、図４に入力電圧波形と入力電
流波形を示すように、正弦波に近いヒータ電流が定着ヒ
ータ８、９に流れ、電源電圧変動や高調波電流による問
題を解決することができる。

【００５３】すなわち、定着ヒータ８、９は、低温時に
は内部抵抗の低下により電源投入時に大きな突入電流が
流れるが、位相制御方式では、位相角を徐々に広げてい
くソフトスタートを行うことで、大きな突入電流を防ぐ
ことができ、また、位相角を細かく制御することで、精
度の高い温度制御を行うことができる。

【００５４】ところが、上述のように、位相制御を行う
と、ＡＣ電源の入力電流が正弦波とはならないため、高
調波電流を含んだ入力電流波形となってしまう。

【００５５】また、オン／オフ制御においては、入力電
流が流れる場合には、入力電流波形が正弦波となるた
め、高調波電流は少ないが、オン／オフの最小単位がＡ
Ｃ電源の半周期のために電源電圧の変動が生じる。

【００５６】そして、定着ヒータに接続されているＡＣ
電源を高周波でＰＷＭ制御することで、入力電流が半周
期の中を平均的に流れ、入力波形も正弦波に近い波形と
なり、高調波、電圧変動ともに解消することができる
が、高周波でスイッチング素子をオン／オフするため
に、スイッチング素子等での電力のロス分が発生する。

【００５７】ところが、本実施の形態の画像形成装置１
は、定着ローラ６に、ＡＣ電源を直接オン／オフ制御す
る定着ヒータ８と、ＡＣ電源を整流してＡＣ電源の入力
周波数よりも高い周波数でスイッチングする定着ヒータ
９と、を組み込み、これらの定着ヒータ８と定着ヒータ
９を組み合わせて制御しているので、電源電圧変動や高
調波電流による問題を解決することができる。

【００５８】さらに、画像形成装置１においては、一般
的に画像形成時には転写紙が定着ローラ６を通過する度
に転写紙が定着ローラ６の熱を奪っていくため、定着ヒ
ータ８は点灯している状態が多く、ＡＣ電源の入力電流
が流れている状態であるため、電源電圧変動、高調波電
流ともに問題となる場合が少ないが、待機状態では、定
着ヒータのオン時間は短く、オン／オフを繰り返すこと
になり、従来の位相制御では、高調波電流が、オン／オ
フ制御では電源電圧変動が問題となる。

【００５９】ところが、本実施の形態の画像形成装置１
は、待機状態においては、定着ヒータ８をオンさせず、
定着ヒータ９のみをＰＷＭ制御している。

【００６０】したがって、従来の定着ヒータ駆動回路に
比較して、ＡＣ電源に対する発熱量の効率が低下する
が、待機状態に使用する電力は、画像形成時に比べて少
なく、高調波電流や電源電圧変動の影響をより一層少な
いすることができる。

【００６１】そして、定着ヒータ９の発熱量を小さくす
る場合には、ＰＷＭのデューティ幅を狭くするが、その
際の入力電流波形は、図４に対して図５に示すような入
力電流波形となり、高調波電流や電源電圧変動の影響を
より一層解消することができる。

【００６２】また、一般に、定着ヒータの発熱量は、そ
の画像形成装置において最も定着ヒータに電力が必要な
モードを想定して設計され、高速機になるほど定着ヒー
タに供給できる電力が不足する傾向にあり、最もＣＰＭ
が高いモードにおいては、定着ヒータはほとんど連続点
灯している。

【００６３】そこで、本実施の形態の画像形成装置１
は、少しでも入力電力に対して発熱効率が有利なよう
に、ＡＣ電源を直接オン／オフ制御する定着ヒータ８を
点灯させており、発熱効率を向上させて、電力の利用効
率を向上させることができる。

【００６４】但し、両面プリント、メモリによる画像回
転、印字機能など画像形成装置１としてのＣＰＭが低下
するモードにおいては、単位時間当たりの転写紙に熱を
奪われる割合が少なくなる。

【００６５】そのため、ＣＰＭが低下するモードにおい
ては、定着ヒータ８を連続オンさせていると、定着温度
が目標温度を超える場合が考えられる。

【００６６】ところが、本実施の形態の画像形成装置１
は、ＣＰＭが低下するモードにおいては、定着ヒータ８
を連続オンさせていると、定着温度が目標温度を超える
場合には、定着ヒータ１をオフにし、待機状態と同様
に、定着ヒータ９のみで定着温度制御を行っている。

【００６７】したがって、定着ローラ６の温度を目標温
度に高精度に制御することができる。

【００６８】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。

【００６９】

【発明の効果】請求項１記載の発明の画像形成装置によ
れば、定着部の定着ヒータで加熱される定着ローラでト
ナー画像の転写された転写紙を加熱して、トナー画像を
転写紙に定着させるに際して、定着ローラを加熱する定
着ヒータとして、少なくとも、ＡＣ電源を整流して当該
ＡＣ電源の入力周波数よりも高い周波数でスイッチング
制御して加熱されるスイッチング制御定着ヒータと、Ａ
Ｃ電源を直接オン／オフ制御して加熱されるオン／オフ
制御定着ヒータと、を設けているので、位相制御方式で
の高調波電流とオン／オフ制御方式での電源電圧変動を
解消することができ、効率的にかつ高精度に定着ローラ
を定着温度に制御することができる。

【００７０】請求項２記載の発明の画像形成装置によれ
ば、待機時において、スイッチング制御定着ヒータのみ
を動作させて定着ローラの温度制御を行うので、常に温
度制御を行うが、大きな発熱容量を必要としない待機時
の定着ローラの温度制御を、スイッチング制御定着ヒー
タで行って、電源電圧変動の影響を防止することがで
き、高精度に定着ローラを定着温度に制御することがで
きる。

【００７１】請求項３記載の発明の画像形成装置によれ
ば、画像形成時において、オン／オフ制御定着ヒータの
みを連続オンさせた状態で定着ローラの温度が目標温度
以上となると、当該オン／オフ制御定着ヒータをオフに
し、スイッチング制御定着ヒータのみを動作させて、定
着ローラの温度制御を行うので、定着ヒータの点灯状態
が継続する状態の多い画像形成時に、発熱効率の高いオ
ン／オフ制御定着ヒータで定着ローラを加熱するが、両
面プリントやメモリによる画像回転等を行って定着頻度
が低下するときには、定着ローラが転写紙により奪われ
る熱量が低下するため、この場合に、オン／オフ制御定
着ヒータのみで定着ローラの温度が目標温度以上となる
と、オン／オフ制御定着ヒータをオフにし、スイッチン
グ制御定着ヒータのみを動作させることで、位相制御方
式での高調波電流とオン／オフ制御方式での電源電圧変
動を解消することができ、精度よくかつ適切に定着ロー
ラを目標温度に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施の形態を適用し
た画像形成装置の要部ブロック構成図。

【図２】図１の画像形成装置の詳細な回路図。

【図３】図２の画像形成装置による定着ヒータ制御処理
を示すフローチャート。

【図４】図１の画像形成装置による定着ヒータへの入力
電圧波形と入力電流波形を示す図。

【図５】図１の画像形成装置によるＰＷＭデューティを
狭くした場合の定着ヒータへの入力電圧波形と入力電流
波形を示す図。

【符号の説明】

１ 画像形成装置 ２ 本体制御部 ３、４ 定着ヒータ駆動部 ５ 定着部 ６ 定着ローラ ７ 加圧ローラ ８、９ 定着ヒータ １０ 温度検出用サーミスタ １１ ノイズフィルタ １２ バリスタ １３ アレスタ １４ ダイオードブリッジ １５ ＤＣ−ＤＣコンバータ １６ ゼロクロス検出回路 １７ パワーリレー １８ ＰＷＭジェネレータ １９〜２１ ダイオード Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４ コンデンサ Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ 抵抗 Ｌ１ コイル ＴＲ トライアック ＰＣ フォトカプラ ＩＮ インバータ ＰＴ フォトトランジスタ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】定着ヒータで加熱される定着ローラでトナ
   ー画像の転写された転写紙を加熱して、当該トナー画像
   を転写紙に定着させる定着部を備えた画像形成装置にお
   いて、前記定着ローラを加熱する定着ヒータとして、少
   なくとも、ＡＣ電源を整流して当該ＡＣ電源の入力周波
   数よりも高い周波数でスイッチング制御して加熱される
   スイッチング制御定着ヒータと、前記ＡＣ電源を直接オ
   ン／オフ制御して加熱されるオン／オフ制御定着ヒータ
   と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】前記画像形成装置は、待機時において、前
   記スイッチング制御定着ヒータのみを動作させて前記定
   着ローラの温度制御を行うことを特徴とする請求項１記
   載の画像形成装置。
3. 【請求項３】前記画像形成装置は、画像形成時におい
   て、前記オン／オフ制御定着ヒータのみを連続オンさせ
   た状態で前記定着ローラの温度が目標温度以上となる
   と、当該オン／オフ制御定着ヒータをオフにし、前記ス
   イッチング制御定着ヒータのみを動作させて、前記定着
   ローラの温度制御を行うことを特徴とする請求項１記載
   の画像形成装置。