JP2010244036A - ヒータ制御装置、画像形成装置、ヒータ制御方法、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】位相制御を用いることなく、突入電流により生じる不都合を極力低減したヒータ制御装置、画像形成装置、ヒータ制御方法及びプログラムを提供すること。
【解決手段】所定の加熱対象物を加熱するヒータ３３を点灯させるための交流電力の供給を制御するヒータ制御装置１００であって、加熱対象物３８の温度を検知する検知手段３２と、検知された温度と予め設定された加熱対象物３８の目標温度とに基づいてヒータ３３の点灯割合を決定する決定手段４２と、決定手段４２により決定された点灯割合に応じた制御周期及び点灯割合に応じたヒータの点灯パターンとに基づいて、ヒータに対する交流電力の供給を制御する制御手段４３と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒータの点灯を制御するヒータ制御装置、画像形成装置、ヒータ制御方法、及び、プログラムに関する。

用紙などの記録部材に転写されたトナー像を定着ユニットで加熱・定着させる画像形成装置では、ユーザの利便性やエネルギー効率を考慮して定着ユニットの温度を適切に制御している。定着ユニットは、ハロゲンヒータなどのヒータを内蔵した加熱ローラ、加熱ローラの表面温度を検知する温度センサ等を備え、ヒータ制御装置は、目標温度と表面温度に基づきヒータを通電制御して設定温度に制御する。制御方法としては、商用電源のゼロクロス信号を基準に交流の半周期毎にスイッチング素子をオン／オフする波数制御が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、加熱ローラの表面温度に応じて電力を印加する波数を等間隔に間引く加熱装置が記載されている。

ところで、定着ユニットには、印刷要求から表面温度が設定温度にまで上昇するのに要する時間を短縮できるよう１０００ワット以上の大電力のヒータが実装されているが、かかる大容量のヒータでは温度制御の初期段階に突入電流が生じることが知られている。特に、ハロゲンヒータは温度が低い状態では抵抗値が小さいため、温度が低下している温度制御の初期段階では突入電流が大きくなりやすい。突入電流により電源である交流電圧が低下して、電源系統が同じ蛍光灯などにフリッカを生させる。

そこで、温度制御の初期段階では、半波長の一部でのみヒータをオンして、徐々にオン時間を長くする位相制御（ソフトスタート制御）が提案されている（例えば、特許文献２，参照。）。特許文献２には、フリッカの生じやすい制御状態では位相制御し、それ以外では波数制御する定着ユニットのヒータ制御装置が開示されている。

ところで、人間の眼が敏感にフリッカを感じる周波数は８．８Ｈｚを中心におよそ１０Hz程度までの範囲である。したがって、波数制御した際の電圧変動周期に８．８〜１０Hzの周波数成分が含まれていると、人間の眼はフリッカを感じやすいことになる。

ここで、特許文献１に記載されたヒータ制御装置では、突入電流の生じる温度制御の初期段階で３半波長から１以上の半波長分の波形を間引いているが、このような波形の制御電流を連続して印可すると、フリッカを感じやすい周期で突入電流が生じることが明らかになってきた。

図１５は、フリッカを感じやすい点灯パターンの一例を示す。図示する点灯パターンは８．８〜１０Hzの周波数成分を含み、人間がフリッカを感じやすいことが実験的に確かめられている。すなわち、フリッカを感じさせる周波数成分を意図的に排除しなければ、フリッカの頻度を低減することはできても人間の眼が敏感に感じるフリッカを極力低減することは困難である。

また、位相制御を用いずに波数制御のみでフリッカを防止する場合、特許文献１に記載のヒータ制御装置により明らかとなったように、制御周期が固定であるとフリッカの生じる周波数成分を排除することは困難である。

本発明は、上記課題に鑑み、位相制御を用いることなく、突入電流により生じる不都合を極力低減したヒータ制御装置、画像形成装置、ヒータ制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。

所定の加熱対象物を加熱するヒータを点灯させるための交流電力の供給を制御するヒータ制御装置であって、前記加熱対象物の温度を検知する検知手段と、検知された前記温度と予め設定された前記加熱対象物の目標温度とに基づいて前記ヒータの点灯割合を決定する決定手段と、前記決定手段により決定された点灯割合に応じた制御周期及び前記点灯割合に応じた前記ヒータの点灯パターンとに基づいて、前記ヒータに対する交流電力の供給を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、フリッカをより感じにくい制御をすることができる。

ヒータ制御装置の特徴を模式的に説明する図の一例である。 画像形成装置の概略を示す図の一例である。 画像形成装置が有するヒータ制御装置の構成を示す図である。 本実施形態にかかるヒータ制御装置が実現する機能と、機能を達成するためのハードウエア構成を示す機能ブロック図である。 デューティーに応じた制御周期を説明する図の一例である。 各デューティーにおける点灯パターンの一例を示す図である。 デューティー２０〜４０％とデューティー６０〜８０％の点灯パターンの関係を説明する図である。 位相制御された点灯パターンの一例を示す図である。 デューティーに基づき制御周期及び点灯パターンを決定する手順を示すフローチャート図の一例である。 点灯パターンに基づく点灯制御の手順を示すフローチャート図の一例である。 オン／オフ設定の手順を示すフローチャート図の一例である 複数のハロゲンヒータを用いた場合における点灯パターンの一例を示す図である。 複数のハロゲンヒータを用いた場合における点灯パターンの一例を示す図である。 ハロゲンヒータが２本の場合に、制御部が点灯パターンに基づき点灯制御する手順を示すフローチャート図の一例である。 従来のヒータ制御装置においてフリッカを感じやすい通電パターンの一例を示す図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

〔ヒータ制御装置１００の特徴部〕
本実施形態のヒータ制御装置１００は、人間の目が敏感にフリッカを感じる周波数とならないように、ヒータ（後述するハロゲンヒータ）のスイッチングタイミングを調整する。具体的には、フリッカを感じやすい周波数とされる８．８〜１０Hzに対し、ヒータのオン周期（又はオフ周期）が約１０Hzの帯域にならないように、又は、約１０Hz帯域の周波数成分が極力小さくなるように、ヒータのスイッチングタイミングを制御する。

図１は、ヒータ制御装置１００の特徴を模式的に説明する図の一例である。ヒータ制御装置１００は、原則的に、フリッカの対象となる周波数に近い１０半波長(100ms周期)を制御周期として、半波毎に選択的にヒータをオンにする制御により、フリッカを極力低減する。また、位相制御を用いないので、高調波電流や雑音端子電圧規制に対する対策も必要でない。

なお、１０半波長(＝100ms周期)とは、商用電源（交流電源）の周波数を５０Ｈｚとした場合の波長が２０ｍｓなのでその半波長が１０ｍｓとなり、１０半波長は１００ｍｓとなる。仮に、１０半波長に１回、ヒータをオンにすると１０Ｈｚに相当するので、人間の眼がフリッカを感じやすいことになる。また、商用電源（交流電源）の周波数を６０Ｈｚとした場合、１０半波長は約８３ｍｓとなる。

本実施形態のヒータ制御装置１００は、従来と同様に、目標温度とヒータの表面温度に基づきデューティーを決定するが、本実施形態のヒータ制御装置１００は、デューティーに基づき制御周期を決定する。制御周期は上記のように１０半波長が原則であるが、デューティーが１０、５０、９０％の場合、１０半波長×２が制御周期となる。このように、特定のデューティーでは制御周期を可変とすることで、フリッカを極力低減した通電パターン（通電によりヒータが点灯するので、以下、「通電パターン」を「点灯パターン」という。）を選択することができる。

また、ヒータ制御装置１００は、予め１０〜５０％のデューティー毎に点灯パターンを記憶しているので、デューティー及び制御周期が決定されると、そのデューティー用の点灯パターンに基づき、スイッチ素子をオン／オフ制御する。この点灯パターンは、全てのデューティーにおいてフリッカを感じやすい周波数とされる８．８〜１０Hzの帯域の周波数成分がほとんどないか又は最も小さくなるように定められたものである。また、後述するように、フリッカに不利なデューティーにおいても、制御周期を変更したことで８．８〜１０Hzの帯域の周波数成分がほとんどないか又は最も小さい点灯パターンを定めることができる。

このように、本実施形態のヒータ制御装置１００は、位相制御を用いることなく、全てのデューティーにおいてフリッカを極力低減することができる。

〔画像形成装置〕
図２は、本実施形態にかかる画像形成装置２００の概略構成図の一例である。画像形成装置２００には公知のものを用いることができ、図示する画像形成装置２００は、原稿を読み取る読み取りユニット１２０、画像を形成する画像形成部１３０、自動原稿搬送装置（以下ＡＤＦ）１５０、ＡＤＦ１５０から送り出される原稿をスタックする原稿排紙トレイ１６３、給紙カセット１３５〜１３８を備える給紙部１４０、記録部材９をスタックする排紙部（排紙トレイ）１３３により構成される。なお、図２では画像形成装置２００としての複写機について説明を行うが、複写機以外にも、ファクシミリ、複合機等も画像形成装置として機能する。

ＡＤＦ１５０の原稿台１６６上に原稿Ｄをセットして図示せぬ入力装置で操作（例えばプリントキーを押下）すると、最上位の原稿Ｄがピックアップローラ１６８の回転により矢印Ｂ１方向へ送り出され、原稿搬送ベルト１６５の回転により、読み取りユニット１２０に固定されたコンタクトガラス１６４上へ給送され、そこで停止する。コンタクトガラス１６４上に載置された原稿Ｄの画像は、画像形成部１３０とコンタクトガラス１６４の間に位置する読み取りユニット１２０によって読み取る。

読み取りユニット１２０は、コンタクトガラス１６４上の原稿Ｄを照明する露光ランプ１３１、原稿画像を結像する光学系１６０等を有し、光学系１６０は、第１ミラー１７１、レンズ１７２、原稿画像を結像させるＣＣＤ１６１等を有している。露光ランプ１３１と第１ミラー１７１は図示しない第１キャリッジ上に固定され、第２ミラー１７３及び第３ミラー１７４は図示しない第２キャリッジ上に固定されている。第１キャリッジが副走査方向に移動して原稿Ｄを走査する際は、ＣＣＤまでの光路長が変わらないように、第１キャリッジと第２キャリッジが２対１の相対速度で機械的に走査される。

画像読み取り終了後、原稿Ｄを原稿搬送ベルト１６５の回転により矢印Ｂ２方向へ搬送して原稿排紙トレイ１６３上へ排出する。このように、原稿Ｄを１枚ずつコンタクトガラス１６４上へ給送して原稿画像を読み取りユニット１２０によって読み取る。

読み取りユニット１２０の不図示の画像処理部は、露光ランプが原稿Ｄを照明して反射した光を、ＣＣＤにより光電変換してアナログデータを生成する。アナログデータは、Ａ／Ｄコンバータによりデジタルの画像データに変換され、さらにシェーディング補正、ＭＴＦ補正、ガンマ補正等が施される。これらの処理が施された画像データ（デジタルデータ）はいったんＨＤＤ等に記憶される。

画像形成部１３０の内部には、像担持体である感光体１４４が配置してある。感光体１４４は、図において時計方向に回転駆動し、帯電装置１４７によって表面を所定の電位に帯電させる。また、書き込みユニット１４９は、読み取りユニット１２０によって読み取った画像情報に応じて光変調したレーザ光Ｌを照射し、それを図示しない高速回転するポリゴンミラーにより偏光する。偏光されたレーザ光Ｌは図示しない結像レンズを通過し、ミラー１４３により折り返して感光体１４４に照射される。

レーザ光Ｌは、帯電させた感光体１４４の表面を画像情報のライン単位毎に露光し、これによって感光体１４４の表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は現像装置１４２を通るときトナーを吸着することで現像され、対向する転写装置１４５によって感光体１４４と転写装置１４５の間に給送された記録部材９に転写される。トナー像転写後の感光体１４４表面は、クリーニング装置１４８によって清掃する。

画像形成部１３０の下部に配置した複数の給紙カセット１３５〜１３８には、用紙等の記録部材９を収容しており、給紙モータがいずれかの給紙カセット１３５〜１３８から記録部材９を矢印Ｂ３方向へ送り出し、その記録部材９の表面に、上述のように感光体１４４の表面に形成したトナー像を転写する。

次に、給紙部１４０は、記録部材９を矢印Ｂ４で示すように画像形成部１３０内の定着ユニット１１０を通し、熱と圧力の作用によって記録部材９の表面に転写されたトナー像を定着させる。定着ユニット１１０を通った記録部材９を排出ローラ対１３４によって搬送し、矢印Ｂ５で示すように排紙トレイ１３３へ排出し、スタックする。

なお、図２は単色の例えばモノクロ印刷する画像形成装置２００を示すが、カラーの画像形成装置２００に対しても本実施形態の定着ユニット１１０は同様に適用できる。カラー印刷の場合、例えば４色（シアン，マゼンタ，イエロー，ブラック）のトナー画像を重ねてカラー画像を形成する。このため、４色のトナー画像を感光ドラムからいったん中間転写体（ベルトやドラム）に順次重ねて転写した後，中間転写体上の４色トナー画像をまとめて記録部材９に転写する。温度等は異なるが、転写された未定着画像の記録部材９への定着はモノクロ印刷の場合と同様である。

また、図示した画像形成装置２００は複写機の一態様であるが、ヒータ制御装置１００は、プリンタ、ファクシミリ、スキャナ、及び、これらの1以上の機能を有するＭＦＰ（Multifunction Peripheral）に適用できる。

〔ヒータ制御装置１００〕
図３は、画像形成装置２００が有するヒータ制御装置１００の構成を示す図である。図示する画像形成装置２００は、ヒータ制御装置１００と定着ユニット１１０を主に備えている。ヒータ制御装置１００はメイン電源部２０と制御基板３０とを主に備えている。さらにヒータ制御装置１００は、電源ＳＷ２３とドアＳＷ３４とを主に備えている。制御基板３０は、メイン電源部２０と定着ユニット１１０の間に設けられたトライアック３１ａ、３１ｂのオン、オフを制御することで、ハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂの温度を制御する。なお、図３では２つのハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂを図示したが、ハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂは１つでもよいし３以上備えていてもよい。また、ハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂでなくセラミックヒータなど他のヒータを用いてもよい。

ヒータ制御装置２００の電源ＳＷ２３がオンになると、ＡＣ電源２１から供給された電流はフィルタ２２でノイズ除去された後、整流ダイオード２６及び平滑コンデンサ３５で平滑化され、ＤＤＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｄｏｗｎ Ｃｏｎｖｅｔｅｒ）２８に供給される。ＤＤＣ２８は、スイッチング方式のＤＣ−ＤＣコンバータであり、定電圧Ｖｃｃを制御基板３０に、２４Ｖを電磁リレー２４にそれぞれ供給する。

電磁リレー２４は、画像形成装置２００のドアＳＷ３４がオンになるとスイッチ２５ａ、２５ｂをオンにすると共に、制御基板３０をオフに制御することができる定着ユニット１１０の安全装置となる。

ゼロクロス検知回路２７は、ＡＣ電源１０１から入力された交流電流のゼロクロス点を検出する。ゼロクロス検知回路２７に接続された制御基板３０は、検出されたゼロクロス点に応じてトライアック３１ａ、３１ｂのオン、オフを制御する。ここで、電磁リレー２４によりスイッチ２５ａ、２５ｂがオンとなっている場合、ゼロクロス検知回路２７に供給される交流電流は、半波長毎に電圧がゼロ近くになる。このため、ゼロクロス検知回路２７のトランジスタ（不図示）がオン電圧を保持できなくなる。ゼロクロス検知回路２７は、このトランジスタの状態を検知してゼロクロス信号を制御基板３０に出力する。

次に、制御基板３０について説明する。制御基板３０は、制御手段としてのＣＰＵ２９と、記憶手段として機能するＲＡＭ３６、ＲＯＭ４０、ＮＶＲＡＭ（不図示）等と、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）（不図示）と、入出力インターフェイスとがバスを介して接続されたコンピュータとして実装される。そして、上記の通り、制御基板３０は、メイン電源部２０と定着ユニット１１０の間に設けられたトライアック３１ａ、３１ｂのオン、オフを制御することで、ハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂへの電流供給を制御する。

定着ユニット１１０のハロゲンヒータ３３ａの近傍に配置された温度検出素子としてのサーミスタ３２は、加熱手段としてのハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂが加熱する加熱対象物の表面温度を検出する。加熱対象物は定着ローラ３８である。ＣＰＵ２９は、サーミスタ３２が検出した温度をＡ／Ｄ変換して、定着ローラ３８の表面温度を検知する。なお、温度検出素子としては、サーミスタではなくサーモパイルを用いてもよい。

制御基板３０の例えばＲＯＭ４０には、ヒータ制御を行うためのプログラム及び点灯パターンテーブル等が記憶されている。点灯パターンテーブルとは、複数の通電デューティーと、それぞれの通電デューティーに点灯パターンを対応づけたテーブルである。また、通電デューティー（以下、「デューティー」という）は、ハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂへの交流電力の供給制御における、所定の制御期間に対する通電と遮断との時間比率（通電比率）である。不図示のＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）を介して通信した外部のサーバや、記憶媒体装着部（不図示）に装着されたメモリーカード３７から、上記プログラム及び上記点灯パターンテーブルをダウンロードすることができる。

制御基板３０は、定着ローラ３８の表面温度と目標温度に基づき決定したデューティーに基づき、ＲＯＭ４０に記憶されている点灯パターンテーブルから点灯パターンを読み出し、読み出した点灯パターンに基づきトライアック３１ａ、３１ｂのオン／オフを制御する。なお、以下の説明においては、ハロゲンヒータを１本とした場合を例に説明する。

〔点灯パターン〕
図４は、本実施形態にかかるヒータ制御装置１００が実現する機能と、機能を達成するためのハードウエア構成を示す機能ブロック図である。図４で示した各機能は、ヒータ制御装置１００の制御基盤３０によって、より具体的には、制御基盤３０のＣＰＵ２９またはＡＳＣＩ（不図示）と、ＲＡＭ３６またはＲＯＭ４０とが協働することにより実現される。

検知部４１は、サーミスタ３２の出力値に基づき、加熱対象物としての定着ローラ３８の表面温度を検知する。ここで検知部４１は、後述する制御部４３の制御周期決定部４３１により決定された制御周期に応じて、定着ローラ３８の表面温度を検知する。デューティー決定部４２は、検知部４１が検出した定着ローラ３８の表面温度と目標温度とに基づき、ハロゲンヒータ３３に対する点灯割合であるデューティーを決定する。計算上のデューティーは端数となる可能性が存在するが、本実施形態にかかるヒータ制御装置１００は、１０％単位でデューティーを決定する構成とする。したがって、決定されるデューティーは、０、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００％のいずれかである。

次に、制御部４３は、デューティー決定部４２で決定されたデューティーと対応づけられている点灯パターンを、ＲＯＭ４０から読み出す。そして、読み出した点灯パターンに応じてトライアック３１ａをオン／オフすることにより、ハロゲンヒータ３３に対する交流電力の供給を制御する。

図５は、デューティーに応じた制御周期を説明する図の一例である。図５（ａ）は、デューティーが２０％、３０％、４０％、６０％、７０％、８０％、及び、１００％の場合の制御周期であり、図５（ｂ）は、デューティーが１０％、５０％、及び、９０％の場合の制御周期を示す。ここで、図５（ａ）に示す制御周期は１０半波長であり、図５（ｂ）に示す制御周期は２０半波長となっている。制御周期はＡＣ電源の１０半波長を基本周期とするが、人間がフリッカを感じやすい点灯パターンとなりやすいデューティー１０％と９０％では、基本周期（本実施形態においては１０半波長）の整数倍を制御周期とする。また、デューティーが５０％の場合にも、後述するように片側点灯制御となってしまうため、基本周期の整数倍（図５（ｂ）で示す例では２０半波長）を制御周期とする。

＜デューティー１０％＞
図６は、各デューティーにおける点灯パターンの一例を示す図である。デューティー１０％は、１０半波のうちの１半波をオンにすれば実現することができるデューティーである。しかし、１０半波長を基本周期とした場合であって、ＡＣ電源１０１が供給する交流電圧の周波数が５０Ｈｚである場合には、制御周期が１００ｍｓとなる。したがって、デューディ１０％を実現するために、トライアック３１のオン／オフを切り替えて１０半波長のうち所定の１半波長においてＡＣ電源２１から供給される交流電力をハロゲンヒータ３３ａへ供給した場合には、ハロゲンヒータ３３ａへの点灯パターンが、人間がちらつきを感じやすい周波数、つまり１０Ｈｚに相当してしまう。なお、ＡＣ電源１０１が供給する交流電圧の周波数が６０Ｈｚである場合には制御周期が８３Ｈｚとなり、１０半波長が８３ｍｓとなる。したがって、デューティー１０％の点灯パターンの周波数は８．３Ｈｚとなり、交流電圧の周波数が５０Ｈｚである場合と同様に、ちらつきを感じやすい周波数に相当してしまう恐れがある。

そこで、図４に示したデューティー決定部４２がハロゲンヒータ３３ａへ供給すべき電力の割合をデューティー１０％と決定した場合、制御部４３は基本周期である１０半波長の整数倍の制御周期にて、ハロゲンヒータ３３ａへ交流電力を供給する。つまり、制御部４３は、ハロゲンヒータの点灯パターンが１０Ｈｚ前後の帯域とならぬように点灯制御を行う。

より具体的に、制御部４３は、基本周期の整数倍の周期にて交流電力の供給を制御する場合、つまり、複数の点灯パターンを用いて交流電力の供給を制御する場合には、各点灯パターンの点灯回数は同じであるが点灯タイミングが異なる、複数の点灯パターンを用いることにより、ハロゲンヒータ３３ａに対する交流電力の供給を制御する。

ここで、図６で示すデューティー１０％における点灯パターンでは、基本周期（本実施形態では１０半波長）である前半の１０半波長と、後半の１０半波長では点灯タイミングが異なっているが、点灯回数はともに１回（１半波）となっている。つまり、前半の点灯パターンと後半の点灯パターンは、それぞれ独立してデューティー１０％を実現する点灯パターンであるが、互いに他の点灯パターンと点灯タイミングが異なっている。このような点灯タイミングを複数用いることで、ハロゲンヒータ３３ａが点灯する周波数成分を、人間がフリッカを感じにくい高周波数化することが可能となる。すなわち、デューティーは１０％のまま、フリッカを感じにくい周波数にすることができる。

ここで図６に示す例では、後半の１０半波長のオンタイミング（点灯タイミング）は、１０半波長のほぼ半分（中間）の６半波目でオンするものとした。この点灯パターンをＦＦＴ（Fast Fourier Transform）にて解析すると、ハロゲンヒータ３３ａの点灯を高周波数化できたこと、８．３〜１０Ｈｚの成分を除去できたか最も少なくなることが確認できる。したがって、フリッカに不利なデューティーでも、フリッカを極力低減することができる。なお、１０半波長の４〜７半波目でオンにしても８．３〜１０Ｈｚの成分を十分小さくできる。

＜デューティー２０〜４０％＞
デューティー２０〜４０％の場合、制御周期は基本周期である１０半波長とする。したがって、デューティー２０％の場合、１０半波のうちの２半波をオンにし、デューティー３０％の場合、１０半波のうちの３半波をオンにし、デューティー４０％の場合、１０半波のうちの４半波をオンにする。

例えば、３半波長を１制御周期とする場合と比べちらつきを感じやすい１０半波長を１制御周期としても、制御周期内の点灯パターンは、１０Hz前後の帯域を避ける高周波点灯パターンになっている。いずれのデューティーにおいても、点灯パターンの電圧波形に対するＦＦＴ分析では、周波数成分に８．３〜１０Ｈｚの帯域がないか、又は、８．３〜１０Ｈｚの帯域の周波数成分が最も小さいことが確認されている。この点灯パターンに基づいたタイミングでハロゲンヒータ３３ａをオン／オフすることでフリッカを低減できる。

＜デューティー５０％＞
デューティーが５０％の場合、１０半波長のうちオンとオフの比率が同等となるため、オンとオフが交互の点灯パターンを用いて、各デューティーのうち最も高周波数化が可能であり、フリッカに対し有利となっている（最もフリッカを感じにくい）。しかし、１半波長毎に交互にハロゲンヒータ３３ａが点灯する制御になるので、交流波形としては片側点灯制御となってしまう（例えば、正極の半波の片側点灯、又は、負極の半波のみの片側点灯）。

そこで、本実施形態では、デューティー５０％の場合、制御周期を２０半波長にして、１０半波長毎に１半波長だけ点灯開始タイミングをずらす。図示するように、ハロゲンヒータ３３ａは、前半の１０半波長は正極側で点灯し、後半の１０半波長は負極側で点灯する。このように、片側点灯とならないように極性を反転させた点灯パターンとすることで、高周波が得られると共に負荷の偏る片側点灯を回避することができる。なお、デューティー５０％の点灯パターンのＦＦＴ分析では、周波数成分に８．３〜１０Ｈｚが元々少ないことが確認されている。

＜デューティー６０〜８０％＞
デューティーが５０％でオンとオフの比率が同等となるので、５０％未満ではオフが支配的であり、５０％以上ではオンが支配的である。また、オンとオフは合計すると常に１００％となるので、例えば、２０％のオンは８０％のオフを意味し、８０％のオンは２０％のオフを意味する。

フリッカを感じるのは電源電圧の変化に対し人間が感度を有するため生じるので、制御周期内おいてヒータオン期間とオフ期間のうち長い期間が支配的となり、オフ期間の方が短くなっても、人間はフリッカを感じてしまう。このため、オン期間がオフ期間より短いデューティーで（デューティー５０％未満）ヒータオンする点灯パターンと、オン期間がオフ期間より長いデューティー（デューティー５０%超）の点灯パターンとでは、フリッカのレベルとしては同等である。

したがってデューティーが５０％超の場合、「１００−デューティー」をデューティーにして、そのデューティーの点灯パターンを反転する（オンをオフ、オフをオンにする）ことで、周波数成分に８．３〜１０Ｈｚの帯域がないか、又は、８．３〜１０Ｈｚの帯域の周波数成分が最も小さい点灯パターンが得られる。例えばデューティー８０％の場合、デューティー２０％の点灯パターンにおいてオフをオンに（同様にオンはオフ）した点灯パターンを用いることで、８．３〜１０Ｈｚの帯域がないか最も少ない点灯パターンとすることができる。

図７は、デューティー２０〜４０％とデューティー６０〜８０％の点灯パターンの関係を説明する図である。図示するように、デューティー２０％のオンの半波をオフしたものがデューティー８０％の点灯パターンとなる。デューティー３０％のオンの半波をオフしたものがデューティー７０％の点灯パターンとなる。デューティー４０％のオンの半波をオフしたものがデューティー６０％の点灯パターンとなる。

なお、オンとオフの関係はデューティー９０％についても同様であるので、図６のデューティー１０％とデューティー９０％の点灯パターンから明らかなように、デューティー１０％のオンの半波をオフに反転させた点灯パターンがデューティー９０％の点灯パターンとなる。

このような点灯パターンを用いることで、５０％超の点灯パターンが不要となりハロゲンヒータ３３ａの制御パターンを集約化し、制御の簡略化を図ることができる。

＜デューティー９０％＞
上記のように、デューティー９０％のフリッカは、デューティー１０％とフリッカと同等なので、デューティー１０％と同様に、制御周期を２倍にする。また、この場合の点灯パターンは、デューティー１０％のオンの半波をオフしたものである。このような点灯タイミングとすることで、ハロゲンヒータ３３ａが点灯する周波数成分を高周波数化することが可能となる。すなわち、デューティーは９０％のままフリッカを感じにくい周波数にすることができる。

＜デューティー０％、１００％＞
デューティー０％では、制御周期においてハロゲンヒータ３３ａが点灯することはなく、デューティー１００％では、制御周期の全てでハロゲンヒータ３３ａが点灯する。

以上の如く、制御部４３は、デューティー決定部４２により決定されたデューティーに応じた制御周期と点灯割合とに基づいてハロゲンヒータ３３ａに対する交流電力の供給を制御する。そして、制御部４３は、決定された点灯割合が１０％、５０％、又は、９０％デューティーの場合は、複数の点灯パターンを用いることによりハロゲンヒータ３３ａに対する交流電力の供給を制御する。ここで、表１を用いて、記憶手段としてのＲＯＭ４０に記憶されている点灯パターンテーブルについて説明する。

この表は、デューティー１０〜５０％と点灯パターンとを対応づけている点灯パターンテーブルの一例である。縦軸はデューティーを横軸は波数番号ｎを示し、要素の「１」はハロゲンヒータ３３ａのオンを、「０」はハロゲンヒータ３３ａのオフを示す。なお、１０〜１００％の各デューティーに対して点灯パターンを対応づけても良いが、表１では、１０〜５０％の各デューティーと点灯パターンとを対応づけた例を示す。

以下では、この表の要素をＰ（Ｃ，p_num）〔ｎ〕で表す場合がある。「Ｃ」はデューティーであり、変数p_numは１０半波長毎に「１」又「０」の値を交互に取る。なお、「Ｃ」のデューティーは、デューティーが５０％より大きい場合、「１００−デューティー」とする。こうすることで、制御パターンを集約化し、制御の簡略化を図ることができる。

制御周期が１０半波長の場合、変数p_numは「１」又「０」のどちらでも点灯制御に影響はなく、制御周期が２０半波長の場合、変数p_num「０」なら２０半波長のうち前半の１０半波長の点灯パターンが、「１」なら２０半波長のうち後半の１０半波長の点灯パターンが、それぞれ点灯パターンとなる。

〔デューティーが５０％超の場合の位相制御〕
ところで、最後にハロゲンヒータ３３ａをオンしてから次にオンするまでの点灯間隔が長くなると、ハロゲンヒータ３３ａの温度も下がり抵抗が小さくなるので、次の点灯時には大きな突入電流が流れやすい。上述した点灯パターンは、フリッカを生じやすい周波数帯域にならないように定められているが、突入電流が大きくなるとフリッカを感じさせやすくなる場合がある。また、突入電流が増加すると使用する部品の定格をこえてしまうことも懸念され、突入電流の抑制が必要な場合がある。

そこで、本実施形態のヒータ制御装置１００は、波数制御だけでなく、半波長のうち点灯タイミング（位相角）を徐々に大きくする位相制御も適用することができる。図８は、位相制御された点灯パターンの一例を示す。なお、図８はデューティーが８０％の場合を示す。上記の点灯パターンに従い、オンする各半波で、時間と共に徐々に位相角が大きくなる（オン時間が長くなる）位相制御が実行されている。なお、図では1制御周期の位相制御の後、すぐに波数制御が始まっているが、複数の制御終期にわたって位相制御した後、最終的に波数制御に切り替わるように位相角を制御してもよい。

位相制御を行うことで、突入電流とフリッカの両方を抑制したヒータ制御とすることができる。また、フリッカの生じにくい点灯パターンで波数制御を実行してもいるので、デューティーを大きめに決定することができる。このため、通常の位相制御による立ち上げ時間より立ち上げ時間を短縮することができる。

突入電流が大きくなりやすいのは、ハロゲンヒータ３３ａの温度が低下している場合だが、ハロゲンヒータ３３ａの温度が低下していると大きめのデューティーが決定される傾向になる。したがって、位相制御が適用されるのはデューティーが大きい場合、例えば５０％超の場合とすればよい。

〔点灯制御の手順〕
図９は、デューティーに基づき制御周期及び点灯パターンを決定する手順を示すフローチャート図の一例である。図９に基づき、デューティーに基づき制御周期及び点灯パターンを決定する手順について説明する。点灯パターンは、制御周期毎に決定される。

デューティー決定部４２は、１つの制御周期が終了すると、サーミスタ３２が検出した定着ローラ３８の表面温度と目標温度からデューティーを決定する（Ｓ１０）。目標温度は例えば１８０度〜２００度である。

ついで、制御部４３の制御周期決定部４３１はデューティーに基づき制御周期を決定する（Ｓ２０）。すなわち、デューティーが１０、５０、９０％の場合は２０半波長を制御周期と決定し、それ以外のデューティーでは１０半波長を制御周期と決定する。

ついで、点灯パターン入力部４３２は、デューティーが５０％未満か否かを判定する（Ｓ３０）。デューティーが５０％未満の場合（３０のＹｅｓ）、さらに、デューティーが１０％か否かを判定する（Ｓ４０）。デューティーが１０％でない場合（Ｓ４０のＮｏ）、デューティーは２０〜４０％であるので、点灯パターン入力部４３２は、ＲＯＭ４０に記憶されているデューティー２０〜４０％に対応づけられている点灯パターンのいずれかを入力する（Ｓ５０）。

また、デューティーが１０％の場合（Ｓ４０のＹｅｓ）、予め設定してあるデューティー１０％に対応づけられている点灯パターンを入力する（Ｓ６０）。この場合、デューティー１０％に対応づけられている複数の点灯パターンを入力することになる。

ステップＳ３０に戻り、点灯パターン入力部４３２は、デューティーが５０％か否かを判定する（Ｓ７０）。デューティーが５０％の場合（Ｓ７０のＹｅｓ）、予め設定してあるデューティー５０％に対応づけられている点灯パターンを入力する（Ｓ８０）。この場合も、デューティー５０％に対応づけられている複数の点灯パターンを入力することになる。

デューティーが５０％でない場合（Ｓ７０のＮｏ）、デューティーは６０〜９０％であるので、点灯パターン入力部４３２は予め設定してあるデューティー１０〜４０％に対応づけられている点灯パターンのいずれかをＲＯＭ４０から入力する（Ｓ９０）。すなわち、点灯パターン入力部４３２は、デューティー１００％からデューティー決定部４２にて決定されたデューティーを減算した結果と対応づけられている点灯パターンをＲＯＭ４０から入力する。例えば、デューティー決定部４２において決定されたデューティーが８０％である場合、点灯パターン入力部４３２は、１００−８０＝２０％のデューティーに対応づけられている点灯パターンをＲＯＭ４０から入力する。デューティーが９０％の場合、「１００−９０＝１０％」の点灯パターンが入力されるので、制御周期は２倍になる。

なお、後述するが、デューティーが５０％より大きい場合には、変数p_numを変更することにより、ハロゲンヒータ３３ａに対する交流電力の供給を制御する。つまり、制御手段４３のトライアック制御部４３３は、デューティーが５０％より大きい場合、読み出された点灯パターンの点灯タイミングにおいてハロゲンヒータ３３ａに対する交流電力の供給を遮断する一方、読み出された点灯パターンの非点灯タイミングにおいてハロゲンヒータ３３ａに対する交流電力を供給する（点灯パターンを反転する）。

〔点灯パターンに基づく点灯制御〕
図１０は、点灯パターンに基づく点灯制御の手順を示すフローチャート図の一例である。まず、制御部４３のトライアック制御部４３３は、変数p_numに「０」を設定する（Ｓ１１０）。トライアック制御部４３３は、制御周期が２０半波長の場合、変数p_numが「０」か「１」かにより点灯パターンを切り替える構成を採用してもよい。

次に、トライアック制御部４４３は、変数zero_countに「０」を設定する（Ｓ１２０）。変数zero_countは、１０半波長毎のゼロクロス割込みの数である。ゼロクロス割込みは、１０半波長に１０回あるので、変数zero_countは０〜１０の整数を取る。

次に、トライアック制御部４４３は、１０半波長における半波長毎にハロゲンヒータ３３ａのオン／オフを設定した制御リストを生成する（Ｓ１３０）。

図１１は、ステップＳ１３０の制御リストの生成手順を示すフローチャート図の一例である。まず、トライアック制御部４４３は、変数ｎに初期値「１」を設定する（Ｓ１３０１）。上記のように、変数ｎは波数番号に相当する。

次に、トライアック制御部４４３は、Ｐ（Ｃ，p_num）〔ｎ〕が「１」か否かを判定する（Ｓ１３０２）。デューティー「Ｃ」、p_numは既に決定しているので、上記の点灯パターンテーブルの要素を参照し、「１」か否かを判定する。

点灯パターンテーブルの要素が「１」は点灯を、「０」は消灯を示すので、「１」の場合（Ｓ１３０２のＹｅｓ）、トライアック制御部４４はＸ〔ｎ〕に「１」を設定し（Ｓ１３０３）、「１」でない場合（Ｓ１３０２のＮｏ）、トライアック制御部４４はＸ〔ｎ〕に「０」を設定する（Ｓ１３０４）。Ｘ〔ｎ〕は制御リストのｎ番目の要素を示す。

次いで、１０番目の波数まで制御リストを設定したか否かを判定し（Ｓ１３０５）、変数ｎが１０未満であれば、ｎを１つインクリメントし（ｎ＝ｎ＋１）、ステップＳ１３０１から繰り返す。１０番目の波数まで制御リストを設定すると、図１０のステップＳ１４０に戻る。

図１０に戻り、トライアック制御部４４３は、ゼロクロス検知回路２７がゼロクロスを検知し、ゼロクロス割込みが発生したか否かを判定する（Ｓ１４０）。ゼロクロス割込みが発生すると（Ｓ１４０のＹｅｓ）、zero_countを１つインクリメントし（zero_count＝zero_count＋１）、トライアック制御部４４３は制御リストの要素Ｘ〔zero_count〕が「１」か否かを判定する（Ｓ１６０）。

トライアック制御部４４３は、要素Ｘ〔zero_count〕が「１」であればトライアック３１ａをオンに制御し（Ｓ１８０）、要素Ｘ〔zero_count〕が「０」であればトライアック３１ａをオフに制御する（Ｓ１７０）。

ついで、１０半波長までオン／オフの制御が終了したか否かを判定することで（Ｓ１９０）、１０半波長までオン／オフの制御を繰り返す（Ｓ１９０のＹｅｓ）。

１０半波長までオン／オフの制御が終了した場合（Ｓ１９０のＮｏ）、トライアック制御部４４はp_numが「０」か否かを判定する（Ｓ２００）。その結果、「０」でなければ「０」を設定し、また、「０」であれば「１」を設定することで、p_numの値を切り替える（Ｓ２１０、Ｓ２２０）。

p_numが「１」と「０」を繰り返すことで、デューティーが１０，５０、９０％の場合（制御周期が２０半波長の場合）、図１１のステップＳ１３０２において点灯パターンテーブルの正しい要素を指定できる。以降は、デューティーが変わるまで図１０の処理を繰り返す。

以上説明したように、本実施形態のヒータ制御装置１００は、全てのデューティーにおいてフリッカを感じやすい周波数とされる８．８〜１０Hzの帯域の周波数成分がほとんどないか又は最も小さくなるように定められた点灯パターンに基づきハロゲンヒータ３３ａをオン／オフするので、フリッカを感じさせることを抑制できる。すなわち、コスト増となる位相制御を用いる必要がない。

また、フリッカを感じにくい点灯パターンに従い位相制御を適用してもよく、この場合、短期間でハロゲンヒータ３３ａを昇温することができる。

＜ハロゲンヒータ３３が２本の場合＞
上記の実施形態ではハロゲンヒータ３３が１つの場合を例に説明を行った。以降は、ハロゲンヒータ３３を複数用いた場合の例を説明する。

以下、ハロゲンヒータ３３を２本（ハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂ）を用いた場合を例に、ハロゲンヒータ３３を複数用いた場合の例を説明する。なお、ハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂを複数用いた場合におけるヒータ制御装置１００についても、図４を用いて説明する。

デューティー決定部４２は、サーミスタが検出した加熱対象物としての定着ローラ３８の表面温度と目標温度とに基づき、ハロゲンヒータ３３ａ、ハロゲンヒータ３３ｂ夫々に対してデューティーを決定する。制御周期決定部４３１は、決定されたデューティーに基づき、各ハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂの制御周期を決定する。ここで、一連の制御においてハロゲンヒータ３３ａと３３ｂとで制御周期が異なることを避けるために、一方のハロゲンヒータ３３ａ（又は３３ｂ）で、より長い制御周期が決定された場合、他方のハロゲンヒータ３３ｂ（又は３３ａ）に対して、同一デューティーに基づき複数回、交流電力の供給制御を行う構成を採用してもよい。

図１２は、複数のハロゲンヒータを用いた場合における点灯パターンの一例を示す図である。ここで図１２は、デューティー決定部４２が決定したデューティーの合計が１００％より小さい場合における、各ハロゲンヒータの点灯パターンを示す。デューティーの合計値が１００％を超えない場合、制御部４３は、デューティーの合計値に対応づけられている点灯パターンをＲＯＭ４０から入力し、入力された点灯パターンに基づいて複数のハロゲンヒータを交互に点灯させることにより、ハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂ毎に決定されたデューティーに基づく交流電力の供給制御を行う。

図１２（ａ）はデューティーの合計が５０％より小さい場合の２本のハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂの点灯パターンを示す。図１２（ａ）ではハロゲンヒータ３３ａのデューティが２０％、ハロゲンヒータ３３ｂのデューティが１０％であるとする。制御部４３は、デューティーの合計値（３０％）と対応づけられている点灯パターンをＲＯＭ４０から入力する。

そして、制御部４３は、入力した点灯パターンに基づき、２本のハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂのうち、デューティの大きい方から交互にハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂを点灯する。図１２（ａ）ではハロゲンヒータ３３ａの方がハロゲンヒータ３３ｂよりもデューティーが大きいので、制御部４３は、ハロゲンヒータ３３ａから順番にハロゲンヒータ３３ａと３３ｂを交互に点灯する。こうすることで、１本のハロゲンヒータ３３ａのデューティーが３０％の場合と同様に、フリッカに有利な点灯パターンで２本のハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂを点灯することができる。

図１２（ｂ）はデューティーの合計が５０％より大きい場合の２本のハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂの点灯パターンを示す。図１２（ｂ）ではハロゲンヒータ３３ａのデューティが４０％、ハロゲンヒータ３３ｂのデューティーが３０％であるとする。制御部４３は、デューティーの合計値（７０％）に基づき、「１００％−７０％＝３０％」に対応づけられている点灯パターンをＲＯＭ４０から入力する。そして、制御部４３は、点灯パターンを反転（デューティー３０％のオンの半波をオフし、オフの半波をオンにする）したものをデューティー７０％の点灯パターンとする。

同様に、制御部４３は、反転した点灯パターンに基づき、２本のハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂのうち、デューティーの大きい方から交互にハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂを点灯する。図１２（ｂ）ではハロゲンヒータ３３ａの方がハロゲンヒータ３３ｂよりもデューティーが大きいので、制御部４３は、ハロゲンヒータ３３ａから順番にハロゲンヒータ３３ａと３３ｂを交互に点灯する。

かかる制御により、フリッカの抑制に有利な点灯パターンを保ちながら、２本のハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂの点灯配分を均一化させることができ、ひいては、ハロゲンヒータ３３ａ及びハロゲンヒータ３３ｂより供給される温度のリップルを低減することができる。

図１３は、複数のハロゲンヒータを用いた場合における点灯パターンの一例を示す図である。図１３では、デューティー決定部４２が決定したデューティーの合計が１００％より大きい場合における、各ハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂの点灯パターンを示す。制御部４３は、デューティーの合計値が１００％より大きい場合には、合計値の下２桁と対応づけられた点灯パターンをＲＯＭ４０から読み出す。

図１３（ａ）は、デューティーの合計が１５０％より小さい場合の２本のハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂの点灯パターンを示す。図１３（ａ）ではハロゲンヒータ３３ａのデューティーが８０％、ハロゲンヒータ３３ｂのデューティーが６０％であるとする。したがって、合計値は１４０％となり、その下２桁は「４０％」である。

１００％デューティーでは、２本のハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂが交互に点灯する。したがって、その超過分（４０％デューティー）は、２本のハロゲンヒータ３３ａの同時点灯となる。

制御部４３は、デューティーの下２桁（４０％）と対応づけられている点灯パターンをＲＯＭ４０から入力する。図では黒塗り部が同時点灯した半波を示す。制御部４３は、４０％の点灯パターンでオンとなるタイミングで２つのハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂの両方を点灯する。なお、図１３（ａ）ではハロゲンヒータ３３ａの方がハロゲンヒータ３３ｂよりもデューティーが大きいので、制御部４３は、ハロゲンヒータ３３ａから先に同時点灯する。

図１３（ｂ）は、デューティーの合計が１５０％より大きい場合の２本のハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂの点灯パターンを示す。図１３（ａ）ではハロゲンヒータ３３ａのデューティが９０％、ハロゲンヒータ３３ｂのデューティーが８０％であるとする。したがって、合計値は１７０％となり、その下２桁は「７０％」である。１００％デューティーでは、２本のハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂを交互に点灯する。さらにその超過分（７０％デューティー）は、２本のハロゲンヒータ３３ａの同時点灯となる。

制御部４３は、デューティーの合計値（７０％）に基づき、「１００％−７０％＝３０％」に対応づけられている点灯パターンをＲＯＭ４０から入力する。そして、制御部４３は、デューティー３０％の点灯パターンを反転する。制御部４３は、反転させたデューティー７０％の点灯パターンでオンとなるタイミングで２つのハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂの両方を点灯する。なお、図１３（ｂ）ではハロゲンヒータ３３ａの方がハロゲンヒータ３３ｂよりもデューティーが大きいので、制御部４３は、ハロゲンヒータ３３ａから先に同時点灯する。

入力された点灯パターンの点灯タイミングにおいて複数のハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂのいずれにも交流電力を供給することより、ハロゲンヒータ３３ａ、ハロゲンヒータ３３ｂにより供給される温度のリップルを低減することができる。

〔ハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂが２本の場合の点灯制御〕
図１４は、ハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂが２本の場合に、制御部４３が点灯パターンに基づき点灯制御する手順を示すフローチャート図の一例である。

まず、デューティー決定部４２は、１つの制御周期が終了すると、サーミスタ３２が検出した定着ローラ３８の表面温度と、目標温度からそれぞれのデューティーを決定する（Ｓ３１０）。ハロゲンヒータ３３ａのデューティーをＡ％、ハロゲンヒータ３３ｂのデューティをＢ％、とする。

ついで、制御部４３の点灯パターン入力部４３２は、Ａ％とＢ％とを加算して合計のデューティＺ％を求める（Ｓ３２０）。

点灯パターン入力部４３２は、合計デューティーＺ％が１００％未満か否かを判定する（Ｓ３３０）。合計デューティーＺ％が１００未満の場合、２本のハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂの同時点灯はない。

合計デューティーＺ％が１００％未満の場合（Ｓ３３０のＹｅｓ）、点灯パターン入力部４３２は、合計デューティーＺ％が５０％未満か否かを判定する（Ｓ３４０）。

合計デューティーＺ％が５０％未満の場合（Ｓ３４０のＹｅｓ）、点灯パターン入力部４３２は合計デューティーＺ％が１０％か否かを判定する（Ｓ３５０）。

合計デューティーＺ％が１０％の場合（Ｓ３５０のＹｅｓ）、予め設定してあるデューティー１０％に対応づけられている点灯パターンを入力する（Ｓ３６０）。この場合、デューティー１０％に対応づけられている複数の点灯パターンを入力することになる。すなわち、制御周期が２倍になる。

合計デューティーＺ％が１０％でない場合（Ｓ３５０のＮｏ）、合計デューティーＺ％は２０〜４０％であるので、点灯パターン入力部４３２は、ＲＯＭ４０に記憶されているデューティー２０〜４０％に対応づけられている点灯パターンのいずれかを入力する（Ｓ３７０）。

次に、合計デューティーＺ％が５０％未満でない場合（Ｓ３４０のＮｏ）、点灯パターン入力部４３２は合計デューティーＺ％が５０％か否かを判定する（Ｓ３８０）。

合計デューティーＺ％が５０％の場合（Ｓ３８０のＹｅｓ）、点灯パターン入力部４３２は予め設定してあるデューティー５０％に対応づけられている点灯パターンを入力する（Ｓ３９０）。この場合、デューティー５０％に対応づけられている複数の点灯パターンを入力することになる。すなわち、制御周期は２倍になる。

合計デューティーＺ％が５０％でない場合（Ｓ３８０のＮｏ）、合計デューティーＺ％は６０〜９０％であるので、点灯パターン入力部４３２は、「１００−Ｚ％」を算出し、この値に対応づけられている点灯パターンのいずれかをＲＯＭ４０から入力する（Ｓ４００）。すなわち、点灯パターン入力部４３２は、デューティー１００％からＺ％を減算した結果と対応づけられている点灯パターンをＲＯＭ４０から入力する。合計デューティーＺ％が９０％の場合、「１００−９０＝１０％」の点灯パターンが入力されるので、制御周期は２倍になる。

ステップＳ３３０に戻り、合計デューティーＺ％が１００％未満でない場合（Ｓ３３０のＮｏ）、点灯パターン入力部４３２は、合計デューティーＺ％が１５０％以上か否かを判定する（Ｓ４１０）。

合計デューティーＺ％が１５０％以上でない場合（Ｓ４１０のＮｏ）、点灯パターン入力部４３２は合計デューティーＺ％が１１０％か否かを判定する（Ｓ４２０）。

合計デューティーＺ％が１１０％の場合（Ｓ４２０のＹｅｓ）、点灯パターン入力部４３２は、ＲＯＭ４０に記憶されている「Ｚ−１００％」に対応づけられた点灯パターンを入力する（Ｓ４３０）。合計デューティーＺ％が１１０％の場合「Ｚ−１００％」は「１０％」なので、デューティー１０％に対応づけられている複数の点灯パターンを入力することになる。すなわち、制御周期が２倍になる。

合計デューティーＺ％が１１０％でない場合（Ｓ４２０のＮｏ）、点灯パターン入力部４３２は、ＲＯＭ４０に記憶されている「Ｚ−１００％」に対応づけられた点灯パターンのいずれかを入力する（Ｓ４４０）。すなわち、デューティー２０〜４０％に対応づけられている点灯パターンのいずれかを入力する。

合計デューティーＺ％が１５０％以上の場合（Ｓ４１０のＹｅｓ）、点灯パターン入力部４３２は合計デューティーＺ％が１５０％か否かを判定する（Ｓ４５０）。

合計デューティーＺ％が１５０％の場合（Ｓ４５０のＹｅｓ）、点灯パターン入力部４３２は、ＲＯＭ４０に記憶されている「１５０−１００％＝５０％」に対応づけられた点灯パターンを入力する（Ｓ４６０）。この場合、デューティー５０％に対応づけられている複数の点灯パターンを入力することになる。すなわち、制御周期が２倍になる。

合計デューティーＺ％が１５０％でない場合（Ｓ４５０のＮｏ）、点灯パターン入力部４３２は、ＲＯＭ４０に記憶されている「２００−Ｚ％」に対応づけられた点灯パターンのいずれかを入力する（Ｓ４７０）。合計デューティーＺ％が１９０％の場合、「２００−１９０＝１０％」の点灯パターンが入力されるので、制御周期は２倍になる。

トライアック制御部４３３は、ステップＳ３６０〜Ｓ３９０で入力された点灯パターンにおいて、ハロゲンヒータ３３ａのデューティーＡ％とハロゲンヒータ３３ｂのデューティーＢ％のうち、高い方のハロゲンヒータ３３から、点灯パターンに基づき順番にオン／オフする。また、トライアック制御部４３３は、ステップＳ４００で入力された点灯パターンにおいて、ＲＯＭ４０から読み出した点灯パターンを反転し、デューティーが高い方のハロゲンヒータ３３から順番にオン／オフする。

ステップＳ４３０〜Ｓ４６０で入力された点灯パターンにおいて、トライアック制御部４３３は、ハロゲンヒータ３３ａとハロゲンヒータ３３ｂを交互にオン／オフすると共に、ハロゲンヒータ３３ａのデューティＡ％とハロゲンヒータ３３ｂのデューティＢ％のうち、高い方のハロゲンヒータ３３から、点灯パターンに基づき順番にオン／オフする（同時点灯）。また、トライアック制御部４３３は、ステップＳ４７０で入力された点灯パターンにおいてＲＯＭ４０から読み出した点灯パターンを反転し、デューティーが高い方のハロゲンヒータ３３から順番にオン／オフする（同時点灯）。

したがって、ハロゲンヒータ３３が２本の場合においても、制御部４３は、全てのデューティーにおいてフリッカを感じやすい周波数とされる８．８〜１０Hzの帯域の周波数成分がほとんどないか又は最も小さくして、ハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂを点灯することができる。

２１ ＡＣ電源
２２ フィルタ
２３ 電源ＳＷ
２４ 電磁リレー
２７ ゼロクロス検知回路
２９ ＣＰＵ
３０ 制御基板
３１ａ、３１ｂ トライアック
３２ サーミスタ
３３ａ、３３ｂ ハロゲンヒータ
３６ ＲＡＭ
３７ メモリーカード
３８ 定着ローラ
４０ ＲＯＭ
４１ 検知部
４２ デューティー決定部
４３ 制御部
４３１ 制御周期決定部
４３２ 点灯パターン入力部
４３３ トライアック制御部
１００ ヒータ制御装置
１１０ 定着ユニット
２００ 画像形成装置

特開平１１−９５６１１号公報 特開２００４−２１２５１０号公報

Claims (15)

1. 所定の加熱対象物を加熱するヒータを点灯させるための交流電力の供給を制御するヒータ制御装置であって、
   前記加熱対象物の温度を検知する検知手段と、
   検知された前記温度と予め設定された前記加熱対象物の目標温度とに基づいて前記ヒータの点灯割合を決定する決定手段と、
   前記決定手段により決定された点灯割合に応じた制御周期及び前記点灯割合に応じた前記ヒータの点灯パターンとに基づいて、前記ヒータに対する交流電力の供給を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とするヒータ制御装置。
2. 前記制御手段は、前記決定手段により決定された点灯割合に応じて、単数又は複数いずれかの前記点灯パターンを用いることにより、前記ヒータに対する交流電力の供給を制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のヒータ制御装置。
3. 前記点灯パターンは所定数の半波から構成される点灯パターンであり、
   前記制御手段は、前記決定手段により決定された点灯割合に応じた前記点灯パターンにおける点灯回数と前記点灯パターンを構成する半波数との比率が８．３〜１０である場合、前記点灯割合に応じた前記点灯パターンを複数用いることにより、前記ヒータに対する交流電力の供給を制御する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のヒータ制御装置。
4. 前記決定手段により決定された点灯割合に応じて複数の前記点灯パターンを用いる場合、
   前記制御手段は、互いに他の点灯パターンと点灯回数は同じであるが点灯タイミングが異なる複数の点灯パターンを用いることにより、前記ヒータに対する交流電力の供給を制御する、
   ことを特徴とする請求項２または３に記載のヒータ制御装置。
5. 前記制御手段は、前記点灯割合に応じた前記点灯パターンを用いた位相制御と、前記点灯パターンを用いた波数制御とを連続して行う、
   ことを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載のヒータ制御装置。
6. 少なくとも点灯割合１０％から５０％までの１０％毎に、各点灯割合に対応づけて前記ヒータの点灯パターンを記憶する記憶手段を備え、
   前記決定手段により決定された点灯割合が５０％より大きい場合には、前記制御手段は、１００％から、決定された前記点灯割合を減算した結果と対応づけられた点灯パターンを前記記憶手段から読み出し、
   読み出された前記点灯パターンの点灯タイミングにおいて前記ヒータに対する交流電力の供給を遮断する一方、読み出された前記点灯パターンの非点灯タイミングにおいて前記ヒータに対して交流電力を供給することにより、前記ヒータに対する交流電力の供給を制御する、
   ことを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載のヒータ制御装置。
7. 前記決定手段は、複数の前記ヒータに対し、前記検知手段によって検知された温度と予め設定された前記加熱対象物の目標温度とに基づいて前記ヒータ毎に点灯割合を決定し、
   決定された前記点灯割合の合計が１００％を超える場合、前記制御手段は、前記合計の下２桁と対応づけられた点灯パターンを前記記憶手段から読み出し、読み出された前記点灯パターンの点灯タイミングにおいて複数の前記ヒータのいずれにも交流電力を供給することにより、複数の前記ヒータに対する交流電力の供給を制御する、
   ことを特徴とする請求項６に記載のヒータ制御装置。
8. 請求項１乃至７いずれか１項に記載のヒータ制御装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
9. コンピュータに、
   所定の加熱対象物を加熱するヒータを点灯させるための交流電力の供給を制御させるプログラムであって、
   検知手段により検知された前記加熱対象物の温度と予め設定された前記加熱対象物の目標温度とに基づいて前記ヒータの点灯割合を決定する決定ステップと、
   前記決定ステップにより決定された点灯割合に応じた制御周期及び前記点灯割合に応じた前記ヒータの点灯パターンとに基づいて、前記ヒータに対する交流電力の供給を制御する制御ステップと、
   を実行させることを特徴とするプログラム。
10. 前記制御ステップは、前記決定ステップにより決定された点灯割合に応じて、単数又は複数いずれかの前記点灯パターンを決定することにより、前記ヒータに対する交流電力の供給を制御する処理を有する、
    ことを特徴とする請求項９に記載のプログラム。
11. 前記点灯パターンは所定数の半波から構成される点灯パターンであり、
    前記制御ステップは、前記決定ステップにより決定された点灯割合に応じた前記点灯パターンにおける点灯回数と前記点灯パターンを構成する半波数との比率が８．３〜１０である場合、前記点灯割合に応じた前記点灯パターンを複数用いることにより、前記ヒータに対する交流電力の供給を制御する処理を有する、
    ことを特徴とする請求項１０に記載のプログラム。
12. 前記決定ステップにより決定された点灯割合に応じて複数の前記点灯パターンを用いる場合、
    前記制御ステップは、互いに他の点灯パターンと点灯回数は同じであるが点灯タイミングが異なる複数の点灯パターンを用いることにより、前記ヒータに対する交流電力の供給を制御する処理を有する、
    ことを特徴とする請求項１０または１１に記載のプログラム。
13. 前記制御ステップは、前記点灯割合に応じた前記点灯パターンを用いた位相制御と、前記点灯パターンを用いた波数制御とを連続して行う処理を有する、
    ことを特徴とする請求項９乃至１２いずれか１項記載のプログラム。
14. 前記制御ステップは、複数の前記加熱対象物に対し、少なくとも点灯割合１０％から５０％までの１０％毎に、各点灯割合に対応づけて前記ヒータの点灯パターンを記憶する記憶手段から点灯パターンを読み出す処理を有し、
    前記決定ステップにより決定された点灯割合が５０％より大きい場合は、前記制御ステップは、１００％から、決定された前記点灯割合を減算した結果と対応づけられた点灯パターンを前記記憶手段から読み出す処理と、
    読み出された前記点灯パターンの点灯タイミングにおいて前記ヒータに対する交流電力の供給を遮断する一方、読み出された前記点灯パターンの非点灯タイミングにおいて前記ヒータに対して交流電力を供給することにより、前記ヒータに対する交流電力の供給を制御する処理を有する、
    ことを特徴とする請求項９乃至１３いずれか１項記載のプログラム。
15. 前記決定ステップは、前記検知手段によって検知された温度と予め設定された前記加熱対象物の目標温度とに基づいて複数の前記ヒータ毎に点灯割合を決定する処理を有し、
    前記制御ステップは、決定された前記点灯割合の合計が１００％を超える場合、前記合計の下２桁と対応づけられた点灯パターンを前記記憶手段から読み出し、読み出された前記点灯パターンの点灯タイミングにおいて複数の前記ヒータのいずれにも交流電力を供給することにより、複数の前記ヒータに対する交流電力の供給を制御する処理を有する、
    ことを特徴とする請求項１４に記載のプログラム。

Images