JP2015203728A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スタンバイ時に波数制御により発熱体への電力供給を行う構成において、ファーストプリントアウトタイムを短くする。【解決手段】記録紙Ｓに未定着トナー像を形成する画像形成部と、商用交流電源３０１からチョークコイル３２０を介して供給される電力により発熱する発熱抵抗２０４を有し、画像形成部によって形成された未定着トナー像を加熱して記録紙Ｓに定着させる定着装置１１５と、商用交流電源から発熱抵抗２０４への電力供給を制御するＣＰＵ３０６とを備え、ＣＰＵ３０６は、プリント指示を待つスタンバイ時に、波数制御により商用交流電源から発熱抵抗２０４への電力供給を制御し、プリント指示を受けた際、スタンバイ時の波数制御の１制御周期の途中であっても、画像形成部による画像形成動作を行うプリント時の電力供給の制御へ切り替える。【選択図】図６

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

電子写真記録技術を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置には、記録紙に形成された未定着トナー像を加熱して記録紙に定着させる定着装置（定着部）が搭載されている。一般に、定着部のヒータは、商用交流電源から電力を供給されて発熱する。

トナー像の定着性を満足するためには、定着処理中、定着部の温度を安定させる必要がある。そのため、特に高速の画像形成装置では、交流波形の半波内の導通角を制御することでヒータへの電力を制御する位相制御、或いは、位相制御と波数制御を組み合わせた制御（以降、ハイブリッド制御と称する）が採用されている（特許文献１）。これらの制御は波数制御に比べて制御の更新周期が短いので、定着部の温度に応じた電力制御周期を短くでき、定着部の温度の安定化に有利である。

ここで、高調波抑制を目的とするイミニティ規格ＩＥＣ６１０００−３−２の６．１項“非対称制御の禁止”という要請がある。この規格を満たすために、波数制御の１制御周期内での正半波（上半波）の通電量と負半波（下半波）の通電量を同じにするように通電パターンを設定し、必ず１制御単位の区切りで温調停止や制御切り替えを行うのが一般的である。

特開２０１１−０１８０２７号公報

ところで、プリント指示を入力してから１枚目の記録紙を出力するまでの時間（ＦＰＯＴ、ファーストプリントアウトタイム）を短くすることが望まれている。その対処方法の１つとして、プリント指示を待つスタンバイ中にもヒータに電力を供給し定着装置を暖めておく手法がある。上述のように、プリント中（定着処理中）に位相制御波形を含む波形でヒータに電力供給する装置では、スタンバイ中も位相制御波形を含む波形で電力供給することが考えられる。

定着装置のヒータ駆動回路には、一般的にヒータへの電力供給時のノイズ発生を抑制するためにチョークコイルが挿入されている。しかしながら、ヒータ制御として位相制御又はハイブリッド制御を採用すると、ヒータ駆動回路のコイルにうなり音が発生してしまう。位相制御波形を含む波形で電力供給するとうなり音は発生するので、プリント中も、位相制御又はハイブリッド制御を採用した場合うなり音が発生する。プリント中はモータ等が稼働しており、これらの稼働物の音があるのでうなり音は目立たないが、スタンバイ中は音を発する稼働物は停止しており、コイルのうなり音は目立ってしまう。

ここで、スタンバイ時の定着器を所定の温度に維持する際に波数制御を実施することで、コイルのうなり音を抑制できることが分かっている。しかしながら、波数制御でスタンバイ時の温度を維持するための小さい電力を投入するためには、波数制御の１制御周期での波数が多くなる。そして、スタンバイ時からプリント指示を受けた際に、波数制御から位相制御等への切り替えで上述の対称性の要請を満たすためには、波数制御の１制御周期
の区切りを待ってから位相制御等に切り替える必要がある。したがって、プリント指示を受けるタイミングによっては、波数制御から位相制御等への切り替え待ち時間が長くなり、ファーストプリントアウトタイムに影響してしまう。

そこで、本発明は、スタンバイ時に波数制御により発熱体への電力供給を行う構成において、ファーストプリントアウトタイムを短くすることを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、
記録材に未定着トナー像を形成する画像形成部と、
商用交流電源からチョークコイルを介して供給される電力により発熱する発熱体を有し、前記画像形成部によって形成された未定着トナー像を加熱して記録材に定着させる定着部と、
商用交流電源から前記発熱体への電力供給を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
プリント指示を待つスタンバイ時に、波数制御により商用交流電源から前記発熱体への電力供給を制御し、
プリント指示を受けた際、前記スタンバイ時の波数制御の１制御周期の途中であっても、前記画像形成部による画像形成動作を行うプリント時の電力供給の制御へ切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、スタンバイ時に波数制御により発熱体への電力供給を行う構成において、ファーストプリントアウトタイムを短くすることができる。

本実施例に係る画像形成装置の概略構成断面図 本実施例における定着装置の概略構成断面図 実施例１におけるセラミックヒータ駆動回路を示す回路図 画像形成装置の画像形成動作、ヒータ制御、ヒータ温度のタイミング図 実施例１におけるヒータ制御の説明図 実施例１における通電制御のフローチャート 実施例２における通電制御のフローチャート 通電制御の切り替えの一例を示す図 通電制御の切り替えの一例を示す図 通電制御の切り替えの一例を示す図 通電制御の切り替えの一例を示す図 通電制御の切り替えの一例を示す図 通電制御の切り替えの一例を示す図 通電制御の切り替えの一例を示す図

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

図１に本発明の実施例に係る画像形成装置１００の構成の概要を示す。給紙カセット１
０１に積載された記録材（以降、記録紙Ｐ）は、ピックアップローラ１０２、給紙ローラ１０３、レジストローラ１０４を介して、所定のタイミングでプロセスカートリッジ１０５へ搬送される。プロセスカートリッジ１０５は、帯電手段１０６、現像手段１０７、クリーニング手段１０８、及び感光体ドラム１０９で一体的に構成されている。プロセスカートリッジ１０５では、像露光手段１１１から出射されるレーザ光により、公知技術である電子写真プロセスの一連の処理が行われ、感光体ドラム１０９上に未定着トナー像が形成される。転写手段１１０により、感光体ドラム１０９上の未定着トナー像が記録紙Ｐに転写されると、記録紙Ｐは定着部としての定着装置（像加熱装置）１１５において加熱加圧処理され、未定着トナー像が記録紙Ｐに定着される。その後、中間排紙ローラ１１６、排紙ローラ１１７を介して画像形成装置１００の本体外に排出され、一連のプリント動作（画像形成動作）を終える。モータ１１８は、定着装置１１５を含む各ユニットに駆動力を与えている。また、定着装置１１５は、セラミックヒータ駆動回路３００とＣＰＵ３０６により駆動及び制御が行われる。上記構成において、記録紙Ｐへの未定着トナー像の形成にかかわる構成が、本発明における画像形成部となる。

図２に本発明の実施例における定着装置１１５の構成の概要を示す。定着装置１１５は、定着フィルムユニット２００と、加圧ローラ（加圧部材）２０１とを有する。定着フィルムユニット２００では、セラミックヒータ（加熱体）２０３が、不図示のバネによって、剛性部材であるステー２０９及びフィルムガイド２０６を介して、加圧ローラ２０１に対して押し付けられている。定着装置１１５は、フィルムガイド２０６の周りを回転する無端状（筒状）の定着フィルム２０２を介してセラミックヒータ２０３と加圧ローラ２０１との間に形成されたニップ部Ｎで、記録紙Ｐを挟持搬送する。記録紙Ｐの搬送方向は図２中の矢印ａ方向である。電力供給により発熱するセラミックヒータ２０３の熱を、定着フィルム２０２を介して記録紙Ｐに与えることで、記録紙Ｐ上のトナー像を溶融させ、ニップ部Ｎで加圧することで、記録紙Ｐに溶融トナーを定着させている。また、過熱保護のための過熱保護素子ユニット（２１１、２１３ａ、２１３ｂ、２１４）を備える。過熱保護素子２１４の両端子は、後述する直流電源３０２に電線２１３ａと電線２１３ｂとによって接続される。また、過熱保護素子２１４は過熱保護素子ホルダ２１１に挿設される。加圧ローラ２０１はモータ１１８とギヤで繋がっており、モータ１１８を駆動することで、加圧ローラ２０１と定着フィルム２０２が図２の矢印方向に回転する。なお、ここで説明する定着装置の構成はあくまで一例であり、他の構成、例えば、定着ローラを用いた構成でもよい。

図３に実施例１におけるセラミックヒータ駆動回路３００を示す。同図中、画像形成装置１００は、商用交流電源３０１からの入力電圧をセラミックヒータ２０３へリレー３０３を介して供給することにより、セラミックヒータ２０３のヒータ基板２０５に形成された発熱抵抗（発熱体）２０４を発熱させる。セラミックヒータ駆動回路３００は、セラミックヒータ２０３に供給する電力を独立に制御するため設けられている。抵抗３０４を介してＣＰＵ（制御部）３０６からのリレー駆動信号をＯＮにし、トランジスタ３０５をＯＮにすることで、リレー３０３の駆動巻線に直流電源３０２が供給され、リレー３０３が通電状態となる。

ゼロクロス検出回路３１６では、商用交流電源３０１からの入力電圧がある閾値以下の電圧になったことをＣＰＵ３０６に対してパルス信号（以下、ＺＥＲＯＸ信号）として送出する。ＣＰＵ３０６は、ＺＥＲＯＸ信号のパルスのエッジを検知し、エッジに同期してトライアック３０７の通電／遮断を行う。これにより、発熱抵抗２０４への電力供給（以降、ヒータ電力供給）が実行される。

抵抗３０８、３０９は、それぞれトライアック３０７のためのバイアス抵抗で、フォトトライアックカプラ３１０は、画像形成装置１００の回路構成における一次・二次間の絶
縁を確保するためのデバイスである。そして、フォトトライアックカプラ３１０の発光ダイオード３１０ｂに通電することによりトライアック３１０ａ、３０７をＯＮさせる。抵抗３１１は、発光ダイオード３１０ｂの電流を制限するための抵抗であり、トランジスタ３１２によりフォトトライアックカプラ３１０をＯＮ／ＯＦＦする。トランジスタ３１２は、抵抗３１３を介してＣＰＵ３０６からのヒータ駆動信号に従って動作する。サーミスタ３１４によって検出される温度は、温度変化に応じたサーミスタ３１４の抵抗値変化を抵抗３１５との分圧として検出され、Ａ／Ｄ変換によりデジタル値としてＣＰＵ３０６に入力される。

セラミックヒータ２０３が既定温度を超える過昇温状態を防止する一手段として、過熱保護素子２１４がセラミックヒータ２０３上に配置されている。過熱保護素子２１４は、例えばサーモスイッチや温度ヒューズである。セラミックヒータ２０３と商用交流電源３０１のライン上には、ヒータ電力供給時のノイズ発生を抑制するためにチョークコイル３２０が直列に挿入（接続）される。チョークコイル３２０は、一般的にリングコアや割コアに巻線を巻き付けた構造である。コアには安価な鉄粉コアが用いられることが多く、ヒータ電力供給などの急峻な電流変動によりコアが振動することでうなり音が発生する場合がある。

本実施例のヒータ制御について説明する前に、一般的なヒータ制御について説明する。ヒータ制御の方式には、波数制御、位相制御、及び波数制御と位相制御を組み合わせたハイブリッド制御がある。位相制御は、商用交流電源の１半波内の任意の位相角でヒータに備わる発熱体へ電力供給する方式であり、制御周期が短く応答性を良くするのに適している。一方、波数制御は、ヒータに備わる発熱体のオン／オフを商用交流電源の１半波単位で行う方式であり、高調波電流歪みやスイッチングノイズの抑制に適している。また、ハイブリッド制御は、複数半波を１制御周期とするうちの一部の半波を位相制御し、残りを波数制御する制御方式である。ハイブリッド制御によれば、位相制御だけの場合に比較して高調波電流やスイッチングノイズの発生を抑えることができ、さらに、波数制御だけの場合に比較して制御周期を短くすることができる。商用交流電源の電圧やフリッカの発生状況に応じて、上記３つの何れかの制御方式に固定されることが一般的である。

図４は、プリント動作とスタンバイ動作を繰り返す際の画像形成装置１００の画像形成動作、セラミックヒータ２０３の制御、セラミックヒータ２０３の温度（以降、ヒータ温度）の関係について説明したタイミング図である。ここでは、ｎ枚の連続プリント動作の後、スタンバイ動作を経て、再びプリント動作を実行する場合について説明する。なお、本実施例において、プリント動作中（プリント時）とは、上述した画像形成部による画像形成動作を行う時をいう。また、スタンバイ時とは、プリント指示を待つ時をいう。

プリント動作中は、制御の応答性が有利である位相制御又はハイブリッド制御を用いて、ヒータ温度がＴｐ（例えば２４０℃）になるようにヒータ制御を行う。本例における、プリント動作中の１制御周期は８半波である。プリント動作中、ＣＰＵ３０６は、ヒータ温度が２４０℃を維持するように、８半波毎にサーミスタ３１４の検出温度に応じた電力（検出温度に応じた波形の電流）を発熱抵抗２０４へ供給する。プリント動作が終わると同時または後回転動作中のタイミングｔ１１を起点にヒータ制御を波数制御に切換える。後回転が終わりスタンバイ動作に切り替わると、波数制御によりヒータ温度がＴｓ（例えば１２０℃）になるようなヒータ制御を行う。ＦＰＯＴ（Ｆｉｒｓｔ Ｐｒｉｎｔ Ｏｕｔ Ｔｉｍｅ）を改善するためと、停止状態の定着フィルム２０２と加圧ローラ２０１が熱くなり過ぎないようにするためである。そして、タイミングｔ１２を起点に前回転を経て新しいプリント動作が開始すると、再び位相制御又はハイブリッド制御によりヒータ温度がＴｐになるようにヒータ制御を開始する。スタンバイ時は、消費電力を低減するために、加圧ローラ２０１の駆動は停止する。

このように、本実施例においては、ＣＰＵ（制御部）３０６は、プリント時において、位相制御を含む制御によりヒータに電力供給を行い、プリント指示を待つスタンバイ時において、波数制御によりヒータに電力供給する。波数制御は、チョークコイルによるうなり音を低減させることができる。よって、プリント中のヒータ制御の応答性を確保ししつつ、スタンバイ時において、コイルのうなり音の発生を抑制可能となる。

続いて、スタンバイ時における波数制御を用いたヒータ制御について説明する。では、１制御周期を商用交流電源３０１から入力される交流電源サイクルの４０半波とし、４０半波における所定の４半波を１００％電力供給（後述する）することで、発熱抵抗２０４への投入電力比率を１０％とした場合の制御例を示す。本例では、スタンバイ時の１制御周期の半波数は、プリント時の１制御周期の半波数よりも多い。具体的には、スタンバイ時の１制御周期（４０半波）は、プリント時の１制御周期（８半波）の５倍の長さになっている。

図５（ａ）に商用交流電源３０１の電源波形、ＺＥＲＯＸ信号、及びヒータ制御の１制御周期における各半波に番号を付した半波番号（以下、半波Ｎｏ．とする）を示す。また、図５（ｂ）、図５（ｃ）にはヒータ駆動信号の波形と、それに応じて発熱抵抗２０４に供給される電流（以降、ヒータ電流と記述する）を示す。なお、図５（ｂ）においては斜線部が電力供給がＯＮとされた半波を示し、図５（ｃ）においては黒塗りされた部分が電力供給がＯＮとされた半波を示す。後述する図８〜図１４においても同様である。

図５（ｂ）において、波数制御では商用交流電源３０１の半波単位でオン／オフ制御を行う。発熱抵抗２０４に電力供給をする場合には、ＺＥＲＯＸ信号のエッジ（以下、ゼロクロスポイントという）とともにヒータ駆動信号（ＯＮ信号）をオンし、図５（ｂ）の斜線で示した部分でヒータ電流が流れ、発熱抵抗２０４に電力が供給される。この半波は１００％供給となる（例えば、半波Ｎｏ．１）。一方、ヒータ電力供給しない場合には、ヒータ駆動信号をオフしたままとし、この半波区間の電力供給は０％となる（例えば、半波Ｎｏ．２）。実施例１においては、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、１制御周期の４０半波において、半波ごとに１００％、０％、０％、０％、０％、１００％、０％、０％、０％、０％、１００％、０％、０％、０％、０％、１００％、０％、０％、・・・・、０％、０％と電力供給することで、平均すると投入電力比率は１０％となる。また、１制御周期内に上半波（正半波）と下半波（負半波）が交互に同じ数投入されるパターンにして、正負対称になっている。

１半波における投入電力比率を通電量Ｃとして、上半波の場合はＣを加算、下半波の場合はＣを減算して累積値を求めると、上半波と下半波の通電量の差が求められる。波数制御においては、この通電量の差が０であるとき、対称性が確保されていると言える。波数制御においては、各半波の通電量は０％か１００％のいずれかであるため、電力供給をＯＮとする上半波（正半波）の累積数と、下半波（負半波）の累積数とが同じであれば、対称性が確保されていると言える。

本実施例における波数制御は、ヒータに電力を供給する際に、１制御周期の通電量の差が０であるパターンを繰り返すことで、対称性を確保する。また、上半波と下半波を交互に通電させることで、スタンバイ中に停電などで突然電源が断たれた場合でも、上半波と下半波の通電量の差を最大１半波以内に抑えることが可能である。

なお、後述する本実施例における位相制御でも、ヒータに電力を供給する際に、１制御周期の通電量の差が０であるパターンを繰り返すことで、対称性を確保する。

図６に、実施例１におけるスタンバイ時（波数制御）とプリント時（位相制御）の通電制御のフローチャートを示す。図６（ａ）は、実施例１におけるプリント時の通電制御である位相制御のフローチャートを示している。図６（ｂ）は、実施例１におけるスタンバイ時の通電制御である波数制御のフローチャートを示している。図６（ｃ）、図６（ｄ）は、実施例１における通電制御を切り替える際のフローチャートを示している。図６（ｃ）は、位相制御と波数制御を切り替える際の判断と、通電制御のフローチャートを示している。図６（ｄ）は、通電制御を選択、実施するフローチャートを示している。

下記の表１を参照して、実施例１のプリント時の位相制御における、現在の制御位置を示す半波数カウント（Ｎ＝１〜８）に応じた通電量Ｃの制御パターンについて説明する。実施例１においては、ＰＩ制御によって、必要な投入電力比率と最も近い平均電力となる位相制御パターンＰｐを選択する（以下、位相制御パターン選択制御）。なお、ＰＩ制御とは、比例制御（以下、Ｐ制御と称する。）、積分制御（以下、Ｉ制御と称する。）を制御対象からの出力値に応じて組み合わせることにより、制御値を定めていく制御である。表１に示すように、実施例１のプリント時の位相制御においては、平均電力が１００％、７５％、５０％、２５％、０％である予め決められた５通りの位相制御パターンＰｐのいずれかに決定される。

ＣＰＵ３０６は、位相制御パターンＰｐと現在の制御位置を示す半波数カウントＮに応じた通電量Ｃを取得し（Ｓ６０１）、通電量Ｃに応じてヒータ駆動信号を制御する（Ｓ６０２）。この時、通電量Ｃが１００％であればヒータ駆動信号をＯＮし、通電量Ｃが０％であれば、ヒータ駆動信号をＯＦＦのままにしておく。通電量Ｃが１〜９９％であれば、タイマ処理によって、図６（ａ）のＳ６０２時点を基点とする通電量Ｃに応じた所定時間後にヒータ駆動信号をＯＮする。なお、ヒータ駆動信号は、次のゼロクロスポイントでＯＦＦされる。

以下で説明する図６（ａ）のＳ６０３〜Ｓ６０５は、位相制御における上半波と下半波の通電量の差ΔＣの計算方法である。ΔＣは、ＣＰＵ３０６の電源がＯＮされた際に初期化されて０となっている。Ｎが上半波（正半波）を示していた場合は（Ｓ６０３のＹＥＳ）、通電量の差ΔＣに通電量Ｃを加算する（Ｓ６０４）。Ｎが下半波（負半波）を示していた場合は（Ｓ６０３のＮＯ）、通電量の差ΔＣから通電量Ｃを減算する（Ｓ６０５）。

続いて現在の制御位置である半波数カウントＮに１を加算し（Ｓ６０６）、半波数カウントＮが位相制御の１制御周期である８を超えていた場合（Ｓ６０７のＹＥＳ）、半波数カウントＮを１に戻す（Ｓ６０８）。最後に、制御履歴Ｐに位相制御であることを記憶して（Ｓ６０９）、図６（ａ）のフローを終了する。

例えば、表１の平均電力５０％のパターンが選択された場合、８回ΔＣが算出される結果は、５５（Ｎ＝１）、７（Ｎ＝２）、５２（Ｎ＝３）、−３（Ｎ＝４）、４９（Ｎ＝５
）、４（Ｎ＝６）、５２（Ｎ＝７）、０（Ｎ＝８）となる。Ｎ＝１，３，５，７では表１中の数値を加算し、Ｎ＝２，４，６，８では表１中の数値を減算するためである。

次に、下記の表２を参照して、実施例１のスタンバイ時の波数制御における、半波数カウント（Ｎ＝１〜４０）に応じた通電量Ｃの制御パターンについて説明する。実施例１においては、目標温度と検出温度の比較結果に応じて、波数制御の制御パターンを決定する（以下、波数制御パターン決定制御）。実施例１の波数制御においては、平均電力が１０％の制御パターンか平均電力が０％の制御パターンかのいずれかのパターンを決定する。なお、波数制御であるため、表２に示すように通電量Ｃの値は１００か０のいずれかの値に限定される。

ＣＰＵ３０６は、波数制御パターンＰｗと現在の制御位置を示す半波数カウントＮに応じた通電量Ｃを取得し（Ｓ６２１）、通電量Ｃに応じてヒータ駆動信号を制御する（Ｓ６２２）。図６（ｂ）のＳ６２２の時点で、通電量Ｃが１００％であればヒータ駆動信号をＯＮし、通電量Ｃが０％であれば、ヒータ駆動信号をＯＦＦのままにしておく。なお、ヒ
ータ駆動信号は、次のゼロクロスポイントでＯＦＦされる。

以下で説明する図６（ｂ）のＳ６２３〜Ｓ６２５は、波数制御における上半波と下半波の通電量の差ΔＣの計算方法である。ΔＣはＣＰＵ３０６の電源がＯＮされた際に、一度０で初期化されている。Ｎが上半波（正半波）を示していた場合は（Ｓ６２３のＹＥＳ）、通電量の差ΔＣに通電量Ｃを加算する（Ｓ６２４）。Ｎが下半波（負半波）を示していた場合は（Ｓ６２３のＮＯ）、通電量の差ΔＣから通電量Ｃを減算する（Ｓ６２５）。

続いて図６（ｂ）のＳ６２６で現在の制御位置である半波数カウントＮに１を加算し（Ｓ６２６）、半波数カウントＮが波数制御の１制御周期である４０を超えていた場合（Ｓ６２７のＹＥＳ）、半波数カウントを１に戻す（Ｓ６２８）。最後に、制御履歴Ｐに波数制御であることを記憶し（Ｓ６２９）、図６（ｂ）のフローを終了する。

例えば表２の平均電力１０％のパターンが選択されていた場合、半波数Ｎが１から４０に向かって４０回ΔＣが算出される結果は、１００（Ｎ＝１）、１００（Ｎ＝２）、１００（Ｎ＝３）、１００（Ｎ＝４）、１００（Ｎ＝５）、０（Ｎ＝６）、０（Ｎ＝７）、０（Ｎ＝８）、０（Ｎ＝９）、０（Ｎ＝１０）、１００（Ｎ＝１１）、１００（Ｎ＝１２）、１００（Ｎ＝１３）、１００（Ｎ＝１４）、１００（Ｎ＝１５）、０（Ｎ＝１６）、０（Ｎ＝１７〜４０）となる。

ＣＰＵ３０６は、Ｈｉｇｈ→Ｌｏｗ（以下、単にＨＩ→ＬＯとする）のゼロクロスポイントでは、図６（ｃ）に示すフローを実施する。また、ＣＰＵ３０６は、Ｌｏｗ→Ｈｉｇｈ（以下、単にＬＯ→ＨＩとする）のゼロクロスポイントでは、図６（ｄ）に示すフローを実施する。

図６（ｃ）に位相制御と波数制御を切り替える際の判断と、通電制御のフローを示す。まず、スタンバイ時にプリント指示を受けて、波数制御から位相制御に切り替える際のフローを説明する。ＣＰＵ３０６は、ＨＩ→ＬＯのゼロクロスポイントで図６（ｃ）のフローを開始し、まずは上述の位相制御パターン選択制御と波数制御パターン選択制御によって、現在の位相制御パターンＰｐと波数制御パターンＰｗを決定する（Ｓ６４１、Ｓ６４２）。

次に、制御履歴Ｐによって波数制御中であること確認した場合（Ｓ６４３のＹＥＳ）、プリント要求があるか否かを確認する（Ｓ６４４）。プリント要求がある場合（Ｓ６４４のＹＥＳ）、現在までの上半波と下半波の通電量の差ΔＣが０であるかどうかを確認する（Ｓ６４５）。プリント要求が無い場合や（Ｓ６４４のＮＯ）、ΔＣが０でない場合は（Ｓ６４５のＮＯ）、上述の波数制御（図６（ｂ））を続行し（Ｓ６４８）、ＨＩ→ＬＯのゼロクロスポイントの処理を終了する。ΔＣが０である場合（Ｓ６４５のＹＥＳ）、現在の制御位置を示す半波数カウントＮを１にクリアし（Ｓ６４６）、上述の位相制御（図６（ａ））を実施して、ＨＩ→ＬＯのゼロクロスポイントの処理を終了する。

次に、プリント終了時に位相制御から波数制御に切り替える際のフローを説明する。Ｓ６４１とＳ６４２は上述したので説明を省略する。ＣＰＵ３０６は、制御履歴Ｐにより波数制御中でないことを確認した場合（Ｓ６４３のＮＯ）、プリント終了しているか否かを確認する（Ｓ６４９）。プリントが終了している場合（Ｓ６４９のＹＥＳ）、現在までの上半波と下半波の通電量の差ΔＣが０であるかどうかを確認する（Ｓ６５０）。プリント中である場合や（Ｓ６４９のＮＯ）、ΔＣが０でない場合は（Ｓ６５０のＮＯ）、上述の位相制御（図６（ａ））を続行し（Ｓ６５３）、フロー図６（ｃ）を終了する。ΔＣが０である場合（Ｓ６５０のＹＥＳ）、現在の制御位置を示す半波数カウントＮを１にクリアし（Ｓ６５１）、上述の波数制御（図６（ｂ））を実施して（Ｓ６５２）、フロー図６（
ｃ）を終了する。なお、制御履歴Ｐは、ＣＰＵ３０６の電源がＯＮされた際に、一度波数制御で初期化されている。

図６（ｄ）に通電制御を選択、実施するフローを示す。ＣＰＵ３０６は、ＬＯ→ＨＩのゼロクロスポイントで図６（ｄ）のフローを開始し、まず、制御履歴Ｐを参照する（Ｓ６６１）。制御履歴Ｐにより、直前に実施された通電制御が波数制御である場合は（Ｓ６６１のＹＥＳ）、波数制御（図６（ｂ））を実施（Ｓ６６２）してフロー図６（ｄ）を終了する。直前に実施された通電制御が波数制御でない場合は（Ｓ６６１のＮＯ）、位相制御（図６（ａ））を実施（Ｓ６６３）してフロー図６（ｄ）を終了する。

実施例１における位相制御では、１制御周期（８半波）の合計で上半波と下半波の通電量を同量にしているため、図６（ｃ）のＳ６４３が実施される際に、Ｎ＝１である場合は、通電量の差ΔＣが０となり、プリント終了から波数制御への切り替えが可能となる。また、実施例１における波数制御では、図６（ｃ）のＳ６４８が実施される際に、Ｎ＝１、Ｎ＝７〜１１、Ｎ＝１７〜４０である場合は、通電量の差ΔＣが０となり、プリント時の位相制御への切り替えが可能となる。Ｎ＝１、７〜１１、１７〜４０とは、図５（ｂ）に示す対称性が確保されている区間を指す。

以上、ＨＩ→ＬＯのゼロクロスポイントで通電制御の切り替えフローを開始し、ＬＯ→ＨＩで通電制御の選択、実施を行う場合、すなわち、２半波（１全波）単位で通電制御の切り替えを行う場合について説明したが、実施例１はこれに限られるものではない。すなわち、ＬＯ→ＨＩのゼロクロスポイントでも通電制御の切り替えフロー（図６（ｃ）に示したフロー）を開始してもよい。ＬＯ→ＨＩのゼロクロスポイントでも通電制御の切り替えフローを開始する場合、すなわち１半波単位で通電制御の切り替えを行う場合の制御パターンについては、以下、図９（ａ）、図１０（ａ）、図１１（ａ）、図１２（ａ）を参照して説明する。

図８〜図１２を参照して、実施例１における、プリント指示を受けたタイミングと、通電制御の切り替えについて説明する。図８〜図１２は、通電制御の切り替えの一例を示す図である。なお、図８〜図１２において、黒塗り部分は電力供給がＯＮの半波を示しており、白塗り部分は電力供給がＯＦＦの半波を示している。また、図８〜図１２には半波数カウントＮにおける通電量の累積値ΔＣを示している。また、各図において、半波数カウントＮの下に、プリント指示がされるタイミングと、プリント終了のタイミングを示す。また、図８〜図１２に示すように、スタンバイ時の波数制御の１制御周期を２０全波（４０半波）としている。

実施例１においては、スタンバイ中において、プリント指示があるまでは、１制御周期（４０半波）で対称性が確保された通電パターンを繰り返す。また、実施例１においては上述したように、プリント時の位相制御だけでも対称性を確保する。

図８に示すように、区間Ａ（１〜３全波目の間）、区間Ｂ（６〜８全波目の間）のタイミングでプリント指示を受けた場合、その時点においては、スタンバイ時の波数制御の対称性が確保されていない（ΔＣが０でない）。そのため、実施例１においては、区間Ａ、区間Ｂのタイミングでプリント指示を受けた場合には、対称性が確保されるまで（ΔＣ＝０となるまで）波数制御を継続する。なお、区間Ａ、区間Ｂについては、図５（ｃ）内でも示す。

具体的には、図８（ａ）に示すように、区間Ａ（１〜３全波目の間）にプリント指示を受けた場合、３全波の終わりまでスタンバイ時の波数制御を続け、対称性が確保される４全波目の開始時点から、プリント時の位相制御に切り替える。また、図８（ｂ）に示すよ
うに、区間Ｂ（６〜８全波目の間）にプリント指示を受けた場合、８全波の終わりまでスタンバイ時の波数制御を続け、対称性が確保される９全波目の開始時点から、プリント時の位相制御に切り替える。そして、プリント時の位相制御が終わると、再びスタンバイ時の波数制御に切り替わる。スタンバイに戻った後は、再度プリント指示があるまで、対称性が確保された波数制御の通電パターンを１全波目から繰り返す。

図９（ａ）は４全波目の前半でプリント指示を受けた場合を示しており、図９（ｂ）は４全波目の後半でプリント指示を受けた場合を示している。いずれの場合も、対称性が確保されたタイミング（ΔＣ＝０）でプリント指示を受けているため、直後の半波の開始時点から、プリント時の位相制御に切り替える。図９（ａ）においては、４全波目の後半の開始時点から、図９（ｂ）においては、５全波目の前半開始時点から、プリント時の位相制御に切り替える。

なお、図９（ａ）に示すように、全波の前半でプリント指示を受けた場合、プリント時の位相制御は全波の後半から開始されることとなり、プリント終了後に再度スタンバイ時の波数制御に切り替える際には、全波の前半までをプリント中と捉えて制御が行われる。すなわち、再度スタンバイ時に波数制御に切り替わった際は、半波ずれた状態となり、上下が反転した通電パターンを行うこととなる。

同様に、図１０（ａ）には５全波目の前半でプリント指示を受けた場合の通電制御の切り替えについて示し、図１０（ｂ）には５全波目の後半でプリント指示を受けた場合の通電制御の切り替えについて示す。図１１（ａ）には９全波目の前半でプリント指示を受けた場合の通電制御の切り替えについて示し、図１１（ｂ）には９全波目の後半でプリント指示を受けた場合の通電制御の切り替えについて示す。なお、他のタイミングでプリント指示を受けた場合の通電制御の切り替えについては図示しないが、プリント指示を受けた後、対称性が確保された時点で通電制御を切り替えるという点に関しては、いずれのタイミングでプリント指示を受けた場合でも同様である。

図９（ａ）、図１０（ａ）、図１１（ａ）においては、プリント終了後の半波ズレを解消するためにスタンバイ時の波数制御のパターンを上下反転させた場合について示したが、他の方法により、半波ズレを解消しても良い。

例えば、図１２（ａ）に示すように、プリント時の位相制御の最後に通電しない１半波を追加してから、スタンバイ時の波数制御に切り替えることが考えられる。この場合、プリント時からスタンバイ時への切り替えに多少のロスが生じることとなるが、プリント時からスタンバイ時への切り替えは特に急ぐ必要のないものである。

また、例えば、図１２（ｂ）に示すように、全波の前半にプリント指示を受けた場合、次の全波の開始時から制御を切り替えることが考えられる。この場合、１半波分、スタンバイ時の波数制御からプリント時の位相制御への切り替えが遅くなり、ＦＰＯＴに多少の影響が出る。以上、図１２（ａ）、図１２（ｂ）で示したように、スタンバイ時の波数制御を常に上半波から開始するように工夫することで、スタンバイ時の波数制御パターンを上下反転する必要がなくなる。

以上、図８〜図１２に示したように、対称性が確保できる最速のタイミングで、スタンバイ時の波数制御からプリント時の位相制御に切り替えるので、ＦＰＯＴを最小限に抑えることが可能となる。

以上説明したように、実施例１では、スタンバイ時にプリント指示を受けて、通電制御を波数制御から位相制御に切り替える際に、波数制御の１制御周期の途中でも、制御を切
り替えることが可能である。したがって、プリント指示を入力してから１枚目の記録紙を出力するまでの時間（ＦＰＯＴ）を短くすることができる。そして、実施例１においては、上半波の通電量の累積値と下半波の通電量の累積値が等しいタイミングで制御の切り替えを行う。すなわち、スタンバイ時の波数制御において、電力供給がＯＮである上半波と、電力供給がＯＮである下半波の累積数が同じとなるタイミングで制御を切り替えている。そのため、波数制御の１制御周期の途中で制御切り替えが発生しても、対称性が確保される。

（実施例２）
実施例２では画像形成装置全体の説明については実施例１と重複するので省略し、同じ構成や同じ手段には同じ符号を用いて説明する。実施例２の目的とするところは、実施例１と同様であり、スタンバイ時に制御周期の長い波数制御を行う場合において、ファーストプリントアウトタイムへの影響を少なくすることである。実施例１と異なる点は、スタンバイ時の波数制御中にプリント指示を受けると、上半波と下半波の通電量に差がある場合でも通電制御をプリント時の位相制御に切り替える点である。そして、プリント終了後にスタンバイ時の波数制御に切り替えてから、上半波と下半波の通電量が等しくなるように制御することを特徴とする。

図７は、実施例２における通電制御のフローチャートである。図７（ａ）は実施例２におけるスタンバイ時の波数制御のフローチャートであり、図７（ｂ）は、位相制御と波数制御を切り替える際の判断と、通電制御のフローチャートである。なお、実施例２におけるプリント時の位相制御については、実施例１の表１、図６（ａ）を用いて説明した制御と同じであるため、説明を省略する。

ＣＰＵ３０６は、波数制御パターンＰｗと現在の制御位置を示す半波数カウントＮに応じた通電量Ｃを取得し（Ｓ７２１）、通電量Ｃに応じてヒータ駆動信号を制御する（Ｓ７２２）。図７（ａ）のＳ７２２時点では、通電量Ｃが１００％であればヒータ駆動信号をＯＮし、通電量Ｃが０％であれば、ヒータ駆動信号をＯＦＦのままにしておく。なお、ヒータ駆動信号は、次のゼロクロスポイントでＯＦＦされる。

続いて、現在の制御位置である半波数カウントＮに１を加算し（Ｓ７２３）、半波数カウントＮが波数制御の１制御周期である４０を超えていた場合に（Ｓ７２４のＹＥＳ）、カウントを１に戻す（Ｓ７２５）。最後に、制御履歴Ｐに波数制御であることを記憶して（Ｓ７２６）、波数制御を終了する。

ＣＰＵ３０６は、ＨＩ→ＬＯのゼロクロスポイントでは、図７（ｂ）のフローを実施する。なお、ＬＯ→ＨＩのゼロクロスポイントでは、ＣＰＵ３０６は、実施例１と同様、図６（ｄ）のフローを実施するため、説明を省略する。

図７（ｂ）は、位相制御と波数制御を切り替える際の判断と、通電制御のフローチャートである。実施例１の図６（ｃ）と似たフローであるが、上半波と下半波の通電量の差ΔＣに関わらず、波数制御から位相制御への切り替えを実施する点が異なる。

まず、スタンバイ時にプリント指示を受けて、位相制御に切り替える際のフローを説明する。ＣＰＵ３０６は、ＨＩ→ＬＯのゼロクロスポイントで図７（ｂ）のフローを開始し、まずは上述の位相制御パターン選択制御と波数制御パターン選択制御によって、現在の位相制御パターンＰｐと波数制御パターンＰｗを決定する（Ｓ７４１、Ｓ７４２）。

次に、フロー７４３で制御履歴Ｐによって波数制御中であるか否か確認する（Ｓ７４３）。波数制御中である場合（Ｓ７４３のＹＥＳ）、プリント要求があるか否か確認する（
Ｓ７４４）。プリント要求がある場合（Ｓ７４４のＹＥＳ）、波数制御の現在の制御位置である半波数カウントＮを、切り替え時の半波数カウントＰＮとして保持する（Ｓ７４５）。さらに、現在の波数制御パターンＰｗを、切り替え時の波数制御パターンＰＰｗとして保持する（Ｓ７４６）。さらに、現在の制御位置を示す半波数カウントＮを１にクリアし（Ｓ７４７）、実施例１に記載の位相制御（図６（ａ））を実施して（Ｓ７４８）、フロー図７（ｂ）を終了する。プリント要求が無い場合は（Ｓ７４４のＮＯ）、上述の波数制御（図７（ａ））を続行し（Ｓ７４９）、フロー図７（ｂ）を終了する。

次に、プリント終了時に位相制御から波数制御に切り替える際のフローを説明する。Ｓ７４１とＳ７４２は上述したので説明を省略する。ＣＰＵ３０６は、図７（ｂ）のＳ７４３で制御履歴Ｐにより波数制御中でないことを確認した場合（Ｓ７４３のＮＯ）、プリント終了しているか否かを確認する（Ｓ７５０）。プリント終了していることを確認すると（Ｓ７５０のＹＥＳ）、現在までの上半波と下半波の通電量の差ΔＣが０であるかどうかを確認する（Ｓ７５１）。プリント中である場合や（Ｓ７５０のＮＯ）、ΔＣが０でない場合は（Ｓ７５１のＮＯ）、実施例１に記載の位相制御（図６（ａ））を続行し（Ｓ７５５）、フロー図７（ｂ）を終了する。

ΔＣが０である場合（Ｓ７５１のＹＥＳ）現在の制御位置を示す半波数カウントＮを、切り替え時の半波数カウントＮＰに設定し（Ｓ７５２）、さらに現在の波数制御パターンＰｗを、切り替え時の波数制御パターンＰＰｗに上書き設定する（Ｓ７５３）。最後に、上述の波数制御（図７（ａ））を実施して（Ｓ７５４）、フロー図７（ｂ）を終了する。なお、制御履歴Ｐは、ＣＰＵ３０６の電源がＯＮされた際に、一度波数制御で初期化されている。

波数制御パターンＰｗは、波数制御パターン選択制御（Ｓ７４２）によって選択された上記表２の列を示す数値である。ＣＰＵ３０６は、図７（ｂ）のＳ７４２では、定期的にサーミスタの検知温度と目標温度を比較し、波数制御パターンＰｗを決定する。一方、上述した図７（ｂ）のＳ７５３では、波数制御パターン選択制御（Ｓ７４２）が決定したＰｗを、切り替え時の波数制御パターンＰＰｗで上書きする。これにより、プリント開始のために位相制御に切り替えた際に中断した波数制御パターンを、プリント終了後に再開することができる。

以上、ＨＩ→ＬＯのゼロクロスポイントで通電制御の切り替えフローを開始し、ＬＯ→ＨＩで通電制御の選択、実施を行う場合、すなわち、２半波（１全波）単位で通電制御の切り替えを行う場合について説明したが、実施例２はこれに限られるものではない。すなわち、ＬＯ→ＨＩのゼロクロスポイントでも通電制御の切り替えフロー（図７（ｂ）に示したフロー）を開始してもよい。ＬＯ→ＨＩのゼロクロスポイントでも通電制御の切り替えフローを開始する場合、すなわち１半波単位で通電制御の切り替えを行う場合の制御パターンについては、図１３（ａ）、図１４（ａ）、図１４（ｃ）を参照して説明する。

図１３、図１４を参照して、実施例２における、プリント指示を受けたタイミングと、通電制御の切り替えについて説明する。図１３、図１４は、通電制御の切り替えの一例を示す図である。実施例２においては、実施例１と同様に、スタンバイ時においては、プリント指示を受けるまで、１制御周期で対称性が確保された通電パターンを繰り返す。また、実施例２においては上述したように、プリント時の位相制御だけでも対称性を確保する。

図１３（ａ）に実施例２におけるスタンバイ時の波数制御パターンを示す。そして、図１３（ｂ）に１全波目の前半でプリント指示を受けた場合の制御の切り替えについて示し、図１３（ｃ）に１全波目の後半でプリント指示を受けた場合の制御の切り替えについて
示す。

図１３（ｂ）に示すように、実施例２においては、１全波目の前半（半波数カウントＮ＝１）でプリント指示を受けた場合、１全波目の後半の開始時から、スタンバイ時の波数制御からプリント時の位相制御に切り替える。この時点では、スタンバイ時の波数制御の対称性は確保されていない（ΔＣ＝０でない）。そして、図１３（ｂ）に示すように、プリントが終了したら、前回のスタンバイ時の波数制御が中断した位置から、スタンバイ時の波数制御を再開する。すなわち、図１３（ｂ）に示すように、１全波の後半（半波数カウントＮ＝２）からスタンバイ時の波数制御を再開する。

また、図１３（ｃ）に示すように、実施例２においては、１全波目の後半（半波数カウントＮ＝２）でプリント指示を受けた場合、２全波目の前半の開始時から、スタンバイ時の波数制御からプリント時の位相制御に切り替える。この時点では、スタンバイ時の波数制御の対称性は確保されていない（ΔＣ＝０でない）。そして、図１３（ｃ）に示すように、プリントが終了したら、前回のスタンバイ時の波数制御が中断した位置から、スタンバイ時の波数制御を再開する。すなわち、図１３（ｂ）に示すように、２全波目の前半（半波数カウントＮ＝３）からスタンバイ時の波数制御を再開する。

同様に、図１４（ａ）に２全波目の前半でプリント指示を受けた場合、図１４（ｂ）に２全波目の後半でプリント指示を受けた場合の通電制御の切り替えについて示す。図１４（ｃ）に３全波目の前半でプリント指示を受けた場合、図１４（ｄ）に３全波目の前半でプリント指示を受けた場合の通電制御の切り替えについて示す。なお、他のタイミングでプリント指示を受けた場合の制御については図示しないが、プリント指示を受けた次の半波の開始時から制御を切り替えるという点で、いずれのタイミングでも同様である。

以上説明したように、実施例２では、スタンバイ時にプリント指示を受けて、通電制御を波数制御から位相制御に切り替える際に、波数制御の１制御周期の途中でも、制御を切り替えることが可能である。また、スタンバイ中の波数制御に上半波と下半波の通電量が等しくないタイミングで制御を切り替えられるが、プリント中の位相制御の上半波と下半波の通電量は等しく制御される。そして、プリント終了後、波数制御を位相制御に切り替えた時に波数制御を中断した位置から再開する。したがって、プリント時と、プリント時前後のスタンバイ時の波数制御を含めると、対称性が確保される。つまり、スタンバイ時に制御周期の長い波数制御を行う場合でも、プリント要求を受けてから制御周期の区切りを待たずに通電制御を切り替えるため、ファーストプリントアウトタイムを可能な限り短く維持しつつ、対称性を確保することが可能である。

１００…画像形成装置、１１５…定着装置（定着部）、２０４…発熱抵抗（発熱体）、３０１…商用交流電源、３０６…ＣＰＵ（制御部）、３２０…チョークコイル

Claims (9)

1. 記録材に未定着トナー像を形成する画像形成部と、
   商用交流電源からチョークコイルを介して供給される電力により発熱する発熱体を有し、前記画像形成部によって形成された未定着トナー像を加熱して記録材に定着させる定着部と、
   商用交流電源から前記発熱体への電力供給を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   プリント指示を待つスタンバイ時に、波数制御により商用交流電源から前記発熱体への電力供給を制御し、
   プリント指示を受けた際、前記スタンバイ時の波数制御の１制御周期の途中であっても、前記画像形成部による画像形成動作を行うプリント時の電力供給の制御へ切り替えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、
   プリント指示を受けた後、電力供給をＯＮとする上半波の累積数と、電力供給をＯＮとする下半波の累積数とが同じとなるまで前記スタンバイ時の波数制御を続けて、その後、前記プリント時の電力供給の制御へ切り替えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、
   プリント指示を受けて、前記１制御周期の途中でスタンバイ時の波数制御を中断して前記プリント時に行われる電力供給の制御に切り替えた場合、
   次に前記プリント時に行われる電力供給の制御から前記スタンバイ時の波数制御に切り替える際、前回の前記スタンバイ時の波数制御の１制御周期のうち中断された位置から波数制御を再開することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. プリント指示を受けた時の半波の次の半波の開始時に、前記プリント時に行われる電力供給の制御に切り替えることを特徴とする請求項１又は３に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記スタンバイ時の波数制御を上半波から開始するように制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記スタンバイ時の波数制御の１制御周期の半波数は、前記プリント時の電力供給の制御における１制御周期の半波数よりも多いことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、前記プリント時の電力供給の制御として、位相制御、又は位相制御と波数制御を組み合わせた制御を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 電力供給をＯＮとする上半波の次に電力供給をＯＮとする半波は下半波であり、
   電力供給をＯＮとする下半波の次に電力供給をＯＮとする半波は上半波であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記定着部は、筒状の定着フィルムを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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