JP2016170403A - 加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】突入電流により発生するフリッカを低減する。【解決手段】所定の加熱対象物を加熱するヒータと、上記ヒータに対する交流電力の供給を制御する通電制御手段とを有する加熱装置において、上記ヒータに対して交流半波を単位とする通電を行い、通電開始時の第１期間は第１通電制御パターンで通電を行い（Ｓ１２）、通電停止時の第３期間は第３通電制御パターンで通電を行い（Ｓ１５）、上記第１期間と上記第３期間との間の第２期間は第２通電制御パターンで通電を行う（Ｓ１３）、というように、各期間と対応する通電制御パターンに従って上記ヒータに対する電力の供給を制御する【選択図】図５

Description

この発明は、加熱装置及び画像形成装置に関する。

従来から、画像形成装置に備えられた定着器に急に電流を流すと、突入電流が流れ電圧変動が生じ、これにより画像形成装置と商用電源を共通にする照明機器にフリッカ（照明光のちらつき）が生じる場合があることが知られている。また、突入電流を防ぐための位相制御や、フリッカの影響を低減するために、電圧変動の周波数を人間が感じやすいフリッカの周波数帯から遠ざけるための不連続な通電制御を行うという技術が知られている。

例えば、特許文献１では、定着用ヒータに通電される電流（ランプ電流）の通電開始時に突入電流と呼ばれる大きな電流が流れ、画像形成装置と商用電源を共通にする照明機器にフリッカが生じることを防ぐために、パルス状の不連続な通電を行うことが開示されている。これにより、フリッカの発生をある程度抑制することができる。
また、特許文献２では、複数のヒータを有する定着装置において、複数のヒータの点灯タイミングを一致させないようにすることが開示されている。

しかし、特許文献１及び特許文献２に開示された技術では、フリッカの低減は必ずしも十分とは言えなかった。また、上述したフリッカの問題は、画像形成装置の定着器に電流を流す場合に限らず、ヒータ等、消費電力の大きな回路に電流を流そうとする場合には、同様に発生するものである。

この発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、突入電流により発生するフリッカを低減することを目的とする。

以上の目的を達成するため、この発明による加熱装置は、所定の加熱対象物を加熱するヒータと、上記ヒータに対する交流電力の供給を制御する通電制御手段とを有する加熱装置において、上記通電制御手段が、上記ヒータに対して交流半波を単位とする通電を行い、通電開始時の第１期間、通電停止時の第３期間及び上記第１期間と上記第３期間との間の第２期間についてそれぞれその各期間と対応する通電制御パターンに従って上記ヒータに対する電力の供給を制御するようにしたものである。

上記の構成によれば、突入電流により発生するフリッカを低減することができる。

この発明の第１実施形態である画像形成装置のハードウェア構成図である。 ヒータの通電制御に用いる交流半波制御の波形の一例を示す図である。 人間の視覚系の応答を模擬した伝達関数の例を示す図である。 バンドパスフィルタへの入力と出力について説明するための図である。 図３Ａに示した伝達関数を持つバンドパスフィルタに単位インパルスを入力した場合の出力応答波形を示す図である。 ２半波制御、３半波制御及び４半波制御の通電時に出力されるインパルス応答出力信号を重ね合わせた波形を示す図である。 図１に示した画像形成装置が行うハロゲンヒータへの通電制御の第１例の処理を示すフローチャートである。 同じく通電制御の第２例の処理を示すフローチャートである。 画像形成装置のハロゲンヒータが経時劣化している場合に第２期間の通電時間を調整する処理を説明するためのフローチャートである。 画像形成装置の雰囲気温度に応じてハロゲンヒータの第２期間の通電時間を調整する処理を説明するためのフローチャートである。 商用電源の周波数が５０Ｈｚの場合に好適な第１通電制御パターン波形を示す図である。 商用電源の周波数が６０Ｈｚの場合に好適な第１通電制御パターン波形を示す図である。 ２半波制御で通電を行ったシミュレーション結果の出力信号波形を示す図である。 ４半波制御で通電を行ったシミュレーション結果の出力信号波形を示す図である。 商用電源が５０Ｈｚの場合のフリッカ感度のシミュレーション結果の例を示す図である。 商用電源が６０Ｈｚの場合のフリッカ感度のシミュレーション結果の例を示す図である。 商用電源の周波数に応じて第１通電制御パターンを選択する処理を説明するための処理を示すフローチャートである。 ２半波制御の波形を示す図である。 第３通電制御パターンの波形を示す図である。 ２半波制御と第３通電制御パターンのそれぞれの出力信号を対比して示す図である。 この発明の第２実施形態である画像形成装置のハードウェア構成図である。 画像形成装置の２のハロゲンヒータのうちの１のハロゲンヒータに通電する場合の突入電流の推移を示す図である。 画像形成装置の２のハロゲンヒータのうち残りの１のハロゲンヒータに通電する場合の突入電流の推移を示す図である。 画像形成装置の２のハロゲンヒータを同じ通電タイミングで通電する場合の突入電流の推移を示す図である。 第２実施形態の画像形成装置における、第１ハロゲンヒータ６０ａ及び第２ハロゲンヒータ６０ｂに対する通電制御の一例及び、その通電制御を行った場合の、ハロゲンヒータ６０全体に対する突入電流の推移を示す図である。 第２実施形態の画像形成装置における通電制御の、図１８と別の例を示す図である。 図１６に示した画像形成装置が行う通電制御処理のフローチャートである。 第３実施形態の画像形成装置が実行する、通電制御用テーブルを作成する処理を示すフローチャートである。 第３実施形態の画像形成装置が実行する、通電制御用テーブルに基づく通電制御処理を示すフローチャートである。 第４実施形態の画像形成装置が実行する、通電順を決定する処理を示すフローチャートである。 図２３の処理で生成される通電制御用テーブルと、当該テーブルを用いて通電制御を行った場合の突入電流の推移を示す、図１８と対応する図である。

〔第１実施形態：図１乃至図１５〕
以下、この発明の第１実施形態について、図１乃至図１５を用いて説明する。
まず、図１にこの発明の第１実施形態である画像形成装置Ａのハードウェア構成を示す。なお、図１には、この発明の特徴に関連する部分を中心に示している。なお、図１に示す部分の構成は、この発明の加熱装置の実施形態でもある。

図１に示す画像形成装置Ａは、入力する画像データに基づき用紙に画像を形成する画像形成装置であり、ＰＳＵ（Power Supply Unit）１０、制御基板２０、定着器３０、電源スイッチ４０、トライアック５０、ハロゲンヒータ６０及び温度湿度センサ７０を備えている。

ＰＳＵ１０は、電力供給元である商用電源８０から電力を供給するための電力供給装置であり、フィルタ１０１、リレー１０２、整流ダイオード１０３、平滑コンデンサ１０４、ＤＣＤＣ（スイッチング方式のＤＣ−ＤＣコンバータ）１０５、ゼロクロス検知回路１０６を備える。
電源スイッチ４０は、画像形成装置Ａの電源スイッチであり、電源スイッチ４０がオンになると、ＰＳＵ１０に商用電源８０からの電力が供給される。

制御基板２０は、画像形成装置Ａを制御するための機能を備えた基板であり、制御手段としてのＣＰＵ２０１と記憶手段としてのＲＯＭ２０２を少なくとも備える。ＲＯＭ２０２には、ヒータ制御を行うためのプログラム２０２ａ及び通電パターンテーブル２０２ｂ等が記憶される。

定着器３０は、画像形成装置Ａが画像形成時に、記録媒体に形成した画像を定着させるための装置であり、定着加熱ローラ３０１、加熱中央サーモパイル３０２、加熱端部サーミスタ３０３、定着加圧ローラ３０４、加圧中央サーミスタ３０５、加圧端部サーミスタ３０６を備える。なお、定着加熱ローラ３０１は、記録媒体上に形成した画像に熱を加えて定着させる機能を有しており、定着手段として機能する。
また、定着加熱ローラ３０１は、定着器３０に近接するようにして配置されたハロゲンヒータ６０によって加熱されることで、定着に必要な温度を維持することが可能となっている。

トライアック５０は、半導体スイッチング素子の一種で、双方向に電流を流せることができ、交流電源の半波長毎にオン期間を変化させることで電流供給を制御する機能を有する。制御基板２０と定着器３０との間に設けられ、制御基板２０のＲＯＭ２０２に記憶されている通電パターンテーブル２０２ｂに従って、ハロゲンヒータ６０への通電を制御している。

ハロゲンヒータ６０は、定着器３０の定着加熱ローラ３０１に接着するように配置され、加熱対象物である定着加熱ローラ３０１を加熱する。加熱中央サーモパイル３０２及び加熱端部サーミスタ３０３は、定着加熱ローラ３０１の温度検出素子として機能し、定着加熱ローラ３０１の温度を検出する。
一方、加圧中央サーミスタ３０５及び加圧端部サーミスタ３０６は、定着加圧ローラ３０４の温度検出素子として機能し、定着加圧ローラ３０４の温度を検出する。

温度湿度センサ７０は画像形成装置Ａの内部の雰囲気温度を検出するセンサであり、雰囲気温度検出手段として機能する。

上記の構成からなる画像形成装置Ａが、どのようにしてハロゲンヒータ６０の温度制御を行っているか、説明する。
まず、画像形成装置Ａの電源スイッチ４０がオンになると、商用電源８０から供給された電流は、先ずＰＳＵ１０に設けられたフィルタ１０１でノイズ除去され、その後、整流ダイオード１０３及び平滑コンデンサ１０４で平滑化されて、ＤＣＤＣ１０５に供給される。ＤＣＤＣ１０５は、低電圧Ｖｃｃを制御基板２０に供給する。

一方、ゼロクロス検知回路１０６には交流電流が供給される。交流電流は半波長毎に電圧がゼロに近くなるため、ゼロクロス検知回路１０６のトランジスタがオンで電圧を保持することができない

そこで、ゼロクロス検知回路１０６は、このトランジスタの状態を検知して、即ち、商用電源８０のゼロクロス点を検出して、ゼロクロス信号を制御基板２０に出力する。制御基板２０は、そのゼロクロス信号に応じてトライアック５０のオン／オフを制御する。

画像形成装置Ａは、これを利用して、通電パターンテーブル２０２ｂに記憶された通電パターンに従って、ハロゲンヒータに対する交流電力の供給を制御する通電制御を実行することで、ハロゲンヒータ６０の温度を制御することが可能となる。

以上の画像形成装置Ａにおいて特徴的な点の１つは、定着器３０が備えるハロゲンヒータ６０への、交流半波を単位とする通電制御（交流半波制御）の手法である。
そこで、まず、この交流半波制御について、図２を用いて説明する。

図２には、交流半波制御に用いる波形の例として、上から順に２半波制御、３半波制御、４半波制御の波形を示した。ここでは、黒く塗りつぶした部分がヒータがオン、即ち通電している部分を示す。塗りつぶしていない部分（点線部分）はヒータがオフ、即ち通電していない部分である。以後の波形もオンの部分とオフの部分を同様に区別して示すものとする。

図２に示すように、２半波制御は、２半波長のうち、１半波長分の時間だけヒータを通電し、次の１半波長分の時間はヒータの通電を停止するものである。３半波制御は、３半波長のうち、１半波長分の時間だけヒータを通電し、次の２半波長分の時間はヒータの通電を停止するものである。同様に、Ｎ半波制御は、Ｎ半波長のうち、１半波長分の時間だけヒータを通電し、次のＮ−１半波長分の時間はヒータの通電を停止するものである。
このとき、商用電源８０の周波数が５０Ｈｚであれば、半波長にかかる時間は１０ｍｓ（ミリ秒）、商用電源８０の周波数が６０Ｈｚであれば、半波長にかかる時間は８．３５ｍｓとなる。

ＰＳＵ１０は、このような交流半波制御を利用して不連続な通電を行い、ヒータへの通電制御を行っている。しかし、通電開始時の突入電流により、フリッカが発生するという問題がある。
フリッカとは、照明機器と加熱装置の電源が共通である場合、通電開始時の突入電流によって照明の電圧が変動して生じる照明のちらつき等のことである。

次に、図３Ａ乃至図３Ｃを用いて、このフリッカが人の目にどの程度強く認識されるかを評価する手法について説明する。
まず、人間の視覚系の応答を模擬した伝達関数として、図３Ａに示すものが知られている。そして、図３Ｂに示すように、図３Ａの伝達関数を持つバンドパスフィルタにフリッカの原因となる電圧変動を示す入力信号を加えて得られる出力信号が、人の目に認識されるフリッカの度合い（フリッカ感度）を示す信号となる。

参考例として、図３Ａに示した伝達関数を持つバンドパスフィルタに単位インパルスを入力した場合の出力応答波形は、図３Ｃのようになる。
この出力信号の振幅が大きいほど、人の目に認識されるフリッカの度合いが大きくなるため、この出力信号の振幅が小さくなるような制御を行うことが望ましいと言える。

ここで、図２で説明した２半波制御、３半波制御、および４半波制御を用いてヒータの通電を行った場合のフリッカ感度について、図３Ａの伝達関数を用いてシミュレーションした。この結果を示したものが図４である。なお、電源は５０Ｈｚであり、通電開始から一定時間経過後に通電を停止する場合を想定してシミュレーションした。

まず、実線で示したのは、２半波制御（２０ｍｓ毎通電）に合わせての２０ｍｓ間隔のインパルスを図３Ａの伝達関数に与えた場合に得られるインパルス応答の重ね合わせの波形である。
点線で示したのは、同じく３半波制御（３０ｍｓ毎通電）に合わせて３０ｍｓ間隔のインパルスを与えた場合に得られる波形である。
２点差線で示したのは、４半波制御（４０ｍｓ毎通電）に合わせて４０ｍｓ間隔のインパルスを与えた場合に得られる波形である。

グラフの波形は、その形から大きく３つの期間に分けられる。この期間をそれぞれ、ヒータ通電開始時（第１期間）、ヒータ通電定常時（第２期間）、ヒータ通電停止時（第３期間）とする。
期間毎に各半波制御を比較すると、ヒータ通電開始時及びヒータ通電停止時では２半波制御において出力信号の絶対値が大きく、ヒータ通電定常時では４半波制御において出力信号の絶対値が大きくなっていることがわかる。逆に、ヒータ通電開始時及びヒータ通電停止時では４半波制御において出力信号の絶対値が小さく、ヒータ通電定常時では２半波制御において出力信号の絶対値が小さくなっていることがわかる。

そこで、図４のシミュレーション結果から、上述した３つの区間毎に、インパルス応答の出力信号の絶対値が小さくなるような交流半波の通電制御パターンを用いて、通電制御を行えば、フリッカを低減させることができることがわかる。

以上より、本発明では、３つの区間毎に最適と思われる半波制御を用いて、ヒータを通電することとした。図４の例で言えば、第１期間及び第３期間には４半波制御、第２期間には２半波制御を行うことが考えられる。
以下、この考え方に従ったハロゲンヒータ６０への通電制御のいくつかの例について説明する。画像形成装置Ａにおいては、これらの制御のうち１つのみを採用してもよいし、いくつかを切り替え可能としてもよい。

まず、通電制御の第１例について説明する。
図５に、この第１例においてＣＰＵ２０１が実行する通電制御処理のフローチャートを示す。なお、図５のフローチャートに示す「・・・通電制御パターンで通電を行う」とは、ゼロクロス検知回路１０６の結果に従って、該当の通電制御パターンに従ったタイミングでハロゲンヒータ６０への通電ができるようにトライアック５０のオンオフを切り替える処理を指す。以下のフローチャートに示す処理においても同様とする。

ＣＰＵ２０１は、画像形成装置Ａの電源がオンになったとき、或いは画像形成装置Ａがスリープ状態から復帰したときなど、定着器３０を画像形成に使用できる状態にすべき場合に、図５のフローチャートに示す処理を開始する。
そしてまず、定着加熱ローラ３０１の温度を検出し、その温度が予め設定したＴ１℃（加熱開始温度）未満か否かを判断する（Ｓ１１）。ここでは、定着器３０の温度として加熱中央サーモパイル３０２が検出する温度を用いるが、他のセンサが検出する温度や、複数のセンサが検出する温度の平均あるいは重み付け平均等を用いてもよい。

なお、Ｔ１は、一旦定着加熱ローラ３０１を十分に加熱した後、Ｔ１まで温度が下がった時点で再加熱を開始するという意味での加熱開始温度であり、図５の処理を開始した際には、通常は、Ｔ１より低い温度から加熱を開始することになると考えられる。
そして、ステップＳ１１でＴ１℃以上である場合は、Ｔ１℃未満になるまで待機するが、Ｔ１℃未満である場合、ＣＰＵ２０１は、第１通電制御パターンで、ハロゲンヒータ６０への通電を行う（Ｓ１２）。第１通電制御パターンは、通電開始時の第１期間に用いる通電制御パターンであり、図４の条件で言えば４半波制御のパターンである。この第１通電制御パターンに従った制御は、予め規定された時間で終了する。パターン自体に、継続時間あるいは継続半波数を規定しておくとよい。

ステップＳ１２の通電を行った後、ＣＰＵ２０１は、引き続き第２通電制御パターンで、ハロゲンヒータ６０への通電を行う（Ｓ１３）。この第２通電制御パターンは、通電定常時の第２期間に用いる通電制御パターンであり、図４の条件で言えば２半波制御のパターンである。第２通電制御パターンに従った制御に特に時間の制限はない。
そして、ＣＰＵ２０１は、定着加熱ローラ３０１の温度がＴ２℃に達するまで、第２通電制御パターンでの通電を継続する。Ｔ２は、通電停止の制御に移行する閾値となる目標温度を示し、定着加熱ローラ３０１の加熱目標温度である後述のＴ３と同じか、少し低い値に設定するとよい。

そして、定着加熱ローラ３０１の温度がＴ２℃に達すると（Ｓ１４のＹｅｓ）、ＣＰＵ２０１は通電制御パターンを第３通電制御パターンに切り替えてハロゲンヒータ６０への通電を行う（Ｓ１５）。第３通電制御パターンは、通電停止時の第３期間に用いる通電制御パターンであり、図４の条件で言えば４半波制御のパターンである。この第３通電制御パターンに従った制御も、第１通電制御パターンに従った制御と同様、予め規定された時間で終了する。パターン自体に、継続時間あるいは継続半波数を規定しておくとよい。

ステップＳ１５の通電を行った後、ＣＰＵ２０１は定着加熱ローラ３０１の温度がＴ３℃に達したか否かを判断する（Ｓ１６）。Ｔ３は、温度Ｔ２の時点から第３通電制御パターンの通電を行うことにより通常到達できる温度である（所望のＴ３をもとにこのような基準でＴ２を設定する）ので、通常はステップＳ１６の判断はＹｅｓになる。しかし、何らかの理由で加熱が十分でなく、Ｎｏとなった場合、再度ステップＳ１２に戻って処理をくり返し、ハロゲンヒータ６０へさらに通電して定着加熱ローラ３０１を追加加熱する。

Ｔ３℃に達している場合（Ｓ１６のＹｅｓ）、ＣＰＵ２０１はハロゲンヒータ６０への通電を停止し（Ｓ１７）、ステップＳ１１に戻る。そして、定着加熱ローラ３０１の温度がＴ１まで下がった時点で、再度加熱を開始する。
ＣＰＵ２０１は、省電力モードに移行するなど、定着器３０を画像形成に使用できる状態に保つ必要がなくなるまで、図５の処理を続け、定着器３０を画像形成に使用できる状態に保つ必要がなくなると、適当な時点で図５の処理を中止する。

なお、Ｔ１〜Ｔ３の各目標温度については、予め実験、シミュレーション等により算出しておき、ＲＯＭ２０２等の記憶領域に記憶させておく。画像形成に使用する設定（用紙の種類、サイズ、画像形成速度等）に応じて異なる値としてもよい。
図５の処理において、ＣＰＵ２０１は通電制御手段として機能する。
なお、図５の処理においては、ステップＳ１６の判断は省略可能であり、ステップＳ１５の後でただちにステップＳ１７に進むようにしてもよい。

図５の処理において、ＣＰＵ２０１は、ハロゲンヒータ６０に対して交流半波を単位とする通電を行い、通電開始時の第１期間、通電停止時の第３期間及び第１期間と第３期間との間の第２期間についてそれぞれその各期間と対応する通電制御パターンに従ってハロゲンヒータ６０に対する電力の供給を制御している。そして、このことにより、全通電期間において一律の通電制御パターンに従って電力の供給を制御する場合に比べ、人の目に認識されるフリッカの度合いを低減させることができる。

また、ＣＰＵ２０１は、定着加熱ローラ３０１が目標温度Ｔ２に達した場合に第２期間の通電制御を終了させて第３期間の通電制御に移行するので、通電停止時のフリッカ低減を見越した温度制御を容易に行うことができる。
また、ＣＰＵ２０１は、定着加熱ローラ３０１が目標温度Ｔ３よりも低い加熱開始温度Ｔ１になった場合にハロゲンヒータ６０への通電を開始するので、いわゆる温度ヒステリシスを利用して半波制御の実施回数を減らし、これによりフリッカを抑制できる。

次に、通電制御の第２例について説明する。
図６に、この第２例においてＣＰＵ２０１が実行する通電制御処理の、図５と対応するフローチャートを示す。
この図６の処理は、第２通電制御パターンで通電を行う時間を通電前に予め定めている点が図５と異なるので、この点を中心に説明する。
まず、処理の開始条件及びステップＳ２１は、図５のステップＳ１１の場合と同様であり、ＣＰＵ２０１は、定着加熱ローラ３０１の温度がＴ１℃未満の場合に、まず第１通電制御パターンで、ハロゲンヒータ６０への通電を開始する（Ｓ２２）。

次に、ＣＰＵ２０１は、第２通電制御パターンでハロゲンヒータ６０へ通電する時間を決定する（Ｓ２３）。この時間は、例えば、定着加熱ローラ３０１の現在温度と、目標温度Ｔ３との差分に基づき、定着加熱ローラ３０１を目標温度Ｔ３まで加熱するために与えるべき熱量を求め、この熱量を、第２通電制御パターンでの通電により単位時間当たりに与えることができる熱量で除して求めることが考えられる。また、この求めた時間から、第３通電制御パターンでハロゲンヒータ６０へ通電する時間を差し引くとよい。熱量の段階で、第３通電制御パターンでの通電で定着加熱ローラ３０１に与えられる熱量を差し引いてもよい。

いずれにせよ、ＣＰＵ２０１は、ステップＳ２３で決定した時間だけ、第２通電制御パターンでハロゲンヒータ６０へ通電を行う（Ｓ２４）。その後、第３通電制御パターンでハロゲンヒータ６０へ通電を行う（Ｓ２５）。
そして、ＣＰＵ２０１は、ここまでの通電により定着加熱ローラ３０１の温度がＴ３℃に達したか否かを判断する（Ｓ２６）。Ｔ３℃に達している場合、ＣＰＵ２０１はハロゲンヒータ６０への通電を停止し（Ｓ２７）、ステップＳ２１に戻る。そして、定着加熱ローラ３０１の温度がＴ１まで下がった時点で、再度加熱を開始する。逆に、Ｔ３℃に達していない場合、再度ステップＳ２２に戻って処理をくり返し、ハロゲンヒータ６０へさらに通電して定着加熱ローラ３０１を追加加熱する
以上の図６の処理によっても、ＣＰＵ２０１は、図５の処理の場合と同様に人の目に認識されるフリッカの度合いを低減させることができる。

次に、この第２例の変形例として、第２通電制御パターンでの通電時間（第２期間の通電時間）の調整処理について、図７及び図８を用いて説明する。図７及び図８に示す処理は、図６のステップＳ２３の後、ステップＳ２４の前に実行されるものである。
まず、図７の処理は、画像形成装置Ａの累積印刷枚数が任意のＭ枚を超えた場合は（Ｓ３１のＹｅｓ）、第２通電制御パターンでの通電時間をステップＳ２３で決定した時間よりも長く設定する（Ｓ３２）ものである。一方、ステップＳ３１でＮｏの場合は、第２期間の通電時間を変更することなく処理を終了する。

一般に、ハロゲンヒータ６０が使用により経時劣化すると、同じ出力で一定時間当たりに定着器３０に供給できる熱量が減少する。このため、経時劣化に伴い、通電時間を増加させる必要がある。
ここでは、画像形成装置Ａが行う累積印刷枚数を基準にハロゲンヒータ６０の経時劣化の度合いを推定し、その推定結果に基づき第２通電制御パターンでの通電時間を調整するようにしている。そして、累積印刷枚数Ｍ枚を閾値とし、それを超えた場合に通電時間を長くするようにしたものである。このことにより、ハロゲンヒータ６０が経時劣化しても、図６のステップＳ２６がＮｏになって通電のオンオフが繰り返されることがなくなり、フリッカを適切に低減することができる。

次に、図８の処理は、第２通電制御パターンでの通電時間を、画像形成装置Ａの雰囲気温度に応じて変更するものである。この雰囲気温度は、温度湿度センサ７０により検知することができる。

図８の処理において、ＣＰＵ２０１は、雰囲気温度が予め設定してある温度Ｔ４℃以下である場合は（Ｓ４１のＹｅｓ）、第２通電制御パターンでの通電時間をステップＳ２３で決定した通電時間よりも長く設定し（Ｓ４２）、この処理を終了する。
ステップＳ４１でＮｏの場合、ＣＰＵ２０１は、雰囲気温度がＴ５℃以下であれば（Ｓ４３のＹｅｓ）、第２通電制御パターンでの通電時間を変更することなく図８の処理を終了する。
一方、ステップＳ４３でＮｏの場合は、第２通電制御パターンでの通電時間をステップＳ２３で決定した通電時間よりも短く設定し（Ｓ４４）、図８の処理を終了する。

ここで、一般に、画像形成装置Ａ内の雰囲気温度が低ければ、ハロゲンヒータ６０が定着器３０に必要な熱量を供給するまでの時間は長くなる。一方、雰囲気温度が高ければ、その時間は短くなる。
そこで、図６のステップＳ２３では、雰囲気温度の標準的な温度（例えば、２５℃位）のときに、ハロゲンヒータ６０に与えるべき熱量を前提として通電時間を決定し、この通電時間を、雰囲気温度に応じて調整するとよい。

このことにより、雰囲気温度が低くても、図６のステップＳ２６がＮｏになって通電のオンオフが繰り返されることがなくなり、フリッカを適切に低減することができる。また、雰囲気温度が高くても加熱し過ぎることがない。
なお、図８のような３段階ではなく、雰囲気温度と、ステップＳ２３で求めた通電時間の調整量との関係を適宜ＲＯＭ２０２等に記憶しておき、雰囲気温度と対応する調整量を読み出して適用できるようにしてもよい。

次に、図９〜図１４を用いて、第１期間、第２期間、第３期間のそれぞれと対応する、上述の例と異なる通電制御パターンについて説明をする。以下に説明する通電制御パターンは、通電制御の第１例と第２例のいずれにも適用可能である。
まず、図９に示すように、第１期間の第１通電制御パターンについては、商用電源８０の周波数毎に第１通電制御パターンを用意し、画像形成装置Ａが接続される商用電源８０の周波数に応じてそのいずれかを選択して使用することが考えられる。

図９Ａに、５０Ｈｚの場合に好適なパターンを、図９Ｂに、６０Ｈｚの場合に好適なパターンを示した。図９Ａに示すパターンは、４半波制御を実施した後、３半波制御を実施する通電制御パターンであり、図９Ｂに示すパターンは、５半波制御を実施した後、３半波制御を実施するパターンである。

これらのパターンは、各周波数の条件で種々の数の半波制御パターンの組み合わせと対応するインパルス応答を図３Ｂのフィルタを用いて生成し、通電開始時のフリッカ感度の振幅が小さいものを選択して得られたものである。
まず、図１０に、２半波制御で通電する場合に得られるフリッカ感度の例を示す。
図１０の例では、５０Ｈｚで２半波制御を行うものとし、これに対応して０ｍｓ及び２０ｍｓのタイミングで図３Ｂのフィルタに入力された仮想インパルスに対するインパルス応答の出力結果を示したものである。

０ｍｓのタイミングで入力された信号に対するインパルス応答の出力信号の波形が点線、２０ｍｓのタイミングで入力された信号に対するインパルス応答の出力信号の波形が一点鎖線、それらを重ね合わせた波形が実線で示されている。そして、図中Ａで示すように２０ｍｓ〜３０ｍｓの区間で、２つのインパルス応答が加算されて増幅され絶対値が大きくなることで、フリッカ感度が大きくなっていることがわかる。

次に、図１１に、４半波制御で通電する場合に得られるフリッカ感度の例を示す。
図１１の例では、５０Ｈｚで４半波制御を行うものとし、これに対応して０ｍｓ及び４０ｍｓのタイミングで図３Ｂのフィルタに入力された仮想インパルスに対するインパルス応答の出力結果を示したものである。

０ｍｓのタイミングで入力された信号に対するインパルス応答の出力信号の波形が点線、４０ｍｓのタイミングで入力された信号に対するインパルス応答の出力信号の波形が一点鎖線、それらを重ね合わせた波形が実線で示されている。そして、図中Ｂで示すように４０ｍｓ〜５０ｍｓの区間で、２つのインパルス応答が打ち消し合って絶対値が小さくなり、フリッカ感度が小さくなっていることがわかる。

このように、半波制御の半波数に応じて、複数回の通電に応じたフリッカ感度の合成値が変化する。そして、各周波数の条件に応じて種々の半波数の組み合わせと対応するインパルス応答を求め、通電開始時のフリッカ感度の振幅が小さいものを選択して通電制御に用いることができる。このことにより、商用電源８０の周波数に応じて最適な条件でフリッカを低減することができる。

図１２Ａに、商用電源８０が５０Ｈｚの場合における、図９Ａの第１通電制御パターンに従った通電時のフリッカ感度と、２半波制御を行った場合のフリッカ感度とを示す。いずれも、図３Ｂのフィルタを用いた計算値である。この図に示すように、図９Ａの第１通電制御パターンを用いることにより、点線Ｃ１で囲った部分にあるように、２半波制御の場合と比べて通電開始時のフリッカ感度を低減できることがわかる。

また、図１２Ｂに、商用電源８０が６０Ｈｚの場合における、図９Ｂの第１通電制御パターンに従った通電時のフリッカ感度と、２半波制御を行った場合のフリッカ感度とを示す。これらも、図３Ｂのフィルタを用いた計算値である。この図に示すように、図９Ｂの第１通電制御パターンを用いることにより、点線Ｃ２で囲った部分にあるように、２半波制御の場合と比べて通電開始時のフリッカ感度を低減できることがわかる。

なお、日本国では商用電源８０の周波数には５０Ｈｚと６０Ｈｚが用いられており、地域によって商用電源８０の周波数が異なる。そこで、上述のように、第１通電制御パターンを５０Ｈｚの場合と６０Ｈｚの場合の２つ用意した。

そして、例えば、図１３のフローチャートに示すステップＳ５１乃至Ｓ５３の処理を、ＣＰＵ２０１が電源投入時等に実行することにより、第１通電制御パターンとして、商用電源８０の周波数に対応したパターンを選択することができる。
なお、フリッカ規格を満足できるのであれば、第１通電制御パターンは、商用電源８０の周波数に関わらず、同じパターンとしてもよい。

次に、第２期間の通電に用いる第２通電制御パターンであるが、このパターンは２半波制御とする。
というのも、図４のシミュレーション結果からもわかるように、第２期間における２半波制御、３半波制御、４半波制御の波形は、その大きさと昇温時間が異なる以外は、ほぼ同じ形である。

したがって、この期間における通電制御パターンを選択する際は、フリッカを抑制するためには、出力信号の絶対値が小さく、且つ昇温時間が最も短いものに着目すればよいことになる。そして、この条件に該当する２半波制御を第２通電制御パターンとすることが望ましい。

最後に、第３期間の第３通電制御パターンであるが、これも、第１通電制御パターンの場合と同様なシミュレーションに基づき決定することができる。ただし、第３通電制御パターンについては、第２通電制御パターンとして採用する２半波制御（波形は図１４Ａ参照）の後に用いた場合にフリッカ感度の小さくなる半波制御（複数の半波制御の組み合わせも含む）パターンを探索する。

その結果、図１４Ｂに示す、３半波制御を実施した後２半波制御を実施する通電制御パターンを第３通電制御パターンとして用いると、通電終了時のフリッカ感度を低減できることを見いだした。

図１５に、商用電源が５０Ｈｚの場合における、最後まで２半波制御を行って通電を終了した場合のフリッカ感度と、最後に図１４Ｂに示した第３通電制御パターンを用いた通電を行って通電を終了した場合のフリッカ感度とを示す。これらを比較すると、点線Ｄで囲った部分にあるように、第３通電制御パターンを用いた場合のほうが２半波制御のみの場合よりも通電終了時のフリッカ感度を低減できることがわかる。

〔第２実施形態：図１６乃至図２０〕
次に、この発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態の画像形成装置Ａは、複数の発熱素子からなるハロゲンヒータ６０を備え、該複数の発電素子に対する通電制御を、後述する通電規則に基づいて行うものである。また、この点以外は第１実施形態の画像形成装置Ａと同じであるので、上記の点に関連する事項についてのみ説明する。また、第１実施形態と共通のまたは対応する箇所には、第１実施形態と同じ符号を付す。この点は、以降の説明する実施形態でも同様とする。

まず、図１６に、この発明の第２実施形態である画像形成装置Ａのハードウェア構成を示す。
第２実施形態の画像形成装置Ａのハードウェア構成は基本的には、第１実施形態と共通である。但し、この実施形態では、画像形成装置Ａはハロゲンヒータ６０内に発熱素子として第１ハロゲンヒータ６０ａと第２ハロゲンヒータ６０ｂを備えている点が第１実施形態の画像形成装置と異なる。そして、この第１及び第２ハロゲンヒータ６０ａ，６０ｂには、それぞれ第１トライアック５１，第２トライアック５２が接続される。第１トライアック５１は第１ハロゲンヒータ６０ａへの通電のオン／オフを、第２トライアック５２は第２ハロゲンヒータ６０ｂへの通電のオン／オフを制御する。これらにより、第１及び第２ハロゲンヒータ６０ａ，６０ｂは、個別に通電オンオフを制御することができる。
なお、第2実施形態においては、第１ハロゲンヒータ６０ａと第２ハロゲンヒータ６０ｂは、同じ特性をもつヒータであり、性能に差はないものとする。

次に、図１７Ａ乃至図１７Ｃに、第１ハロゲンヒータ６０ａに通電（交流電力の供給）した場合の突入電流の波形、第２ハロゲンヒータ６０ｂに通電した場合の突入電流の波形、全通電期間中の各通電タイミングで第１及び第２ハロゲンヒータ６０ａ，６０ｂに同時に通電した場合の突入電流の波形を比較例として示した。
なお、半波制御を行う場合における、１半波分の通電期間のことを（１つの）通電タイミングと呼ぶ。また、各通電タイミングにおける通電開始時点を通電開始タイミングという。

図１７Ａ乃至図１７Ｃのグラフは、縦軸に突入電流〔Ａ〕、横軸に時間〔ｔ〕をとっている。また、半周期を１０ｍｓ（商用電源５０Ｈｚ）として、第１実施形態の場合と同様に第１乃至第３通電制御パターンに従った半波制御により決定した通電タイミングに通電を行った場合の突入電流を、黒く塗りつぶした領域により示している。破線部は、実際には通電を行っていない期間を示す。

また、図中のＸ_ｎは、第１ハロゲンヒータ６０ａへの通電を行うｎ回目の通電タイミングを示す。Ｙ_ｎは、第２ハロゲンヒータ６０ｂへの通電を行うｎ回目の通電タイミングを示す。Ｘ_ｎ＋Ｙ_ｎは、第１及び第２ハロゲンヒータ６０ａ，６０ｂに同時に通電する場合の通電タイミングを示し、このタイミングが第１ハロゲンヒータ６０ａへの通電を行うｎ回目の通電タイミングであってかつ第２ハロゲンヒータ６０ｂへの通電を行うｎ回目の通電タイミングであるとする。

図１７Ａ及び１７Ｂに示すように、第１及び第２ハロゲンヒータ６０ａ，６０ｂの一方のみに対し通電を行う場合、初めの方の通電タイミングでは大きな突入電流が発生するものの、第１実施形態の場合と同様に、第１乃至第３通電制御パターンを用いて通電を行うタイミングを制御することにより、フリッカを低減させることができる。
しかし、図１７Ｃに示すように、同じタイミングで第１及び第２ハロゲンヒータ６０ａ，６０ｂに同時に通電すると、通電箇所Ｘ_ｎ＋Ｙ_ｎの突入電流の値は、第１ハロゲンヒータ６０ａの通電箇所Ｘ_ｎの突入電流の値と，第２ハロゲンヒータ６０ｂの通電箇所Ｙ_ｎの突入電流の値とを足し合わせたものとなる。
このため、図１７Ａ及び図１７Ｂの場合と同じように通電制御しても、ヒータの数が増えた分だけ突入電流が大きくなってしまう。このため、その分だけフリッカも大きくなってしまう。

次に、図１８に、第２実施形態の画像形成装置Ａにおける、第１ハロゲンヒータ６０ａ及び第２ハロゲンヒータ６０ｂに対する通電制御の一例及び、その通電制御を行った場合の、ハロゲンヒータ６０全体に対する突入電流の推移を示す。
なお、図の下側に示した通電制御用テーブルは、通電開始からｋ番目の半波の期間において第１ハロゲンヒータ６０ａと第２ハロゲンヒータ６０ｂのそれぞれに通電を行うか否かを示すものである。「０」が非通電、「１」が通電を示す。第１ヒータ、第２ヒータはそれぞれ第１ハロゲンヒータ６０ａ、第２ハロゲンヒータ６０ｂのことである。

図１８の例において、グラフ中で黒く塗りつぶした箇所が通電タイミングである。この通電タイミングは、第１実施形態の場合と同様に第１乃至第３通電制御パターンに従った半波制御により決定する。そして、その決定した各通電タイミングにおいて、第１ハロゲンヒータ６０ａと第２ハロゲンヒータ６０ｂに交互に通電を行う。すなわち、１番目の通電タイミング（ｋ＝１）では第１ハロゲンヒータ６０ａに１回目の通電を行い（Ｘ_１）、２番目の通電タイミング（ｋ＝５）では第２ハロゲンヒータ６０ｂに１回目の通電を行い（Ｙ_１）、３番目の通電タイミング（ｋ＝８）では第１ハロゲンヒータ６０ａに２回目の通電を行い（Ｘ_２）、・・・、という具合である。なお、ここではｋ＝１，５，８，・・・が通電タイミングとなっているが、どの箇所が通電タイミングとなるかは、使用する通電制御パターンによって異なるものである。

このようにすれば、ハロゲンヒータ６０全体で見た突入電流は、１本のみのハロゲンヒータに通電する場合と変わらない低い値に抑えられるため、第１実施形態の場合と同様、フリッカを低減することができる。この効果は、図１７Ｃに示した比較例の場合と比べ、同時に通電するハロゲンヒータの数が少ないことにより得られるものである。
ただし、図１８に示す制御を行うと、図１７Ｃに示した比較例の場合と比べ、ハロゲンヒータ６０により単位時間当たりに定着加熱ローラ３０１に与えられる熱量が少ないため、定着加熱ローラ３０１を目標温度まで加熱するために要する時間が長くなることが考えられる。

そこで、図１９に、第２実施形態の画像形成装置Ａにおける通電制御の別の例を示す。図の書式は図１８と共通である。
図１９に示す例は、通電開始から所定時間経過後（図１９の例ではｋ＝２１以降）は、各通電タイミングにおいて、第１ハロゲンヒータ６０ａと第２ハロゲンヒータ６０ｂの双方に通電を行う点が、図１８の例と異なる。

図１８及び図１９からわかるように、通電開始直後は突入電流が大きいものの、（半波単位の）通電回数を重ねるにつれて、徐々に突入電流は減少していく。したがって、ある程度の期間を経過すれば、その後は、通電タイミングＸ_ａ＋Ｙ_ａのように第１ハロゲンヒータ６０ａ分と第２ハロゲンヒータ６０ｂ分の合算の突入電流が発生しても、さほどおおきなフリッカは発生しないと考えられる。

このため、通電開始から所定時間経過後は、各通電タイミングにおいて、第１ハロゲンヒータ６０ａと第２ハロゲンヒータ６０ｂの双方に通電を行うことにより、ハロゲンヒータ６０により単位時間当たりに定着加熱ローラ３０１に与えられる熱量を増加させ、定着加熱ローラ３０１を目標温度まで加熱するために要する時間を短縮することができる。
例えば、図１８の制御では目標温度までの加熱にｋ＝１２０、すなわち１２００ｍｓかかっていたところ、図１９の制御ではｋ＝８０、すなわち８００ｍｓで済む、という具合である。

なお、図１８の制御と図１９の制御のどちらを適用するかは、固定でもよいし、ユーザが手動であるいは何らかの条件に従って自動で選択できるようにしてもよい。いずれにせよ、図１８の制御を行う場合、「各通電タイミングで第１ハロゲンヒータ６０ａと第２ハロゲンヒータ６０ｂに交互に通電を行う」といった通電順規則を予め画像形成装置Ａに記憶させておく。また、図１９の制御を行う場合、「通電開始から所定期間の各通電タイミングで第１ハロゲンヒータ６０ａと第２ハロゲンヒータ６０ｂに交互に通電を行い、その後の各通電タイミングで第１ハロゲンヒータ６０ａと第２ハロゲンヒータ６０ｂの両方に通電を行う」といった通電順規則を予め画像形成装置Ａに記憶させておく。「交互」の通電をいずれのハロゲンヒータから開始するかは、ランダムでも、予め定めてあっても、何らかの基準に従って決定してもよい。

次に、図２０に、上記の通電順規則に従った通電制御の処理を示す。この処理は、ＣＰＵ２０１が、所要のプログラムを実行することにより行うものである。
第２実施形態においても、ＣＰＵ２０１は第１実施形態の場合と同様図５の処理を実行しており、図２０の処理は、図５の処理で第１〜第３通電制御パターンに従って定められた各通電タイミング（半波制御で通電を行う半波の期間）における、各ハロゲンヒータへの通電オンオフを切り替えるための処理である。
図５のステップＳ１１において、ＣＰＵ２０１は制御周期６００ｍｓ毎に加熱中央サーモパイル３０２が検出する定着加熱ローラ３０１の現在温度を参照し、当該温度がＴ１℃を下回ったときにステップＳ１２以降の処理に進むと同時に、図２０の処理を開始する。

図２０の処理においてまず、ＣＰＵ２０１は、ゼロクロス検知回路１０６からゼロクロス信号が出力されるまで、すなわち、交流の商用電源８０の電圧の次の半波が開始するタイミングまで待機する（Ｓ５１）。
そして、ステップＳ５１でＹｅｓとなると、ＣＰＵ２０１は、図５の通電制御パターンのうち、今回適用する通電制御パターンで通電開始タイミングにあるか否かを判断する（Ｓ５２）。

通電開始タイミングでない場合は（Ｓ５２のＮｏ）、ＣＰＵ２０１は、第１及び第２トライアック５１，５２をオフにし（Ｓ５４）、第１ハロゲンヒータ６０ａ及び第２ハロゲンヒータ６０ｂへの通電を停止して、ステップＳ５１に戻る。なお、ステップＳ５４の処理前からオフのトライアックについては、オフの状態を維持すればよい。この点は、以降のトライアックのオン／オフの処理でも同様である。

一方、ステップＳ５２で通電開始タイミングの場合は（Ｓ５２のＹｅｓ）、ＣＰＵ２０１は、上述した通電順規則を参照し（Ｓ５３）、今回の通電開始タイミングから始まる通電開始タイミングにおいて第１ハロゲンヒータ６０ａと第２ハロゲンヒータ６０ｂのどちらに又は両方に通電を行うかを決定する。例えば、「各通電タイミングで第１ハロゲンヒータ６０ａと第２ハロゲンヒータ６０ｂに交互に通電を行う」という通電順規則が設定されており、前回の通電タイミングで第１ハロゲンヒータ６０ａに通電を行ったのであれば、今回の通電タイミングでは第２ハロゲンヒータ６０ｂに通電を行う、等である。

次に、ＣＰＵ２０１は、ステップＳ５３での決定に従い、第１ハロゲンヒータ６０ａ及び第２ハロゲンヒータ６０ｂのいずれにあるいは両方に通電するかに基づき、第１トライアック５１及び第２トライアック５２のオンオフを切り替える（Ｓ５５乃至Ｓ６０）。
ＣＰＵ２０１は次に、図５のステップＳ１７で通電停止が指示されたかを判断し（Ｓ６１）、Ｙｅｓの場合は、第１及び第２トライアック５１，５２をオフにし（Ｓ６２）、この処理は終了する。一方、Ｎｏの場合は、ステップＳ５１に戻って処理をくり返す。
すなわち、図２０の処理は、図５の処理に従って第１乃至第３通電制御パターンで順次通電し、加熱中央サーモパイル３０２が検出する定着加熱ローラ３０１の表面温度が目標温度Ｔ３℃に達すると、終了することになる。

以上で、第２実施形態における２本のハロゲンヒータを用いた通電制御処理についての説明を終了するが、上述したように、通電順規則に基づき、第１ハロゲンヒータ６０ａと第２ハロゲンヒータ６０ｂに通電する箇所を同じ通電タイミングにしないようにすることで、突入電流を小さくすることができ、フリッカが低減できる。また、突入電流が大きくなる通電開始から所定期間内では、同じ通電タイミングにおいて第１ハロゲンヒータ６０ａと第２ハロゲンヒータ６０ｂとを同時に通電することはせず、その後は同じ通電タイミングにおいて第１、第２ハロゲンヒータ６０ａ，６０ｂ同時に通電させることで、定着加熱ローラ３０１を所定の温度まで昇温させるための時間を短縮させつつ、フリッカを低減することが可能となる。

なお、図２０の処理で用いる通電順規則は、より一般的には、発電素子として複数のハロゲンヒータがある場合に、第１乃至第３通電制御パターンによる各通電タイミングにおいて、各ハロゲンヒータに通電する順番、複数本の同時通電可否等を定めた規則である。
ここではヒータが２本の例について説明したが、３本以上の（Ｍ本とする）場合でも、上記と同様な考え方でフリッカを低減させるための通電順規則を作成することができる。すなわち、通電開始から初めの所定期間にある通電タイミングでは、複数の発熱素子の一部のみに交流電力を供給するようにすればよい。Ｍ本のうちＭ−１本の通電を行う場合も「一部のみ」に含まれ、全部の発熱素子に同時に通電する場合よりもフリッカを低減することができる。
また、所定期間より後にある通電タイミングでは、全ての発電素子に通電しても、フリッカへの影響は小さく、一方で昇温時間短縮の効果を得ることができる。

また、初めの所定期間にある通電タイミングでは、各通電タイミングで各発熱素子に順次通電するようにするとよい。このようにすることで、フリッカを低減しつつ、各発熱素子に均等に発熱させることができるからである。なお、「順次」とは、通電先が周期的に変化するように、という意味である。

〔第３実施形態：図２１及び図２２〕
次に、この発明の第３実施形態について説明する。
第３実施形態の画像形成装置Ａは、通電制御用テーブルを作成し、そのテーブルに基づいて、複数の発熱素子に通電を行う点が第２実施形態と異なるものである。この点以外は第２実施形態と同じであるので、この点に関連する事項についてのみ説明する。なお、通電制御用テーブルとは、図１８及び図１９の下側に示したように、ハロゲンヒータ６０の通電開始から半波単位で、ｋ番目の半波の期間に各発熱素子（第１ハロゲンヒータ６０ａ及び第２ハロゲンヒータ６０ｂ）に通電を行うか否かを規定するテーブルである。

図２１に、第３実施形態の画像形成装置ＡにおいてＣＰＵが実行する、通電制御用テーブルを作成する処理のフローチャートを示す。この処理は、第１実施形態における図６の処理と対応するものであり、開始条件は図６と同様である。
図２１の処理においてまず、ＣＰＵ２０１は定着加熱ローラ３０１の温度がＴ１℃以上になるまで待機する（Ｓ６１）。定着加熱ローラ３０１の温度とは、第２実施形態で述べた通り、加熱中央サーモパイル３０２が検出する現在温度のことである。

ステップＳ６１でＹｅｓになると、ＣＰＵ２０１は、第２実施形態でも説明した通電順規則を取得し（Ｓ６２）、以後の処理において参照できるようにする。
次に、ＣＰＵ２０１は、ステップＳ６２で取得した通電順規則に基づき、通電制御用テーブルの、第１通電制御パターンを適用する期間の部分を作成する（Ｓ６３）。すなわち、第１通電制御パターンに従って、何番目の半波の期間を通電タイミングとするかが決まるので、その各通電タイミングに、通電順規則に従って定められる発熱素子に通電を行うよう、通電制御用テーブルを生成する。どの期間まで第１通電制御パターンに従った制御を行うかは、第１実施形態の場合と同様に決定すればよい。

次に、ＣＰＵ２０１は、第２通電制御パターンで通電する時間を決定し（Ｓ６４）、ステップＳ６２で取得した通電順規則に基づき、通電制御用テーブルの、第２通電制御パターンを適用する期間の部分を作成する（Ｓ６５）。ステップＳ６４の決定方法は図６のステップＳ２３と同様であり、ステップＳ６５の作成方法は、使用する通電制御パターンが異なる点以外はステップＳ６３と同様である。

次に、ＣＰＵ２０１は、ステップＳ６２で取得した通電順規則に基づき、通電制御用テーブルの第３通電制御パターンを適用する期間の部分を作成する（Ｓ６６）。第３通電制御パターンで通電する期間の長さは、図５及び図６の場合と同様であり、ステップＳ６６の作成方法は、使用する通電制御パターンが異なる点以外はステップＳ６３と同様である。

ここまでの処理が完了すると通電制御用テーブルが完成するので、ＣＰＵ２０１は図２２の処理を実行する（Ｓ６７）。図２２の処理が終了すると、定着加熱ローラ３０１の現在温度がＴ３℃に達したか否かを判断し（Ｓ６８）、達していない場合は（Ｓ６８のＮｏ）、ステップＳ６３に戻って処理をくり返す。これは、図６においてステップＳ２６でＮｏの場合と対応する処理である。一方、Ｓ６８でＹｅｓであれば、ステップＳ６１に戻る。これは、図６のステップＳ２６でＹｅｓの場合と対応する処理である。図６のステップＳ２７に相当する処理は図２２の処理に含まれるので、図２１の処理には含まれない。

次に、図２２に、上記通電制御用テーブルを用いた通電制御処理のフローチャートを示す。
図２２の処理は、上記のように図２１のステップＳ６７で実行されるものであり、この処理において、ＣＰＵ２０１はまず、カウンタｋを０にリセットする（Ｓ７１）。その後、図２０のステップＳ５１と同様、ゼロクロス検知回路１０６からゼロクロス信号が出力されるまで待機する（Ｓ７２）。

ステップＳ７２でＹｅｓになると、ＣＰＵはｋをインクリメントし（Ｓ７３）、図２１の処理で作成した通電制御用テーブルのｋ番目の半波の期間のデータを参照する（Ｓ７４）。そして、そのデータに基づいて、第１トライアック５１及び第２トライアック５２のオンオフを切り替えることにより（Ｓ７５乃至Ｓ８０）、第１ハロゲンヒータ６０ａ及び第２ハロゲンヒータ６０ｂへの通電オンオフを制御する。

ステップＳ７９或いはＳ８０の処理が終わると、ＣＰＵ２０１は、通電制御用テーブルの末尾まで処理が終わったかを判断する（Ｓ８１）。ここで、Ｙｅｓの場合は、第１及び第２トライアックをオフにし、この処理は終了する。
一方、Ｎｏの場合は、ステップＳ７２に戻り、ステップＳ８１でＹｅｓになるまで、この処理を繰り返す。
以上の第３実施形態によっても、第２実施形態の場合と同様な効果を得ることができる。なお、図２１の処理では、初めに加熱終了までの通電制御用テーブルを作成しているが、通電の進行に応じて定着加熱ローラ３０１の温度等に基づき通電制御用テーブルに随時データを追加していくことも考えられる。

〔第４実施形態：図２３及び図２４〕
次に、この発明の第４実施形態について説明する。
第４実施形態の画像形成装置Ａでは、定着加熱ローラ３０１を目標温度まで昇温させるために各発熱素子に発熱させる必要がある熱量に応じて、各発熱素子への通電回数を変える点が第３実施形態と異なる。この点以外は第３実施形態と同じであるので、この点に関連する事項についてのみ説明する。

まず、第４実施形態の画像形成装置Ａは、基本的な構成は第３実施形態と共通であるが、定着加熱ローラ３０１の中央部を第１ハロゲンヒータ６０ａが、端部を第２ハロゲンヒータ６０ｂが加熱するよう、各発熱素子が主に熱を与える部分が異なる構成としている。また、その定着加熱ローラ３０１の中央部の表面温度は加熱中央サーモパイル３０２が、端部の表面温度は加熱端部サーミスタ３０３が検出する。

ところで、画像形成装置Ａが画像形成を行う場合、定着加熱ローラ３０１の表面のうち、画像形成時に記録媒体が接触し通過する中央付近の部分では、表面から熱が奪われ、端部付近よりも大きく温度が低下する。このため、画像形成後の表面温度は、中央付近の表面温度が、端部の表面温度と比して、低くなることが考えられる。もちろん、他の原因で温度差が生じることも考えられる。
したがって、定着加熱ローラ３０１の全体を均一な目標温度Ｔ３℃まで加熱しようとする場合、中央付近と端部とで、与えるべき熱量が異なる場合がある。

そこで、第４実施形態では、定着加熱ローラ３０１の中央付近と端部を加熱するためにそれぞれ必要な熱量に応じて、第１及び第２ハロゲンヒータ６０ａ，６０ｂに通電する通電タイミングの数を変えるようにしたものである。このことにより、中央付近と端部とで、与えるべき熱量が異なる場合でも、中央付近と端部を、同じタイミングで、同じ目標温度にすることができる。すなわち、一方の加熱が終了した後で他方の加熱が終了するまで待つようなことがなく、短時間で定着加熱ローラ３０１の全体を均一な温度に加熱することができる。

図２３に、ＣＰＵ２０１が実行する、この必要な熱量に応じて通電順規則を決定する処理のフローチャートを示す。
ＣＰＵ２０１は、図２１のステップＳ６１でＹｅｓとなった場合、ステップＳ６２の前に、図２３の処理を実行する。図２３の処理において、ＣＰＵ２０１はまず、加熱中央サーモパイル３０２が検出する検出温度である定着加熱ローラ３０１の中央部の現在温度と定着加熱ローラ３０１の目標温度との差分から、定着加熱ローラ３０１の中央部を目標温度まで昇温させるのに必要な熱量を算出する（Ｓ９１）。
ここで、必要な熱量Ｑ１は、目標温度までの差分をΔＴ１、定着加熱ローラ３０１の中央部の熱容量をｃ１として、近似的にＱ１＝ｃ１×ΔＴ１で算出することが考えられる。もちろん、熱伝導時の熱の放射等による損失分や温度検出時の雰囲気温度等による誤差等を考慮してもよい。

次に、ステップＳ９１で求めた熱量を用いて、第１ハロゲンヒータ６０ａの通電時間を算出する（Ｓ９２）。ここで、求める通電時間は、加熱の最初から最後までに通電する必要がある合計時間のことを意味する。通電時間を通電タイミング１つ当たりの時間で割れば、通電を行うべき通電タイミングの数を求めることができる。
そして、通電時間ｔ１は、第１ハロゲンヒータ６０ａが通電の単位時間あたりに定着加熱ローラ３０１の中央部に与えることができる熱量をｑ１とすると、近似的にｔ１＝Ｑ１／ｑ１で算出することができる。なお、ここでは第１ハロゲンヒータ６０ａは定着加熱ローラ３０１の中央部にのみ熱を与えると仮定しているが、この仮定が妥当でない場合には、端部の加熱も考慮して計算式を変更すればよい。

次に、ＣＰＵ２０１は、加熱端部サーミスタ３０３の検出温度と定着加熱ローラ３０１の目標温度との差分から、定着加熱ローラ３０１の端部を目標温度まで昇温させるのに必要な熱量を算出する（Ｓ９３）。そして、ステップＳ９３で求めた熱量を用いて、第２ハロゲンヒータ６０ｂの通電時間を算出する（Ｓ９４）。必要な熱量及び通電時間の算出は、ステップＳ９１及びＳ９２の場合と同様にして行うことができる。
すなわち、必要な熱量Ｑ２は、目標温度までの差分をΔＴ２、定着加熱ローラ３０１の端部の熱容量をｃ２として、近似的にＱ２＝ｃ２×ΔＴ２で算出することができる。通電時間ｔ２は、第２ハロゲンヒータ６０ｂが通電の単位時間あたりに定着加熱ローラ３０１の端部に与えることができる熱量をｑ２とすると、近似的にｔ２＝Ｑ２／ｑ２で算出することができる。

次に、ＣＰＵ２０１は、ステップＳ９２及びＳ９４で算出した各通電時間の比を算出し、その比に基づいて、第１ハロゲンヒータ６０ａに通電する通電タイミングの数と第２ハロゲンヒータ６０ｂに通電する通電タイミングの数の比が、当該比に近くなるように通電順規則を生成して（Ｓ９５）、図２３の処理を終了する。そして、図２１のステップＳ６３以降では、ここで生成した通電順規則に従って通電制御用テーブルが生成される。
例えば、ｔ１：ｔ２＝２：１であれば、「第１ハロゲンヒータ６０ａに２回通電する毎に第２ハロゲンヒータ６０ｂに１回通電する」といった通電順規則を生成することが考えられる。そして、この通電順規則に従った通電制御は、例えば、各通電制御パターンに従って定められる通電タイミングにおいて、「第１」、「第１」、「第２」、「第１」、「第１」、「第２」、・・・の順で通電を行うものとなる。また、単位時間内で各発熱素子に通電する回数の比が、ｔ１：ｔ２の値に近くなれば、必ずしもこの順でなくてよい。

図２４に、図２３の処理に基づいて生成した通電順規則に従って、生成される通電制御用テーブルの例と、その通電制御用テーブルに従って通電を制御した場合の突入電流の推移を示す。図２４の書式は、図１８と同様である。
図２４の例において、使用する通電制御パターンは図１８の場合と同じであり、また、各通電タイミングで第１及び第２ハロゲンヒータ６０ａ，６０ｂいずれか一方のみに通電する点も共通であるので、突入電流の推移は図１８の場合と同じである。

しかし、第１ハロゲンヒータ６０ａへの通電回数と第２ハロゲンヒータ６０ｂへの通電回数との比が２：１になるようにしている。従って、単位時間当たりでは定着加熱ローラ３０１の中央部により多くの熱を与えることができる。従って、中央部の方が端部より温度が低い状態からスタートしても、中央部と端部を、同時に同じ目標温度とすることができる。

以上の通電制御は、要するに、各発熱素子に発生させるべき熱量に基づき、各発熱素子に電力を供給する通電タイミングの数を定め、その数に従って、単位時間内の各通電タイミングにおいて各発熱素子のうちいずれに交流電力を供給するかを決定するものである。そして、このことにより、各発熱素子に発熱させるべき熱量が異なる場合でも、フリッカを抑えつつ、所望の熱量での加熱が可能となる。

なお、図２３のステップＳ９５で決定する通電順規則について、通電タイミングの数の比として、３：１、５：２、２：１、３：２、１：１等、いくつかの候補を用意し、各候補毎に、各発熱素子への通電順を予め用意しておいてもよい。
また、図２３の処理により生成した通電順規則は、第２実施形態の図２０の処理に適用することももちろん可能である。この場合、ステップＳ５２でＹｅｓになった後、ステップＳ５３の前に、図２３の処理を実行すればよい。

以上で本発明の第１乃至第４実施形態の説明を終了するが、この発明において、装置の具体的な構成、定着器の具体的な構成、具体的な通電制御パターンの構成、具体的な処理の手順等は、実施形態で説明したものに限るものではない。

また、本発明を、ハロゲンヒータ６０等の電力供給対象を構成要件としない加熱制御装置として実施することもできるし、電力供給対象がヒータでない通電制御装置として実施することもできる。

本発明における画像形成装置Ａが行うハロゲンヒータ６０への通電制御に関するプログラムは、ＲＯＭ２０２に記憶しておく他、外部の記憶媒体等に記憶しておいてもよい。また、メモリカード、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク等の任意の不揮発性記録媒体に記録して提供することもできる。それらの記録媒体に記録されたプログラムを他の画像形成装置にインストールして実行させることにより、上述した各手順を実行させることができる。

さらに、ネットワークに接続され、プログラムを記録した記録媒体を備える外部装置あるいはプログラムを記憶手段に記憶した外部装置からダウンロードし、コンピュータにインストールして実行させることも可能である。
また、以上説明してきた実施形態及び変形例の構成は、相互に矛盾しない限り任意に組み合わせて実施可能であることは勿論である。

Ａ：画像形成装置、３０：定着器、５０：トライアック、５１：第１トライアック、５２：第２トライアック、６０：ハロゲンヒータ、６０ａ：第１ハロゲンヒータ、６０ｂ：第２ハロゲンヒータ、７０：温度湿度センサ、８０：商用電源、１０６：ゼロクロス検知回路、２０１：ＣＰＵ、２０２：ＲＯＭ、２０２ｂ：通電パターンテーブル、３０１：定着加熱ローラ、３０２：加熱中央サーモパイル、３０３：加熱端部サーミスタ

特開平１１−９５６０６号公報 特開２００８−２８７１４３号公報

Claims (15)

1. 所定の加熱対象物を加熱するヒータと、
   前記ヒータに対する交流電力の供給を制御する通電制御手段とを有する加熱装置であって、
   前記通電制御手段は、前記ヒータに対して交流半波を単位とする通電を行い、通電開始時の第１期間、通電停止時の第３期間及び前記第１期間と前記第３期間との間の第２期間についてそれぞれ該各期間と対応する通電制御パターンに従って前記ヒータに対する電力の供給を制御する
   ことを特徴とする加熱装置。
2. 請求項１に記載の加熱装置であって、
   前記通電制御手段は、少なくとも前記第１期間と対応する通電制御パターンを、商用電源の周波数毎に備え、前記第１期間には、電力供給元の商用電源の周波数に応じた通電制御パターンに従って前記ヒータに対する電力の供給を制御することを特徴とする加熱装置。
3. 請求項１又は２に記載の加熱装置であって、
   前記通電制御手段は、前記加熱対象物に与えるべき熱量に応じて、前記第２期間の通電時間を変更することを特徴とする加熱装置。
4. 請求項３に記載の加熱装置であって、
   前記ヒータの経時劣化の度合いを推定する推定手段を備え、
   前記通電制御手段は、前記推定手段が推定した経時劣化の度合いが大きくなるに従って前記第２期間の通電時間を増加させることを特徴とする加熱装置。
5. 請求項３又は４に記載の加熱装置であって、
   雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段を備え、
   前記通電制御手段は、前記雰囲気温度検出した雰囲気温度に応じて、前記第２期間の通電時間を調整することを特徴とする加熱装置。
6. 請求項１又は２に記載の加熱装置であって、
   前記加熱対象物の温度を検出する温度検出手段を備え、
   前記通電制御手段は、前記加熱対象物が所定の目標温度に達した場合に前記第２期間の通電制御を終了させて前記第３期間の通電制御に移行することを特徴とする加熱装置。
7. 請求項６に記載の加熱装置であって、
   前記通電制御手段は、前記加熱対象物が前記目標温度よりも低い加熱開始温度になった場合に前記ヒータへの通電を開始することを特徴とする加熱装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の加熱装置であって、
   前記通電制御手段は、前記第１期間と対応する通電制御パターンとして、５半波長のうち１半波長分の時間だけ通電を行う５半波制御と３半波長のうち１半波長分の時間だけ通電を行う３半波制御とを組み合わせた通電制御パターンと、４半波長のうち１半波長分の時間だけ通電を行う４半波制御と３半波長のうち１半波長分の時間だけ通電を行う３半波制御とを組み合わせた通電制御パターンとを備え、これらのうち電力供給元の商用電源の周波数に応じた通電制御パターンに従って前記ヒータに対する電力の供給を制御することを特徴とする加熱装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の加熱装置であって、
   前記通電制御手段は、前記第２期間と対応する通電制御パターンとして、２半波長のうち１半波長分の時間だけ通電を行う２半波制御を用いることを特徴とする加熱装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の加熱装置であって、
    前記通電制御手段は、前記第３期間と対応する通電制御パターンとして、３半波長のうち１半波長分の時間だけ通電を行う３半波制御と２半波長のうち１半波長分の時間だけ通電を行う２半波制御とを組み合わせた通電制御パターンを用いることを特徴とする加熱装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の加熱装置であって、
    前記ヒータは、個別に通電を制御可能な複数の発熱素子を備え、
    前記通電制御手段は、前記発熱素子毎に交流電力の供給を制御し、前記通電制御パターンに従って前記ヒータに対する電力を供給する通電タイミングのうち、初めの所定期間にある通電タイミングでは、前記複数の発熱素子の一部のみに交流電力を供給することを特徴とする加熱装置。
12. 請求項１１に記載の加熱装置であって、
    前記通電制御手段は、前記初めの所定期間にある各通電タイミングにおいて、前記各発熱素子に順次交流電力を供給することを特徴とする加熱装置。
13. 請求項１１又は１２に記載の加熱装置であって、
    前記通電制御手段は、前記初めの所定期間より後にある各通電タイミングにおいて、前記複数の発熱素子の全てに交流電力を供給することを特徴とする加熱装置。
14. 請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の加熱装置であって、
    前記通電制御手段は、前記各発熱素子に発生させるべき熱量に基づき、各発熱素子に交流電力を供給する通電タイミングの数を定め、その数に従って、単位時間内の各通電タイミングにおいて前記各発熱素子のうちいずれに交流電力を供給するかを決定することを特徴とする加熱装置。
15. 請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の加熱装置を備える画像形成装置。

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