JP2023085029A - 定着制御装置、画像形成装置、定着制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチング素子を異なるデューティ比の制御信号で区間毎に切り替えて駆動する場合のフリッカーを抑制できる定着制御装置等を提供する。【解決手段】ヒータ５２を内蔵した定着手段５と、リアクトルＬ２、還流素子Ｄおよびスイッチング素子８３１を含み、入力電力をチョッピングするチョッパ手段８３と、制御信号によりスイッチング素子をスイッチングしてチョッパ手段からヒーターへ電力を供給し、デューティ比の異なる制御信号を出力してヒーターへの電力供給を制御可能な制御手段６を備える。同一のデューティ比の制御信号でスイッチング素子８３１をスイッチングする期間を１つの時間区間とするとき、制御手段６は、制御信号のデューティ比がそれぞれ異なる第一～第三時間区間の少なくとも３つの時間区間で供給される異なる電力の組み合わせにより、ヒーターへの電力供給が目標値となるようにデューティ比を設定する。【選択図】図９

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置及びこれらの複合機等の画像形成装置に搭載され、入力電力を所定デューティ比でスイッチングして、定着装置に内蔵されたヒータに供給する定着制御装置、画像形成装置、定着制御方法及びプログラムに関する。

画像形成装置において、ヒータを内蔵した定着手段と、リアクトル、還流素子およびスイッチング素子を含み、入力電力をチョッピングするチョッパ手段と、を備え、チョッパ手段のスイッチング素子をPWM制御等により高周波でスイッチングして、チョッパ手段からヒーターへ電力を供給する定着制御装置が、従来より知られている。この定着制御装置では、スイッチング素子をスイッチングするための制御信号のデューティ比を変えることで、ヒータへの供給電力量を制御することができる。例えばデューティ比１００％ではスイッチング素子は常時開となり、１００％の定格電力が供給され、デューティ比６０％では６０％の電力が供給される。

しかし、負荷として接続されるヒータ、ノイズ・突入電流防止策として実装されるリアクトル等のＬ成分と回路のＣ成分等により、スイッチング波形はなまる傾向にある。このため、スイッチング周期を短くかつ高デューティ比の設定で動作させる時、つまりヒータへの電力供給の目標値が高い時、スイッチング素子の閉開閉を続けると開のタイミングで電流がゼロになる前に素子が閉状態になり、ヒータへの電流が継続する連続電流モードでスイッチングを行う状態が出現する。

このような連続電流モードの出現を回避する為、特許文献１には、電力目標値を実現するためのデューティ比が連続電流モードになる高デューティ比の場合には、スイッチング素子が常時開となるとなるデューティ比１００％で駆動する第一時間区間と、低デューティ比でスイッチング素子を駆動する第二時間区間を交互に切り替えることで、電力目標値を実現している。例えば、デューティ比が８０％を超えると連続電流モードとなる場合、電力目標値がデューティ比８１％で実現できる場合は、デューティ比１００％で駆動する第一時間区間と、デューティ比６２で駆動する第二時間区間を交互に切り替えることで、デューティ比８１％を実現している。

特許第６２８３８４５号公報

しかし、定着装置の定着温度確保の為に電力供給を高デューティ比で連続する場合、第一時間区間と第二時間区間の切替が連続的に続くことになり、切替周期で大きな電力振動を起こし、結果的にフリッカーが悪化するという問題があった。

この発明は、上記のような技術的背景に鑑みてなされたもので、スイッチング素子を異なるデューティ比の制御信号で区間毎に切り替えて駆動する場合のフリッカーを抑制できる定着制御装置、画像形成装置、定着制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。

上記目的は以下の手段によって達成される。
（１）ヒータを内蔵した定着手段と、
リアクトル、還流素子およびスイッチング素子を含み、入力電力をチョッピングするチョッパ手段と、
制御信号により前記スイッチング素子をスイッチングして前記チョッパ手段から前記ヒーターへ電力を供給すると共に、デューティ比の異なる制御信号を出力してヒーターへの電力供給を制御可能な制御手段と、
を備え、
同一のデューティ比の制御信号で前記スイッチング素子をスイッチングする期間を１つの時間区間とするとき、前記制御手段は、前記制御信号のデューティ比がそれぞれ異なる第一時間区間～第三時間区間の少なくとも３つの時間区間で供給される異なる電力の組み合わせによって、前記ヒーターへの電力供給が目標値となるように、前記制御信号のデューティ比を設定することを特徴とする定着制御装置。
（２）ヒータを内蔵した定着手段と、
リアクトル、還流素子およびスイッチング素子を含み、入力電力をチョッピングするチョッパ手段と、
制御信号により前記スイッチング素子をスイッチングして前記チョッパ手段から前記ヒーターへ電力を供給すると共に、デューティ比の異なる制御信号を出力してヒーターへの電力供給を制御可能な制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、同一のデューティ比の制御信号で前記スイッチング素子をスイッチングする期間を１つの時間区間とするとき、前記制御信号のデューティ比が異なる少なくとも２つの時間区間を含む複数の時間区間で供給される電力の組み合わせによって、前記ヒーターへの電力供給が目標値となるように、かつ各時間区間で設定されるデューティ比の差が制限を超えないように、前記制御信号のデューティ比を設定することを特徴とする定着制御装置。
（３）前記制御手段は、前記ヒーターへ連続して電流が供給される電流連続モードに移行しないデューティ比で電力供給の目標値を実現できる場合は、一定のデューティ比の制御信号で前記スイッチング素子をスイッチングし、電流連続モードに移行しなければ目標の電力供給を実現できない場合は、複数の時間区間で供給される電力の組み合わせによって電力供給が目標値となるように、異なるデューティ比を設定する前項１または２に記載の定着制御装置。
（４）前記ヒーターへ連続して電流が供給される電流連続モードに移行するときのデューティ比を閾値としたとき、前記制限の最大値は、（１００％－閾値）である前項２に記載の定着制御装置。
（５）前記制御手段は、前記時間区間の１つについてデューティ比１００％を設定し、前記ヒーターへ連続して電流が供給される電流連続モードに移行するときのデューティ比を閾値としたとき、デューティ比１００％の時間区間の直前または直後の時間区間のデューティ比として閾値または閾値以下で閾値に近い値を設定値とする前項１～４のいずれかに記載の定着制御装置。
（６）前記制御手段は、デューティ比１００％の時間区間の直前の時間区間のデューティ比として前記設定値を設定したときは、その直前の時間区間のデューティ比をさらに小さく設定し、デューティ比１００％の時間区間の直後の時間区間のデューティ比として前記設定値を設定したときは、その直後の時間区間のデューティ比をさらに小さく設定する前項５に記載の定着制御装置。
（７）前記制御手段は、電力供給の目標値が増加方向に切り替わったときは、最も小さいデューティ比の時間区間から最も大きいデューティ比１００％の時間区間へ向かう順番でデューティ比を設定し、供給電力の目標値が減少方向に切り替わったときは、最も大きいデューティ比１００％の時間区間から最も小さいデューティ比の時間区間へ向かう順番でデューティ比を設定する前項５または６に記載の定着制御装置。
（８）前記制御手段は、前記時間区間の切替周期を入力電力の周波数の１周期未満に設定する前項１～７のいずれかに記載の定着制御装置。
（９）生産性優先モードとフリッカー軽減優先モードの選択手段を備え、
前記制御手段は、フリッカー軽減優先モードが選択された場合にのみ、前記少なくとも３つの時間区間での異なるデューティ比の設定による電力制御を行う前項１～８のいずれかに記載の定着制御装置。
（１０）入力電圧を検出する検出手段を備え、
前記検出手段による検出結果を基に、前記閾値は変更される前項４～９のいずれかに記載の定着制御装置。
（１１）前記制御手段は、前記検出手段により検出された入力電圧が低くなった場合、前記設定値を高めに変更する前項１０で引用する請求項５に記載の定着制御装置。
（１２）ヒータを内蔵した定着手段と、
リアクトル、還流素子およびスイッチング素子を含み、入力電力をチョッピングするチョッパ手段と、
制御信号により前記スイッチング素子をスイッチングして前記チョッパ手段から前記ヒーターへ電力を供給すると共に、デューティ比の異なる制御信号を出力してヒーターへの電力供給を制御可能な制御手段と、
を備え、
同一のデューティ比の制御信号で前記スイッチング素子をスイッチングする期間を１つの時間区間とするとき、前記制御手段は、前記制御信号のデューティ比がそれぞれ異なる少なくとも２つの時間区間で供給される異なる電力の組み合わせによって、前記ヒーターへの電力供給が目標値となるように、前記制御信号のデューティ比を設定するとともに、前記少なくとも２つの時間区間の切替周期を入力電力の周波数の１周期未満に設定することを特徴とする定着制御装置。
（１３）前記制御手段は、電力供給の目標値が１００％に近いときはデューティ比として１００％を設定し、前記ヒーターへ連続して電流が供給される電流連続モードに移行するときのデューティ比を閾値としたとき、電力供給の目標値が閾値よりも大で閾値に近いときはデューティ比として閾値または閾値以下で閾値に近い値を設定する前項１～１１のいずれかに記載の定着制御装置。
（１４）前記制御手段は、１つのデューティ比の設定のみで電力供給の目標値を実現できない場合にのみ、複数の時間区間で供給される電力の組み合わせによって電力供給が目標値となるように、異なるデューティ比を設定する前項１～１１、１３のいずれかに記載の定着制御装置。
（１５）前項１～１４のいずれかに記載の定着制御装置を備えた画像形成装置。
（１６）ヒータを内蔵した定着手段と、
リアクトル、還流素子およびスイッチング素子を含み、入力電力をチョッピングするチョッパ手段と、
を備えた画像形成装置が、
制御信号により前記スイッチング素子をスイッチングして前記チョッパ手段から前記ヒーターへ電力を供給すると共に、デューティ比の異なる制御信号を出力してヒーターへの電力供給を制御し、かつ同一のデューティ比の制御信号で前記スイッチング素子をスイッチングする期間を１つの時間区間とするとき、前記制御信号のデューティ比がそれぞれ異なる第一時間区間～第三時間区間の少なくとも３つの時間区間で供給される異なる電力の組み合わせによって、前記ヒーターへの電力供給が目標値となるように、前記制御信号のデューティ比を設定することを特徴とする定着制御方法。
（１７）ヒータを内蔵した定着手段と、
リアクトル、還流素子およびスイッチング素子を含み、入力電力をチョッピングするチョッパ手段と、
を備えた画像形成装置が、
同一のデューティ比の制御信号で前記スイッチング素子をスイッチングする期間を１つの時間区間とするとき、前記制御信号のデューティ比が異なる少なくとも２つの時間区間を含む複数の時間区間で供給される電力の組み合わせによって、前記ヒーターへの電力供給が目標値となるように、かつ各時間区間で設定されるデューティ比の差が制限を超えないように、前記制御信号のデューティ比を設定することを特徴とする定着制御方法。
（１８）ヒータを内蔵した定着手段と、
リアクトル、還流素子およびスイッチング素子を含み、入力電力をチョッピングするチョッパ手段と、
を備えた画像形成装置のコンピュータに、
制御信号により前記スイッチング素子をスイッチングして前記チョッパ手段から前記ヒーターへ電力を供給すると共に、デューティ比の異なる制御信号を出力してヒーターへの電力供給を制御し、かつ同一のデューティ比の制御信号で前記スイッチング素子をスイッチングする期間を１つの時間区間とするとき、前記制御信号のデューティ比がそれぞれ異なる第一時間区間～第三時間区間の少なくとも３つの時間区間で供給される異なる電力の組み合わせによって、前記ヒーターへの電力供給が目標値となるように、前記制御信号のデューティ比を設定する処理を実行させるためのプログラム。
（１９）ヒータを内蔵した定着手段と、
リアクトル、還流素子およびスイッチング素子を含み、入力電力をチョッピングするチョッパ手段と、
を備えた画像形成装置のコンピュータに、
同一のデューティ比の制御信号で前記スイッチング素子をスイッチングする期間を１つの時間区間とするとき、前記制御信号のデューティ比が異なる少なくとも２つの時間区間を含む複数の時間区間で供給される電力の組み合わせによって、前記ヒーターへの電力供給が目標値となるように、かつ各時間区間で設定されるデューティ比の差が制限を超えないように、前記制御信号のデューティ比を設定する処理を実行させるためのプログラム。

前項（１）に記載の発明によれば、同一のデューティ比の制御信号で前記スイッチング素子をスイッチングする期間を１つの時間区間とするとき、制御信号のデューティ比がそれぞれ異なる第一時間区間～第三時間区間の少なくとも３つの時間区間で供給される異なる電力の組み合わせによって、ヒーターへの電力供給が目標値となるように、制御信号のデューティ比が設定される。つまり、従来のように、第一時間区間と第二時間区間でのデューティ比の交互切替による制御方式に比べて、第一時間区間～第三時間区間の少なくとも３つの時間区間でデューティ比が切り替えられるから、１つの時間区間と次の時間区間とでデューティ比の差を小さくすることができる。このため、電力振動を抑制でき、電源のフリッカーを抑制することができる。

前項（２）に記載の発明によれば、制御信号のデューティ比が異なる少なくとも２つの時間区間を含む複数の時間区間で供給される電力の組み合わせによって、ヒーターへの電力供給が目標値となるように、かつ各時間区間で設定されるデューティ比の差が制限を超えないように、制御信号のデューティ比が設定されるから、各時間区間のデューティ比の差を制限以内に小さくすることができる。このため、電力振動を抑制でき、電源のフリッカーを抑制することができる。

前項（３）に記載の発明によれば、ヒーターへ連続して電流が供給される電流連続モードに移行しないデューティ比で電力供給の目標値を実現できる場合は、一定のデューティ比の制御信号でスイッチング素子がスイッチングされ、電流連続モードに移行しなければ目標の電力供給を実現できない場合は、複数の時間区間で供給される電力の組み合わせによって電力供給が目標値となるように、異なるデューティ比が設定されるから、必要な場合にのみフリッカーの抑制を行うことができる。

前項（４）に記載の発明によれば、ヒーターへ連続して電流が供給される電流連続モードに移行するときのデューティ比を閾値としたとき、デューティ比の差を最大値（１００％－閾値）以下に制限できるから、電力振動を安定的に抑制でき、電源のフリッカーを抑制することができる。

前項（５）に記載の発明によれば、時間区間の１つについてデューティ比１００％が設定され、ヒーターへ連続して電流が供給される電流連続モードに移行するときのデューティ比を閾値としたとき、デューティ比１００％の時間区間の直前または直後の時間区間のデューティ比として閾値または閾値以下で閾値に近い値が設定値とされるから、電流連続モードに移行するスイッチング動作を避けながら、フリッカーを抑制することができる。

前項（６）に記載の発明によれば、デューティ比１００％の時間区間の直前の時間区間のデューティ比として、デューティ比１００％の時間区間の直前または直後の時間区間のデューティ比として閾値または閾値以下で閾値に近い値が設定値が設定されたときは、その直前の時間区間のデューティ比がさらに小さく設定され、デューティ比１００％の時間区間の直後の時間区間のデューティ比として前記設定値が設定されたときは、その直後の時間区間のデューティ比がさらに小さく設定されるから、デューティ比を段階的に切り替えることができる。

前項（７）に記載の発明によれば、電力供給の目標値が増加方向に切り替わったときは、最も小さいデューティ比の時間区間から最も大きいデューティ比１００％の時間区間へ向かう順番でデューティ比が設定され、供給電力の目標値が減少方向に切り替わったときは、最も大きいデューティ比１００％の時間区間から最も小さいデューティ比の時間区間へ向かう順番でデューティ比が設定されるから、電力供給の目標値の切替に応じて、デューティ比を段階的に設定することができる。

前項（８）に記載の発明によれば、時間区間の切替周期は入力電力の周波数の１周期未満に設定されるから、電力変動周期が短くなり、フリッカーのちらつきの見え方が軽減される。

前項（９）に記載の発明によれば、ユーザーは、生産性優先モードとフリッカー軽減優先モードを選択することができる。

前項（１０）に記載の発明によれば、入力電圧に応じて閾値が変更されるから、入力電圧が変動したとしても、電流連続モードに移行するスイッチング動作を避けながらのフリッカー抑制を精度良く行うことができる。

前項（１１）に記載の発明によれば、入力電圧が低くなった場合、デューティ比１００％の時間区間の直前または直後の時間区間のデューティ比の設定値は高めに変更される。

前項（１２）に記載の発明によれば、電力変動周期が短くなり、フリッカーのちらつきの見え方が軽減される。

前項（１３）に記載の発明によれば、電力供給の目標値が１００％に近いときはデューティ比として１００％を設定し、ヒーターへ連続して電流が供給される電流連続モードに移行するときのデューティ比を閾値としたとき、電力供給の目標値が閾値よりも大で閾値に近いときは、デューティ比として閾値または閾値以下で閾値に近い値を設定することで、デューティ比の切替を行う必要は無くなり、電流連続モードに移行するスイッチング動作を避けながらフリッカーを抑制することができる。

前項（１４）に記載の発明によれば、１つのデューティ比の設定のみで電力供給の目標値を実現できない場合にのみ、少なくとも３つの時間区間で供給される電力の組み合わせによって電力供給が目標値となるように、異なるデューティ比を設定するから、１つのデューティ比の設定のみで電力供給の目標値を実現できる場合にまで、デューティ比の切替を行う必要はなくなり、無駄なフリッカーの発生を防止できる。

前項（１５）に記載の発明によれば、従来のように、第一時間区間と第二時間区間でのデューティ比の交互切替による制御方式に比べて、各時間区間でのデューティ比の差を小さくすることができ、電力振動を抑制でき、電源のフリッカーを抑制することができる画像形成装置となる。

前項（１６）または（１７）に記載の発明によれば、各時間区間でのデューティ比の差を小さくすることができ、電力振動を抑制でき、電源のフリッカーを抑制することができる。

前項（１８）または（１９）に記載の発明によれば、ヒータを内蔵した定着手段と、リアクトル、還流素子およびスイッチング素子を含み、入力電力をチョッピングするチョッパ手段と、を備えた画像形成装置のコンピュータに、同一のデューティ比の制御信号で前記スイッチング素子をスイッチングする期間を１つの時間区間とするとき、各時間区間でのデューティ比の差を小さくすることが可能な処理を実行させることができる。

画像形成装置の全体構成を示す図である。 定着制御装置の構成を示す図である。 定着制御装置の要部の時間波形を模式的に例示する図である。 図２のスイッチング素子がオン期間中でのヒータ電流を上段に例示し、オフ期間中でのヒータ電流を下段に例示する図である。 図２のヒータへの入力電流の時間波形を例示する図である。 低デューティ比の場合におけるヒータ電流を上段に例示し、高デューティ比の場合におけるヒータ電流を下段に例示する図である。 第一通電制御における定着制御装置の要部の時間波形を模式的に例示する図である。 第一通電制御および第二通電制御の切り替え時における定着制御装置の要部の時間波形を模式的に示す図である。 （Ａ）は、第一時間区間と第二時間区間でデューティ比を切り替える従来の制御方式を示す図、（Ｂ）は本実施形態に係る制御方式１を説明するための図である。 本実施形態に係る制御方式３を説明するための図である。 本実施形態に係る制御方式４を説明するための図である。 本実施形態に係る制御方式５を説明するための図である。 （Ａ）は、第一時間区間と第二時間区間でデューティ比を切り替える従来の制御方式を示す図、（Ｂ）は本実施形態に係る制御方式６を説明するための図である。 画像形成装置の定着制御動作を説明するためのフローチャートである。

《第一欄：画像形成装置の全体構成・印刷動作》
図１，図２において、画像形成装置１は、例えば、複写機、プリンタまたはファクシミリ、もしくは、これらの機能を備えた複合機であって、画像をシート状の印刷媒体Ｍ（例えば用紙）に印刷する。そのために、画像形成装置１は、大略的に、給紙部２と、レジストローラ対３と、画像形成手段４と、定着手段５と、制御手段６と、電源手段７と、を備える。ここで、少なくとも、定着手段５、制御手段６および電源手段７が定着制御装置８を構成する。以下、画像形成装置１の印刷動作時の各構成の動作について説明する。

給紙部２には、未使用の印刷媒体Ｍが積載される。給紙部２は、印刷媒体Ｍを一枚ずつ、図１中に破線で示す搬送経路ＦＰに送り出す。レジストローラ対３は、搬送経路ＦＰ上であって、給紙部２の下流側に設けられる。レジストローラ対３は、給紙部２から送り出された印刷媒体Ｍを一旦停止させた後、所定のタイミングで二次転写領域に送り出す。

画像形成手段４は、例えば、周知の電子写真方式およびタンデム方式により、トナー画像を中間転写ベルト上に生成する。かかるトナー画像は、中間転写ベルトにより担持され、二次転写領域に向けて搬送される。

二次転写領域には、レジストローラ対３から印刷媒体Ｍが送り込まれ、また、画像形成手段４からトナー画像が搬送されてくる。二次転写領域において、トナー画像は中間転写
ベルトから印刷媒体Ｍに転写される。

定着手段５において、加熱ローラ５１および加圧ローラ５３は当接してニップを形成する。また、加熱ローラ５１は、筒状の芯金内にヒータ５２を内蔵する。ヒータ５２は、例えばハロゲンヒータであって、電源手段７から供給される電流により点灯する。加圧ローラ５３は、制御手段６の制御下で回転する。加熱ローラ５１は加圧ローラ５３の回転に従動して回転する。印刷媒体Ｍがニップに送り込まれると、印刷媒体Ｍは、両ローラ５１，５３により加圧され、また、加熱ローラ５１により加熱される。その結果、印刷媒体Ｍにトナーが定着する。その後、印刷媒体Ｍは排紙トレイに向けて送り出される。

定着手段５はさらに、例えばサーミスタである第一温度検知手段５４を含む。第一温度検知手段５４は、加熱ローラ５１の温度（即ち、定着温度）を検出し、検出結果を制御手段６に出力する。

制御手段６において、ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたプログラムを、ＲＡＭを作業領域として使いながら実行する。制御手段６は、様々な制御を行うが、本実施形態で重要であるのは、ヒータ５２の通電制御である。具体的には、制御手段６は、第一温度検知手段５４の検出結果が目標温度となるように、後述のスイッチング素子８３１のデューティ比をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御やＰＦＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御で設定する。デューティ比は、周知のＰＩＤ制御やＰＩ制御等により定められる。本実施形態では、ヒータ５２の通電制御は、第一通電制御と、第二通電制御とが準備されており、制御手段６はさらに、所定の条件に基づき、第一通電制御および第二通電制御を適宜切り替える。

電源手段７は、図２に示すように、整流回路８１と、ノイズフィルタ８２と、チョッパ回路８３と、を少なくとも含む。電流検知手段８４と、電圧検知手段８５と、第二温度検知手段８６と、を含む。

整流回路８１は、商用電源に接続される。商用電源周波数は、例えば、日本では５０Ｈｚか６０Ｈｚである。

ノイズフィルタ８２は、例えばπ型フィルタであって、整流回路８１の出力側に縦続接続される。具体的には、ノイズフィルタ８２は、コイルＬ１と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、を含んでいる。コイルＬ１はヒータ５２と直列に、コンデンサＣ１，Ｃ２は同ヒータ５２と並列に接続される。

チョッパ回路８３は、例えば降圧チョッパ回路であって、フィルタ８２の出力側に縦続接続される。この場合、チョッパ回路８３は、コイル（リアクトル）Ｌ２と、還流素子Ｄと、スイッチング素子８３１と、駆動回路８３２と、を含んでいる。

コイルＬ２は、コイルＬ１とヒータ５２との間に直列に接続される。

還流素子Ｄは、例えばダイオードであって、コイルＬ２よりもフィルタ８２側にヒータ５２と並列に接続される。より具体的には、還流素子ＤのカソードがＬ１およびＬ２の間に、そのアノードがヒータ５２とスイッチング素子８３１のコレクタとの間に電気的に接続されるよう、還流素子Ｄは配置される。

また、スイッチング素子８３１は、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＭＯＳ－ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であって、還流素子Ｄよりもフィルタ８２側にヒータ５２と直列接続される。より具体的には、スイッチング素子８３１のコレクタがヒータ５２に、そのエミッタが整流回路８１の出力側に電気的に接続されるよう、スイッチング素子８３１は配置される。駆動回路８３２
は、スイッチング素子８３１のゲートに接続されて、制御手段６の制御下でスイッチング素子８３１のデューティ比および駆動周波数を設定する。以上のようなチョッパ回路８３の出力端子間にヒータ５２が接続される。

電流検知手段８４は、リアクトルＬ２に流れる電流（以下、リアクトル電流という）を検知して、その電流値を表す信号を、定期的に（具体的には、後述の第一時間区間Ｄ１よりもはるかに短い時間毎に）、制御手段６に送信する。

電圧検知手段８５は、整流回路８１の出力端子間に現れる電圧（以下、端子間電圧という）を検知して、その電圧値を表す信号を、定期的に（具体的には、第一時間区間Ｄ１よりもはるかに短い時間毎に）、制御手段６に送信する。

第二温度検知手段８６は、スイッチング素子８３１の温度（以下、素子温度という）を検知して、検出した温度を表す信号を、定期的に（具体的には、第一時間区間Ｄ１よりもはるかに短い時間毎に）、制御手段６に送信する。
《第二欄：第二通電制御（一般的なヒータへの通電制御）》
本欄では、図１～図６を用いて、一般的なヒータ５２への通電制御を説明する。

まず、整流回路８１には、商用電源により交流電流（図３上から二段目を参照）が供給される。なお、図３最上段には、商用電源電圧が示される。整流回路８１は、入力電流を全波整流して直流電流を生成する。フィルタ８２は、整流回路８１の出力電流からノイズを除去すると共に、スイッチング素子８３１を流れるパルス状電流の高周波成分が商用電源側に漏れることを防止している。

制御手段６からは、ヒータ５２を通電させる時間区間（つまり、パルス周期とデューティ比）を少なくとも示す制御信号（図３の上から三段目を参照）が駆動回路８３２に入力される。駆動回路８３２は、入力制御信号に基づきスイッチング素子８３１をオン／オフさせるための駆動信号を生成し（図３最下段を参照）、スイッチング素子８３１のゲートに供給する。ここで、スイッチング素子８３１のスイッチング周波数は、商用電源の周波数よりもはるかに高く、可聴域上限を超える周波数（約２０ｋＨｚ超）で駆動される。

スイッチング素子８３１がオンすると、図４上段の矢印Ａで示すように、コイルＬ２およびヒータ５２に、整流回路８１で生成された直流電流がスイッチング素子８３１を介して流れる。この間、コイルＬ２は、自身を流れる直流電流の一部を磁気エネルギーとして蓄える。

一方、スイッチング素子８３１がオフすると、図４下段の矢印Ｂで示すように、スイッチング素子８３１がオンの間にコイルＬ２に蓄えられた磁気エネルギーが電流として放出されてヒータ５２に流れ始める。この電流は、回生ダイオードとしての還流素子Ｄを介してコイルＬ２に戻る。

以上のような電源手段７の動作により、ヒータ５２への入力電流の波形は、図５に示されるように正弦波に近くなる。これにより、電源手段７の力率が向上すると共に、入力電流から高調波電流が低減される。

また、デューティ比の増減により、ヒータ５２への入力電流が制御されるため、ヒータ５２の消費電力を精度良く制御することができる。それゆえ、定着手段５での温度リップルも抑制でき、その結果、カラー印刷時の発色を安定させることができる。

ところで、コイルＬ２およびヒータ５２には、図６上段に示すように、整流回路８１か
らの入力電流（実線で示す）と、スイッチング素子８３１のオフ時に還流素子Ｄを介した還流電流（点線で示す）とを時間軸上で合成した電流が流れる。図６上段の電流波形ＷＦ２に示すように、低デューティ比の場合（即ち、所定パルス周期に対するパルス幅の比が低い場合）、スイッチング素子８３１をオフした後に電流が低下するまでに十分な時間が確保される。本実施形態では、低デューティ比は、例示的に、商用電源周波数が５０／６０Ｈｚの場合、８０％以下とする。この場合、図６上段の円内に示すように、パルス周期の切り替わり時に電流値をゼロにすることができる。換言すると、コイルＬ２に流れる電流が電流不連続モードになる。したがって、還流素子Ｄに流れるリカバリ電流（換言すると、リカバリノイズ）を抑制することができる。本実施形態では、低デューティ比の制御信号でスイッチング素子８３１を駆動して、ヒータ５２の通電制御を行うことを、第二通電制御という。

なお、第二通電制御において、スイッチング素子８３１は制御信号に基づき周期的にオン／オフを繰り返すが、このようなスイッチング周波数が約２０ｋＨｚ以下の可聴域に入ってしまうと、コイルＬ２が振動し、その結果、画像形成装置１から騒音が発生するという別の問題が生じる。よって、スイッチング周波数は可聴域の上限値を超えることが好ましい。
《第三欄：技術的課題の詳細》
図６下段には、第二通電制御において、デューティ比（即ち、上記所定パルス周期に対するパルス幅の比）が高い場合にヒータ５２に流れる電流の波形ＷＦ１が示される。本実施形態では、高デューティ比は、例示的に、商用電源周波数が５０／６０Ｈｚの場合、８０％超１００％未満とする。なお、以下では、デューティ比の高低の境界値となる８０％を所定のデューティ比という。高デューティ比の場合、ヒータ５２を流れる電流は電流連続モードとなる。ここで、電流連続モードとは、ヒータ５２等に流れる電流が実質的にゼロにならないモードを意味する。電流連続モードの場合、電流波形ＷＦ１に示すように、あるパルス周期の電流が０アンペアに落ちる前に、次のパルス周期の電流が整流回路８１から供給される。換言すると、還流電流がヒータ５２に流れた状態でスイッチング素子８３１がオンに切り替えられる。従って、図６下段の円内に示すように、周期の切り替わり時に電流値はゼロにならず、還流素子Ｄにはリカバリ電流が流れ、リカバリノイズが増大する傾向にある。また、還流素子Ｄに電流が流れている状態でスイッチング素子８３１をターンオンすると、スイッチングロスが生じて、スイッチング素子８３１の温度が上昇してしまう。以上の通り、高デューティ比でスイッチング素子８３１を駆動すると（即ち、ヒータ５２に大電力を供給すると）、いくつかの課題が生じる。したがって、第二通電制御のみでは、設定可能な定着温度の範囲の狭小化を招く。以上のような背景を考慮し、本実施形態では、第二通電制御に加え、スイッチング素子８３１の第一通電制御が実行可能となっており、両通電制御が適宜切り替えられる。
《第四欄：第一通電制御の概略》
次に、図７を主に参照し、第一通電制御を詳説する。以下には、ヒータ５２に対し定格電力の９０％の大電力を供給する場合について説明する。この時、第二通電制御を行うと、スイッチング素子８３１は高デューティ比（８０～９９％）で駆動され、その結果、ヒータ５２には電流連続モードの電流が流れるとする。

上記のように、第二通電制御では電流連続モードになってしまう場合、制御手段６は、第一通電制御を周期的に行う。第一通電制御の実行周期Ｔ１には、時間軸上で、第一時間区間Ｄ１と第二時間区間Ｄ２とが少なくとも一度ずつ現れる。時間区間Ｄ１，Ｄ２はこの例ではそれぞれ、商用電源一周期分に相当する時間となっている。ここで、図７には、実行周期Ｔ１が商用電源周期の二倍（即ち、下限値）の場合が例示される。なお、実行周期
Ｔ１の上限値は、ヒータ５２の被加熱体である加熱ローラ５１の熱時定数の二倍である。ここで、熱時定数とは、ある温度から他の温度に変化させた時に、その５０％の温度を指示するまでの時間である。

制御手段６は、第一時間区間Ｄ１において、電流不連続モードとなる低デューティ比（即ち、８０％のデューティ比）を有する制御信号を生成して出力する。その結果、ヒータ５２に流れる電流は、その定格電力の８０％に相当する電流値を有することとなる。それに対し、第二時間区間Ｄ２においては、１００％のデューティ比を有する制御信号を生成し出力する。その結果、ヒータ５２に流れる電流は、正弦波状になり、その定格電力の１００％に相当する電流値を有することになる。なお、スイッチング素子８３１が入力電流をオン／オフしないので、ヒータ５２に流れる電流は、原理的に、電流連続モードにはならない。

実行周期Ｔ１において、デューティ比の時間平均をとると９０％となる。即ち、この実行周期Ｔ１において、ヒータ５２に流れる電流は、その定格電力の９０％に相当する電流値を有する。このように、第一通電制御によれば、ヒータ５２に大電力を供給可能となるため、ヒータ５２に流れる電流が電流連続モードになることを避けつつも、定着温度を高くすることができる。
《第五欄：第一通電制御および第二通電制御の切り替え》
本実施形態では、制御手段６は、第一通電制御および第二通電制御を適宜切り替える。より詳細には、予め定められた変数が、ヒータ５２に流れる電流が電流連続モードとなる基準値を超える場合に、第一通電制御が実行され、そうでない場合には、第二通電制御が実行される。定着温度の制御のために、図８には、ヒータ５２に対し、定格電力の９０％の電力を供給する第一時間帯Ｚ１から、その７０％の電力を供給する第二時間帯Ｚ２へと遷移する様子が例示される。

第三欄で説明したように、定格電力の９０％の電力を供給すべく、高デューティ比でスイッチング素子８３１がスイッチングを行うと、様々な問題が発生するので、第一時間帯Ｚ１では、制御手段６は、第一通電制御を行う。より具体的には、第一通電制御において、制御手段６は、第一時間区間Ｄ１では、８０％のデューティ比を表す制御信号を、第二時間区間Ｄ２では、１００％のデューティ比を表す制御信号を、スイッチング素子８３１に出力する。

それに対し、定格電力の７０％の電力をヒータ５２に供給するのであれば、本件で問題視する電流連続モードが発生しないので、制御手段６は、第二時間帯Ｚ２では第二通電制御を行う。この時、制御手段６は、全時間帯にわたり、７０％のデューティ比を表す制御信号をスイッチング素子８３１に出力する。
《第六欄：第一通電制御の課題と解決法》
以上の制御を行うことで、スイッチング素子８３１の電流連続モードの条件でのスイッチングは回避でき、リカバリノイズの増大によりマシンノイズレベルの悪化低減及びスイッチング素子８３１の温度上昇の低減を実現している。

しかし、この制御を行った時の一つの不具合として、第一通電制御（第一時間帯Ｚ１）を継続して行うレベルのデューティ比の切替による電力制御が必要な場合、図８の第１通電制御の継続つまり第一時間区間Ｄ１と第二時間区間Ｄ２の制御切替周期で供給電力の振動を起こす状況が発生する。例えば制御信号のデューティ比８１％の電力供給を継続する場合は、デューティ比６２％とデューティ比１００％の電力振動が、電源周波数５０Ｈｚでかつ制御周期即ち第一時間区間Ｄ１と第二時間区間Ｄ２の長さがそれぞれ２０ｍｓｅｃの場合、２０ｍｓｅｃ間隔で発生し、消費電流の固定周期の振動を発生させる原因となり電源のフリッカーに対して影響を及ぼす事が懸念される。

そこでこの実施形態では、このような第一通電制御（第一時間帯Ｚ１）において発生する電力振動に起因するフリッカーを抑制できる制御方式を採用している。

図９（Ａ）は、上述した第一時間区間Ｄ１と第二時間区間Ｄ２でデューティ比を切り替える従来の制御方式（以下、従来方式ともいう）を示す図で、図９（Ｂ）は、本実施形態に係る制御方式（以下、新方式ともいう）１を説明するための図である。

例えば制御周期を２０ｍｓｅｃと設定し、デューティ比８１％による電力供給を目標値とし、スイッチング素子が電流連続モードに移行するデューティ比の閾値が８０％であり、８０％を超えるデューティ比では電流連続モードとなる場合、図９（Ａ）に示す従来方式では、電流連続モードとなる８０％を超え１００％未満のデューティ比を回避して、デューティ比６２％の第一時間区間Ｄ１とデューティ比１００％の第二時間区間Ｄ２の組み合わせによる平均値で、電力供給の目標値８１％を実現している。

この場合 例えば１０００Ｗのハロゲンヒーター５２を想定すると消費電流が６．２Ａと１０．０Ａのレベルを２０ｍｓｅｃ周期で繰り返す為、４Ａレベルの電流変動となり、たこ足配線等により配線インピーダンスを持つと電源電圧のレベル変動を及ぼす可能性が考えられる。

これに対し、新方式１ではデューティ比６２％の時間区間とデューティ比１００％の時間区間の間に、電流連続モードに移行する閾値と同じデューティ比８０％の時間区間を設定することで、消費電流の瞬時変動を抑えながら、デューティ比８１％による電力供給の目標値を実現できる制御としている。なお、新方式１では、デューティ比６２％の時間区間を第一時間区間Ｄ１、新たに設定されたデューティ比８０％の時間区間を第二時間区間Ｄ２、その後のデューティ比１００％の時間区間を第三時間区間Ｄ３とする。新方式１では、時間区間毎の電流変動は６．２Ａ→８Ａ→１０Ａレベルと２Ａレベルの変動となり、従来方式の４Ａレベルから軽減をすることができる。

新方式１では、２つの時間区間Ｄ１、Ｄ３間の制御信号のデューティ比の差が一定値（例えば２０％）を超える場合に、その間に、電流連続モードに移行するのを避けながら中間のデューティ比の時間区間Ｄ２を設定して、電流変動を抑制する方式ともいえる。中間のデューティ比の時間区間Ｄ２を設定したときに、この新たな時間区間Ｄ２と直前または直後の時間区間Ｄ１またはＤ３の間のデューティ比の差がなお一定値以上のときは、電流連続モードに移行するのを避けながらさらに中間のデューティ比の時間区間を設定して、４つ以上の時間区間を構成しても良い。一定値は、電流連続モードに移行するデューティ比の閾値（例えば８０％）と１００％の差に設定するのが良い。

なお、図８の第二通電制御（第２時間帯Ｚ２）のように、ヒーター５２へ連続して電流が供給される電流連続モードに移行しないデューティ比で電力供給の目標値を実現できる場合は、一定のデューティ比を設定継続すれば良く、この場合はフリッカーは問題とならない。電流連続モードに移行しなければ電力供給の目標値を実現できない場合に、異なるデューティ比の少なくとも３つの時間区間Ｄ１～Ｄ３を設定すれば良い。

次に新方式２について説明する。新方式２は、第一時間区間Ｄ１における制御信号のデューティ比を設定したとき、次の第二時間区間Ｄ２における制御信号のデューティ比を制限を超えないように設定し、さらに第二時間区間Ｄ２における制御信号のデューティ比に対して、次の第三時間区間Ｄ３におけるデューティ比を制限を超えないように設定する方式である。

例えば、制限を２０％、デューティ比８１％による電力供給を目標値とし、第一時間区間Ｄ１のデューティ比を６２％に設定したとき、次の第二時間区間Ｄ２では２０％以内でかつ電流連続モードとならないデューティ比を設定する。ここでは、新方式１と同じ８０％を選択する。さらに、次の第三時間区間Ｄ３として２０％以内の差を保持してデューティ比を１００％に設定する。これにより消費電流の瞬時変動を抑えることができる。制限の最大値は、１００％と電流連続モードに移行するデューティ比の閾値との差、つまり（１００％－閾値）に設定するのが良い。新方式２では、第一～第三の各時間区間Ｄ１～Ｄ３の組み合わせの様子は図９（Ｂ）に示した新方式１と同じとなる。なお、電力供給の目標値が例えば９０％の場合は、デューティ比８０％の第一時間区間Ｄ１とデューティ比１００％の第二時間区間Ｄ２の繰り返しであっても良い。

次に新方式３について説明する。新方式３は、図１０に示すように、デューティ比１００％の第一時間区間Ｄ１の次の第二時間区間Ｄ２のデューティ比を、電流連続モードに移行するデューティ比の閾値と同じか、閾値以下で閾値に近い値を設定値とすることにより、電流変動を抑える制御とする。例えばデューティ比が８０％を超えると電流連続モードに移行する場合（閾値が８０％の場合）は、第二時間区間Ｄ２のデューティ比を８０％か、または８０％以下で８０％に近い値とする。またその後の第三時間区間Ｄ３のデューティ比も、所定差（例えば２０％）以内で段階的に小さくすることで、電力変動を抑制する。そして、第一時間区間Ｄ１～第三時間区間Ｄ３を繰り返すことで、平均値として電力供給の目標値８１％を実現する。

次に新方式４について説明する。新方式４は、第１通電制御に移行し、電力供給の目標値が減少方向に切り替わったときは、最も大きいデューティ比１００％の時間区間から最も小さいデューティ比の時間区間へ向かう順番でデューティ比を設定する。例えば電力供給の目標値が１００％から８１％に切り替わったときは、図１１に示すように、第１通電制御に移行する直前のデューティ比が１００％であれば、第１通電制御の開始後の第一時間区間Ｄ１もデューティ比１００％とし、続く第二時間区間Ｄ２、第三時間区間Ｄ３はデューティ比を順に低く設定する。その後は順に高く設定しこれを繰り返すことにより、電流変動を抑制する。例えば、図１１に示すように１００％→８０％→６３％→６３％→８０％→１００％の切り替えとし、これを繰り返すことで、電力供給の目標値８１％を実現する。

また、第１通電制御に移行し、電力供給の目標値が増加方向に切り替わったときは、逆に、第１通電制御の開始後の第一時間区間Ｄ１において最も小さいデューティ比を設定し、次の第二時間区間Ｄ２ではより大きいデューティ比を設定し、続く第三時間区間Ｄ３で最も大きいデューティ比１００％を設定するのが良い。例えば、６３％→８０％→１００％→１００％→８０％→６３％といった具合である。

次に新方式５について説明する。新方式５は、図１２に示すように、電力供給の目標値として電流連続モードとなる例えば８１％を実現する場合、従来と同様に、デューティ比６２％の第一時間区間Ｄ１とデューティ比１００％の第二時間区間Ｄ２の２つの交互切替とするが、切替周期を入力電力の周波数の１周期未満に設定することで、電力変動周期を短くしてフリッカーによるちらつきの見え方を軽減する。例えば、入力電力の周波数が５０Ｈｚの場合、第一時間区間Ｄ１と第二時間区間Ｄ２の時間をいずれも２０ｍｓｅｃ未満にして、切替周期を２０ｍｓｅｃ未満とする。好ましくは、切替周期を入力電力の周波数の半周期以下に設定するのが良い。図１２は切替周期が入力電力の周波数の半周期である場合を示している。

なお、異なるデューティ比の３つ以上の時間区間Ｄ１～Ｄ３を設定して切り替える場合も、各時間区間の長さをいずれも入力電力の周波数の１周期未満に設定することで、切替周期を入力電力の周波数の１周期未満、好ましくは半周期以下に設定して、フリッカーによるちらつきの見え方を軽減してもよい。

また、ユーザーの意思を尊重し、生産性優先モードとフリッカー軽減優先モードをユーザーが選択できるように、例えば選択ボタンを画像形成装置１の操作パネルに表示してもよい。この場合、生産性優先モードが選択されると、従来方式を設定し、フリッカー軽減優先モードが選択された場合にのみ、新方式１～５のいずれかを含めたフリッカー軽減方式を設定すれば良い。

さらに、電圧検知手段８５で検出した入力電圧に合せて電流連続モードとなるデューティ比の閾値を変更しても良い。入力電圧が低くなった場合、負荷に流す電流が小さくなるため、スイッチング素子８３１をオフした時に電流がゼロになる迄の時間が短くなり、連続電流モードに移行するデューティ比つまり閾値を高めに変更することができるからである。

図１３（Ａ）（Ｂ）は、新方式６を従来方式と比較して説明するための図である。新方式６では、電力供給の目標値が１００％に近いときはデューティ比として１００％を設定し、電流連続モードに移行するときのデューティ比を閾値としたとき、電力供給の目標値が閾値よりも大で閾値に近いときは、デューティ比として閾値または閾値以下で閾値に近い値を設定する。

具体的には、電流連続モードに移行するデューティ比の閾値を８０％としたとき、電力供給の目標値が、電流連続モードとなる例えばデューティ比８６％の場合、従来では、同図（Ａ）に示すように、デューティ比７２％の第１時間区間Ｄ１とデューティ比１００％の第２時間区間Ｄ２の交互切替によって目標値を実現していた。これに対し新方式６では、同図（Ｂ）に示すように、全時間区間をデューティ比１００％に設定する。

また、電力供給の目標値が、電流連続モードとなるデューティ比８１％の場合、従来では、同図（Ａ）に示すように、デューティ比６２％の第１時間区間Ｄ１とデューティ比１００％の第２時間区間Ｄ２の交互切替によって目標値を実現していた。これに対し新方式６では、同図（Ｂ）に示すように、全時間区間をデューティ比８０％に設定する。

このような新方式６によれば、電流連続モードに移行するスイッチング動作を避けながら電流変動を抑制しフリッカーを抑制することができる。

なお、電力供給の目標値が８１－８５％の場合はデューティ比８０％を設定し、目標値が９５－９９％の場合はデューティ比１００％に設定しても良い。また、定着手段５の温度追従性に若干の遅れが生じるが、例えば狙いの温度からの差分によりデューティ比の設定判断をする様にしてもよい。

以上説明した新方式を第一通電制御（第一時間帯Ｚ１）において適用することにより、従来のように、デューティ比の差が大きい第一時間区間Ｄ１と第二時間区間Ｄ２の交互切替による制御方式に比べて、デューティ比の差を小さく保持して複数の時間区間でデューティ比を切り替えることができるから、電力振動を抑制でき電源のフリッカーを抑制することができ、スイッチング素子８３１の温度上昇、スイッチング素子８３１からのノイズ発生を低減することができる。あるいは、切替周期を短くした場合は電力変動周期を短くすることができる。

図１４は、画像形成装置１の定着制御動作を説明するためのフローチャートである。この動作は、画像形成装置１のＣＰＵがＲＯＭ等の記録媒体に格納された動作プログラムを実行することにより行われる。

ステップＳ００１で電源オンを検知すると、ステップＳ００２で制御をスタートする。次いでステップＳ００３で、定着機能として必要な電力供給の目標値を設定する。

次いでステップＳ００４で、設定された電力供給の目標値がスイッチング素子８３１の電流連続モードになるかどうかを判断する。例えば８１～９９％であれば電力連続モードになるものとして（ステップＳ００４でＹＥＳ）、ステップＳ００６の第１通電制御を選択する。電力連続モードにならなければ（ステップＳ００４でＮＯ）、ステップＳ００５の第２通電制御を選択する。第２通電制御を選択した場合は、ステップＳ００９で、電力供給の目標値を実現するデューティ比を設定する。

ステップＳ００６の第１通電制御を選択した場合は、まずステップＳ００７で、演算１により複数の時間区間の電力供給の組み合わせで目標値を実現するデューティ比の組合せを選択する。ここでは、前述した新方式１の場合を説明する。まず、従来のように第一時間区間Ｄ１と第二時間区間Ｄ２の２つの時間区間の平均で、電力供給の目標値となる様に各デューティ比を設定をする。例えば連続電流モードに移行する閾値を８０％とすると、目標値８１％を実現するために、第一時間区間Ｄ１のデューティ比６２％と第二時間区間Ｄ２のデューティ比１００％を組合せる。

次にステップＳ００８で、電力段差を低減する為に演算２を行う。例えば、デューティ比６２％の時間区間とデューティ比１００％の時間区間の間に、電流連続モードとならない最大値である閾値８０％をデューティ比とする時間区間を挿入することで、電力段差を低減する。ステップＳ００９では、こうして設定したデューティ比で制御指示を行う。制御が終了すると、ステップＳ０１０で本動作を終了する。

なお、電力供給の目標値が変更された場合等は、ステップＳ００２に戻って動作を再スタートする。

ただし、第１通電制御を行う場合において 例えば目標値９５％の場合は、ステップＳ００７の演算１の段階で連続電流モードを回避する組合せとして１００％→１００％→１００％→８０％となり、電力段差が最低の２０％の状態を確保できるので、特にステップＳ００８での演算２による再試算は行わない。

目標値が９８％の場合も１００％→１００％→１００％→１００％→１００％→１００％→１００％→１００％→１００％→８０％となり、同様である。

尚、定着に必要となる電力供給の目標値（ステップＳ００３）は、定着手段５の温度状況／印刷等の動作モード／環境等により適宜変更されるので、ステップＳ００３の時点の目標値は、ステップＳ００９及びステップＳ００８－Ｓ００９の設定状況を考慮して数値設定されることになる。

前述した新方式２－６についても、ステップＳ００６の第一通電制御を選択した後に、デューティ比の設定等が行われる。

なお、以上の実施形態等の説明では、第二通電制御は印刷動作時に行われるとして説明した。しかし、これに限らず、画像形成装置１のウォームアップ時に、第二通電制御が行われても良い。

本発明に係る定着制御装置および画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリおよびこれら機能を備えた複合機に好適である。

１ 画像形成装置
５ 定着手段
６ 制御手段
７ 電源手段
８ 定着制御装置
５２ ヒータ
５４ 第一温度検知手段
８１ 整流回路
８２ ノイズフィルタ
８２ フィルタ
８３ チョッパ回路
８４ 電流検知手段
８５ 電圧検知手段
８６ 第二温度検知手段
Ｄ 還流素子
Ｌ２ コイル（リアクトル）
８３１ スイッチング素子
８３２ 駆動回路

Claims (19)

1. ヒータを内蔵した定着手段と、
   リアクトル、還流素子およびスイッチング素子を含み、入力電力をチョッピングするチョッパ手段と、
   制御信号により前記スイッチング素子をスイッチングして前記チョッパ手段から前記ヒーターへ電力を供給すると共に、デューティ比の異なる制御信号を出力してヒーターへの電力供給を制御可能な制御手段と、
   を備え、
   同一のデューティ比の制御信号で前記スイッチング素子をスイッチングする期間を１つの時間区間とするとき、前記制御手段は、前記制御信号のデューティ比がそれぞれ異なる第一時間区間～第三時間区間の少なくとも３つの時間区間で供給される異なる電力の組み合わせによって、前記ヒーターへの電力供給が目標値となるように、前記制御信号のデューティ比を設定することを特徴とする定着制御装置。
2. ヒータを内蔵した定着手段と、
   リアクトル、還流素子およびスイッチング素子を含み、入力電力をチョッピングするチョッパ手段と、
   制御信号により前記スイッチング素子をスイッチングして前記チョッパ手段から前記ヒーターへ電力を供給すると共に、デューティ比の異なる制御信号を出力してヒーターへの電力供給を制御可能な制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、同一のデューティ比の制御信号で前記スイッチング素子をスイッチングする期間を１つの時間区間とするとき、前記制御信号のデューティ比が異なる少なくとも２つの時間区間を含む複数の時間区間で供給される電力の組み合わせによって、前記ヒーターへの電力供給が目標値となるように、かつ各時間区間で設定されるデューティ比の差が制限を超えないように、前記制御信号のデューティ比を設定することを特徴とする定着制御装置。
3. 前記制御手段は、前記ヒーターへ連続して電流が供給される電流連続モードに移行しないデューティ比で電力供給の目標値を実現できる場合は、一定のデューティ比の制御信号で前記スイッチング素子をスイッチングし、電流連続モードに移行しなければ目標の電力供給を実現できない場合は、複数の時間区間で供給される電力の組み合わせによって電力供給が目標値となるように、異なるデューティ比を設定する請求項１または２に記載の定着制御装置。
4. 前記ヒーターへ連続して電流が供給される電流連続モードに移行するときのデューティ比を閾値としたとき、前記制限の最大値は、（１００％－閾値）である請求項２に記載の定着制御装置。
5. 前記制御手段は、前記時間区間の１つについてデューティ比１００％を設定し、前記ヒーターへ連続して電流が供給される電流連続モードに移行するときのデューティ比を閾値としたとき、デューティ比１００％の時間区間の直前または直後の時間区間のデューティ比として閾値または閾値以下で閾値に近い値を設定値とする請求項１～４のいずれかに記載の定着制御装置。
6. 前記制御手段は、デューティ比１００％の時間区間の直前の時間区間のデューティ比として前記設定値を設定したときは、その直前の時間区間のデューティ比をさらに小さく設定し、デューティ比１００％の時間区間の直後の時間区間のデューティ比として前記設定値を設定したときは、その直後の時間区間のデューティ比をさらに小さく設定する請求項５に記載の定着制御装置。
7. 前記制御手段は、電力供給の目標値が増加方向に切り替わったときは、最も小さいデューティ比の時間区間から最も大きいデューティ比１００％の時間区間へ向かう順番でデューティ比を設定し、供給電力の目標値が減少方向に切り替わったときは、最も大きいデューティ比１００％の時間区間から最も小さいデューティ比の時間区間へ向かう順番でデューティ比を設定する請求項５または６に記載の定着制御装置。
8. 前記制御手段は、前記時間区間の切替周期を入力電力の周波数の１周期未満に設定する請求項１～７のいずれかに記載の定着制御装置。
9. 生産性優先モードとフリッカー軽減優先モードの選択手段を備え、
   前記制御手段は、フリッカー軽減優先モードが選択された場合にのみ、前記少なくとも３つの時間区間での異なるデューティ比の設定による電力制御を行う請求項１～８のいずれかに記載の定着制御装置。
10. 入力電圧を検出する検出手段を備え、
    前記検出手段による検出結果を基に、前記閾値は変更される請求項４～９のいずれかに記載の定着制御装置。
11. 前記制御手段は、前記検出手段により検出された入力電圧が低くなった場合、前記設定値を高めに変更する請求項１０で引用する請求項５に記載の定着制御装置。
12. ヒータを内蔵した定着手段と、
    リアクトル、還流素子およびスイッチング素子を含み、入力電力をチョッピングするチョッパ手段と、
    制御信号により前記スイッチング素子をスイッチングして前記チョッパ手段から前記ヒーターへ電力を供給すると共に、デューティ比の異なる制御信号を出力してヒーターへの電力供給を制御可能な制御手段と、
    を備え、
    同一のデューティ比の制御信号で前記スイッチング素子をスイッチングする期間を１つの時間区間とするとき、前記制御手段は、前記制御信号のデューティ比がそれぞれ異なる少なくとも２つの時間区間で供給される異なる電力の組み合わせによって、前記ヒーターへの電力供給が目標値となるように、前記制御信号のデューティ比を設定するとともに、前記少なくとも２つの時間区間の切替周期を入力電力の周波数の１周期未満に設定することを特徴とする定着制御装置。
13. 前記制御手段は、電力供給の目標値が１００％に近いときはデューティ比として１００％を設定し、前記ヒーターへ連続して電流が供給される電流連続モードに移行するときのデューティ比を閾値としたとき、電力供給の目標値が閾値よりも大で閾値に近いときはデューティ比として閾値または閾値以下で閾値に近い値を設定する請求項１～１１のいずれかに記載の定着制御装置。
14. 前記制御手段は、１つのデューティ比の設定のみで電力供給の目標値を実現できない場合にのみ、複数の時間区間で供給される電力の組み合わせによって電力供給が目標値となるように、異なるデューティ比を設定する請求項１～１１、１３のいずれかに記載の定着制御装置。
15. 請求項１～１４のいずれかに記載の定着制御装置を備えた画像形成装置。
16. ヒータを内蔵した定着手段と、
    リアクトル、還流素子およびスイッチング素子を含み、入力電力をチョッピングするチョッパ手段と、
    を備えた画像形成装置が、
    制御信号により前記スイッチング素子をスイッチングして前記チョッパ手段から前記ヒーターへ電力を供給すると共に、デューティ比の異なる制御信号を出力してヒーターへの電力供給を制御し、かつ同一のデューティ比の制御信号で前記スイッチング素子をスイッチングする期間を１つの時間区間とするとき、前記制御信号のデューティ比がそれぞれ異なる第一時間区間～第三時間区間の少なくとも３つの時間区間で供給される異なる電力の組み合わせによって、前記ヒーターへの電力供給が目標値となるように、前記制御信号のデューティ比を設定することを特徴とする定着制御方法。
17. ヒータを内蔵した定着手段と、
    リアクトル、還流素子およびスイッチング素子を含み、入力電力をチョッピングするチョッパ手段と、
    を備えた画像形成装置が、
    同一のデューティ比の制御信号で前記スイッチング素子をスイッチングする期間を１つの時間区間とするとき、前記制御信号のデューティ比が異なる少なくとも２つの時間区間を含む複数の時間区間で供給される電力の組み合わせによって、前記ヒーターへの電力供給が目標値となるように、かつ各時間区間で設定されるデューティ比の差が制限を超えないように、前記制御信号のデューティ比を設定することを特徴とする定着制御方法。
18. ヒータを内蔵した定着手段と、
    リアクトル、還流素子およびスイッチング素子を含み、入力電力をチョッピングするチョッパ手段と、
    を備えた画像形成装置のコンピュータに、
    制御信号により前記スイッチング素子をスイッチングして前記チョッパ手段から前記ヒーターへ電力を供給すると共に、デューティ比の異なる制御信号を出力してヒーターへの電力供給を制御し、かつ同一のデューティ比の制御信号で前記スイッチング素子をスイッチングする期間を１つの時間区間とするとき、前記制御信号のデューティ比がそれぞれ異なる第一時間区間～第三時間区間の少なくとも３つの時間区間で供給される異なる電力の組み合わせによって、前記ヒーターへの電力供給が目標値となるように、前記制御信号のデューティ比を設定する処理を実行させるためのプログラム。
19. ヒータを内蔵した定着手段と、
    リアクトル、還流素子およびスイッチング素子を含み、入力電力をチョッピングするチョッパ手段と、
    を備えた画像形成装置のコンピュータに、
    同一のデューティ比の制御信号で前記スイッチング素子をスイッチングする期間を１つの時間区間とするとき、前記制御信号のデューティ比が異なる少なくとも２つの時間区間を含む複数の時間区間で供給される電力の組み合わせによって、前記ヒーターへの電力供給が目標値となるように、かつ各時間区間で設定されるデューティ比の差が制限を超えないように、前記制御信号のデューティ比を設定する処理を実行させるためのプログラム。

Images