JP3316170B2 - 定着ヒータの制御方法および画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電式複写機、プ
リンタ等の画像形成装置に係り、特に、その定着ヒータ
のＯＮ／ＯＦＦによる突入電流を含めた電流の変動を低
減させるそのヒータ制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の定着ヒータには比較的消
費電流の大きいハロゲンランプが使用されており、その
ＯＮ時には非常に大きな突入電流の発生がある。特に、
ハロゲンヒータの特性上、ハロゲンヒータ自身の温度が
高いときはその抵抗値が大きく、低いときには抵抗値が
小さくなる。通常、ヒータ温度が予め定められた温度よ
り低くなった場合にハロゲンヒータを点灯するので、点
灯直後には大きな突入電流が流れることになる。

【０００３】図５に電圧変動説明図を示す。一般的に、
電源コンセント側から供給電源を見た場合、比較的小さ
な電源インピーダンス（Ｒs）７が存在する。このた
め、電源に接続された機器（ここでは、複写機）の消費
電流Ｉが大きく急に変化したときは、電源電圧Ｖの変動
が発生し、その大きさは、急激な電流変化を△Ｉとすれ
ば、急激な電源変動分は△Ｖ＝Ｒs×△Ｉと評価でき
る。例えば、このコンセントラインに照明器具９が接続
されていれば、急激な電圧変動は照明のチラツキとなっ
て現れてくる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここで、具体的な定着
器の構成に関連して、本発明の課題を説明する。

【０００５】図１は、本発明が適用される定着器の概略
図であり、この中のｌはヒータローラ、２は加圧ローラ
を表わす。この両ローラ１，２間に、トナー画像が現像
された用紙３を通過させることにより、トナー画像を用
紙３上に熱融着させることができる。ヒータローラ１内
には、メインヒータ４とサブヒータ５が図示された形で
装着されている。

【０００６】すなわち、図２に示すように、メインヒー
タ４の発熱強度分布は中央付近にピークがあり（図２
Ａ）、一方、サブヒータ５は両端部側にピークがある
（図２Ｂ）。この２本のヒータを交互に点灯させ、そし
て各ヒータの点灯時間を調節することで、ローラ表面上
での温度分布を均一化させる（図２Ｃ）。

【０００７】図３はスタンバイ時のヒータヘの通電電流
波形を示すが、この中でＰ１は大きな電流変化がある部
分である。図５で前述したように、この電流変化が、供
給電源そのものの電圧変動を生じさせ、同一電源に接続
されている照明等のチラツキなどの弊害を引き起こして
きた。近年、このような機器の電流変化による電圧変動
を低減させようという社会的な要請が強まっている。

【０００８】画像形成装置の定着器に使用されるハロゲ
ンヒータによる急激な電流変化を低減するための方法
を、本発明は提供するものであるが、具体的には、図３
内に示された以下の急激な電流変化部分を緩和すること
である。

【０００９】１、 ハロゲンヒータの突入電流部（図３
内のＰ１，Ｐ２部） ２、 ２本ヒータ構成の定着器でヒータを交互に切り替
えたときの電流変動部（図３内のＰ３，Ｐ４） このような問題点を解決するために、図４に示す様な位
相制御によるヒータヘの通電が考えられる。ヒータＯＮ
直後の突入電流発生時のような急激な電圧変動防止に
は、電圧の実効的な大きさを徐々に大きくしていけば良
いから、例えば図４内メインヒータ４ヘの通電波形に示
した形で、まず、１半波長内の通電時間を、ｔm1，ｔm
2，ｔm3，…，ｔmcへと徐々に、拡大していけば良い。
サブヒータ５についても同様にｔs1，ｔs2，ｔs3，…，
ｔscとする。この中で、メインヒータ４の定常状態通電
位相角に相当するｔmcおよびサブヒータ５のｔscは、一
定値である。

【００１０】この値は、図３内の切り替え波形に戻って
考えると、この場合のメインヒータ４の通電電力はＴｍ
／Ｔ、サブヒータはＴs／Ｔの割合であるので、この値
に従ってｔmc，ｔscを調整することが可能である。

【００１１】このような構成により、事実、理想に近い
穏やかな電流変化をさせることも可能である。しかし、
この方法には、以下の様な欠点も存在する。

【００１２】１、位相角（即ち、上述ｔmc，ｔscなどの
時間）を決めるためのタイマ機構など、そのハードウェ
アが複雑であること、そして、それらの設定、起動など
の制御上の複雑性も同様に高くなると考えられる。

【００１３】２、電源周波数の異なる地域（５０Ｈｚ，
６０Ｈｚの地域差）に対しては、各々別の設定をしなけ
ればならず、その切り分けに対する管理上の煩雑さを生
ずる。

【００１４】３、図４を見ても明らかな様に、ヒータヘ
の通電がゼロクロス起点ではなく、半波長内の中間でＯ
Ｎされているため、高調波電流の発生という弊害を生み
出す。この高調波電流は、電源周波数の高次波（数倍〜
数十倍）で発生し、これは給電線を通して接続された他
の機器ヘ、ノイズとして妨害を与え、誤動作、故障の原
因となる。従って、位相制御の場合には、この電源高調
波電流を低減するため、別途、大容量のチョークコイル
を挿入する、等の対応が必要となっている。

【００１５】本発明は、このような問題点に鑑み、これ
を克服できる方法を提案するものである。すなわち、本
発明は、位相制御によらず、定着ヒータによる急激な電
流変化を低減することができる定着ヒータの制御方法お
よびこれを採用した画像形成装置を提供するものであ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明による定着ヒータ
の制御方法は、定着ヒータへ印加する交流電源電圧の少
なくとも連続する３半波長分を周期として、そのうちの
１または複数の半波長分の波形を間引く制御を採用し、
前記定着ヒータへの交流電源電圧の印加開始直後に、前
記定着ヒータに対して前記間引き制御による間引き波形
を印加した後、間引きのない波形の印加へ移行すること
を特徴とする。

【００１７】これによって、定着ヒータへの交流電源電
圧の印加開始直後の突入電流の発生を防止することがで
きる。また、位相制御によらず、ヒータ電流がゼロクロ
ス起点から印加されるため、電源ライン上における電源
高調波の発生を殆どなくすとともに、制御ハードウェア
を比較的単純化することができる。

【００１８】具体的には、３半波長分を周期として、前
記交流電源電圧の印加開始直後に、間引き数２として複
数周期の印加を行い、その後、間引き数０の印加へ移行
する。

【００１９】他の見地によれば、本発明の方法は、前記
交流電源電圧の印加開始直後に、間引き数を大から小に
変化させた後、間引き数０とするものである。

【００２０】例えば、３半波長分を周期として、前記交
流電源電圧の印加開始直後に、間引き数２として複数周
期の印加を行い、ついで、間引き数を１として複数周期
の印加を行い、その後、間引き数０の印加へ移行する。

【００２１】前記定着ヒータが、第１のヒータと第２の
ヒータとからなる場合、前記第１のヒータと第２のヒー
タに対して交互に通電する際、連続する３半波長分を周
期として、第１のヒータには１周期の３半波長のうちの
１半波長または２半波長分の波形を間引いて通電し、第
２のヒータには第１のヒータで間引いた半波長分のみの
波形を印加する。

【００２２】この場合、例えば、このような第１および
第２のヒータへの第１の通電パターンと、第１および第
２のヒータの関係を逆にした第２の通電パターンとを交
互に切り替える。

【００２３】具体的には、第１のヒータに対するＮm個
の半波長の連続印加と、第２のヒータに対するＮs個の
半波長の連続印加とを交互に繰り返す制御と等価な制御
として、２Ｎs−Ｎm個の半波長分、前記第１の通電パタ
ーンで第１および第２のヒータへの通電を行い、つい
で、２Ｎm‐Ｎs個の半波長分前記第２の通電パターンで
第１および第２のヒータへの通電を行うことを交互に繰
り返す。

【００２４】別の方法として、上記の第１および第２の
ヒータへの第１の通電パターンと、第１および第２のヒ
ータの一方のみへの間引き数０の通電とを交互に切り替
える方法も考えられる。

【００２５】本発明による画像形成装置は、トナー像を
用紙上に定着させる定着器を有する画像形成装置であっ
て、前記定着器の定着ヒータとしての第１および第２の
ヒータと、該第１および第２のヒータに対する交流電源
電圧の印加をそれぞれ独立に制御する第１および第２の
スイッチング手段と、前記定着ヒータのヒータ温度を検
出する温度検出手段と、交流電源電圧のゼロクロス点を
検出するゼロクロス検出手段と、前記温度検出手段によ
り検出された温度が予め定められた温度より低下したと
き、前記ゼロクロス検出手段によるゼロクロスの度に、
順次、予め定められた手順で前記第１および第２のヒー
タに対して半波長単位の前記電源電圧の印加の是非を決
定し、該決定結果に基づいて前記第１および第２のスイ
ッチング手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴
とする。

【００２６】この画像形成装置において、好ましくは、
前記第１のヒータと第２のヒータとは、発熱強度の分布
を異にする。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、詳細に説明する。

【００２８】本発明が適用される定着器の概略構成につ
いては、図１および図２を参照して上述したとおりであ
る。すなわち、定着ヒータとしてのメインヒータ４とサ
ブヒータ５の２本のヒータを原則として交互に点灯さ
せ、各ヒータの点灯時間を調節することで、ヒータロー
ラ表面上での温度分布を均一化させる。

【００２９】図３に示した両ヒータへの通電パターンは
本発明によるものではないが、この通電パターンを用い
て、２本のヒータを利用することの意義を簡単に説明す
る。

【００３０】通紙のないスタンバイ時には、図３に示し
た様にサブヒータ５に比較してメインヒータ４の通電は
短く、両ヒータが交互点灯される。また、通紙時であっ
て、小さなサイズの用紙の場合はヒータローラの中央付
近の潜熱が奪われるから、メインヒータ４の点灯時間を
長くする。このようにして、スタンバイ時、コピー時な
どのモード毎に交互点灯時間を切り替えてヒータローラ
上の熱分布を均一にする様にし、特に小サイズ紙通紙の
場合では、ヒータローラ上の非通紙部分、即ち（両サイ
ドに近い部分）の不必要な昇温を防止し、ヒータローラ
端部の軸受けや駆動ギア部分の過昇温による損傷を防止
する。

【００３１】本実施の形態では、平均電流の急激な変動
を抑止しつつ、このような２本のヒータの発熱制御と等
価な結果を得ようとするものである。

【００３２】図６に、本発明による「波数制御」の一例
を示す。これは、ハロゲンヒータの突入電流部に対して
実施される。突入電流部は、ヒータＯＮ直後の立ち上が
り部であり、平均的に、徐々に電流が増加するようにす
ればよい。そのために、この例では、メインヒータＯＮ
から開始して、まず期間ａに示した様に３半周期に１回
の半波長分を周期的に通電する（これを「１／３半波」
と呼ぶ）。次に、期間ｂに示したように、３半周期に２
回の半波長分を周期的に通電する（これを「２／３半
波」と呼ぶ）。続いて、メインヒータを必要な時間だけ
全周期分通電してもよい（これを「全周期」と呼ぶ。図
示せず）。この後、メインヒータ４を消灯し、サブヒー
タ５のみの通電を続けるが、同様に、まず、１／３半波
の期間ｃ、次に、２／３半波の期間ｄ、その後、間引き
なしの全周期の期間ｅとなる。

【００３３】即ち、これは、立ち上がり時に平均電流
を、段階的（ここでは３段階）に小さい方から順次大き
くなる方向へ切り替えて行き、最後に全周期へ移行する
ようにするということである。言い換えれば、立ち上げ
の最初は最も突入電流が多いため、３半波長周期のうち
２半波長分間引き（期間ａまたは期間ｃ）、その後ヒー
タ線が少し暖まった所で、突入電流も減少してくるた
め、３半波長周期のうちｌ半波長分間引く（期間ｂまた
は期間ｄ）。そして最後に、間引き数０の全周期印加に
切り替えると言うことになる。

【００３４】ここで、３半波長周期を基準に波数間引き
を行うことが好ましい理由を説明する。例えば２半波長
（通常の１周期のこと）を基準としてみれば、これか
ら、１半波長分間引くと半波整流波形と同じ直流成分と
なってしまう。これでは直流点灯となり、ハロゲンヒー
タではこのような駆動は推奨されていない。また、３半
波長周期より長い周期での間引きは、照明等のチラツキ
と言う性格上、その間引き操作自体、人の目にチラツキ
として感じ易くなってくる。従って、２半波長以外の一
番短い周期、即ち３半波長周期で考えるのが一番妥当と
言うことになる。事実、この３半波長周期の間引きに於
いて、実際に照明を接続しチラツキを観測した場合、実
験的にもチラツキ感は殆ど感じられなかった。

【００３５】しかしながら、３半波長周期より長い周期
での間引きでも従来よりは効果が認められるので、後述
するように、本発明は、これを排除するものではない。

【００３６】次に、２つのハロゲンヒータ切り替え時、
すなわち、メインヒータ４とサブヒータ５の一方から他
方への切り替え時に生じる電流変化（図３内のＰ３，Ｐ
４部）の軽減方法について述べる。

【００３７】従来、２本ヒータの周期的な切り替えは、
図３に示した様に、一方の次に他の一方と言うように比
較的大きな周期（数百ｍＳｅｃ〜数Ｓｅｃ程度）で行っ
ていた。本発明では、この切り替えを極限にまで早くす
るという考え方で行う。

【００３８】図７に、本実施の形態における切り替え方
法を示す。まず、状態Ｍ１に示すように、メインヒータ
４を半波長通電し、それに続く２半波長は状態Ｓ２に示
すようにサブヒータ５のみ通電するという制御を繰り返
す。このようにした合成電流は、状態Ｍ１＋Ｓ２に示す
とおり、２つのヒータ切り替えによる電流変動は３半波
長周期毎に細かく分解された形となる。３半波長周期の
変動による電源電圧変動は、微小時間間隔で生じるた
め、事実上、照明などのチラツキとして感知されない。
実際、このような考え方を適応すれば、２本のヒータの
切り替えを、従来は、図８に示した様にメインヒータ４
にＮm個の連続的な半波（Ｍ３）印加後、サブヒータ５
がＮs個の連続的な半波（Ｓ３）印加の繰り返しで行っ
ていたとすれば、これと等価の３半波長周期毎のヒータ
切り替えは、図９に示した様にメインヒータ４の３半波
長内の１半波長通電（図７内Ｍ１状態）と、サブヒータ
の３半波長内の２半波長分通電（図７内Ｓ２状態）とを
合成するパターン、即ち、図７のＭ１＋Ｓ２状態に示し
た通電パターンとなる。この通電パターンは、２Ｎs−
Ｎm個の半波長分（図９内Ａ部〉継続する。

【００３９】次に、メインヒータ４の２半波長通電（図
７内Ｍ２状態）と、サブヒータ５の１半波長通電（図７
内Ｓｌ状態）とを合成するパターン、即ち、図７のＭ２
＋Ｓ１状態に示した通電パターンで、２Ｎm‐Ｎs個の半
波長分印加（図９内Ｂ部）を行う。このような、図９内
Ａ，Ｂ部の繰り返しが、従来の切り替えパターン（図
８）と等価である。その理由は、（１）図９内Ａ，Ｂを
１周期と見たときの繰り返し周期は、Ｎm＋Ｎs個の半波
長分で、従来パターン（図８）の場合と同じであるこ
と。

【００４０】（２）図９内Ａ，Ｂ部内のメインヒータ４
の全印加半波の数はＮm、サブヒータ５のそれはＮsで、
従来パターンの１周期内の通電半波数と同じである。

【００４１】（３）（１），（２）より、従来パターン
の印加と比較して、各々のヒータの発熱量は、周期毎で
見れば明らかに等しい。

【００４２】更に、考えを進めて、図９内Ａ，Ｂ内部の
３半波長周期内の変動は問題にならないことは既に述べ
たが、同図内Ａ部とＢ部との平均電流差は問題にはな
る。しかし、この量を評価してみると、Ａ部内の平均電
流は、(１／３)Ｉm＋(２／３)Ｉsとなり、また、Ｂ部内
の平均電流は、(２／３)Ｉm＋(１／３)Ｉsとなる。従っ
て、両者Ａ，Ｂ部分の差は、 （(１／３)Ｉm＋(２／３)Ｉs）−（(２／３)Ｉm＋(１／
３)Ｉs）＝(１／３)（Ｉs−Ｉm） となり、従来の場合の１／３になっていることが分か
る。（ここに、Ｉmは、メインヒータ４ヘ全周期印加し
たときの定常電流値、Ｉsは、サブヒータヘのそれとす
る。）上記の特別な場合で、２Ｎm≦Ｎsであるときを考
えてみる。この場合、図９のＢ部の半波数が負になる。
そこで、図１０に示すように３Ｎm半波長分サブヒータ
５をＳ２状態印加にし、メインヒータ４はＭ１状態印加
にした波形を加え、その後、サブヒータ５のみのＳ３状
態を（Ｎs‐２Ｎm）半波分印加する。この場合を考えて
みても、繰り返し周期は、Ｔ＝Ｎm＋Ｎs（半波の個数）
であるし、その周期Ｔ内のメインヒータ４に印加される
半波数はＮm、サブヒータに印加されるそれはＮsで、従
来の切り替えのときと変わらない。更に、図ｌ０内
Ａ’，Ｂ’部間の平均電流差は、 （(１／３)Ｉm＋(２／３)Ｉs）−Ｉs＝(１／３)（Ｉm−
Ｉs） となって、従来の場合（図８）の１／３になっているこ
とが分かる。

【００４３】２Ｎs≦Ｎmの場合も同様に考えれば良い。
すなわち、図示しないが、図１０内のＡ’部をＳ１＋Ｍ
２状態、Ｂ’部をＭ３状態と考える。また、このときの
Ａ’部の半波数を３Ｎsとし、Ｂ’部の半波数をＮm−２
Ｎsとする。この場合のＡ’，Ｂ’部間の平均電流の差
は、 （（１／３）Ｉs＋（２／３）Ｉm)−Ｉm＝ −（１／
３）（Ｉm−Ｉs） となり、符号は反転するが、やはり、電流差の絶対値は
従来の場合の１／３になっていることが分かる。

【００４４】要するに本実施の形態では、３半波長の周
期内において、ヒータ立ち上げ時は波形を間引くことに
よりその平均電流が低い状態より立ち上げると言うこと
と、ヒータ切り替え時は、３半波の周期内でメインヒー
タ４とサブヒータ５とを、１半波とそれに続く２半波
（ｌ周期）の割合でスイッチングすれば、両ヒータ間の
電流差によって引き起こされる電源変動周波数が高くな
り、結果として、その電源に接続された照明等のチラツ
キが人の目には、感じなくなることを利用しているとい
える。

【００４５】図１１は、上述した「波数制御」を実現す
るための回路図である。

【００４６】この図中、ＴＨは、ヒータローラ（図１内
１）の温度を検知するサーミスタ等の温度センサ（図ｌ
内６〉であり、これは抵抗Ｒ１に接続され、その分圧電
位は、ＣＰＵ内のアナログ入力端子Ａ／Ｄに入力されて
いる。Ａ／Ｄ端子に与えられた信号は、アナログ／デジ
タル変換され、ＣＰＵ内で処理される。ＣＰＵのＩＮＴ
入力端子には、交流電源電圧のゼロクロス点に対応する
ゼロクロスパルス（図１３参照）が入力されている。こ
のゼロクロスパルスは、電源の交流電圧入力に基づい
て、フォトカプラＰＣ１および比較器ＣＯＭにより生成
される。

【００４７】ゼロクロスパルスの立ち下がりに応じてＣ
ＰＵ内部の割り込みルーチン（後述）が起動され、この
ゼロクロス信号立ち下がり直後に、所定のタイミング
で、それぞれメインヒータ４，サブヒータ５を点灯させ
る信号ＯＵＴ１，ＯＵＴ２が出力される。

【００４８】例えば、ＯＵＴ１出力がＨレベルのときに
は、トランジスタＴＲ１がＯＦＦとなり、ホトトライア
ックＰＴ１の発光側は消灯している。ＰＴ１の受光側ホ
トトライアックもＯＦＦであるのでトライアックＴ１の
ゲート電流は流れないから、トライアックＴ１はＯＦＦ
状態となり、メインヒータ４は消灯となる。なお、本実
施の形態において、トランジスタＴＲ１とホトトライア
ックＰＴ１とトライアックＴ１とは「スイッチング手
段」を構成する。

【００４９】反対に、ＯＵＴ１がＬレベルのときは、上
述と逆の動作をし、トランジスタＴＲ１はＯＮ、ホトト
ライアックＰＴ１の発光ダイオードは点灯し、受光側ホ
トトライアックはＯＮする。トライアックＴ１のゲート
へは、ＰＴ１の受光側が導通するから、抵抗Ｒ２または
Ｒ４によって限流されたゲート電流が供給される。従っ
て、トライアックＴ１は導通となって、メインヒータ４
は点灯する。

【００５０】トライアックＴ１に並列に接続された抵抗
Ｒ６とコンデンサＣ１の接続は、いわゆるスナバ回路で
あり、外来ノイズなどの影響によって電源電圧の急激な
変化があったとき、トライアックＴ１が自立的にＯＮす
るのを防止するためのものである（抵抗Ｒ７とコンデン
サＣ２についても同様）。

【００５１】サブヒータ５の点灯を制御するＯＵＴ２出
力の流れも、上記と同じである。

【００５２】以上、説明した回路によって行われる制御
の実例を説明する。ここでは、メインヒータ４とサブヒ
ータ５の切り替え時の２つの通電パターンを図１０の状
態Ａ’，Ｂ’に対応するものとしたが、適用する対象等
に応じて、図９に示したような別の通電パターンの組合
せとすることができる。

【００５３】図１２に示した様に、図１１内のＣＰＵＡ
／Ｄ入力値、即ち、ヒータローラｌの温度に対応した信
号が、目標温度より上回っているとき（ローラ温度が高
いとき）には、メインヒータ４およびサブヒータ５は、
共にＯＦＦである。また、下回ったときには、図１２に
示した様に、状態ａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅからｆ→ｅ→ｆ→
ｅを繰り返す形で、ローラ温度が目標温度値を上回るま
でヒータ点灯制御する。この内の状態ａとは、前述した
様に、図７に示すメインヒータ４のＭ１通電（３半波長
中１半波長ＯＮ）状態で、サブヒータ５はＯＦＦであ
る。状態ｂは、メインヒータ４がＭ２通電（図７内のＳ
２波形）、サブヒータ５がＯＦＦである。状態ｃは、メ
インヒータＯＦＦ、サブヒータ５はＳ１である。状態ｄ
は、メインヒータ４はＯＦＦ、サブヒータ５はＳ２であ
る。

【００５４】この様に、状態ａ，ｂ，ｃ，ｄで突入電流
に対する各ヒータの電流変化を緩和させる。これについ
ては、図６に示した内容と同じであるので、既に説明し
たとおりである。それ以降の状態ｅ，ｆの繰り返しにつ
いて言えば、状態ｅは、メインヒータ４はＯＦＦで、サ
ブヒータ５は全周期ＯＮ（Ｓ３）である。状態ｆは，メ
インヒータ４がＭｌ通電でサブヒータ５がＳ２の合成通
電である。このパターンは、図７に示したパターンと同
一であって、これについても既に説明したとおりであ
る。要するに、これは、メインヒータ４とサブヒータ５
の切り替え時に生ずる切り替え電流変化を低減するため
の操作である。

【００５５】図１４に、上述の制御を実現するためのソ
フトウエア手順の一例を表すフローチャートを示す。

【００５６】ＣＰＵ（図１１）に対する割り込み入力Ｉ
ＮＴに対しては、図１３に示したゼロクロスパルスが与
えられているのは既に述べた。このゼロクロスパルスの
立ち下がりによって、ＣＰＵ内処理に割り込み動作が掛
かり、図１４のフローに示した手順が実行される。

【００５７】まず、Ａ／Ｄ入力値が、目標温度より高い
場合は、判断Ｓ１４１により処理はＮ側に流れて、カウ
ンタａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆにそれぞれの初期値０がセ
ットされる（Ｓ１４２）。また、ＯＵＴ１，ＯＵＴ２に
各々１がセットされ（Ｓ１４３）、これによってメイン
ヒータ４およびサブヒータ５は共にＯＦＦされる。カウ
ンタａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、図１２に示したヒータ
ＯＮ時の状態ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの各々の継続時間
を決めるカウンタで、それらはゼロクロスパルスの数、
つまり、電源半波の数で管理される。

【００５８】以上、ローラ温度が目標より高いときの処
理を述べたが、Ａ／Ｄ入力値が目標温度より下回った
（温度が低い）値を示したならば、割り込みが掛かる毎
にフロー内Ｓ１４１で判断し、今度は、そのＹ側に処理
が流れる。その時点で、間引きカウンタＴＯに、ｌが加
算される（Ｓ１４４）。この間引きカウンタＴＯは、０
→１→２→０→１→２と、割り込みによりフローのこの
部分を通過する都度、状態が一つ進み三つの状態の巡回
を続ける。判断Ｓ１４５で、カウンタ値が３になったと
き、初期値０に戻す様にしている（Ｓ１４６）。このカ
ウンタＴＯは、以降の処理中で、３半波長中のどの位置
の半波長を指すのかの指示ポインタの役目を果たす。

【００５９】判断Ｓ１４７で、ａカウンタの状態を見
て、予め定めた規定値Ａに達していなければ、即ち、図
１２内のａ状態であればＮ側へ処理が流れ、ａカウンタ
を１カウントアップさせる（Ｓ１４８）。ここに、規定
値Ａは状態ａにおける半波の個数である（後述する他の
規定値についても同様）。次に判断Ｓ１４９で、前述の
間引きカウンタＴＯの値を確認する。この値が０であれ
ば、メインヒータ４をＯＮし（Ｓ１５０）、それ以外の
値１または２であれば、メインヒータ４、サブヒータ５
共にＯＦＦ状態とする（Ｓ１５１）。

【００６０】ヒータ温度が目標温度より低いときであっ
て、ＩＮＴ入力にゼロクロスパルスの立ち下がりが入る
都度に、間引きカウンタＴＯが巡回（０→ｌ→２→０→
・・・）され、かつａカウンタがその規定値Ａに達して
いなければ、判断部Ｓ１４９をその都度通過し、メイン
ヒータ４を３半波にｌ半波分のみ周期的にＯＮすること
になる。判断部Ｓ１４９では、図７内に示した通電状態
Ｍ１を作り出していると言える。ａカウンタが規定値Ａ
に達すれば、図１２に示した状態ａを終了して、状態ｂ
に移行する。すなわち、フロー内Ｓ１５２でｂカウンタ
の状態を確認し、その規定値Ｂに達していなければ、Ｎ
側に処理が流れｂカウンタをｌカウントアップし（Ｓ１
５３）、判断Ｓ１５４で間引きカウンタＴＯの値が、０
または１のときにのみメインヒータ４をＯＮする（Ｓ１
５５，Ｓ１５６）。これは、図７に示した通電状態Ｍ２
を実現していると言える。

【００６１】以上、同様に判断部Ｓ１５７では図１２内
のｃ状態であるかどうかを見て、そうであれば判断Ｓ１
５８でｃカウンタを１カウントアップし、間引きカウン
タＴＯを見て（Ｓ１５９）、間引きカウンタＴＯが０の
ときサブヒータ５のみＯＮしＳ１状態（図７内）を実現
する（Ｓ１６０，Ｓ１６１）。そして、次の判断Ｓ１６
２ではｄ状態を判断し、ｄカウンタの１カウントアップ
（Ｓ１６３）の後、判断Ｓ１６４でサブヒータ５のみを
Ｓ２状態とする（Ｓ１６５，Ｓ１６６）。更に、次の判
断Ｓ１６７ではｅ状態を判断し、ｅカウンタの１カウン
トアップ（Ｓ１６８）の後、サブヒータ５のみをＳ３状
態とする（Ｓ１６９）。

【００６２】以上で、図１２内のａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ状
態を完了する。すなわち、図６に示した一連の立ち上が
り部シーケンスを終結したことになる。

【００６３】次の判断Ｓ１７０では、図１２内のｆ状態
であるか否かを判断する。ｆカウンタがその規定値Ｆに
達しない間、処理はＮ側に流れ、ｆカウンタを１カウン
トアップし（Ｓ１７１）、判断Ｓ１７２で間引きカウン
タＴＯを確認して、その値が０であればメインヒータ４
のみをＯＮし（Ｓ１７４）、それ以外は、サブヒータ５
のみをＯＮする（Ｓ１７３）。結果としてメインヒータ
Ｍｌ状態と、サブヒータＳ２状態が合成された形のＭ１
＋Ｓ２（図７内参照）の通電状態となる。

【００６４】また、このｆカウンタが規定値Ｆに達した
ときは、判断Ｓ１７０で処理がＹ側に流れｅカウンタお
よびｆカウンタに初期値０が再セットされる。その結
果、次のＩＮＴ割り込みでは、判断Ｓ１６７のｅカウン
タの規定値到達が解除されていることになるので、もう
一度ｅ状態、即ち、サブヒータ５がＯＮ（Ｓ３状態）と
なって、ｆ→ｅ→ｆ→・・・と、この２状態が繰り返さ
れることとなる。

【００６５】この様にして、図１２内に示したヒータの
点灯状態が実現できることが示された。

【００６６】なお、ａ〜ｆカウンタは、上記と異なり、
それらの規定値Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを初期値として
設定した後、減数していくことにより、各カウンタ値が
０に達したか否かを調べるようにしてもよい。

【００６７】以上の実施の形態によれば、次のような格
別な効果が得られる。

【００６８】（１）制御ハードウェアが比較的単純とな
る。例えば、ヒータ電流を抑制する手段としては、前述
した様に一般的に位相制御方式が挙げられるが、この場
合、電源電圧のゼロクロス点からタイマを設定してヒー
タをＯＮすべき位相角（半波長の時間より充分短い時間
間隔での時間）を指定するパルスを発生させる必要があ
る。これらは制御自体の複雑性とタイマ機構等のハード
ウエアを用意しなければならないという欠点を有する。
本発明のような「波数制御」であれば、ゼロクロス起点
でヒータをＯＮするのみであるため、位相を決定するタ
イマが不要となる。また、その分それらの設定、起動
等、制御上の複雑性は減少する。

【００６９】（２）位相制御と比較したときの他の利点
は、「波数制御」の場合、ヒータ電流がゼロクロス起点
から印加されるため、電源ライン上における電源周波数
の高次の周波数の電流変化、いわゆる電源高調波の発生
が殆どないということである。通常、このような電源高
調波の発生を押さえるために、ヒータと直列に大容量の
インダクタンス（チョークコイル）を挿入したりするこ
とが必要となるが、これは余計な電気部品の追加による
コスト上昇を招来し、またその設置場所の確保の要請が
機械のコンパクト化を妨げる原因になっていた。

【００７０】以上では、本発明の「波数制御」に関する
典型例を示したが、以下の形の変形も考えられる。

【００７１】図６には突入電流を緩和するための例を示
した。例えば、この中の状態ｂやｄがなく、１／３半波
のみから全周期波形への移行であっても、やはり電流変
動の大きさを減らすと言う意味て一定の効果を有する。
同様に、状態ａまたはｃが無く、状態ｂまたはｄのみの
場合も同じことが言える。

【００７２】要するに、この立ち上げ時に３半波長単位
の周期の中から、１または２半波長分間引くことで平均
電流値を減らして突入電流の大きさを減らすことのでき
る全ての組み合わせについてを本発明は含んでいる。

【００７３】図９には、メインヒータ４とサブヒータ５
の交互点灯、いわゆるフリッカリング点灯の場合の例を
示したが、これについても同様に、３半波長単位の周期
の中から１または２半波長間引いた波形を用いた形のも
ので、サブヒータ５およびメインヒータ４において可能
なもののあらゆる組合せの中で、従来の全周期印加によ
る切り替え電流差を減少させるものであれば本発明の範
囲内である。

【００７４】例えば、以上の説明では、主として３半波
長を基準とする場合について説明したが、図１５に示す
ように、４半波長周期、５半波長周期、７半波長周期、
１１半波長周期等の各々について、図６及び図７のよう
な波数制御も可能である。

【００７５】さらには、単一のヒータのみを用いる場合
にも、図６に示したような波数を次第に増加させていく
制御は有効である。

【００７６】

【発明の効果】本発明によれば、位相制御によらず、ハ
ロゲンヒータによる急激な電流変化を低減することがで
きるので、制御ハードウェアを比較的単純化することが
できる。また、ヒータ電流がゼロクロス起点から印加さ
れるため、電源ライン上における電源高調波の発生を殆
どなくすことができる。

【００７７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される定着器の概略図である。

【図２】図１の定着器のメインヒータとサブヒータの発
熱強度分布を示すグラフである。

【図３】図１の定着器のメインヒータとサブヒータの通
電状態の一例を示すタイミング図である。

【図４】位相制御によるヒータヘの通電を説明するため
のタイミング図である。

【図５】機器の電流電動に伴って生じる電圧変動を説明
するための回路図である。

【図６】本発明の実施の形態におけるヒータ立ち上げ時
の波数制御の一例を示す電流波形図である。

【図７】本発明の実施の形態におけるメインヒータとサ
ブヒータの切り替え時に用いる通電パターンを示す電流
波形図である。

【図８】メインヒータとサブヒータの従来の切り替え方
を示す説明図である。

【図９】図８と等価な本発明の実施の形態におけるメイ
ンヒータとサブヒータの通電状態を示す説明図である。

【図１０】図９のメインヒータとサブヒータの通電状態
の変形例を示す説明図である。

【図１１】本発明の実施の形態におけるメインヒータと
サブヒータの通電状態を実現するための回路を示す回路
図である。

【図１２】図１１の回路によって行われる制御の実例の
説明図である。

【図１３】図１１の回路で検出される電源電圧のゼロク
ロスパルスの説明図である。

【図１４】図１１のＣＰＵによって実行される割り込み
処理の一例を示すフローチャートである。

【図１５】本発明の実施の形態の変形例を示す波形図で
ある。

【符号の説明】

１…ヒータローラ、２…加圧ローラ、３…用紙、４…メ
インヒータ、５…サブヒータ、６…温度センサ。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−59782（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−80961（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−115237（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−9267（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１および第２のヒータを含む定着ヒータ
   の駆動方法として、印加する交流電源電圧の連続する３
   半波長分を周期として、そのうちの１または複数の半波
   長分の波形を間引く制御を採用し、 前記定着ヒータへの交流電源電圧の印加開始直後に、第
   １のヒータのみを制御する第１の期間と、この第１の期
   間に続いて第２のヒータのみを制御する第２の期間と、
   この第２の期間に続いて前記第１および第２のヒータを
   制御する第３の期間を設け、 前記第１の期間および前記第２の期間では、それぞれ、
   前記第１および第２のヒータの間引き制御を行い、 前記第３の期間では、第１および第２の小期間を交互に
   繰り返し、少なくとも一方の小期間内で、第１および第
   ２のヒータの間引き制御を行うとともに両ヒータの間引
   きの関係を時間軸上で相補的とすることを特徴とする定
   着ヒータの制御方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の方法であって、前記第１
   および第２の期間において、それぞれ第１および第２の
   ヒータに対する前記間引き制御では前記間引き数を大か
   ら小へ変化させながら複数周期分の印加を行う定着ヒー
   タの制御方法。
3. 【請求項３】請求項１に記載の方法であって、前記第１
   および第２の期間において、それぞれ第１および第２の
   ヒータに対して、間引き数２として複数周期分の印加を
   行う定着ヒータの制御方法。
4. 【請求項４】請求項３に記載の方法であって、前記第１
   および第２の期間において、それぞれ第１および第２の
   ヒータに対して、前記間引き数２として複数周期の印加
   を行った後、間引き数１として複数周期分の印加を行う
   定着ヒータの制御方法。
5. 【請求項５】請求項２、３または４に記載の方法であっ
   て、前記第１および第２の期間の最後に間引き数０の印
   加を行うことを特徴とする定着ヒータの制御方法。
6. 【請求項６】請求項１に記載の方法であって、前記第３
   の期間において、連続する３半波長分を周期として、第
   １のヒータには１周期の３半波長のうちの１半波長また
   は２半波長分の波形を間引いて通電し、第２のヒータに
   は第１のヒータで間引いた半波長分のみの波形を印加す
   る定着ヒータの制御方法。
7. 【請求項７】請求項６に記載の方法であって、前記第３
   の期間の第１および第２の小期間において、前記第１お
   よび第２のヒータへの通電パターンと、第１および第２
   のヒータの関係を逆にした第２の通電パターンとを交互
   に切り替える定着ヒータの制御方法。
8. 【請求項８】請求項１に記載の方法であって、連続する
   ３半波長分を周期として、第１のヒータに対するＮm個
   の半波長の連続印加と、第２のヒータに対するＮs個の
   半波長の連続印加とを交互に繰り返す制御と等価な制御
   として、次の制御を行う定着ヒータの制御方法。 （ａ）２Ｎｍ＞Ｎｓかつ２Ｎｓ＞Ｎｍの場合、 前記第３の期間の第１の小期間において、第１のヒータ
   には１周期の３半波長のうちの２半波長分の波形を間引
   くとともに、第２のヒータには第１のヒータで間引いた
   ２半波長分のみの波形を印加する第１の通電パターン
   で、２Ｎs−Ｎm個の半波長分、第１および第２のヒータ
   への通電を行い、 第２の小期間において、第１のヒータには１周期の３半
   波長のうちの１半波長の波形を間引くとともに、第２の
   ヒータには第１のヒータで間引いた１半波長分のみの波
   形を印加する第２の通電パターンで、２Ｎm‐Ｎs個の半
   波長分、第１および第２のヒータへの通電を行い、 （ｂ）２Ｎｍ≦Ｎｓの場合、 前記第１の小期間に、３Ｎｍ個の半波長分、前記第１の
   通電パターンで第１および第２のヒータへの通電を行
   い、 前記第２の小期間に、前記第２の通電パターンに代え
   て、Ｎs−２Ｎm個の半波長分、第２のヒータのみへの間
   引き数０の通電を行い、 （ｃ）２Ｎｓ≦Ｎｍの場合、 前記第１の小期間に、３Ｎｓ個の半波長分、前記第２の
   通電パターンで第１および第２のヒータへの通電を行
   い、 前記第２の小期間に、前記第２の通電パターンに代え
   て、Ｎｍ−２Ｎｓ個の半波長分、第１のヒータのみへの
   間引き数０の通電を行う。
9. 【請求項９】トナー像を用紙上に定着させる定着器を有
   する画像形成装置であって、 前記定着器の定着ヒータとしての第１および第２のヒー
   タと、 該第１および第２のヒータに対する交流電源電圧の印加
   をそれぞれ独立に制御する第１および第２のスイッチン
   グ手段と、 前記定着器のヒータ温度を検出する温度検出手段と、 交流電源電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出
   手段と、 前記温度検出手段により検出された温度が予め定められ
   た温度より低下したとき、前記ゼロクロス検出手段によ
   るゼロクロスの度に、順次、予め定められた手順で前記
   第１および第２のヒータに対して半波長単位の前記電源
   電圧の印加の是非を決定し、該決定結果に基づいて前記
   第１および第２のスイッチング手段を制御する制御手段
   とを備え、 前記制御手段は、前記第１および第２のヒータの駆動方
   法として、印加する交流電源電圧の連続する３半波長分
   を周期として、そのうちの１または複数の半波長分の波
   形を間引く制御を採用し、 前記定着ヒータへの交流電源電圧の印加開始直後に、第
   １のヒータのみを制御する第１の期間と、この第１の期
   間に続いて第２のヒータのみを制御する第２の期間と、
   この第２の期間に続いて前記第１および第２のヒータを
   制御する第３の期間を設け、 前記第１の期間および前記第２の期間では、それぞれ、
   前記第１および第２のヒータの間引き制御を行い、 前記第３の期間では、第１および第２の小期間を交互に
   繰り返し、少なくとも一方の小期間内で、第１および第
   ２のヒータの間引き制御を行うとともに両ヒータの間引
   きの関係を時間軸上で相補的とすることを特徴とする画
   像形成装置。
10. 【請求項１０】請求項９に記載の画像形成装置におい
    て、前記第１のヒータと第２のヒータとは、発熱強度の
    分布を異にすることを特徴とする画像形成装置。