JP3413008B2 - 定着装置 - 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、例えば電子写真プ
ロセスや静電記録プロセスを用いた画像形成装置の定着
ヒータの温度を制御する定着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置、例えばレーザビームプリ
ンタは、図１５に示すようにホストインターフェース１
０１、ビデオコントローラ部１０３、および表示、走査
パネル１０４を有するコントローラ部１００と、エンジ
ン部１０２とを備えて構成されている。

【０００３】すなわち、コントローラ部１００は、図１
５に示すように不図示のホストコンピュータから入力さ
れたコードデータである電気信号をビデオコントローラ
１０３でドットイメージに展開し、ビデオコントローラ
１０３内のメモリに格納した後、エンジン部１０２にビ
デオ信号として返送する。エンジン部１０２の各要素
は、エンジンコントローラ１０５により制御され、コン
トローラ部１００とのビデオ信号のやり取りもエンジン
コントローラ１０５を介して行われる。エンジンコント
ローラ１０５の不図示のビデオインタフェース部に入力
されたビデオ信号は、レーザドライバ１０６に送出さ
れ、ここで半導体レーザ１０７のＯＮ／ＯＦＦが制御さ
れる。この半導体レーザ１０７から出射されたレーザ光
１１０は、ポリゴンミラー１０８により偏向されてミラ
ー１０９を介して像担持体としてのドラム状の電子写真
感光体（以下「感光ドラム」という）１１２の長手方向
の走査光となって投影される。感光ドラム１１２は、矢
印Ｒ１２方向に回転し、一次帯電器１１１により一次帯
電された後、レーザ光１１０のＯＮ／ＯＦＦに応じた露
光を受け、感光ドラム１１２の表面に静電潜像が形成さ
れる。そして、現像器１１３により着色荷電粒子（以
下、「トナー」という）が付与され、顕像が得られた
後、この顕像は、転写帯電器１１４により、給紙カセッ
ト１２０から給紙ローラ１２１によって一枚ずつ取り出
された記録媒体としての記録紙に転写される。転写残り
トナーは、感光ドラム１１２の表面からクリーニング器
１１５により払い拭われ、感光ドラム１１２は次の画像
形成工程に備える。

【０００４】一方、未定着トナー像を担持した記録紙
は、定着手段としての定着器１１６に挿通され、永久定
着像が得られた後、図中矢印Ｌ方向に搬送されて装置本
体外に排出される。なお、図中の矢印Ｌは、給紙カセッ
ト１２０から取り出されて搬送される記録紙の給送軌跡
を示す。

【０００５】定着器１１６は中空の定着ローラ１１７内
に発熱手段としての定着ヒータ１１９を有しており、定
着ヒータ１１９に通電することで定着ローラ１１７が加
熱される。また、定着ローラ１１７の表面温度を検知す
る不図示の温度センサは、その出力が不図示の温度コン
トローラに入力され、定着ヒータ１１９がＯＮ／ＯＦＦ
されて、定着ローラ１１７の表面温度を所定の温度に維
持する。加圧ローラ１１８は不図示の付勢手段により定
着ローラ１１７に押圧される。そして、記録紙に担持さ
れた未定着トナーは定着ローラ１１７と加圧ローラ１１
８との間のニップ部内で記録紙と共に加熱、加圧され、
永久定着される。

【０００６】エンジンコントローラ１０５は、定着ロー
ラ１１７に接触している温度センサにより定着器１１６
の温度を判断し、フューザ制御部を用いて定着ヒータ１
１９に流す位相角度を変化させる位相制御をして定着器
１１６の温度制御を行う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の定着器１１６では、定着ヒータ１１９に通電する電
流を位相制御する場合、図１６に示すように１００Ｖの
電圧で１０Ωの定着ヒータ１１９に流れる高調波電流の
うち高調波次数が９から３９までの奇数の高調波で最大
許容高調波電流クラスＡの規格をオーバしてしまうとい
う問題があった。

【０００８】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、並列接続された複数の定着ヒー
タ毎に通電する電流を制御して、高調波電流を規格に合
致させるように低減するようにした定着装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る請求項１記載の定着装置は、記録媒
体に担持された未定着現像剤を熱定着させる発熱手段を
有する定着手段と、該定着手段の温度を検出する温度検
出手段と、該温度検出手段が検出した温度情報により前
記発熱手段の熱量を制御するために、該発熱手段に流す
電流を制御する電流制御手段とを備えたものであって、
前記発熱手段は、高調波電流を規制する基準を満足する
ように分割されて並列接続された一方の発熱要素と他方
の発熱要素とを備え、前記電流制御手段は、前記温度情
報によりそれぞれの前記発熱要素の各通電量を算出し、
該各通電量と前記発熱要素に印加される電圧波形のゼロ
クロス信号とにより各別の制御信号を出力する制御手段
と、該制御手段から出力される一方の制御信号によって
前記一方の発熱要素を位相制御するとともに、前記制御
手段から出力される他方の制御信号によって他方の発熱
要素をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチング素子とを備え
た、ことを特徴とする。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】請求項２記載の発明によれば、前記一方及
び他方の発熱要素は、定着ヒータである。

【００１６】請求項３記載の発明は、前記一方の発熱要
素が定着ヒータであり、前記他方の発熱要素が抵抗体で
ある場合、前記電流制御手段は、前記定着ヒータに対す
る通電と前記抵抗体に対する通電とを異ならせるととも
に、前記定着ヒータを位相制御により通電して高調波電
流を規制する基準を満足させる。請求項４記載の発明
は、記録媒体に担持された未定着現像剤を熱定着させる
発熱手段を有する定着手段と、該定着手段の温度を検出
する温度検出手段と、該温度検出手段が検出した温度情
報により前記発熱手段の熱量を制御するために、該発熱
手段に流す電流を制御する電流制御手段とを備えた定着
装置において、前記発熱手段は、高調波電流を規制する
基準を満足するように、相互に並列接続された第１及び
第２の発熱要素を有し、前記電流制御手段は、前記温度
情報により前記第１及び第２の発熱要素に通電すべき各
通電量を算出し、該各通電量と前記発熱要素に印加され
る電圧波形のゼロクロス信号とに基づいて前記第１及び
第２の発熱要素に対応した第１及び第２の制御信号を出
力する制御手段と、前記第１の制御信号によって前記第
１の発熱要素を位相制御する第１のスイッチング素子
と、前記第２の制御信号によって前記第２の発熱要素を
波数制御する第２のスイッチング素子とを備えた、こと
を特徴とする。 請求項５記載の発明は、前記第１及び第
２の発熱要素は、定着ヒータである、ことを特徴とす
る。 請求項６記載の発明は、前記第１の発熱要素が定着
ヒータであり、前記第２の発熱要素が抵抗体である、こ
とを特徴とする。

【００１７】［作用］以上の構成に基づき、高調波電流
を規制する基準を満足するために、発熱手段を複数の発
熱要素に分割して、該発熱要素を並列に接続して、発熱
要素毎に位相制御およびＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。 〈第１の実施の形態〉図１は、本発明に係る定着装置を
装着する画像形成装置の一例であるレーザビームプリン
タの電気的構成を示すブロック図、図２は図１のレーザ
ビームプリンタのヒータ制御部を示す電気回路ブロック
図である。

【００１９】図１において、１は画像形成装置の電源を
ＯＮ／ＯＦＦする電源スイッチ、２は、画像形成装置が
発生するノイズをＡＣラインに伝搬させないように低減
するノイズフィルタ、３は、エンジンコントローラ１０
５によって制御されるフューザ制御部で、熱定着を行う
ための定着器の温度を温度センサ５により検出し、定着
器の温度が一定となるように熱源となる発熱手段（定着
ヒータ）１１９の通電を制御するために用いる。また、
エンジンコントローラ１０５は、画像形成装置全体を制
御するもので、制御手段としてのＣＰＵ１０５ａ，ＲＡ
Ｍ１０５ｂ，ＲＯＭ１０５ｃを内蔵している。そして、
エンジンコントローラ１０５とコントローラ部１００と
には、低電圧を供給するための低電圧電源ユニット４が
接続されている。そして、フューザ制御部３とＣＰＵ１
０５ａとによって電流制御手段を構成している。

【００２０】なお、同図中、７はエンジンコントローラ
１０５により動作が制御されるファンモータドライバで
あり、ファンモータ６を駆動する。９はレーザ光を受光
する受光素子８からの受光信号に基づいて水平同期信号
を発信するＢＤ回路部、１０は感光ドラム１１２を帯電
する一次帯電ローラ１１１、現像器１１３および転写ロ
ーラ１１４に高電圧を供給する高電圧電源、２２はピッ
クアップソレノイド、２３は電源電圧のゼロクロス点の
上下数ボルトに設定されたゼロクロス検知範囲を検知す
るゼロクロス検知部であり、設定されたゼロクロス検知
範囲に応じてゼロクロス信号を出力する。１０６はレー
ザダイオード１０７を駆動するレーザドライバ、１２は
スキャナモータ１１を駆動するスキャナモータドライ
バ、１４は像担持体としてのドラム型の電子写真感光体
（以下「感光ドラム」という）１１２を回転させるメイ
ンモータ１３を駆動するメインモータドライバ、１５は
紙サイズセンサ、１６は紙有無センサ、１７はドアセン
サ、１８は給紙センサ、１９は排紙センサ、２０はカー
トリッジセンサ、２１はコントローラ部１００からのビ
デオ信号をエンジン部１０２のエンジンコントローラ１
０５を介して、例えばレーザドライバ１０６に送出する
ビデオインターフェイス回路部、２３は電源電圧のゼロ
クロス点を検知するゼロクロス検知部である。また、ビ
デオコントローラ１０３は、ＣＰＵ１０３ａ，ＲＡＭ１
０３ｂ，ＲＯＭ１０３ｃ、バッファ１０３ｄおよび不揮
発性記録媒体１０３ｆを備えている。なお、図１におい
て図１５と同一構成部分には同一符号を付す。

【００２１】また、ヒータ制御部は、図２に示すように
発熱手段を分割した一方（第１）及び他方（第２）の発
熱要素としての定着ヒータ１１９ａ，１１９ｂの温度を
検出する温度検出手段としての温度センサ５を有し、温
度センサ５が検出した温度に基づいてソリッドステート
リレー（ＳＳＲ）３ａ，３ｂを介してトライアック３
ｃ，３ｄをＯＮするタイミングをＣＰＵ１０５ａによっ
て制御することで定着ヒータ１１９ａ，１１９ｂに流す
電流を制御するように構成されている。定着ヒータ１１
９ａと定着ヒータ１１９ｂとは並列に接続され、各定着
ヒータ１１９ａ，１１９ｂには通電する電流を制御する
ためのトライアック３ｃ，３ｄが各別に接続されてい
る。この場合、定着ヒータ１１９ａと定着ヒータ１１９
ｂとの抵抗値を同じ２０Ωとする。また、ＣＰＵ１０５
ａはトライアック（第１のスイッチング素子）３ｃおよ
びトライアック（第２のスイッチング素子）３ｄを制御
するための信号として図３に示すようなヒータ制御信号
（第１の制御信号）Ａおよびヒータ制御信号（第２の制
御信号）Ｂを出力する。そして、フューザ制御部３は、
ソリッドステートリレー３ａ，３ｂとトライアック３
ｃ，３ｄとを備えている。

【００２２】図３は、商用電源の電圧波形とヒータの電
流波形との関係を示す図で、ゼロクロス検知部２３は、
電源電圧のゼロクロス点の上下数ボルトに設定されたゼ
ロクロス検知範囲を検知し、ゼロクロス検知範囲に応じ
てゼロクロス信号を出力する。ＣＰＵ１０５ａは、温度
センサ５が検出した温度情報により定着ローラ１１７を
所定の表面温度にするための定着ヒータ１１９ａ，１１
９ｂの通電量を計算し、通電量とゼロクロス信号とによ
りヒータ制御信号ＡおよびＢを出力する。そして、トラ
イアック３ｃ，３ｄは、ヒータ制御信号Ａ，Ｂが「ｈｉ
ｇｈ」レベルであるとき、ソリッドステートリレー３
ａ，３ｂが動作して定着ヒータ１１９ａ，１１９ｂに電
流を流すようにトリガされる。すなわち、ヒータ制御信
号Ａはソリッドステートリレー３ａを介してトライアッ
ク３ｃの制御を行い、定着ヒータ１１９ａに通電する電
流を制御し、一方、ヒータ制御信号Ｂはソリッドステー
トリレー３ｂを介してトライアック３ｄの制御を行い、
定着ヒータ１１９ｂに通電する電流を制御する。両方の
定着ヒータ１１９ａ，１１９ｂに通電する電流は、図４
に示すように定着ヒータ１１９ａに通電する電流（ｓｉ
ｎ波のある位相角から通電された位相制御の波形）と定
着ヒータ１１９ｂに通電する電流とを加えた波形にな
る。したがって、商用電源から画像形成装置に供給され
る電流は、この両方の定着ヒータ１１９ａ，１１９ｂに
通電する電流波形になる。定着ヒータ１１９ａに通電す
る電流は、位相制御となり、定着ヒータ１１９ｂに通電
する電流は、半波毎に通電するかしないかのＯＮ／ＯＦ
Ｆ制御となる。

【００２３】図４は、定着ヒータに通電する電流波形と
定着ヒータの消費電力との関係を示す図である。図４に
定着ヒータ１１９ａの消費電力を５％きざみで可変させ
た場合の、電流波形と位相角と高調波電流規制のクラス
Ｄを判断するための特殊な電流波形の範囲との関係を示
した（位相制御を行った時に生じる高調波電流と高調波
電流の規格値を説明するために、定着ヒータの抵抗値を
便宜上の理由から２０Ωの場合について説明することに
する）。

【００２４】図５は、高調波電流規格と抵抗値２０Ωの
定着ヒータを並列に接続し、図４に示すように片方の定
着ヒータ１１９ａを位相制御した場合の高調波電流の最
大値と最大許容高調波電流クラスＡとの関係を示すグラ
フである。高調波次数は、電流の周期量のフーリエ級数
の次数を示し、高調波電流の規格でクラスＡは、２次か
ら４０次について規定されている。また、図６は、図４
に示すように定着ヒータの電流を制御した場合の電力１
００Ｗ以下について最大許容高調波電流クラスＡとクラ
スＤとの関係を示したグラフである。クラスＤは、３次
から３９次の奇数次数について消費電力により規格値が
変化するため、電力１００Ｗ時を示した。定着ヒータを
位相制御した場合の高調波電流は各位相により高調波電
流の大きさが変化するので、電力１００Ｗ以下の位相角
度（１２０〜１８０度）における最大値を示した。

【００２５】抵抗２０Ωの定着ヒータを片方のみ通電し
た場合の位相角１２０度は、１００Ｖの交流電圧では図
４に示すように１０％の電力である。

【００２６】したがって、位相角１２０度の電力Ｐ（１
２０）は、以下のように示すことができる。

【００２７】 Ｐ＝（１００Ｖ×１００Ｖ）／｛２０Ω×２０Ω／（２０Ω＋２０Ω）｝ ＝１００Ｖ×１００Ｖ／１０Ω ＝１０００（Ｗ） Ｐ（１２０）＝Ｐ×１０％＝１００（Ｗ） になり、１００Ｗのときに定着ヒータに流れる高調波電
流に相当する。

【００２８】図４に示されるように最大許容高調波電流
クラスＡと、並列接続した２０Ωの片方の定着ヒータ１
１９ａを位相制御した場合のすべての位相角度における
高調波電流の最大値とを比較すると、定着ヒータ１１９
ａに流れる高調波電流は、最大許容高調波電流クラスＡ
よりも低いため、定着ヒータ１１９ａに流れる高調波電
流は最大許容高調波電流の規格クラスＡをクリアでき
る。しかし、図４に示すように定着ヒータ１１９ａに流
れる高調波電流のうち、位相角が１２０度より大きい場
合には、クラスＤを判断するための特殊な電流波形の範
囲に定着ヒータ１１９ａの電流波形が含まれてしまうた
め、クラスＤの規格を満足させるには、定着ヒータ１１
９ａの電流波形を最大許容高調波電流クラスＤの規格に
合致させなければならない。したがって、消費電力１０
０Ｗのときの最大許容高調波電流クラスＤと、位相角１
２０度の高調波電流とを比較すると、位相角１２０度の
高調波電流が最大許容高調波電流クラスＤを超えてしま
うので、１２０度より大きな位相度で定着ヒータを制御
することはできない。そのため、本実施の形態では、図
７に示すように電流を流して定着ヒータを温度制御す
る。

【００２９】図７は、位相角が１２０度の電力１００Ｗ
よりも少ないときの定着ヒータの制御方法を示してい
る。同図において、電力１０％（１００Ｗ）のときは、
電力１０％のときの位相角度１２０度の電流を定着ヒー
タに通電する。電力８％（８０Ｗ）のときは、電力１０
％のときの位相角度１２０度の電流を定着ヒータに通電
し、５分の１を定着ヒータに通電しないように制御す
る。これにより、５半波の周期毎の電力としてみれば、
８％の電力を通電したことになる。電力６％（６０Ｗ）
のときは、同様に５分の２、電力４％（４０Ｗ）のとき
は、５分の３をそれぞれ通電しないように制御する（た
だし、現在は７５Ｗ以下の規制はない）。また、電流の
流れる方向が偏らないようにするために正負の方向を均
等にする。 〈第２の実施の形態〉第１の実施の形態では、ソリッド
ステートリレー３ａとトライアック３ｃとを有する電流
制御手段としてのヒータ制御回路３Ａによって位相制御
を行い、ソリッドステートリレー３ｂとトライアック３
ｄとを有する電流制御手段としてのヒータ制御回路３Ｂ
によってＯＮ／ＯＦＦ制御を行ったが、第２の実施の形
態では、図２に示すヒータ制御部を用いて、ＣＰＵ１０
５ａによって定着ヒータ１１９ａと定着ヒータ１１９ｂ
とに流す電流を図８に示すように半波毎に切り換えて制
御する。これにより、各定着ヒータ１１９ａ，１１９ｂ
の発熱量を均一化できる。

【００３０】なお、トライアック３ｃ，３ｄに流れる電
流の向きが偏らないようにするために１周期毎に定着ヒ
ータ１１９ａ，１１９ｂに流す電流を切り替えてもよ
い。 〈第３の実施の形態〉図９は、第３の実施の形態を示す
フューザ制御部の回路図であり、同図において、定着ヒ
ータ１１９ａの抵抗値と、定着ヒータ１１９ｂの抵抗値
とは、説明を容易にするために１：２となるように設定
する。例えば定着１１９ａの抵抗値を１０Ωとし、定着
ヒータ１１９ｂの抵抗値を２０Ωとする。そして、ヒー
タ制御回路３Ｂは、例えばトランジスタやＭＯＳＦＥＴ
などをスイッチング素子として用い、ヒータ制御回路３
Ａは、スイッチング素子としてトライアックを用いる。
このように構成することによって、ヒータ制御回路３Ｂ
はトランジスタやＭＯＳＦＥＴなどを使用しているた
め、電圧のゼロクロス点以外で電流をＯＦＦすることが
でき、ヒータ制御回路３Ａはトライアックを使用してい
るため、電圧のゼロクロス点で電流をＯＦＦすることが
できない。

【００３１】図１０に図９の回路を用いた場合の電圧、
ヒータ制御信号Ａ，Ｂ、電流波形、ゼロクロス信号を示
す。同図によって本実施の形態の電流制御を説明する
と、ゼロクロス信号が「ｈｉｇｈ」レベルになってから
ヒータ制御信号ＢをＯＮして定着ヒータ１１９ｂに電流
を流す。次に、ヒータ制御信号ＡをＯＮすると同時にヒ
ータ制御信号ＢをＯＦＦする。ヒータ制御信号Ａはゼロ
クロス信号が「ｈｉｇｈ」レベルとなるまでＯＮし続け
る。次の半波では、ゼロクロス信号が「ｈｉｇｈ」レベ
ルとなると同時にヒータ制御信号ＡをＯＮさせて定着ヒ
ータ１１９ａに電流を流し、途中からヒータ制御信号Ｂ
をＯＮさせ、定着ヒータ１１９ｂにも電流を流す。その
後、ゼロクロス信号が「ｈｉｇｈ」レベルとなって両方
のヒータ制御信号Ａ，ＢをＯＦＦする。次の半波も同様
のシーケンスになるが、ヒータ制御信号（Ｂ）をＯＮす
るタイミングが異なる。すなわち、次の半波は、ゼロク
ロス信号は「ｈｉｇｈ」レベルとなると、ヒータ制御信
号Ａ，ＢがＯＦＦの状態から始まり、ヒータ制御信号Ｂ
を途中からＯＮして次のゼロクロス信号が「ｈｉｇｈ」
レベルとなってヒータ制御信号ＢをＯＦＦする。

【００３２】以上、上述の制御をまとめると、定着ヒー
タ１１９ａ，１１９ｂの通電シーケンスは、定着ヒータ
１１９ｂのみを位相制御を行うパターンと、定着ヒータ
１１９ａをゼロクロス点から次のゼロクロス点までＯＮ
したまま定着ヒータ１１９ｂを位相制御するパターン
と、定着ヒータ１１９ｂをゼロクロスからＯＮし、途中
でＯＦＦすると同時に定着ヒータ１１９ａをＯＮして位
相制御を行うパターンとの３種類に分けられる。

【００３３】図１１に定着ヒータの電流波形と、各電流
波形のときの電力の比率と、高調波電流のクラスＤかど
うかを判断するための特殊な電流波形の範囲との関係を
示す。

【００３４】上述のように定着ヒータの電流を制御する
ことによって、位相制御で電流をＯＮするときの電流変
化分を１本の定着ヒータで位相制御を行った場合の３分
の１にすることができる。したがって、定着ヒータ１１
９ａの抵抗値を１０Ωとし、定着ヒータ１１９ｂの抵抗
値を２０Ωとして構成した場合には、２０Ωの定着ヒー
タ１１９ａ，１１９ｂを２本並列に接続した第１の実施
の形態の高調波電流と同じになるので、高調波電流の値
を、図４に示されるように最大許容高調波電流クラスＡ
の規格以内に抑えることができる。第１の実施の形態で
は、抵抗値が２０Ωの定着ヒータを２本並列に接続して
いるので、入力電圧を１００Ｖとすると、１０００Ｗの
電力を制御していたが、本実施の形態では、並列接続さ
れた定着ヒータの抵抗値は１０Ωと２０Ωとであるの
で、１５００Ｗの電力を同じ高調波電流で制御できる。

【００３５】定着ヒータ１１９ａをＯＦＦしたまま定着
ヒータ１１９ｂを位相制御した場合には、第１の実施の
形態のときと同様に位相角１２０〜１８０度では、クラ
スＤの規格になるため、位相角１２０度の電流を半波毎
にＯＮ／ＯＦＦ制御する。本実施の形態では、位相角度
１２０度で定着ヒータ１１９ｂのみをＯＮしたときの電
力比は、６．７％のため１２０〜１８０度を使用禁止に
してもよい。

【００３６】なお、本実施の形態では、並列接続した定
着ヒータの抵抗値の比率を１：２として説明したが、こ
の比率は１：２に限定されるものでなく他の比率に変更
させてもよい。

【００３７】また、第３の実施の形態では、定着ヒータ
を２本として説明したが、定着ヒータを並列に接続する
本数とヒータ制御回路の数を増やすことにより高調波電
流を少なくすることができ、このような構成でもよい。 〈第４の実施の形態〉第３の実施の形態では、２本の並
列接続された定着ヒータの抵抗値を１：２にして説明し
たが、図１２に示すように同じ抵抗値の定着ヒータ１１
９ａ，１１９ｂ，１１９ｃを、定着ヒータ１１９ｂと定
着ヒータ１１９ａ，１１９ｃとで抵抗比率が１：２とな
るように並列接続し、１本の定着ヒータ１１９ｂをヒー
タ制御回路３Ｂで制御し、２本の定着ヒータ１１９ａ，
１１９ｃをヒータ制御回路３Ａで制御するようにしても
よい。なお、この場合の電流制御は、第３の実施の形態
と同様に行うことができる。 〈第５の実施の形態〉第３の実施の形態では、２系統の
ヒータ制御回路３Ａ，３Ｂと２本の定着ヒータ１１９
ａ，１１９ｂを用いて制御を行うように説明したが、本
実施の形態では、図１３に示すようにヒータ制御回路３
Ｈを定着ヒータ１１９ｈに接続し、定着ヒータ以外の発
熱要素としての抵抗体１２２に流す電流を制御するため
の電流制御手段としての電流制御回路１２３を設ける。

【００３８】図１４は、図１３に示す回路を用いた定着
ヒータ１１９ｈに流す電流と、抵抗体１２２に流す電流
を制御したときのタイミング図である。同図において電
圧波形は、商用電源の電圧波形であり、ゼロクロス信号
は電圧の０Ｖ付近のタイミングにより発生する信号であ
り、ＣＰＵ１０５ａに入力される。ヒータ制御信号Ｈと
電流制御信号ＩはＣＰＵ１０５ａから出力され、ヒータ
制御回路３Ｈと電流制御回路１２３とに入力される。ヒ
ータ制御回路３Ｈは、ヒータ制御信号Ｈが「ｈｉｇｈ」
レベルのときに定着ヒータ１１９ｈに流す電流の制御を
行う。電流制御回路１２３は、電流制御信号Ｉが「ｈｉ
ｇｈ」レベルのときに抵抗体１２２に流す電流を制御す
る。本実施の形態では説明を簡単にするために定着ヒー
タ１１９ｈの抵抗値と抵抗体１２２の抵抗値との比が
１：２となるように定着ヒータ１１９ｈの抵抗値を１０
Ωとし、抵抗体１２２の抵抗値を２０Ωに設定する。

【００３９】図１４のタイミングチャートを用いて制御
方法を説明すると、ＣＰＵ１０５ａはゼロクロス信号が
「ｈｉｇｈ」レベルになると、電流制御信号ＩをＯＮし
て抵抗体１２２に電流波形のようなｓｉｎ電流を流す。
次に、ＣＰＵ１０５ａはある位相角で定着ヒータ１１９
ｈに電流を流すためにヒータ制御信号ＨをＯＮする。こ
れと同時に電流制御信号ＩをＯＦＦする。電流波形は、
抵抗体１２２の電流がＯＦＦし、定着ヒータ１１９ｈの
電流がＯＮする。本実施の形態では、定着ヒータ１１９
ｈに流れる電流の振幅は抵抗体１２２に流れる電流の２
倍になる。次の、半波では、電流制御信号Ｉに通電しな
いで定着ヒータ１１９ｈのヒータ制御信号Ｈのみをある
位相角度でＯＮする。この理由は、以下に示す通りであ
る。次半波とその次の半波は、最初に説明したシーケン
スと同じであるが、定着ヒータ１１９ｈの電流をＯＮす
る位相角が異なるからである。

【００４０】定着ヒータ１１９ｈの電流の立ち上がりの
電流変化から発生する高調波電流を少なくするために、
立ち上がりの電流変化が位相角度９０度で最大となるた
めこの変化量を２分の１にするように、抵抗体１２２に
電流を通電する。電流の立ち上がりの変化分は、位相制
御の位相角度が３０度と１５０度のときは位相角度９０
度のときの２分の１になる。このため０〜３０度では、
抵抗体１２２に電流を流す必要はない。しかし、１５０
〜１８０度では、定着ヒータ１１９ｈのみに電流を流す
と、高調波電流の規格から定着ヒータ１１９ｈに生じる
高調波電流は、クラスＤになってしまうため、クラスＤ
の最大許容高調波電流よりも定着ヒータ１１９ｈのみに
流した高調波電流が大きくなってしまう。したがって、
抵抗体１２２にも電流を流して高調波電流クラスＤにな
らないように制御する（本実施の形態では、定着ヒータ
１１９ｈの抵抗値を１０Ωとしているので、位相角度が
１５０度よりも大きい場合の消費電力は、５％未満とな
り、電圧１００Ｖのときは、５０Ｗ以下であるから高調
波電流の規格クラスＤが７５Ｗ以下の電力では現在、規
制から除外されている。したがって、抵抗体１２２に電
流を流さず定着ヒータ１１９ｈのみを位相制御すること
も可能である）。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高調波電流を規制する基準を満足させるように発熱手段
を複数の発熱要素に分割するとともに、該発熱要素を並
列に接続して、発熱要素毎に位相制御およびＯＮ／ＯＦ
Ｆ制御を行うようにしたので、位相制御で発熱要素の温
度を制御する際に流れる高調波電流を半分以下に低減で
きるとともに、高調波電流の規格に合致させることが可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の一例であるレーザビームプリン
タの電気的構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係るヒータ制御部
の電気ブロック図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る定着ヒータの
通電を位相制御で行ったときのタイミング図である。

【図４】本発明の位相制御を行ったときの電流波形およ
び電力の比率の関係と、通電開始の位相角度と、高調波
電流のクラスＤを判断するための特殊な電流波形の範囲
の関係とを示す図である。

【図５】電源電圧１００Ｖのときの最大許容高調波電流
クラスＡと、２０Ωの定着ヒータを並列に接続し、片方
の定着ヒータを位相制御で点灯した場合に流れる高調波
電流のすべての位相の最大値を高調波次数毎に示す図で
ある。

【図６】電源電圧１００Ｖのときの最大許容高調波電流
クラスＡと、２０Ωの定着ヒータを１２０〜１８０度で
位相制御で点灯した場合に流れる高調波電流をすべての
位相の最大値と、電力１００Ｗのときの最大許容高調波
電流クラスＤを高調波次数毎に示す図である。

【図７】本発明を実施したときの電力が１０％以下の定
着ヒータに通電する電流波形を示すタイミング図であ
る。

【図８】本発明の第２の実施の形態に係る定着ヒータの
通電の制御で、位相制御を行い半周期毎に定着ヒータに
流す電流を反転する場合のタイミング図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態に係るヒータ制御部
の電気ブロック図である。

【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る定着ヒータ
の通電を位相制御で行ったときのタイミング図である。

【図１１】本発明の第３の実施の形態に係り、位相制御
を行ったときの電流波形および電力の比率の関係と、通
電開始の位相角度と、高調波電流のクラスＤを判断する
ための特殊な電流波形の範囲の関係とを示す図である。

【図１２】本発明の第４の実施の形態に係るヒータ制御
部の電気ブロック図である。

【図１３】本発明の第５の実施の形態に係るヒータ制御
部の電気ブロック図である。

【図１４】本発明の第５の実施の形態に係る定着ヒータ
の通電を位相制御で行ったときのタイミング図である。

【図１５】従来の画像形成装置の全体の概略を示す構成
図である。

【図１６】電源電圧１００Ｖのときの最大許容高調波電
流クラスＡと、１０Ωの定着ヒータを位相制御で点灯し
た場合に流れる高調波電流のすべての位相の最大値を高
調波次数毎に示す図である。

【符号の説明】

３ フューザ制御部 ３Ａ 電流制御手段（ヒータ制御回路） ３Ｂ 電流制御手段（ヒータ制御回路） ３ａ スイッチング素子（ソリッドステートリレ
ー） ３ｂ スイッチング素子（ソリッドステートリレ
ー） ３ｃ スイッチング素子（トライアック） ３ｄ スイッチング素子（トライアック） ５ 温度検出検知手段（温度センサ） １０５ａ 制御手段（ＣＰＵ） １１２ 像担持体（感光ドラム） １１６ 定着手段（定着器） １１９ 発熱手段（定着ヒータ） １１９ａ 発熱要素（定着ヒータ） １１９ｂ 発熱要素（定着ヒータ） １２２ 発熱要素（抵抗体） １２３ 電流制御手段（電流制御回路）

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体に担持された未定着現像剤を熱
   定着させる発熱手段を有する定着手段と、該定着手段の
   温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段が検出
   した温度情報により前記発熱手段の熱量を制御するため
   に、該発熱手段に流す電流を制御する電流制御手段とを
   備えた定着装置において、 前記発熱手段は、高調波電流を規制する基準を満足する
   ように分割されて並列接続された一方の発熱要素と他方
   の発熱要素とを備え、 前記電流制御手段は、前記温度情報によりそれぞれの前
   記発熱要素の各通電量を算出し、該各通電量と前記発熱
   要素に印加される電圧波形のゼロクロス信号とにより各
   別の制御信号を出力する制御手段と、該制御手段から出
   力される一方の制御信号によって前記一方の発熱要素を
   位相制御するとともに、前記制御手段から出力される他
   方の制御信号によって他方の発熱要素をＯＮ／ＯＦＦ制
   御するスイッチング素子とを備えた、 ことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記一方及び他方の発熱要素は、定着ヒ
   ータである、ことを特徴とする請求項１記載の定着装
   置。
3. 【請求項３】 前記一方の発熱要素が定着ヒータであ
   り、前記他方の発熱要素が抵抗体である場合、 前記電流制御手段は、前記定着ヒータに対する通電と前
   記抵抗体に対する通電とを異ならせるとともに、前記定
   着ヒータを位相制御により通電して高調波電流を規制す
   る基準を満足させる、 ことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
4. 【請求項４】 記録媒体に担持された未定着現像剤を熱
   定着させる発熱手段を有する定着手段と、該定着手段の
   温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段が検出
   した温度情報により前記発熱手段の熱量を制御するため
   に、該発熱手段に流す電流を制御する電流制御手段とを
   備えた定着装置において、 前記発熱手段は、高調波電流を規制する基準を満足する
   ように、相互に並列接続された第１及び第２の発熱要素
   を有し、 前記電流制御手段は、前記温度情報により前記第１及び
   第２の発熱要素に通電 すべき各通電量を算出し、該各通
   電量と前記発熱要素に印加される電圧波形のゼロクロス
   信号とに基づいて前記第１及び第２の発熱要素に対応し
   た第１及び第２の制御信号を出力する制御手段と、前記
   第１の制御信号によって前記第１の発熱要素を位相制御
   する第１のスイッチング素子と、前記第２の制御信号に
   よって前記第２の発熱要素を波数制御する第２のスイッ
   チング素子とを備えた、 ことを特徴とする定着装置。
5. 【請求項５】 前記第１及び第２の発熱要素は、定着ヒ
   ータである、 ことを特徴とする請求項４記載の定着装
   置。
6. 【請求項６】 前記第１の発熱要素が定着ヒータであ
   り、前記第２の発熱要素が抵抗体である、 ことを特徴と
   する請求項４記載の定着装置。