JP3847951B2 - 加熱制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒータに通電し、負荷を加熱する加熱制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やプリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置において、感光ドラム（回転感光体）上に形成された静電潜像は、現像装置により現像剤（以下トナー）を付着させることで可視像（以下トナー像）となる。そして、このトナー像を転写装置により記録用紙に転写し、記録用紙に転写されたトナー像を定着装置により記録用紙に定着させることで永久画像を形成している。
【０００３】
この定着装置の定着方式は、ヒータを熱源として加熱される定着ローラからの熱エネルギにより記録用紙上のトナーを溶かし、定着ローラの圧力で記録用紙の繊維の中に融け込ませる熱定着が一般的である。
【０００４】
図１５は熱定着方式の定着装置において熱源として用いられる定着ヒータの通電制御を行う従来の画像形成装置の要部回路の構成を示すブロック図である。
【０００５】
図１５において、１，２は商用交流電源に接続された入力端子であり、交流電源が入力される。入力端子１，２間には定着ヒータ３とスイッチ素子４からなる直列回路が接続されており、商用交流電源から電力が供給されている。この定着ヒータ３は、図示しない定着ローラの軸方向に延在するように内蔵されており、抵抗値が正の温度係数を有する数百Ｗ〜１ＫＷ程度のハロゲンランプ等が一般に用いられている。また、スイッチ素子４にはＳＳＲ（ソリッド・ステート・リレー）やフォトトライアックとトライアックで構成された絶縁型スイッチ回路等が用いられる。
【０００６】
６は上記した直列回路の両端に接続されたゼロクロス検知回路であり、この直列回路に入力端子１，２から供給される商用交流電源のゼロクロスを検出している。５は定着ローラ表面の極く近傍に配置された温度検出素子であり、インピーダンスが既知の温度係数を有するサーミスタ等が用いられる。これにより常に定着ローラの表面温度を検出し、温度検出信号を温調回路７へ出力することができる。
【０００７】
温調回路７は、温度検出信号に基づいてスイッチ素子４をスイッチング制御して定着ヒータ３のオン／オフタイミングを制御し、これにより、定着ローラ表面の温度を所定温度範囲内に保つように温度制御するため、ヒータオン／オフ信号を駆動パルス生成回路１２に出力する。すなわち、定着ローラの表面温度が上昇し制御範囲の上限値になるとオフ信号を出力し、オフした後に定着ローラの表面温度が低下し温度制御範囲の下限値になるとオン信号を出力する。
【０００８】
駆動パルス生成回路１２は、このヒータオン／オフ信号とゼロクロス検知回路６からの出力を入力とし、それぞれの値に基づき定着ローラの表面温度がある温度内に制御されるようにスイッチ素子４をスイッチング制御するための駆動パルスを出力する。
【０００９】
ここで、図１５の回路の動作を説明する。
【００１０】
入力端子１，２に商用交流電源が入力されると、図示しない電源回路により直流電源が生成され、上記の各構成要素４，６，７，１２に供給される。温度検出素子５が定着ローラの表面温度を検出して温調回路７に温度検出信号を出力すると、温調回路７では、検出された定着ローラの表面温度が予め設定した制御範囲の下限値温度より下回っている時はオン信号を駆動パルス生成回路１２に出力し、定着ローラの表面温度が徐々に上昇し予め設定した制御範囲の上限値温度になるとオフ信号を出力し、前述の通り駆動パルス生成回路１２に出力する。
【００１１】
一方、ゼロクロス検知回路６は常に商用交流電源のゼロクロスを検知し、駆動パルス生成回路１２にゼロクロス信号を出力する。
【００１２】
駆動パルス生成回路１２は、温調回路７から入力されるオン信号およびオフ信号に応じ、ゼロクロス検知回路６の出力であるゼロクロス信号と同期してスイッチ素子４をオンさせたりオフさせるための駆動パルスを生成してスイッチ素子４に出力し、これによりスイッチ素子４をスイッチング制御する。スイッチ素子４のスイッチングにより、定着ヒータ３への間欠的な通電タイミングが制御される。
【００１３】
したがって、商用交流電源から定着ヒータ３に流れる電流は、必ず商用交流電源のゼロクロスと同期して流れ始めるように制御される。かつ、定着ローラの表面温度はある一定範囲内に保たれるように制御される。
【００１４】
図１６は定着ヒータ３に流れる電流と駆動パルスとの関係を示す波形図である。
【００１５】
図１６において、（Ａ）は定着ヒータ３に流れる電流波形Ｌｉｎ２であり、Ｆは商用周波数の一周期を示す。（Ｂ）は駆動パルスであり、ハイレベル（ｔｏｎ）期間はスイッチ素子４がオンし、ローレベル（ｔｏｆｆ）期間はスイッチ素子４がオフする。また、（Ｃ）は電流波形Ｌｉｎ２を商用周波数の１／２周期毎に実効値換算した値Ｌｉｎ２ｒｍｓを示す。
【００１６】
ｔｏｆｆ期間はスイッチ素子４がオフしているので定着ヒータ３には通電されず、電力は供給されない。この定着ヒータ３は定着ローラに内蔵されており、定着ローラは熱容量が大きいのに対して定着ヒータ３は熱容量が小さいため、定着ローラの表面温度低下は遅いが、定着ヒータ３の温度低下は速い。このため、定着ヒータ３はｔｏｆｆ期間は発熱しないので温度が低下し、その抵抗値は極めて低い状態となっている。
【００１７】
そして、定着ローラの表面温度が低下した状態で駆動パルスがハイレベルになって定着ヒータ３に商用交流電源が供給され始めると、極めて低い抵抗値に商用電源が供給されることになる。したがって、通電開始時には、図１６（Ａ）の様に定常時に対し極めて大きな突入電流が流れてしまう。そして、ｔｏｎ期間中に定着ヒータ３の温度が上昇してその抵抗値が上昇するのに従い、図１６（Ａ）の電流は定常状態に収束していく。
【００１８】
このときの電流波形Ｌｉｎ２を実効値換算した値Ｌｉｎ２ｒｍｓは、図１６（Ｃ）の様に変化する。定常状態の換算した実効値ＳＴに対する突入時の換算した実効値ＲＳ3 は、定着ローラの温度制御範囲（定着ヒータ３への通電を開始する温度と停止する温度）に大きく関係する。つまり、駆動パルスのハイレベル期間とローレベル期間の長さに関係し、ローレベル期間が短ければ突入時ピークのＲＳ3 の値も下がり、ローレベル期間が長くなるに従ってＲＳ3 の値は増加する。そして、ローレベル期間がある一定期間以上に長くなると定着ヒータ３の温度が下がりきるため、ＲＳ3 の値は飽和する。図１６の例では、スイッチ素子４がオフからオンになる時に定着ヒータ３に流れる突入時ピーク電流の値ＲＳ3 は、定常時の実効値換算値ＳＴの数倍にも変化する。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のヒータ制御回路を内蔵したプリンタや複写機等の画像形成装置では、商用電源の供給が開始する突入時にＲＳ3 で表されるピーク電流が流れるので、商用交流電源を供給する屋内配線等の電源通路のインピーダンスが十分に低くないと、このインピーダンスにより商用交流電源に瞬間的に大きな電圧降下が発生する場合がある。このとき、同一の配線を使用して商用交流電源を供給される他の機器等に悪影響を及ぼしてしまうことがある。たとえばその一つとして、瞬間的な電圧降下により照明機器の照度が一瞬だけ低下するフリッカと呼ばれるチラツキ現象がある。このような電圧降下の影響を防ぐためには、電源通路のインピーダンスを十分に低くするか、複雑で高価な回路構成を用いた構成によって電圧降下を発生させないようにする必要があった。
【００２０】
また、近年ヒータを２本設けた構成の定着装置も考えられているが、２本ヒータ構成の定着装置でも上記と同様の問題点がある。
【００２１】
そこで、本発明の目的は、簡単で安価な構成によりヒータオン時の突入電流の実効値を制限できる加熱制御装置および画像形成装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、通電開始時の電圧降下を低減する加熱制御装置を提供することにある。
【００２２】
さらに、本発明の他の目的は、フリッカ現象を軽減する加熱制御装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、負荷を加熱するヒータ、前記ヒータに印加される交流をオンオフするスイッチ素子と、前記ヒータにより加熱される負荷の温度を検出するセンサと、前記センサの出力が目標温度範囲内になるように前記ヒータの駆動開始と停止を指示する温調回路と、前記温調回路により前記ヒータの駆動開始が指示されると、前記ヒータへの通電開始から所定期間は固定の位相角で前記ヒータを位相制御するよう前記スイッチ素子を駆動し、前記所定期間経過後はヒータをフル駆動制御に切り替えて前記スイッチ素子を駆動する駆動手段と、記録紙にトナー像を形成する像形成手段と、前記ヒータにより加熱され、トナー像を記録紙に定着する定着手段とを有し、前記駆動手段は像形成動作中に前記位相制御を行う場合の位相制御期間を非像形成動作中に前記位相制御を行う場合の位相制御期間よりも短くすることを特徴とする。
【００２４】
請求項２の発明は、負荷を加熱するヒータ、前記ヒータに印加される交流をオンオフするスイッチ素子と、前記ヒータにより加熱される負荷の温度を検出するセンサと、前記センサの出力が目標温度範囲内になるように前記ヒータの駆動開始と停止を指示する温調回路と、前記温調回路により前記ヒータの駆動開始が指示されると、前記ヒータへの通電開始から固定の位相角で前記ヒータを位相制御するよう前記スイッチ素子を駆動する駆動手段とを具え、前記駆動手段は、前記検出手段により検出される温度が目標温度範囲の上限と下限の間の所定温度まで上昇するとフル駆動制御に切り替えて前記スイッチ素子を駆動することを特徴とする。
【００２５】
請求項３の発明は、負荷を加熱するヒータ、前記ヒータに印加される交流をオンオフするスイッチ素子と、前記ヒータにより加熱される負荷の温度を検出するセンサと、前記センサの出力が目標温度範囲内になるように前記ヒータの駆動開始と停止を指示する温調回路と、前記温調回路により前記ヒータの駆動開始が指示されると、前記ヒータへの通電開始から固定の位相角で前記ヒータを位相制御するよう前記スイッチ素子を駆動する駆動手段と、前記ヒータの非通電時間を検出する検出手段とを有し、前記検出手段により検出される非通電時間が第１の所定時間を超えた場合、その後前記温調回路により前記ヒータの駆動開始が指示されると、前記駆動手段は、前記ヒータへの通電開始から第２の所定期間は固定の位相角で前記ヒータを位相制御するよう前記スイッチ素子を駆動し、前記検出手段により検出される非通電時間が前記第１の所定時間を超えていない場合、その後前記温調回路により前記ヒータの駆動開始が指示されると、前記駆動手段はフル駆動制御で前記ヒータを駆動するよう前記スイッチ素子を駆動することを特徴とする。
【００２６】
請求項４の発明は、請求項３に記載の加熱制御装置において、前記ヒータは第１、第２のヒータを有し、前記駆動手段は第１のヒータを位相制御するよう前記スイッチ素子を駆動することを特徴とする。
【００２７】
請求項５の発明は、請求項３に記載の加熱制御装置において、前記駆動手段は前記検出手段により検出された非導通時間が短いほど位相制御を行う前記第２の所定期間を短くすることを特徴とする。
【００２８】
請求項６の発明は、請求項３に記載の加熱制御装置において、前記駆動手段は前記検出手段により検出された非導通時間が短いほど位相制御を行うときの導通角を広くすることを特徴とする。
【００２９】
請求項７の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の加熱制御装置において、前記ヒータに印加される交流のゼロクロスを検出する第２の検出手段を有し、前記駆動手段は前記第２の検出手段により検出されるゼロクロスのタイミングに同期して位相制御のための駆動パルスを発生することを特徴とする。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００４２】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路を示すブロック図である。
【００４３】
図１において、１，２は商用交流電源に接続された入力端子であり、交流電源が入力される。入力端子１，２間には定着ヒータ３とスイッチ素子４からなる直列回路が接続されており、商用交流電源から電力が供給されている。この定着ヒータ３は、図示しない定着ローラの軸方向に延在するように内蔵されており、抵抗値が正の温度係数を有する数百Ｗ〜１ＫＷ程度のハロゲンランプ等が一般に用いられている。また、スイッチ素子４にはＳＳＲ（ソリッド・ステート・リレー）やフォトトライアックとトライアックで構成された絶縁型スイッチ回路等が用いられる。なお、定着ローラは、記録媒体上に転写されたトナー像を記録媒体に定着させるものである。
【００４４】
６は上記した直列回路の両端に接続されたゼロクロス検知回路であり、この直列回路に入力端子１，２から供給される商用交流電源のゼロクロスを検出している。５は定着ローラ表面の極く近傍に配置された温度検出素子であり、インピーダンスが既知の温度係数を有するサーミスタ等が用いられる。これにより常に定着ローラの表面温度を検出し、温度検出信号を温調回路７へ出力することができる。
【００４５】
温調回路７は、温度検出信号に基づいてスイッチ素子４をスイッチング制御して定着ヒータ３のオン／オフタイミングを制御することで、定着ローラ表面の温度を所定温度範囲内に保つように温度制御するためのヒータオン／オフ信号を出力する。すなわち、定着ローラの表面温度が上昇し制御範囲の上限値になるとローレベルになり、定着ローラの表面温度が低下し温度制御範囲の下限値になるとハイレベルとなる信号を、駆動パルス生成回路１１を構成するフル点灯用駆動パルス生成回路９とセレクタ１０に出力する。この駆動パルス生成回路１１はさらに、位相制御用駆動パルス生成回路８を構成要素としている。
【００４６】
フル点灯用駆動パルス生成回路９は、温調回路７の出力を所定時間遅延させ、セレクタ１０にフル点灯用駆動パルスを出力している。また、位相制御用駆動パルス生成回路８は、ゼロクロス検知回路６の出力を入力とし、セレクタ１０に位相制御用駆動パルスを出力している。
【００４７】
セレクタ１０は、温調回路７とフル点灯用駆動パルス生成回路９の各出力信号に基づき、ヒータオン／オフ信号、位相角制御用駆動パルス、そしてフル点灯用駆動パルスのいずれかを選択し、スイッチ素子４の駆動パルスとして出力する。この駆動パルスによってスイッチ素子４がスイッチング制御され、このスイッチングタイミングに応じて間欠的に定着ヒータ３に電流が流れることで、定着ローラの表面温度が所定温度制御範囲内に保たれる。
【００４８】
ここで、図１の回路の動作を図２のタイミングチャートとともに説明する。
【００４９】
図２において、（Ａ）は入力端子１，２間の商用交流電源電圧ｅinであり、Ｆは商用周波数の一周期を示す。（Ｂ）は温度検出素子５による検出温度Ｔｓを示し、ここでＴａは温調回路７で設定する定着ローラの表面温度の制御範囲の下限値、Ｔｂはこの制御範囲の上限値である。（Ｃ）は、図１中のａ点のゼロクロス検知回路６の出力であるゼロクロス信号の波形を示す。（Ｄ）は、図１中のｂ点の位相制御用駆動パルス生成回路８の出力である位相制御用駆動パルスの波形を示す。（Ｅ）は、図１中のｃ点の温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号の波形を示す。（Ｆ）は、図１中のｄ点のフル点灯用駆動パルス生成回路９の出力であるフル点灯用駆動パルスの波形を示す。（Ｇ）は、図１中のｅ点のセレクタ１０の出力波形を示す。
【００５０】
入力端子１，２に商用交流電源が入力されると、図示しない電源回路により直流電源が生成され、上記の各構成要素４，６，７，８，９，１０に供給される。温度検出素子５が定着ローラの表面温度を検出して温調回路７に温度検出信号Ｔｓを出力すると、温調回路７では、検出された定着ローラの表面温度が予め設定した制御範囲の下限値を下回るとハイレベル、予め設定した制御範囲の上限値を上回るとローレベルとなるヒータオン／オフ信号（図２（Ｅ））を出力する。
【００５１】
ゼロクロス検知回路６は常に入力端子１，２に接続された商用交流電源の電源電圧ｅin（図２（Ａ））のゼロクロスを検知し、位相制御用駆動パルス生成回路８にゼロクロス信号（図２（Ｃ））を出力する。位相制御用駆動パルス生成回路８は、このゼロクロス信号に基づき、位相制御用駆動パルス（図２（Ｄ））を出力する。
【００５２】
フル点灯用駆動パルス生成回路９は、温調回路７からのヒータオン／オフ信号に基づき、この信号のｔ1 （ｔ4 ）における立ち上がりから一定期間（図２中Ｐ１）遅れてｔ2 （ｔ5 ）においてハイレベルとなるフル点灯用駆動パルス（図２（Ｆ））を出力する。このフル点灯用駆動パルスと上記ヒータオン／オフ信号の立ち下がりは、ｔ3 においてそれぞれゼロクロスと同期する。
【００５３】
セレクタ１０には、温調回路７、位相制御用駆動パルス生成回路８、およびフル点灯用駆動パルス生成回路９より、それぞれヒータオン／オフ信号、位相制御用駆動パルス、およびフル点灯用駆動パルスが入力される。
【００５４】
セレクタ１０は、ヒータオン／オフ信号のローレベル期間では駆動パルス（図２（Ｇ））をローレベルとしてスイッチ素子４をオフさせることで、定着ヒータ３を非通電状態にする。また、ヒータオン／オフ信号のハイレベル期間では定着ヒータ３を通電状態にするようにスイッチ素子４に駆動パルスを出力する。
【００５５】
すなわち、駆動パルス生成回路１１はヒータオン／オフ信号がハイレベルとなって通電状態を開始してから一定期間Ｐ１（ｔ1 〜ｔ2 ）は位相制御用駆動パルスを出力し、ハイレベル期間の残りの期間（ｔ2 〜ｔ3 ）はフル点灯用駆動パルスを出力する。この位相制御用駆動パルスは、ゼロクロス信号に同期して商用周波数の周期Ｆよりも短い期間ハイレベルとなる信号であり、一定期間Ｐ１は位相制御用駆動パルスのハイレベル期間だけスイッチ素子４がオンする。また、通電状態の残りの期間は、商用周波数の周期Ｆの間連続して、すなわちｔ2 〜ｔ3 の間連続してスイッチ素子４がオンする。
【００５６】
このようにしてスイッチ素子４がスイッチング制御されることで定着ヒータ３に電力が供給され、定着ローラの表面温度が低下して下限値Ｔａになると定着ヒータ３を通電状態とし、上昇して上限値Ｔｂになると定着ヒータ３を非通電状態とすることで、定着ローラを所定温度範囲に温度制御する。ここで通電状態とは一定期間Ｐ１も含み、定着ヒータ３を発熱させている状態を言う。
【００５７】
図３は定着ヒータ３に流れる電流とセレクタ１０からの駆動パルスとの関係を示す波形図である。
【００５８】
図３において、（Ａ）は定着ヒータ３に流れる電流波形Ｌｉｎ１であり、Ｆは商用周波数の一周期を示す。（Ｂ）はセレクタ１０から出力される駆動パルスであり、ハイレベル（ｔｏｎ）期間はスイッチ素子４がオンし、ローレベル（ｔｏｆｆ）期間はスイッチ素子４がオフする。また、（Ｃ）は電流波形Ｌｉｎ１を商用周波数の１／２周期毎に実効値換算した値Ｌｉｎ１ｒｍｓを示す。
【００５９】
ｔｏｆｆ期間はスイッチ素子４が常にオフしているので定着ヒータ３には通電されず、電力は供給されない。この定着ヒータ３は定着ローラに内蔵されており、定着ローラは熱容量が大きいのに対して定着ヒータ３は熱容量が小さいため、定着ローラの表面温度低下は遅いが、定着ヒータ３の温度低下は速い。このため、定着ヒータ３はｔｏｆｆ期間は発熱しないので温度が低下し、その抵抗値は極めて低い状態となっている。
【００６０】
そして、定着ローラの表面温度が低下した状態でｔ1 以降駆動パルス（図３（Ｂ））がハイレベルとなって定着ヒータ３に商用交流電源電流Ｌｉｎ１が供給され始め通電状態を開始する。このとき、駆動パルスはある固定の導通角の位相制御により定着ヒータ３に流れる電流を制限する位相制御用駆動パルスとなっているため、極めて低い抵抗値の定着ヒータ３に電流Ｌｉｎ１が供給されても、定着ヒータ３に流れる突入電流を商用周波数の１／２周期毎に実効値換算した値ＲＳ1 を図８の従来例の突入時ピーク電流の値ＲＳ3 と比較して数分の１（位相制御の導通角に依存する）にすることが可能になる。
【００６１】
そして、一定期間Ｐ１の間位相制御用駆動パルスにより固定の位相角で位相制御が行われ、その間にも定着ヒータ３の温度は上昇し抵抗値が徐々に大きくなっていくため、一定期間Ｐ１経過したｔ2 からフル点灯用駆動パルスにより定着ヒータ３に電力を供給してＰ２の期間フル点灯（連続点灯）となっても、ｔ2 時点での再突入電流を商用周波数の１／２周期毎に実効値換算した値ＲＳ2 は図８の突入時ピーク電流の値ＲＳ3 より小さく、また定常時の実効値換算値ＳＴに対する変化幅（ＲＳ2 −ＳＴ）は（ＲＳ3 −ＳＴ）よりさらに小さくなっている（図３（Ｃ））。
【００６２】
このように、検出した定着ローラの表面温度に基づき生成されるヒータオン／オフ信号によってハロゲンヒータである定着ヒータ３が非通電状態から通電状態に変化する度に、ある一定期間は定着ヒータ３に供給する電力を固定の位相角での位相制御により制限することで、通電状態開始時の突入電流の商用周波数１／２周期毎の実効値を低減することができる。
【００６３】
したがって、上記構成の加熱装置を内蔵したプリンタや複写機等の画像形成装置、または上記構成の加熱装置に商用交流電源を供給するための屋内配線等の電源通路のインピーダンスによる電源電圧の瞬間的な電圧降下を低減することが可能であり、上記各装置の近傍で同一の電源通路を共通に使用する他の機器への影響を低減することができる。たとえば、照明機器の照度低下を軽減しフリッカ（照明機器のチラツキ）を軽減することができる効果がある。
【００６４】
また、固定の位相角で位相制御を行うことにより、位相角を徐々に大きくしていく方法に比べ、回路構成を簡単にでき、かつ、発生するノイズを小さくできる。
【００６５】
（第２の実施の形態）
図４は本発明の第２の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路を示すブロック図である。図４において、上述した図１の回路と同一部分には同一の符号が付してある。
【００６６】
図４の構成は、温度検出素子５によって検出した定着ローラの表面温度に応じて位相制御の期間を変化させるようにした点で、図１のものと相異する。具体的には、温調回路７ａおよび、駆動パルス生成回路１１の構成要素であるフル点灯用駆動パルス生成回路９ａが機能的に相異する。
【００６７】
以下、図４中の各部の信号を示すタイミングチャートである図５を参照し、この相異点について説明する。
【００６８】
図５において、温度検出素子５ａによる検出温度Ｔｓを示す（Ｂ），温調回路７ａからのｃ1 点における別の出力を示す（Ｆ），ｅ点におけるセレクタ出力を示す（Ｇ）のみが図２のタイミングチャートと相異し、他は同一である。
【００６９】
図５（Ｂ）に示すように温調回路７ａは、定着ローラの温度制御範囲の上限値Ｔａと下限値Ｔｂだけでなく、上限値Ｔａと下限値Ｔｂの間の所定温度Ｔｃを検出している。
【００７０】
温度検出素子５により定着ローラの表面温度を検出し、温調回路７ａに温度検出信号Ｔｓを出力する。温調回路７ａは、定着ローラの表面温度がＴａに低下したことをｔ6 （ｔ9 ）において検出すると、セレクタ１０へ出力するヒータオン／オフ信号（ｃ）をハイレベルとする（図５（Ｅ））。
【００７１】
セレクタ１０は、温調回路７ａからのヒータオン／オフ信号がハイレベルになると、位相制御用駆動パルス生成回路８の出力である位相制御用駆動パルス（図５（Ｄ））をスイッチ素子４へ駆動パルスとして出力する。これにより、位相制御により定着ヒータ３に電力が供給される。
【００７２】
そして、定着ヒータ３によって加熱された定着ローラの表面温度が上昇して所定温度Ｔｃに上昇したことをｔ7 （ｔ10）において温調回路７ａが検出すると、ｃ1 点における別の出力（図５（Ｆ））をハイレベルとしてフル点灯用駆動パルス生成回路９ａへ出力する。フル点灯用駆動パルス生成回路９ａは、温調回路７ａの出力と同期したフル点灯用駆動パルスをセレクタ１０へ出力している。セレクタ１０はこのパルスがハイレベルになったことを検知して、このフル点灯用駆動パルスを駆動パルスとしてスイッチ素子４に出力する。これにより、定着ヒータ３はフル点灯の状態になる。
【００７３】
そして、さらに定着ローラの表面温度がＴｂに上昇したことをｔ8 において温調回路７ａが検出すると、ｃ1 点におけるフル点灯用駆動パルス生成回路９ａへの出力と、ｃ点におけるセレクタ１０へのヒータオン／オフ信号をローレベルとする。これによりセレクタ１０の出力もローレベルとなり、スイッチ素子４がオフして定着ヒータ３への電流供給が停止される。ｃ1 点における出力と上記ヒータオン／オフ信号の立ち下がりは、ｔ8 においてそれぞれゼロクロスと同期する。
【００７４】
このように、定着ヒータ３への電流供給が停止されて定着ローラの表面温度がＴａに低下すると、位相制御用駆動パルスによるある固定の導通角の位相制御によって電流供給が開始される。また、定着ローラの表面温度がＴｃに上昇するとフル点灯（トリガ位相角０度）により定着ヒータ３へ連続的に電流が供給される。したがって、定着ローラの表面温度がＴａからＴｃに上昇するまでの期間（図５中のＰ３，Ｐ４）は、上記の固定位相角での位相制御によって通電が行われる。この期間はハロゲンヒータ、定着ローラ、環境温度に依存するため一定ではなく、たとえばＰ３とＰ４の長さは異なっている。
【００７５】
そして、フル点灯が開始されるときの定着ローラの表面温度は一定値Ｔｃとなるため、このときの定着ヒータ３の抵抗値は一定である。したがって、フル点灯開始時の再突入電流をほぼ一定とすることができるので、スイッチ素子４の定格電流を不必要に大きくする必要が無い。また、Ｔｃの温度設定を調整することで位相制御からフル点灯に切り替わるときの電力量もほぼ一定に出来るため、フリッカ等の防止に最適な温度に予めＴｃを設定すれば、照明機器の照度低下を軽減し照明機器のチラツキを大幅に軽減することができる。なお、同一の電源通路を共通に使用する上記しない他の機器への影響を低減することができることは言うまでもない。
【００７６】
（第３の実施の形態）
図６は本発明の第３の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路を示すブロック図である。図６において、上述した図１の回路と同一部分には同一の符号が付してある。
【００７７】
図６の構成は、画像形成装置である複写機やプリンタによる画像形成実行中（コピー時またはプリント時）と実行中でないスタンバイ中に位相制御の期間を変化させるようにした点で、図１のものと相異する。具体的には、フル点灯用駆動パルス生成回路９ｂに、外部よりコピーもしくはプリントアウト信号が入力される点で相異する。
【００７８】
図６の動作において図１と異なるのは、外部の制御回路等よりコピーもしくはプリントアウト信号がフル点灯用駆動パルス生成回路９ｂに入力された場合のみであるので、ここではその他の場合についての説明を省略する。
【００７９】
画像形成中は定着器を記録紙が通過して定着ローラの熱が記録紙に奪われるため、画像形成中でないスタンバイ中と比較して放熱量が多くなる。このため温度低下が速いので、スタンバイ中と比較してスイッチ素子をスイッチングさせる駆動パルスのハイレベル期間が長くなり、ローレベル期間は短くなる、そして、スイッチ素子４がオフからオンになったときの定着ヒータ３の抵抗値も、スタンバイ中より高めになる。
【００８０】
ところで、画像形成中はより効率的に定着ローラに熱を供給する必要があり、フリッカを低減できる範囲で位相制御の期間をなるべく短くすることが望ましい。そこで、外部の制御回路よりフル点灯用駆動パルス生成回路９ｂにコピー信号もしくはプリントアウト信号が入力されているかいないかを判断する。つまり、画像形成中か否かを、フル点灯用駆動パルス生成回路９ｂが判断し、放熱量が大きい画像形成中は、放熱量が小さいスタンバイ中よりも位相制御期間（図２，図３の期間Ｐ１）を短めに切り替える。
【００８１】
このように本実施の形態によれば、コピーまたはプリントアウト等の画像形成実行中は定着ヒータへの通電をスタンバイ中とは異なる制御とすることで、定着ローラに効率的に熱を供給し、かつフリッカ等の他の機器への影響を上記実施の形態と同様に低減することができる。
【００８２】
（第４の実施の形態）
図７は本発明の第４の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路を示すブロック図である。
【００８３】
第４の実施形態では、定着装置のヒータを２本にした構成となっている。
【００８４】
図７において、符号１，２は商用交流電源に接続された入力端子であり、交流電源が入力される。入力端子１，２間にはヒータ３ａ，３ｂと交流スイッチ手段４ａ，４ｂからなる直列回路が接続されており、商用交流電源から電力が供給されている。このヒータ３ａ，３ｂは、図示しない定着ローラの軸方向に延在するように内蔵されており、抵抗値が正の温度係数を有する数百Ｗ〜１ＫＷのハロゲンランプ等が一般に用いられている。
【００８５】
図１のように定着ローラの軸方向に２本のヒータ３ａ，３ｂが内蔵されているのは、あらゆるサイズのコピー用紙を使用してもローラ全体を均一温度に制御するためであり、ヒータ３ａ，３ｂはそれぞれ配光が異なるように設計されている。
【００８６】
また、交流スイッチ手段４ａ，４ｂは任意のタイミングで商用交流電源を導通させることが可能な交流スイッチである。
【００８７】
なお、定着ローラ３ａ，３ｂは、記録媒体に転写されたトナー像を記録媒体に定着させるものである。
【００８８】
５は定着ローラ表面の極近傍に配置された温度検出素子であり、インピーダンスが既知の温度係数を有するサーミスタ等が用いられる。これにより常に定着ローラの表面温度を検出し、温度検出信号を温調回路７へ出力することができる。
【００８９】
温調回路７は、温度検出信号に基づいて交流スイッチ手段４をスイッチング制御してヒータ３ａ，３ｂのオン／オフタイミングを制御することで、定着ローラの表面温度を所定の温度範囲内に保つように温度制御するためのヒータオン／オフ信号ａを出力する。
【００９０】
すなわち、温調回路７は定着ローラの表面温度が制御範囲の上限値に上昇するとオフ信号を出力し、オフした後に定着ローラの表面温度が温度制御範囲の下限値に低下するとオン信号を出力する。
【００９１】
コントロール手段１２は予め複数のヒータ通電制御プログラムを記憶しており、温調回路７から入力されるヒータオン／オフ信号と外部からのコピー・スタンバイモード信号により、現在の複写機、プリンタの状況がスタンバイ中なのか、コピー・プリントアウト中なのか、コピー・プリントアウト中の用紙サイズは何か等判別し、それぞれの状態で最適なヒータ通電制御ができるようにヒータ３ａ、ヒータ３ｂそれぞれを通電制御するためのオン／オフ信号ｂ１，ｂ２をセレクタ１０ａ、駆動パルス生成回路１１ｂのそれぞれに出力している。
【００９２】
６は上記した直列回路の両端に接続されたゼロクロス検知回路であり、この直列回路に入力端子１，２から供給される商用交流電源のゼロクロスを検出している。
【００９３】
位相制御用駆動パルス生成回路８ａはゼロクロス検知回路６の出力信号ｃを基に位相制御を行うための駆動パルスｄ１を生成しセレクタ１０ａに位相制御用駆動パルスを出力している。
【００９４】
ＯＦＦ時間検知回路１３ａは温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号ａのオフ時間を検出しオフ期間が所定の時間以上継続すると位相制御信号生成回路９ａにハイレベルの信号ｅ１を出力する。位相制御用信号生成回路９ａでは、ＯＦＦ時間検知回路１３ａの出力がハイの時にコントロール手段１２の出力がハイレベルになると、ある所定期間（位相制御を行う期間）ハイレベルとなる位相制御信号ｆ１をセレクタ１０ａに出力している。
【００９５】
セレクタ１０ａには位相制御用駆動パルス生成回路８ａとコントロール手段１２、そして位相制御用信号生成回路９ａそれぞれからの出力が入力され各信号のレベルに基づいてスイッチ手段４ａをスイッチングするための駆動パルス１（ｇ１）を出力している。
【００９６】
駆動パルス生成回路１３ｂは、コントロール手段１２からの信号とゼロクロス検知回路６の出力を入力し、それぞれの値に基づきスイッチ手段４ｂをスイッチング制御するための駆動パルス２（ｇ２）を出力する。
【００９７】
図７の回路の動作を図７中の各部の波形を示した図８と図７中の各部の信号を示すタイミングチャートである図９とを参照して説明する。
【００９８】
入力端子１，２に商用交流電源が入来すると（図８（Ａ））、図示しない電源回路により直流電源が生成され、上記の構成要素である５，６，７，８ａ，９ａ，１０ａ，１１ａ，１１ｂ，１２，１３ａに供給される。
【００９９】
温度検出素子５が定着ローラの表面温度を検出し温調回路７に温度検出信号（一例を図８（Ｂ）に示す）を出力すると、温調回路７では、検出された定着ローラの表面温度が予め設定した制御範囲の下限値温度Ｔａより一度下回るときはオン信号をコントロール手段１２とＯＦＦ時間検知回路１３ａに出力し、定着ローラの温度が予め設定した制御範囲内の上限温度Ｔｂになるとオフ信号を、前述の通りコントロール手段１２に出力する（図８（Ｅ）、図９（Ａ））。
【０１００】
ＯＦＦ時間検知回路１３ａは温調回路７から入力されるヒータオン／オフ信号（図８（Ｅ）、図９（Ａ））がオン（ハイレベル）の時はローレベルの信号を位相制御信号生成回路９ａに出力し（図９（Ｆ））、ヒータオン／オフ信号（図８（Ｅ）、図９（Ａ））がオンからオフ（ローレベル）になりある所定の時間（Ｐｅ２）が経過するとハイレベルを位相制御信号生成回路９ａに出力する（図９（Ｆ））。そしてその後ヒータオン／オフ信号（図８（Ｅ）、図９（Ａ））がオフからオンになるとある所定時間（Ｐｅ１）の経過後ローレベルを位相制御信号生成回路９ａに出力する（図９（Ｆ））。
【０１０１】
コントロール手段１２は温調回路７から入力されるヒータオン／オフ信号（図８（Ｅ）、図９（Ａ））と外部からのコピー・スタンバイモード信号により、現在の複写機、プリンタの状態に最適なヒータ通電制御を選択し、ヒータ３ａ、ヒータ３ｂそれぞれを通電制御するためのオン／オフ信号をセレクタ１０（図９（Ｂ））、駆動パルス生成回路１１ｂ（図９（Ｃ））のそれぞれに出力している。なお、図９中（Ｂ），（Ｃ）のタイミングチャートは一例であり、図中のｔｏｎ１，ｔｏｎ２は固定値である。
【０１０２】
図９（Ｂ），（Ｃ）の例では、温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号（図９（Ａ））がローレベルからハイレベルに変化すると、必ずヒータ３ａが先にある固定時間ｔｏｎ１の間導通し（この間ヒータ３ｂは非導通である）、ヒータ３ａがオフするとヒータ３ｂがある固定時間ｔｏｎ２の間導通し（この間ヒータ３ａは非導通である）、ヒータ３ｂがオフするとヒータ３ａがある固定時間ｔｏｎ１の間導通する（この間ヒータ３ｂは非導通である）。すなわち、ヒータ３ａ、ヒータ３ｂが交互にオンを繰り返す、そしてヒータオン／オフ信号（図９（Ａ））がハイレベルからローレベルに変化すると、ヒータ３ａ、ヒータ３ｂは共に非導通となり、次にヒータオン／オフ信号（図９（Ａ））がハイレベルとなるまで非導通状態を維持している。
【０１０３】
位相制御信号生成回路９ａはＯＦＦ時間検知回路からの信号（図９（Ｆ））がハイレベルの時に、オン／オフ信号（図９（Ｂ））がローレベルからハイレベルに変化すると、これと同期してハイレベルとなり所定の期間（ｔｐ１：この期間が位相制御を行う期間となる）ハイレベルを維持し所定の期間（ｔｐ１）の経過の後ローレベルとなる位相制御信号を生成しセレクタ１０ａに出力している（図９（Ｇ））。
【０１０４】
一方、ゼロクロス検知回路６は常に商用交流電源のゼロクロスを検知しゼロクロス信号（図８（Ｃ）、図９（Ｄ））を位相制御用駆動パルス生成回路８ａ、駆動パルス生成回路１１ａに出力する。
【０１０５】
位相制御用駆動パルス生成回路８ａはゼロクロス信号（図８（Ｃ）、図９（Ｄ））が入力されると、商用半サイクル毎にヒータへの電力供給を制限するためにスイッチ手段４ａをオン／オフさせるための駆動パルスである固定の位相角での位相制御用駆動パルス（図８（Ｄ）、図９（Ｅ））をセレクタ１０ａに出力している。
【０１０６】
セレクタ１０ａには位相制御用駆動パルス生成回路８ａからの位相制御用駆動パルス（図９（Ｅ））、コントロール手段１２からのオン／オフ駆動パルス（図９（Ｂ））、そして、位相制御信号生成回路９ａからの位相制御信号（図９（Ｇ））のそれぞれが入力され、オン／オフ駆動パルス（図９（Ｂ））がローレベルの時は出力である駆動パルス１をオフ（ローレベル）とし、オン／オフ駆動パルス（図９（Ｂ））がハイレベルで位相制御信号（図９（Ｇ））もハイレベルの期間は、位相制御用駆動パルス（図９（Ｅ））を駆動パルス１としてスイッチ手段４ａに出力し、オン／オフ駆動パルス（図９（Ｅ））を駆動パルス１としてスイッチ手段４ａに出力し、オン／オフ駆動パルス（図９（Ｂ））がハイレベルで位相制御信号（図９（Ｇ））がローレベルの期間は、オン／オフ駆動パルス（図９（Ｂ））を駆動パルス１としてスイッチ手段４ａに出力し（図９（Ｈ））、これによりスイッチ素子４ａをスイッチング制御する。
【０１０７】
駆動パルス生成回路１１ｂは、コントロール手段１２から入力されるオン信号およびオフ信号（図９（Ｃ））に応じ、ゼロクロス検知回路６の出力であるゼロクロス信号（図９（Ｄ））と同期してスイッチ素子４ｂをオンさせたりオフさせるための駆動パルスを生成してスイッチ素子４ｂに出力し（図９（Ｉ））、これによりスイッチ素子４ｂをスイッチング制御する。
【０１０８】
よって、スイッチ素子４ａ，４ｂのスイッチングにより、ヒータ３ａ，３ｂへの間欠的な通電タイミングが制御される。
【０１０９】
ヒータ３ａは導通開始時に、それまでの非導通時間がある所定の時間（図９のＰｅ２）より長ければ、必ずある固定の導通角で制限された電流が所定の期間（図９のｔｐ）流れ、それまでの非導通時間が所定の時間（図９のＰｅ２）より短ければ必ず商用交流電源のゼロクロスと同期して流れ始めるように制御される。かつ、定着ローラの表面温度はある一定範囲内に保たれるように制御される。
【０１１０】
図１０はヒータ３ａ，３ｂに流れる電流と駆動パルスｇ１，ｇ２との関係を示す波形図である。図１０において、（Ａ）はヒータ３ａに流れる電流波形ＩＬ１であり、Ｆは商用周波数の一周期を示す。
【０１１１】
（Ｂ）は駆動パルス１（ｇ１）であり、ハイレベル（ｔｏｎ１）期間の内、ｔｐ１の期間は固定の位相角での位相制御が行われることにより電力が制限されている期間であり、ｔｐ２の期間は電力制限の行われていない期間で電流は正弦波で流れている。ローレベル（ｔｏｆｆ１）期間はスイッチ素子４ａがオフしているため、ヒータ３ａに電流は流れていない。また、（Ｃ）は電流波形ＩＬ１を商用周波数の１／２周期毎の実効値に換算した値ＩＬ１ｒｍｓである。
【０１１２】
（Ｄ）はヒータ３ｂに流れる電流波形ＩＬ２であり、Ｆは商用周波数の一周期を示す。（Ｅ）は駆動パルス２（ｇ２）であり、ハイレベル（ｔｏｎ２）期間はスイッチ素子４ｂがオンし、ローレベル（ｔｏｆｆ２）期間はスイッチ素子４ｂがオフする。また、（Ｆ）は電流波形ＩＬ２を商用周波数の１／２周期毎の実効値に換算した値ＩＬ２ｒｍｓである。
【０１１３】
図９（Ａ）のｔａｏｆｆ期間はスイッチ手段４ａ，４ｂが共にオフしているのでヒータ３ａ，３ｂには通電されず、電力は供給されない。このヒータ３ａ，３ｂは定着ローラに内蔵されており、定着ローラは熱容量が大きいのに対してヒータ３ａ，３ｂは熱容量が小さいため、定着ローラの表面温度低下は遅いが、ヒータ３ａ，３ｂの温度低下は速い。このため、ヒータ３ａ，３ｂはｔａｏｆｆ期間は発熱しないので温度が低下し、その抵抗値は極めて低い状態となっている。
【０１１４】
そして、定着ローラの表面温度が低下した状態で温調回路７の出力がハイレベルとなり、駆動パルス１（ｇ１）がハイレベルになってヒータ３ａに商用交流電源が供給され始めると、極めて低い抵抗値に商用電源が供給されることになるが、駆動パルス１（ｇ１）はある固定の導通角の位相制御によりヒータ３ａに流れる電流を制限する位相制御用駆動パルスとなっているため、極めて低い抵抗値のヒータ３ａに電流ＩＬ１が供給されても、ヒータ３ａに流れる突入電流を商用周波数の１／２周期毎に実効値に換算した実効値ＲＳ１０を従来例の突入時ピーク電流の実効値ＲＳ３と比較して数分の１（位相制御の導通角に依存する）にすることが可能となる。
【０１１５】
そして、一定期間ｔｐ１の間、位相制御用駆動パルスにより位相制御が行われ、その間にもヒータ３ａの温度は上昇し抵抗値が徐々に大きくなっていくため、一定時間ｔｐ１経過した後からフル点灯によりヒータ３ａに電力を供給してｔｐ２の期間フル点灯（連続点灯）となっても、再突入電流を商用周波数の１／２周期毎に実効値換算した実効値ＲＳ２は従来例の突入時ピーク電流の実効値ＲＳ３より小さく、またフル点灯になった瞬間の実効値の変化幅（ＲＳ２−ＲＳ１ｂ）も従来例の突入時ピーク電流の実効値の変化幅ＲＳ４より小さくなっている。
【０１１６】
そして、ｔａｏｎ中は、ヒータ３ａ，３ｂが交互にオン／オフするために、ヒータ３ａがオフしてヒータ３ｂがオンしても、ヒータ３ｂはヒータ３ａの発熱により温められているため、ヒータ３ｂがオンした時でも定常時ＳＴ３と比較しても、そんなに大きな突入電流は流れない。またヒータ３ｂがオフし、ヒータ３ａがオンしてもヒータ３ａはすでにある程度温められているために突入電流は小さい。
【０１１７】
よって、ｔａｏｆｆからｔａｏｎになった瞬間に最初のヒータ３ａのオン時のみ、ある所定の期間、位相制御により電力が制限された電流が流れ、その後ｔａｏｎ中にヒータ３ａがオン／オフされても位相制御は働かず、またヒータ３ｂにはいかなるオン時も位相制御は働かない。
【０１１８】
このように、定着ローラの表面温度に基づき生成されるヒータオン／オフ信号によってヒータ３ａがある所定の期間以上のオフ期間の経過後、非導通状態から通電状態に変化する時に、ある一定期間はヒータ３ａに供給する電力を位相制御により制限することで、通電開始時の突入電流商用周波数の１／２周期毎の実効値の変化幅を低減することができる。
【０１１９】
したがって、上記構成の加熱装置を内蔵したプリンタや複写機等の画像形成装置、または上記構成の加熱装置に商用交流電源を供給するための屋内配線等の電源通路のインピーダンスによる電源電圧の瞬間的な電圧降下を低減することが可能であり、上記各装置の近傍で同一の電源回路を共通に使用する他の機器への影響を低減することができる。たとえば、照明機器の照度低下を軽減しフリッカと呼ばれる照明機器のチラツキを抑制することができる。
【０１２０】
なお、本発明において、ＯＦＦ時間検知回路１３ａは温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号のオフ信号を検知しているが、セレクタ１０ａの出力である駆動パルス１のオフ時間を検知しても同様の効果が得られる。
【０１２１】
さらに本発明においては、温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号がオフ（ローレベル）からオン（ハイレベル）に変化したとき必ずスイッチ手段４ａが先にオンしヒータ３ａが導通する制御が行われることを前提に説明したが、仮にヒータオン／オフ信号がオフ（ローレベル）からオン（ハイレベル）に変化したときにスイッチ手段４ａ、スイッチ手段４ｂのどちらが先にオンするか解らないような制御、または制御手段４ａ，４ｂが同時にオンするような制御が行われていたとしても、図７における駆動パルス生成回路１３ｂを、位相制御用駆動パルス生成回路８ａ、位相制御信号生成回路９ａ、セレクタ１０ａ、ＯＦＦ時間検知回路１３ａで構成された駆動パルス生成回路１１ａと同様の回路構成に変更することで、ヒータ３ａ、ヒータ３ｂの両方においてヒータオン時のある所定時間、供給される電力を制限することが可能であり上記と同様の効果が得られる。
【０１２２】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態を図１１に基づいて説明する。図１１は本発明の第５の実施の形態に係わるヒータ制御回路の構成を示すブロック図である。図１１において、上述した図７の回路と同一部分には同一の符号が付してある。
【０１２３】
図１１において図７と異なるのは、図７では位相制御が行われる期間はｔｐ１の固定値だが、図１１においては、ヒータオン／オフ信号ａのオフ時間に応じて位相制御を行う期間を決定している位相制御信号生成回路２０９ａの出力のパルス幅を変化させる点で相違する。
【０１２４】
図１１の動作を図１２のタイミングチャートを用いて説明する。
【０１２５】
図１１のＯＦＦ時間検知回路２１３ａにおいて、温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号ａがオフになった瞬間からヒータオン／オフ信号ａのオフ時間の算出を開始している。そして、ＯＦＦ時間検知回路２１３ａが図１２の（Ｆ）のように、ヒータオン／オフ信号のオフ時間に比例した電圧レベルを位相制御信号生成回路２０９ａに出力し、位相制御信号生成回路２０９ａが温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号ａがオフからオンに変わった瞬間の、ＯＦＦ時間検知回路２１３ａの出力レベルに応じて出力パルスを図１２（Ｇ）のｔｐ２，ｔｐ３のように変化させることで、ヒータオン／オフ信号のオフ時間が短い時は位相制御の期間を短くし、オフ時間が長いときは位相制御の時間を長くすることが可能となり、フリッカを抑制しつつも効率的なヒータへの電力供給が可能となる。
【０１２６】
なお、本発明においては、ＯＦＦ時間検知回路２１３ａは温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号のオフ時間を検知しているが、セレクタ１０ａの出力である駆動パルス１のオフ時間を検知しても同様の効果が得られる。
【０１２７】
さらに本発明においては、温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号がオフ（ローレベル）からオン（ハイレベル）に変化したとき必ずスイッチ手段４ａが先にオンしヒータ３ａが導通する制御が行われることを前提に説明したが、仮にヒータオン／オフ信号がオフ（ローレベル）からオン（ハイレベル）に変化したときにスイッチ手段４ａ、スイッチ手段４ｂのどちらが先にオンするか解らないような制御、または制御手段４ａ，４ｂが同時にオンするような制御が行われていたとしても、図１１における駆動パルス生成回路１１ｂを、位相制御用駆動パルス生成回路８ａ、位相制御信号生成回路２０９ａ、セレクタ１０ａ、ＯＦＦ時間検知回路２１３ａで構成された駆動パルス生成回路２１１ａと同様の回路構成に変更することで、ヒータ３ａ、ヒータ３ｂの両方においてヒータオン時のある所定時間、供給される電力を制限することが可能であり上記と同様の効果が得られる。
【０１２８】
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態を図１３に基づいて説明する。図１３は本発明の第６の実施の形態に係わるヒータ制御回路の構成を示すブロック図である。図１３において、上述した図７，図１１の回路と同一部分には同一の符号が付してある。
【０１２９】
図１３において図７と異なるのは、図７では位相制御が行われる期間はｔｐ１の固定値で、位相制御期間中の導通角は固定値としたが、図１３においては、ヒータオン／オフ信号ａのオフ時間に応じて、位相制御信号生成回路２０９ａの出力のパルス幅と、位相制御用駆動パルス生成回路３０８ａの出力のパルス幅とを変化させる点で相違する。
【０１３０】
図１３において、ＯＦＦ時間検知回路２１３ａ、位相制御信号生成回路２０９ａは図１１，図１２と同様に動作し、さらにＯＦＦ時間検知回路２１３ａの出力であるヒータオン／オフ信号ａのオフ時間に比例した電圧レベルを位相制御用駆動パルス生成回路３０８ａにも入力し、位相制御用駆動パルス生成回路３０８ａにおいても、前述のＯＦＦ時間検知回路２１３ａの出力レベルに応じて（ヒータオン／オフ信号のオフ時間に応じて）、オフ時間が長ければ長いほど位相制御期間の導通角を狭くして、オフ時間が短ければ短い程位相制御期間の導通角を広くする。
【０１３１】
つまり、オフ時間が長いとヒータ３ａ，３ｂの抵抗値は大きく下がってしまうため、次のオン時に導通角を狭くして、ヒータ４ａを流れる電流の商用周波数の１／２周期毎の実効値の変化幅を小さくする、さらに位相制御期間を長くして、位相制御からフル点灯に変わる瞬間の再突入電流の商用周波数の１／２周期毎の実効値の変化幅を小さくすることでフリッカを抑制する。
【０１３２】
また、オフ時間が短いときは、ヒータ３ａ，３ｂの抵抗値はそんなには下がらないため、次のオン時に導通角を広くしてもヒータ４ａを流れる電流の商用周波数の１／２周期毎の実効値の変化は大きくなることは無い、さらに位相制御期間を短くしても位相制御からフル点灯に変わる瞬間の再突入電流の商用周波数の１／２周期毎の実効値の変化幅も大きくならず短時間で効率的に定着ローラに熱エネルギーを供給できる。つまり、フリッカを抑制しつつ、かつ効率的に定着ローラに熱エネルギーを供給できる。
【０１３３】
なお、本発明においては、ＯＦＦ時間検知回路２１３ａは温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号のオフ時間を検知しているが、セレクタ１０ａの出力である駆動パルス１のオフ時間を検知しても同様の効果が得られる。また、本発明においては位相制御期間中の導通角と位相制御期間を同時に変化させたが、導通角のみを変化させてもフリッカの抑制は可能である。
【０１３４】
さらに本発明においては、温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号がオフ（ローレベル）からオン（ハイレベル）に変化したとき必ずスイッチ手段４ａが先にオンしヒータ３ａが導通する制御が行われることを前提に説明したが、仮にヒータオン／オフ信号がオフ（ローレベル）からオン（ハイレベル）に変化したときにスイッチ手段４ａ、スイッチ手段４ｂのどちらが先にオンするか解らないような制御、または制御手段４ａ，４ｂが同時にオンするような制御が行われていたとしても、図１３における駆動パルス生成回路１１ｂを、位相制御用駆動パルス生成回路３０８ａ、位相制御信号生成回路２０９ａ、セレクタ１０ａ、ＯＦＦ時間検知回路２１３ａで構成された駆動パルス生成回路３１１ａと同様の回路構成に変更することで、ヒータ３ａ、ヒータ３ｂの両方においてヒータオン時のある所定時間、供給される電力を制限することが可能であり上記と同様の効果が得られる。
【０１３５】
（第７の実施の形態）
本発明の第７の実施の形態を図１４に基づいて説明する。図１４は本発明の第７の実施の形態に係わるヒータ制御回路の構成を示すブロック図である。図１４において、上述した図７，図１１，図１３の回路と同一部分には同一の符号が付してある。
【０１３６】
図１４において図７と異なるのは、図７ではヒータが２本構成であり、温調回路７の出力である、ヒータオン／オフ信号がオン（ハイレベル）の期間中に、２本のヒータ３ａ，３ｂが導通、非導通を繰り返す制御を行う場合について説明したが、図１４は１本のヒータ３ａが導通、非導通を繰り返す場合である。
【０１３７】
図１４において、ヒータ３ａを導通、非導通にするためのスイッチ手段４ａの駆動パルスを生成している、駆動パルス生成回路４１１ａの構成は図７と同じである。
【０１３８】
温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号がオン（ハイレベル）の期間にスイッチ手段４ａを短い周期でオン／オフを繰り返すような制御の場合、短いオフ時間の間ではヒータの温度低下（抵抗値の低下）も大きくなく、短いオフ時間の後のオン時に流れる再突入電流もわずかであるため、温調回路７の出力である、ヒータオン／オフ信号がオフの状態が所定の期間継続した場合のみ、その後のヒータオン時にのみ位相制御によりヒータ３ａに供給する電力を制限することで、フリッカを抑制することが可能である。
【０１３９】
また、図１４の駆動パルス生成回路４１１ａを図１１の駆動パルス生成回路２１１ａのように構成すれば、第５の実施の形態のように、検知したヒータオン／オフ信号のオフ時間に応じて位相制御を行う期間を調整することも可能である。さらに図１４の駆動パルス生成回路４１１ａを図１３の駆動パルス生成回路３１１ａのように構成すれば、第６の実施の形態のように、検知したヒータオン／オフ信号のオフ時間に応じて、位相制御期間中の導通角を調整することが可能であり、また導通角だけでなく同時に位相制御を行う期間を調整することも可能であり、つまり、フリッカを抑制しつつ、かつ効率的に定着ローラに熱エネルギーを供給できる。
【０１４０】
なお、本発明においては、ＯＦＦ時間検知回路１３ａは温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号のオフ時間を検知しているが、セレクタ１０ａの出力である駆動パルス１のオフ時間を検知しても同様の効果が得られる。
【０１４１】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明にかかる画像形成装置によれば、ヒータを通電状態または非通電状態として定着ローラの温度を制御する際に、通電状態開始から所定期間はヒータへの電流を制限するので、通電状態開始時に流れる突入電流で電源通路のインピーダンスによって生じる電圧降下を低減することができ、また、フリッカ現象をも軽減することができる。さらには、電源通路を共通に使用する他の機器への影響を簡単で安価な構成によって軽減できる効果が得られる。
【０１４２】
また、本発明にかかる加熱装置によれば、ヒータを通電状態または非通電状態として被加熱材の温度を制御する際に、通電状態開始から所定期間はヒータへの電流を制限するので、通電状態開始時に流れる突入電流で電源通路のインピーダンスによって生じる電圧降下を低減することができ、電源通路を共通に使用する他の機器への影響を簡単で安価な構成によって軽減できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路を示すブロック図である。
【図２】図１に示す回路の各部の信号を示すタイミングチャートである。
【図３】図１に示す回路の各部の波形を示す波形図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路を示すブロック図である。
【図５】図４に示す回路の各部の信号を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路を示すブロック図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路を示すブロック図である。
【図８】図７に示す回路の各部の波形を示す波形図である。
【図９】図７に示す回路の各部の信号を示すタイミングチャートである。
【図１０】図７に示す回路の各部の波形を示す波形図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路の構成を示すブロック図である。
【図１２】図１１に示す回路の各部の信号を示すタイミングチャートである。
【図１３】本発明の第６の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第７の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路の構成を示すブロック図である。
【図１５】従来の画像形成装置の要部回路の構成を示すブロック図である。
【図１６】図１５に示す回路の各部の波形を示す波形図である。
【符号の説明】
１，２ 入力端子
３ 定着ヒータ
４ スイッチ素子
５ 温度検出素子
６ ゼロクロス検知回路
７，７ａ 温調回路
８ 位相制御用駆動パルス生成回路
９，９ａ フル点灯用駆動パルス生成回路
１０ セレクタ
１１，１１ａ 駆動パルス生成回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒータに通電し、負荷を加熱する加熱制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やプリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置において、感光ドラム（回転感光体）上に形成された静電潜像は、現像装置により現像剤（以下トナー）を付着させることで可視像（以下トナー像）となる。そして、このトナー像を転写装置により記録用紙に転写し、記録用紙に転写されたトナー像を定着装置により記録用紙に定着させることで永久画像を形成している。
【０００３】
この定着装置の定着方式は、ヒータを熱源として加熱される定着ローラからの熱エネルギにより記録用紙上のトナーを溶かし、定着ローラの圧力で記録用紙の繊維の中に融け込ませる熱定着が一般的である。
【０００４】
図１５は熱定着方式の定着装置において熱源として用いられる定着ヒータの通電制御を行う従来の画像形成装置の要部回路の構成を示すブロック図である。
【０００５】
図１５において、１，２は商用交流電源に接続された入力端子であり、交流電源が入力される。入力端子１，２間には定着ヒータ３とスイッチ素子４からなる直列回路が接続されており、商用交流電源から電力が供給されている。この定着ヒータ３は、図示しない定着ローラの軸方向に延在するように内蔵されており、抵抗値が正の温度係数を有する数百Ｗ〜１ＫＷ程度のハロゲンランプ等が一般に用いられている。また、スイッチ素子４にはＳＳＲ（ソリッド・ステート・リレー）やフォトトライアックとトライアックで構成された絶縁型スイッチ回路等が用いられる。
【０００６】
６は上記した直列回路の両端に接続されたゼロクロス検知回路であり、この直列回路に入力端子１，２から供給される商用交流電源のゼロクロスを検出している。５は定着ローラ表面の極く近傍に配置された温度検出素子であり、インピーダンスが既知の温度係数を有するサーミスタ等が用いられる。これにより常に定着ローラの表面温度を検出し、温度検出信号を温調回路７へ出力することができる。
【０００７】
温調回路７は、温度検出信号に基づいてスイッチ素子４をスイッチング制御して定着ヒータ３のオン／オフタイミングを制御し、これにより、定着ローラ表面の温度を所定温度範囲内に保つように温度制御するため、ヒータオン／オフ信号を駆動パルス生成回路１２に出力する。すなわち、定着ローラの表面温度が上昇し制御範囲の上限値になるとオフ信号を出力し、オフした後に定着ローラの表面温度が低下し温度制御範囲の下限値になるとオン信号を出力する。
【０００８】
駆動パルス生成回路１２は、このヒータオン／オフ信号とゼロクロス検知回路６からの出力を入力とし、それぞれの値に基づき定着ローラの表面温度がある温度内に制御されるようにスイッチ素子４をスイッチング制御するための駆動パルスを出力する。
【０００９】
ここで、図１５の回路の動作を説明する。
【００１０】
入力端子１，２に商用交流電源が入力されると、図示しない電源回路により直流電源が生成され、上記の各構成要素４，６，７，１２に供給される。温度検出素子５が定着ローラの表面温度を検出して温調回路７に温度検出信号を出力すると、温調回路７では、検出された定着ローラの表面温度が予め設定した制御範囲の下限値温度より下回っている時はオン信号を駆動パルス生成回路１２に出力し、定着ローラの表面温度が徐々に上昇し予め設定した制御範囲の上限値温度になるとオフ信号を出力し、前述の通り駆動パルス生成回路１２に出力する。
【００１１】
一方、ゼロクロス検知回路６は常に商用交流電源のゼロクロスを検知し、駆動パルス生成回路１２にゼロクロス信号を出力する。
【００１２】
駆動パルス生成回路１２は、温調回路７から入力されるオン信号およびオフ信号に応じ、ゼロクロス検知回路６の出力であるゼロクロス信号と同期してスイッチ素子４をオンさせたりオフさせるための駆動パルスを生成してスイッチ素子４に出力し、これによりスイッチ素子４をスイッチング制御する。スイッチ素子４のスイッチングにより、定着ヒータ３への間欠的な通電タイミングが制御される。
【００１３】
したがって、商用交流電源から定着ヒータ３に流れる電流は、必ず商用交流電源のゼロクロスと同期して流れ始めるように制御される。かつ、定着ローラの表面温度はある一定範囲内に保たれるように制御される。
【００１４】
図１６は定着ヒータ３に流れる電流と駆動パルスとの関係を示す波形図である。
【００１５】
図１６において、（Ａ）は定着ヒータ３に流れる電流波形Ｌｉｎ２であり、Ｆは商用周波数の一周期を示す。（Ｂ）は駆動パルスであり、ハイレベル（ｔｏｎ）期間はスイッチ素子４がオンし、ローレベル（ｔｏｆｆ）期間はスイッチ素子４がオフする。また、（Ｃ）は電流波形Ｌｉｎ２を商用周波数の１／２周期毎に実効値換算した値Ｌｉｎ２ｒｍｓを示す。
【００１６】
ｔｏｆｆ期間はスイッチ素子４がオフしているので定着ヒータ３には通電されず、電力は供給されない。この定着ヒータ３は定着ローラに内蔵されており、定着ローラは熱容量が大きいのに対して定着ヒータ３は熱容量が小さいため、定着ローラの表面温度低下は遅いが、定着ヒータ３の温度低下は速い。このため、定着ヒータ３はｔｏｆｆ期間は発熱しないので温度が低下し、その抵抗値は極めて低い状態となっている。
【００１７】
そして、定着ローラの表面温度が低下した状態で駆動パルスがハイレベルになって定着ヒータ３に商用交流電源が供給され始めると、極めて低い抵抗値に商用電源が供給されることになる。したがって、通電開始時には、図１６（Ａ）の様に定常時に対し極めて大きな突入電流が流れてしまう。そして、ｔｏｎ期間中に定着ヒータ３の温度が上昇してその抵抗値が上昇するのに従い、図１６（Ａ）の電流は定常状態に収束していく。
【００１８】
このときの電流波形Ｌｉｎ２を実効値換算した値Ｌｉｎ２ｒｍｓは、図１６（Ｃ）の様に変化する。定常状態の換算した実効値ＳＴに対する突入時の換算した実効値ＲＳ3 は、定着ローラの温度制御範囲（定着ヒータ３への通電を開始する温度と停止する温度）に大きく関係する。つまり、駆動パルスのハイレベル期間とローレベル期間の長さに関係し、ローレベル期間が短ければ突入時ピークのＲＳ3 の値も下がり、ローレベル期間が長くなるに従ってＲＳ3 の値は増加する。そして、ローレベル期間がある一定期間以上に長くなると定着ヒータ３の温度が下がりきるため、ＲＳ3 の値は飽和する。図１６の例では、スイッチ素子４がオフからオンになる時に定着ヒータ３に流れる突入時ピーク電流の値ＲＳ3 は、定常時の実効値換算値ＳＴの数倍にも変化する。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のヒータ制御回路を内蔵したプリンタや複写機等の画像形成装置では、商用電源の供給が開始する突入時にＲＳ3 で表されるピーク電流が流れるので、商用交流電源を供給する屋内配線等の電源通路のインピーダンスが十分に低くないと、このインピーダンスにより商用交流電源に瞬間的に大きな電圧降下が発生する場合がある。このとき、同一の配線を使用して商用交流電源を供給される他の機器等に悪影響を及ぼしてしまうことがある。たとえばその一つとして、瞬間的な電圧降下により照明機器の照度が一瞬だけ低下するフリッカと呼ばれるチラツキ現象がある。このような電圧降下の影響を防ぐためには、電源通路のインピーダンスを十分に低くするか、複雑で高価な回路構成を用いた構成によって電圧降下を発生させないようにする必要があった。
【００２０】
また、近年ヒータを２本設けた構成の定着装置も考えられているが、２本ヒータ構成の定着装置でも上記と同様の問題点がある。
【００２１】
そこで、本発明の目的は、簡単で安価な構成によりヒータオン時の突入電流の実効値を制限できる加熱制御装置および画像形成装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、通電開始時の電圧降下を低減する加熱制御装置を提供することにある。
【００２２】
さらに、本発明の他の目的は、フリッカ現象を軽減する加熱制御装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、負荷を加熱するヒータ、前記ヒータに印加される交流をオンオフするスイッチ素子と、前記ヒータにより加熱される負荷の温度を検出するセンサと、前記センサの出力が目標温度範囲内になるように前記ヒータの駆動開始と停止を指示する温調回路と、前記温調回路により前記ヒータの駆動開始が指示されると、前記ヒータへの通電開始から所定期間は固定の位相角で前記ヒータを位相制御するよう前記スイッチ素子を駆動し、前記所定期間経過後はヒータをフル駆動制御に切り替えて前記スイッチ素子を駆動する駆動手段と、記録紙にトナー像を形成する像形成手段と、前記ヒータにより加熱され、トナー像を記録紙に定着する定着手段とを有し、前記駆動手段は像形成動作中に前記位相制御を行う場合の位相制御期間を非像形成動作中に前記位相制御を行う場合の位相制御期間よりも短くすることを特徴とする。
【００２４】
請求項２の発明は、負荷を加熱するヒータ、前記ヒータに印加される交流をオンオフするスイッチ素子と、前記ヒータにより加熱される負荷の温度を検出するセンサと、前記センサの出力が目標温度範囲内になるように前記ヒータの駆動開始と停止を指示する温調回路と、前記温調回路により前記ヒータの駆動開始が指示されると、前記ヒータへの通電開始から固定の位相角で前記ヒータを位相制御するよう前記スイッチ素子を駆動する駆動手段とを具え、前記駆動手段は、前記検出手段により検出される温度が目標温度範囲の上限と下限の間の所定温度まで上昇するとフル駆動制御に切り替えて前記スイッチ素子を駆動することを特徴とする。
【００２５】
請求項３の発明は、負荷を加熱するヒータ、前記ヒータに印加される交流をオンオフするスイッチ素子と、前記ヒータにより加熱される負荷の温度を検出するセンサと、前記センサの出力が目標温度範囲内になるように前記ヒータの駆動開始と停止を指示する温調回路と、前記温調回路により前記ヒータの駆動開始が指示されると、前記ヒータへの通電開始から固定の位相角で前記ヒータを位相制御するよう前記スイッチ素子を駆動する駆動手段と、前記ヒータの非通電時間を検出する検出手段とを有し、前記検出手段により検出される非通電時間が第１の所定時間を超えた場合、その後前記温調回路により前記ヒータの駆動開始が指示されると、前記駆動手段は、前記ヒータへの通電開始から第２の所定期間は固定の位相角で前記ヒータを位相制御するよう前記スイッチ素子を駆動し、前記検出手段により検出される非通電時間が前記第１の所定時間を超えていない場合、その後前記温調回路により前記ヒータの駆動開始が指示されると、前記駆動手段はフル駆動制御で前記ヒータを駆動するよう前記スイッチ素子を駆動することを特徴とする。
【００２６】
請求項４の発明は、請求項３に記載の加熱制御装置において、前記ヒータは第１、第２のヒータを有し、前記駆動手段は第１のヒータを位相制御するよう前記スイッチ素子を駆動することを特徴とする。
【００２７】
請求項５の発明は、請求項３に記載の加熱制御装置において、前記駆動手段は前記検出手段により検出された非導通時間が短いほど位相制御を行う前記第２の所定期間を短くすることを特徴とする。
【００２８】
請求項６の発明は、請求項３に記載の加熱制御装置において、前記駆動手段は前記検出手段により検出された非導通時間が短いほど位相制御を行うときの導通角を広くすることを特徴とする。
【００２９】
請求項７の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の加熱制御装置において、前記ヒータに印加される交流のゼロクロスを検出する第２の検出手段を有し、前記駆動手段は前記第２の検出手段により検出されるゼロクロスのタイミングに同期して位相制御のための駆動パルスを発生することを特徴とする。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００４２】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路を示すブロック図である。
【００４３】
図１において、１，２は商用交流電源に接続された入力端子であり、交流電源が入力される。入力端子１，２間には定着ヒータ３とスイッチ素子４からなる直列回路が接続されており、商用交流電源から電力が供給されている。この定着ヒータ３は、図示しない定着ローラの軸方向に延在するように内蔵されており、抵抗値が正の温度係数を有する数百Ｗ〜１ＫＷ程度のハロゲンランプ等が一般に用いられている。また、スイッチ素子４にはＳＳＲ（ソリッド・ステート・リレー）やフォトトライアックとトライアックで構成された絶縁型スイッチ回路等が用いられる。なお、定着ローラは、記録媒体上に転写されたトナー像を記録媒体に定着させるものである。
【００４４】
６は上記した直列回路の両端に接続されたゼロクロス検知回路であり、この直列回路に入力端子１，２から供給される商用交流電源のゼロクロスを検出している。５は定着ローラ表面の極く近傍に配置された温度検出素子であり、インピーダンスが既知の温度係数を有するサーミスタ等が用いられる。これにより常に定着ローラの表面温度を検出し、温度検出信号を温調回路７へ出力することができる。
【００４５】
温調回路７は、温度検出信号に基づいてスイッチ素子４をスイッチング制御して定着ヒータ３のオン／オフタイミングを制御することで、定着ローラ表面の温度を所定温度範囲内に保つように温度制御するためのヒータオン／オフ信号を出力する。すなわち、定着ローラの表面温度が上昇し制御範囲の上限値になるとローレベルになり、定着ローラの表面温度が低下し温度制御範囲の下限値になるとハイレベルとなる信号を、駆動パルス生成回路１１を構成するフル点灯用駆動パルス生成回路９とセレクタ１０に出力する。この駆動パルス生成回路１１はさらに、位相制御用駆動パルス生成回路８を構成要素としている。
【００４６】
フル点灯用駆動パルス生成回路９は、温調回路７の出力を所定時間遅延させ、セレクタ１０にフル点灯用駆動パルスを出力している。また、位相制御用駆動パルス生成回路８は、ゼロクロス検知回路６の出力を入力とし、セレクタ１０に位相制御用駆動パルスを出力している。
【００４７】
セレクタ１０は、温調回路７とフル点灯用駆動パルス生成回路９の各出力信号に基づき、ヒータオン／オフ信号、位相角制御用駆動パルス、そしてフル点灯用駆動パルスのいずれかを選択し、スイッチ素子４の駆動パルスとして出力する。この駆動パルスによってスイッチ素子４がスイッチング制御され、このスイッチングタイミングに応じて間欠的に定着ヒータ３に電流が流れることで、定着ローラの表面温度が所定温度制御範囲内に保たれる。
【００４８】
ここで、図１の回路の動作を図２のタイミングチャートとともに説明する。
【００４９】
図２において、（Ａ）は入力端子１，２間の商用交流電源電圧ｅinであり、Ｆは商用周波数の一周期を示す。（Ｂ）は温度検出素子５による検出温度Ｔｓを示し、ここでＴａは温調回路７で設定する定着ローラの表面温度の制御範囲の下限値、Ｔｂはこの制御範囲の上限値である。（Ｃ）は、図１中のａ点のゼロクロス検知回路６の出力であるゼロクロス信号の波形を示す。（Ｄ）は、図１中のｂ点の位相制御用駆動パルス生成回路８の出力である位相制御用駆動パルスの波形を示す。（Ｅ）は、図１中のｃ点の温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号の波形を示す。（Ｆ）は、図１中のｄ点のフル点灯用駆動パルス生成回路９の出力であるフル点灯用駆動パルスの波形を示す。（Ｇ）は、図１中のｅ点のセレクタ１０の出力波形を示す。
【００５０】
入力端子１，２に商用交流電源が入力されると、図示しない電源回路により直流電源が生成され、上記の各構成要素４，６，７，８，９，１０に供給される。温度検出素子５が定着ローラの表面温度を検出して温調回路７に温度検出信号Ｔｓを出力すると、温調回路７では、検出された定着ローラの表面温度が予め設定した制御範囲の下限値を下回るとハイレベル、予め設定した制御範囲の上限値を上回るとローレベルとなるヒータオン／オフ信号（図２（Ｅ））を出力する。
【００５１】
ゼロクロス検知回路６は常に入力端子１，２に接続された商用交流電源の電源電圧ｅin（図２（Ａ））のゼロクロスを検知し、位相制御用駆動パルス生成回路８にゼロクロス信号（図２（Ｃ））を出力する。位相制御用駆動パルス生成回路８は、このゼロクロス信号に基づき、位相制御用駆動パルス（図２（Ｄ））を出力する。
【００５２】
フル点灯用駆動パルス生成回路９は、温調回路７からのヒータオン／オフ信号に基づき、この信号のｔ1 （ｔ4 ）における立ち上がりから一定期間（図２中Ｐ１）遅れてｔ2 （ｔ5 ）においてハイレベルとなるフル点灯用駆動パルス（図２（Ｆ））を出力する。このフル点灯用駆動パルスと上記ヒータオン／オフ信号の立ち下がりは、ｔ3 においてそれぞれゼロクロスと同期する。
【００５３】
セレクタ１０には、温調回路７、位相制御用駆動パルス生成回路８、およびフル点灯用駆動パルス生成回路９より、それぞれヒータオン／オフ信号、位相制御用駆動パルス、およびフル点灯用駆動パルスが入力される。
【００５４】
セレクタ１０は、ヒータオン／オフ信号のローレベル期間では駆動パルス（図２（Ｇ））をローレベルとしてスイッチ素子４をオフさせることで、定着ヒータ３を非通電状態にする。また、ヒータオン／オフ信号のハイレベル期間では定着ヒータ３を通電状態にするようにスイッチ素子４に駆動パルスを出力する。
【００５５】
すなわち、駆動パルス生成回路１１はヒータオン／オフ信号がハイレベルとなって通電状態を開始してから一定期間Ｐ１（ｔ1 〜ｔ2 ）は位相制御用駆動パルスを出力し、ハイレベル期間の残りの期間（ｔ2 〜ｔ3 ）はフル点灯用駆動パルスを出力する。この位相制御用駆動パルスは、ゼロクロス信号に同期して商用周波数の周期Ｆよりも短い期間ハイレベルとなる信号であり、一定期間Ｐ１は位相制御用駆動パルスのハイレベル期間だけスイッチ素子４がオンする。また、通電状態の残りの期間は、商用周波数の周期Ｆの間連続して、すなわちｔ2 〜ｔ3 の間連続してスイッチ素子４がオンする。
【００５６】
このようにしてスイッチ素子４がスイッチング制御されることで定着ヒータ３に電力が供給され、定着ローラの表面温度が低下して下限値Ｔａになると定着ヒータ３を通電状態とし、上昇して上限値Ｔｂになると定着ヒータ３を非通電状態とすることで、定着ローラを所定温度範囲に温度制御する。ここで通電状態とは一定期間Ｐ１も含み、定着ヒータ３を発熱させている状態を言う。
【００５７】
図３は定着ヒータ３に流れる電流とセレクタ１０からの駆動パルスとの関係を示す波形図である。
【００５８】
図３において、（Ａ）は定着ヒータ３に流れる電流波形Ｌｉｎ１であり、Ｆは商用周波数の一周期を示す。（Ｂ）はセレクタ１０から出力される駆動パルスであり、ハイレベル（ｔｏｎ）期間はスイッチ素子４がオンし、ローレベル（ｔｏｆｆ）期間はスイッチ素子４がオフする。また、（Ｃ）は電流波形Ｌｉｎ１を商用周波数の１／２周期毎に実効値換算した値Ｌｉｎ１ｒｍｓを示す。
【００５９】
ｔｏｆｆ期間はスイッチ素子４が常にオフしているので定着ヒータ３には通電されず、電力は供給されない。この定着ヒータ３は定着ローラに内蔵されており、定着ローラは熱容量が大きいのに対して定着ヒータ３は熱容量が小さいため、定着ローラの表面温度低下は遅いが、定着ヒータ３の温度低下は速い。このため、定着ヒータ３はｔｏｆｆ期間は発熱しないので温度が低下し、その抵抗値は極めて低い状態となっている。
【００６０】
そして、定着ローラの表面温度が低下した状態でｔ1 以降駆動パルス（図３（Ｂ））がハイレベルとなって定着ヒータ３に商用交流電源電流Ｌｉｎ１が供給され始め通電状態を開始する。このとき、駆動パルスはある固定の導通角の位相制御により定着ヒータ３に流れる電流を制限する位相制御用駆動パルスとなっているため、極めて低い抵抗値の定着ヒータ３に電流Ｌｉｎ１が供給されても、定着ヒータ３に流れる突入電流を商用周波数の１／２周期毎に実効値換算した値ＲＳ1 を図８の従来例の突入時ピーク電流の値ＲＳ3 と比較して数分の１（位相制御の導通角に依存する）にすることが可能になる。
【００６１】
そして、一定期間Ｐ１の間位相制御用駆動パルスにより固定の位相角で位相制御が行われ、その間にも定着ヒータ３の温度は上昇し抵抗値が徐々に大きくなっていくため、一定期間Ｐ１経過したｔ2 からフル点灯用駆動パルスにより定着ヒータ３に電力を供給してＰ２の期間フル点灯（連続点灯）となっても、ｔ2 時点での再突入電流を商用周波数の１／２周期毎に実効値換算した値ＲＳ2 は図８の突入時ピーク電流の値ＲＳ3 より小さく、また定常時の実効値換算値ＳＴに対する変化幅（ＲＳ2 −ＳＴ）は（ＲＳ3 −ＳＴ）よりさらに小さくなっている（図３（Ｃ））。
【００６２】
このように、検出した定着ローラの表面温度に基づき生成されるヒータオン／オフ信号によってハロゲンヒータである定着ヒータ３が非通電状態から通電状態に変化する度に、ある一定期間は定着ヒータ３に供給する電力を固定の位相角での位相制御により制限することで、通電状態開始時の突入電流の商用周波数１／２周期毎の実効値を低減することができる。
【００６３】
したがって、上記構成の加熱装置を内蔵したプリンタや複写機等の画像形成装置、または上記構成の加熱装置に商用交流電源を供給するための屋内配線等の電源通路のインピーダンスによる電源電圧の瞬間的な電圧降下を低減することが可能であり、上記各装置の近傍で同一の電源通路を共通に使用する他の機器への影響を低減することができる。たとえば、照明機器の照度低下を軽減しフリッカ（照明機器のチラツキ）を軽減することができる効果がある。
【００６４】
また、固定の位相角で位相制御を行うことにより、位相角を徐々に大きくしていく方法に比べ、回路構成を簡単にでき、かつ、発生するノイズを小さくできる。
【００６５】
（第２の実施の形態）
図４は本発明の第２の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路を示すブロック図である。図４において、上述した図１の回路と同一部分には同一の符号が付してある。
【００６６】
図４の構成は、温度検出素子５によって検出した定着ローラの表面温度に応じて位相制御の期間を変化させるようにした点で、図１のものと相異する。具体的には、温調回路７ａおよび、駆動パルス生成回路１１の構成要素であるフル点灯用駆動パルス生成回路９ａが機能的に相異する。
【００６７】
以下、図４中の各部の信号を示すタイミングチャートである図５を参照し、この相異点について説明する。
【００６８】
図５において、温度検出素子５ａによる検出温度Ｔｓを示す（Ｂ），温調回路７ａからのｃ1 点における別の出力を示す（Ｆ），ｅ点におけるセレクタ出力を示す（Ｇ）のみが図２のタイミングチャートと相異し、他は同一である。
【００６９】
図５（Ｂ）に示すように温調回路７ａは、定着ローラの温度制御範囲の上限値Ｔａと下限値Ｔｂだけでなく、上限値Ｔａと下限値Ｔｂの間の所定温度Ｔｃを検出している。
【００７０】
温度検出素子５により定着ローラの表面温度を検出し、温調回路７ａに温度検出信号Ｔｓを出力する。温調回路７ａは、定着ローラの表面温度がＴａに低下したことをｔ6 （ｔ9 ）において検出すると、セレクタ１０へ出力するヒータオン／オフ信号（ｃ）をハイレベルとする（図５（Ｅ））。
【００７１】
セレクタ１０は、温調回路７ａからのヒータオン／オフ信号がハイレベルになると、位相制御用駆動パルス生成回路８の出力である位相制御用駆動パルス（図５（Ｄ））をスイッチ素子４へ駆動パルスとして出力する。これにより、位相制御により定着ヒータ３に電力が供給される。
【００７２】
そして、定着ヒータ３によって加熱された定着ローラの表面温度が上昇して所定温度Ｔｃに上昇したことをｔ7 （ｔ10）において温調回路７ａが検出すると、ｃ1 点における別の出力（図５（Ｆ））をハイレベルとしてフル点灯用駆動パルス生成回路９ａへ出力する。フル点灯用駆動パルス生成回路９ａは、温調回路７ａの出力と同期したフル点灯用駆動パルスをセレクタ１０へ出力している。セレクタ１０はこのパルスがハイレベルになったことを検知して、このフル点灯用駆動パルスを駆動パルスとしてスイッチ素子４に出力する。これにより、定着ヒータ３はフル点灯の状態になる。
【００７３】
そして、さらに定着ローラの表面温度がＴｂに上昇したことをｔ8 において温調回路７ａが検出すると、ｃ1 点におけるフル点灯用駆動パルス生成回路９ａへの出力と、ｃ点におけるセレクタ１０へのヒータオン／オフ信号をローレベルとする。これによりセレクタ１０の出力もローレベルとなり、スイッチ素子４がオフして定着ヒータ３への電流供給が停止される。ｃ1 点における出力と上記ヒータオン／オフ信号の立ち下がりは、ｔ8 においてそれぞれゼロクロスと同期する。
【００７４】
このように、定着ヒータ３への電流供給が停止されて定着ローラの表面温度がＴａに低下すると、位相制御用駆動パルスによるある固定の導通角の位相制御によって電流供給が開始される。また、定着ローラの表面温度がＴｃに上昇するとフル点灯（トリガ位相角０度）により定着ヒータ３へ連続的に電流が供給される。したがって、定着ローラの表面温度がＴａからＴｃに上昇するまでの期間（図５中のＰ３，Ｐ４）は、上記の固定位相角での位相制御によって通電が行われる。この期間はハロゲンヒータ、定着ローラ、環境温度に依存するため一定ではなく、たとえばＰ３とＰ４の長さは異なっている。
【００７５】
そして、フル点灯が開始されるときの定着ローラの表面温度は一定値Ｔｃとなるため、このときの定着ヒータ３の抵抗値は一定である。したがって、フル点灯開始時の再突入電流をほぼ一定とすることができるので、スイッチ素子４の定格電流を不必要に大きくする必要が無い。また、Ｔｃの温度設定を調整することで位相制御からフル点灯に切り替わるときの電力量もほぼ一定に出来るため、フリッカ等の防止に最適な温度に予めＴｃを設定すれば、照明機器の照度低下を軽減し照明機器のチラツキを大幅に軽減することができる。なお、同一の電源通路を共通に使用する上記しない他の機器への影響を低減することができることは言うまでもない。
【００７６】
（第３の実施の形態）
図６は本発明の第３の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路を示すブロック図である。図６において、上述した図１の回路と同一部分には同一の符号が付してある。
【００７７】
図６の構成は、画像形成装置である複写機やプリンタによる画像形成実行中（コピー時またはプリント時）と実行中でないスタンバイ中に位相制御の期間を変化させるようにした点で、図１のものと相異する。具体的には、フル点灯用駆動パルス生成回路９ｂに、外部よりコピーもしくはプリントアウト信号が入力される点で相異する。
【００７８】
図６の動作において図１と異なるのは、外部の制御回路等よりコピーもしくはプリントアウト信号がフル点灯用駆動パルス生成回路９ｂに入力された場合のみであるので、ここではその他の場合についての説明を省略する。
【００７９】
画像形成中は定着器を記録紙が通過して定着ローラの熱が記録紙に奪われるため、画像形成中でないスタンバイ中と比較して放熱量が多くなる。このため温度低下が速いので、スタンバイ中と比較してスイッチ素子をスイッチングさせる駆動パルスのハイレベル期間が長くなり、ローレベル期間は短くなる、そして、スイッチ素子４がオフからオンになったときの定着ヒータ３の抵抗値も、スタンバイ中より高めになる。
【００８０】
ところで、画像形成中はより効率的に定着ローラに熱を供給する必要があり、フリッカを低減できる範囲で位相制御の期間をなるべく短くすることが望ましい。そこで、外部の制御回路よりフル点灯用駆動パルス生成回路９ｂにコピー信号もしくはプリントアウト信号が入力されているかいないかを判断する。つまり、画像形成中か否かを、フル点灯用駆動パルス生成回路９ｂが判断し、放熱量が大きい画像形成中は、放熱量が小さいスタンバイ中よりも位相制御期間（図２，図３の期間Ｐ１）を短めに切り替える。
【００８１】
このように本実施の形態によれば、コピーまたはプリントアウト等の画像形成実行中は定着ヒータへの通電をスタンバイ中とは異なる制御とすることで、定着ローラに効率的に熱を供給し、かつフリッカ等の他の機器への影響を上記実施の形態と同様に低減することができる。
【００８２】
（第４の実施の形態）
図７は本発明の第４の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路を示すブロック図である。
【００８３】
第４の実施形態では、定着装置のヒータを２本にした構成となっている。
【００８４】
図７において、符号１，２は商用交流電源に接続された入力端子であり、交流電源が入力される。入力端子１，２間にはヒータ３ａ，３ｂと交流スイッチ手段４ａ，４ｂからなる直列回路が接続されており、商用交流電源から電力が供給されている。このヒータ３ａ，３ｂは、図示しない定着ローラの軸方向に延在するように内蔵されており、抵抗値が正の温度係数を有する数百Ｗ〜１ＫＷのハロゲンランプ等が一般に用いられている。
【００８５】
図１のように定着ローラの軸方向に２本のヒータ３ａ，３ｂが内蔵されているのは、あらゆるサイズのコピー用紙を使用してもローラ全体を均一温度に制御するためであり、ヒータ３ａ，３ｂはそれぞれ配光が異なるように設計されている。
【００８６】
また、交流スイッチ手段４ａ，４ｂは任意のタイミングで商用交流電源を導通させることが可能な交流スイッチである。
【００８７】
なお、定着ローラ３ａ，３ｂは、記録媒体に転写されたトナー像を記録媒体に定着させるものである。
【００８８】
５は定着ローラ表面の極近傍に配置された温度検出素子であり、インピーダンスが既知の温度係数を有するサーミスタ等が用いられる。これにより常に定着ローラの表面温度を検出し、温度検出信号を温調回路７へ出力することができる。
【００８９】
温調回路７は、温度検出信号に基づいて交流スイッチ手段４をスイッチング制御してヒータ３ａ，３ｂのオン／オフタイミングを制御することで、定着ローラの表面温度を所定の温度範囲内に保つように温度制御するためのヒータオン／オフ信号ａを出力する。
【００９０】
すなわち、温調回路７は定着ローラの表面温度が制御範囲の上限値に上昇するとオフ信号を出力し、オフした後に定着ローラの表面温度が温度制御範囲の下限値に低下するとオン信号を出力する。
【００９１】
コントロール手段１２は予め複数のヒータ通電制御プログラムを記憶しており、温調回路７から入力されるヒータオン／オフ信号と外部からのコピー・スタンバイモード信号により、現在の複写機、プリンタの状況がスタンバイ中なのか、コピー・プリントアウト中なのか、コピー・プリントアウト中の用紙サイズは何か等判別し、それぞれの状態で最適なヒータ通電制御ができるようにヒータ３ａ、ヒータ３ｂそれぞれを通電制御するためのオン／オフ信号ｂ１，ｂ２をセレクタ１０ａ、駆動パルス生成回路１１ｂのそれぞれに出力している。
【００９２】
６は上記した直列回路の両端に接続されたゼロクロス検知回路であり、この直列回路に入力端子１，２から供給される商用交流電源のゼロクロスを検出している。
【００９３】
位相制御用駆動パルス生成回路８ａはゼロクロス検知回路６の出力信号ｃを基に位相制御を行うための駆動パルスｄ１を生成しセレクタ１０ａに位相制御用駆動パルスを出力している。
【００９４】
ＯＦＦ時間検知回路１３ａは温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号ａのオフ時間を検出しオフ期間が所定の時間以上継続すると位相制御信号生成回路９ａにハイレベルの信号ｅ１を出力する。位相制御用信号生成回路９ａでは、ＯＦＦ時間検知回路１３ａの出力がハイの時にコントロール手段１２の出力がハイレベルになると、ある所定期間（位相制御を行う期間）ハイレベルとなる位相制御信号ｆ１をセレクタ１０ａに出力している。
【００９５】
セレクタ１０ａには位相制御用駆動パルス生成回路８ａとコントロール手段１２、そして位相制御用信号生成回路９ａそれぞれからの出力が入力され各信号のレベルに基づいてスイッチ手段４ａをスイッチングするための駆動パルス１（ｇ１）を出力している。
【００９６】
駆動パルス生成回路１３ｂは、コントロール手段１２からの信号とゼロクロス検知回路６の出力を入力し、それぞれの値に基づきスイッチ手段４ｂをスイッチング制御するための駆動パルス２（ｇ２）を出力する。
【００９７】
図７の回路の動作を図７中の各部の波形を示した図８と図７中の各部の信号を示すタイミングチャートである図９とを参照して説明する。
【００９８】
入力端子１，２に商用交流電源が入来すると（図８（Ａ））、図示しない電源回路により直流電源が生成され、上記の構成要素である５，６，７，８ａ，９ａ，１０ａ，１１ａ，１１ｂ，１２，１３ａに供給される。
【００９９】
温度検出素子５が定着ローラの表面温度を検出し温調回路７に温度検出信号（一例を図８（Ｂ）に示す）を出力すると、温調回路７では、検出された定着ローラの表面温度が予め設定した制御範囲の下限値温度Ｔａより一度下回るときはオン信号をコントロール手段１２とＯＦＦ時間検知回路１３ａに出力し、定着ローラの温度が予め設定した制御範囲内の上限温度Ｔｂになるとオフ信号を、前述の通りコントロール手段１２に出力する（図８（Ｅ）、図９（Ａ））。
【０１００】
ＯＦＦ時間検知回路１３ａは温調回路７から入力されるヒータオン／オフ信号（図８（Ｅ）、図９（Ａ））がオン（ハイレベル）の時はローレベルの信号を位相制御信号生成回路９ａに出力し（図９（Ｆ））、ヒータオン／オフ信号（図８（Ｅ）、図９（Ａ））がオンからオフ（ローレベル）になりある所定の時間（Ｐｅ２）が経過するとハイレベルを位相制御信号生成回路９ａに出力する（図９（Ｆ））。そしてその後ヒータオン／オフ信号（図８（Ｅ）、図９（Ａ））がオフからオンになるとある所定時間（Ｐｅ１）の経過後ローレベルを位相制御信号生成回路９ａに出力する（図９（Ｆ））。
【０１０１】
コントロール手段１２は温調回路７から入力されるヒータオン／オフ信号（図８（Ｅ）、図９（Ａ））と外部からのコピー・スタンバイモード信号により、現在の複写機、プリンタの状態に最適なヒータ通電制御を選択し、ヒータ３ａ、ヒータ３ｂそれぞれを通電制御するためのオン／オフ信号をセレクタ１０（図９（Ｂ））、駆動パルス生成回路１１ｂ（図９（Ｃ））のそれぞれに出力している。なお、図９中（Ｂ），（Ｃ）のタイミングチャートは一例であり、図中のｔｏｎ１，ｔｏｎ２は固定値である。
【０１０２】
図９（Ｂ），（Ｃ）の例では、温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号（図９（Ａ））がローレベルからハイレベルに変化すると、必ずヒータ３ａが先にある固定時間ｔｏｎ１の間導通し（この間ヒータ３ｂは非導通である）、ヒータ３ａがオフするとヒータ３ｂがある固定時間ｔｏｎ２の間導通し（この間ヒータ３ａは非導通である）、ヒータ３ｂがオフするとヒータ３ａがある固定時間ｔｏｎ１の間導通する（この間ヒータ３ｂは非導通である）。すなわち、ヒータ３ａ、ヒータ３ｂが交互にオンを繰り返す、そしてヒータオン／オフ信号（図９（Ａ））がハイレベルからローレベルに変化すると、ヒータ３ａ、ヒータ３ｂは共に非導通となり、次にヒータオン／オフ信号（図９（Ａ））がハイレベルとなるまで非導通状態を維持している。
【０１０３】
位相制御信号生成回路９ａはＯＦＦ時間検知回路からの信号（図９（Ｆ））がハイレベルの時に、オン／オフ信号（図９（Ｂ））がローレベルからハイレベルに変化すると、これと同期してハイレベルとなり所定の期間（ｔｐ１：この期間が位相制御を行う期間となる）ハイレベルを維持し所定の期間（ｔｐ１）の経過の後ローレベルとなる位相制御信号を生成しセレクタ１０ａに出力している（図９（Ｇ））。
【０１０４】
一方、ゼロクロス検知回路６は常に商用交流電源のゼロクロスを検知しゼロクロス信号（図８（Ｃ）、図９（Ｄ））を位相制御用駆動パルス生成回路８ａ、駆動パルス生成回路１１ａに出力する。
【０１０５】
位相制御用駆動パルス生成回路８ａはゼロクロス信号（図８（Ｃ）、図９（Ｄ））が入力されると、商用半サイクル毎にヒータへの電力供給を制限するためにスイッチ手段４ａをオン／オフさせるための駆動パルスである固定の位相角での位相制御用駆動パルス（図８（Ｄ）、図９（Ｅ））をセレクタ１０ａに出力している。
【０１０６】
セレクタ１０ａには位相制御用駆動パルス生成回路８ａからの位相制御用駆動パルス（図９（Ｅ））、コントロール手段１２からのオン／オフ駆動パルス（図９（Ｂ））、そして、位相制御信号生成回路９ａからの位相制御信号（図９（Ｇ））のそれぞれが入力され、オン／オフ駆動パルス（図９（Ｂ））がローレベルの時は出力である駆動パルス１をオフ（ローレベル）とし、オン／オフ駆動パルス（図９（Ｂ））がハイレベルで位相制御信号（図９（Ｇ））もハイレベルの期間は、位相制御用駆動パルス（図９（Ｅ））を駆動パルス１としてスイッチ手段４ａに出力し、オン／オフ駆動パルス（図９（Ｅ））を駆動パルス１としてスイッチ手段４ａに出力し、オン／オフ駆動パルス（図９（Ｂ））がハイレベルで位相制御信号（図９（Ｇ））がローレベルの期間は、オン／オフ駆動パルス（図９（Ｂ））を駆動パルス１としてスイッチ手段４ａに出力し（図９（Ｈ））、これによりスイッチ素子４ａをスイッチング制御する。
【０１０７】
駆動パルス生成回路１１ｂは、コントロール手段１２から入力されるオン信号およびオフ信号（図９（Ｃ））に応じ、ゼロクロス検知回路６の出力であるゼロクロス信号（図９（Ｄ））と同期してスイッチ素子４ｂをオンさせたりオフさせるための駆動パルスを生成してスイッチ素子４ｂに出力し（図９（Ｉ））、これによりスイッチ素子４ｂをスイッチング制御する。
【０１０８】
よって、スイッチ素子４ａ，４ｂのスイッチングにより、ヒータ３ａ，３ｂへの間欠的な通電タイミングが制御される。
【０１０９】
ヒータ３ａは導通開始時に、それまでの非導通時間がある所定の時間（図９のＰｅ２）より長ければ、必ずある固定の導通角で制限された電流が所定の期間（図９のｔｐ）流れ、それまでの非導通時間が所定の時間（図９のＰｅ２）より短ければ必ず商用交流電源のゼロクロスと同期して流れ始めるように制御される。かつ、定着ローラの表面温度はある一定範囲内に保たれるように制御される。
【０１１０】
図１０はヒータ３ａ，３ｂに流れる電流と駆動パルスｇ１，ｇ２との関係を示す波形図である。図１０において、（Ａ）はヒータ３ａに流れる電流波形ＩＬ１であり、Ｆは商用周波数の一周期を示す。
【０１１１】
（Ｂ）は駆動パルス１（ｇ１）であり、ハイレベル（ｔｏｎ１）期間の内、ｔｐ１の期間は固定の位相角での位相制御が行われることにより電力が制限されている期間であり、ｔｐ２の期間は電力制限の行われていない期間で電流は正弦波で流れている。ローレベル（ｔｏｆｆ１）期間はスイッチ素子４ａがオフしているため、ヒータ３ａに電流は流れていない。また、（Ｃ）は電流波形ＩＬ１を商用周波数の１／２周期毎の実効値に換算した値ＩＬ１ｒｍｓである。
【０１１２】
（Ｄ）はヒータ３ｂに流れる電流波形ＩＬ２であり、Ｆは商用周波数の一周期を示す。（Ｅ）は駆動パルス２（ｇ２）であり、ハイレベル（ｔｏｎ２）期間はスイッチ素子４ｂがオンし、ローレベル（ｔｏｆｆ２）期間はスイッチ素子４ｂがオフする。また、（Ｆ）は電流波形ＩＬ２を商用周波数の１／２周期毎の実効値に換算した値ＩＬ２ｒｍｓである。
【０１１３】
図９（Ａ）のｔａｏｆｆ期間はスイッチ手段４ａ，４ｂが共にオフしているのでヒータ３ａ，３ｂには通電されず、電力は供給されない。このヒータ３ａ，３ｂは定着ローラに内蔵されており、定着ローラは熱容量が大きいのに対してヒータ３ａ，３ｂは熱容量が小さいため、定着ローラの表面温度低下は遅いが、ヒータ３ａ，３ｂの温度低下は速い。このため、ヒータ３ａ，３ｂはｔａｏｆｆ期間は発熱しないので温度が低下し、その抵抗値は極めて低い状態となっている。
【０１１４】
そして、定着ローラの表面温度が低下した状態で温調回路７の出力がハイレベルとなり、駆動パルス１（ｇ１）がハイレベルになってヒータ３ａに商用交流電源が供給され始めると、極めて低い抵抗値に商用電源が供給されることになるが、駆動パルス１（ｇ１）はある固定の導通角の位相制御によりヒータ３ａに流れる電流を制限する位相制御用駆動パルスとなっているため、極めて低い抵抗値のヒータ３ａに電流ＩＬ１が供給されても、ヒータ３ａに流れる突入電流を商用周波数の１／２周期毎に実効値に換算した実効値ＲＳ１０を従来例の突入時ピーク電流の実効値ＲＳ３と比較して数分の１（位相制御の導通角に依存する）にすることが可能となる。
【０１１５】
そして、一定期間ｔｐ１の間、位相制御用駆動パルスにより位相制御が行われ、その間にもヒータ３ａの温度は上昇し抵抗値が徐々に大きくなっていくため、一定時間ｔｐ１経過した後からフル点灯によりヒータ３ａに電力を供給してｔｐ２の期間フル点灯（連続点灯）となっても、再突入電流を商用周波数の１／２周期毎に実効値換算した実効値ＲＳ２は従来例の突入時ピーク電流の実効値ＲＳ３より小さく、またフル点灯になった瞬間の実効値の変化幅（ＲＳ２−ＲＳ１ｂ）も従来例の突入時ピーク電流の実効値の変化幅ＲＳ４より小さくなっている。
【０１１６】
そして、ｔａｏｎ中は、ヒータ３ａ，３ｂが交互にオン／オフするために、ヒータ３ａがオフしてヒータ３ｂがオンしても、ヒータ３ｂはヒータ３ａの発熱により温められているため、ヒータ３ｂがオンした時でも定常時ＳＴ３と比較しても、そんなに大きな突入電流は流れない。またヒータ３ｂがオフし、ヒータ３ａがオンしてもヒータ３ａはすでにある程度温められているために突入電流は小さい。
【０１１７】
よって、ｔａｏｆｆからｔａｏｎになった瞬間に最初のヒータ３ａのオン時のみ、ある所定の期間、位相制御により電力が制限された電流が流れ、その後ｔａｏｎ中にヒータ３ａがオン／オフされても位相制御は働かず、またヒータ３ｂにはいかなるオン時も位相制御は働かない。
【０１１８】
このように、定着ローラの表面温度に基づき生成されるヒータオン／オフ信号によってヒータ３ａがある所定の期間以上のオフ期間の経過後、非導通状態から通電状態に変化する時に、ある一定期間はヒータ３ａに供給する電力を位相制御により制限することで、通電開始時の突入電流商用周波数の１／２周期毎の実効値の変化幅を低減することができる。
【０１１９】
したがって、上記構成の加熱装置を内蔵したプリンタや複写機等の画像形成装置、または上記構成の加熱装置に商用交流電源を供給するための屋内配線等の電源通路のインピーダンスによる電源電圧の瞬間的な電圧降下を低減することが可能であり、上記各装置の近傍で同一の電源回路を共通に使用する他の機器への影響を低減することができる。たとえば、照明機器の照度低下を軽減しフリッカと呼ばれる照明機器のチラツキを抑制することができる。
【０１２０】
なお、本発明において、ＯＦＦ時間検知回路１３ａは温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号のオフ信号を検知しているが、セレクタ１０ａの出力である駆動パルス１のオフ時間を検知しても同様の効果が得られる。
【０１２１】
さらに本発明においては、温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号がオフ（ローレベル）からオン（ハイレベル）に変化したとき必ずスイッチ手段４ａが先にオンしヒータ３ａが導通する制御が行われることを前提に説明したが、仮にヒータオン／オフ信号がオフ（ローレベル）からオン（ハイレベル）に変化したときにスイッチ手段４ａ、スイッチ手段４ｂのどちらが先にオンするか解らないような制御、または制御手段４ａ，４ｂが同時にオンするような制御が行われていたとしても、図７における駆動パルス生成回路１３ｂを、位相制御用駆動パルス生成回路８ａ、位相制御信号生成回路９ａ、セレクタ１０ａ、ＯＦＦ時間検知回路１３ａで構成された駆動パルス生成回路１１ａと同様の回路構成に変更することで、ヒータ３ａ、ヒータ３ｂの両方においてヒータオン時のある所定時間、供給される電力を制限することが可能であり上記と同様の効果が得られる。
【０１２２】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態を図１１に基づいて説明する。図１１は本発明の第５の実施の形態に係わるヒータ制御回路の構成を示すブロック図である。図１１において、上述した図７の回路と同一部分には同一の符号が付してある。
【０１２３】
図１１において図７と異なるのは、図７では位相制御が行われる期間はｔｐ１の固定値だが、図１１においては、ヒータオン／オフ信号ａのオフ時間に応じて位相制御を行う期間を決定している位相制御信号生成回路２０９ａの出力のパルス幅を変化させる点で相違する。
【０１２４】
図１１の動作を図１２のタイミングチャートを用いて説明する。
【０１２５】
図１１のＯＦＦ時間検知回路２１３ａにおいて、温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号ａがオフになった瞬間からヒータオン／オフ信号ａのオフ時間の算出を開始している。そして、ＯＦＦ時間検知回路２１３ａが図１２の（Ｆ）のように、ヒータオン／オフ信号のオフ時間に比例した電圧レベルを位相制御信号生成回路２０９ａに出力し、位相制御信号生成回路２０９ａが温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号ａがオフからオンに変わった瞬間の、ＯＦＦ時間検知回路２１３ａの出力レベルに応じて出力パルスを図１２（Ｇ）のｔｐ２，ｔｐ３のように変化させることで、ヒータオン／オフ信号のオフ時間が短い時は位相制御の期間を短くし、オフ時間が長いときは位相制御の時間を長くすることが可能となり、フリッカを抑制しつつも効率的なヒータへの電力供給が可能となる。
【０１２６】
なお、本発明においては、ＯＦＦ時間検知回路２１３ａは温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号のオフ時間を検知しているが、セレクタ１０ａの出力である駆動パルス１のオフ時間を検知しても同様の効果が得られる。
【０１２７】
さらに本発明においては、温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号がオフ（ローレベル）からオン（ハイレベル）に変化したとき必ずスイッチ手段４ａが先にオンしヒータ３ａが導通する制御が行われることを前提に説明したが、仮にヒータオン／オフ信号がオフ（ローレベル）からオン（ハイレベル）に変化したときにスイッチ手段４ａ、スイッチ手段４ｂのどちらが先にオンするか解らないような制御、または制御手段４ａ，４ｂが同時にオンするような制御が行われていたとしても、図１１における駆動パルス生成回路１１ｂを、位相制御用駆動パルス生成回路８ａ、位相制御信号生成回路２０９ａ、セレクタ１０ａ、ＯＦＦ時間検知回路２１３ａで構成された駆動パルス生成回路２１１ａと同様の回路構成に変更することで、ヒータ３ａ、ヒータ３ｂの両方においてヒータオン時のある所定時間、供給される電力を制限することが可能であり上記と同様の効果が得られる。
【０１２８】
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態を図１３に基づいて説明する。図１３は本発明の第６の実施の形態に係わるヒータ制御回路の構成を示すブロック図である。図１３において、上述した図７，図１１の回路と同一部分には同一の符号が付してある。
【０１２９】
図１３において図７と異なるのは、図７では位相制御が行われる期間はｔｐ１の固定値で、位相制御期間中の導通角は固定値としたが、図１３においては、ヒータオン／オフ信号ａのオフ時間に応じて、位相制御信号生成回路２０９ａの出力のパルス幅と、位相制御用駆動パルス生成回路３０８ａの出力のパルス幅とを変化させる点で相違する。
【０１３０】
図１３において、ＯＦＦ時間検知回路２１３ａ、位相制御信号生成回路２０９ａは図１１，図１２と同様に動作し、さらにＯＦＦ時間検知回路２１３ａの出力であるヒータオン／オフ信号ａのオフ時間に比例した電圧レベルを位相制御用駆動パルス生成回路３０８ａにも入力し、位相制御用駆動パルス生成回路３０８ａにおいても、前述のＯＦＦ時間検知回路２１３ａの出力レベルに応じて（ヒータオン／オフ信号のオフ時間に応じて）、オフ時間が長ければ長いほど位相制御期間の導通角を狭くして、オフ時間が短ければ短い程位相制御期間の導通角を広くする。
【０１３１】
つまり、オフ時間が長いとヒータ３ａ，３ｂの抵抗値は大きく下がってしまうため、次のオン時に導通角を狭くして、ヒータ４ａを流れる電流の商用周波数の１／２周期毎の実効値の変化幅を小さくする、さらに位相制御期間を長くして、位相制御からフル点灯に変わる瞬間の再突入電流の商用周波数の１／２周期毎の実効値の変化幅を小さくすることでフリッカを抑制する。
【０１３２】
また、オフ時間が短いときは、ヒータ３ａ，３ｂの抵抗値はそんなには下がらないため、次のオン時に導通角を広くしてもヒータ４ａを流れる電流の商用周波数の１／２周期毎の実効値の変化は大きくなることは無い、さらに位相制御期間を短くしても位相制御からフル点灯に変わる瞬間の再突入電流の商用周波数の１／２周期毎の実効値の変化幅も大きくならず短時間で効率的に定着ローラに熱エネルギーを供給できる。つまり、フリッカを抑制しつつ、かつ効率的に定着ローラに熱エネルギーを供給できる。
【０１３３】
なお、本発明においては、ＯＦＦ時間検知回路２１３ａは温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号のオフ時間を検知しているが、セレクタ１０ａの出力である駆動パルス１のオフ時間を検知しても同様の効果が得られる。また、本発明においては位相制御期間中の導通角と位相制御期間を同時に変化させたが、導通角のみを変化させてもフリッカの抑制は可能である。
【０１３４】
さらに本発明においては、温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号がオフ（ローレベル）からオン（ハイレベル）に変化したとき必ずスイッチ手段４ａが先にオンしヒータ３ａが導通する制御が行われることを前提に説明したが、仮にヒータオン／オフ信号がオフ（ローレベル）からオン（ハイレベル）に変化したときにスイッチ手段４ａ、スイッチ手段４ｂのどちらが先にオンするか解らないような制御、または制御手段４ａ，４ｂが同時にオンするような制御が行われていたとしても、図１３における駆動パルス生成回路１１ｂを、位相制御用駆動パルス生成回路３０８ａ、位相制御信号生成回路２０９ａ、セレクタ１０ａ、ＯＦＦ時間検知回路２１３ａで構成された駆動パルス生成回路３１１ａと同様の回路構成に変更することで、ヒータ３ａ、ヒータ３ｂの両方においてヒータオン時のある所定時間、供給される電力を制限することが可能であり上記と同様の効果が得られる。
【０１３５】
（第７の実施の形態）
本発明の第７の実施の形態を図１４に基づいて説明する。図１４は本発明の第７の実施の形態に係わるヒータ制御回路の構成を示すブロック図である。図１４において、上述した図７，図１１，図１３の回路と同一部分には同一の符号が付してある。
【０１３６】
図１４において図７と異なるのは、図７ではヒータが２本構成であり、温調回路７の出力である、ヒータオン／オフ信号がオン（ハイレベル）の期間中に、２本のヒータ３ａ，３ｂが導通、非導通を繰り返す制御を行う場合について説明したが、図１４は１本のヒータ３ａが導通、非導通を繰り返す場合である。
【０１３７】
図１４において、ヒータ３ａを導通、非導通にするためのスイッチ手段４ａの駆動パルスを生成している、駆動パルス生成回路４１１ａの構成は図７と同じである。
【０１３８】
温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号がオン（ハイレベル）の期間にスイッチ手段４ａを短い周期でオン／オフを繰り返すような制御の場合、短いオフ時間の間ではヒータの温度低下（抵抗値の低下）も大きくなく、短いオフ時間の後のオン時に流れる再突入電流もわずかであるため、温調回路７の出力である、ヒータオン／オフ信号がオフの状態が所定の期間継続した場合のみ、その後のヒータオン時にのみ位相制御によりヒータ３ａに供給する電力を制限することで、フリッカを抑制することが可能である。
【０１３９】
また、図１４の駆動パルス生成回路４１１ａを図１１の駆動パルス生成回路２１１ａのように構成すれば、第５の実施の形態のように、検知したヒータオン／オフ信号のオフ時間に応じて位相制御を行う期間を調整することも可能である。さらに図１４の駆動パルス生成回路４１１ａを図１３の駆動パルス生成回路３１１ａのように構成すれば、第６の実施の形態のように、検知したヒータオン／オフ信号のオフ時間に応じて、位相制御期間中の導通角を調整することが可能であり、また導通角だけでなく同時に位相制御を行う期間を調整することも可能であり、つまり、フリッカを抑制しつつ、かつ効率的に定着ローラに熱エネルギーを供給できる。
【０１４０】
なお、本発明においては、ＯＦＦ時間検知回路１３ａは温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号のオフ時間を検知しているが、セレクタ１０ａの出力である駆動パルス１のオフ時間を検知しても同様の効果が得られる。
【０１４１】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明にかかる画像形成装置によれば、ヒータを通電状態または非通電状態として定着ローラの温度を制御する際に、通電状態開始から所定期間はヒータへの電流を制限するので、通電状態開始時に流れる突入電流で電源通路のインピーダンスによって生じる電圧降下を低減することができ、また、フリッカ現象をも軽減することができる。さらには、電源通路を共通に使用する他の機器への影響を簡単で安価な構成によって軽減できる効果が得られる。
【０１４２】
また、本発明にかかる加熱装置によれば、ヒータを通電状態または非通電状態として被加熱材の温度を制御する際に、通電状態開始から所定期間はヒータへの電流を制限するので、通電状態開始時に流れる突入電流で電源通路のインピーダンスによって生じる電圧降下を低減することができ、電源通路を共通に使用する他の機器への影響を簡単で安価な構成によって軽減できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路を示すブロック図である。
【図２】図１に示す回路の各部の信号を示すタイミングチャートである。
【図３】図１に示す回路の各部の波形を示す波形図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路を示すブロック図である。
【図５】図４に示す回路の各部の信号を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路を示すブロック図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路を示すブロック図である。
【図８】図７に示す回路の各部の波形を示す波形図である。
【図９】図７に示す回路の各部の信号を示すタイミングチャートである。
【図１０】図７に示す回路の各部の波形を示す波形図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路の構成を示すブロック図である。
【図１２】図１１に示す回路の各部の信号を示すタイミングチャートである。
【図１３】本発明の第６の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第７の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路の構成を示すブロック図である。
【図１５】従来の画像形成装置の要部回路の構成を示すブロック図である。
【図１６】図１５に示す回路の各部の波形を示す波形図である。
【符号の説明】
１，２ 入力端子
３ 定着ヒータ
４ スイッチ素子
５ 温度検出素子
６ ゼロクロス検知回路
７，７ａ 温調回路
８ 位相制御用駆動パルス生成回路
９，９ａ フル点灯用駆動パルス生成回路
１０ セレクタ
１１，１１ａ 駆動パルス生成回路
Claims (7)
- 負荷を加熱するヒータ、
前記ヒータに印加される交流をオンオフするスイッチ素子と、
前記ヒータにより加熱される負荷の温度を検出するセンサと、
前記センサの出力が目標温度範囲内になるように前記ヒータの駆動開始と停止を指示する温調回路と、
前記温調回路により前記ヒータの駆動開始が指示されると、前記ヒータへの通電開始から所定期間は固定の位相角で前記ヒータを位相制御するよう前記スイッチ素子を駆動し、前記所定期間経過後はヒータをフル駆動制御に切り替えて前記スイッチ素子を駆動する駆動手段と、
記録紙にトナー像を形成する像形成手段と、
前記ヒータにより加熱され、トナー像を記録紙に定着する定着手段と
を有し、前記駆動手段は像形成動作中に前記位相制御を行う場合の位相制御期間を非像形成動作中に前記位相制御を行う場合の位相制御期間よりも短くすることを特徴とする加熱制御装置。 - 負荷を加熱するヒータ、
前記ヒータに印加される交流をオンオフするスイッチ素子と、
前記ヒータにより加熱される負荷の温度を検出するセンサと、
前記センサの出力が目標温度範囲内になるように前記ヒータの駆動開始と停止を指示する温調回路と、
前記温調回路により前記ヒータの駆動開始が指示されると、前記ヒータへの通電開始から固定の位相角で前記ヒータを位相制御するよう前記スイッチ素子を駆動する駆動手段と
を具え、前記駆動手段は、前記検出手段により検出される温度が目標温度範囲の上限と下限の間の所定温度まで上昇するとフル駆動制御に切り替えて前記スイッチ素子を駆動することを特徴とする加熱制御装置。 - 負荷を加熱するヒータ、
前記ヒータに印加される交流をオンオフするスイッチ素子と、
前記ヒータにより加熱される負荷の温度を検出するセンサと、
前記センサの出力が目標温度範囲内になるように前記ヒータの駆動開始と停止を指示する温調回路と、
前記温調回路により前記ヒータの駆動開始が指示されると、前記ヒータへの通電開始から固定の位相角で前記ヒータを位相制御するよう前記スイッチ素子を駆動する駆動手段と、
前記ヒータの非通電時間を検出する検出手段と
を有し、前記検出手段により検出される非通電時間が第１の所定時間を超えた場合、その後前記温調回路により前記ヒータの駆動開始が指示されると、前記駆動手段は、前記ヒータへの通電開始から第２の所定期間は固定の位相角で前記ヒータを位相制御するよう前記スイッチ素子を駆動し、前記検出手段により検出される非通電時間が前記第１の所定時間を超えていない場合、その後前記温調回路により前記ヒータの駆動開始が指示されると、前記駆動手段はフル駆動制御で前記ヒータを駆動するよう前記スイッチ素子を駆動することを特徴とする加熱制御装置。 - 請求項３に記載の加熱制御装置において、前記ヒータは第１、第２のヒータを有し、前記駆動手段は第１のヒータを位相制御するよう前記スイッチ素子を駆動することを特徴とする加熱制御装置。
- 請求項３に記載の加熱制御装置において、前記駆動手段は前記検出手段により検出された非導通時間が短いほど位相制御を行う前記第２の所定期間を短くすることを特徴とする加熱制御装置。
- 請求項３に記載の加熱制御装置において、前記駆動手段は前記検出手段により検出された非導通時間が短いほど位相制御を行うときの導通角を広くすることを特徴とする加熱制御装置。
- 請求項１乃至３のいずれかに記載の加熱制御装置において、前記ヒータに印加される交流のゼロクロスを検出する第２の検出手段を有し、前記駆動手段は前記第２の検出手段により検出されるゼロクロスのタイミングに同期して位相制御のための駆動パルスを発生することを特徴とする加熱制御装置。
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