JP3855566B2 - 加熱処理装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱処理装置および複数のヒータランプを加熱源として有する定着装置を備えてなる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真方式による画像形成装置においては、転写紙などの画像支持体の一面に転写されているトナー像を当該画像支持体に熱定着させるために、当該画像支持体の一面に接する定着加熱ローラと、この定着加熱ローラに圧着されるよう配置された加圧ローラとを備えてなる定着装置が広く用いられている。
【０００３】
そして、或る種の定着装置においては、定着加熱ローラの加熱源として、例えばハロゲンランプなどのヒータランプが複数設けられており、それぞれのヒータランプは、その点灯状態が独立してオン−オフ制御される構成とされている。このように、複数のヒータランプが設けられている理由は、例えば画像支持体の大きさの差にかかわらず当該定着加熱ローラの温度分布を予め設定された温度域（以下、「設定温度域」という。）において均一化することが可能となり、また定着加熱ローラの温度の立ち上がり時間を短縮することが可能となるからである。
【０００４】
また、定着加熱ローラの温度を設定温度域に維持するために、当該定着加熱ローラの温度が設定温度域を上方に逸脱した場合には、当該複数のヒータランプの全てを消灯させて定着加熱ローラの温度を降下させ、一方、当該定着加熱ローラの温度が設定温度域を下方に逸脱した場合には、当該複数のヒータランプの全てを再び点灯させるよう、いわゆるオン−オフ制御がなされている。
【０００５】
しかしながら、上記のような定着装置においては、複数のヒータランプを点灯させた場合に、これらのヒータランプに通電させたと同時に突入電流がヒータランプ点灯回路に流れ、この突入電流により電圧変動が起こる結果、ヒータランプと共通の電源系統に接続された照明機器などにフリッカ（人間が感じる「ちらつき感」）が生じる、という問題があるが、このフリッカの程度は、規定された範囲（フリッカ規格）内に抑制することが必要とされている。例えば、画像形成装置においては、電圧変動量により規定されるコピー動作中のフリッカ値（短期間フリッカ値）は１以下、電圧変動の発生頻度により規定されるスタンバイ中のフリッカ値（長期間フリッカ値）は０．６５以下に規定されている。
【０００６】
然るに、上記のような定着装置においては、ヒータランプを点灯させた場合の突入電流を抑制するだけでは、短期間フリッカ値および長期間フリッカ値は共に規定された範囲内に抑制されないことが判明した。そして、このような問題は、特に出力電力が高いヒータランプを用いた場合に顕著に現れる。
この原因を追及したところ、並列接続状態で点灯されているヒータランプをそのまま消灯させた場合に、突入電流と同様の過大な電流（以下、「逆流過大電流」という。）が流れ、そのためにフリッカが大きくなることが判明した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、複数のヒータランプと共通の電源系統に接続された照明機器などに生じるフリッカを抑制することができると共に、被加熱体の加熱を高い効率で行うことができる加熱処理装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、フリッカが規定された範囲内に抑制されると共に、定着加熱ローラの加熱を高い効率で行うことができる画像形成装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の加熱処理装置は、被加熱体を加熱するための複数のヒータランプが複数のスイッチ素子を介して共通の交流電源に接続され、各スイッチ素子の状態が制御されることにより当該複数のヒータランプを直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に構成されたヒータランプ点灯回路と、前記各スイッチ素子の状態を制御するスイッチ素子制御手段とを備えてなり、
稼働状態における被加熱体の複数の動作モードの各々に応じて、異なる態様で各スイッチ素子の状態が制御され、少なくとも１つの動作モードにおいて、複数のヒータランプが直列接続状態で点灯され、またはその状態から消灯されることによって被加熱体の温度制御が行われ、
前記被加熱体の複数の動作モードには、交流電源が投入されてから被加熱体が動作可能な温度である動作可能温度にまで加熱されるウォーミングアップモードと、被加熱体の温度が予め定められた第１の設定温度域で維持されるスタンバイモードと、被加熱体が加熱動作状態にある加熱モードと、被加熱体の温度が予め定められた第２の設定温度域で維持されて待機状態とされるローパワーモードとが含まれており、
前記スタンバイモードまたはローパワーモードにおいて、直列接続状態で点灯されている複数のヒータランプが、一定時間が経過した後にその一部が消灯するよう切り替えられることを特徴とする。
【０００９】
上記の加熱処理装置においては、スタンバイモードまたはローパワーモードにおいて、複数のヒータランプが点灯・消灯を繰り返すようオン−オフ制御される。
【００１０】
本発明の加熱処理装置においては、スタンバイモードまたはローパワーモードにおいて、複数のヒータランプが、点灯が直列接続状態で行われる。
また、スタンバイモードまたはローパワーモードにおいて、直列接続状態で点灯されている複数のヒータランプを、一定時間が経過した後に並列接続状態で点灯されるよう切り替えられる。
【００１１】
本発明の加熱処理装置においては、スタンバイモードまたはローパワーモードにおいて、直列接続状態で点灯されている複数のヒータランプが、一定時間が経過した後にその一部が消灯するように切り替えられると共に、その点灯されている複数のヒータランプが並列接続状態とされることが好ましい。
【００１２】
また、スタンバイモードまたはローパワーモードにおいて、並列接続状態で点灯されている複数のヒータランプが、直列接続状態を経由して消灯される。
【００１３】
本発明の加熱処理装置は、ウォーミングアップモードまたは加熱モードにおいて、複数のヒータランプが並列接続状態で継続的に点灯される。
【００１４】
本発明の加熱処理装置は、何れの動作モードにおいても、異常発生信号により、点灯されている複数のヒータランプが、その接続状態にかかわらず、そのまま消灯されることが好ましい。
【００１５】
本発明の画像形成装置は、複数のヒータランプを加熱源とする定着加熱ローラを備えてなる定着装置を有する画像形成装置であって、
当該複数のヒータランプが複数のスイッチ素子を介して共通の交流電源に接続され、各スイッチ素子の状態が制御されることにより当該複数のヒータランプを直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に構成されたヒータランプ点灯回路と、前記各スイッチ素子の状態を制御するスイッチ素子制御手段とを備えてなり、
稼働状態の定着装置における被加熱体の複数の動作モードの各々に応じて、異なる態様で各スイッチ素子の状態が制御され、少なくとも１つの動作モードにおいて、複数のヒータランプが直列接続状態で点灯され、またはその状態から消灯されることによって被加熱体の温度制御が行われ、
前記被加熱体の複数の動作モードには、交流電源が投入されてから被加熱体が動作可能な温度である動作可能温度にまで加熱されるウォーミングアップモードと、被加熱体の温度が予め定められた第１の設定温度域で維持されるスタンバイモードと、被加熱体が加熱動作状態にある加熱モードと、被加熱体の温度が予め定められた第２の設定温度域で維持されて待機状態とされるローパワーモードとが含まれており、
前記スタンバイモードまたはローパワーモードにおいて、直列接続状態で点灯されている複数のヒータランプが、一定時間が経過した後にその一部が消灯するよう切り替えられることを特徴とする。
【００１６】
そして、スタンバイモードまたはローパワーモードにおいて、複数のヒータランプが点灯・消灯を繰り返すようオン−オフ制御される。
【００１７】
【作用】
本発明の加熱処理装置によれば、稼働状態における被加熱体の各動作モードに応じて、異なる態様で各スイッチ素子の状態が制御され、或る動作モードにおいては、複数のヒータランプが合成抵抗の大きい直列接続状態で点灯され、またはその状態から消灯されることによって被加熱体の温度制御が行われているので、並列接続状態で点灯され、またはその状態から消灯される場合に比して、ヒータランプ点灯回路に流れる過大な電流はピーク値が抑制されたものとなる。従って、この過大な電流に起因する電圧変動が抑制されて、当該複数のヒータランプと共通に接続された照明機器などに生じるフリッカを抑制することができ、結局、フリッカが規定された範囲内に抑制されると共に、各動作モードに応じて異なる態様で各スイッチ素子の状態が適切に制御されることにより、被加熱体の加熱を高い効率で行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する。
本発明の加熱処理装置は、被加熱処理物を加熱するための被加熱体を加熱するための複数のヒータランプが複数のスイッチ素子を介して共通の交流電源に接続されることにより構成されたヒータランプ点灯回路と、このヒータランプ点灯回路の各スイッチ素子の状態を制御するスイッチ素子制御手段とを備えてなる。
【００１９】
図１は、本発明の加熱処理装置におけるヒータランプ点灯回路の一例を示す回路構成図である。
このヒータランプ点灯回路は、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２が、３つのスイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を介して、例えば商用電源よりなる共通の交流電源１３に接続されて構成されている。具体的には、メインヒータランプ１１とスイッチ素子ＳＷ１とが交流電源１３に直列に接続されると共に、交流電源１３とメインヒータランプ１１との接続点ａ１と、スイッチ素子ＳＷ１と交流電源１３との接続点ａ２との間に、スイッチ素子ＳＷ２およびスイッチ素子ＳＷ３の直列回路が接続され、更に、スイッチ素子ＳＷ２とスイッチ素子ＳＷ３との接続点ａ３と、メインヒータランプ１１とスイッチ素子ＳＷ１との接続点ａ４との間にサブヒータランプ１２が接続されている。
【００２０】
メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２は、例えばハロゲン白熱ランプよりなり、このヒータランプ点灯回路においては、メインヒータランプ１１は、独立して点灯または消灯するよう制御されると共に、サブヒータランプ１２は、メインヒータランプ１１が点灯しているときのみ点灯または消灯するよう制御され、メインヒータランプ１１が消灯しているときには、消灯するよう制御される。
これらのヒータランプの加熱対象は、同一の被加熱体、例えば画像形成装置における定着加熱ローラなどであり、この場合には、メインヒータランプ１１として出力電力が例えば９００Ｗのもの、サブヒータランプ１２として出力電力が例えば１０００Ｗのものが使用される。
【００２１】
スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３は、いずれも、例えばトライアックなどの制御端子付きスイッチ素子よりなり、制御信号によってオン状態またはオフ状態となるよう各々が独立して制御されるものである。
【００２２】
このヒータランプ点灯回路においては、スイッチ素子ＳＷ１およびスイッチ素子ＳＷ２の両方を共にオン状態とし、スイッチ素子ＳＷ３をオフ状態とすることにより、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２が並列接続状態となり、一方、スイッチ素子ＳＷ１およびスイッチ素子ＳＷ２の両方を共にオフ状態とし、スイッチ素子ＳＷ３をオン状態とすることにより、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２が直列接続状態となる。
【００２３】
上記のようなヒータランプ点灯回路には、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２との共通の加熱対象となる被加熱体に近接する個所に、例えばサーミスタなどの温度検知手段（図示せず）が設けられており、この温度検知手段よりの温度データ信号に基づいてヒータランプ点灯回路における各スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３の状態がスイッチ素子制御手段によって制御される。
更に、被加熱体の動作モードを自動的に、あるいは指令信号によって指定する動作モード制御手段（図示せず）が設けられている。
【００２４】
以下、このような加熱処理装置の動作を、主電源が投入された後の稼働状態における被加熱体の動作モード別に説明する。
被加熱体の動作モードには、次のモードが含まれる。
（１）加熱処理装置の電源スイッチが投入されてから被加熱体が動作可能な動作可能温度にまで加熱されるウォーミングアップモード
（２）被加熱体の温度が予め定められた第１の設定温度域で維持されるスタンバイモード
（３）被加熱体が加熱動作状態にある加熱モード
（４）被加熱体の温度が予め定められた第２の設定温度域で維持されて待機状態とされるローパワーモード
【００２５】
ここで、第１の設定温度域とは、被加熱体が直ちに加熱動作状態に移行することができる温度域であり、第２の設定温度域とは、被加熱体を相当の時間を要さずに加熱動作状態に移行することができる温度域であって、第１の設定温度域より低い温度域とされる。
【００２６】
動作モード制御手段によって指定される動作モードに応じて、スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３は、オン状態またはオフ状態となるようスイッチ素子制御手段によって各々独立して制御される。
【００２７】
（１）ウォーミングアップモード
ウォーミングアップモードにおいては、加熱処理装置の電源スイッチが投入されることにより、スイッチ素子制御手段からスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３の各々に制御信号が発せられ、スイッチ素子ＳＷ３がオン状態とされると共に、スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ３が共にオフ状態を維持する結果、被加熱体の加熱源であるメインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が直列接続状態で点灯され、この直列接続状態で点灯されている状態（以下、「直列点灯状態」という。）において一定時間が経過した後に、スイッチ素子制御手段からスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３の各々に制御信号が発せられ、スイッチ素子ＳＷ３がオフ状態とされると共に、スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ３が共にオン状態とされる結果、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２は、並列接続状態で点灯されている状態（以下、「並列点灯状態」という。）に切り替えられる。
【００２８】
ここに、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が直列点灯状態で継続される時間の長さは、例えば５００ｍｓｅｃ以上であることが好ましい。
【００２９】
その後、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２は、継続的に並列点灯状態とされ、被加熱体の温度が加熱動作が可能な動作可能温度に達し、これを温度検知手段が検知することにより、動作モード制御手段を介して被加熱体の動作モードが次のスタンバイモードに移行する。
【００３０】
（２）スタンバイモード
スタンバイモードにおいては、被加熱体の温度が第１の設定温度域において維持されおり、動作モード制御手段を介して、いつでも加熱モードに移行することができる状態にある。
【００３１】
被加熱体の温度を第１の設定温度域において維持するためには、温度検知手段により検知される被加熱体の温度に応じて、スイッチ素子制御手段により各スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３が制御されて、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２に点灯・消灯を繰り返させる態様で、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２がオン−オフ制御される。
【００３２】
例えば、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が継続的に点灯された状態で、被加熱体の温度が上昇して第１の設定温度域の上限を上回った場合には、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が消灯し、その結果、被加熱体の温度が低下して第１の設定温度域を逸脱した状態が修正される。一方、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が消灯された状態で、被加熱体の温度が下降して第１の設定温度域の下限を下回った場合には、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が点灯し、その結果、被加熱体の温度が上昇して設定温度域を逸脱した状態が修正される。
【００３３】
ここで、消灯されているメインヒーターランプ１１およびサブヒータランプ１２を点灯する際には、当該メインヒーターランプ１１および当該サブヒータランプ１２は、先ず直列接続状態で点灯され、この直列点灯状態において一定時間が経過した後に、その点灯状態が並列点灯状態に切り替えられる。
【００３４】
ここに、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が直列点灯状態で継続される時間の長さは、例えば５００ｍｓｅｃ以上であることが好ましい。
【００３５】
また、直列点灯状態のメインヒーターランプ１１およびサブヒータランプ１２を消灯させる際には、その点灯状態のまま当該メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が消灯されるが、並列点灯状態のメインヒーターランプ１１およびサブヒータランプ１２を消灯させる際には、その点灯状態が直列点灯状態に切り替えられ、この直列点灯状態において一定時間が経過した時点で、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が消灯される。
【００３６】
ここに、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２が直列点灯状態で継続される時間の長さは、特に限定されず、適宜の時間に設定することができる。
【００３７】
（３）加熱モード
加熱モードにおいては、被加熱体が加熱動作状態にあり、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２は、継続的に並列点灯状態とされる。
そして、被加熱体の加熱動作状態が終了すると、それを検知した動作モード制御手段を介して動作モードが再びスタンバイモードに移行する。
【００３８】
ここで、スタンバイモードから加熱モードに移行する際に、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が並列点灯状態である場合には、その点灯状態が継続され、また、直列点灯状態である場合には、スイッチ素子制御手段を介して、並列点灯状態に切り替えられる。一方、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が消灯している場合には、スイッチ素子制御手段を介して直列点灯状態を経由して並列点灯状態とされる。
【００３９】
（４）ローパワーモード
スタンバイモードにおいて、一定の時間内に加熱モードへの移行が行われなかった場合には、動作モード制御手段を介して被加熱体の動作モードが、ローパワーモードに移行する。
ここで、スタンバイモードからローパワーモードへ移行するまでに、スタンバイモードが維持される時間の長さは、特に限定されず、適宜の時間に設定することができる。
【００４０】
このローパワーモードは、加熱処理装置における省エネルギー効果を得るために、第１の設定温度域よりも低い温度域である第２の設定温度域で被加熱体の温度が維持されており、例えば再び加熱モードとされるまでの待機状態とされている。
【００４１】
被加熱体の温度を第２の設定温度域において維持するためには、温度検知手段により検知される被加熱体の温度に応じて、スイッチ素子制御手段により各スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３が制御されて、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２に点灯・消灯を繰り返させる態様で、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２がオン−オフ制御される。
【００４２】
例えば、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が継続的に点灯された状態で、被加熱体の温度が上昇して第２の設定温度域の上限を上回った場合には、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が消灯し、その結果、被加熱体の温度が低下して第２の設定温度域を逸脱した状態が修正される。一方、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が消灯された状態で、被加熱体の温度が下降して第２の設定温度域の下限を下回った場合には、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が点灯し、その結果、被加熱体の温度が上昇して設定温度域を逸脱した状態が修正される。
【００４３】
ここで、消灯されているメインヒーターランプ１１およびサブヒータランプ１２を点灯する際には、当該メインヒーターランプ１１および当該サブヒータランプ１２は、先ず直列接続状態で点灯され、この直列点灯状態において一定時間が経過した後に、その点灯状態が並列点灯状態に切り替えられる。
【００４４】
ここに、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が直列点灯状態で継続される時間の長さは、例えば５００ｍｓｅｃ以上であることが好ましい。
【００４５】
また、直列点灯状態のメインヒーターランプ１１およびサブヒータランプ１２を消灯させる際には、その点灯状態のまま当該メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が消灯されるが、並列点灯状態のメインヒーターランプ１１およびサブヒータランプ１２を消灯させる際には、その点灯状態が直列点灯状態に切り替えられ、この直列点灯状態において一定時間が経過した時点で、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が消灯される。
【００４６】
ここに、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２が直列点灯状態で継続される時間の長さは、特に限定されず、適宜の時間に設定することができる。
【００４７】
以上のように、ウォーミングアップモードにおいては、電源スイッチが投入されたときには、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が合成抵抗値の大きい直列接続状態で点灯されることにより、ヒータランプ点灯回路に流れる突入電流のピーク値を抑制することができ、従って、突入電流に起因する電圧変動が、並列接続状態で点灯される場合に比して小さいもとのなり、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２と共通の電源系統に接続された照明機器などに生じるフリッカを抑制することができる。
また、直列点灯状態から切り替えられた後のメインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が継続的に発熱量の大きい並列点灯状態とされるため、高い効率で被加熱体の温度を動作可能温度にまで上昇させることができる。
【００４８】
スタンバイモードにおいては、被加熱体の温度を第１の設定温度域で維持するようメインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２がオン−オフ制御されて点灯・消灯を繰り返しているが、図２のチャートに示すように、当該メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が合成抵抗値の大きい直列接続状態で点灯され、または直列点灯状態から消灯されることにより、ヒータランプ点灯回路に流れる電流の変動量が、並列接続状態で点灯され、または並列点灯状態から消灯される場合に比して小さくなるため、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が点灯または消灯されたときに当該ヒータランプ点灯回路に流れる過大な電流はピーク値が抑制されたものとなる。その結果、この過大な電流に起因する電圧変動幅を抑制することができ、従って、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２と共通の電源系統に接続された照明機器などに生じるフリッカを抑制することができる。
【００４９】
また、直列接続状態で点灯されたメインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が、直列点灯状態において一定時間が経過した後に大きな発熱量の得られる並列点灯状態に切り替えられることにより、高い効率で被加熱体を加熱することができる。
【００５０】
加熱モードにおいては、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が継続的に発熱量の大きい並列点灯状態とされるため、高い効率で好適な加熱動作状態を得ることができる。
【００５１】
ローパワーモードにおいては、被加熱体の温度を第２の設定温度域で維持するようメインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２がオン−オフ制御さされて点灯・消灯を繰り返しているが、図２のチャートに示すように、当該メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が合成抵抗値の大きい直列接続状態で点灯され、および直列点灯状態から消灯されることにより、スタンバイモードと同じ理由によって、電圧変動幅を抑制することができ、従って、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２と共通の電源系統に接続された照明機器などに生じるフリッカを抑制することができる。
特に、ローパワーモードにおいては、スタンバイモードに比して被加熱体が低い温度域で維持されているため、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２を点灯または消灯させたときにヒータランプ点灯回路に過大な電流が流れやすい。従って、上記のような直列点灯状態を経由する制御を行うことにより、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２と共通の電源系統に接続された照明機器などに生じるフリッカを抑制する効果が大きく得られる。
【００５２】
また、直列接続状態で点灯されたメインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が、直列点灯状態において一定時間が経過した後に大きな発熱量の得られる並列点灯状態に切り替えられることにより、高い効率で被加熱体を加熱することができる。
【００５３】
ここで、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が並列接続状態で点灯され、または並列点灯状態から消灯された場合には、ヒータランプ点灯回路に過大な電流が流れ、この過大な電流に起因して電圧変動が起こり、その結果、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２と共通の電源系統に接続された照明機器などに生じるフリッカが大きなものとなる。
【００５４】
そして、上記のスタンバイモードおよびローパワーモードにおいては、被加熱体の温度を第１の設定温度域または第２の設定温度域で維持するため、加熱源に大きな発熱量が必要とされないため、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２のうち、何れか一方を点灯または消灯させる態様で、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２がオン−オフ制御される。
例えば、図３のチャートに示すように、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が直列接続状態で点灯され、直列点灯状態において一定時間が経過した後に、スイッチ素子制御手段を介してヒータランプ点灯回路における接続状態の切り替えを行い、メインヒータランプ１１のみが点灯している状態とすることができる。このように、メインヒーターランプ１１のみを点灯状態とすることができることから、省エネルギー効果も得られる。
ここで、一定時間が経過した後に、点灯状態にあるヒータランプが複数ある場合には、この複数のヒータランプは、並列点灯状態とすることもできる。
【００５５】
更に、加熱処理装置は、予期されない異常事態が発生したときには、異常発生信号により、被加熱体の動作モードが何れの状態であっても、またメインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が並列点灯状態であっても、直列点灯状態を経由することなしに、その点灯状態のまま当該メインヒータランプ１１および当該サブヒータランプ１２が消灯される。
【００５６】
本発明の加熱処理装置によれば、稼働状態の加熱装置における被加熱体の各動作モードに応じて、異なる態様で各スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３の状態が制御され、スタンバイモードおよびローパワーモードにおいては、メインヒータランプ１１およびサブヒータ１２のオン−オフ制御が、合成抵抗の大きい直列接続状態で点灯され、またはその直列点灯状態から消灯される態様でなされているため、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２と共通に接続された照明機器などに生じるフリッカを抑制することができると共に、加熱モードにおいては、メインヒータランプ１１およびサブヒータ１２が継続的に並列点灯状態とされるため、被加熱体に好適な加熱動作状態が得られ、ウォーミングアップモードにおいては、直列接続状態で点灯され、その点灯状態が切り替えられたメインヒータランプ１１およびサブヒータ１２が継続的に並列点灯状態とされるため、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２と共通の電源系統に接続された照明機器などに生じるフリッカが抑制されると共に、被加熱体の温度を高い効率で動作可能温度にまで上昇させることができ、従って、被加熱体の加熱を高い効率で行うことができる。
【００５７】
以下、本発明の加熱処理装置を画像形成装置に適用した場合について説明する。
図４は、本発明の画像形成装置の構成の主要部の一例を示す説明図である。
この例の画像形成装置は、静電荷像が形成されるドラム状感光体５１と、この感光体５１を帯電させるための帯電部５２と、感光体５１に形成された静電荷像を顕像化してトナー像を形成する現像器５３と、感光体５１に形成されたトナー像を画像支持体に転写させる転写部５４と、感光体５１に密着した画像支持体を分離させる分離部５５と、画像支持体の表面に転写されたトナー像を定着させる定着装置６０とを備えてなる。同図において、５６は搬送機構、５７はクリーニング部である。
【００５８】
定着装置６０は、画像支持体のトナー像が転写された面に接する定着加熱ローラ６１と、これに圧着されるよう設けられた加圧ローラ６２とを備えてなり、定着加熱ローラ６１内には、メインヒータランプ６３とサブヒータランプ６４とが設けられており、これにより、画像支持体の大きさの差にかかわらず当該定着加熱ローラ６１の温度分布を設定温度域において均一化する、あるいは定着加熱ローラ６１の温度立ち上がり時間を短縮することができる。
【００５９】
そして、定着装置６０には、定着加熱ローラ６１を加熱するメインヒータランプ６３とサブヒータランプ６４とが複数のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３（図１参照）を介して共通の交流電源１３（図１参照）に接続され、各スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３の状態を制御することによりメインヒータランプ６３およびサブヒータランプ６４が直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に構成された既述のヒータランプ点灯回路と、このヒータランプ点灯回路における各スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３の状態を制御するスイッチ素子制御手段とを備えてなる加熱処理装置（図示せず）が設けられている。
【００６０】
以上のような画像形成装置は、稼働状態の定着装置６０における定着加熱ローラ６１の動作モードに応じて、異なる態様で各スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３の状態が制御される。
動作モード制御手段によって指定される定着加熱ローラ６１の動作モードには、次のモードが含まれる。
（１）加熱処理装置の電源スイッチが投入されから定着加熱ローラ６１が動作可能な動作可能温度にまで加熱されるウォーミングアップモード
（２）定着加熱ローラ６１の温度が予め定められた第１の設定温度域で維持されるスタンバイモード
（３）定着加熱ローラ６１が加熱動作状態にある加熱モード
（４）定着加熱ローラ６１の温度が予め定められた第２の設定温度域で維持されて待機状態とされるローパワーモード
【００６１】
ここで、動作可能温度とは、定着加熱ローラ６１が画像形可能作状態となる温度であり、例えば２０７℃とされる。
更に、第１の設定温度域とは、定着加熱ローラ６１を直ちに加熱動作状態、すなわち画像形成動作状態に移行することができる温度域であり、例えば２０５〜２０８℃の範囲とされる。また、第２の設定温度域とは、定着加熱ローラ６１を相当の時間を要さずに加熱動作状態、すなわち画像形成動作状態に移行することができる温度域であり、例えば１７０〜１７５℃の範囲とされる。
【００６２】
そして、スタンバイモードおよびローパワーモードにおいて、ヒータランプ６３とサブヒータランプ６４は、点灯・消灯を繰り返えすようオン−オフ制御がされており、当該メインヒータランプ６３とサブヒータランプ６４は、直列接続状態において点灯され、または直列点灯状態から消灯がなされている。
【００６３】
ここで、ヒータランプ６３とサブヒータランプ６４は、直列点灯状態を経由して点灯される。すなわち、メインヒータランプ６３とサブヒータランプ６４が直列接続状態で点灯され、一定時間の間、直列点灯状態に維持された後、その点灯状態が並列点灯状態に切り替えられる。
メインヒータランプ６３とサブヒータランプ６４が直列点灯状態で維持される時間の長さは、温度検知手段により検知される定着加熱ローラ６１の温度が、メインヒータランプ６３とサブヒータランプ６４により加熱される前の温度より所定温度上昇する間に要する時間とされる。
また、並列点灯状態の定着装置６０のメインヒータランプ６３とサブヒータランプ６４を消灯させる際には、直列点灯状態を経由して消灯される。
【００６４】
一方、通常、ウォーミングアップモードおよび加熱モードにおいて、ヒータランプ６３とサブヒータランプ６４は、継続的に並列点灯状態とされている。
なお、ウォーミングアップモードにおいては、加熱処理装置に電源が投入されることにより、先ずヒータランプ６３およびサブヒータランプ６４は、直列接続状態で点灯されて、この直列点灯状態において一定時間が経過した後に並列点灯状態に切り替えられる。
【００６５】
以上のような構成の画像形成装置によれば、定着装置６０には既述の加熱処理装置が設けられているので、稼働状態の定着装置６０における定着加熱ローラ６１の動作モードに応じて、異なる態様でスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３の状態の制御され、スタンバイモードおよびローパワーモードにおいては、メインヒータランプ６３とサブヒータランプ６４が直列接続状態で点灯され、または直列点灯状態で消灯されるため、結果的にメインヒータランプ６３とサブヒータランプ６４と共通に接続された照明機器などに生じるフリッカを抑制することができ、フリッカが規定された範囲内に抑制されると共に、各動作モードにおいて適当な制御を行うことができるため、定着加熱ローラの加熱を高い効率で行うことができる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明の加熱処理装置によれば、稼働状態における被加熱体の各動作モードに応じて、異なる態様で各スイッチ素子の状態が制御され、或る動作モードにおいては、複数のヒータランプが合成抵抗の大きい直列接続状態で点灯され、またはその状態から消灯されることによって被加熱体の温度制御が行われているので、並列接続状態で点灯され、またはその状態から消灯される場合に比して、ヒータランプ点灯回路に流れる過大な電流はピーク値が抑制されたものとなる。従って、この過大な電流に起因する電圧変動が抑制されて、当該複数のヒータランプと共通に接続された照明機器などに生じるフリッカを抑制することができると共に、各動作モードに応じて異なる態様で各スイッチ素子の状態が適切に制御されることにより、被加熱体の加熱を高い効率で行うことができる。
【００６７】
本発明の画像形成装置によれば、稼働状態の加熱装置における定着加熱ローラの動作モードに応じて、異なる態様で各スイッチ素子の状態が制御され、或る動作モードにおいて、複数のヒータランプが直列接続状態で点灯され、またはその状態から消灯されることによって被加熱体の温度制御が行われているため、フリッカが規定された範囲内に抑制されると共に、定着加熱ローラの加熱を高い効率で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヒータランプ点灯回路装置におけるヒータランプ点灯回路の一例を示す回路構成図である。
【図２】スタンバイモードおよびローパワーモードにおける制御の一例のチャートである。
【図３】スタンバイモードおよびローパワーモードにおける制御の他の例のチャートである。
【図４】本発明の画像形成装置の構成の主要部の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ メインヒータランプ
１２ サブヒータランプ
１３ 交流電源
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３ スイッチ素子
５１ 感光体
５２ 帯電部
５３ 現像器
５４ 転写部
５５ 分離部
５６ 搬送機構
５７ クリーニング部
６０ 定着装置
６１ 定着加熱ローラ
６２ 加圧ローラ
６３ メインヒータランプ
６４ サブヒータランプ
ａ１，ａ２，ａ３，ａ４ 接続点
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱処理装置および複数のヒータランプを加熱源として有する定着装置を備えてなる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真方式による画像形成装置においては、転写紙などの画像支持体の一面に転写されているトナー像を当該画像支持体に熱定着させるために、当該画像支持体の一面に接する定着加熱ローラと、この定着加熱ローラに圧着されるよう配置された加圧ローラとを備えてなる定着装置が広く用いられている。
【０００３】
そして、或る種の定着装置においては、定着加熱ローラの加熱源として、例えばハロゲンランプなどのヒータランプが複数設けられており、それぞれのヒータランプは、その点灯状態が独立してオン−オフ制御される構成とされている。このように、複数のヒータランプが設けられている理由は、例えば画像支持体の大きさの差にかかわらず当該定着加熱ローラの温度分布を予め設定された温度域（以下、「設定温度域」という。）において均一化することが可能となり、また定着加熱ローラの温度の立ち上がり時間を短縮することが可能となるからである。
【０００４】
また、定着加熱ローラの温度を設定温度域に維持するために、当該定着加熱ローラの温度が設定温度域を上方に逸脱した場合には、当該複数のヒータランプの全てを消灯させて定着加熱ローラの温度を降下させ、一方、当該定着加熱ローラの温度が設定温度域を下方に逸脱した場合には、当該複数のヒータランプの全てを再び点灯させるよう、いわゆるオン−オフ制御がなされている。
【０００５】
しかしながら、上記のような定着装置においては、複数のヒータランプを点灯させた場合に、これらのヒータランプに通電させたと同時に突入電流がヒータランプ点灯回路に流れ、この突入電流により電圧変動が起こる結果、ヒータランプと共通の電源系統に接続された照明機器などにフリッカ（人間が感じる「ちらつき感」）が生じる、という問題があるが、このフリッカの程度は、規定された範囲（フリッカ規格）内に抑制することが必要とされている。例えば、画像形成装置においては、電圧変動量により規定されるコピー動作中のフリッカ値（短期間フリッカ値）は１以下、電圧変動の発生頻度により規定されるスタンバイ中のフリッカ値（長期間フリッカ値）は０．６５以下に規定されている。
【０００６】
然るに、上記のような定着装置においては、ヒータランプを点灯させた場合の突入電流を抑制するだけでは、短期間フリッカ値および長期間フリッカ値は共に規定された範囲内に抑制されないことが判明した。そして、このような問題は、特に出力電力が高いヒータランプを用いた場合に顕著に現れる。
この原因を追及したところ、並列接続状態で点灯されているヒータランプをそのまま消灯させた場合に、突入電流と同様の過大な電流（以下、「逆流過大電流」という。）が流れ、そのためにフリッカが大きくなることが判明した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、複数のヒータランプと共通の電源系統に接続された照明機器などに生じるフリッカを抑制することができると共に、被加熱体の加熱を高い効率で行うことができる加熱処理装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、フリッカが規定された範囲内に抑制されると共に、定着加熱ローラの加熱を高い効率で行うことができる画像形成装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の加熱処理装置は、被加熱体を加熱するための複数のヒータランプが複数のスイッチ素子を介して共通の交流電源に接続され、各スイッチ素子の状態が制御されることにより当該複数のヒータランプを直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に構成されたヒータランプ点灯回路と、前記各スイッチ素子の状態を制御するスイッチ素子制御手段とを備えてなり、
稼働状態における被加熱体の複数の動作モードの各々に応じて、異なる態様で各スイッチ素子の状態が制御され、少なくとも１つの動作モードにおいて、複数のヒータランプが直列接続状態で点灯され、またはその状態から消灯されることによって被加熱体の温度制御が行われ、
前記被加熱体の複数の動作モードには、交流電源が投入されてから被加熱体が動作可能な温度である動作可能温度にまで加熱されるウォーミングアップモードと、被加熱体の温度が予め定められた第１の設定温度域で維持されるスタンバイモードと、被加熱体が加熱動作状態にある加熱モードと、被加熱体の温度が予め定められた第２の設定温度域で維持されて待機状態とされるローパワーモードとが含まれており、
前記スタンバイモードまたはローパワーモードにおいて、直列接続状態で点灯されている複数のヒータランプが、一定時間が経過した後にその一部が消灯するよう切り替えられることを特徴とする。
【０００９】
上記の加熱処理装置においては、スタンバイモードまたはローパワーモードにおいて、複数のヒータランプが点灯・消灯を繰り返すようオン−オフ制御される。
【００１０】
本発明の加熱処理装置においては、スタンバイモードまたはローパワーモードにおいて、複数のヒータランプが、点灯が直列接続状態で行われる。
また、スタンバイモードまたはローパワーモードにおいて、直列接続状態で点灯されている複数のヒータランプを、一定時間が経過した後に並列接続状態で点灯されるよう切り替えられる。
【００１１】
本発明の加熱処理装置においては、スタンバイモードまたはローパワーモードにおいて、直列接続状態で点灯されている複数のヒータランプが、一定時間が経過した後にその一部が消灯するように切り替えられると共に、その点灯されている複数のヒータランプが並列接続状態とされることが好ましい。
【００１２】
また、スタンバイモードまたはローパワーモードにおいて、並列接続状態で点灯されている複数のヒータランプが、直列接続状態を経由して消灯される。
【００１３】
本発明の加熱処理装置は、ウォーミングアップモードまたは加熱モードにおいて、複数のヒータランプが並列接続状態で継続的に点灯される。
【００１４】
本発明の加熱処理装置は、何れの動作モードにおいても、異常発生信号により、点灯されている複数のヒータランプが、その接続状態にかかわらず、そのまま消灯されることが好ましい。
【００１５】
本発明の画像形成装置は、複数のヒータランプを加熱源とする定着加熱ローラを備えてなる定着装置を有する画像形成装置であって、
当該複数のヒータランプが複数のスイッチ素子を介して共通の交流電源に接続され、各スイッチ素子の状態が制御されることにより当該複数のヒータランプを直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に構成されたヒータランプ点灯回路と、前記各スイッチ素子の状態を制御するスイッチ素子制御手段とを備えてなり、
稼働状態の定着装置における被加熱体の複数の動作モードの各々に応じて、異なる態様で各スイッチ素子の状態が制御され、少なくとも１つの動作モードにおいて、複数のヒータランプが直列接続状態で点灯され、またはその状態から消灯されることによって被加熱体の温度制御が行われ、
前記被加熱体の複数の動作モードには、交流電源が投入されてから被加熱体が動作可能な温度である動作可能温度にまで加熱されるウォーミングアップモードと、被加熱体の温度が予め定められた第１の設定温度域で維持されるスタンバイモードと、被加熱体が加熱動作状態にある加熱モードと、被加熱体の温度が予め定められた第２の設定温度域で維持されて待機状態とされるローパワーモードとが含まれており、
前記スタンバイモードまたはローパワーモードにおいて、直列接続状態で点灯されている複数のヒータランプが、一定時間が経過した後にその一部が消灯するよう切り替えられることを特徴とする。
【００１６】
そして、スタンバイモードまたはローパワーモードにおいて、複数のヒータランプが点灯・消灯を繰り返すようオン−オフ制御される。
【００１７】
【作用】
本発明の加熱処理装置によれば、稼働状態における被加熱体の各動作モードに応じて、異なる態様で各スイッチ素子の状態が制御され、或る動作モードにおいては、複数のヒータランプが合成抵抗の大きい直列接続状態で点灯され、またはその状態から消灯されることによって被加熱体の温度制御が行われているので、並列接続状態で点灯され、またはその状態から消灯される場合に比して、ヒータランプ点灯回路に流れる過大な電流はピーク値が抑制されたものとなる。従って、この過大な電流に起因する電圧変動が抑制されて、当該複数のヒータランプと共通に接続された照明機器などに生じるフリッカを抑制することができ、結局、フリッカが規定された範囲内に抑制されると共に、各動作モードに応じて異なる態様で各スイッチ素子の状態が適切に制御されることにより、被加熱体の加熱を高い効率で行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する。
本発明の加熱処理装置は、被加熱処理物を加熱するための被加熱体を加熱するための複数のヒータランプが複数のスイッチ素子を介して共通の交流電源に接続されることにより構成されたヒータランプ点灯回路と、このヒータランプ点灯回路の各スイッチ素子の状態を制御するスイッチ素子制御手段とを備えてなる。
【００１９】
図１は、本発明の加熱処理装置におけるヒータランプ点灯回路の一例を示す回路構成図である。
このヒータランプ点灯回路は、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２が、３つのスイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を介して、例えば商用電源よりなる共通の交流電源１３に接続されて構成されている。具体的には、メインヒータランプ１１とスイッチ素子ＳＷ１とが交流電源１３に直列に接続されると共に、交流電源１３とメインヒータランプ１１との接続点ａ１と、スイッチ素子ＳＷ１と交流電源１３との接続点ａ２との間に、スイッチ素子ＳＷ２およびスイッチ素子ＳＷ３の直列回路が接続され、更に、スイッチ素子ＳＷ２とスイッチ素子ＳＷ３との接続点ａ３と、メインヒータランプ１１とスイッチ素子ＳＷ１との接続点ａ４との間にサブヒータランプ１２が接続されている。
【００２０】
メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２は、例えばハロゲン白熱ランプよりなり、このヒータランプ点灯回路においては、メインヒータランプ１１は、独立して点灯または消灯するよう制御されると共に、サブヒータランプ１２は、メインヒータランプ１１が点灯しているときのみ点灯または消灯するよう制御され、メインヒータランプ１１が消灯しているときには、消灯するよう制御される。
これらのヒータランプの加熱対象は、同一の被加熱体、例えば画像形成装置における定着加熱ローラなどであり、この場合には、メインヒータランプ１１として出力電力が例えば９００Ｗのもの、サブヒータランプ１２として出力電力が例えば１０００Ｗのものが使用される。
【００２１】
スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３は、いずれも、例えばトライアックなどの制御端子付きスイッチ素子よりなり、制御信号によってオン状態またはオフ状態となるよう各々が独立して制御されるものである。
【００２２】
このヒータランプ点灯回路においては、スイッチ素子ＳＷ１およびスイッチ素子ＳＷ２の両方を共にオン状態とし、スイッチ素子ＳＷ３をオフ状態とすることにより、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２が並列接続状態となり、一方、スイッチ素子ＳＷ１およびスイッチ素子ＳＷ２の両方を共にオフ状態とし、スイッチ素子ＳＷ３をオン状態とすることにより、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２が直列接続状態となる。
【００２３】
上記のようなヒータランプ点灯回路には、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２との共通の加熱対象となる被加熱体に近接する個所に、例えばサーミスタなどの温度検知手段（図示せず）が設けられており、この温度検知手段よりの温度データ信号に基づいてヒータランプ点灯回路における各スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３の状態がスイッチ素子制御手段によって制御される。
更に、被加熱体の動作モードを自動的に、あるいは指令信号によって指定する動作モード制御手段（図示せず）が設けられている。
【００２４】
以下、このような加熱処理装置の動作を、主電源が投入された後の稼働状態における被加熱体の動作モード別に説明する。
被加熱体の動作モードには、次のモードが含まれる。
（１）加熱処理装置の電源スイッチが投入されてから被加熱体が動作可能な動作可能温度にまで加熱されるウォーミングアップモード
（２）被加熱体の温度が予め定められた第１の設定温度域で維持されるスタンバイモード
（３）被加熱体が加熱動作状態にある加熱モード
（４）被加熱体の温度が予め定められた第２の設定温度域で維持されて待機状態とされるローパワーモード
【００２５】
ここで、第１の設定温度域とは、被加熱体が直ちに加熱動作状態に移行することができる温度域であり、第２の設定温度域とは、被加熱体を相当の時間を要さずに加熱動作状態に移行することができる温度域であって、第１の設定温度域より低い温度域とされる。
【００２６】
動作モード制御手段によって指定される動作モードに応じて、スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３は、オン状態またはオフ状態となるようスイッチ素子制御手段によって各々独立して制御される。
【００２７】
（１）ウォーミングアップモード
ウォーミングアップモードにおいては、加熱処理装置の電源スイッチが投入されることにより、スイッチ素子制御手段からスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３の各々に制御信号が発せられ、スイッチ素子ＳＷ３がオン状態とされると共に、スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ３が共にオフ状態を維持する結果、被加熱体の加熱源であるメインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が直列接続状態で点灯され、この直列接続状態で点灯されている状態（以下、「直列点灯状態」という。）において一定時間が経過した後に、スイッチ素子制御手段からスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３の各々に制御信号が発せられ、スイッチ素子ＳＷ３がオフ状態とされると共に、スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ３が共にオン状態とされる結果、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２は、並列接続状態で点灯されている状態（以下、「並列点灯状態」という。）に切り替えられる。
【００２８】
ここに、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が直列点灯状態で継続される時間の長さは、例えば５００ｍｓｅｃ以上であることが好ましい。
【００２９】
その後、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２は、継続的に並列点灯状態とされ、被加熱体の温度が加熱動作が可能な動作可能温度に達し、これを温度検知手段が検知することにより、動作モード制御手段を介して被加熱体の動作モードが次のスタンバイモードに移行する。
【００３０】
（２）スタンバイモード
スタンバイモードにおいては、被加熱体の温度が第１の設定温度域において維持されおり、動作モード制御手段を介して、いつでも加熱モードに移行することができる状態にある。
【００３１】
被加熱体の温度を第１の設定温度域において維持するためには、温度検知手段により検知される被加熱体の温度に応じて、スイッチ素子制御手段により各スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３が制御されて、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２に点灯・消灯を繰り返させる態様で、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２がオン−オフ制御される。
【００３２】
例えば、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が継続的に点灯された状態で、被加熱体の温度が上昇して第１の設定温度域の上限を上回った場合には、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が消灯し、その結果、被加熱体の温度が低下して第１の設定温度域を逸脱した状態が修正される。一方、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が消灯された状態で、被加熱体の温度が下降して第１の設定温度域の下限を下回った場合には、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が点灯し、その結果、被加熱体の温度が上昇して設定温度域を逸脱した状態が修正される。
【００３３】
ここで、消灯されているメインヒーターランプ１１およびサブヒータランプ１２を点灯する際には、当該メインヒーターランプ１１および当該サブヒータランプ１２は、先ず直列接続状態で点灯され、この直列点灯状態において一定時間が経過した後に、その点灯状態が並列点灯状態に切り替えられる。
【００３４】
ここに、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が直列点灯状態で継続される時間の長さは、例えば５００ｍｓｅｃ以上であることが好ましい。
【００３５】
また、直列点灯状態のメインヒーターランプ１１およびサブヒータランプ１２を消灯させる際には、その点灯状態のまま当該メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が消灯されるが、並列点灯状態のメインヒーターランプ１１およびサブヒータランプ１２を消灯させる際には、その点灯状態が直列点灯状態に切り替えられ、この直列点灯状態において一定時間が経過した時点で、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が消灯される。
【００３６】
ここに、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２が直列点灯状態で継続される時間の長さは、特に限定されず、適宜の時間に設定することができる。
【００３７】
（３）加熱モード
加熱モードにおいては、被加熱体が加熱動作状態にあり、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２は、継続的に並列点灯状態とされる。
そして、被加熱体の加熱動作状態が終了すると、それを検知した動作モード制御手段を介して動作モードが再びスタンバイモードに移行する。
【００３８】
ここで、スタンバイモードから加熱モードに移行する際に、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が並列点灯状態である場合には、その点灯状態が継続され、また、直列点灯状態である場合には、スイッチ素子制御手段を介して、並列点灯状態に切り替えられる。一方、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が消灯している場合には、スイッチ素子制御手段を介して直列点灯状態を経由して並列点灯状態とされる。
【００３９】
（４）ローパワーモード
スタンバイモードにおいて、一定の時間内に加熱モードへの移行が行われなかった場合には、動作モード制御手段を介して被加熱体の動作モードが、ローパワーモードに移行する。
ここで、スタンバイモードからローパワーモードへ移行するまでに、スタンバイモードが維持される時間の長さは、特に限定されず、適宜の時間に設定することができる。
【００４０】
このローパワーモードは、加熱処理装置における省エネルギー効果を得るために、第１の設定温度域よりも低い温度域である第２の設定温度域で被加熱体の温度が維持されており、例えば再び加熱モードとされるまでの待機状態とされている。
【００４１】
被加熱体の温度を第２の設定温度域において維持するためには、温度検知手段により検知される被加熱体の温度に応じて、スイッチ素子制御手段により各スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３が制御されて、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２に点灯・消灯を繰り返させる態様で、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２がオン−オフ制御される。
【００４２】
例えば、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が継続的に点灯された状態で、被加熱体の温度が上昇して第２の設定温度域の上限を上回った場合には、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が消灯し、その結果、被加熱体の温度が低下して第２の設定温度域を逸脱した状態が修正される。一方、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が消灯された状態で、被加熱体の温度が下降して第２の設定温度域の下限を下回った場合には、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が点灯し、その結果、被加熱体の温度が上昇して設定温度域を逸脱した状態が修正される。
【００４３】
ここで、消灯されているメインヒーターランプ１１およびサブヒータランプ１２を点灯する際には、当該メインヒーターランプ１１および当該サブヒータランプ１２は、先ず直列接続状態で点灯され、この直列点灯状態において一定時間が経過した後に、その点灯状態が並列点灯状態に切り替えられる。
【００４４】
ここに、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が直列点灯状態で継続される時間の長さは、例えば５００ｍｓｅｃ以上であることが好ましい。
【００４５】
また、直列点灯状態のメインヒーターランプ１１およびサブヒータランプ１２を消灯させる際には、その点灯状態のまま当該メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が消灯されるが、並列点灯状態のメインヒーターランプ１１およびサブヒータランプ１２を消灯させる際には、その点灯状態が直列点灯状態に切り替えられ、この直列点灯状態において一定時間が経過した時点で、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が消灯される。
【００４６】
ここに、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２が直列点灯状態で継続される時間の長さは、特に限定されず、適宜の時間に設定することができる。
【００４７】
以上のように、ウォーミングアップモードにおいては、電源スイッチが投入されたときには、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が合成抵抗値の大きい直列接続状態で点灯されることにより、ヒータランプ点灯回路に流れる突入電流のピーク値を抑制することができ、従って、突入電流に起因する電圧変動が、並列接続状態で点灯される場合に比して小さいもとのなり、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２と共通の電源系統に接続された照明機器などに生じるフリッカを抑制することができる。
また、直列点灯状態から切り替えられた後のメインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が継続的に発熱量の大きい並列点灯状態とされるため、高い効率で被加熱体の温度を動作可能温度にまで上昇させることができる。
【００４８】
スタンバイモードにおいては、被加熱体の温度を第１の設定温度域で維持するようメインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２がオン−オフ制御されて点灯・消灯を繰り返しているが、図２のチャートに示すように、当該メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が合成抵抗値の大きい直列接続状態で点灯され、または直列点灯状態から消灯されることにより、ヒータランプ点灯回路に流れる電流の変動量が、並列接続状態で点灯され、または並列点灯状態から消灯される場合に比して小さくなるため、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が点灯または消灯されたときに当該ヒータランプ点灯回路に流れる過大な電流はピーク値が抑制されたものとなる。その結果、この過大な電流に起因する電圧変動幅を抑制することができ、従って、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２と共通の電源系統に接続された照明機器などに生じるフリッカを抑制することができる。
【００４９】
また、直列接続状態で点灯されたメインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が、直列点灯状態において一定時間が経過した後に大きな発熱量の得られる並列点灯状態に切り替えられることにより、高い効率で被加熱体を加熱することができる。
【００５０】
加熱モードにおいては、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が継続的に発熱量の大きい並列点灯状態とされるため、高い効率で好適な加熱動作状態を得ることができる。
【００５１】
ローパワーモードにおいては、被加熱体の温度を第２の設定温度域で維持するようメインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２がオン−オフ制御さされて点灯・消灯を繰り返しているが、図２のチャートに示すように、当該メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が合成抵抗値の大きい直列接続状態で点灯され、および直列点灯状態から消灯されることにより、スタンバイモードと同じ理由によって、電圧変動幅を抑制することができ、従って、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２と共通の電源系統に接続された照明機器などに生じるフリッカを抑制することができる。
特に、ローパワーモードにおいては、スタンバイモードに比して被加熱体が低い温度域で維持されているため、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２を点灯または消灯させたときにヒータランプ点灯回路に過大な電流が流れやすい。従って、上記のような直列点灯状態を経由する制御を行うことにより、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２と共通の電源系統に接続された照明機器などに生じるフリッカを抑制する効果が大きく得られる。
【００５２】
また、直列接続状態で点灯されたメインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が、直列点灯状態において一定時間が経過した後に大きな発熱量の得られる並列点灯状態に切り替えられることにより、高い効率で被加熱体を加熱することができる。
【００５３】
ここで、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が並列接続状態で点灯され、または並列点灯状態から消灯された場合には、ヒータランプ点灯回路に過大な電流が流れ、この過大な電流に起因して電圧変動が起こり、その結果、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２と共通の電源系統に接続された照明機器などに生じるフリッカが大きなものとなる。
【００５４】
そして、上記のスタンバイモードおよびローパワーモードにおいては、被加熱体の温度を第１の設定温度域または第２の設定温度域で維持するため、加熱源に大きな発熱量が必要とされないため、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２のうち、何れか一方を点灯または消灯させる態様で、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２がオン−オフ制御される。
例えば、図３のチャートに示すように、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が直列接続状態で点灯され、直列点灯状態において一定時間が経過した後に、スイッチ素子制御手段を介してヒータランプ点灯回路における接続状態の切り替えを行い、メインヒータランプ１１のみが点灯している状態とすることができる。このように、メインヒーターランプ１１のみを点灯状態とすることができることから、省エネルギー効果も得られる。
ここで、一定時間が経過した後に、点灯状態にあるヒータランプが複数ある場合には、この複数のヒータランプは、並列点灯状態とすることもできる。
【００５５】
更に、加熱処理装置は、予期されない異常事態が発生したときには、異常発生信号により、被加熱体の動作モードが何れの状態であっても、またメインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２が並列点灯状態であっても、直列点灯状態を経由することなしに、その点灯状態のまま当該メインヒータランプ１１および当該サブヒータランプ１２が消灯される。
【００５６】
本発明の加熱処理装置によれば、稼働状態の加熱装置における被加熱体の各動作モードに応じて、異なる態様で各スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３の状態が制御され、スタンバイモードおよびローパワーモードにおいては、メインヒータランプ１１およびサブヒータ１２のオン−オフ制御が、合成抵抗の大きい直列接続状態で点灯され、またはその直列点灯状態から消灯される態様でなされているため、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２と共通に接続された照明機器などに生じるフリッカを抑制することができると共に、加熱モードにおいては、メインヒータランプ１１およびサブヒータ１２が継続的に並列点灯状態とされるため、被加熱体に好適な加熱動作状態が得られ、ウォーミングアップモードにおいては、直列接続状態で点灯され、その点灯状態が切り替えられたメインヒータランプ１１およびサブヒータ１２が継続的に並列点灯状態とされるため、メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２と共通の電源系統に接続された照明機器などに生じるフリッカが抑制されると共に、被加熱体の温度を高い効率で動作可能温度にまで上昇させることができ、従って、被加熱体の加熱を高い効率で行うことができる。
【００５７】
以下、本発明の加熱処理装置を画像形成装置に適用した場合について説明する。
図４は、本発明の画像形成装置の構成の主要部の一例を示す説明図である。
この例の画像形成装置は、静電荷像が形成されるドラム状感光体５１と、この感光体５１を帯電させるための帯電部５２と、感光体５１に形成された静電荷像を顕像化してトナー像を形成する現像器５３と、感光体５１に形成されたトナー像を画像支持体に転写させる転写部５４と、感光体５１に密着した画像支持体を分離させる分離部５５と、画像支持体の表面に転写されたトナー像を定着させる定着装置６０とを備えてなる。同図において、５６は搬送機構、５７はクリーニング部である。
【００５８】
定着装置６０は、画像支持体のトナー像が転写された面に接する定着加熱ローラ６１と、これに圧着されるよう設けられた加圧ローラ６２とを備えてなり、定着加熱ローラ６１内には、メインヒータランプ６３とサブヒータランプ６４とが設けられており、これにより、画像支持体の大きさの差にかかわらず当該定着加熱ローラ６１の温度分布を設定温度域において均一化する、あるいは定着加熱ローラ６１の温度立ち上がり時間を短縮することができる。
【００５９】
そして、定着装置６０には、定着加熱ローラ６１を加熱するメインヒータランプ６３とサブヒータランプ６４とが複数のスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３（図１参照）を介して共通の交流電源１３（図１参照）に接続され、各スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３の状態を制御することによりメインヒータランプ６３およびサブヒータランプ６４が直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に構成された既述のヒータランプ点灯回路と、このヒータランプ点灯回路における各スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３の状態を制御するスイッチ素子制御手段とを備えてなる加熱処理装置（図示せず）が設けられている。
【００６０】
以上のような画像形成装置は、稼働状態の定着装置６０における定着加熱ローラ６１の動作モードに応じて、異なる態様で各スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３の状態が制御される。
動作モード制御手段によって指定される定着加熱ローラ６１の動作モードには、次のモードが含まれる。
（１）加熱処理装置の電源スイッチが投入されから定着加熱ローラ６１が動作可能な動作可能温度にまで加熱されるウォーミングアップモード
（２）定着加熱ローラ６１の温度が予め定められた第１の設定温度域で維持されるスタンバイモード
（３）定着加熱ローラ６１が加熱動作状態にある加熱モード
（４）定着加熱ローラ６１の温度が予め定められた第２の設定温度域で維持されて待機状態とされるローパワーモード
【００６１】
ここで、動作可能温度とは、定着加熱ローラ６１が画像形可能作状態となる温度であり、例えば２０７℃とされる。
更に、第１の設定温度域とは、定着加熱ローラ６１を直ちに加熱動作状態、すなわち画像形成動作状態に移行することができる温度域であり、例えば２０５〜２０８℃の範囲とされる。また、第２の設定温度域とは、定着加熱ローラ６１を相当の時間を要さずに加熱動作状態、すなわち画像形成動作状態に移行することができる温度域であり、例えば１７０〜１７５℃の範囲とされる。
【００６２】
そして、スタンバイモードおよびローパワーモードにおいて、ヒータランプ６３とサブヒータランプ６４は、点灯・消灯を繰り返えすようオン−オフ制御がされており、当該メインヒータランプ６３とサブヒータランプ６４は、直列接続状態において点灯され、または直列点灯状態から消灯がなされている。
【００６３】
ここで、ヒータランプ６３とサブヒータランプ６４は、直列点灯状態を経由して点灯される。すなわち、メインヒータランプ６３とサブヒータランプ６４が直列接続状態で点灯され、一定時間の間、直列点灯状態に維持された後、その点灯状態が並列点灯状態に切り替えられる。
メインヒータランプ６３とサブヒータランプ６４が直列点灯状態で維持される時間の長さは、温度検知手段により検知される定着加熱ローラ６１の温度が、メインヒータランプ６３とサブヒータランプ６４により加熱される前の温度より所定温度上昇する間に要する時間とされる。
また、並列点灯状態の定着装置６０のメインヒータランプ６３とサブヒータランプ６４を消灯させる際には、直列点灯状態を経由して消灯される。
【００６４】
一方、通常、ウォーミングアップモードおよび加熱モードにおいて、ヒータランプ６３とサブヒータランプ６４は、継続的に並列点灯状態とされている。
なお、ウォーミングアップモードにおいては、加熱処理装置に電源が投入されることにより、先ずヒータランプ６３およびサブヒータランプ６４は、直列接続状態で点灯されて、この直列点灯状態において一定時間が経過した後に並列点灯状態に切り替えられる。
【００６５】
以上のような構成の画像形成装置によれば、定着装置６０には既述の加熱処理装置が設けられているので、稼働状態の定着装置６０における定着加熱ローラ６１の動作モードに応じて、異なる態様でスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３の状態の制御され、スタンバイモードおよびローパワーモードにおいては、メインヒータランプ６３とサブヒータランプ６４が直列接続状態で点灯され、または直列点灯状態で消灯されるため、結果的にメインヒータランプ６３とサブヒータランプ６４と共通に接続された照明機器などに生じるフリッカを抑制することができ、フリッカが規定された範囲内に抑制されると共に、各動作モードにおいて適当な制御を行うことができるため、定着加熱ローラの加熱を高い効率で行うことができる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明の加熱処理装置によれば、稼働状態における被加熱体の各動作モードに応じて、異なる態様で各スイッチ素子の状態が制御され、或る動作モードにおいては、複数のヒータランプが合成抵抗の大きい直列接続状態で点灯され、またはその状態から消灯されることによって被加熱体の温度制御が行われているので、並列接続状態で点灯され、またはその状態から消灯される場合に比して、ヒータランプ点灯回路に流れる過大な電流はピーク値が抑制されたものとなる。従って、この過大な電流に起因する電圧変動が抑制されて、当該複数のヒータランプと共通に接続された照明機器などに生じるフリッカを抑制することができると共に、各動作モードに応じて異なる態様で各スイッチ素子の状態が適切に制御されることにより、被加熱体の加熱を高い効率で行うことができる。
【００６７】
本発明の画像形成装置によれば、稼働状態の加熱装置における定着加熱ローラの動作モードに応じて、異なる態様で各スイッチ素子の状態が制御され、或る動作モードにおいて、複数のヒータランプが直列接続状態で点灯され、またはその状態から消灯されることによって被加熱体の温度制御が行われているため、フリッカが規定された範囲内に抑制されると共に、定着加熱ローラの加熱を高い効率で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヒータランプ点灯回路装置におけるヒータランプ点灯回路の一例を示す回路構成図である。
【図２】スタンバイモードおよびローパワーモードにおける制御の一例のチャートである。
【図３】スタンバイモードおよびローパワーモードにおける制御の他の例のチャートである。
【図４】本発明の画像形成装置の構成の主要部の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ メインヒータランプ
１２ サブヒータランプ
１３ 交流電源
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３ スイッチ素子
５１ 感光体
５２ 帯電部
５３ 現像器
５４ 転写部
５５ 分離部
５６ 搬送機構
５７ クリーニング部
６０ 定着装置
６１ 定着加熱ローラ
６２ 加圧ローラ
６３ メインヒータランプ
６４ サブヒータランプ
ａ１，ａ２，ａ３，ａ４ 接続点
Claims (10)
- 被加熱体を加熱するための複数のヒータランプが複数のスイッチ素子を介して共通の交流電源に接続され、各スイッチ素子の状態が制御されることにより当該複数のヒータランプを直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に構成されたヒータランプ点灯回路と、前記各スイッチ素子の状態を制御するスイッチ素子制御手段とを備えてなり、
稼働状態における被加熱体の複数の動作モードの各々に応じて、異なる態様で各スイッチ素子の状態が制御され、少なくとも１つの動作モードにおいて、複数のヒータランプが直列接続状態で点灯され、またはその状態から消灯されることによって被加熱体の温度制御が行われ、
前記被加熱体の複数の動作モードには、交流電源が投入されてから被加熱体が動作可能な温度である動作可能温度にまで加熱されるウォーミングアップモードと、被加熱体の温度が予め定められた第１の設定温度域で維持されるスタンバイモードと、被加熱体が加熱動作状態にある加熱モードと、被加熱体の温度が予め定められた第２の設定温度域で維持されて待機状態とされるローパワーモードとが含まれており、
前記スタンバイモードまたはローパワーモードにおいて、直列接続状態で点灯されている複数のヒータランプが、一定時間が経過した後にその一部が消灯するよう切り替えられることを特徴とする加熱処理装置。 - スタンバイモードまたはローパワーモードにおいて、複数のヒータランプが点灯・消灯を繰り返すようオン−オフ制御されることを特徴とする請求項１に記載の加熱処理装置。
- スタンバイモードまたはローパワーモードにおいて、複数のヒータランプは、点灯が直列接続状態で行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加熱処理装置。
- スタンバイモードまたはローパワーモードにおいて、直列接続状態で点灯されている複数のヒータランプが、一定時間が経過した後に並列接続状態で点灯されるよう切り替えられることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の加熱処理装置。
- スタンバイモードまたはローパワーモードにおいて、直列接続状態で点灯されている複数のヒータランプが、一定時間が経過した後にその一部が消灯するように切り替えられる共に、その点灯されている複数のヒータランプが並列接続状態とされることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の加熱処理装置。
- スタンバイモードまたはローパワーモードにおいて、並列接続状態で点灯されている複数のヒータランプが、直列接続状態を経由して消灯されることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載の加熱処理装置。
- ウォーミングアップモードまたは加熱モードにおいて、複数のヒータランプが並列接続状態で継続的に点灯されることを特徴とする請求項１〜請求項６の何れかに記載の加熱処理装置。
- 何れの動作モードにおいても、異常発生信号により、点灯されている複数のヒータランプが、その接続状態にかかわらず、そのまま消灯されることを特徴とする請求項１〜請求項７の何れかに記載の加熱処理装置。
- 複数のヒータランプを加熱源とする定着加熱ローラを備えてなる定着装置を有する画像形成装置において、
当該複数のヒータランプが複数のスイッチ素子を介して共通の交流電源に接続され、各スイッチ素子の状態が制御されることにより当該複数のヒータランプを直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に構成されたヒータランプ点灯回路と、前記各スイッチ素子の状態を制御するスイッチ素子制御手段とを備えてなり、
稼働状態の定着装置における被加熱体の複数の動作モードの各々に応じて、異なる態様で各スイッチ素子の状態が制御され、少なくとも１つの動作モードにおいて、複数のヒータランプが直列接続状態で点灯され、またはその状態から消灯されることによって被加熱 体の温度制御が行われ、
前記被加熱体の複数の動作モードには、交流電源が投入されてから被加熱体が動作可能な温度である動作可能温度にまで加熱されるウォーミングアップモードと、被加熱体の温度が予め定められた第１の設定温度域で維持されるスタンバイモードと、被加熱体が加熱動作状態にある加熱モードと、被加熱体の温度が予め定められた第２の設定温度域で維持されて待機状態とされるローパワーモードとが含まれており、
前記スタンバイモードまたはローパワーモードにおいて、直列接続状態で点灯されている複数のヒータランプが、一定時間が経過した後にその一部が消灯するよう切り替えられることを特徴とする画像形成装置。 - スタンバイモードまたはローパワーモードにおいて、複数のヒータランプが点灯・消灯を繰り返すようオン−オフ制御されることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
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