JP5051154B2 - 加熱装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、加熱装置、及び画像形成装置に関する。

従来、トナー像をヒータにより記録媒体に定着させる加熱装置において、第一ヒータと第二ヒータとを備えるものが知られている（例えば特許文献１参照）。この加熱装置では、両方のヒータを同時にオン／オフする制御や２つのヒータを交互にオン／オフする制御を行って人間に不快と感じさせない高い周波数で電圧低下を変化させることにより、ヒータに通電する際に発生する照明機器のフリッカを軽減している。

特開２００４−３０３４６９号公報

しかしながら、両方のヒータを同時にオン／オフすると電流の変化が急激になるので、フリッカを軽減する上で改良の余地がある。
また、２つのヒータを交互にオン／オフする場合であっても電流の変化が急激になる場合もあり、フリッカを軽減する上で改良の余地がある。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、照明機器のフリッカをより軽減できる加熱装置、及び画像形成装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、通電に応じて発熱する複数の発熱手段と、各前記発熱手段への通電をオン／オフする複数のスイッチング手段と、複数の前記スイッチング手段のオン／オフの組み合わせを切り替えることにより各前記発熱手段の温度を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、複数の前記スイッチング手段のオン／オフの組み合わせを切り替えるとき、各前記発熱手段に流れる電流を合成した合成電流の最大値が切り替え前の組み合わせにおける合成電流の最大値と切り替え後の組み合わせにおける合成電流の最大値との間となる中間の組み合わせが存在する場合は、切り替え前の組み合わせと切り替え後の組み合わせとの間に当該中間の組み合わせを挿入する。
この発明によると、切り替え前の組み合わせから切り替え後の組み合わせに直接切り替える場合に比べ、電流の変化を緩やかにすることができる。
よってこの発明によると、照明機器のフリッカをより軽減できる。

第２の発明は、第１の発明の加熱装置であって、第１の前記発熱手段と第２の前記発熱手段とを有し、前記第１の発熱手段の消費電力は、前記第２の発熱手段の消費電力よりも大きい。
２つの発熱手段に消費電力の差がある場合は、中間の組み合わせのバリエーションが増えるので、電流の変化をより適切に制御できる。

第３の発明は、第２の発明の加熱装置であって、前記制御手段は、切り替え前の組み合わせと切り替え後の組み合わせとに応じて、前記第１の発熱手段に通電する第１の前記スイッチング手段のみをオンにする組み合わせ、及び前記第２の発熱手段に通電する第２の前記スイッチング手段のみをオンにする組み合わせの少なくとも一方の組み合わせを挿入する。
この発明によると、電流の変化をより適切に制御できる。

第４の発明は、第３の発明の加熱装置であって、前記制御手段は、前記第２のスイッチング手段のみがオンである組み合わせから両前記スイッチング手段をオンにする組み合わせに切り替えるとき、又は、両前記スイッチング手段がオンである組み合わせから前記第２のスイッチング手段のみをオンにする組み合わせに切り替えるときは、前記第１のスイッチング手段のみをオンにする組み合わせを挿入する。
この発明によると、第２のスイッチング手段のみがオンである組み合わせから両スイッチング手段をオンにする組み合わせに切り替えるときの電流の変化を緩やかにすることができる。両スイッチング手段がオンである組み合わせから第２のスイッチング手段のみをオンにする組み合わせに切り替えるときも同様である。

第５の発明は、第１〜第４のいずれかの発明の加熱装置であって、前記制御手段は、前記第１のスイッチング手段のみがオンである組み合わせから両前記スイッチング手段をオフにする組み合わせに切り替えるとき、又は、両前記スイッチング手段がオフである組み合わせから前記第１のスイッチング手段のみをオンにする組み合わせに切り替えるときは、前記第２のスイッチング手段のみをオンにする組み合わせを挿入する。
この発明によると、第１のスイッチング手段のみがオンである組み合わせから両スイッチング手段をオフにする組み合わせに切り替えるときの電流の変化を緩やかにすることができる。両スイッチング手段がオフである組み合わせから第１のスイッチング手段のみをオンにする組み合わせに切り替えるときも同様である。

第６の発明は、第３〜第５のいずれかの発明の加熱装置であって、前記制御手段は、両前記スイッチング手段がオンである組み合わせから両前記スイッチング手段をオフにする組み合わせに切り替えるときは、前記第１のスイッチング手段のみをオンにする組み合わせと前記第２のスイッチング手段のみをオンにする組み合わせとをこの順で挿入し、両前記スイッチング手段がオフである組み合わせから両前記スイッチング手段をオンにする組み合わせに切り替えるときは、前記第２のスイッチング手段のみをオンにする組み合わせと前記第１のスイッチング手段のみをオンにする組み合わせとをこの順で挿入する。
この発明によると、中間の組み合わせとして２つの組み合わせを挿入するので、電流の変化をより適切に制御できる。

第７の発明は、加熱装置であって、交流電流の通電に応じて発熱する複数の発熱手段と、前記発熱手段毎に交流電流の前半の半周期の導通角と後半の半周期の導通角とをそれぞれ設定する設定手段と、各前記発熱手段に同位相の交流電流を前記設定手段で設定された導通角で通電する通電手段と、を備え、前記設定手段は、各前記発熱手段に流れる電流を合成した合成電流の最大値が、前記発熱手段毎に前半の半周期の導通角と後半の半周期の導通角とを同じにして通電した場合の合成電流の最大値より小さくなるように、前記発熱手段毎に前記前半の半周期の導通角と前記後半の半周期の導通角とを異ならせる。
この発明によると、各発熱手段に通電される電流を合成した合成電流の最大値を、発熱手段毎に前半の半周期の導通角と後半の半周期の導通角とを同じにして通電した場合の合成電流の最大値より小さくすることができる。これにより、電流の変化を緩やかにできる。
よってこの発明によると、照明機器のフリッカをより軽減できる。

第８の発明は、第７の発明の加熱装置であって、２つの前記発熱手段を備え、前記設定手段は、一方の前記発熱手段について前半の半周期の導通角を後半の半周期の導通角より大きくし、他方の前記発熱手段について前半の半周期の導通角を後半の半周期の導通角より小さくする。
この発明によると、発熱手段が２つである場合に、電流の変化を緩やかにできる。

第９の発明は、第７又は第８の発明の加熱装置であって、交流電流の一周期分の電力量に対する通電期間中の電力量の比をパワーデューティというとき、前記発熱手段毎に現在温度と目標温度とに基づいてパワーデューティを決定する決定手段を備え、前記設定手段は、前記発熱手段毎にパワーデューティを一定に保ちながら前半の半周期の導通角と後半の半周期の導通角とを異ならせる。
この発明によると、各発熱手段の温度を目標温度に到達させつつ照明機器のフリッカをより軽減できる。

第１０の発明は、第７〜第９のいずれかの発明の加熱装置であって、前記設定手段は、各前記発熱手段に通電される電流を合成した合成電流の複数の極大値間の差が所定値以下となるように各前記発熱手段の導通角を設定する。
この発明によると、電流の変化をより緩やかにすることができる。

第１１の発明は、画像形成装置であって、被記録媒体上にトナー像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により形成されたトナー像を前記被記録媒体に定着させる第１から第１０のいずれかの発明の加熱装置と、を備える。
この発明によると、形成されたトナー像を加熱装置により被記録媒体に定着させる画像形成装置において、照明機器のフリッカをより軽減できる。

本発明によれば、照明機器のフリッカをより軽減できる。

本発明の実施形態１に係る画像形成装置の要部側断面図。 画像形成装置のブロック図。 加熱装置の構成を示すブロック図。 移行すべき組み合わせを温度差に応じて決定するための表。 切り替えパターン１を拡大して示す波形図。 切り替えパターン２の波形図。 切り替えパターン３の波形図。 切り替えパターン４の波形図。 切り替えパターン５の波形図。 切り替えパターン６の波形図。 切り替えパターン７の波形図。 切り替えパターン８の波形図。 切り替えパターン９の波形図。 切り替えパターン１０の波形図。 切り替えパターン１１の波形図。 切り替えパターン１２の波形図。 次に切り替える組み合わせを決定するための表。 印刷処理中の温度制御の流れを示すフローチャート。 本発明の実施形態２に係る第１の発熱手段の駆動電流波形図。 第２の発熱手段の駆動電流波形図。 及びこれらの波形を合成した合成波形を比較例とともに示す波形図。 パワーデューティを決定するための表。 パワーデューティの組み合わせ毎に求めた導通角を示す表。 印刷処理中の温度制御の流れを示すフローチャート。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図８によって説明する。
（１−１）プリンタの構成
図１は、レーザプリンタ１（画像形成装置の一例）の要部側断面図である。レーザプリンタ１（以下「プリンタという）は、本体フレーム２、給紙部４、画像形成部５などを備えている。

給紙部４は、印刷用紙３（被記録媒体の一例）が積載される給紙トレイ６、押圧板７、および給紙ローラ８を備えている。押圧板７は、その後端部を中心に回転可能とされており、押圧板７上の印刷用紙３が給紙ローラ８に向かって押圧されている。給紙ローラ８が回転することにより印刷用紙３が１枚ずつ搬送路に送り出される。

給紙された印刷用紙３は、レジストレーションローラ１２によってレジストされた後に転写位置Ｘに送られる。転写位置Ｘは、印刷用紙３に感光体ドラム２７上のトナー像を転写する位置であって、感光体ドラム２７と転写ローラ３０との接触位置とされる。

画像形成部５（画像形成手段の一例）は、スキャナ部１６、プロセスカートリッジ１７、定着部１８などを備えている。
スキャナ部１６は、図示しないレーザ発光部、ポリゴンミラー１９などを備えている。レーザ発光部から発光されたレーザ光（図中の一点鎖線）は、ポリゴンミラー１９によって偏向されつつ感光体ドラム２７の表面上に照射される。

プロセスカートリッジ１７は、現像ローラ３１、感光体ドラム２７、及びスコロトロン型の帯電器２９を備えている。帯電器２９は、感光体ドラム２７の表面を一様に正極性に帯電させる。正極性に帯電した感光体ドラム２７の表面はスキャナ部１６から発光されたレーザ光により露光され、静電潜像が形成される。次いで、現像ローラ３１の表面上に担持されるトナーが感光体ドラム２７上に形成された静電潜像に供給され現像される。

定着部１８は、加熱ローラ４１、押圧ローラ４２、加熱装置４３（図３参照）などを備えている。定着部１８は、印刷用紙３が加熱ローラ４１と押圧ローラ４２との間を通過する間にトナーを印刷用紙３に熱定着させる。トナーが熱定着された印刷用紙３は排紙パス４４を介して排紙トレイ４６上に排紙される。

（１−２）プリンタの電気的構成
図２は、プリンタ１の電気的構成を示すブロック図である。
プリンタ１は、ＣＰＵ５０（制御手段、設定手段、通電手段、決定手段の一例）、ＲＯＭ５１（設定手段、決定手段の一例）、ＲＡＭ５２、ＥＥＰＲＯＭ５３、給紙部４、画像形成部５、表示部５４、操作部５５などを備えている。

ＣＰＵ５０はＲＯＭ５１に記憶されている各種のプログラムを実行することによりプリンタ１の各部を制御する。ＲＯＭ５１はＣＰＵ５０により実行される各種のプログラムやＣＰＵ５０が各種の処理で参照する表などを記憶している。ＲＡＭ５２はＣＰＵ５０が各種の処理を実行するための主記憶装置として用いられる。ＥＥＰＲＯＭ５３は通電が停止されても情報を記憶可能な不揮発性メモリであり、各種の設定情報などを記憶する。

表示部５４は各種ランプや液晶パネルなどで構成されている。操作部５５は入力パネルなどで構成されており、利用者は表示部５４を参照しながら操作部５５を操作して印刷の指示などを行うことができる。

この他、プリンタ１には外部機器と接続するための図示しないネットワークインタフェースなども設けられており、利用者は外部機器からネットワークインタフェースを介して印刷を指示することもできる。

（１−３）加熱装置の構成
図３は、加熱装置４３の構成を示すブロック図である。加熱装置４３は、ヒータ６０Ａ、ヒータ６０Ｂ、温度センサ６１Ａ、温度センサ６１Ｂ、ヒータ制御回路６２、ゼロクロス検出回路６３などを備えている。

ヒータ６０Ａ（第１の発熱手段の一例、以下「ヒータＡ」という）、及びヒータ６０Ｂ（第２の発熱手段の一例、以下「ヒータＢ」という）は、ハロゲンランプである。ヒータＡ及びヒータＢは加熱ローラ４１の中心軸方向に延びる姿勢で加熱ローラ４１の内部に収容されており、通電に応じて発熱する。本実施形態ではヒータＡの消費電力の方がヒータＢの消費電力より大きいものとする。

温度センサ６１Ａ（以下「温度センサＡ」という）は、図示しない抵抗器やサーミスタなどで構成されている。サーミスタは温度変化に対して電気抵抗の変化の大きい抵抗体であり、ヒータＡの近傍に配置されている。サーミスタは一端が抵抗器を介して接地されており、他端が５Ｖの直流電流に接続されている。温度センサＡはサーミスタと抵抗器との間の電位をサーミスタ信号ＴＡとしてＣＰＵ５０に出力する。
温度センサ６１Ｂ（以下「温度センサＢ」という）は、サーミスタがヒータＢの近傍に配置されることを除いて温度センサＡと同一である。温度センサＢはサーミスタと抵抗器との間の電位をサーミスタ信号ＴＢとしてＣＰＵ５０に出力する。

ヒータ制御回路６２（通電手段の一例）は、交流電源としてのヒータ電源７０とヒータＡとを接続する電力供給線上に配置されているトライアックスイッチ６２Ａ（スイッチング手段の一例、以下「スイッチＡ」という）、ヒータ電源７０とヒータＢとを接続する電力供給線上に配置されているトライアックスイッチ６２Ｂ（スイッチング手段の一例、以下「スイッチＢ」という）などを備えている。ヒータ制御回路６２はＣＰＵ５０による制御の下でスイッチＡとスイッチＢとをオン／オフすることによりヒータＡ及びヒータＢへの通電をオン／オフする。スイッチＡとスイッチＢとが両方オンであるときには、ヒータＡ及びヒータＢにはヒータ電源７０から同位相の交流電流が通電される。

ゼロクロス検出回路６３は、ヒータ電源７０から印加される駆動電圧のゼロクロスポイントを検出してＣＰＵ５０にゼロクロス信号を出力する。ゼロクロスポイントとは、駆動電圧波形において電圧が０（零）になるポイントである。このゼロクロスポイントにおいて電流値も０になる。

（１−４）温度制御の概要
ＣＰＵ５０は、温度センサＡ及びＢから一定周期でサーミスタ信号ＴＡ及びＴＢを取得して各ヒータの近傍の現在温度を取得し、現在温度と目標温度とに温度差がある場合には、その温度差に応じてスイッチＡ及びスイッチＢのオン／オフの組み合わせを切り替える。以下の説明では切り替え後の組み合わせのことを「移行すべき組み合わせ」というものとする。

図４は、移行すべき組み合わせを温度差に応じて決定するための表である。図示する表においてΔＴＡはヒータＡ近傍の現在温度［摂氏］とヒータＡ近傍の目標温度［摂氏］との温度差であり、同じくΔＴＢはヒータＢ近傍の現在温度［摂氏］とヒータＢ近傍の目標温度［摂氏］との温度差である。ヒータＡ近傍の目標温度及びヒータＢ近傍の目標温度はそれぞれ被記録媒体の種類によって決まる定数であり、本実施形態ではヒータＡ近傍の目標温度とヒータＢ近傍の目標温度とは同じであるとする。温度差ΔＴＡ、及びΔＴＢはそれぞれ以下の式により求められる。
ΔＴＡ＝ヒータＡ近傍の現在温度−ヒータＡ近傍の目標温度
ΔＴＢ＝ヒータＢ近傍の現在温度−ヒータＢ近傍の目標温度

例えば、温度差ΔＴＡ、及びΔＴＢがいずれも０（零）度以上である場合は、ＣＰＵ５０はヒータＡ及びヒータＢのいずれについてもそれ以上温度が上昇しないように通電を停止する。この場合は、スイッチＡ及びスイッチＢを「両方オフ」にする組み合わせが移行すべき組み合わせとなる。

また、例えば、現在の温度差ΔＴＡが０度以上であり、温度差ΔＴＢが０度未満である場合は、ＣＰＵ５０はヒータＡについてはそれ以上温度が上昇しないように通電を停止する、あるいは停止中であれば停止を継続する。一方、ＣＰＵ５０はヒータＢについては目標温度に向けて温度を上昇させるために通電を開始する、あるいは通電中であれば通電を継続する。この場合は、スイッチＡをオフにし、スイッチＢをオンにする組み合わせ、言い換えると「スイッチＢのみをオン」にする組み合わせが移行すべき組み合わせとなる。

図５、及び図６Ａ〜図６Ｋは、各ヒータに流れる電流を合成した合成電流の波形図である。これらの図では組み合わせを切り替える前後の期間の合成電流の波形を、切り替えパターン毎に示している。但し、切り替え前の組み合わせと切り替え後の組み合わせとが同じである切り替えパターンについては波形を省略している。

図５は、パターン１を拡大して示す波形図である。パターン１は「両方オフ」である組み合わせ（組み合わせを切り替える前の期間の合成電流の波形）から「スイッチＡのみをオン」にする組み合わせ（組み合わせを切り替えた後の期間の合成電流の波形）に切り替える切り替えパターンである。ここで、図示するように「スイッチＢのみをオン」にする組み合わせにおいて各ヒータに流れる電流を合成した合成電流の最大値Ｉｂは、「両方オフ」である組み合わせにおける合成電流の最大値（＝０（零））と、「スイッチＡのみをオン」にする組み合わせにおける合成電流の最大値（＝Ｉａｂ）との間である。つまり、各ヒータに流れる電流を合成した合成電流の最大値が、切り替え前の組み合わせにおける合成電流の最大値０と切り替え後の組み合わせにおける合成電流の最大値Ｉａｂとの間となる中間の組み合わせとして、「スイッチＢのみをオン」にする組み合わせが存在する。

このように中間の組み合わせが存在する場合、ＣＰＵ５０は図示するように「両方オフ」である組み合わせと「スイッチＡのみをオン」にする組み合わせとの間に、中間の組み合わせである「スイッチＢのみをオン」にする組み合わせを挿入する。これにより、「両方オフ」である組み合わせから「スイッチＡのみをオン」にする組み合わせに直接切り替える場合に比べ、電流の変化を緩やかにすることができる。これにより、照明機器のフリッカをより軽減できる。

ここで、本実施形態において「合成電流の最大値」とは、電流の正負を問わず絶対値でみた最大値をいう。また、本実施形態では負荷（ヒータＡ及びヒータＢ）が抵抗であるので、電流と電圧との位相が一致していることを想定している。このため電流の変化の仕方と消費電力の変化の仕方とが対応している。従って「合成電流の最大値」は「消費電力の合計の最大値」と置き換えることもできる。

図６Ａに示すパターン２はパターン１と逆のパターンであり、「スイッチＡのみをオン」にする組み合わせから「両方オフ」にする組み合わせに切り替えるパターンである。この場合、ＣＰＵ５０は「スイッチＢのみをオン」にする組み合わせを中間の組み合わせとして挿入する。

図６Ｄに示すパターン５は、「両方オフ」である組み合わせから「両方オン」にする組み合わせに切り替えるパターンである。この場合、ＣＰＵ５０は「ヒータＢのみをオン」にする組み合わせと「ヒータＡのみをオン」にする組み合わせとを、中間の組み合わせとしてこの順で挿入する。

図６Ｅに示すパターン６はパターン５と逆のパターンであり、「両方オン」である組み合わせから「両方オフ」にする組み合わせに切り替えるパターンである。この場合、ＣＰＵ５０は「ヒータＡのみをオン」にする組み合わせと「ヒータＢのみをオン」にする組み合わせとを、中間の組み合わせとしてこの順で挿入する。

図６Ｈに示すパターン９は、「ヒータＢのみをオン」にする組み合わせから「両方オン」にする組み合わせに切り替えるパターンである。この場合、ＣＰＵ５０は「ヒータＡのみをオン」にする組み合わせを中間の組み合わせとして挿入する。

図６Ｉに示すパターン１０はパターン９と逆のパターンであり、「両方オン」にする組み合わせから「ヒータＢのみをオン」にする組み合わせに切り替えるパターンである。この場合、ＣＰＵ５０は「ヒータＡのみをオン」にする組み合わせを中間の組み合わせとして挿入する。

図６Ｂに示すパターン３、図６Ｃに示すパターン４、図６Ｆに示すパターン７、図６Ｇに示すパターン８、図６Ｊに示すパターン１１、及び、図６Ｋに示すパターン１２は中間の組み合わせが存在しないパターンであり、この場合は現在の組み合わせから移行すべき組み合わせに直接切り替えられる。

図７は、実行すべきパターンが決まった場合に、次に切り替える組み合わせを決定するための表である。図示するように各パターンには「次に切り替える組み合わせ」が対応付けられている。移行すべき組み合わせが決まると、現在の組み合わせと移行すべき組み合わせとから実行すべきパターンが決まる。ＣＰＵ５０は実行すべきパターンが決まると、現在の組み合わせからそのパターンに対応付けられている「次に切り替える組み合わせ」に切り替え、これをスイッチＡ及びＢのオン／オフの組み合わせが「移行すべき組み合わせ」に合致するまで繰り返す。「次に切り替える組み合わせ」と「移行すべき組み合わせ」とが異なる場合、「次に切り替える組み合わせ」は中間の組み合わせの一例である。

例えば、現在の組み合わせが「両方オフ」である組み合わせであり、移行すべき組み合わせが「両方オン」にする組み合わせであるとすると、実行するパターンはパターン５となる。
パターン５には、次に切り替える組み合わせとして「ヒータＢのみをオン」にする組み合わせが対応付けられている。従ってＣＰＵ５０は「両方オン」にする組み合わせに直接切り替えるのではなく、「ヒータＢのみをオン」にする組み合わせに切り替える。

「ヒータＢのみをオン」にする組み合わせは移行すべき組み合わせ（「両方オン」にする組み合わせ）ではないので、ＣＰＵ５０は、「ヒータＢのみをオン」にする組み合わせを現在の組み合わせとし、次にパターン９（「ヒータＢのみをオン」から「両方オン」に切り替えるパターン）を実行する。パターン９には、次に切り替える組み合わせとして「ヒータＡのみをオン」にする組み合わせが対応付けられている。ＣＰＵ５０はこれに従って「ヒータＡのみをオン」にする組み合わせに切り替える。

「ヒータＡのみをオン」にする組み合わせは移行すべき組み合わせ（「両方オン」にする組み合わせ）ではないので、ＣＰＵ５０は、「ヒータＡのみをオン」にする組み合わせを現在の組み合わせとし、次にパターン１１（「ヒータＡのみをオン」から「両方オン」に切り替えるパターン）を実行する。パターン１１には、次に切り替える組み合わせとして「両方オン」にする組み合わせが対応付けられている。ＣＰＵ５０はこれに従って「両方オン」にする組み合わせに切り替える。これにより、移行すべき組み合わせ（「両方オン」にする組み合わせ）に切り替わる。

つまり、図７に示す手順で「両方オフ」から「両方オン」への切り替えを行うと、間に「ヒータＢのみをオン」にする組み合わせと「ヒータＡのみをオン」にする組み合わせとがこの順で挿入されることになる。

（１−５）印刷処理中の温度制御
次に、印刷処理中の温度制御について説明する。
図８は、印刷処理中の温度制御の流れを示すフローチャートである。ＣＰＵ５０は、例えば印字動作を開始する度に、本処理を実行する。
Ｓ１０１では、ＣＰＵ５０は印刷が終了したか否かを判定し、印刷が終了していない場合はＳ１０２に進み、印刷が終了している場合はＳ１０５に進む。
Ｓ１０２では、ＣＰＵ５０は温度差ΔＴＡ、及びΔＴＢに基づいて、各ヒータの現在温度が目標温度に達しているか否かを判定する。具体的には、ＣＰＵ５０は温度センサＡ及び温度センサＢからサーミスタ信号ＴＡ及びＴＢを取得し、サーミスタ信号ＴＡ及びＴＢをＡＤ変換してヒータＡ近傍及びヒータＢ近傍の現在温度を特定する。次に、ＣＰＵ５０は現在温度と目標温度との温度差ΔＴＡ、ΔＴＢを算出し、以下の２つの式が同時に満たされれば目標温度に達していると判定する。
-1≦ΔTA≦1
-1≦ΔTB≦1
ＣＰＵ５０は、目標温度に達していると判定した場合はＳ１０１に戻り、達していないと判定した場合はＳ１０３に進む。
Ｓ１０３では、ＣＰＵ５０は次に切り替える組み合わせを決定する。具体的には、ＣＰＵ５０はＳ１０２で算出した温度差ΔＴＡ、ΔＴＢに応じた移行すべき組み合わせを図４に示す表から決定し、現在の組み合わせと移行すべき組み合わせとから決まるパターンに対応付けられている「次に切り替える組み合わせ」を図７に示す表から決定する。

Ｓ１０４では、ＣＰＵ５０は駆動電圧のゼロクロスポイントで「次に切り替える組み合わせ」に従ってスイッチＡ、スイッチＢをそれぞれオン又はオフにする。
Ｓ１０５では、スイッチＡ、及びスイッチＢをそれぞれオフにする。

以上により印刷処理が終了する。以上の処理によれば、例えば、現在の組み合わせが「両方オフ」であり、移行すべき組み合わせが「両方オン」である場合、すなわちパターン５を実行する場合、Ｓ１０２で目標温度に達していないと判定されると、Ｓ１０４でパターン５に対応付けられている「次に切り替える組み合わせ」である「スイッチＢのみをオン」に従ってヒータＢのみがオンにされる。
そして、Ｓ１０２でまだ目標温度に達していないと判定されると、Ｓ１０４でパターン９に対応付けられている「次に切り替える組み合わせ」である「スイッチＡのみをオン」に従ってヒータＡがオンにされ、ヒータＢがオフにされる。
そして、Ｓ１０２でまだ目標温度に達していないと判定されると、Ｓ１０４でパターン１１に対応付けられている「次に切り替える組み合わせ」である「両方オン」に従ってヒータＢもオンにされる。

（１−６）実施形態の効果
以上説明した本発明の実施形態１に係る加熱装置４３によると、スイッチＡ及びスイッチＢのオン／オフの組み合わせを切り替えるとき、ヒータＡ及びヒータＢに流れる電流を合成した合成電流の最大値が切り替え前の組み合わせにおける合成電流の最大値と切り替え後の組み合わせにおける合成電流の最大値との間となる中間の組み合わせが存在する場合は、切り替え前の組み合わせと切り替え後の組み合わせとの間に当該中間の組み合わせを挿入するので、切り替え前の組み合わせから切り替え後の組み合わせに直接切り替える場合に比べ、電流の変化を緩やかにすることができる。
よって加熱装置４３によると、照明機器のフリッカをより軽減できる。

更に、加熱装置４３によると、ヒータＡの消費電力は、ヒータＢの消費電力よりも大きい。このように２つのヒータに消費電力の差がある場合は、切り替え前の組み合わせと切り替え後の組み合わせとの間に挿入する中間の組み合わせのバリエーションが増えるので、電流の変化をより適切に制御できる。

更に、加熱装置４３によると、「スイッチＢのみをオン」から「両方オン」、及び「両方オン」から「スイッチＢのみをオン」に切り替えるときは「スイッチＡのみをオン」にする組み合わせのみを挿入し、「スイッチＡのみをオン」から「両方オフ」、及び「両方オフ」から「スイッチＡのみをオン」に切り替えるときは「スイッチＢのみをオン」にする組み合わせのみを挿入する。このように加熱装置４３によると、切り替え前の組み合わせと切り替え後の組み合わせとに応じて、スイッチＡのみをオンにする組み合わせ、及びスイッチＢのみをオンにする組み合わせの少なくとも一方の組み合わせを挿入するので、電流の変化をより適切に制御できる。

更に、加熱装置４３によると、「スイッチＢのみをオン」から「両方オン」に切り替えるときは「スイッチＡのみをオン」にする組み合わせを挿入するので、電流の変化を緩やかにすることができる。「両方オン」から「スイッチＢのみをオン」に切り替えるときも同様である。

更に、加熱装置４３によると、「スイッチＡのみをオン」から「両方オフ」に切り替えるときは「スイッチＢのみをオン」を挿入するので、電流の変化を緩やかにすることができる。「両方オフ」から「スイッチＡのみをオン」に切り替えるときも同様である。

更に、加熱装置４３によると、「両方オン」から「両方オフ」に切り替えるときは「スイッチＡのみをオン」と「スイッチＢのみをオン」とをこの順で挿入するので、電流の変化をより適切に制御できる。「両方オフ」から「両方オン」に切り替えるときも同様である。

更に、本発明の実施形態１に係るプリンタ１によると、照明機器のフリッカをより軽減できる。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図９ないし図１３によって説明する。
実施形態２では、ヒータ毎に交流電流の１周期中における前半の半周期の導通角と後半の半周期の導通角とを異ならせることによりフリッカを低減する。
実施形態２に係る加熱装置及び画像形成装置の構成は実施形態１と実質的に同一であるので構成の詳細な説明は省略する。
また、本実施形態では「合成電流の最大値」あるいは「合成電流の極大値」というときは、電流の正負を問わず絶対値でみた最大値あるいは極大値をいう。

（２−１）通電制御の概要
図９Ａ〜Ｃは、ヒータＡの駆動電流波形、ヒータＢの駆動電流波形、及びこれらの波形を合成した合成波形を、比較例とともに示す波形図である。図中において一点鎖線は交流電流の波形を示している。
ヒータＡの駆動電流波形において点線で示す波形は前半の半周期の導通角［ラジアン］と後半の半周期の導通角［ラジアン］とを等しくした比較例である。実線は本実施形態に係る波形である。本実施形態に係るヒータＡの波形では、以下に説明するパワーデューティを比較例と同じに保ちつつ、前半の半周期の導通角θA1［ラジアン］を後半の半周期の導通角θA2［ラジアン］より大きくしている。
ここで、本実施形態において導通角とは、直前のゼロクロスポイントからの角度である。従って導通角が取り得る範囲は０〜πである。

本実施形態においてパワーデューティとは、交流電流の一周期分の電力量に対する通電期間中の電力量の比のことをいう。パワーデューティはヒータ毎にヒータ近傍の現在温度とヒータ近傍の目標温度との温度差に基づいて決定される。なお、パワーデューティはヒータに電力を供給する比率（供給電力比率）であるということもできる。パワーデューティを一定に保つと、交流電流の１周期単位でみた場合には、ヒータに供給する電力量を一定に保つことができる。但し、パワーデューティは一定であることが望ましいが、導通角の計算の都合上、多少のずれは生じ得る。

図１０は、現在温度と目標温度との温度差に基づいてパワーデューティを決定するための表である。図示する表においてΔＴはヒータ近傍の現在温度［摂氏］とヒータ近傍の目標温度［摂氏］との温度差であり、以下の式により求められる。
ΔＴ＝ヒータ近傍の現在温度−ヒータ近傍の目標温度
ヒータ近傍の目標温度は被記録媒体の種類によって決定される定数であり、本実施形態ではヒータＡ近傍の目標温度とヒータＢ近傍の目標温度とは同じ温度である。
温度差ΔＴが決まると、表を参照してパワーデューティが決定される。例えば温度差ΔＴが−１度より大きく＋１度以下であれば、パワーデューティは４０％に決定される。

図９Ｂに示すヒータＢの駆動電流波形において点線で示す波形は前半の半周期の導通角と後半の半周期の導通角とを等しくした比較例である。ここでは理解を容易にするためヒータＡのパワーデューティとヒータＢのパワーデューティとは等しいものとしている。実線は本実施形態に係る波形である。本実施形態に係るヒータＢの波形ではパワーデューティを比較例と同じに保ちつつ前半の半周期の導通角θB1［ラジアン］を後半の半周期の導通角θB2［ラジアン］より小さくしている。

図９Ｃに示す合成波形において点線で示す波形は比較例に係るヒータＡの波形と比較例に係るヒータＢの波形とを合成した合成波形である。実線で示す波形は本実施形態に係るヒータＡの波形と本実施形態に係るヒータＢの波形とを合成した合成波形である。

本実施形態では、ヒータＡ及びヒータＢに流れる電流を合成した合成電流の最大値が、前半の半周期の導通角と後半の半周期の導通角とを同じにして通電した場合の合成電流（比較例に係る合成電流）の最大値より小さくなるように、ヒータ毎に交流電流の前半の半周期の導通角と後半の半周期の導通角とを異ならせる。電流の変化は合成電流の最大値が小さいほど緩やかになるので、合成電流の最大値が比較例に係る合成電流の最大値より小さくなるようにすると、比較例に比べて電流の変化を緩やかにすることができ、それによりフリッカをより低減できる。

合成電流の最大値は、合成波形の複数の極大値が互いに等しいとき、最も小さくなる。導通角θA1、θB1、θA2、及びθB2における合成電流値はいずれも本実施形態に係る合成波形における極大値である。そこで、本実施形態では、導通角θA1における合成電流値と導通角θB1おける合成電流値とが等しくなるように、導通角θA1、及びθB1を設定する。言い換えると複数の極大値間の差が所定値以下（この場合は０）になるように導通角を設定する。同じく、導通角θA2における合成電流値と導通角θB2おける合成電流値とが等しくなるように、導通角θA2、及びθB2を設定する。以下、具体的に説明する。

先ず、ヒータのパワーデューティをPとすると、導通角θのときのパワーデューティPは以下の式で表すことができる。
P=1+(sin2θ-2θ)/2π
また、ヒータＡの消費電力に対するヒータＢの消費電力の比を消費電力比率ｒとすると、消費電力比率ｒは以下の式で表すことができる。消費電力比率ｒはヒータＡ及びヒータＢの消費電力に応じて決まる固定値である。
ｒ＝ヒータＢの消費電力／ヒータＡの消費電力
本実施形態ではパワーデューティを一定に保ちつつ前半の半周期と後半の半周期とで導通角を異ならせるので、ヒータＡのパワーデューティをPAとすると、以下の式が成り立つ。
PA={[1+(sin2θA1-2θA1)/2π]+[1+(sin2θA2-2θA2)/2π]/2 ・・・式１
同じくヒータＢについては以下の式が成り立つ。
PB={[1+(sin2θB1-2θB1)/2π]+[1+(sin2θB2-2θB2)/2π]/2 ・・・式２

そして、前半の半周期について２つの極大値は等しいので、以下の式が成り立つ。
rsinθB1=(1+r)sinθA1 ・・・式３
同じく後半の半周期について２つの極大値は等しいので、以下の式が成り立つ。
sinθA2=(1+r)sinθB2 ・・・式４

以上の式１〜式４に、消費電力比率ｒ、図１０に示す表を参照して決定されるパワーデューティPA及びPBを代入すると、未知数が４つ、数式が４つの連立方程式となる。この連立方程式を解くことにより、導通角θA1、θA2、θB1、及びθB2を求めることができる。

ただし、この連立方程式は一般に代数的には解けないので、予めコンピュータによるシミュレーションにより求める。具体的には例えば、各導通角の小数点以下の桁数を３桁とした場合、各導通角（ラジアン）を0.001刻みで変えながら４つの導通角の組み合わせを網羅するように式１〜式４の計算を繰り返し、式１〜式４が最もよく満たされる組み合わせを求める。これにより、パワーデューティPA及びPBに応じた導通角θA1、θA2、θB1、及びθB2を求めることができる。

上述したシミュレーションをパワーデューティPAとPBとの組み合わせ毎に行っておけば、決定されたパワーデューティPA及びPBに応じて導通角θA1、θA2、θB1、及びθB2を設定することができる。
但し、パワーデューティPA及びPBを無段階に決定できると、シミュレーションを行うべき組み合わせが膨大となり、そのための計算量も膨大となる。そこで、本実施形態ではパワーデューティPA及びPBはそれぞれ０％、２０％、４０％、６０％、８０％、１００％という離散的な値のみを取り得るものとし、これら離散的なパワーデューティPA及びPBの組み合わせについてのみシミュレーションを行う。

図１１は、パワーデューティPAとPBとの組み合わせ毎に求めた導通角を示す表である。但し、図１１では一部の組み合わせについては導通角を省略して示している。また、この表では消費電力比率ｒが１であるとして導通角を求めている。また、図１１ではパワーデューティをＰＤと表記している。

この表によれば、例えばパワーデューティPA＝PB＝20％の場合は、各導通角は次のような値に設定される。
θA1＝θB2＝2.630［ラジアン]
θA2＝θB1＝1.773［ラジアン]

（２−２）印刷処理中の温度制御
次に、印刷処理中の温度制御について説明する。
図１２は、印刷処理中の温度制御の流れを示すフローチャートである。ＣＰＵ５０は、例えば印字動作を開始する度に、本処理を実行する。
Ｓ２０１では、ＣＰＵ５０は印刷が終了したか否かを判定し、印刷が終了していない場合はＳ２０２に進み、印刷が終了している場合は処理を終了する。
Ｓ２０２では、ＣＰＵ５０は温度差ΔＴＡ、及びΔＴＢに基づいて、各ヒータの現在温度が目標温度に達しているか否かを判定する。ＣＰＵ５０は、目標温度に達していると判定した場合はＳ２０１に戻り、達していないと判定した場合はＳ２０３に進む。
Ｓ２０３では、ＣＰＵ５０はヒータＡ及びヒータＢのパワーデューティを決定する。具体的には、ＣＰＵ５０はＳ２０２で算出した温度差ΔＴＡ、ΔＴＢに応じたヒータＡ及びヒータＢのパワーデューティを図１０に示す表からそれぞれ決定する。

Ｓ２０４では、ＣＰＵ５０は各ヒータのパワーデューティから図１１に示す表を参照して導通角θA1、θA2、θB1、及びθB2を設定する。
Ｓ２０５では、ＣＰＵ５０はスイッチＡをオンにするＯＮ信号を導通角θA1でヒータ制御回路６２に送信することによりヒータＡへの通電を開始するとともに、スイッチＢをオンにするＯＮ信号を導通角θB1でヒータ制御回路６２に送信することによりヒータＢへの通電を開始する。

Ｓ２０６では、ＣＰＵ５０は交流電圧のゼロクロスポイントでスイッチＡをオフにするＯＦＦ信号及びスイッチＢをオフにするＯＦＦ信号をヒータ制御回路６２に送信することによりヒータＡ及びヒータＢへの通電を停止する。
Ｓ２０７では、ＣＰＵ５０はスイッチＡをオンにするＯＮ信号を導通角θA2でヒータ制御回路６２に送信することによりヒータＡへの通電を開始するとともに、スイッチＢをオンにするＯＮ信号を導通角θB2でヒータ制御回路６２に送信することによりヒータＢへの通電を開始する。

Ｓ２０８では、ＣＰＵ５０は交流電圧のゼロクロスポイントでスイッチＡをオフにするＯＦＦ信号及びスイッチＢをオフにするＯＦＦ信号をヒータ制御回路６２に送信することによりヒータＡ及びヒータＢへの通電を停止する。

（２−３）実施形態の効果
以上説明した本発明の実施形態２に係る加熱装置によると、ヒータＡ及びヒータＢに流れる電流を合成した合成電流の最大値が、ヒータＡ及びヒータＢ毎に前半の半周期の導通角と後半の半周期の導通角とを同じにして通電した場合の合成電流の最大値より小さくなるように、ヒータＡ及びヒータＢ毎に前半の半周期の導通角と後半の半周期の導通角とを異ならせる。これにより、電流の変化を緩やかにできる。
よってこの発明によると、照明機器のフリッカをより軽減できる。

更に、加熱装置によると、ヒータＡについて前半の半周期の導通角を後半の半周期の導通角より大きくし、ヒータＢについて前半の半周期の導通角を後半の半周期の導通角より小さくするので、ヒータが２つである場合に、電流の変化を緩やかにできる。

更に、加熱装置によると、ヒータＡ及びヒータＢ毎にパワーデューティを一定に保ちながら前半の半周期の導通角と後半の半周期の導通角とを異ならせるので、ヒータＡ及びヒータＢの温度を目標温度に到達させつつ照明機器のフリッカをより軽減できる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態１ではヒータＡ及びヒータＢに同位相の交流電流を通電する場合を例に説明したが、ヒータＡ及びヒータＢに通電する交流電流は必ずしも同位相でなくてもよい。

（２）上記実施形態２ではヒータＡの消費電力とヒータＢの消費電力とが同じである場合を例に説明したが、ヒータＡの消費電力とヒータＢの消費電力とは同じでなくてもよい。

（３）上記実施形態２では前半の半周期について２つの極大値（導通角θA1における合成電流値、及びθB1における合成電流値）が等しくなるように導通角θA1及びθB1を求めているが、ヒータＡ及びヒータＢに流れる電流を合成した合成電流の最大値が、ヒータＡ及びヒータＢ毎に前半の半周期の導通角と後半の半周期の導通角とを同じにして通電した場合の合成電流の最大値より小さくなれば、これらは必ずしも等しくなくてもよい。後半の半周期についても同様である。

（４）上記実施形態ではサーミスタをヒータの近傍に配置する場合を例に説明したが、サーミスタはヒータに接するように配置されてもよい。

（５）上記実施形態ではプリンタとして単色のトナーを用いて印刷する所謂モノクロプリンタを例に説明したが、プリンタは２色以上のトナーを用いるカラープリンタであってもよい。また、レーザプリンタはポリゴンミラーによりレーザ光を偏向するものに限られず、例えばＬＥＤプリンタであってもよい。

（６）上記実施形態では画像形成装置としてプリンタ１を例に説明したが、スキャナ機能、プリンタ機能、コピー機能、ファクシミリ機能などを備える複合機に本発明を適用してもよい。

（７）上記実施形態ではヒータＡ及びヒータＢがともに加熱ローラ４１を加熱する場合を例に説明したが、ヒータＡとヒータＢとはそれぞれ別々の物体を加熱する構成でもよい。

（８）上記実施形態ではヒータが２つである場合を例に説明したが、ヒータは３つ以上であってもよい。

１・・・レーザプリンタ（画像形成装置）
３・・・印刷用紙（被記録媒体）
５・・・画像形成部（画像形成手段）
４３・・・加熱装置
５０・・・ＣＰＵ（制御手段、設定手段、通電手段、決定手段）
５１・・・ＲＯＭ（設定手段、決定手段）
６０Ａ・・・ヒータ（発熱手段、第１の発熱手段）
６０Ｂ・・・ヒータ（発熱手段、第２の発熱手段）
６２・・・ヒータ制御回路６２（通電手段）
６２Ａ・・・トライアックスイッチ（スイッチング手段）
６２Ｂ・・・トライアックスイッチ（スイッチング手段）
θA1、θA2、θB1、θB2・・・導通角

Claims (5)

1. 交流電流の通電に応じて発熱する複数の発熱手段と、
   前記発熱手段毎に交流電流の前半の半周期の導通角と後半の半周期の導通角とをそれぞれ設定する設定手段と、
   各前記発熱手段に同位相の交流電流を前記設定手段で設定された導通角で通電する通電手段と、
   を備え、
   前記設定手段は、前記発熱手段毎に前記前半の半周期の導通角と前記後半の半周期の導通角とを異ならせるとともに、いずれの半周期においても前記発熱手段間で導通角を異ならせ、且つ、各前記発熱手段に流れる電流を合成した合成電流の最大値を、前記発熱手段毎に前記前半の半周期の導通角と前記後半の半周期の導通角とを同じにして通電した場合の合成電流の最大値より小さくさせる、加熱装置。
2. 請求項１に記載の加熱装置であって、
   ２つの前記発熱手段を備え、
   前記設定手段は、一方の前記発熱手段について前半の半周期の導通角を後半の半周期の導通角より大きくし、他方の前記発熱手段について前半の半周期の導通角を後半の半周期の導通角より小さくする、加熱装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の加熱装置であって、
   交流電流の一周期分の電力量に対する通電期間中の電力量の比をパワーデューティというとき、前記発熱手段毎に現在温度と目標温度とに基づいてパワーデューティを決定する決定手段を備え、
   前記設定手段は、前記発熱手段毎にパワーデューティを一定に保ちながら前半の半周期の導通角と後半の半周期の導通角とを異ならせる、加熱装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の加熱装置であって、
   前記設定手段は、各前記発熱手段に通電される電流を合成した合成電流の複数の極大値間の差が所定値以下となるように各前記発熱手段の導通角を設定する、加熱装置。
5. 被記録媒体上にトナー像を形成する画像形成手段と、
   前記画像形成手段により形成されたトナー像を前記被記録媒体に定着させる請求項１乃至４のいずれか一項に記載の加熱装置と、
   を備える画像形成装置。

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