JP5110904B2

JP5110904B2 - 電力制御装置および画像形成装置

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Publication number: JP5110904B2
Application number: JP2007045376A
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Inventors: 浩一鈴木
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Publication date: 2012-12-26
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Description

本発明は、画像形成装置における定着装置の加熱制御に好適な電力制御装置に関し、特にそのノイズの低減、フリッカの抑制に関するものである。

従来から、電子写真プロセスを用いた画像形成装置が知られており、この画像形成装置においては、電子写真プロセスなどの画像形成手段により転写紙上に形成された未定着画像（トナー像）が、熱定着装置により転写紙上に定着されるようになっている。熱定着装置としては、例えば特許文献１、２に記載されたセラミック面発ヒータを熱源とするフィルム加熱式の熱定着装置などが知られている。

一般的に、このようなヒータへは、トライアック等のスイッチング素子を介して、交流電源から電力が供給されるようになっている。
セラミック面発ヒータを熱源とする定着装置においては、シーケンスコントローラにより、温度検出素子により検出された温度と、あらかじめ設定されている目標温度との温度差から、ＰＩもしくはＰＩＤ制御演算式に基づき、操作量であるセラミック面発ヒータに供給する電力比が演算される。この演算された電力比から相当する位相角または波数が決定される。そして、その決定された位相または波数で、スイッチング素子がオン／オフ制御され、定着装置の温度が制御される。

位相制御を行う場合、例えば、特許文献３ないし６等で提案されているように、位相制御のトリガ信号となるゼロクロス信号をシーケンスコントローラに報知する必要がある。このゼロクロス信号とは、交流入力電源の正負が切り替わるゼロクロスポイント、あるいは、このゼロクロスポイントを含むある閾値電圧以下になったことを検知し、シーケンスコントローラに送出されるパルス信号のことである。シーケンスコントローラは、このパルス信号であるゼロクロス信号のエッジから、決定された位相角に相当する時間後に、スイッチング素子をオンすることにより、所定の位相角でオン／オフ制御をする。

また、フィルム加熱方式の加熱定着装置（オンデマンド定着装置）は例えば特許文献７ないし１０等に提案されている。これらのオンデマンド定着装置は、加熱体に加熱用回転体である耐熱性フィルム（定着フィルム）を加圧用回転体（弾性ローラ）で密着させて摺動搬送させる。次いで、オンデマンド定着装置は、該耐熱性定着フィルムを挟んで加熱体と加圧用回転体とで形成される圧接ニップ部に未定着画像を担持した転写材を導入して耐熱性フィルムと一緒に搬送させる。そして、オンデマンド定着装置は、耐熱性フィルムを介して付与される加熱体からの熱と圧接ニップ部の加圧力によって未定着画像を転写材上に永久画像として定着させる。

フィルム加熱方式の加熱装置は、加熱体として低熱容量線状加熱体を、フィルムとして薄膜の低熱容量のものを用いることができる。そのため、フィルム加熱方式の加熱装置は、省電力化・ウエイトタイム短縮化（クイックスタート性）が可能である。またフィルム加熱方式の加熱装置は、フィルム駆動手法としてフィルム内面に駆動ローラを設ける手法、また加圧用回転体を駆動ローラとして用い加圧用回転体との摩擦力でフィルムを駆動する手法が知られている。しかし、近年では部品点数が少なく低コストな構成である加圧用回転体駆動方式が多く用いられている。
特開平４−４４０８０号公報特開平４−２０４９８１号公報特開平１０−０１０９２２号公報特開平１１−３３８３０４号公報特開２００４−１３６６８号公報特開２００４−１５７６５９号公報特開昭６３−３１３１８２号公報特開平２−１５７８７８号公報特開平４−４４０７５号公報特開平４−２０４９８０号公報

しかしながら、従来技術においては、前述したように交流入力電圧波形の振幅の大小に関係なく位相制御を行っていた。このため、交流入力電圧波形の振幅の大きいところで位相制御により通電を開始すると、過渡特性に応じた急激な電流の立ち上がりが発生してしまい、電源端子にノイズが増加する傾向があった。また、近年、高調波規制が厳しくなってきているため、電源端子にノイズが増加することは好ましくない。

また、波数制御においては交流入力電圧波形の振幅の小さいところで通電を開始するために電源端子での高調波ノイズは低減される。しかしながら、交流半波の時間ごとでしか電力制御ができないため位相制御に比べ応答性が劣っている。さらに位相制御と比較して、特に低点灯比率の時の電力の点灯と消灯の周期が長くなるために、フリッカが悪化し同一の電源端子に接続された照明機器等でのちらつきが悪化する恐れがある。以上２点について波数制御では位相制御より劣るため採用が難しい場合がある。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、従来の位相制御よりノイズが低減でき、波数制御よりも電力制御の応答性がよく、フリッカを抑制できる電力制御装置および画像形成装置を提供することを課題とするものである。

前記課題を解決するため、本発明では、電力制御装置を次の（１）ないし（３）のとおりに構成し、画像形成装置を次の（４）のとおりに構成する。
（１）交流電源から負荷へ供給する交流電力を任意の位相角でＯＮし１８０度の位相角でＯＦＦすることが可能なスイッチング手段と、前記スイッチング手段がＯＮする位相角を制御する制御手段とを備えた電力制御装置であって、
前記制御手段は、連続する２個の交流半波を１組とする複数組の連続する交流半波を１制御単位とし、粗調整のための、位相角０度でＯＮする組と、位相角０度でＯＮする組が無い場合の位相角１８０度までＯＮしない組と、微調整のための所要の電力から所定の最低電力を減算した電力に相当する位相角でＯＮする組と、前記所定の最低電力に相当する位相角でＯＮする組とを設けて前記負荷へ供給する電力を制御する電力制御装装置。
（２）交流電源から負荷へ供給する交流電力を任意の位相角でＯＮし１８０度の位相角でＯＦＦすることが可能なスイッチング手段と、前記スイッチング手段がＯＮする位相角を制御する制御手段とを備えた電力制御装置であって、
前記制御手段は、制御電力が所定の電力以下の場合には、連続する２個の交流半波を１制御単位として制御電力に応じた位相制御を行い、
制御電力が前記所定の電力を超える場合には、連続する２個の交流半波を１組とする複数組の連続する交流半波を１制御単位とし、粗調整のための位相角０度でＯＮする組および／または位相角１８０度までＯＮしない組と、微調整のための所要の位相角でＯＮする組とを設けて前記負荷へ供給する電力を制御する電力制御装置。
（３）交流電源から負荷へ供給する交流電力を任意の位相角でＯＮし１８０度の位相角でＯＦＦすることが可能なスイッチング手段と、前記スイッチング手段がＯＮする位相角を制御する制御手段とを備えた電力制御装置であって、
前記制御手段は、制御電力が所定の電力以下の場合には、連続する２個の交流半波を１制御単位として制御電力に応じた位相制御を行い、
制御電力が前記所定の電力を超える場合には、連続する２個の交流半波を１組とする複数組の連続する交流半波を１制御単位とし、粗調整のための、位相角０度でＯＮする組と、位相角０度でＯＮする組が無い場合の位相角１８０度までＯＮしない組と、微調整のための所要の電力から所定の最低電力を減算した電力に相当する位相角でＯＮする組と、前記所定の最低電力に相当する位相角でＯＮする組とを設けて前記負荷へ供給する電力を制御する電力制御装装置。
（４）前記（１）ないし（３）のいずれかに記載の電力制御装置により定着装置の加熱電力を制御することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、従来の位相制御よりノイズが低減でき、波数制御よりも電力制御の応答性がよく、フリッカを抑制できる電力制御装置および画像形成装置を提供することができる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

図２は、実施例１である“画像形成装置”の概略構成を示す断面図であり、レ−ザプリンタの例を示している。

レーザビームプリンタ本体１０１は、記録紙Ｓを収納するカセット１０２を有し、カセット１０２の記録紙Ｓの有無を検出する記録紙有無センサ１０３、カセット１０２の記録紙Ｓのサイズを検出するカセットサイズセンサ１０４（復数個のマイクロスイッチで構成される）、カセット１０２から記録紙Ｓを繰り出す給紙ローラ１０５等が設けられている。

給紙ローラ１０５の下流には、記録紙Ｓを同期搬送するレジストローラ対１０６が設けられている。レジストローラ対１０６の下流には、レーザスキャナ１０７からのレーザ光に基づいて記録紙Ｓ上にトナー像を形成する画像形成部１０８が設けられている。画像形成部１０８の下流には、記録紙Ｓ上に形成されたトナー像を熱定着する定着器１０９が設けられている。

定着器１０９の下流には、排紙部の搬送状態を検出する排紙センサ１１０、記録紙Ｓを排紙する排紙ローラ１１１、記録の完了した記録紙Ｓを積載する積載トレイ１１２が設けられている。この記録紙Ｓの搬送基準は、記録紙Ｓの画像形成装置の搬送方向に直交する方向の長さ、つまり記録紙Ｓの幅に対して中央になるように設定されている。

レーザスキャナ１０７は、後述する外部装置１３１から送出される画像信号（画像信号ＶＤＯ）に基づいて変調されたレーザ光を出射するレーザユニット１１３、このレーザユニット１１３からのレーザ光を後述する感光ドラム１１７上に走査するためのポリゴンモータ１１４、結像レンズ１１５、折り返しミラー１１６等により構成されている。

画像形成部１０８は、公知の電子写真プロセスに必要な、感光ドラム１１７、１次帯電ローラ１１９、現像器１２０、転写帯電ローラ１２１、クリーナ１２２等から構成されている。定着器１０９は定着フィルム１０９ａ、弾性加圧ローラ１０９ｂ、定着フィルム内部に設けたセラミック面発ヒータ１０９ｃ、セラミック面発ヒータ１０９ｃの表面温度を検出するサーミスタ１０９ｄから構成されている。

メインモータ１２３は、給紙ローラ１０５に対しては給紙ローラクラッチ１２４を介して、レジストローラ対１０６に対してはレジストローラ１２５を介して駆動力を与えている。メインモータ１２３は、さらに感光ドラム１１７を含む画像形成部１０８の各ユニット、定着器１０９、排紙ローラ１１１にも駆動力を与えている。

エンジンコントローラ１２６は、レーザスキャナ１０７、画像形成部１０８、定着器１０９による電子写真プロセスの制御、レーザビームプリンタ本体１０１内の記録紙の搬送制御を行っている。

ビデオコントローラ１２７は、パーソナルコンピュータ等の外部装置１３１と汎用のインタフェース（セントロニクス、ＲＳ２３２Ｃ等）１３０で接続されている。ビデオコントローラ１２７は、この汎用インタフェースから送られてくる画像情報をビットデータに展開し、そのビットデータをＶＤＯ信号として、エンジンコントローラ１２６へ送出している。

図３に本実施例におけるセラミックヒ−タの駆動制御回路（電力制御装置）を示す。１０９ｃ、１０９ｄ、１２６は図２と同一部分を示す。図中符号１は本レーザビームプリンタの交流電源である。交流電源１は、ＡＣフィルタ２を介して、セラミック面発ヒータ１０９ｃを構成する発熱体３２および発熱体３３に接続してある。発熱体３２への交流電力の供給は、トライアック（スイッチング手段）４の通電、遮断により行われる。発熱体３３への電力の供給は、トライアック１３の通電、遮断により行われる。

５、６はトライアック４のためのバイアス抵抗であり、７は一次、二次間の沿面距離を確保するためのフォトトライアックカプラである。フォトトライアックカプラ７の発光ダイオードに通電することによりトライアック４がオンされる。８はフォトトライアックカプラ７の電流を制限するための抵抗である。９はトランジスタで、フォトトライアックカプラ７をオン／オフ制御する。トランジスタ９は抵抗１０を介してエンジンコントローラ１２６からのヒータＯＮ１信号に従って動作する。

１４、１５はトライアック１３のためのバイアス抵抗である。１６は一次、二次間の沿面距離を確保するためのフォトトライアックカプラである。フォトトライアックカプラ１６の発光ダイオードに通電することにより、トライアック１３をオンする。１７はフォトトライアックカプラ１６の電流を制限するための抵抗である。１８はトランジスタで、フォトトライアックカプラ１６をオン／オフ制御する。トランジスタ１８は抵抗１９を介してエンジンコントローラ１２６からのヒータＯＮ２信号に従って動作する。

１２はＡＣフィルタ２を介して交流電源１に接続したゼロクロス検出回路である。ゼロクロス検出回路１２は、商用電源電圧がある閾値以下の電圧になっていることを、エンジンコントローラ１２６に対してパルス信号（以下「ゼロクロス信号」という。）として報知する。エンジンコントローラ１２６はゼロクロス信号のパルスのエッジを検出し、トライアック４および１３をオン／オフ制御する。このときの制御の詳細については後述する。

１０９ｄは発熱体３２、３３で形成されているセラミック面発ヒータ１０９ｃの温度を検出するためのサーミスタである。サーミスタ１０９ｄは、セラミック面発ヒータ１０９ｃ上に発熱体３２、３３に対して絶縁距離を確保できるように絶縁耐圧を有する絶縁物を介して配置されている。サーミスタ１０９ｄによって検出される温度は、抵抗２２とサーミスタ１０９ｄとの分圧として検出され、エンジンコントローラ１２６にＴＨ信号としてＡ／Ｄ入力される。セラミック面発ヒータ１０９ｃの温度は、ＴＨ信号としてエンジンコントローラ１２６において監視される。セラミック面発ヒータ１０９ｃの温度は、エンジンコントローラ１２６の内部で設定されているセラミック面発ヒータ１０９ｃの設定温度と比較される。このことによって、エンジンコントローラ１２６は、セラミック面発ヒータ１０９ｃを構成する発熱体３２、３３に供給するべき電力比を算出する。そして、その供給する電力比に応じて、トランジスタ９にヒータＯＮ１信号、あるいはトランジスタ１８にヒータＯＮ２信号を送出する。このヒータＯＮ信号の制御の詳細については後述する。

さらに、発熱体３２、３３に電力を供給中に制御する装置が故障し、発熱体３２、３３が熱暴走に至った場合に過昇温を防止するためのサーモスタット２３がセラミック面発ヒータ１０９ｃ上に配されている。電力供給制御装置の故障により、発熱体３２、３３熱暴走に至りサーモスタット２３が所定の温度以上になると、サーモスタット２３がオープンになり、発熱体３２および３３への通電が遮断される。

図４にセラミック面発ヒータ１０９ｃの構造を示す。図４ａはセラミック面発ヒータ１０９ｃの横断面を示し、図４ｂは発熱体３２，３３が形成されている面を示している。

セラミック面発ヒータ１０９ｃは、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックス系の絶縁基板３１と、絶縁基板３１面上にペースト印刷等で形成されている発熱体３２、３３と、２本の発熱体３２、３３を保護しているガラス等の保護層３４とから構成されている。保護層３４上に、セラミック面発ヒータ１０９ｃの温度を検出するサーミスタ１０９ｄとサーモスタット２３が、記録紙の搬送基準ａ１（発熱部３２ａ、３３ａの長さ方向の中心線）に対して左右対称な位置であり、かつ通紙可能な最小の記録紙幅よりも内側の位置に配設されている。

発熱体３２は、電力が供給されると発熱する部分３２ａと、電極部と発熱体とを接続する導電部３２ｂと、コネクタを介して電力が供給される電極部３２ｃ、３２ｄとから構成されている。発熱体３３は、電力が供給されると発熱する部分３３ａと、電極部と接続される導電部３３ｂと、コネクタを介して電力が供給される電極部３２ｃ、３３ｄから構成されている。電極部３２ｃは、発熱体３２と３３の２本の発熱体に接続されており、発熱体３２、３３の共通の電極となっている。なお、発熱体３２、３３が印刷されている絶縁基板３１との対向面側に摺動性を向上させるためにガラス層が形成される場合もある。

共通電極３２ｃには、交流電源１のＨＯＴ側端子がサーモスタット２３を介して接続されている。電極部３２ｄは発熱体３２を制御するトライアック４に接続され、交流電源１のＮｅｕｔｒａｌ端子に接続される。電極部３３ｄは発熱体３３を制御するトライアック１３に電気的に接続され、交流電源１のＮｅｕｔｒａｌ端子に接続される。

セラミック面発ヒータ１０９ｃは、図５に示すように、フィルムガイド６２によって支持されている。１０９ａは円筒状の耐熱材製の定着フィルムであり、セラミック面発ヒータ１０９ｃを下面側に支持させたフィルムガイド６２に外嵌させてある。フィルムガイド６２の下面のセラミック面発ヒータ１０９ｃと、加圧部材としての弾性加圧ローラ１０９ｂとは、定着フィルム１０９ａを挟んで、加熱部としての所定幅の定着ニップ部を形成している。サーモスタット２３がセラミック面発ヒータ１０９ｃの絶縁基板３１面上または保護層３４面上に当接させてある。サーモスタット２３はフィルムガイド６２に位置を矯正され、サーモスタット２３の感熱面がセラミック面発ヒータ１０９ｃの面上に当接されている。図示はしていないが、サーミスタ１０９ｄも同様にセラミック面発ヒータ１０９ｃの面上に当接させてある。セラミック面発ヒータ１０９ｃは、図５に示すように、発熱体３２、３３がニップ部と反対側にあっても、発熱体がニップ部側にあってもかまわない。定着フィルム１０９ａの摺動性を上げるために、定着フィルム１０９ａとセラミック面発ヒータ１０９ｃとの界面に摺動性のグリースを塗布してもかまわない。

次にエンジンコントローラ１２６によるヒータＯＮ１信号の制御の詳細について、図１、図６、図７を用いて説明する。図１は本実施例における６０％の電力でのヒータＯＮ１信号の制御詳細を示した図である。ヒータＯＮ２信号も同様に制御されるので説明を省略する。図７は半波単位でのヒータＯＮ１信号の点灯位相角と電力の関係を示した表である。図６は３つの点灯位相角を組み合わせて点灯電力を制御した時の各点灯位相角と電力を示した表である。

本実施例においては、図６に示したように３つの点灯位相角を組み合わせて、セラミック面発ヒータ１０９ｃへの電力を制御する。このとき、ヒータ１０９ｃの電流は正負両極性の対称性もって制御しなければならないため、正弦波１周期中は同じ位相角をもって点灯制御する（連続する２個の交流半波を１組とする）。このため６半波を１制御単位として任意の電力に制御を行うこととして説明している。

エンジンコントローラ１２６はサーミスタ１０９ｄの温度により、セラミック面発ヒータ１０９ｃへの電力への通電電力を決定する。セラミック面発ヒータ１０９ｃへの電力への通電電力が決定されるとエンジンコントローラ１２６はあらかじめエンジンコントローラ１２６内部に記憶されている図７に示されるようなデータテーブルを用いて、ヒータＯＮ１信号の３つの点灯位相角を決定する。

ここで図６に示される３つの点灯位相角のデータテーブルは以下の点に留意して定義されている。
ａできるだけ半波中は全点灯（位相角０°）、全消灯（位相角１８０°）となるように制御する（粗調整）。
ｂ全点灯、全消灯のみでは制御できない細かい電力制御分の点灯位相角を２半波分（１組）設定し、細かい電力制御を行う（微調整）。

ここでは通電電力（制御電力、加熱電力）を６０％とした場合を例として具体的に説明を行う。エンジンコントローラ１２６は、まず、ゼロクロス信号の立ち上がりエッジが入力されると、１半波目の出力を行う。６０％制御時は１組目半波の位相角は０°であるので、ゼロクロス信号のエッジと同時にヒータＯＮ１信号をＯＮし、セラミック面発ヒータ１０９ｃへ通電する。その後トライアック４が確実に反応する一定時間以上経過後、エンジンコントローラ１２６はヒータＯＮ１信号をＯＦＦする。ヒータＯＮ１信号をＯＦＦされても、トライアック４は次のゼロクロスポイントまでセラミック面発ヒータ１０９ｃへの通電を継続する。図１中の斜線部はヒータが通電されている期間である。次にゼロクロス信号の立ち上がりエッジから入力される交流電圧の半周期（図１Ａ部）経過後に同一の位相角、すなわち０°で再度ヒータＯＮ１信号をＯＮする。同様にトライアック４が確実に反応する一定時間以上経過後、エンジンコントローラ１２６はヒータＯＮ１信号をＯＦＦする。ここまでで、電力制御の６半波（１制御単位）中のうちの２半波（１組）は全点灯していることとなり、すなわち３３．３％分セラミック面発ヒータ１０９ｃは点灯している。
次に２組目の位相角での制御を実行する。位相角が異なる以外は１組目の位相角での制御と同じである。３回目のゼロクロス信号の立ち上がりエッジが入力されると６０％制御時の２組目の位相角は５３°であるので、ゼロクロス信号の立ち上がりエッジからＴ２時間経過後にヒータＯＮ１信号をＯＮし、セラミック面発ヒータ１０９ｃへ通電する。ここで位相角５３°は目標点灯電力からすでに１組目の位相角での点灯電力分を引いた値であり、すなわち６０−３３．３＝２６．７％分の電力に相当する位相角である。また、Ｔ２は位相角５３°に対応する時間であり、入力される交流電圧の周期に応じて時間は変化する。例えば５０Ｈｚの交流電圧が入力されている時は約２．９４ｍｓである。その後、１組目の位相角での制御と同様にトライアック４が確実に反応する一定時間以上経過後、エンジンコントローラ１２６はヒータＯＮ１信号をＯＦＦする。次にゼロクロス信号の立ち上がりエッジから入力される交流電圧の半周期（図１Ａ部）経過後に同一の位相角、すなわち５３°で再度ヒータＯＮ１信号をＯＮする。同様にトライアック４が確実に反応する一定時間以上経過後、エンジンコントローラ１２６はヒータＯＮ１信号をＯＦＦする（図１中の斜線部はヒータが通電されている期間である。）。

次に３組目の位相角での制御を実行する。位相角が異なる以外は１組目の位相角での制御と同じである。この場合、すでに目標点灯電力である６０％分の電力は点灯しているので、ヒータの点灯は行わず、位相角は１８０°となる。すなわちヒータＯＮ１信号のＯＮは行われない。

なお、本実施例では３組の位相角の組み合わせで電力を制御しているが、複数の組み合わせであればいくつでも実施可能であるのは言うまでもない。ただし、余り多すぎると制御の速度が低下し、フリッカ特性も悪化する。また、少なすぎると交流入力電圧波形の振幅の大きいところでヒータの点灯が増加するので機器の特性に応じた組み合わせ数とすることが望ましい。

以上説明したように、本実施例によれば、連続する２個の交流半波を１組とする複数組の連続する交流半波を１制御単位とする。そして粗調整のための位相角０度でＯＮする組および／または位相角１８０度までＯＮしない組と、微調整のための所要の位相角でＯＮする組とを設けて前記負荷へ供給する電力を制御している。これにより交流入力電圧波形の振幅の大きいところでのヒータの点灯を低減させた電力制御が可能となり、過渡特性に応じた急激な電流の立ち上がりで電源端子上に発生するノイズを低減でき、波数制御よりも電力制御の応答性やフリッカの向上させた画像形成装置を提供することができる。

実施例２である“画像形成装置”について説明する。
本実施例は、実施例１よりもフリッカ低減を重視した例である。
画像形成装置の全体構成、定着器の構成、セラミックヒ−タの駆動制御回路は実施例１と同様であるので、実施例１の説明を援用しここでの説明を省略する。

図８は、本実施例における６０％の電力でのヒータＯＮ１信号の制御の詳細を示した図である。ヒータＯＮ２信号も同様に制御されるので説明を省略する。図９は３組の点灯位相角を組み合わせて点灯電力を制御した時の各点灯位相角と電力を示した図である。本実施例でも実施例１と同様に３組の点灯位相角を組み合わせて、６半波を一制御単位として任意の電力に制御を行うこととして説明する。

実施例１と同様にセラミック面発ヒータ１０９ｃへの電力への通電電力が決定されると、エンジンコントローラ１２６はあらかじめエンジンコントローラ１２６内部に記憶されている図９に示されるようなデータテーブルを用いて、ヒータＯＮ１信号の３組の点灯位相角を決定する。

ここで図９に示される３組の点灯位相角のデータテーブルは以下の点に留意して定義されている。
ａできるだけ半波中は全点灯（位相角０°）となるように制御する（粗調整）。
ｂ全点灯のみでは制御できない余剰電力分の点灯位相角を２半波分設定し、細かい電力設定を行う（微調整）。
ｃ全消灯（位相角１８０°）を基本的に禁止し、半波中の最大位相角１５４°（最低電力）を設け、その電力増加分を全点灯（位相角０°）などの半波から減算する。ただし、全点灯（位相角０°）の半波が存在しない電力時は全消灯（位相角１８０°）を許可する。

前記の条件ａ，ｂは実施例１と同様であり、交流入力電圧波形の振幅の大きいところでヒータの点灯を低減させ、高調波電流の抑制に非常に有効であるが、全点灯と全消灯の繰り返しがより多く発生するため、フリッカには不利な方向となる。このため、前記ｃの条件を考慮して図８および図９で示されるように全消灯を極力減らすように制御することで、高調波電流は実施例１よりやや不利になるものの、全点灯と全消灯の繰り返しを低減させフリッカを向上させることができる。

以上説明したように、本実施例によれば、連続する２個の交流半波を１組とする複数組の連続する交流半波を１制御単位とし、粗調整のための、位相角０度でＯＮする組と、位相角０度でＯＮする組が無い場合の位相角１８０度までＯＮしない組と、微調整のための所要の電力から所定の最低電力を減算した電力に相当する位相角でＯＮする組と、前記所定の最低電力に相当する位相角でＯＮする組とを設けて前記負荷へ供給する電力を制御している。これにより、交流入力電圧波形の振幅の大きいところでのヒータの点灯を低減させた電力制御が可能となり、過渡特性に応じた急激な電流の立ち上がりで電源端子上に発生するノイズを低減でき、波数制御よりも電力制御の応答性やフリッカの向上させた画像形成装置を提供することができる。

実施例３である“画像形成装置”について説明する。本実施例は、低電力での制御時のフリッカ低減を重視した例である。
画像形成装置の全体構成、定着器の構成、セラミックヒ−タの駆動制御回路は実施例１と同様であるので、実施例１の説明を援用しここでの説明を省略する。
また、所定以上の高電力出力時の制御も実施例１または実施例２と同様であるので説明を省略する。

図１０は本実施例における制御フローチャートである。図１１は本実施例における３０％の電力でのヒータＯＮ１信号の制御詳細を示した図である。ヒータＯＮ２信号も同様に制御されるので説明を省略する。図１２は実施例１における３０％の電力でのヒータＯＮ１信号の制御詳細を示した図であり、本実施例との比較のために記載する。

セラミック面発ヒータ１０９ｃへの通電電力が３０％の時、実施例１における制御では図１２に示すように２半波のみ通電し、残りの４半波は全消灯している。この場合、高調波電流は大きく低減されているものの、セラミック面発ヒータ１０９ｃの消灯期間が長いためフリッカには不利な状態となっている。このため、画像形成装置の構成によっては高調波電流の規格にはやや余裕があるものの、フリッカの状態が満足できない場合も考えられる。本実施例はこういった状況に対処するものである。

本実施例では、図１０の制御フローチャートに示すように、通電電力があらかじめ規定した切り替え電力Ｗ１（Ｓ１）を超えている場合は、事前の設定に応じて実施例１または実施例２と同様にヒータＯＮ１信号の制御を行う（Ｓ２、Ｓ３）。セラミック面発ヒータ１０９ｃへの通電電力があらかじめ規定した切り替え電力以下の場合、２半波を一制御単位とした通常の位相制御へ制御を切り替える（Ｓ４）。切り替え電力は本実施例では、２半波を全点灯で残りの４半波は全消灯となってしまう最大電力すなわち３３．３％として規定する。切り替え後は図１１に示すように全ての半波にセラミック面発ヒータ１０９ｃへの通電が分散するので、セラミック面発ヒータ１０９ｃの消灯期間が短くフリッカ性能は向上する。また、低電力Ｄｕｔｙ時の通電に限られるため、交流入力電圧波形の振幅の小さいところでヒータの点灯に限られるため、高調波電流の増加も最小限に抑えることが可能となる。

以上説明したように、本実施例によれば、低電力での制御を通常の位相制御としているので、実施例１より低電力時のフリッカを低減することができる。

実施例１における６０％の電力でのヒータＯＮ信号の制御詳細を示す図実施例１である画像形成装置の概略構成を示す断面図実施例１におけるセラミックヒ−タの駆動制御回路の回路図。実施例１におけるセラミックヒータの構成を示す図実施例１における定着装置の構成を示す断面図実施例１における３組の点灯位相角を組み合わせて点灯電力を制御するときの各点灯位相角と電力を示す表実施例１における半波単位での点灯位相角と電力の関係を示す表実施例２における６０％の電力でのヒータＯＮ信号の制御詳細を示す図実施例２における３つの点灯位相角を組み合わせて点灯電力を制御するときの各点灯位相角と電力を示す表実施例３における処理を示すフローチャート実施例３における３０％の電力でのヒータＯＮ信号の制御詳細を示す図実施例３の説明のための、実施例１における３０％の電力でのヒータＯＮ信号の制御詳細を示す図

符号の説明

１０１画像形成装置
１０９定着器
１０９ｃセラミックヒータ
１２６エンジンコントローラ
４、１３トライアック

Claims

交流電源から負荷へ供給する交流電力を任意の位相角でＯＮし１８０度の位相角でＯＦＦすることが可能なスイッチング手段と、前記スイッチング手段がＯＮする位相角を制御する制御手段とを備えた電力制御装置であって、
前記制御手段は、連続する２個の交流半波を１組とする複数組の連続する交流半波を１制御単位とし、粗調整のための、位相角０度でＯＮする組と、位相角０度でＯＮする組が無い場合の位相角１８０度までＯＮしない組と、微調整のための所要の電力から所定の最低電力を減算した電力に相当する位相角でＯＮする組と、前記所定の最低電力に相当する位相角でＯＮする組とを設けて前記負荷へ供給する電力を制御することを特徴とする電力制御装装置。
交流電源から負荷へ供給する交流電力を任意の位相角でＯＮし１８０度の位相角でＯＦＦすることが可能なスイッチング手段と、前記スイッチング手段がＯＮする位相角を制御する制御手段とを備えた電力制御装置であって、
前記制御手段は、制御電力が所定の電力以下の場合には、連続する２個の交流半波を１制御単位として制御電力に応じた位相制御を行い、
制御電力が前記所定の電力を超える場合には、連続する２個の交流半波を１組とする複数組の連続する交流半波を１制御単位とし、粗調整のための位相角０度でＯＮする組および／または位相角１８０度までＯＮしない組と、微調整のための所要の位相角でＯＮする組とを設けて前記負荷へ供給する電力を制御することを特徴とする電力制御装置。
交流電源から負荷へ供給する交流電力を任意の位相角でＯＮし１８０度の位相角でＯＦＦすることが可能なスイッチング手段と、前記スイッチング手段がＯＮする位相角を制御する制御手段とを備えた電力制御装置であって、
前記制御手段は、制御電力が所定の電力以下の場合には、連続する２個の交流半波を１制御単位として制御電力に応じた位相制御を行い、
制御電力が前記所定の電力を超える場合には、連続する２個の交流半波を１組とする複数組の連続する交流半波を１制御単位とし、粗調整のための、位相角０度でＯＮする組と、位相角０度でＯＮする組が無い場合の位相角１８０度までＯＮしない組と、微調整のための所要の電力から所定の最低電力を減算した電力に相当する位相角でＯＮする組と、前記所定の最低電力に相当する位相角でＯＮする組とを設けて前記負荷へ供給する電力を制御することを特徴とする電力制御装装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の電力制御装置により定着装置の加熱電力を制御することを特徴とする画像形成装置。