JP5573481B2 - ヒータ制御装置、画像形成装置、ヒータ制御方法、およびコンピュータが実行可能なプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ヒータ制御装置、画像形成装置、ヒータ制御方法、およびコンピュータが実行可能なプログラムに関する。

一般に、電子写真式の複写機等の画像形成装置では、加熱定着ローラに加圧ローラを圧接させて構成した定着装置が用いられている。この種の定着装置は、加熱した定着ローラを回転させながら、この回転する定着ローラと加圧ローラとの間にトナーが転写された転写材を通し、トナーを加熱溶融させて転写材上に融着させるものである。

電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着ヒータには、ハロゲンヒータが広く用いられている。ハロゲンヒータは、突入電流を大きく流し、立ち上がり時間が短いことが特徴であるが、突入電流が大きいため、配線インピーダンスにおいて電圧変動（フリッカ）が生じ、屋内の電灯のちらつきの原因となっている。

ハロゲンヒータを用いた定着装置は、立ち上がり時は大電力を必要とするが、待機時では、小電力で充分であるため、ヒータ点灯時間は短時間点灯制御の傾向にある。

近年、ハロゲンヒータを用いた定着ヒータ制御において短時間の点灯制御により、ハロゲンヒータがハロゲンサイクルにならず、ヒータのフィラメントが侵食されて断線に至り、ヒータ寿命が短くなる現状が発生している。

ハロゲンヒータの温度制御より、ハロゲンヒータのハロゲンサイクルを優先した制御を行うため、温度リップルが大きくフリッカ特性に対して劣化する傾向にあり、また、消費電力に対しても必要以上のヒータ電力供給となり、システムの消費電力が大きくなることが課題であった。

例えば、特許文献１では、ハロゲンサイクルとなる最短ヒータ点灯時間を設定し、フィラメントが侵食しないように、ヒータの点灯時間を確保して制御する方法が提案されている。しかしながら、同文献の方法では、ヒータの寿命は長くなるが、フリッカ特性の劣化や消費電力が大きくなるという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ヒータフィラメントの侵食を低減し、かつフリッカ抑制及び消費電力の低減を向上させることが可能なヒータ制御装置、画像形成装置、ヒータ制御方法、およびコンピュータが実行可能なプログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、所定の制御周期を単位とし、前記制御周期内の交流電圧の半波長に全点灯または全消灯が点灯デューティ毎に割り当てられた点灯パターンに基づいて、ヒータを点灯制御するヒータ制御装置であって、前記ヒータの温度とその目標温度に基づいて、前記ヒータの点灯デューティを決定する点灯デューティ決定手段と、前記点灯デューティ決定手段で決定された点灯デューティに対応する前記点灯パターンに基づいて、ヒータの点灯制御を行うヒータ点灯制御手段と、を備え、前記ヒータ点灯制御手段は、前記決定された点灯デューティが所定値以下の場合には、前記決定された点灯デューティに対応する前記点灯パターンと電力消費が同等となるように、前記決定された点灯デューティより高い点灯デューティの点灯パターンの点灯期間内で一部点灯する位相角を徐々に広げていく合成パターンを使用して、前記ヒータの点灯制御を行うことを特徴とする。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、所定の制御周期を単位とし、前記制御周期内の交流電圧の半波長に全点灯または全消灯が点灯デューティ毎に割り当てられた点灯パターンに基づいて、ヒータを点灯制御するヒータ制御装置のヒータ制御方法であって、前記ヒータの温度とその目標温度に基づいて、前記ヒータの点灯デューティを決定する点灯デューティ決定工程と、前記点灯デューティ決定工程で決定された点灯デューティに対応する前記点灯パターンに基づいて、ヒータの点灯制御を行うヒータ点灯制御工程と、を含み、前記ヒータ点灯制御工程では、前記決定された点灯デューティが所定値以下の場合には、前記決定された点灯デューティに対応する前記点灯パターンと電力消費が同等となるように、前記決定された点灯デューティより高い点灯デューティの点灯パターンの点灯期間内で一部点灯する位相角を徐々に広げていく合成パターンを使用して、前記ヒータの点灯制御を行うことを特徴とする。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、所定の制御周期を単位とし、前記制御周期内の交流電圧の半波長に全点灯または全消灯が点灯デューティ毎に割り当てられた点灯パターンに基づいて、ヒータを点灯制御するヒータ制御装置に搭載されるプログラムであって、コンピュータを、前記ヒータの温度とその目標温度に基づいて、前記ヒータの点灯デューティを決定する点灯デューティ決定手段と、前記点灯デューティ決定手段で決定された点灯デューティに対応する前記点灯パターンに基づいて、ヒータの点灯制御を行うヒータ点灯制御手段と、として機能させ、前記ヒータ点灯制御手段は、前記決定された点灯デューティが所定値以下の場合には、記決定された点灯デューティに対応する前記点灯パターンと電力消費が同等となるように、前記決定された点灯デューティより高い点灯デューティの点灯パターンの点灯期間内で一部点灯する位相角を徐々に広げていく合成パターンを使用して、前記ヒータの点灯制御を行うことを特徴とする。

本発明によれば、ヒータフィラメントの侵食を低減し、かつフリッカ抑制及び消費電力の低減を向上させることが可能となるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１にかかる画像形成装置の全体構成を示すブロック図である。 図２は、点灯パターンを模式的に示す図である。 図３は、現状の定着ヒータ制御を説明するための図である。 図４は、ヒータ断線に至ったケミカルアタック領域に、ヒータフィラメント温度が入ってしまう制御データの例を示す図である。 図５は、ヒータ断裂したハロゲンヒータの色温度特性を説明するための図である。 図６は、本実施の形態の点灯パターンを説明するための図である。 図７は、本実施の形態の制御波形を説明するための図である。 図８は、制御部における低点灯デューティ設定時のヒータ制御の一例を説明するためのフローチャートである。 図９は、実施の形態２に係る制御部における低点灯デューティ設定時のヒータ制御の一例を説明するためのフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかるヒータ制御装置、画像形成装置、ヒータ制御方法、およびコンピュータが実行可能なプログラムの一実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものまたは実質的に同一のものが含まれる。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る画像形成装置１０の要部構成を示すブロック図である。同図においては、画像形成装置のうち定着ユニットに関する構成のみを示しており、他の構成（読み取りユニット、エンジンユニット等）の図示を省略している。画像形成装置１０は、画像形成装置１０に設けられた定着ユニット等のヒータを制御するヒータ制御装置を含んでいる。具体的には、画像形成装置１０は、メイン電源１００と、制御基板１１０とを主に備えている。さらに、画像形成装置１０は、さらに、定着ユニット１２０と、電源ＳＷ１４１と、ドアＳＷ１４２と、トライアック（ＴＲＩ）１４３とを備えている。

制御基板１１０は、画像形成装置１０全体を制御する。制御基板１１０は、不図示のＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、入出力インターフェイスがバスを介して接続されたコンピュータとして実装される。

制御基板１１０は、メイン電源１００と、定着ユニット１２０の間に設けられたＴＲＩ１４３や電磁リレー１０６のオン／オフを制御することにより、定着ユニット１２０のハロゲンヒータ１２１の温度制御やオン／オフの制御を行う。なお、ハロゲンヒータ１２１にかえて、セラミックヒータなど他のヒータを用いてもよい。

定着ユニット１２０のハロゲンヒータ１２１の近傍に配置されたサーミスタ１２２は、ハロゲンヒータ１２１の表面温度を検知する。制御基板１１０は、サーミスタ１２２が検知した表面温度をＡ／Ｄ変換して、ハロゲンヒータ１２１の表面温度を検知する。制御基板１１０は、この表面温度が安定するようＴＲＩ１４３や電磁リレー１０６のオン／オフを制御する。

画像形成装置１０の電源ＳＷ１４１がオンになると、ＡＣ電源１０１から供給された電流はフィルタ１０２でノイズ除去された後、整流ダイオード１０３及び平滑コンデンサ１０４で平滑化され、ＤＤＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｄｏｗｎ Ｃｏｎｖｅｔｅｒ）１０５に供給される。ＤＤＣ１０５は、スイッチング方式のＤＣ−ＤＣコンバータであり、定電圧Ｖｃｃを制御基板１１０に、２４Ｖを電磁リレー１０６に供給する。

電磁リレー１０６は、画像形成装置１０のドアＳＷ１４２がオンになるとスイッチ１０７をオンにすると共に、制御基板１１０を介して、定着ユニット１２０をオフにすることができる。すなわち、定着ユニット１２０の安全装置となる。

ゼロクロス検知回路１０８は、ＡＣ電源１０１のゼロクロス点を検出する。制御基板１１０は、このゼロクロス点に応じてＴＲＩ１４３をオン／オフする。スイッチ１０７がオンの場合、ゼロクロス検知回路１０８に供給される交流電流は、半波長毎に電圧がゼロ近くになる。このため、ゼロクロス検知回路１０８のトランジスタがオン電圧を保持できなくなる。ゼロクロス検知回路１０８は、このトランジスタの状態を検知してゼロクロス信号を制御基板１１０に出力する。

制御基板１１０は、点灯パターン記憶部１１１と、制御部１１２とを有している。制御部１１２は、交流電圧の半波長を１単位として、ハロゲンヒータ１２１への通電のオン／オフを制御する。制御部１１２は、具体的には、点灯パターン記憶部１１１に記憶されている点灯パターンに従いハロゲンヒータ１２１の点灯を制御する。

点灯パターン記憶部１１１は、点灯パターンを記憶している。点灯パターンは、制御周期単位のハロゲンヒータ１２１の点灯パターンである。制御周期とは、制御基板１１０が制御するＡＣ電源１０１の電圧周期であり、予め定められた長さの周期である。本実施の形態においては、制御周期を１０半波長とする。これに対応し、点灯パターン記憶部１１１に記憶されている点灯パターンは、１０半波長を単位として設定されている。

図２は、点灯パターンを模式的に示す図である。点灯パターン記憶部１１１は、各点灯デューティに対応付けられた点灯パターンを記憶している。ここで、点灯デューティとは、ハロゲンヒータ１２１の点灯比率である。本実施の形態においては、点灯デューティ１０％間隔の点灯パターン１０％〜９０％を格納している。点灯パターン記憶部１１１が記憶する点灯パターンは、いずれも１０Ｈｚ前後の周波数帯域を回避するような点灯パターンである。すなわち、フリッカを回避するように全点灯または全消灯が割り当てられた点灯パターンである。図２において、斜線で示す半波長がハロゲンヒータ１２１の点灯に相当する領域である。例えば、点灯デューティ３０％においては、１０半波長のうち所定の３半波長においてハロゲンヒータ１２１の点灯が設定されている。

図１に戻り、制御部１１２は、点灯デューティ決定部１１３と、点灯制御部１１４とを有している。点灯デューティ決定部１１３は、サーミスタ１２２により検出されたハロゲンヒータ１２１の表面温度と目標温度に基づいて点灯デューティを決定する。

点灯制御部１１４は、点灯デューティ決定部１１３により決定された点灯デューティに対応する点灯パターンを、点灯パターン記憶部１１１から読み出し、読み出した点灯パターンに従ってハロゲンヒータ１２１を点灯制御する。例えば、点灯デューティが３０％の場合は、３０％の点灯パターンを使用してハロゲンヒータ１２１を点灯制御する。

また、点灯制御部１１４は、点灯デューティ決定部１１３で決定された点灯デューティが低い場合（例えば、１０％、２０％）は、決定された点灯デューティより高い点灯デューティの点灯パターン（例えば、６０％、７０％）を使用して、決定された点灯デューティと電力消費が同等となるように、高い点灯デューティの点灯パターンをその点灯期間内で等分割して一部点灯させる（この点灯パターンを、「フリッカ抑制パターン」と称する）。また、点灯制御部１１４は、点灯デューティ決定部１１３で決定された点灯デューティが低い場合（例えば、１０％、２０％）で、かつ、ハロゲンヒータ１２１のヒータＯＦＦの期間が所定制御期間以上の場合は、このフリッカ抑制パターンとソフトスタートパターンを組み込んだパターン（以下、この点灯パターンを「合成パターン」という）を使用して、ヒータ制御を行う。

以下、点灯デューティが低い場合のハロゲンヒータ１２１の点灯制御について詳細に説明する。

図３は、現状の定着ヒータ制御を説明するための図である。機械の短時間立ち上げ要求のため、ハロゲンヒータの電力値は大きくなる傾向にある。また、コスト低減や小型化のために、各機械の状態モードに併せたハロゲンヒータを複数本搭載することが難しい状況にある。このため、機械の待機時などの定着電力が低くてよい動作モードの場合は、ハロゲンヒータの点灯デューティは小さく、オン期間が短時間になっている。

そこで、ハロゲンヒータの点灯開始時に大きな突入電流が発生し、フリッカ劣化の傾向にあるため、図３に示すように、要求デューティを点灯する前に、位相制御を追加して突入電流を抑制するソフトスタート制御が行われている。

しかしながら、かかるソフトスタート制御では、ソフトスタート期間が長く、固定期間とし、また、ヒータオフ期間が長くなるため、定着温度の温度振れ幅である温度リップルが大きくなる傾向にあった。そのため、通常のハロゲンヒータの点灯時に発生するハロゲンサイクルまでヒータ温度が達成せずに、フィラメントが侵食されるケミカルアタックの発生頻度が高い領域で制御されてしまうため、ハロゲンヒータの断線に至る不具合が発生している。

図４は、ヒータ断線に至ったケミカルアタック領域に、ヒータフィラメント温度が入ってしまう制御データの例を示している。ハロゲンヒータは、白熱灯の寿命が短いことに対して寿命を長くすることを目的に開発され、ヒータ管内にハロゲンガスを注入し、ヒータフィラメントのタングステンと管内に注入されたハロゲンガスのハロゲンサイクルの活性化によりフィラメントの侵食を防止し、ヒータの延命を行っている。

ハロゲンヒータの温度は、フィラメントの色温度で測られ、ハロゲンガスの注入濃度によりハロゲンサイクルの活性化する温度が変わってくるが一般的に２６００Ｋ以上で安定してくる。一方、フィラメントの侵食が激しいケミカルアタック領域は、１０００Ｋ〜２０００Ｋくらいに集中している。これは注入ガスの活性する分圧特性に影響されている。

図５は、ヒータ断裂したハロゲンヒータの色温度特性を説明するための図である。図５に示すように、ヒータ断線したヒータの色温度特性は、ヒータ制御では、１８００Ｋ付近にピークがあり、８００Ｋくらいの間に上下するリップル特性で、フィラメントへの侵食が激しい色温度領域で制御されている。

そこで、本実施の形態では、待機時のヒータ断線を抑制するために、ハロゲンヒータの色温度特性を考慮して色温度のリップル幅を狭くして、ハロゲンヒータのフィラメントを侵食するケミカルアタックの活性領域を避け、９００Ｋ以下の低色温度領域で制御する。また、フリッカを感じさせる周波数帯域にならないような電力制御を行うことで、フリッカを低減させると共に、温度リップルを低減することで不要な電力消費を削減する。

すなわち、本実施の形態では、点灯デューティが低い場合のハロゲンヒータ１２１の点灯制御は、以下の（１）、（２）を特徴としている。図６は、本実施の形態の点灯パターンを説明するための図、図７は、本実施の形態の制御波形を説明するための図である。本実施の形態では、点灯デューティが低い場合として、点灯デューティ２０％以下（１０％、２０％）としている。

（１）フリッカが生じる約１０Ｈｚの周波数成分をカットするフリッカ抑制パターン
フリッカが発生する点灯周期は、約１０Ｈｚ（８．８Ｈｚ）を中心とした帯域となっているのが知られている。そこで、本実施の形態では、フリッカを生じさせる約１０Ｈｚ（８．８Ｈｚ）の帯域の周波数成分を含まないようなフリッカ抑制パターンを設定している。

図６に示すように、点灯デューティ１０％の場合は、点灯デューティ６０％の点灯パターン（ａ）を、点灯デューティ１０％の点灯パターンと電力消費が等しくなるように、その点灯する６個の半波長の波形をそれぞれ等分割してその一部を点灯させるフリッカ抑圧パターン（ｂ）を設定する。点灯デューティ６０％の点灯パターンを等分割して点灯させる方が、点灯デューティ１０％の点灯パターンよりもフリッカ抑制に対して有効である。

また、点灯デューティ２０％の場合は、点灯デューティ７０％の点灯パターンを、点灯デューティ２０％の点灯パターンと電力消費が等しくなるように、その点灯する７個の半波長の波形をそれぞれ等分割してその一部を点灯させるフリッカ抑圧パターンを使用する。なお、点灯パターンの２０％と８０％とでは、オン／オフ時間が逆の関係となっており、オン／オフの切り替え回数が少なく、他の点灯デューティと比較すると、フリッカが発生しやすい周波数特性になりやすい。そのため、点灯デューティ２０％の場合は、７０％の点灯パターンを使用する。

（２）制御周期の点灯デューティに対して、供給突入電流の抑制と温度リップルの低減を可能とするヒータ制御
現状の搭載するハロゲンヒータ１２１の定格は、大容量化の傾向にあり、待機時の供給電力は小さくて済むため、従来はフリッカ対策用に実装しているソフトスタート時の電力供給部分も考慮する必要がある。そこで、本実施の形態では、ソフトスタート波形とフリッカ抑制パターンを組み込んだ合成パターンを使用して、ソフトスタート波形による電力供給過多を抑制し、かつ、温度リップルの低減とフリッカを抑制する。

すなわち、温度リップルの低下により、待機時の様な低電力制御時においてもハロゲンヒータ１２１のケミカルアタックの活性化されている帯域からはずしてヒータ制御を行うことで、ヒータ断線の寿命を延ばすものである。図６の（ｃ）は、点灯デューティ１０％の場合の合成パターンを示している。点灯デューティ１０％の合成パターンは、点灯デューティ１０％のフリッカ抑制パターン（図６（ｂ））の点灯する位相角を徐々に広げていき、電力消費が点灯デューティ１０％のフリッカ抑制パターン（点灯デューティ１０％の点灯パターン）と同じになるようにしたものである。点灯デューティ２０％の合成パターンは、点灯デューティ２０％のフリッカ抑制パターンの点灯する位相角を徐々に広げていき、電力消費が点灯デューティ２０％のフリッカ抑制パターン（点灯デューティ２０％の点灯パターン）と同じになるようにしたものである。

本実施の形態では、合成パターンを、低点灯デューティ（１０％、２０％）時で、かつ、ハロゲンヒータ１２１のオフ期間が一定制御周期（例えば、１制御周期）以上の場合のヒータ点灯時に使用する。本実施の形態では、低点灯デューティとして、点灯デューティ１０％、２０％を対象としている。これは、搭載するハロゲンヒータ１２１の定格電力にもよるが、点灯デューティ３０％，４０％としていくと、ソフトスタートする位相角が広がり高調波電流や雑音端子電圧のレベルが悪化するためである。

図７は、点灯デューティが１０％の場合のヒータ制御を説明するための図である。同図において、（ａ）は従来のヒータ制御、（ｂ）は、ハロゲンヒータ１２１のオフ期間が所定制御周期以上の場合のヒータ制御（本実施の形態の制御１）、（ｃ）は、ハロゲンヒータのオフ期間が所定制御周期以上でない場合のヒータ制御（本実施の形態の制御２）である。

ハロゲンヒータ１２１のオフ期間が所定制御周期以上の場合は、（ｂ）に示すように、最初の１制御周期（従来のソフトスタート期間に相当する期間）は、点灯デューティ１０％の合成パターンを使用し、次の制御周期からは点灯デューティ１０％のフリッカ抑制パターンを使用する。これにより、ソフトスタート時のオーバー過熱を防止すると共にフリッカの抑制を図ることができる。ハロゲンヒータ１２１のオフ期間が所定制御周期以上でない場合（連続点灯の場合）は、（ｃ）に示すように、最初の制御周期から点灯デューティ１０％のフリッカ抑制パターンを使用する。これにより、フリッカを抑制することができる。

なお、合成パターンおよびフリッカ抑制パターンを、予め、点灯パターン記憶部１１１に記憶しておき、点灯制御部１１４が読み出して使用する構成としてもよく、また、点灯制御部１１４が点灯デューティ６０％の点灯パターンを点灯パターン記憶部１１１から読み出し、読み出した点灯デューティ６０％の点灯パターンを使用して、合成パターンおよびフリッカ抑制パターンとなるように演算して点灯制御することにしてもよい。

図８は、制御部１１２における低点灯デューティ設定時のヒータ制御の一例を説明するためのフローチャートである。同図において、まず、点灯制御部１１４は、点灯デューティ決定部１１３から点灯デューティ１０％の要求があるか否かを判断する（ステップＳ１）。点灯制御部１１４は、点灯デューティ１０％の要求がある場合には（ステップＳ１の「Ｙｅｓ」）、前ハロゲンヒータオフ期間（ｍｓ）≧１制御周期となるか否かを判断する（ステップＳ２）。すなわち、点灯デューティ１０％の点灯前の現時点におけるハロゲンヒータ１２１の点灯状態を確認し、連続点灯となるか否かを判断する。

前ハロゲンヒータオフ期間（ｍｓ）≧１制御周期となる場合には（ステップＳ２の「Ｙｅｓ」）、すなわち、連続点灯でない場合は、点灯制御部１１４は、最初の制御周期に点灯パターン１０％の合成パターンを使用し、次の制御周期から点灯パターン１０％のフリッカ抑圧パターンを使用したヒータ点灯制御（図７（ｂ）参照）を行う（ステップＳ３）。

前ハロゲンヒータオフ期間（ｍｓ）≧１制御周期とならない場合には（ステップＳ２の「Ｎｏ」）、すなわち、連続点灯となる場合は、点灯制御部１１４は、点灯デューティ１０％のフリッカ抑圧パターンを使用したヒータ点灯制御（図７（ｃ）参照）を行う（ステップＳ４）。

他方、点灯制御部１１４は、設定デューティ設定部１１３から点灯デューティ１０％の要求がない場合には（ステップＳ１の「Ｎｏ」）、点灯デューティ２０％の要求があるか否かを判断する（ステップＳ５）。点灯デューティ２０％の要求がない場合には（ステップＳ５の「Ｎｏ」）、ステップＳ１に戻る。

点灯デューティ２０％の要求がある場合には（ステップＳ５の「Ｙｅｓ」）、点灯制御部１１４は、前ハロゲンヒータオフ期間（ｍｓ）≧１制御周期となるか否かを判断する（ステップＳ６）。

前ハロゲンヒータオフ期間（ｍｓ）≧１制御周期となる場合には（ステップＳ６の「Ｙｅｓ」）、すなわち、連続点灯とならない場合は、点灯制御部１１４は、最初の制御周期に点灯パターン２０％の合成パターンを使用し、次の制御周期から点灯パターン２０％のフリッカ抑圧パターンを使用したヒータ点灯制御を行う（ステップＳ７）。

前ヒータオフ期間（ｍｓ）≧１制御周期とならない場合には（ステップＳ６の「Ｎｏ」）、すなわち、連続点灯となる場合は、点灯制御部１１４は、点灯デューティ２０％のフリッカ抑圧パターンを使用したヒータ点灯制御を行う（ステップＳ８）。

以上説明したように、本実施の形態によれば、所定の制御周期を単位とし、制御周期内の交流電圧の半波長に全点灯または全消灯が点灯デューティ毎に割り当てられた点灯パターンに基づいて、ハロゲンヒータ１２１を点灯制御するヒータ制御装置であって、ハロゲンヒータ１２１の温度とその目標温度に基づいて、ハロゲンヒータ１２１の点灯デューティを決定する点灯デューティ決定部１１３と、点灯デューティ決定部１１３で決定された点灯デューティに対応する前記点灯パターンに基づいて、ハロゲンヒータ１２１の点灯制御を行うヒータ点灯制御部１１４と、を備え、ヒータ点灯制御部１１４は、決定された点灯デューティが所定値以下の場合には、フリッカ抑圧パターンおよびソフトスタートパターンを組み込んだ合成パターンを使用して、ハロゲンヒータ１２１の点灯制御を行うこととしたので、ヒータフィラメントの侵食を低減し、かつフリッカ抑制及び消費電力の低減を向上させることが可能となる。

また、ヒータ点灯制御部１１４は、ハロゲンヒータ１２１のオフ期間が所定期間以上の場合に、合成パターンを使用して点灯制御を行うこととしたので、ハロゲンヒータ１２１のオフ期間が所定期間以上の場合に、ヒータフィラメントの侵食を低減し、かつフリッカ抑制及び消費電力の低減を向上させることが可能となる。

また、合成パターンは、決定された点灯デューティ（に対応する点灯パターンと電力消費が同等となるように、決定された点灯デューティより高い点灯デューティの点灯パターンを使用して、その点灯期間内で一部点灯する位相角を徐々に広げていくパターン（図６（３）参照）としたので、従来のソフトスタート期間に該当する期間の消費電力を低減することが可能となる。

また、ヒータ点灯制御部１１４は、最初の１制御周期では、合成パターンを使用し、その後の制御周期では、フリッカ抑圧パターンを使用してハロゲンヒータ１２１を点灯制御し（図７（ｂ）参照）、フリッカ抑圧パターンは、決定された点灯デューティに対応する点灯パターンと電力消費が同等となるように、決定された点灯デューティより高い点灯デューティの点灯パターンを使用して、その点灯期間内で等分割して一部点灯させるパターンであることとしたので、従来のソフトスタート期間に該当する期間では、フリッカ抑圧および消費電力の低減が可能となり、その後の期間では、フリッカを抑圧することが可能となる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、点灯デューティ１０％の場合は、点灯デューティ６０％の点灯パターンに基づく、フリッカ抑圧パターンおよび合成パターンを使用することとしたが、点灯デューティ１０％の場合は、点灯デューティ６０％または点灯デューティ７０％に基づく、フリッカ抑圧パターンおよび合成パターンを使用することにしてもよい。ハロゲンヒータ１２１の定格電力が大きい場合は、突入電流が大きくなるため位相角を徐々に増やしていくためには、分割数が多いほど有利になる。他方、ハロゲンヒータの定格電力が小さい場合は、分割数が多いと昇温時間が長くなってしまうため、分割数が少ない方が有利である。

ここで、点灯デューティ７０％の点灯パターンを、点灯デューティ１０％の点灯パターンと電力消費が等しくなるように、その点灯する７個の半波長の波形をそれぞれ等分割してその一部を点灯させるパターンを、点灯デューティ１０％のフリッカ抑圧パターン２と称する。また、点灯デューティ１０％のフリッカ抑制パターン２の点灯する位相角を徐々に広げていき、電力消費が点灯デューティ１０％のフリッカ抑制パターン２（点灯デューティ１０％の点灯パターン）と同じになるようにしたものを、点灯デューティ１０％の合成パターン２と称する。

点灯デューティ１０％の場合は、ハロゲンヒータ１２１の定格電力が大きい場合には、点灯デューティ１０％の合成パターン２を使用し、ハロゲンヒータ１２１の定格電力が小さい場合は、点灯デューティ１０％の合成パターン（実施の形態１で説明した点灯パターン６０％）を使用することにしてもよい。

また、ハロゲンヒータ１２１の点灯前のオフ期間の長さによって、突入電流の大きさが変わってくるため、ハロゲンヒータ１２１の点灯前のオフ期間の長さに応じて、合成パターンと合成パターン２とを切り替えることにしてもよい。

図９は、実施の形態２に係る制御部１１２における低点灯デューティ設定時のヒータ制御の一例を説明するためのフローチャートである。同図において、まず、点灯制御部１１４は、点灯デューティ決定部１１３から点灯デューティ１０％の要求があるか否かを判断する（ステップＳ１）。点灯制御部１１４は、点灯デューティ１０％の要求がある場合には（ステップＳ１１の「Ｙｅｓ」）、前ハロゲンヒータオフ期間（ｍｓ）≧１制御周期であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。

前ハロゲンヒータオフ期間（ｍｓ）≧１制御周期とならない場合には（ステップＳ１２の「Ｎｏ」）、点灯制御部１１４は、点灯デューティ１０％のフリッカ抑圧パターンを使用したヒータ点灯制御（図７（ｃ）参照）を行う（ステップＳ１６）。

前ヒータオフ期間（ｍｓ）≧１制御周期となる場合には（ステップＳ１２の「Ｙｅｓ」）、前ヒータオフ期間（ｍｓ）≧Ｎ（Ｎは２以上）×制御周期となるか否かを判断する（ステップＳ１３）。

前ヒータオフ期間（ｍｓ）≧Ｎ×制御周期とならない場合には（ステップＳ１３の「Ｎｏ」）、点灯制御部１１４は、最初の制御周期に点灯パターン１０％の合成パターンを使用し、次の制御周期から点灯パターン１０％のフリッカ抑圧パターンを使用したヒータ点灯制御を行う（ステップＳ１５）。

他方、前ヒータオフ期間（ｍｓ）≧Ｎ×制御周期となる場合には（ステップＳ１３の「Ｙｅｓ」）、点灯制御部１１４は、最初の制御周期に点灯パターン１０％の合成パターン２を使用し、次の制御周期から点灯パターン１０％のフリッカ抑圧パターン２を使用したヒータ点灯制御を行う（ステップＳ１４）。

実施の形態２によれば、ハロゲンヒータ１２１のオフ期間またはハロゲンヒータ１２１の定格電力に応じて、使用する合成パターンの種類を切り替えることしたので、突入電流の大きさに応じて、好適な合成パターンを選択することが可能となる。

なお、実施の形態１，２の画像形成装置は、ＣＰＵなどの制御装置と、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶装置と、ＨＤＤ、ＣＤドライブ装置などの外部記憶装置とを備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。

実施形態１，２の画像形成装置で実行されるヒータ制御プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。

また、実施形態１，２の画像形成装置で実行されるヒータ制御プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の画像形成装置で実行されるヒータ制御プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

また、実施形態１，２のヒータ制御プログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。

実施の形態１，２の画像形成装置で実行されるヒータ制御プログラムは、上述した各部（点灯デューティ決定部、点灯制御部）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が上記記憶媒体からヒータ制御プログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、各部が主記憶装置上に生成されるようになっている。

なお、実施の形態１，２では、画像形成装置は、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能およびファクシミリ機能のうち少なくとも２つの機能を有する複合機であってもよく、複写機、プリンタ、スキャナ装置、ファクシミリ装置等の画像形成装置であればいずれにも適用することができる。

１０ 画像形成装置
１００ メイン電源
１０１ ＡＣ電源
１０２ フィルタ
１０３ 整流ダイオード
１０４ 平滑コンデンサ
１０６ 電磁リレー
１０７ スイッチ
１０８ ゼロクロス検知回路
１１０ 制御基板
１１１ 点灯パターン記憶部
１１２ 制御部
１１３ 点灯デューティ決定部
１１４ 点灯制御部
１２０ 定着ユニット
１２１ ハロゲンヒータ
１２２ サーミスタ
１４１ 電源ＳＷ
１４２ ドアＳＷ
１４３ ＴＲＩ

特開２００２−２３５４８号公報

Claims (7)

1. 所定の制御周期を単位とし、前記制御周期内の交流電圧の半波長に全点灯または全消灯が点灯デューティ毎に割り当てられた点灯パターンに基づいて、ヒータを点灯制御するヒータ制御装置であって、
   前記ヒータの温度とその目標温度に基づいて、前記ヒータの点灯デューティを決定する点灯デューティ決定手段と、
   前記点灯デューティ決定手段で決定された点灯デューティに対応する前記点灯パターンに基づいて、ヒータの点灯制御を行うヒータ点灯制御手段と、
   を備え、
   前記ヒータ点灯制御手段は、前記決定された点灯デューティが所定値以下の場合には、
   前記決定された点灯デューティに対応する前記点灯パターンと電力消費が同等となるように、前記決定された点灯デューティより高い点灯デューティの点灯パターンの点灯期間内で一部点灯する位相角を徐々に広げていく合成パターンを使用して、前記ヒータの点灯制御を行うことを特徴とするヒータ制御装置。
2. 前記ヒータ点灯制御手段は、前記決定された点灯デューティが所定値以下の場合で、かつ、前記ヒータのオフ期間が所定期間以上の場合に、前記合成パターンを使用して、前記ヒータの点灯制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のヒータ制御装置。
3. 前記ヒータ点灯制御手段は、前記ヒータのオフ期間または前記ヒータの定格電力に応じて、使用する前記合成パターンの種類を切り替えることを特徴とする請求項２に記載のヒータ制御装置。
4. 前記ヒータ点灯制御手段は、前記決定された点灯デューティが所定値以下の場合で、かつ、前記ヒータのオフ期間が所定期間以上の場合には、最初の１制御周期では、前記合成パターンを使用し、その後の制御周期では、前記フリッカ抑圧パターンを使用して前記ヒータを点灯制御し、
   前記フリッカ抑圧パターンは、前記決定された点灯デューティに対応する前記点灯パターンと電力消費が同等となるように、前記決定された点灯デューティより高い点灯デューティの点灯パターンを使用して、その点灯期間内で等分割して一部点灯させるパターンであることを特徴とする請求項２に記載のヒータ制御装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のヒータ制御装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
6. 所定の制御周期を単位とし、前記制御周期内の交流電圧の半波長に全点灯または全消灯が点灯デューティ毎に割り当てられた点灯パターンに基づいて、ヒータを点灯制御するヒータ制御装置のヒータ制御方法であって、
   前記ヒータの温度とその目標温度に基づいて、前記ヒータの点灯デューティを決定する点灯デューティ決定工程と、
   前記点灯デューティ決定工程で決定された点灯デューティに対応する前記点灯パターンに基づいて、ヒータの点灯制御を行うヒータ点灯制御工程と、
   を含み、
   前記ヒータ点灯制御工程では、前記決定された点灯デューティが所定値以下の場合には、前記決定された点灯デューティに対応する前記点灯パターンと電力消費が同等となるように、前記決定された点灯デューティより高い点灯デューティの点灯パターンの点灯期間内で一部点灯する位相角を徐々に広げていく合成パターンを使用して、前記ヒータの点灯制御を行うことを特徴とするヒータ制御装置のヒータ制御方法。
7. 所定の制御周期を単位とし、前記制御周期内の交流電圧の半波長に全点灯または全消灯が点灯デューティ毎に割り当てられた点灯パターンに基づいて、ヒータを点灯制御するヒータ制御装置に搭載されるプログラムであって、
   コンピュータを、
   前記ヒータの温度とその目標温度に基づいて、前記ヒータの点灯デューティを決定する点灯デューティ決定手段と、
   前記点灯デューティ決定手段で決定された点灯デューティに対応する前記点灯パターンに基づいて、ヒータの点灯制御を行うヒータ点灯制御手段と、
   として機能させ、
   前記ヒータ点灯制御手段は、前記決定された点灯デューティが所定値以下の場合には、
   前記決定された点灯デューティに対応する前記点灯パターンと電力消費が同等となるように、前記決定された点灯デューティより高い点灯デューティの点灯パターンの点灯期間内で一部点灯する位相角を徐々に広げていく合成パターンを使用して、前記ヒータの点灯制御を行うことを特徴とするコンピュータが実行可能なプログラム。

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