JP6071645B2

JP6071645B2 - 定着装置、画像形成装置及び電力供給制御方法

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Description

本発明は、トナー像を記録紙上に定着させる定着装置の発熱体の電力供給制御方法を用いた画像形成装置に関する。

従来、複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置において、記録紙上に形成されたトナー像を加熱して定着させる定着装置として、熱ローラ式の熱定着装置やフィルム加熱式の熱定着装置が用いられている。フィルム加熱式の熱定着装置は、セラミックヒータを熱源としており、ヒータは、双方向サイリスタ（以降、トライアックという）等のスイッチング素子を介して交流電源に接続され、交流電源によりヒータに電力が供給される。定着装置には温度検出素子、例えばサーミスタ感温素子が設けられており、温度検出素子により定着装置の温度が検出され、検出された温度情報に基づいて、ＣＰＵがスイッチング素子をオン／オフ制御する。これにより、ヒータへの電力供給をオン／オフし、定着装置の温度が目標温度になるよう制御される。また、定着装置のヒータには、記録紙の中央部を主に温めるヒータと、記録紙の端部を主に温めるヒータというように、複数のヒータを組み合わせたものがある。複数のヒータを組み合わせた定着装置では、それぞれのヒータへの電力供給の比率を変えて、いろいろな記録紙サイズに対応できるようにしている。

ヒータへのオン／オフ制御は、位相制御又は波数制御により行われる。位相制御は、交流電源の１半波内の任意の位相角でヒータをオンすることで、ヒータに電力を供給する電力制御方式である。一方、波数制御は、ヒータのオン／オフを交流電源の半波単位で行う電力制御方式である。また、ヒータの制御をどちらか一方に固定せずに、位相制御と波数制御を組み合わせた方式（以下、位相波数組み合わせ制御という）を用いるものもある。例えば特許文献１では、複数半波を一制御周期とするうちの一部の半波を位相制御し、残りを波数制御している。これにより、位相制御だけの場合に比べて高調波電流やスイッチングノイズの発生を抑えることができ、波数制御だけの場合に比べてフリッカを低減することができ、ヒータへの電力制御をより多段階に制御可能としている。

特開２００３−１２３９４１号公報

昨今のプリント速度の高速化により、ヒータに供給される電力は増加する傾向にあるため、定着装置の電流値も増える傾向にあり、規格上限は超えないが規格上限に近い値を使用するようになってきている。また、昨今の画像形成装置の高速化に伴い、記録紙の搬送速度が速くなり定着装置の加熱温度の高温化や加熱温度の精度の厳密化が求められるようになってきている。そのため、より細かな電力制御を行う必要性が高まり、前述した位相波数組み合わせ制御を採用することが多くなってきている。更に、高調波抑制を目的とするイミニティ規格ＩＥＣ６１０００−３−２の６．１項“非対称制御の禁止”という要請が出てきている。この規格を満たすために、一制御周期単位内での正半波の電力供給量と負半波の電力供給量が同じになるように制御パターンを設定することが必要である。

このように、一制御周期の単位で非対称となる制御をしないような制御パターンでヒータ制御を行うようになったため、以下のような課題も存在する。定着装置の温度変化又は記録紙の通紙状態に応じて、ヒータの電力供給の比率や投入電力の割合を切り替えるために制御パターンを切り替える場合、次のような課題が発生する。即ち、対称性を保つため制御パターンの一制御周期の出力が完了するまで、異なる制御パターンに切り替えることができず、制御パターンの切り替えまでの時間が長くなってしまう。更に、複数のヒータを組み合わせて、それぞれのヒータへの電力供給の比率を制御パターンごとに固定にしている場合に制御パターンを切り替える場合にも、同様の課題が発生する。即ち、複数のヒータを組み合わせている場合においても、制御パターンの一制御周期の出力が完了するまで、制御パターンの切り替えを待たなければならない。このため、例えば幅広の記録紙を通紙した後に制御パターンを切り替えて端部を温めるヒータの電力供給を停止させたい場合でも、記録紙が定着装置を通過した後であって一制御周期が終わってから制御パターンを切り替えることとなる。このような場合、端部を温めるヒータへの電力供給が停止するまでに時間がかかってしまい、定着装置の端部を過剰に温めてしまうという課題がある。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、ヒータの制御パターンを切り替える際に、一制御周期の途中であっても、正半波と負半波の電力供給量を同じにしつつ制御パターンの切り替えを行うことを目的とする。

前述の課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。

（１）商用交流電源から供給される電力によって発熱する複数の発熱体と、前記複数の発熱体の温度を検出する温度検出素子と、前記温度検出素子の検出温度に応じて前記商用交流電源から前記複数の発熱体へ供給する電力を制御する際に、前記商用交流電源の交流波形における連続する所定数の半波を一制御周期として、正半波と負半波とで供給する電力が等しくなるように、且つ、所定の比率で所定の電力を前記複数の発熱体の各々に供給するように制御する制御手段と、を備え、記録紙に形成された未定着トナー像を記録紙に定着させる定着装置であって、前記制御手段は、前記所定の比率及び／又は前記所定の電力を切り替える際に、前記一制御周期の中で既に電力を供給した半波について、正半波と負半波とで供給する電力が等しくならない半波がある場合には、正半波と負半波とで供給する電力が等しくなるような半波を出力して、正半波と負半波とで供給する電力が等しくなるように制御し、その後、前記一制御周期の中で既に供給した半波についての電力の平均値が、前記一制御周期にわたって供給される電力の平均値と等しくならない場合には、更に正半波と負半波とで供給する電力が等しくなるような２半波を連続して出力し、前記一制御周期にわたって供給される電力の平均値と等しくなるように制御することを特徴とする定着装置。

（２）商用交流電源から供給される電力によって発熱する複数の発熱体を有し、記録紙に形成された未定着トナー像を記録紙に定着させる定着手段と、前記複数の発熱体の温度を検出する温度検出素子と、前記温度検出素子の検出温度に応じて前記商用交流電源から前記複数の発熱体へ供給する電力を制御する際に、前記商用交流電源の交流波形における連続する所定数の半波を一制御周期として、正半波と負半波とで供給する電力が等しくなるように、且つ、所定の比率で所定の電力を前記複数の発熱体の各々に供給するように制御する制御手段と、を備える画像形成装置であって、前記制御手段は、前記所定の比率及び／又は前記所定の電力を切り替える際に、前記一制御周期の中で既に電力を供給した半波について、正半波と負半波とで供給する電力が等しくならない半波がある場合には、正半波と負半波とで供給する電力が等しくなるような半波を出力して、正半波と負半波とで供給する電力が等しくなるように制御し、その後、前記一制御周期の中で既に供給した半波についての電力の平均値が、前記一制御周期にわたって供給される電力の平均値と等しくならない場合には、更に正半波と負半波とで供給する電力が等しくなるような２半波を連続して出力し、前記一制御周期にわたって供給される電力の平均値と等しくなるように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、ヒータの制御パターンを切り替える際に、一制御周期の途中であっても、正半波と負半波の電力供給量を同じにしつつ制御パターンの切り替えを行うことができる。

実施例１、２の画像形成装置の構成を示す断面図、ブロック図実施例１、２の定着器及びヒータの構成を示す図実施例１、２の定着器の回路構成を示す図実施例１、２のヒータの電力制御方式の制御を説明する図実施例１、２のメインヒータとサブヒータに電力投入する際の制御を説明する図実施例１のヒータの電力制御及び制御パターン切り替え制御の処理を示すフローチャート

以下、本発明を実施するための形態を、実施例により図面を参照しながら詳しく説明する。

［画像形成装置の構成］
図１（ａ）は、実施例１の画像形成装置の構成を示す概略図である。プリンタ１００は、プリンタ１００に着脱可能なトナーカートリッジ１０１、静電担持体である感光ドラム１０２、感光ドラム１０２上を走査するレーザビーム１０６を照射する光源としての半導体レーザ１０３を備えている。また、プリンタ１００は、スキャナモータ１０４により回転される回転多面鏡１０５、感光ドラム１０２上を一様に帯電するための帯電ローラ１０７、感光ドラム１０２上に形成された静電潜像をトナーにより現像するための現像器１０８を備えている。更に、プリンタ１００は、現像器１０８により現像されたトナー像を所定の記録紙に転写するための転写ローラ１０９、定着器１１０を備えている。記録紙に転写されたトナーを熱により融着するための定着器１１０は、定着ヒータ１１１と、定着フィルム１２３と、加圧ローラ１２４とを有している。定着器１１０は、定着フィルム１２３と加圧ローラ１２４の定着ニップ部に記録紙を搬送しながら、記録紙上のトナーを記録紙に加熱加圧し、定着させる。

記録紙を格納する給紙カセット１１２は、図１（ａ）の矢印Ａの方向からプリンタ１００に装着する。ピックアップローラ１１３は、１回転することにより、給紙カセット１１２から記録紙を給紙し、搬送路に送り出す。フィードローラ１１４、リタードローラ１１５は、ピックアップローラ１１３によりピックアップされた記録紙が束となっている場合に、記録紙を１枚ずつ分離して搬送路に送り出すためのローラ対である。中間ローラ１１６は、給紙カセット１１２から給紙された記録紙を、画像形成部へ搬送する。転写前ローラ１１７は、搬送された記録紙を感光ドラム１０２へ送り込む。トップセンサ１１８は、給紙された記録紙に対し、感光ドラム１０２への画像書き込み（記録／印字）と記録紙搬送の同期を取るとともに、給紙された記録紙の搬送方向の長さを測定する。定着センサ１１９は、定着後の記録紙の有無を検出する。搬送ローラ１２０は、定着後の記録紙を排紙搬送路へ排出する。排紙ローラ１２１は、画像形成が完了した記録紙を積載する排紙トレイ１２２へ記録紙を排紙する。

［画像形成装置のブロック図］
図１（ｂ）は、本実施例の画像形成装置の回路構成のブロック図である。プリンタコントローラ２０１は、不図示のホストコンピュータ等の外部機器から送られる画像コードデータをプリンタの印字に必要なビットデータに展開する。また、プリンタコントローラ２０１は、プリンタ内部情報を読み取り、不図示の表示部や外部機器の表示部等に読み取った情報を表示する。エンジンコントローラ２０２は、プリンタ１００の各部をプリンタコントローラ２０１の指示に従ってプリント動作の制御を行うとともに、プリンタコントローラ２０１へプリンタ内部情報を報知する。エンジンコントローラ２０２は、ＣＰＵ２０８を有し、各制御部に対する指示を行う。ＣＰＵ２０８は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、後述する半波カウンタ等を備えたマイクロコントローラである。

高圧制御部２０３は、帯電、現像、転写等各工程における各高圧出力制御をエンジンコントローラ２０２の指示に従って行う。光学系制御部２０４は、スキャナモータ１０４の駆動／停止、レーザビーム１０６を照射するための半導体レーザ１０３の点灯をエンジンコントローラ２０２の指示に従って制御する。定着器制御部２０５は、定着ヒータ１１１への電力の供給／停止を、エンジンコントローラ２０２の指示に従って行う。センサ入力部２０６は、トップセンサ１１８、定着センサ１１９、不図示の紙面位置センサの紙有無状態、後述する温度検出素子により検出される温度状態を、エンジンコントローラ２０２へ報知する。用紙搬送制御部２０７は、エンジンコントローラ２０２の指示に従い、記録紙搬送のためにモータ／ローラ等の駆動／停止を行う。用紙搬送制御部２０７は、図１（ａ）のピックアップローラ１１３、フィードローラ１１４、リタードローラ１１５、中間ローラ１１６、転写前ローラ１１７の駆動／停止の制御を行う。更に、用紙搬送制御部２０７は、感光ドラム１０２、定着フィルム１２３、加圧ローラ１２４、搬送ローラ１２０、排紙ローラ１２１の駆動／停止の制御を行う。

［定着器の構成］
図２は、本実施例の定着器１１０の構成図である。図２（ａ）は、定着器１１０の断面図である。定着器１１０は、エンドレスフィルム（円筒状フィルム）を用いた、加圧ローラ駆動タイプのフィルム加熱方式の加熱装置である。定着器１１０は、加熱手段である定着ヒータ１１１と、定着ヒータ１１１を固定保持させた半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するヒータホルダ３０３とを有する。また、定着器１１０は、定着ヒータ１１１を取り付けたヒータホルダ３０３に、ルーズに外嵌した円筒状の薄耐熱フィルムである定着フィルム１２３を有する。更に、定着器１１０は、定着フィルム１２３を挟んで定着ヒータ１１１と相互圧接して定着ニップ部Ｎを形成する回転自在な加圧体である加圧ローラ１２４等を有する。

加圧ローラ１２４は、駆動手段である不図示のモータ等により、図中矢印方向（反時計回り方向）に所定の周速度で回転駆動される。加圧ローラ１２４の外面と定着フィルム１２３とにより形成される定着ニップ部Ｎでは、加圧ローラ１２４の回転によって圧接摩擦力により定着フィルム１２３に回転力が作用する。これにより、定着フィルム１２３は、定着フィルム１２３の内面が定着ヒータ１１１の下向き面に密着し、摺動しながらヒータホルダ３０３の外回りを、図中矢印方向（時計回り方向）に従動回転状態になる。尚、定着フィルム１２３と定着ヒータ１１１との界面に摺動性のグリースを塗布してもよい。

定着ヒータ１１１は、セラミックヒータ（セラミック面発ヒータ）である。尚、定着ヒータ１１１については後述する。加圧ローラ１２４が回転駆動され、それに伴って定着フィルム１２３が従動回転状態になる。また、定着ヒータ１１１に電力が供給され、定着ヒータ１１１が昇温して所定の温度に立ち上がり温度制御されている状態で、定着ニップ部Ｎに未定着トナー像Ｔを担持した記録紙Ｓが搬送される。記録紙Ｓは、定着ニップ部Ｎにおいて、記録紙Ｓのトナー像担持面側が定着フィルム１２３の外面に密着し、定着フィルム１２３と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。記録紙Ｓが挟持搬送されていく過程において、定着ヒータ１１１の熱が定着フィルム１２３を介して記録紙Ｓに付与され、記録紙Ｓ上の未定着トナー像Ｔが記録紙Ｓ上に加熱及び加圧されて溶融定着される。定着ニップ部Ｎを通過した記録紙Ｓは、定着フィルム１２３から曲率分離される。

（定着ヒータの構成）
図２（ｂ）は、定着ヒータ１１１の拡大断面図、図２（ｃ）は、定着ヒータ１１１をヒータがある側（上側）から見た平面図である。定着ヒータ１１１は、裏面加熱型のセラミック面発ヒータである。絶縁基板３０５は、電気絶縁性・良熱伝導性・低熱容量のセラミック系絶縁基板である。絶縁基板３０５の裏面側に２本の発熱体であるヒータ３０１、３０２が形成されており、ヒータ３０１、３０２は、給電用電極部（以下、単に電極部と記す）３０６、３０７、３０８から導電部材により接続される。保護層３２０は、ヒータ３０１、３０２と導電部材を覆わせて形成したガラス等の保護層である。

図２（ｃ）において、記録紙Ｓは、上流側から下流側へと搬送されており、この方向を記録材Ｓの搬送方向とする。Ｂは記録紙Ｓの中央搬送基準線（一点鎖線）、Ｌ１は通紙可能な最大サイズ紙の通紙幅領域、Ｌ２は通紙可能な最小サイズ紙の通紙幅領域である。尚、通紙幅とは、記録紙Ｓの搬送方向に直交する方向である幅方向の、記録紙Ｓの長さのことである。不図示の給電用コネクタ３０９は、二点鎖線枠部に示す箇所、即ち、定着ヒータ１１１の電極部３０６、３０７側に装着されて、電極部３０６、３０７とヒータ駆動回路側とを電気的に接続する。不図示の給電用コネクタ３１０は、二点鎖線枠部に示す箇所、即ち、定着ヒータ１１１の電極部３０８側に装着されて、電極部３０８とヒータ駆動回路側とを電気的に接続する。電極部３０８は、２本のヒータ３０１、３０２に対する共通電極であり、ヒータ３０１、３０２の各一端部に対してそれぞれ分岐導電部材を介して導通させてある。

保護層３２０上の中央部には、定着ヒータ１１１の中央温度を検出する温度検出素子３１１と過昇温防止部材３０４が、記録紙Ｓの中央搬送基準線Ｂに対して、左右対称になる位置に配設されている。温度検出素子３１１と過昇温防止部材３０４は、更に、通紙可能な最小サイズ紙の通紙幅領域Ｌ２よりも内側に位置するように配設されている。また、保護層３２０上の端部には、定着ヒータ１１１の端部温度を検出する温度検出素子３１２、３１３が、記録紙Ｓの中央搬送基準線Ｂに対して、左右対称な位置であり、且つ通紙可能な最大サイズ紙の通紙幅領域Ｌ１よりも内側に位置するように配設されている。定着ヒータ１１１は、絶縁基板３０５のヒータ３０１、３０２等を設けた側とは反対面側を表面側（定着フルム摺動面側）として、この表面側を図２（ａ）のように下向きにして外部に露呈させ、ヒータホルダ３０３の下面に固定支持させて配設してある。また、図２（ａ）のように、過昇温防止部材３０４（例えば、ヒューズやサーモスタット）が、定着ヒータ１１１の保護層３２０面上に当接されている。定着ヒータ１１１は、ヒータホルダ３０３に位置を矯正され、過昇温防止部材３０４の感熱面が定着ヒータ１１１の面上にバネで当接されている。図２（ａ）には図示していないが、温度検出素子３１１、３１２、３１３も同様に、定着ヒータ１１１の保護層３２０面上に当接されている。

図２（ｃ）に示すように、ヒータ３０１は主に記録紙Ｓの幅方向における中央部を温めるのに用いられ、ヒータ３０２は主に記録紙Ｓの幅方向における端部を温めるのに用いられる。以下、ヒータ３０１をメインヒータ、ヒータ３０２をサブヒータともいう。記録紙Ｓの紙幅に応じて、例えば通紙幅領域Ｌ２の最小幅の記録紙であれば、メインヒータ３０１のみに電力を供給する。即ち、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２への電力供給比率を、メインヒータ３０１：サブヒータ３０２（以下、メイン：サブ、とも記す）＝１００：０とする。一方、通紙幅領域Ｌ１の最大幅の記録紙であれば、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２への電力の供給が同等となるように、即ち、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の電力供給比率を、メイン：サブ＝１００：１００とする。このように、記録紙Ｓの紙幅に応じて、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の電力供給比率を所定の比率に変える。本実施例では、定型サイズは記録紙サイズ（紙幅）に応じて、具体的には、表１のようにメインヒータ３０１とサブヒータ３０２の電力供給比率を決めている。尚、エンジンコントローラ２０２は、例えばＲＯＭ等に表１のようなテーブルを保持しているものとし、以降説明する表についても同様とする。

ここで、表１は、記録紙サイズとメインヒータ３０１、サブヒータ３０２（メインサブと記載）の電力供給比率の対応表であり、左側に記録紙サイズ、右側にメイン−サブ電力供給比率が記載されている。例えば、記録紙サイズ（紙幅）がＡ４横やＡ３縦の場合は、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の電力供給比率は、メイン：サブ＝１００：１００である。また、記録紙サイズ（紙幅）がＡ４縦やＡ５横、Ａ６縦の場合は、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の電力供給比率は、メイン：サブ＝１００：０である。尚、記録紙Ｓのサイズ（紙幅）に応じて、更に細かく電力供給比率を設定しても良い。更に、非定型サイズではユーザから指定される紙幅の値又は図示しない紙幅検知手段で測定した紙幅の値に応じて、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の電力供給比率を設定しても良い。

［定着ヒータの駆動制御回路図］
図３は、定着ヒータ１１１の駆動制御回路図である。ヒータ３０１、３０２は、商用交流電源（以下、単に交流電源）４０１からＡＣフィルタ４０２、リレー４１８を介して定着器１１０の定着ヒータ１１１に電力が供給されることにより発熱する。メインヒータ３０１への電力の供給は、双方向サイリスタ（以降、トライアックという）４０３を接続、遮断することにより行う。抵抗４０４、４０５は、トライアック４０３のためのバイアス抵抗であり、フォトトライアックカプラ４０６は、一次、二次間の沿面距離を確保するためのデバイスである。トライアック４０３は、フォトトライアックカプラ４０６の発光ダイオードに電流を流すことによりオンされる。抵抗４０７はフォトトライアックカプラ４０６の発光ダイオードに流れる電流を制限するための抵抗であり、フォトトライアックカプラ４０６は、トランジスタ４０８によりオン／オフされる。トランジスタ４０８は、抵抗４０９を介してエンジンコントローラ２０２から出力されるヒータ駆動信号であるＯＮ１信号が、ベース端子に入力されることによって動作する。

一方、サブヒータ３０２への電力の供給は、トライアック４１０を接続、遮断することにより行う。抵抗４１１、４１２は、トライアック４１０のためのバイアス抵抗であり、フォトトライアックカプラ４１３は、一次、二次間の沿面距離を確保するためのデバイスである。トライアック４１０は、フォトトライアックカプラ４１３の発光ダイオードに電流を流すことによりオンされる。抵抗４１４はフォトトライアックカプラ４１３の発光ダイオードに流れる電流を制限するための抵抗であり、フォトトライアックカプラ４１３は、トランジスタ４１５によりオン／オフされる。トランジスタ４１５は、抵抗４１６を介してエンジンコントローラ２０２から出力されるヒータ駆動信号であるＯＮ２信号が、ベース端子に入力されることによって動作する。

また、ＡＣフィルタ４０２を介して交流電源４０１は、ゼロクロス検出回路４１７に入力される。ゼロクロス検出回路４１７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２０２及び電流検出回路４２８に対してパルス信号として出力することで報知する。以降、ゼロクロス検出回路４１７が出力するパルス信号を、ゼロクロス信号という（ＺＥＲＯＸ信号と図示）。エンジンコントローラ２０２は、ゼロクロス検出回路４１７から出力されたゼロクロス信号のエッジを検知し、位相制御又は波数制御によりトライアック４０３又はトライアック４１０をオン／オフする。

温度検出素子（例えば、サーミスタ感温素子）３１１、３１２、３１３は、ヒータ３０１、３０２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保護層３２０を介して、定着ヒータ１１１上に配置されている。温度検出素子３１１によって検出される温度は、抵抗４２３と、温度検出素子３１１との分圧として検出され、エンジンコントローラ２０２にＴＨ１信号として入力され、Ａ／Ｄ変換される。また、温度検出素子３１２によって検出される温度は、抵抗４２４と、温度検出素子３１２との分圧として検出され、エンジンコントローラ２０２にＴＨ２信号として入力され、Ａ／Ｄ変換される。同様に、温度検出素子３１３によって検出される温度は、抵抗４２５と、温度検出素子３１３との分圧として検出され、エンジンコントローラ２０２にＴＨ３信号として入力され、Ａ／Ｄ変換される。このように、定着ヒータ１１１の温度は、ＴＨ１信号、ＴＨ２信号、ＴＨ３信号としてエンジンコントローラ２０２において監視され、エンジンコントローラ２０２の内部で設定されている定着ヒータ１１１の設定温度と比較される。エンジンコントローラ２０２は、検出温度と設定温度との比較結果に基づいて、ヒータ３０１、３０２に供給するべき電力を算出する。そして、エンジンコントローラ２０２は、算出した供給するべき電力に対応した位相角（位相制御）又は波数（波数制御）に換算し、その制御条件によりトランジスタ４０８にＯＮ１信号を、又はトランジスタ４１５にＯＮ２信号を出力する。

温度検出素子３１１、３１２、３１３やトライアック４０３、４１０等が故障して、エンジンコントローラ２０２が温度検出又はヒータ駆動回路の故障と判断した場合は、エンジンコントローラ２０２は、ＲＬＤ信号をオフにする。これによりリレー４１８がオフし、ヒータ３０１、３０２への電力の供給が遮断される。リレー４１８は、トランジスタ４１９によりオン／オフされる。トランジスタ４１９は、エンジンコントローラ２０２から抵抗４２０を介してベース端子に入力されたＲＬＤ信号に従って動作する。抵抗４２１は、トランジスタ４１９を保護するための抵抗である。ダイオード４２２は、リレー４１８をオフにしたときに発生する逆起電圧を吸収するための素子である。通常、リレー４１８は、エンジンコントローラ２０２からのＯＮ１信号、ＯＮ２信号によりヒータ３０１、３０２への電力制御を開始する前にＲＬＤ信号によりオン状態にされる。そして、リレー４１８は、ヒータ３０１、３０２への電力供給の制御を終了させた後に、ＲＬＤ信号によりオフ状態に制御される。

過昇温防止部材３０４は、例えば温度ヒューズやサーモスイッチであり、ヒータ３０１、３０２に電力を供給しており、制御回路が故障し、ヒータ３０１、３０２が熱暴走に至った場合、過昇温を防止する。電力を供給する制御回路の故障により、ヒータ３０１、３０２が熱暴走に至り過昇温防止部材３０４が所定の温度以上になると、過昇温防止部材３０４がオープンになり、ヒータ３０１、３０２への電力の供給が遮断される。共通電極である電極部３０８は、交流電源４０１のＨｏｔ端子から過昇温防止部材３０４を介して接続される。電極部３０６は、メインヒータ３０１を制御するトライアック４０３に接続され、交流電源４０１のＮｅｕｔｒａｌ端子に接続される。電極部３０７は、サブヒータ３０２を制御するトライアック４１０に電気的に接続され、交流電源４０１のＮｅｕｔｒａｌ端子に接続される。また、トライアック４０３、４１０により制御されてヒータ３０１、３０２に流れる電流は、カレントトランス４２６によって電圧に変換され、ブリューダ抵抗４２７を介して電流検出回路４２８に入力される。電流検出回路４２８は、電圧変換されたヒータ電流の波形を、ゼロクロス検出回路４１７から入力されたゼロクロス信号と同期をとって、半波ごとに平均値又は実効値に変換し、ＨＣＲＲＴ信号としてエンジンコントローラ２０２に出力する。エンジンコントローラ２０２は、電流検出回路４２８から入力されたＨＣＲＲＴ信号をＡ／Ｄ変換する。

［ヒータの電力制御（メインヒータのみの場合）］
図４は、ヒータの電力制御方式である位相制御と波数制御、及び位相波数組み合わせ制御について説明する制御説明図である。本実施例では、交流電源４０１の交流波形における連続する所定数の半波を一制御周期として、ヒータに供給する電力を制御する。ここでは、一制御周期を８半波とし、説明を簡単にするため、メインヒータ３０１のみ投入電力７５％で電力供給する場合の制御例を示す。表２のように、出力したい７５％の投入電力に対して、８半波ごとに投入電力を決定し、一制御周期８半波全体の平均電力として７５％の電力を出力する。一制御周期８半波の各半波への投入電力を決定している制御パターンは、制御方式によって異なるため、それぞれ、図を用いて説明する。

図４（ａ）には、交流電源４０１の電源電圧の波形を、図４（ｂ）には、ゼロクロス検出回路４１７が出力するゼロクロス信号の波形を、図４（ｃ）には、一制御周期内の半波の番号（半波Ｎｏ）を、それぞれ示す。尚、一制御周期の８つの半波には、１つ目の半波にＮｏ．１、２つ目の半波にＮｏ．２、・・・、８つ目の半波にＮｏ．８、と番号を付している。また、図４の区間ＡＢが１半波目、区間ＢＣが２半波目、・・・、区間ＨＩが８半波目となっている。

（位相制御）
図４（ｄ）は、位相制御の場合の例である。図４（ｄ−１）には、エンジンコントローラ２０２が出力するＯＮ１信号の波形を、図４（ｄ−２）には、メインヒータ３０１に流れる電流の波形を、それぞれ示す。尚、後述する図４（ｅ）〜図４（ｇ）についても同様とする。

ゼロクロス信号は、交流電源４０１の正から負（例えば、タイミングＢ）、又は、負から正（例えばタイミングＣ）に切り替わるエッジ（以下、ゼロクロスポイントという）でオン・オフ状態が切り替わる。図４（ｄ−１）に示すように、エンジンコントローラ２０２は、ゼロクロス信号の立ち上がり及び立ち下がりエッジから所定時間後に、ヒータ駆動信号であるＯＮ１信号をハイレベルにする。これにより、図４（ｄ−２）の斜線で示した部分でメインヒータ３０１に電流が流れ、電力が供給される。以降、メインヒータ３０１に電流を流し電力の供給を開始することを、メインヒータ３０１をオンするといい、後述するサブヒータ３０２についても同様とする。

尚、メインヒータ３０１をオンした後、次のゼロクロスポイント（例えば、タイミングＢ）でメインヒータ３０１への電力の供給は遮断される、即ち、メインヒータ３０１はオフされる。このため、再びゼロクロス信号のエッジから所定時間後にＯＮ１信号をオンすることにより、次の半波以降でも、メインヒータ３０１に同じ電力が供給される。このＯＮ１信号をオンする時間（位相角とも言い換えられる）を変化させると、メインヒータ３０１への電力供給時間が変わるため、メインヒータ３０１への供給電力を制御することができる。本実施例では、例えば、表３のような投入電力Ｄ（デューティ（ｄｕｔｙ）％）と位相角α（°）の変換データを、エンジンコントローラ２０２内に有しており、エンジンコントローラ２０２は、表３の制御表に基づき位相角を決定し制御を行う。表２及び図４（ｄ）では、投入電力Ｄは７５％であり、表３の変換表から位相角αは６６．１７°と決定される。位相制御では、どの８半波も７５％の投入電力とするため、一制御周期８半波の投入電力の平均（表２には、平均電力（％）と記載）も７５％である。

（波数制御）
図４（ｅ）は、波数制御の場合の例である。波数制御では、交流電源４０１の半波単位でオン／オフ制御を行う。メインヒータ３０１に電力を供給する場合には、エンジンコントローラ２０２は、ゼロクロス信号のエッジの検出とともにＯＮ１信号をオンし、この半波では１００％電力を供給することとなる。メインヒータ３０１に電力を供給しない場合には、ＯＮ１信号をオフしたままとし、例えば図４（ｅ−２）に示す４半波目のように、この半波は０％となる。表２と図４（ｅ）で示した波数制御の例としては、半波ごとに１００％、１００％、１００％、０％、１００％、１００％、０％、１００％と電力を投入し、一制御周期８半波の平均電力としては７５％となる。

（位相波数組み合わせ制御）
図４（ｆ）、図４（ｇ）には、位相波数組み合わせ制御の例を２つ示している。一制御周期内で、一部の半波を位相制御とし、一部の半波を波数制御として、組み合わせた制御を行う。図４（ｆ）は、位相波数組み合わせ制御の１つ目の例である。図４（ｆ）では、半波ごとに１００％、４７．５％、４７．５％、１００％、５２．５％、１００％、１００％、５２．５％と投入し、一制御周期８半波の平均電力としては７５％となる。一方、図４（ｇ）は、位相波数組み合わせ制御の２つ目の例で、半波ごとに５５％、１００％、１００％、５５％、１００％、４５％、４５％、１００％と投入し、一制御周期８半波の平均電力としては７５％となる。この位相波数組み合わせ制御方式では、位相制御が毎半波行われなくなるので流れる高調波電流を低減させることができ、波数制御に比べて一制御周期を短くできるので電流の変動周期が短くなり、フリッカを低減させることができる。

図４（ｄ）〜（ｇ）のいずれも、奇数番目の正半波と、偶数番目の負半波で、一制御周期内に同じ投入電力が対になるようにパターン化したことによって、正負対称になっており、上述した非対称制御の禁止要請を満たすようにしている。例えば、図４（ｆ）に示す位相波数組み合わせ制御１では、１半波目（正半波）と４半波目（負半波）が、また、３半波目（正半波）と２半波目（負半波）が、それぞれ投入電力が等しい正負対称のペアとなるようになっている。

［ヒータの電力制御（メインヒータとサブヒータの場合）］
図５は、位相波数組み合わせ制御にて、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の両方に電力投入する際の制御例である。図５（ａ）〜図５（ｃ）は、図４（ａ）〜図４（ｃ）と同じ波形等を示しており、説明は省略する。図５（ｄ）には、エンジンコントローラ２０２が出力するヒータ駆動信号であるＯＮ１信号の波形を、図５（ｅ）には、メインヒータ３０１に流れる電流の波形を、それぞれ示す。また、図５（ｆ）には、エンジンコントローラ２０２が出力するヒータ駆動信号であるＯＮ２信号の波形を、図５（ｇ）には、サブヒータ３０２に流れる電流の波形を、それぞれ示す。更に、図５（ｈ）には、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２に流れる電流の和である合成電流の波形を示す。

また、投入電力は、表４に示したように、メインヒータ３０１に供給する電力とサブヒータ３０２に供給する電力との比率（メインサブ電力供給比率ともいう）を、メイン：サブ＝１００：５０の比率としている。具体的には、メインヒータ３０１に１００％、サブヒータ３０２に５０％の電力を供給する例としている。本実施例では、説明を簡単にするため、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２は同じ抵抗値で、両方合わせた場合の平均電力は、単純にそれぞれの投入電力の平均値になるような例とする。しかし、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の抵抗値を異なるように設定してもよく、その場合には、抵抗比で重み付けし、抵抗比から平均電力を求める方法としてもよい。

表４及び図５の例では、一制御周期８半波の平均電力は７５％となる。表４のように、半波ごとにメインヒータ３０１とサブヒータ３０２を位相波数組み合わせ制御にて出力する。図５（ｄ）に示すように、エンジンコントローラ２０２はＯＮ１信号を出力し、図５（ｅ）に示すように、斜線で示した部分でメインヒータ３０１に電流を流すことによって電力を供給する。一方、図５（ｆ）に示すように、エンジンコントローラ２０２はＯＮ２信号を出力し、図５（ｇ）に示すように、斜線で示した部分でサブヒータ３０２に電流を流すことによって電力を供給する。尚、メインヒータ３０１又はサブヒータ３０２の一制御周期内の８半波への投入電力のパターン（以下、制御パターンという）は、定着ニップ部Ｎに搬送される記録紙Ｓ等に応じて、電力供給比率や投入電力を随時変更することにより切り替えられる。即ち、制御パターンは、記録紙Ｓのサイズや種類（普通紙、厚紙等）、記録紙Ｓの搬送状態、記録紙の含水量、温度や湿度等の環境、定着ヒータ１１１の定着温度等に応じて、電力供給比率や投入電力を随時変更することにより切り替えられる。

［一制御周期内での制御パターンの切り替え動作］
図６に本実施例の電力供給制御方法における制御パターンの切り替え動作のフローチャートを示す。印刷が開始されると、ステップ（以下、Ｓとする）７０１で、エンジンコントローラ２０２は、印刷する記録紙のサイズ情報や定着ヒータ１１１の定着温度等から、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の電力供給比率及び投入電力を決定する。これにより、エンジンコントローラ２０２は、制御パターンを決定する。Ｓ７０２でエンジンコントローラ２０２は、一制御周期８半波の最初の１半波を出力するため、半波カウンタＮに１を代入し、Ｓ７０３で、Ｓ７０１で決定した制御パターンに従い、１半波目の電力を投入する。尚、後述するＳ７０６の処理からＳ７０３の処理に戻った場合には、エンジンコントローラ２０２は、Ｎ半波目の電力を投入する。

Ｓ７０４でエンジンコントローラ２０２は、温度検出素子３１１、３１２、３１３等の検出結果からヒータの温度など定着制御状態を確認し、制御パターンの切り替えの要求があるか否かを判断する。Ｓ７０４でエンジンコントローラ２０２は、制御パターンの切り替えの要求がないと判断した場合、Ｓ７０５の処理に進む。Ｓ７０５でエンジンコントローラ２０２は、半波カウンタＮを参照することにより、一制御周期である８半波の出力が完了したか否かを判断し、完了していないと判断した場合は、Ｓ７０６の処理に進む。Ｓ７０６でエンジンコントローラ２０２は、次の半波、例えば２半波目を出力するために、半波カウンタＮに１を加算して（即ち、Ｎ＝Ｎ＋１とする）、半波カウンタを１増やし、Ｓ７０３の処理に戻る。このように、エンジンコントローラ２０２は、Ｓ７０４で制御パターンの切り替え要求がないと判断している間は、Ｓ７０３の処理に戻り、２半波目（Ｎ＝２）、３半波目（Ｎ＝３）・・・と、制御パターンに従って、繰り返し電力を投入していく。

Ｓ７０５でエンジンコントローラ２０２は、半波カウンタＮを参照することにより、８半波目まで出力が完了したと判断した場合、Ｓ７０７で印刷終了であるか否かを判断する。Ｓ７０７でエンジンコントローラ２０２は、印刷終了ではないと判断した場合には、制御パターンを決定するＳ７０１の処理に戻り、次の一制御周期の電力供給を開始する。Ｓ７０７でエンジンコントローラ２０２は、印刷終了であると判断した場合には、全体の処理を終了する。

Ｓ７０４でエンジンコントローラ２０２は、制御パターンの切り替え要求があると判断した場合、Ｓ７０８で半波カウンタＮに１を加算（Ｎ＝Ｎ＋１）し、Ｓ７０９の処理に進む。Ｓ７０９でエンジンコントローラ２０２は、まず出力が完了している１半波目からＮ−１半波目で正負対称となっていない半波が存在するか否かを判断する。即ち、エンジンコントローラ２０２は、１〜Ｎ−１半波の中に、正負対称のペアがないパターンが存在するか否かを判断する。Ｓ７０９でエンジンコントローラ２０２は、１〜Ｎ−１半波の中に、正負対称となっていない半波があると判断した場合、Ｓ７１０の処理に進む。Ｓ７１０でエンジンコントローラ２０２は、まだ正負対称となっていない半波と正負が対称となる投入電力を選択して、選択した投入電力をＮ半波目で出力する。尚、正負の対称性を保つために出力した半波を対称パターンという。これにより、まだ正負対称となっていなかった半波について、その半波と正負が対称となるペアの半波が出力され、正負対称の要請を満たすこととなる。Ｓ７１１でエンジンコントローラ２０２は、半波カウンタＮに１を加算（Ｎ＝Ｎ＋１）し、Ｓ７０９の処理に戻る。

このように、エンジンコントローラ２０２がＳ７０９の処理を繰り返すことによって、１〜Ｎ−１半波の中で正負対称となっていなかった全ての半波について正負対称の要請を満たすこととなる。Ｓ７０９でエンジンコントローラ２０２は、１〜Ｎ−１半波で、正負対称のペアがない半波が存在しないと判断した場合、Ｓ７１２の処理に進む。Ｓ７１２でエンジンコントローラ２０２は、投入電力が所望の平均電力となるよう調整するため、１〜Ｎ−１半波までの投入電力の平均値（以降、投入電力平均という）と一制御周期の投入電力平均を全てのヒータで比較する。尚、全てのヒータとは、複数のヒータの全てを指しており、本実施例の場合は、メインヒータ３０１及びサブヒータ３０２のことである。

Ｓ７１２でエンジンコントローラ２０２は、全てのヒータで１〜Ｎ−１半波までの投入電力平均が、一制御周期での投入電力平均と等しいか否かを判断し、等しくないと判断した場合は、Ｓ７１３の処理に進む。Ｓ７１３でエンジンコントローラ２０２は、正負対称となる、即ち正負対称のペアとなっている２半波（以降、この２半波を調整パターンという）を出力し、Ｓ７１４で半波カウンタＮに２を加算（Ｎ＝Ｎ＋２）し、Ｓ７１２の処理に戻る。Ｓ７１２でエンジンコントローラ２０２は、１〜Ｎ−１半波までの投入電力平均と一制御周期の投入電力平均が等しいと判断した場合、制御パターンの切り替えが可能となるので、Ｓ７０７の処理に進む。

［具体例］
上述したエンジンコントローラ２０２による位相波数組み合わせ制御にて、メインヒータ３０１及びサブヒータ３０２の両方に電力投入した場合について、表５に具体例を示す。表５は、電力供給比率をメイン：サブ＝１００：５０とし、投入電力平均を４８．７５％で出力する場合の、制御パターン切り替え動作を示した表である。以降、上述した図６のフローチャートの処理と対応する箇所にかっこ書きでステップ番号を付すこととする。例えば、エンジンコントローラ２０２は、表５の「通常時」に示したＮｏ．１〜Ｎｏ．８の一制御周期８半波を、制御パターンとして決定するものとする（Ｓ７０１に相当）。この一制御周期では、トータルの投入電力平均は４８．７５％であり、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の電力供給比率は１００：５０となっている。エンジンコントローラ２０２は、制御パターンの切り替え要求がない場合は（Ｓ７０４ＮＯに相当）、表５の「通常時」の制御パターンの一制御周期を繰り返し出力することとなる。

ここで、画像形成装置の搬送路を搬送されている記録紙の後端が、定着ニップ部Ｎを通過した場合や、所定の記録紙と、所定の記録紙に続いて搬送されている記録紙との間で、記録紙幅が変化した場合について説明する。このような場合には、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の電力供給比率や投入電力平均を変更する必要がある。このように電力供給比率や投入電力平均を変更する必要が発生した場合、従来の通り、一制御周期８半波の単位で変更する場合は、次のような処理を行うこととなる。例えば、最初の１半波目で制御パターンの切り替え要求があった場合には、一制御周期の残り７半波は、制御パターンを切り替えることなく、そのまま出力し続けることになる。ここで、交流電源４０１の周波数が５０Ｈｚである場合、７半波では７０ｍｓｅｃ（ミリ秒）程度となる。そこで、本実施例では、一制御周期８半波の単位を待たずに、次の所望の制御パターンに切り替えて出力を行うよう制御する。一制御周期で切り替え可能か否かの判断は、それまで出力した投入電力平均と、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の電力供給比率が、一制御周期分を出力した場合と同等になる場合である。即ち、図６で説明したエンジンコントローラ２０２が判断するＳ７１２の処理に相当する。

（１−１の例）
表５の１−１に示した例は、１半波（Ｎｏ．１）目出力中に、エンジンコントローラ２０２が、制御パターンの切り替え要求があったと判断した場合（Ｓ７０４ＹＥＳに相当）の切り替え例を示す。この場合、エンジンコントローラ２０２は、１半波目が正負対称となっていないと判断する（Ｓ７０９ＹＥＳに相当）。エンジンコントローラ２０２は、正負の対称性を保つために、２半波（Ｎｏ．２）目では１半波（Ｎｏ．１）と同等の出力を負側で行うことで、正負の対称性を満たすようにする（Ｓ７１０に相当）。そして、エンジンコントローラ２０２は、２半波目まででは投入電力平均と一制御周期での投入電力平均が等しくないと判断する（Ｓ７１２ＮＯに相当）。エンジンコントローラ２０２は、３半波（Ｎｏ．３）目及び４半波（Ｎｏ．４）目で、電力投入平均とメインサブの電力供給比率の調整のための調整パターンを出力する（Ｓ７１３に相当）。このように、エンジンコントローラ２０２は、表５の１−１の通りに２半波目以降を出力し、４半波（Ｎｏ．４）目の出力が完了した時点で、電力投入平均が４８．７５％、メインサブの電力供給比率が１００：５０となったと判断する（Ｓ７１２ＹＥＳに相当）。これにより、エンジンコントローラ２０２は、５半波（Ｎｏ．５）目から制御パターンを切り替えることが可能となる。

尚、表５には、エンジンコントローラ２０２が、正負の対称性を保つために出力した対称パターンとしての半波のマスを薄いグレーで表示している。また、表５には、エンジンコントローラ２０２が、投入電力平均を一制御周期での投入電力平均と等しくするために出力した調整パターンとしての２半波のマスを濃いグレーで表示している。この表示は、以下の表でも同様とする。

（１−２の例）
表５の１−２に示した例は、２半波（Ｎｏ．２）目出力中に、エンジンコントローラ２０２が、制御パターンの切り替え要求があったと判断した場合（Ｓ７０４ＹＥＳに相当）の切り替え例を示す。この場合、エンジンコントローラ２０２は、１半波目と２半波目が正負対称となっていないと判断する（Ｓ７０９ＹＥＳに相当）。エンジンコントローラ２０２は、正負の対称性を保つために、３半波（Ｎｏ．３）目は２半波（Ｎｏ．２）目と同等の出力を、４半波（Ｎｏ．４）目は１半波（Ｎｏ．１）目と同等の出力を行うことで、正負の対称性を満たすようにする（Ｓ７１０に相当）。そして、エンジンコントローラ２０２は、４半波目まででは投入電力平均と一制御周期での投入電力平均が等しくないと判断する（Ｓ７１２ＮＯに相当）。エンジンコントローラ２０２は、５半波（Ｎｏ．５）目及び６半波（Ｎｏ．６）目で、電力投入平均とメインサブの電力供給比率の調整のための調整パターンを出力する（Ｓ７１３に相当）。このように、エンジンコントローラ２０２は、表５の１−２の通りに３半波目以降を出力し、６半波（Ｎｏ．６）目の出力が完了した時点で、電力投入平均が４８．７５％、メインサブの電力供給比率が１００：５０となったと判断する（Ｓ７１２ＹＥＳに相当）。これにより、エンジンコントローラ２０２は、７半波（Ｎｏ．７）目から制御パターンを切り替えることが可能となる。

（１−３の例）
表５の１−３に示した例は、３半波（Ｎｏ．３）目出力中に、エンジンコントローラ２０２が、制御パターンの切り替え要求があったと判断した場合（Ｓ７０４ＹＥＳに相当）の切り替え例を示す。この場合、エンジンコントローラ２０２は、１半波目〜３半波目が正負対称となっていないと判断する（Ｓ７０９ＹＥＳに相当）。エンジンコントローラ２０２は、正負の対称性を保つために、４半波（Ｎｏ．４）目から６半波（Ｎｏ．６）目で、１半波（Ｎｏ．１）目から３半波（Ｎｏ．３）目の各々と正負対称となるように出力する（Ｓ７１０に相当）。そして、エンジンコントローラ２０２は、６半波目まででは投入電力平均と一制御周期での投入電力平均が等しくないと判断する（Ｓ７１２ＮＯに相当）。エンジンコントローラ２０２は、７半波（Ｎｏ．７）目及び８半波（Ｎｏ．８）目で、電力投入平均とメインサブの電力供給比率の調整のための調整パターンを出力する。尚、１−３の例では、制御パターンの切り替え要求から、制御パターンの切り替えを実行するまでに、５半波の出力を要する。

（１−４の例）
表５の１−４に示した例は、４半波（Ｎｏ．４）目出力中に、エンジンコントローラ２０２が、制御パターンの切り替え要求があったと判断した場合（Ｓ７０４ＹＥＳに相当）の切り替え例を示す。この場合、エンジンコントローラ２０２は、１半波目〜４半波目が正負対称となっていないと判断する（Ｓ７０９ＹＥＳに相当）。エンジンコントローラ２０２は、正負の対称性を保つために、５半波（Ｎｏ．５）目から８半波（Ｎｏ．８）目で、１半波（Ｎｏ．１）目から４半波（Ｎｏ．４）目の各々と正負対称となるように出力する（Ｓ７１０に相当）。更に、１−４の例では、エンジンコントローラ２０２は、８半波を出力した時点で、投入電力平均が通常の一制御周期の投入電力平均と等しくなったと判断し（Ｓ７１２ＹＥＳに相当）、制御パターンの切り替えが可能となる。

尚、上述したように、本実施例の制御パターンの切り替え動作処理では、通常の一制御周期と同様に８半波を出力してから制御パターンの切り替え動作を行う場合もある。例えば、上述した１−３や１−４の場合のように、エンジンコントローラ２０２が３半波目以降に切り替え要求が発生したと判断した場合である。しかし、上述した１−１や１−２のような場合は、一制御周期８半波の出力を待たずに、一制御周期の途中で、制御パターンを切り替えることが可能となる。

以上、本実施例によれば、一制御周期の途中で制御パターンの切り替え要求が発生した場合に、まず、既に出力している半波と正負対称になる半波を出力し、更に投入電力平均の調整パターンを出力する構成とする。これにより、一制御周期の途中で、制御パターンの切り替え動作が可能となる。このとき、既に出力した半波のうち、正負対称となる半波があれば、正負対称の半波を出力する必要がない。また、調整パターンは正負対称の対となる２つの半波である必要がある。

以上、本実施例によれば、ヒータの制御パターンを切り替える際に、一制御周期の途中であっても、正半波と負半波の電力供給量を同じにしつつ制御パターンの切り替えを行うことができる。

実施例１では、例えば、表５の１−３の例のように、一制御周期８半波に対して、３半波出力時の制御パターンの切り替え要求に対し、５半波の出力、即ち一制御周期の出力が完了するまで待ってから、制御パターンの切り替えを行う場合がある。また、表６に示すように、既に出力した制御パターンによっては、２半波の正負対称の調整パターンだけではトータルの投入電力平均を、一制御周期の投入電力平均と同等にすることができない場合がある。

表６は、１半波目に制御パターンの切り替え要求があった場合の切り替え例を示している。１半波目で制御パターンの切り替え要求があった場合、２半波目は１半波目と正負対称となるように、１半波目と同等の投入電力で出力する。そして、３、４半波目の調整パターンでは、電力を全く投入しない状態（０％）でも、１〜４半波でのメイン側の投入電力平均が１７．５％（＝（３５＋３５＋０＋０）／４）となる。このため、電力を全く投入しない状態でも、一制御周期でのメインヒータ３０１の投入電力平均の１５％に対して出力しすぎてしまう。このため、更に、２半波（５、６半波目）の調整パターンが必要になってしまう。

本実施例では、この点を鑑みて、制御パターンの切り替え要求から、対称性を保つ半波が最大２半波、投入電力平均を合わせるための調整パターンがないか正側と負側対称の２半波で、制御パターンの切り替えを可能とする例を示す。尚、画像形成装置の構成等については実施例１と同様であり、説明は省略する。

［制御パターン］
表７〜表１０は、本実施例で用いたメインサブ電力供給比率ごとに制御する投入電力表である。尚、例えば表７は、所定の電力としての電力レベル０から電力レベル１０を表７−１とし、電力レベル１１から電力レベル２０を表７−２として分けて示しており、表８〜表１０についても同様である。実施例１の表１で説明したように、記録紙のサイズごとに決定されたメインサブ電力供給比率に従って、表７〜表１０のいずれかを選択する。そして、選択した投入電力表をもとに、ＰＩ制御によって投入する電力レベルを決定し、一制御周期８半波単位で、表に記載された半波ごとのメインヒータ３０１とサブヒータ３０２の投入電力を出力する。尚、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の電力供給比率は、表７では、メイン：サブ＝１００：１００、表８では、メイン：サブ＝１００：５０、表９では、メイン：サブ＝１００：１０、表１０では、メイン：サブ＝１００：０である。ここで、メイン：サブ＝１００：１００の表７が、記録材の通紙幅が最大の場合に用いられる制御パターンである。記録紙の通紙幅が狭くなるに従って、表８、表９が用いられることとなり、表１０のメイン：サブ＝１００：０の場合が、記録材の通紙幅が最小の場合に用いられる制御パターンとなる。

表７〜表１０に示した制御パターンは、以下の特徴を有している。制御パターンの一制御周期の８半波に対して、あるヒータの一制御周期の平均電力がＰ％であるとき、ｎ半波目の投入電力Ｘｎ％を以下のように設定する。

１半波目の投入電力Ｘ１％は、
２×Ｐ−１００≦Ｘ１≦２×Ｐ
の範囲内になるように１半波目の投入電力を設定する。ここで、上述した式において、１半波目の投入電力Ｘ１％は、１半波目までの平均電力Ｐ１と等しい（Ｘ１＝Ｐ１）ため、
２×Ｐ−１００≦Ｐ１≦２×Ｐ
でもある。例えば、表８−１の電力供給比率がメイン：サブ＝１００：５０の場合に、電力レベル８では、メインヒータ３０１の一制御周期の平均電力Ｐは４０％である。このため、上述した式に従って、１半波目の投入電力Ｘ１％は、「２×４０−１００≦Ｘ１≦２×４０」即ち「−２０≦Ｘ１≦８０」であり、後述するように、負になった数値を０に置き換えて「０≦Ｘ１≦８０」の範囲内の値とする。例えば、表８−１の電力レベル８のメインヒータ３０１の１半波目の投入電力Ｘ１％は、この条件式を満たすように、Ｘ１＝７７．５％に設定している。

２半波目の投入電力Ｘ２％は、２半波目までの平均電力Ｐ２が、
３／２×Ｐ−１００／２≦Ｐ２≦３／２×Ｐ
の範囲内になるように、２半波目の投入電力Ｘ２％を設定する。例えば、表８−１の電力レベル８では、メインヒータ３０１の一制御周期の平均電力Ｐは４０％である。このため、上述した式に従って、２半波目の投入電力Ｘ２％は、２半波目までの平均電力Ｐ２が、「３／２×４０−１００／２≦Ｐ２≦３／２×４０」即ち「１０≦Ｐ２≦６０」の範囲内になるように設定される。例えば、表８−１の電力レベル８のメインヒータ３０１の２半波目までの平均電力Ｐ２は、「（７７．５＋０）／２＝３８．７５」であり、２半波目の投入電力Ｘ２＝０％としたことで、上述した条件式を満たしている。

３半波目の投入電力Ｘ３％は２半波目と同等の投入電力に設定する。例えば、表８−１の電力レベル８の場合、３半波目の投入電力Ｘ３％は、２半波目の投入電力Ｘ２＝０％と同じ値に設定する。尚、２半波目は負半波であり、３半波目は正半波であるため、正負対称となっている。

４半波目の投入電力Ｘ４％は１半波目と同等の投入電力に設定する。例えば、表８−１の電力レベル８の場合、４半波目の投入電力Ｘ４％は、１半波目の投入電力Ｘ１＝７７．５％と同じ値に設定する。尚、１半波目は正半波であり、４半波目は負半波であるため、正負対称となっている。

５半波目の投入電力Ｘ５％は、５半波目までの平均電力Ｐ５が、
４／３×Ｐ−１００／３≦Ｐ５≦４／３×Ｐ
の範囲内になるように、５半波目の投入電力Ｘ５％を設定する。例えば、表８−１の電力レベル８では、メインヒータ３０１の一制御周期の平均電力Ｐは４０％である。このため、上述した式に従って、５半波目の投入電力Ｘ５％は、５半波目までの平均電力Ｐ５が、「４／３×４０−１００／３≦Ｐ５≦４／３×４０」即ち「２０≦Ｐ５≦５３．３」の範囲内になるように設定される。例えば、表８−１の電力レベル８のメインヒータ３０１の５半波目までの平均電力Ｐ５は、「（７７．５＋０＋０＋７７．５＋８２．５）／５＝４７．５」であり、５半波目の投入電力Ｘ５＝８２．５％としたことで、上述した条件式を満たしている。

６半波目の投入電力Ｘ６％は、６半波目までの平均電力Ｐ６が、
５／４×Ｐ−１００／４≦Ｐ６≦５／４×Ｐ
の範囲内になるように、６半波目の投入電力を設定する。例えば、表８−１の電力レベル８では、メインヒータ３０１の一制御周期の平均電力Ｐは４０％である。このため、上述した式に従って、６半波目の投入電力Ｘ６％は、６半波目までの平均電力Ｐ６が、「５／４×４０−１００／４≦Ｐ６≦５／４×４０」即ち「２５≦Ｐ６≦５０」の範囲内になるように設定される。例えば、表８−１の電力レベル８のメインヒータ３０１の６半波目までの平均電力Ｐ６は、「（７７．５＋０＋０＋７７．５＋８２．５＋０）／６≒４０」であり、６半波目の投入電力Ｘ６＝０％としたことで、上述した条件式を満たしている。

７半波目の投入電力Ｘ７％は６半波目と同等の投入電力に設定する。例えば、表８−１の電力レベル８の場合、７半波目の投入電力Ｘ７％は、６半波目の投入電力Ｘ６＝０％と同じ値に設定する。尚、６半波目は負半波であり、７半波目は正半波であるため、正負対称となっている。

８半波目の投入電力Ｘ８％は５半波目と同等の投入電力に設定する。例えば、表８−１の電力レベル８の場合、８半波目の投入電力Ｘ８％は、５半波目の投入電力Ｘ５＝８２．５％と同じ値に設定する。尚、５半波目は正半波であり、８半波目は負半波であるため、正負対称となっている。

負又は１００％を超える電力を１半波で出力することはできないので、上述した条件に加えて、各半波の投入電力Ｘｎ、平均電力Ｐｎ共に０％以上且つ１００％以下である。

以上のように投入電力を設定することで、制御パターンは４半波ごとに正側と負側の電力供給量が対称となり、制御パターンのどのタイミングでも、最大２半波を追加出力することで対称性を保つことが可能となる。また、平均投入電力に対して更に２半波の正側と負側が対称な調整パターンを出力することで、一制御周期と同等の平均投入電力を得ることが可能となる。即ち、制御パターンの切り替え要求から、現在出力中の１半波出力とあわせて、最大５半波以内にパターン切り替えが可能となる。

表１１は、メインサブの電力供給比率がメイン：サブ＝１００：５０の場合で、電力レベル１６のときの制御パターン切り替え例を示したものである（表８−２の電力レベル１６）。表１１の１６−１から１６−７までは、それぞれ１半波〜７半波出力時に制御パターンの切り替え要求が発生した場合に対応している。

例えば、表１１の１６−３の例は、３半波（Ｎｏ．３）目出力中に、エンジンコントローラ２０２が、制御パターンの切り替え要求があったと判断した場合の切り替え例を示す。この場合、エンジンコントローラ２０２は、１半波目が正負対称となっていないと判断する。エンジンコントローラ２０２は、正負の対称性を保つために、４半波（Ｎｏ．４）目では１半波（Ｎｏ．１）と同等の出力を負側で行うことで、正負の対称性を満たすようにする。そして、エンジンコントローラ２０２は、４半波目まででは投入電力平均と一制御周期での投入電力平均が等しくないと判断し、５半波（Ｎｏ．５）目及び６半波（Ｎｏ．６）目で、電力投入割合とメインサブの電力供給比率の調整のための調整パターンを出力する。このようにして、エンジンコントローラ２０２は、表１１の１６−３の通りに４半波目以降を出力すると、６半波（Ｎｏ．６）出力完了時点で、電力投入割合の平均が６０％、メインサブの電力供給比率がメイン：サブ＝１００：５０となる。これにより、エンジンコントローラ２０２は、６半波目までの投入電力平均と一制御周期での投入電力平均が等しいと判断し、７半波目（Ｎｏ．５）から制御パターンを切り替えることが可能となる。

本実施例では、いずれの切り替えタイミングにおいても、対称パターン２半波以下（表１１の薄いグレーの部分）と、調整パターン２半波以下（濃いグレーの部分）で切り替えが可能となっていることがわかる。尚、本実施例では、表１１の１６−５〜１６−７に示すように、５半波出力以降の切り替え要求に対しては一制御周期の８半波まで必要となっている。この場合、対称パターンと調整パターンの順番で出力するように制御パターンを示したが、通常の制御パターンの一制御周期どおりに出力しても良い。

［一制御周期がｎ（ｎは４の倍数）半波の場合］
本実施例では、一制御周期が８半波である場合を示したが、４半波ごとに正側と負側の制御パターンが対称となるよう設定可能な、一制御周期がｎ半波（ｎは４の倍数：ｎ＝４，８，１２，１６，・・・）である場合にも適用可能である。この場合、本実施例の制御を行うことにより、いかなるタイミングの制御パターンの切り替え要求に対しても、対称パターンを２半波以下、そして調整パターンを２半波以下のあわせて４半波以下の追加のパターンを出力することで切り替えが可能となる。

一制御周期の平均電力がＰ％であるとき、一制御周期に対するＮ半波目の投入電力Ｘ_Ｎ％を以下の通りに設定する。その際、４半波サイクルで投入電力を決定する。

４半波サイクルの１半波目（Ｎ＝１，５，９，１３，・・・）のとき、Ｎ半波までの平均投入電力Ｐ_Ｎ％が、

を満たすように投入電力Ｘ_Ｎ％を設定する。
４半波サイクルの２半波目（Ｎ＝２，６，１０，１４，・・・）のとき、Ｎ半波までの平均投入電力Ｐ_Ｎ％が、

を満たすように投入電力Ｘ_Ｎ％を設定する。

４半波サイクルの３半波目（Ｎ＝３，７，１１，１５，・・・）のとき、直前の２半波目（Ｎ＝２，６，１０，１４，・・・）と同等の投入電力に設定する。
４半波サイクルの４半波目（Ｎ＝４，８，１２，１６，・・・）のとき、３半波前の１半波目（Ｎ＝１，５，９，１３，・・・）と同等の投入電力に設定する。

１１０定着器
１１１定着ヒータ
２０２エンジンコントローラ
３０１メインヒータ
３０２サブヒータ
３１１〜３１３温度検出素子

Claims

商用交流電源から供給される電力によって発熱する複数の発熱体と、
前記複数の発熱体の温度を検出する温度検出素子と、
前記温度検出素子の検出温度に応じて前記商用交流電源から前記複数の発熱体へ供給する電力を制御する際に、前記商用交流電源の交流波形における連続する所定数の半波を一制御周期として、正半波と負半波とで供給する電力が等しくなるように、且つ、所定の比率で所定の電力を前記複数の発熱体の各々に供給するように制御する制御手段と、
を備え、記録紙に形成された未定着トナー像を記録紙に定着させる定着装置であって、
前記制御手段は、前記所定の比率及び／又は前記所定の電力を切り替える際に、
前記一制御周期の中で既に電力を供給した半波について、正半波と負半波とで供給する電力が等しくならない半波がある場合には、正半波と負半波とで供給する電力が等しくなるような半波を出力して、正半波と負半波とで供給する電力が等しくなるように制御し、
その後、前記一制御周期の中で既に供給した半波についての電力の平均値が、前記一制御周期にわたって供給される電力の平均値と等しくならない場合には、更に正半波と負半波とで供給する電力が等しくなるような２半波を連続して出力し、前記一制御周期にわたって供給される電力の平均値と等しくなるように制御することを特徴とする定着装置。
前記制御手段は、前記所定の比率及び／又は前記所定の電力を切り替える際に、
ｎ（ｎは４の倍数：ｎ＝４，８，１２，１６，・・・）半波を一制御周期とする場合に、前記一制御周期にわたり供給される電力の平均値をＰ、Ｎ半波目までに供給される電力の平均値をＰ_Ｎとすると、４半波ごとに、
前記４半波の１半波目（Ｎ＝１，５，９，１３，・・・）では、

を満たす電力を供給し、
前記４半波の２半波目（Ｎ＝２，６，１０，１４，・・・）では、

を満たす電力を供給し、
前記４半波の３半波目（Ｎ＝３，７，１１，１５，・・・）では、前記２半波目と等しい電力を供給し、
前記４半波の４半波目（Ｎ＝４，８，１２，１６，・・・）では、前記１半波目と等しい電力を供給するよう制御することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記制御手段は、記録紙のサイズに応じて前記所定の比率を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
前記制御手段は、前記一制御周期内において、位相制御と波数制御の組み合わせにより電力の供給を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の定着装置。
商用交流電源から供給される電力によって発熱する複数の発熱体を有し、記録紙に形成された未定着トナー像を記録紙に定着させる定着手段と、
前記複数の発熱体の温度を検出する温度検出素子と、
前記温度検出素子の検出温度に応じて前記商用交流電源から前記複数の発熱体へ供給する電力を制御する際に、前記商用交流電源の交流波形における連続する所定数の半波を一制御周期として、正半波と負半波とで供給する電力が等しくなるように、且つ、所定の比率で所定の電力を前記複数の発熱体の各々に供給するように制御する制御手段と、
を備える画像形成装置であって、
前記制御手段は、前記所定の比率及び／又は前記所定の電力を切り替える際に、
前記一制御周期の中で既に電力を供給した半波について、正半波と負半波とで供給する電力が等しくならない半波がある場合には、正半波と負半波とで供給する電力が等しくなるような半波を出力して、正半波と負半波とで供給する電力が等しくなるように制御し、
その後、前記一制御周期の中で既に供給した半波についての電力の平均値が、前記一制御周期にわたって供給される電力の平均値と等しくならない場合には、更に正半波と負半波とで供給する電力が等しくなるような２半波を連続して出力し、前記一制御周期にわたって供給される電力の平均値と等しくなるように制御することを特徴とする画像形成装置。
前記制御手段は、前記所定の比率及び／又は前記所定の電力を切り替える際に、
ｎ（ｎは４の倍数：ｎ＝４，８，１２，１６，・・・）半波を一制御周期とする場合に、前記一制御周期にわたり供給される電力の平均値をＰ、Ｎ半波目までに供給される電力の平均値をＰ_Ｎとすると、４半波ごとに、
前記４半波の１半波目（Ｎ＝１，５，９，１３，・・・）では、

を満たす電力を供給し、
前記４半波の２半波目（Ｎ＝２，６，１０，１４，・・・）では、

を満たす電力を供給し、
前記４半波の３半波目（Ｎ＝３，７，１１，１５，・・・）では、前記２半波目と等しい電力を供給し、
前記４半波の４半波目（Ｎ＝４，８，１２，１６，・・・）では、前記１半波目と等しい電力を供給するよう制御することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、記録紙のサイズに応じて前記所定の比率を決定することを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記一制御周期内において、位相制御と波数制御の組み合わせにより電力の供給を制御することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
商用交流電源から供給される電力によって発熱する複数の発熱体と、前記複数の発熱体の温度を検出する温度検出素子と、を備え、記録紙に形成された未定着トナー像を記録紙に定着させる定着装置について、前記温度検出素子の検出温度に応じて前記商用交流電源から前記複数の発熱体へ供給する電力を制御する際に、前記商用交流電源の交流波形における連続する所定数の半波を一制御周期として、正半波と負半波とで供給する電力が等しくなるように、且つ、所定の比率で所定の電力を前記複数の発熱体の各々に供給するように制御する電力供給制御方法であって、
前記所定の比率及び／又は前記所定の電力を切り替える際に、
前記一制御周期の中で既に電力を供給した半波について、正半波と負半波とで供給する電力が等しくならない半波がある場合には、正半波と負半波とで供給する電力が等しくなるような半波を出力して、正半波と負半波とで供給する電力が等しくなるように制御し、
その後、前記一制御周期の中で既に供給した半波についての電力の平均値が、前記一制御周期にわたって供給される電力の平均値と等しくならない場合には、更に正半波と負半波とで供給する電力が等しくなるような２半波を連続して出力し、前記一制御周期にわたって供給される電力の平均値と等しくなるように制御することを特徴とする電力供給制御方法。
前記所定の比率及び／又は前記所定の電力を切り替える際に、
ｎ（ｎは４の倍数：ｎ＝４，８，１２，１６，・・・）半波を一制御周期とする場合に、前記一制御周期にわたり供給される電力の平均値をＰ、Ｎ半波目までに供給される電力の平均値をＰ_Ｎとすると、４半波ごとに、
前記４半波の１半波目（Ｎ＝１，５，９，１３，・・・）では、

を満たす電力を供給し、
前記４半波の２半波目（Ｎ＝２，６，１０，１４，・・・）では、

を満たす電力を供給し、
前記４半波の３半波目（Ｎ＝３，７，１１，１５，・・・）では、前記２半波目と等しい電力を供給し、
前記４半波の４半波目（Ｎ＝４，８，１２，１６，・・・）では、前記１半波目と等しい電力を供給するよう制御することを特徴とする請求項９に記載の電力供給制御方法。
前記所定の比率は、記録紙のサイズに応じて決定されることを特徴とする請求項９又は１０に記載の電力供給制御方法。
前記一制御周期内において、位相制御と波数制御の組み合わせにより電力の供給を制御することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の電力供給制御方法。