JP6128892B2

JP6128892B2 - 定着装置、画像形成装置及び電力供給制御方法

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Application number: JP2013039245A
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Inventors: 伊藤　充浩; 充浩伊藤
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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。

定着装置の温度制御を行う際には、温度検出素子により検出される温度と、予め設定されている目標温度とを比較して、上述したヒータに供給する電力（投入電力ともいう）を算出する。そして、その投入電力に相当する位相角又は波数を決定し、その位相条件又は波数条件で、ヒータを駆動しているスイッチング素子をオン／オフ制御する。ここで商用電源から定着装置に供給される電流は、定着装置の定格電流（保護回路）及び、ＵＬ規格や電気用品安全法によって定められる上限の電流値以下に制御する必要がある。そのため、定着装置に流れる電流を検出し、供給可能な上限電流値以下に制御する。例えば、特許文献２では、電流検出トランスで電圧変換した波形を、抵抗を介して電流検出回路に入力することで、半波ごとの電流の実効値を検出する方法が提案されている。

特開２００３−１２３９４１号公報特開２００４−２２６５５７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。

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規格上限を超えない電流制限制御をするようなヒータ制御を行うようになったため、以下のような課題が生じている。電源電圧又は電源周波数の変動によって電流が増えたことを検出して電流制限を行う場合に、非対称となる制御をしないように一制御周期が終了した後、次の一制御周期から電流制限制御を実施する。このように、制御パターンの一制御周期の出力が完了してから電流制限制御を実施すると、一制御周期の大きさ（波数の数）が増えるほど、電流制限制御を実施するまでの時間が延びてしまう。逆に、電流が増えたことを検知してからすぐに電流制限制御を実施すると、対称となるような制御を行っている制御パターンの途中で切り替わってしまい、非対称となる制御になってしまう。

更に、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て、それぞれのヒータへの電力供給の比率を記録紙サイズごとに固定にしている場合にも、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前に電流制限制御を実施してしまうと、非対称制御になるだけでなく、ヒータの電力供給比率も変わってしまう。このため、ヒータの中央部と端部の温度差が大きくなって、この温度差を解消するために紙間を広げてスループットを落とす必要が生じる。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、電流制限制御を実施する必要が生じた場合に、一制御周期の途中であっても、スループットを落とすことなく、且つ、正半波と負半波の電力供給量を同じにしつつ、電流制限制御を実施することを目的とする。

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、前記所定の電力が前記複数の発熱体に供給された際に前記商用交流電源から供給される電流を検出する電流検出手段と、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、前記一制御周期の中で既に電力を供給した半波について、前記電流検出手段の検出結果に基づき電流制限制御を実施する必要があると判断した場合には、前記一制御周期の中でこれから電力を供給する半波についての電力の平均値が所定値となるように、且つ、前記所定の比率となるように、前記複数の発熱体の各々に電力を供給するよう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、前記所定の電力が前記複数の発熱体に供給された際に前記商用交流電源から供給される電流を検出する電流検出手段と、を備える画像形成装置であって、前記制御手段は、前記一制御周期の中で既に電力を供給した半波について、前記電流検出手段の検出結果に基づき電流制限制御を実施する必要があると判断した場合には、前記一制御周期の中でこれから電力を供給する半波についての電力の平均値が所定値となるように、且つ、前記所定の比率となるように、前記複数の発熱体の各々に電力を供給するよう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、電流制限制御を実施する必要が生じた場合に、一制御周期の途中であっても、スループットを落とすことなく、且つ、正半波と負半波の電力供給量を同じにしつつ、電流制限制御を実施することができる。

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の一制御周期単位の電力供給制御を示すフローチャート実施例２の一制御周期単位の電力供給制御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。制御手段であ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。尚、エンジンコントローラ２０２は、後述する半波カウンタを有している。

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。電流検出手段である電流検出回路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・オフの状態が切り替わる。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４（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４（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４（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４（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。

また、電流検出回路４２８は、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の合成電流（図５（ｈ）の黒塗り部分）を、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する。そして、電流検出回路４２８は、変換した平均値又は実効値を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から出力されるＨＣＲＲＴ信号を監視して、エンジンコントローラ２０２の制御によって出力した投入電力に対する電流を検知する。そして、エンジンコントローラ２０２は、検知した電流値に基づいて、規格を満たすように必要に応じて出力に制限を設ける。

ここで、エンジンコントローラ２０２が同じ位相角で電力投入しても、入力電圧の変動や、電力供給によるヒータの抵抗値の変化、電源周波数の変動等に応じて電流が増減する。この場合、エンジンコントローラ２０２は、予め予想されている入力電圧範囲やヒータの抵抗値を考慮して、許容電流を超えない設定とする。つまり、エンジンコントローラ２０２は、入力電圧が最大値、抵抗値が最小値の場合を想定して、許容可能な投入電力を算出する。平均投入電力Ｄｄｕｔｙ（％）で電力を供給したときに、ＨＣＲＲＴ信号として検出した電流値を実効値Ｉｄｃｔとした場合、許容される一制御周期における平均の電力供給量、即ち、供給可能な上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔは、以下のように算出される。ここで、電流値Ｉｌｉｍｉｔは、接続される商用電源の定格電流に対して、メインヒータ３０１及びサブヒータ３０２以外の部分に供給する電流を差し引いて、メインヒータ３０１及びサブヒータ３０２に供給可能な許容される電流値となるように設定される。
Ｄｌｉｍｉｔ＝（Ｉｌｉｍｉｔ／Ｉｄｃｔ）×（Ｉｌｉｍｉｔ／Ｉｄｃｔ）
×Ｄｄｕｔｙ
尚、供給可能な上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔの最大値は１００％とする。エンジンコントローラ２０２は、上述した式から算出した上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔが１００％未満となった場合に、後述する電流制限制御を実施する必要があると判断する。

また、エンジンコントローラ２０２は、定着温度が定着させる目標温度になるように、温度検出素子３１１〜３１３から出力されるＴＨ１〜ＴＨ３信号に基づいて、ＰＩ制御によってメインヒータ３０１とサブヒータ３０２への投入電力を制御する。本実施例では、メインヒータ３０１及びサブヒータ３０２への電力供給について、後述する表５〜表８のように、投入電力の電力レベルを２０分割して、電力レベル０〜２０の２１段階としている。本実施例の説明では、表が大きくなってしまうため２０分割の簡単な例としたが、更に細かく分割して、例えば４０分割としても良い。尚、例えば表５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５−１とし、電力レベル１１から電力レベル２０を表５−２として分けて示しており、表６〜表８についても同様である。

本実施例では、平均投入電力としてＤｄｕｔｙ（％）を設定し、前述の計算式によって算出した供給可能な上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔを超えないように、次に出力する平均電力を制限する制御を行うこととし、以降、この制御を電流制限制御ともいう。電源事情が良くない状況で商用電源の入力電圧が変動して同じ投入電力でも電流が増加してしまう場合に、このような電流制限制御を実施する。また、プリント中に予想以上の厚紙が搬送されて、温度検出素子３１１〜３１３から出力されるＴＨ１〜ＴＨ３信号により示される温度が急減して投入電力を増やして電流が増加してしまう場合にも、電流制限制御を実施する。更に、エンジンコントローラ２０２は、温度検出素子３１１により出力されるＴＨ１信号で検出するヒータの中央部の温度と、温度検出素子３１２及び３１３により出力されるＴＨ２及びＴＨ３信号で検出するヒータの端部の温度と比較する。そして、エンジンコントローラ２０２は、比較の結果、これらの温度差が所定温度（たとえば１０℃）の範囲内であればプリントをそのまま継続し、温度差が範囲外になった場合には紙間を広げてスループットを落として画像形成処理を行う。これにより、エンジンコントローラ２０２は、紙間を広げてスループットを落とすことにより、ヒータの中央部と端部の温度差が所定温度の範囲内となるような制御を行う。

［制御パターン］
表５〜表８は、本実施例で用いたメインサブ電力供給比率ごとに電力供給制御を行う際の投入電力表である。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５〜表８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５では、メイン：サブ＝１００：１００、表６では、メイン：サブ＝１００：５０、表７では、メイン：サブ＝１００：１０、表８では、メイン：サブ＝１００：０である。

ここで、前述したような電圧変動等に起因する電流値の変動によって、電流検出回路４２８による電流測定結果に基づき電流制限制御を実施する場合、エンジンコントローラ２０２は、次のような制御を行う。即ち、エンジンコントローラ２０２は、算出した上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔ（以下、許容値ともいう）を超えないように電力レベルを下げる。ここで、エンジンコントローラ２０２は、一制御周期を８半波とすると、最初の１半波目に電流測定結果から電流制限制御が必要であると判断した場合、従来の電流制限制御においては、電力レベルを下げる場合、次のように制御していた。即ち、エンジンコントローラ２０２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、一制御周期が完了した後で電力レベルを下げる制御をしていた。

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半波の出力が完了するのを待たずに、許容値以下に制限できるよう、一制御周期の途中で上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔ以下となるよう電流制限制御を行う構成としている。本実施例では、予め想定される入力電圧やヒータ抵抗、電流検出回路４２８等のばらつきを含め、次のようにして切り替える構成としている。例えば、平均投入電力６０％以下であれば、常に算出した上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔ以下となるようにすることができる（これを、許容電流値を満たす、ともいう）。従って、このことから、エンジンコントローラ２０２は、一制御周期の途中で電流制限制御の実施が必要と判断した場合には、一制御周期の途中から平均投入電力６０％とする。そして、一制御周期の電力投入が完了した後で、本来許容される制限、即ち算出された上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔ（例えば投入電力８０％等）に切り替えるようにする。

本実施例では、表５及び表６において、平均投入電力６０％を超える電力レベルでは、４半波ごとに正負対称となるように、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の半波ごとの制御パターンを配置している。そして、一制御周期８半波の途中である４半波と５半波の間で、平均投入電力を６０％以下に制限した制御パターン（表９及び表１０）に切り替えるようにしている。

［電力投入例１］
表９は、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の電力供給比率がメイン：サブ＝１００：５０の場合に、平均投入電力を６０％以下に制限する場合の電力投入例１である。上述した表６−２では、電力レベル１６までが平均投入電力が６０％となっており、電力レベル１７からは平均投入電力が６０％を超えている。エンジンコントローラ２０２が表６−２の電力レベル１７〜２０のいずれかを選択してヒータに電力を供給している場合に、前半の４半波（１半波目〜４半波目）のいずれかの半波で、電流制限制御の実施が必要と判断した場合、次のように制御する。この場合、エンジンコントローラ２０２は、一制御周期８半波のうちの後半の４半波（５半波目〜８半波目）を、表９の灰色背景色のマスに示すように制御する。即ち、エンジンコントローラ２０２は、後半の４半波の平均投入電力が６０％以下となるように、且つ、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の電力供給比率がメイン：サブ＝１００：５０となるように、制御パターンを差し替える。このように制御することで、本実施例では、一制御周期８半波の全ての出力が完了するのを待たずに、一制御周期中の４半波区切りの後半から、平均投入電力を６０％以下に制限した電流制限制御を実施することができる。交流電源４０１の周波数が５０Ｈｚである場合、１半波目から４半波目で電流制限制御の実施が必要であると判断した場合、５半波目から電流制限制御を実施することができるため、最大３半波の３０ｍｓ（ミリ秒）程度で切り替えることができる。同様に、一制御周期中の５半波目から８半波目で電流制限制御の実施が必要であると判断した場合、一制御周期の最後の半波である８半波目の次、即ち、次の一制御周期の１半波目で電流制限制御を実施することができる。このため、この場合も最大３半波の３０ｍｓ程度で切り替えることができる。

［電力投入例２］
表１０は、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の電力供給比率がメイン：サブ＝１００：５０の場合に、平均投入電力を６０％以下に制限する場合の電力投入例２である。表６の電力レベル１７〜２０において、一制御周期中の前半の４半波（１半波目〜４半波目）のいずれかで電流制限制御の実施が必要であると判断した場合、次のように制御する。この場合、エンジンコントローラ２０２は、一制御周期８半波のうちの後半の４半波（５半波目〜８半波目）を、表１０の灰色背景色のマスに示すように制御する。即ち、エンジンコントローラ２０２は、後半の４半波の平均投入電力が６０％以下となるように、制御パターンを差し替える。このようにすることで、表１０の場合でも、一制御周期８半波の全ての出力が完了するのを待たずに、一制御周期中の４半波区切りの後半から、平均投入電力を６０％以下に制限した電流制限制御を実施することができる。例えば、表１０の電力レベル１７では、電流制限制御を実施した一制御周期中の後半の４半波での平均投入電力が、５５．６２５％（＝（４８．７５＋６２．５＋６２．５＋４８．７５）／４）となっており、６０％以下に制限できている。

（スループット低下について）
しかしながら、表９に示す例の場合、電力レベル１８のとき、一制御周期が完了したときに、メインヒータ３０１の平均電力が８０％で、サブヒータ３０２の平均電力が４５％となっている。即ち、電流制限制御を実施した表９の電力レベル１８では、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の電力供給比率が、メイン：サブ＝１００：５６となっている。本来、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＝１００：５０であるのに対し、表９ではサブヒータ３０２の比率が大きくなっている。このように、サブヒータ３０２の比率が大きくなることで、定着ヒータ１１１の中央部と端部の温度について、端部が１〜３℃上昇している。

一方、表１０に示す例の場合、電力レベル２０のとき、一制御周期が完了したときに、メインヒータ３０１の平均電力が９０．６２５％で、サブヒータ３０２の平均電力が４０％となっている。即ち、平均投入電力を制限している表１０の電力レベル２０では、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の電力供給比率が、メイン：サブ＝１００：４４となっている。本来は、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＝１００：５０であるのに対し、サブヒータ３０２の比率が小さくなっている。このように、サブヒータ３０２の比率が小さくなることで、定着ヒータ１１１の中央部と端部の温度について、端部が１〜３℃下降している。前述したように、定着ヒータ１１１の中央部と端部の温度差が１０℃を超えると、搬送している複数の記録紙Ｓの紙間を広げてスループットを落とす制御を行うことになる。このため、表９のような定着ヒータ１１１の端部における１〜３℃の温度差拡大は、スループット低下を発生させる可能性を大きくするため好ましくない。

［電力投入例３］
表１１は、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の電力供給比率が、メイン：サブ＝１００：５０の場合に、平均投入電力を６０％以下に制限する場合の電力投入例３である。表６の電力レベル１７〜２０において、一制御周期中の前半の４半波（１半波目〜４半波目）のいずれかで電流制限制御の実施が必要であると判断した場合、次のように制御する。この場合、エンジンコントローラ２０２は、一制御周期８半波のうちの後半の４半波（５半波目〜８半波目）を、表１１の灰色背景色のマスに示すように制御する。即ち、エンジンコントローラ２０２は、後半の４半波の平均投入電力が６０％以下となるように、制御パターンを差し替える。表１１では、一制御周期が完了したときに、電力供給比率がメイン：サブ＝１００：５０となるようにしたことから、表９のような定着ヒータ１１１の中央部と端部の温度差拡大を防止することができる。また、表１０のように、本来のメインヒータ３０１とサブヒータ３０２の電力供給比率（例えば、メイン：サブ＝１００：５０）からずれてしまうこともない。これにより、紙間を広げてスループットを落とす可能性を大きくすることなく、一制御周期の途中から電流制限制御を実行することができる。

［電力投入例（メイン：サブ＝１００：１００の場合）］
表１２は、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の電力供給比率が、メイン：サブ＝１００：１００で、平均投入電力を６０％以下に制限する場合の電力投入例である。上述した表５−２では、電力レベル１２までが平均投入電力が６０％となっており、電力レベル１３からは平均投入電力が６０％を超えている。エンジンコントローラ２０２が表５−２の電力レベル１３〜２０のいずれかを選択してヒータに電力を供給している場合に、前半の４半波（１半波目〜４半波目）のいずれかの半波で電流制限制御の実施が必要と判断した場合、次のように制御する。この場合、エンジンコントローラ２０２は、一制御周期８半波のうちの後半の４半波（５半波目〜８半波目）を、表１２の灰色背景色のマスに示すように制御する。即ち、エンジンコントローラ２０２は、後半の４半波の平均投入電力が６０％以下となるように、制御パターンを差し替える。このようにすることで、表１１と同様に、定着ヒータ１１１の中央部と端部の温度差拡大を防止することができ、紙間を広げてスループットを落とす可能性を大きくすることなく、一制御周期の途中から電流制限制御を実行することができる。尚、電力供給比率がメイン：サブ＝１００：１０である表７、及び、電力供給比率がメイン：サブ＝１００：０である表８では、平均投入電力の最大が６０％を超えることがないため、電流制限制御の実施は不要となり、差し替えも不要である。

［制御パターンの差し替え処理］
図６は、エンジンコントローラ２０２における一制御周期単位の定着ヒータ１１１の電力供給制御方法を説明するフローチャートである。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、印刷する記録紙サイズ情報から、表１に従って、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の電力供給比率を決定する。これにより、決定した電力供給比率から、表５〜表８のいずれかの制御パターンが決定される。Ｓ７０２でエンジンコントローラ２０２は、定着器１１０の目標温度と温度検出素子３１１〜３１３により出力されたＴＨ１〜ＴＨ３信号、即ち検出温度に基づくＰＩ制御から、電力レベル（各表の電力レベル０〜２０のいずれか）を決定する。Ｓ７０３でエンジンコントローラ２０２は、電流検出回路４２８による前回の電流の検出結果（以下、電流検出結果という）（Ｉｄｃｔ）と許容電流値（Ｉｌｉｍｉｔ）（設定値）から、電流制限制御の実施が必要か否かを判断する。尚、上述したように、エンジンコントローラ２０２は、算出した上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔが１００％未満（Ｄｌｉｍｉｔ＜１００）となった場合に、電流制限制御の実施が必要であると判断する。ここで、上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔは、電流検出回路４２８により検出された電流値Ｉｄｃｔ、許容電流値Ｉｌｉｍｉｔ、Ｓ７０２で決定した電力レベルの平均電力Ｄｄｕｔｙから、上述した式により算出する。また、前回の電流検出結果は、不図示のＲＡＭや不揮発性メモリ等に記憶されているものとする。

Ｓ７０３でエンジンコントローラ２０２は、電流制限が必要であると判断した場合、Ｓ７０４で、算出した上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔに応じた平均投入電力に相当する電力レベルを選択し決定する。即ち、エンジンコントローラ２０２は、算出した上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔ以下となる電力レベルを、Ｓ７０１で決定した表の電力レベル０〜２０の中から選択しなおし、決定する。例えば、エンジンコントローラ２０２は、Ｓ７０３で算出した上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔが８０％となった場合等に、Ｓ７０４の処理を実行する。

Ｓ７０５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を代入する。Ｓ７０６でエンジンコントローラ２０２は、メインヒータ３０１及びサブヒータ３０２に対して、制御パターンの１半波目の電力を供給する。具体的には、投入される電力は、Ｓ７０１で決定された表５〜表１０のいずれかにおいて、Ｓ７０２又はＳ７０４で決定された電力レベルの１半波目に記載されたメインヒータ３０１及びサブヒータ３０２のそれぞれの投入電力（％）である。尚、後述するＳ７１１の処理からＳ７０６の処理に戻る場合には、エンジンコントローラ２０２は、Ｎ半波目の制御パターンの投入電力を供給する。

Ｓ７０７でエンジンコントローラ２０２は、電流検出回路４２８によりＨＣＲＲＴ信号として検出した新たな電流の実効値Ｉｄｃｔから、上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔを算出する。尚、エンジンコントローラ２０２は、後述するＳ７１２で参照するため、算出した上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔを、例えば不図示のＲＡＭや不揮発性メモリ等に一時的に記憶しておく。Ｓ７０８でエンジンコントローラ２０２は、半波カウンタＮを参照して４半波目（Ｎ＝４）であるか否かを判断する。例えば、Ｓ７０５の処理からＳ７０８の処理までを実行してきた場合、エンジンコントローラ２０２は、半波カウンタＮから１半波目であり、４半波目ではないと判断し、Ｓ７０９の処理に進む。

Ｓ７０９でエンジンコントローラ２０２は、半波カウンタＮを参照して８半波目（Ｎ＝８）であるか否かを判断する。例えば、Ｓ７０５の処理からＳ７０９の処理までを実行してきた場合、エンジンコントローラ２０２は、半波カウンタＮから１半波目であり、８半波目ではないと判断し、Ｓ７１１の処理に進む。Ｓ７１１でエンジンコントローラ２０２は、次の半波を出力するために半波カウンタＮに１を加算し（Ｎ＝Ｎ＋１）、Ｓ７０６の処理に戻る。例えば、Ｓ７０５の処理からＳ７１１の処理までを実行してきた場合、エンジンコントローラ２０２は、半波カウンタＮを２とする。このように、エンジンコントローラ２０２は、Ｓ７０６の処理に戻りながら、２半波目、３半波目、４半波目と、選択した制御パターンに従って電力供給を繰り返す。

Ｓ７０８でエンジンコントローラ２０２は、半波カウンタＮを参照して４半波目であると判断した場合、Ｓ７１２の処理に進む。Ｓ７１２でエンジンコントローラ２０２は、ＲＡＭ等を参照し、既に出力した１半波目から４半波目について、Ｓ７０７で算出された上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔが１００％未満であったか否か、即ち電流制限制御が必要であったか否かを判断する。Ｓ７１２でエンジンコントローラ２０２は、電流制限制御の実施が必要であると判断した場合、Ｓ７１３で、現在の電力レベルが算出した上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔより大きいか否かを判断する。ここで、現在の電力レベルとは、Ｓ７０２又はＳ７０４で決定された電力レベルである。Ｓ７１３でエンジンコントローラ２０２は、現在の電力レベルが上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔよりも大きいと判断した場合、Ｓ７１４の処理に進む。Ｓ７１４でエンジンコントローラ２０２は、電流制限制御を実施する必要が発生したため、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の電力供給比率に応じて、表１１又は表１２を選択する。そして、エンジンコントローラ２０２は、これから出力する後半４半波専用の電力の平均値（以下、平均投入電力という）が６０％（所定値）以下となる制御パターンに差し替えて、Ｓ７１１の処理に進む。例えば、エンジンコントローラ２０２は、Ｓ７０７で算出した上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔが８０％であり、現在の電力レベルの平均電力が９０％である場合等に、Ｓ７１４の処理を実行する。

このように、エンジンコントローラ２０２は、制御パターンが４半波目になったら、１半波目から４半波目について、電流制限制御を実施する必要があると判断した場合、表１１又は表１２の制御パターンに切り替える。そして、エンジンコントローラ２０２は、表１１又は表１２の制御パターンに従って、Ｓ７０６以降の処理を繰り返し、５半波目から８半波目の制御パターンで順番に出力していく。

Ｓ７０９でエンジンコントローラ２０２は、半波カウンタＮを参照して８半波目であると判断した場合、Ｓ７１０で印刷終了か否かを判断する。Ｓ７１０でエンジンコントローラ２０２は、印刷終了でないと判断した場合、Ｓ７０１の処理に戻り、印刷終了したと判断した場合に、全体の制御を終了する。

本実施例では、一制御周期単位を８半波で、１〜４半波目で電流制限制御の実施が必要と判断した場合に、後半４半波（５〜８半波目）について電流制限制御を実施した例である。尚、一制御周期単位を１２半波にして、４半波ごとに正負対称となる制御パターンにしておき、１〜４半波目で電流制限制御の実施が必要と判断した場合には後半８半波（５〜１２半波目）で電流制限制御を実施する制御パターンに差し替える制御としてもよい。また、一制御周期単位を１２半波とした場合で、５〜８半波目で電流制限制御の実施が必要と判断した場合に、後半４半波（９〜１２半波目）で電流制限制御を実施する制御パターンに差し替える制御としてもよい。即ち、一制御周期が４ｎ（ｎ＝１，２，３，・・・）半波である場合に、４半波の出力が終了するごとに、電流制限制御の実施が必要であるか否かの判断を行う構成とすればよい。更に、本実施例では、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の２本のヒータとしているが、３本以上の複数の発熱体であるヒータの組み合わせに拡張しても良い。

以上、本実施例によれば、電流制限制御を実施する必要が生じた場合に、一制御周期の途中であっても、スループットを落とすことなく、且つ、正半波と負半波の電力供給量を同じにしつつ、電流制限制御を実施することができる。

実施例２では、一制御周期の途中で電流制限制御を実施する場合に、上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔのぎりぎりまで電力供給できるような構成である。尚、実施例１で説明した図１〜図５は、本実施例においても援用され、説明は省略する。また、表１〜表１２も、本実施例において援用され、説明は省略する。

実施例１では、平均投入電力が６０％であれば、常に許容電流値を満たすことから、一制御周期の途中で電流制限制御の実施が必要となった場合には、途中から平均投入電力を６０％にしている。そして、実施例１では、一制御周期８半波が完了したところで、算出された上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔ以下となるような制御パターンに切り替える構成である。例えば、エンジンコントローラ２０２が算出した上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔが８０％であった場合でも、一度、平均投入電力６０％以下となる表１１又は表１２の制御パターンに従って電力を供給する。そして、エンジンコントローラ２０２は、一制御周期が完了したところで、算出した上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔである８０％以下となる制御パターンに切り替えて、電力を供給している。一方、本実施例では、一制限周期の途中で電流制限制御が必要となった場合に、途中から供給する電力を平均投入電力６０％に固定せず、算出された上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔを超えないように制限する構成としている。

エンジンコントローラ２０２は、一制御周期８半波の途中で、前半４半波での電流検出結果から上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔが６０％と算出され、電流制限制御の実施が必要であると判断した場合には、表１１又は表１２の制御パターンに切り替える。また、エンジンコントローラ２０２は、例えば上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔが６５％と算出され、電流制限制御の実施が必要であると判断した場合には、表１３又は表１４の制御パターンに切り替える。例えば、表１３の電力レベル１８では、電流制限制御を実施した一制御周期中の後半の４半波での平均投入電力が、６４．３７５％（＝（６３．７５＋６５＋６５＋６３．７５）／４）となっており、６５％以下に制限できている。

また、エンジンコントローラ２０２は、例えば上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔが７０％と算出され、電流制限制御が必要であると判断した場合には、表１５又は表１６の制御パターンに切り替える。例えば、表１５の電力レベル２０では、電流制限制御を実施した一制御周期中の後半の４半波での平均投入電力が、６９．３７５％（＝（６８．７５＋７０＋７０＋６８．７５）／４）となっており、７０％以下に制限できている。また、エンジンコントローラ２０２は、例えば上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔが７５％と算出され、電流制限制御の実施が必要であると判断した場合には、表１７の電力パターンに切り替える。例えば、表１７の電力レベル１６では、電流制限制御を実施した一制御周期中の後半の４半波での平均投入電力が、７４．３７５％（＝（７６．２５＋７２．５＋７２．５＋７６．２５）／４）となっており、７５％以下に制限できている。

また、エンジンコントローラ２０２は、例えば上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔが８０％と算出され、電流制限制御の実施が必要であると判断した場合には、表１８の電力パターンに切り替える。例えば、表１８の電力レベル１７では、電流制限制御を実施した一制御周期中の後半の４半波での平均投入電力が、７９．３７５％（＝（８１．２５＋７７．５＋７７．５＋８１．２５）／４）となっており、８０％以下に制限できている。また、エンジンコントローラ２０２は、例えば上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔが８５％と算出され、電流制限制御の実施が必要であると判断した場合には、表１９の電力パターンに切り替える。例えば、表１９の電力レベル１８では、電流制限制御を実施した一制御周期中の後半の４半波での平均投入電力が、８４．３７５％（＝（８６．２５＋８２．５＋８２．５＋８６．２５）／４）となっており、８５％以下に制限できている。

更に、エンジンコントローラ２０２は、例えば上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔが９０％と算出され、電流制限制御の実施が必要であると判断した場合には、表２０の電力パターンに切り替える。例えば、表２０の電力レベル１９では、電流制限制御を実施した一制御周期中の後半の４半波での平均投入電力が、８９．３７５％（＝（９１．２５＋８７．５＋８７．５＋９１．２５）／４）となっており、９０％以下に制限できている。そして、エンジンコントローラ２０２は、例えば上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔが９５％と算出され、電流制限制御の実施が必要であると判断した場合には、表２１の電力パターンに切り替える。

このようにエンジンコントローラ２０２は、一制御周期８半波の後半４半波で電流制限制御を行う。これにより、一制御周期の途中で電流制限する場合に、算出した上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔに応じて制御パターンを切り替える制御ができるようになる。

図７は、エンジンコントローラ２０２における一制御周期単位の定着ヒータ１１１の電力供給制御方法を示すフローチャートである。実施例１の図６のフローチャートと同じ処理については、同じステップ番号を付し、説明を省略する。実施例１と異なる部分は、Ｓ７１４をＳ８０１に変更した点である。エンジンコントローラ２０２は、Ｓ７０８で半波カウンタＮを参照し４半波目であると判断し、Ｓ７１２の処理に進む。Ｓ７１２でエンジンコントローラ２０２は、１半波目から４半波目で算出された上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔが１００％未満であり、電流制限制御の実施が必要であると判断した場合に、Ｓ７１３の処理に進む。エンジンコントローラ２０２は、Ｓ７１３で現在の電力レベルが、算出した上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔより大きいと判断した場合に、Ｓ８０１の処理に進む。Ｓ８０１でエンジンコントローラ２０２は、上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔに応じて、後半４半波専用の新しい制御パターンに差し替える。具体的には、エンジンコントローラ２０２は、メインヒータ３０１及びサブヒータ３０２の電力供給比率と、上限の平均投入電力Ｄｌｉｍｉｔに応じて、表１１〜２１のいずれかを選択し、制御パターンを差し替える。

１１０定着器
２０２エンジンコントローラ
３０１メインヒータ
３０２サブヒータ
４２８電流検出回路

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、
前記所定の電力が前記複数の発熱体に供給された際に前記商用交流電源から供給される電流を検出する電流検出手段と、
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、前記一制御周期の中で既に電力を供給した半波について、前記電流検出手段の検出結果に基づき電流制限制御を実施する必要があると判断した場合には、前記一制御周期の中でこれから電力を供給する半波についての電力の平均値が所定値となるように、且つ、前記所定の比率となるように、前記複数の発熱体の各々に電力を供給するよう制御することを特徴とする定着装置。
前記制御手段は、前記所定値を、算出した前記平均の電力供給量に応じた値と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、前記一制御周期が８半波である場合に、４半波目の出力が終了したときに、前記電流制限制御の実施が必要であるか否かの判断を行う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、４半波ごとに正半波と負半波とで供給する電力が等しくなるように、前記複数の発熱体の各々に電力を供給することを特徴とする請求項３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乃至４のいずれか１項に記載の定着装置。
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５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、
前記所定の電力が前記複数の発熱体に供給された際に前記商用交流電源から供給される電流を検出する電流検出手段と、
を備える画像形成装置であって、
前記制御手段は、前記一制御周期の中で既に電力を供給した半波について、前記電流検出手段の検出結果に基づき電流制限制御を実施する必要があると判断した場合には、前記一制御周期の中でこれから電力を供給する半波についての電力の平均値が所定値となるように、且つ、前記所定の比率となるように、前記複数の発熱体の各々に電力を供給するよう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、前記所定値を、算出した前記平均の電力供給量に応じた値とすることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記一制御周期が８半波である場合に、４半波目の出力が終了したときに、前記電流制限制御の実施が必要であるか否かの判断を行うことを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、４半波ごとに正半波と負半波とで供給する電力が等しくなるように、前記複数の発熱体の各々に電力を供給することを特徴とする請求項９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７乃至１０のいずれか１項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７乃至１１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、前記所定の電力が前記複数の発熱体に供給された際に前記商用交流電源から供給される電流を検出する電流検出手段と、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の電力供給制御方法であって、
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、前記電流検出手段の検出結果に基づき電流制限制御を実施する必要があると判断した場合には、前記一制御周期の中でこれから電力を供給する半波についての電力の平均値が所定値となるように、且つ、前記
所定の比率となるように、前記複数の発熱体の各々に電力を供給するよう制御することを特徴とする電力供給制御方法。
前記所定値は、算出した前記平均の電力供給量に応じた値とされることを特徴とする請求項１３に記載の電力供給制御方法。
前記一制御周期が８半波である場合に、４半波目の出力が終了したときに、前記電流制限制御の実施が必要であるか否かの判断を行うことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の電力供給制御方法。
４半波ごとに正半波と負半波とで供給する電力が等しくなるように、前記複数の発熱体の各々に電力を供給することを特徴とする請求項１５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１３乃至１６のいずれか１項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１３乃至１７のいずれか１項に記載の電力供給制御方法。