JP7354803B2 - ヒータ制御装置、ヒータ制御方法、定着装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、ヒータ制御装置、ヒータ制御方法、定着装置、及び画像形成装置に関する。

用紙などの記録部材に転写されたトナー像を定着ユニットで加熱して定着させる画像形成装置では、ユーザの利便性やエネルギー効率を考慮して定着ユニットの温度を適切に制御している。近年は、画像形成処理の高速化の要請に応えるべく、定着ローラの表面温度を設定温度に上昇させる時間の短縮化が求められている。そのため、定着装置が備える定着ローラを加熱するためのヒータ（定着ヒータ）の大型化が進んでいる。

定着ローラの設定温度（目標温度）に対する温度制御の応答性を良くするために、ヒータを点灯させる供給電圧を、交流電源の四半波を一周期とする複数の点灯パターンを用いて制御する技術が開示されている（特許文献１を参照）。

特許文献１の定着装置は、交流電源から供給される電圧波形の四半波を一周期とする複数の点灯パターンを用いて定着ヒータの点灯を制御する。この際、点灯パターンとして、フリッカ抑制に有利な点灯パターン、高調波電流規制に有利な点灯パターンを用意しておく。この用意された点灯パターンを用いて事前に実験を行い、その結果に基いて、点灯Ｄｕｔｙ毎の点灯パターンの選択を制御できるようにしている。

上記のような従来技術では、画像形成速度の高速化に対応させるために、大型の定着ヒータを用いることで必要となる供給電力の増加（ヒータ容量増加）により、ヒータ点灯開始直後の突入電流によるフリッカが生じやすくなる。また、フリッカを抑制するための点灯パターンを用いると高調波電流による電磁障害の懸念が増す。すなわち、従来技術では、フリッカ抑制と高調波抑制の観点においてさらに解決すべき課題がある。

本発明は、消費電力が大きいヒータの点灯制御におけるフリッカの抑制と、高調波電流規制の両方を満たすヒータ制御装置を提供することを目的とする。

上記技術的課題を解決するため、本発明の一態様は、ヒータ制御装置に関し、交流電圧により加熱されるヒータへの供給電圧に係る複数の電圧波形パターンを用いて、前記交流電圧に係る電圧波形周期を制御周期として前記ヒータの加熱動作を制御する制御手段と、前記制御周期よりも短い電圧波形周期の電圧波形パターンで当該制御周期よりも短い周期で前記ヒータへの前記供給電圧を均一化する第一電圧波形パターンと、前記制御周期の電圧波形パターンで前記ヒータへの供給電圧を均一化する第二電圧波形パターンと、を記憶する記憶手段と、前記加熱動作の開始時からの連続時間である第一連続時間を計測する第一計時手段と、前記加熱動作の停止時からの連続時間である第二連続時間を計測する第二計時手段と、前記第一連続時間が第一閾値を超えるか否かの判定をする第一判定手段と、前記第二連続時間が第二閾値を超えるか否かを判定する第二判定手段と、を有し、前記制御手段は、前記第一連続時間が前記第一閾値を超えるまでは、前記第一電圧波形パターンによる前記加熱動作の制御をし、前記第一連続時間が前記第一閾値を超えたとき、前記第二電圧波形パターンによる前記加熱動作の制御をし、前記第二電圧波形パターンによる前記加熱動作の開始後において当該加熱動作が停止したとき、前記第二連続時間が前記第二閾値を超える前に前記加熱動作を再開するときは、前記第二電圧波形パターンにより当該加熱動作の制御をし、前記第二電圧波形パターンによる前記加熱動作が開始後において当該加熱動作が停止したとき、第二連続停止時間が前記第二閾値を超えた後に前記加熱動作を再開するときは、前記第一電圧波形パターンにより前記加熱動作の制御をする、ことを特徴とする。

本発明によれば、消費電力が大きいヒータの点灯制御におけるフリッカの抑制と、高調波電流規制の両方を満たすことができる。

本発明に係るヒータ制御装置を備えた画像形成装置の概略構成を示すブロック図。 ヒータ制御装置の実施形態における要部構成を示すブロック図。 本実施形態に係る電圧波形パターンの例を示す図。 本実施形態に係る電圧波形パターンの別例を示す図。 本発明に係るヒータ制御方法の流れを例示するフローチャート。 上記ヒータ制御方法に含まれる時間計測処理の流れの例を示すフローチャート。 上記ヒータ制御装置に係る制御タイミングの例を示すタイミングチャート。 上記ヒータ制御方法に含まれる時間計測処理の流れの別例を示すフローチャート。 上記ヒータ制御装置に係る制御タイミングの別例を示すタイミングチャート。

［画像形成装置の実施形態］
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係るヒータ制御装置を備えた画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、シート状の記録媒体である記録材（例えば、「転写紙」）に形成されている画像を光学的に読み取るスキャナ部１０と、スキャナ部１０で読み取った画像に対して所定の画像処理を施した後の画像に応じたトナー像を記録材に転写するエンジン部２０と、記録材を格納するための記録材収容部３０と、エンジン部２０で記録材に転写されたトナー像を定着させるための定着装置５０と、から構成されている。なお、本発明に係るヒータ制御装置は、定着装置５０に備えられる。

スキャナ部１０は、画像が形成された記録材を光学的にスキャンすることによって、記録材に付されている情報を画像信号に変換してエンジン部２０に出力する。

画像形成部としてのエンジン部２０は、スキャナ部１０から出力された画像信号に対して、色変換、階調補正などの画像処理を施し、画像処理後の画像に応じて静電潜像を像担持体に作像し、作像した静電潜像に顕像材としての付着物であるトナーを付着してトナー像を形成する。エンジン部２０は、さらに、形成したトナー像を記録材収容部３０から搬送路４０を介して搬送された媒体としての記録材に転写して、当該記録材を、搬送路４０を介して定着装置５０に向けて送り出す。

定着装置５０は、トナー像が付された記録材に対して、円筒状の定着ローラ５１ａによる熱と加圧ローラ５１ｂによる圧力を付し、記録材に付されているトナー像を熱と圧力によって定着させて、排紙トレイに向けて排紙する。

［ヒータ制御装置の実施形態］
次に、本発明に係るヒータ制御装置の実施形態について説明する。図２は、ヒータ制御装置の実施形態である加熱制御装置６０の要部構成を示すブロック図である。加熱制御装置６０は、例えば定着装置５０が備える制御装置である。加熱制御装置６０は、記録材を加熱する加熱部材である定着ローラ５１ａを加熱するヒータ５２の加熱動作を制御する装置である。

加熱制御装置６０は、図２に示すように、定着装置５０に備えられていて、トライアック５４と、温度センサ５５と、制御部５６と、ゼロクロス検知部５７と、を有する。加熱制御装置６０は、定着装置５０が備える加熱部材であるヒータ５２の加熱動作を制御する。ヒータ５２は、加熱制御装置６０の制御によって定着ローラ５１ａを加熱する加熱状態（点灯状態）と加熱しない状態（消灯状態）の制御をされる。

加熱制御装置６０によって加熱動作が制御されるヒータ５２からの熱を受ける定着ローラ５１ａは、加圧ローラ５１ｂ（図１）と圧接しながら回転して、記録材に転写されているトナー像を定着させる。定着ローラ５１ａは、加熱部材の一例である。

また、加熱制御装置６０によって加熱動作が制御されるヒータ５２は、加熱部材としての定着ローラ５１ａを加熱する加熱手段の一例である。加熱手段としてのヒータ５２は、例えば、定着ローラ５１ａに内蔵されている。ヒータ５２の熱は、定着ローラ５１ａを介して記録材に付されたトナー像を熱で溶かす程度の温度である。ヒータ５２は、定着ローラ５１ａを加熱して記録材にトナー画像を定着させる熱源となる。なお、ヒータ５２には、例えば、ハロゲンランプを点灯した際に発生する放射熱によって加熱を行うハロゲンヒータが用いられる。

交流電源５３は、ヒータ５２に対して交流電圧を供給する。本実施形態では、時間とともに正弦波状に変化する交流電圧を供給するものとする。本実施形態では、交流電源５３からの供給電圧に係る電圧波形の周期に基づき、ヒータ５２の加熱動作の制御を行う周期を「制御周期」とする。すなわち、ヒータ５２の加熱動作の制御をフィードバック制御として行うときの周期は、交流電源５３からの交流電圧に係る電圧波形周期に基づくものとする。本実施形態では、例えば、交流電源５３からの交流電圧の二周期を一制御周期とする。なお、制御周期は、ヒータ５２の加熱に用いられる供給電圧の周期に基づくものであれば、上記の例に限定するものではない。この交流電源５３は、画像形成装置１００に供給される動作用電源や、定着装置５０に供給される動作用電源を共用してもよい、個別に設けてもよい。

加熱制御装置６０が備えるトライアック５４は、スイッチング手段であり、交流電源５３から供給される交流電圧を、制御部５６から指示されたタイミングでスイッチング（オン／オフ）する。そして、トライアック５４は、スイッチングされた交流電圧をヒータ５２に供給する。なお、トライアック５４がオン時には、ヒータ５２が通電して発熱する。そして、トライアック５４がオフ時には、ヒータ５２が非通電となる。

温度センサ５５は、温度検知手段の一例であり、定着ローラ５１ａの表面温度を測定する。温度センサ５５は、例えば、温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタを内蔵しており、当該サーミスタの抵抗値に基づいて定着ローラ５１ａの表面温度を測定する。温度センサ５５は、定着ローラ５１ａに内蔵してもよいし、また、温度センサ５５を定着ローラ５１ａの表面に対向する位置に設置して、定着ローラ５１ａの表面温度を非接触で計測してもよい。温度センサ５５により計測された定着ローラ５１ａの表面温度は、制御部５６によって取得される。

ゼロクロス検知部５７は、交流電源５３から供給される交流電圧が０ボルトを横切るタイミング、すなわちプラス側（正電圧）からマイナス側（負電圧）へ移行するタイミング、またはマイナス側（負電圧）からプラス側（正電圧）へ移行するタイミングを検知する。供給電圧が０ボルトを横切るタイミングを、以降では「ゼロクロスのタイミング」と称する。そして、ゼロクロス検知部５７は、ゼロクロスのタイミングを検知した場合に、制御部５６に対して、ゼロクロス検知信号を出力する。

制御手段としての制御部５６は、温度センサ５５が測定した定着ローラ５１ａの表面温度と、ゼロクロス検知部５７が検知した交流電圧のゼロクロスのタイミングとに基づいて、交流電圧をスイッチングするタイミングを決定する。そして、制御部５６は、決定したタイミングに基づいてトライアック５４を動作させる。

制御部５６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、入出力インタフェースと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情報処理装置と同等のハードウェアにより構成される。また、制御部５６において実現される機能ブロックは、ハードウェア資源としてのＣＰＵが、ＲＯＭが記憶しているプログラムを読み出して実行することにより実現される。

制御部５６は、ハードウェア資源とコンピュータプログラムによって実現される以下の機能ブロックを有する。すなわち、制御部５６は、加熱制御部５６１と、供給電圧パターン記憶部５６２と、連続供給時間タイマー５６３と、連続停止時間タイマー５６４と、供給パターン切替判定部５６５と、タイマー閾値記憶部５６６と、を有する。

加熱制御部５６１は、温度センサ５５により検知された定着ローラ５１ａの表面温度、供給パターン切替判定部５６５から通知される判定結果に基づいて、電圧波形特定パターンが格納されている波形パターンテーブルを選択する。また、電圧波形特定パターンは、供給電圧パターン記憶部５６２に記憶されている波形パターンテーブルの中から上記の判定結果に基づいて特定される電圧波形パターンである。本実施形態において、電圧波形特定パターンには、フリッカ抑制波形パターン６０１に相当する第一特定波形パターンと、高調波抑制波形パターン６０２に相当する第二特定波形パターンと、が含まれる。波形パターンテーブルが選択され、計測温度に対応して第一特定波形パターン又は第二特定波形パターンが選択されることになる。そして、加熱制御部５６１は、選択された特定電圧波形パターンに基づいて、トライアック５４のスイッチング動作を制御する。以上のように、加熱制御部５６１によって、ヒータ５２における加熱動作が制御される。

記憶手段としての供給電圧パターン記憶部５６２は、トライアック５４のスイッチング動作によって交流電源５３からの供給電圧の電圧波形から形成される所定の電圧波形パターンを記憶する。供給電圧パターン記憶部５６２に記憶されている電圧波形パターンは、複数ある。例えば、第一電圧波形パターンと、第二電圧波形パターンである。第一電圧波形パターンは、加熱部材としてのヒータ５２の加熱動作の制御の周期（制御周期）よりも短い周期でヒータ５２への供給電圧を均一化する電圧波形パターンである。第二電圧波形パターンは、制御周期においてヒータ５２への供給電圧を均一化する電圧波形パターンである。第一電圧波形パターンと第二電圧波形パターンの詳細は後述する。また、供給電圧パターン記憶部５６２は、第三電圧波形パターンも記憶する。第三電圧波形パターンの詳細は後述する。なお、ここでの制御周期は、ヒータ５２に対する加熱動作の制御をする周期を、交流電源５３に係る電圧波形の一周期としたものである。

供給電圧パターン記憶部５６２には、Ｄｕｔｙ比の異なる第一電圧波形パターンが複数含まれる第一パターンテーブル５６２１（図３（ａ）参照）、Ｄｕｔｙ比の異なる第二電圧波形パターンが複数含まれる第二パターンテーブル５６２２（図３（ｂ）参照）が記憶されている。また、Ｄｕｔｙ比の異なる第三電圧波形パターンが複数含まれる第三パターンテーブル５６２３（図４参照）も記憶されている。各パターンテーブルの詳細については、後述する。

図２に戻る。連続供給時間タイマー５６３は、定着装置５０が動作を開始してから、ヒータ５２による加熱動作（ヒータ５２への供給電圧による通電状態）が連続する経過時間である第一連続時間を計測する第一計時手段である。

連続停止時間タイマー５６４は、定着装置５０の動作が停止されて、ヒータ５２による非加熱動作（ヒータ５２への供給電圧による非通電状態）が連続する経過時間である第二連続時間を計測する第二計時手段である。

供給パターン切替判定部５６５は、第一連続時間がタイマー閾値記憶部５６６に記憶されている第一閾値を超えるか否かの判定をする。また、供給パターン切替判定部５６５は、第二連続時間がタイマー閾値記憶部５６６に記憶されている第二閾値を超えるか否かの判定をする。そして、供給パターン切替判定部５６５は、第一閾値又は第二閾値を超えているかの判定結果を加熱制御部５６１に通知する。供給パターン切替判定部５６５は、第一判定手段と第二判定手段を構成する。

タイマー閾値記憶部５６６は、第一連続時間が所定の条件を満たしたか（所定の時間を超えた）否かを判定するための閾値を記憶する。また、タイマー閾値記憶部５６６は、第二連続時間が所定の条件を満たしたか（所定の時間を超えた）否かを判定するための閾値を記憶する。

［供給電圧波形パターンの実施形態］
ここで、供給電圧パターン記憶部５６２に記憶される各パターンテーブルと、各パターンテーブルに格納されている電圧波形パターン（供給電圧波形パターン）について、図３を用いて説明する。

本実施形態に係る供給電圧波形パターンは、フリッカの抑制に有利であるフリッカ抑制波形パターン６０１と、高調波の抑制に有利な高調波抑制波形パターン６０２と、を含む。フリッカ抑制波形パターン６０１が格納されているデータテーブルを、第一パターンテーブル５６２１とする。また、高調波抑制波形パターン６０２が格納されているデータテーブルを、第二パターンテーブル５６２２とする。

図３（ａ）は、第一パターンテーブル５６２１の例である。第一パターンテーブル５６２１に格納される第一電圧波形パターンは、フリッカ抑制波形パターン６０１である。フリッカ抑制波形パターン６０１は、供給電源としての交流電源５３から供給される電圧波形の二半波周期（２／４周期すなわち１／２周期）において、供給電圧が均一化される電圧波形パターンである。フリッカ抑制波形パターン６０１は、点灯Ｄｕｔｙ比が異なる複数のパターンがある。

図３（ａ）には、二制御周期分に相当する電圧波形パターンとしてのフリッカ抑制波形パターン６０１を例示している。フリッカ抑制波形パターン６０１は、一半波周期領域に相当する第一半波区間ａにおける点灯Ｄｕｔｙ比と、これに続く第二半波区間ｂにおける点灯Ｄｕｔｙ比が異なる。また、フリッカ抑制波形パターン６０１は、第三半波区間ｃにおける点灯Ｄｕｔｙ比が第一半波区間ａにおける点灯Ｄｕｔｙ比と同じであり、また、第四半波区間ｄにおける点灯Ｄｕｔｙ比が第二半波区間ｂにおける点灯Ｄｕｔｙ比と同じである。言い換えると、フリッカ抑制波形パターン６０１は、一半波周期領域に隣接する隣接一半波周期領域において、当該領域に係る供給電圧値が異なる値である電圧波形パターンである。

フリッカ抑制波形パターン６０１は、制御周期の半分の周期（二半波周期）単位で供給電圧が均一された電圧パターンであるから、フリッカ（電圧変動によるヒータ５２のオンオフの”ちらつき“）の抑制には有利である。ただし、制御周期単位で、供給電圧の正と負の値が異なるので、極性によって供給される電圧が周期的に非対称になる。すなわち、フリッカ抑制波形パターン６０１は、制御周期単位における上側半波と下側半波の対称性が崩れているので、高調波が大幅に生ずる傾向にある。したがって、フリッカ抑制波形パターン６０１は、高調波の抑制には不利である。

フリッカ抑制波形パターン６０１には、複数のパターンがある。たとえば、図３（ａ）に例示するように、制御周期単位でのＤｕｔｙ比（点灯Ｄｕｔｙ比）が４０％のものと、８０％のものがある。加熱制御部５６１は、温度センサ５５が検知した定着ローラ５１ａの表面温度に基づいて、いずれかの点灯Ｄｕｔｙ比を設定する。

図３（ａ）は、第二パターンテーブル５６２２の例である。第二パターンテーブル５６２２に格納される第二電圧波形パターンは、高調波抑制波形パターン６０２である。高調波抑制波形パターン６０２は、供給電源としての交流電源５３から供給される電圧波形の二周期（四半波周期）である制御周期において、供給電圧が均一化される電圧波形パターンである。高調波抑制波形パターン６０２にも、点灯Ｄｕｔｙ比が異なる複数のパターンがある。

図３（ｂ）には、二制御周期分に相当する電圧波形パターンとしての高調波抑制波形パターン６０２を例示している。高調波抑制波形パターン６０２は、第一半波区間ａにおける点灯Ｄｕｔｙ比と、これに続く第二半波区間ｂにおける点灯Ｄｕｔｙ比が同じである。そして、第三半波区間ｃにおける点灯Ｄｕｔｙ比は第一半波区間ａや第二半波区間ｂにおける点灯Ｄｕｔｙ比とは異なる。一方、第三半波区間ｃにおける点灯Ｄｕｔｙ比と第四半波区間ｄにおける点灯Ｄｕｔｙ比は同じである。言い換えると、高調波抑制波形パターン６０２は、一半波周期領域に隣接する隣接一半波周期領域において、当該領域に係る供給電圧値が同じ値である電圧波形パターンである。

高調波抑制波形パターン６０２は、制御周期ごとの供給電圧が均一された電圧パターンであるから、電圧変動量が大きくなり、フリッカ（電圧変動によるヒータ５２のオンオフの”ちらつき“）の抑制には不利である、一方、制御周期単位で、供給電圧の正極側の電圧と負極側の電圧の値が対称である（制御周期単位における上側半波と下側半波の対称性が保たれる）ので、高調波の抑制には、有利である。

高調波抑制波形パターン６０２にも、複数のパターンがある。たとえば、図３（ｂ）に例示するように、制御周期単位でのＤｕｔｙ比（点灯Ｄｕｔｙ比）が４０％のものと、８０％のものがある。加熱制御部５６１は、温度センサ５５が検知した定着ローラ５１ａの表面温度に基づいて、いずれかの点灯Ｄｕｔｙ比を選択する。

高調波抑制波形パターン６０２は、四半波中二半波を位相制御にてオンし、点灯Ｄｕｔｙ比の増加に伴い、第一半波区間ａと第三半波区間ｃの位相角を増加させていく。そして、第一半波区間ａと第三半波区間ｃの点灯Ｄｕｔｙ比が１００％になったら、第二半波区間ｂと第四半波区間ｄの点灯Ｄｕｔｙ比を増加させていく。ただし、供給電力を調整するために第一半波区間ａと第三半波区間ｃ及び第二半波区間ｂと第四半波区間ｄの組み合わせにおいて同じ位相角にする必要はない。

なお、本実施形態において適用可能な供給電圧波形パターンは、上記に限定されるものではない。例えば、図４に例示するような第三パターンテーブル５６２３に格納される複数の第三電圧波形パターンから設定してもよい。図４に例示する第三電圧波形パターンは、フリッカ抑制波形パターン６０１としての第一電圧波形パターンと同様に、フリッカの抑制に有利な電圧波形パターンである。したがって、第三電圧波形パターンを供給電圧パターン記憶部５６２に記憶しておき、第一電圧波形パターンの代わりに用いてもよい。

第三電圧波形パターンは、一半波単位で供給電圧値が均一化されている電圧パターンである。これによって、ちらつき(フリッカ規制値)を大きく抑えることが可能である。ただし、位相制御が連続するので、高調波は悪くなる傾向になる。第三電圧波形パターンは、一制御周期に含まれる四半波において位相制御をして、点灯Ｄｕｔｙ比の増加に伴い各半波区間（ａ、ｂ，ｃ、ｄ）の位相角を均等に増加させていく。ただし、供給電力を調整するために、各半波区間の位相制御において、全て同じ位相角とする必要はない。

［ヒータ制御方法の第一実施形態］
次に、加熱制御装置６０の制御部５６において実行されるヒータ制御処理の流れの例について、図５のフローチャートを用いて説明する。このヒータ制御処理に含まれる各ステップによって、本発明に係るヒータ制御方法が実行可能となる。

定着装置５０が動作し、記録材に対する加圧及び圧力付与が開始されると、制御部５６の加熱制御部５６１は、まず、温度センサ５５の検知温度を取得する（Ｓ５０１）。この検知温度は、定着ローラ５１ａの表面温度である。また、加熱制御部５６１は、定着装置５０の動作開始とともに、時間計測処理を実行する（Ｓ５０２）。

ここで、時間計測処理（Ｓ５０２）の詳細について、図６のフローチャートを用いて説明する。まず、定着装置５０の動作開始に伴って、加熱制御部５６１が、ヒータ５２の点灯要求の有無を監視する（Ｓ６０１）。点灯要求があるまで、処理はループし（Ｓ６０１：Ｎｏ）する。点灯要求あれば（Ｓ６０１：Ｙｅｓ）、連続供給時間タイマー５６３の動作を開始して、ヒータ５２の連続点灯時間（第一連続時間）の計測を開始する（Ｓ６０２）。

続いて、加熱制御部５６１は、ヒータ５２の消灯要求の有無を監視する（Ｓ６０３）。消灯要求があるまで、処理はループする（Ｓ６０３：Ｎｏ）。すなわち、消灯要求がなければ、連続供給時間タイマー５６３における計測時間は増加し続ける。消灯要求あれば（Ｓ６０３：Ｙｅｓ）、連続供給時間タイマー５６３の時間計測を停止し（Ｓ６０５）、連続供給時間タイマー５６３の値を初期化して（リセットして）（Ｓ６０５）、処理をＳ６０１に戻す。定着装置５０の動作が終了するまで、加熱制御部５６１は、時間計測処理（Ｓ５０２）を繰り返し実行する。時間計測処理（Ｓ５０２）は、第一計時ステップと第二計時ステップを含む処理である。

図５に戻る。加熱制御部５６１は、温度センサ５５から取得した検知温度に基づいて、供給電圧パターンの点灯Ｄｕｔｙ比を決定する（Ｓ５０３）。続いて、加熱制御部５６１は、連続供給時間タイマー５６３の計測時間（第一連続時間）を取得する（Ｓ５０４）。続いて、供給パターン切替判定部５６５は、加熱制御部５６１からの指示により、第一連続時間が第一閾値を超えているか否かの判定処理を実行する（Ｓ５０５）。

第一連続時間が第一閾値を超えていなければ（Ｓ５０５：ＮＯ）、供給パターン切替判定部５６５は加熱制御部５６１に対して、その旨を通知する。加熱制御部５６１は、供給電圧パターン記憶部５６２から読み出すパターンテーブルを第一パターンテーブル５６２１に設定する（Ｓ５０６）。第一連続時間が第一閾値を超えていれば（Ｓ５０５：ＹｅｓＮＯ）、供給パターン切替判定部５６５は加熱制御部５６１に対して、その旨を通知する。加熱制御部５６１は、供給電圧パターン記憶部５６２から読み出すパターンテーブルを第二パターンテーブル５６２２に設定する（Ｓ５０７）。

続いて、加熱制御部５６１は、設定されたパターンテーブル（第一パターンテーブル５６２１又は第二パターンテーブル５６２２）から、Ｓ５０３において決定されたＤｕｔｙ比に対応する特定電圧波形パターンを取得する（Ｓ５０８）。

続いて、加熱制御部５６１は、取得した特定電圧波形パターンに基づいてトライアック５４のスイッチング動作を制御する（Ｓ５０９）。以上、Ｓ５０１からＳ５０９に係る処理は、定着動作が終了するまでループし（Ｓ５１０：Ｎｏ）、定着動作が終了したら（Ｓ５０１：Ｙｅｓ）終了する。

上記にて説明したヒータ制御方法について、図７のタイミングチャートを用いて説明する。図７（ａ）に示すように、定着装置５０が動作を開始して、加熱制御装置６０による加熱動作が開始すると（ｔ１１）、まず、第一電圧波形パターンとしてのフリッカ抑制波形パターン６０１によってヒータ５２が点灯する。そして、連続点灯時間（連続供給時間）が第一閾値を超えたとき、第二波形パターンとしての高調波抑制波形パターン６０２によってヒータ５２を点灯する。その後、ヒータ５２が消灯し（ｔ２１）、再度点灯するとき（ｔ３１）、ヒータ５２は、フリッカ抑制波形パターン６０１によって点灯される。

また、図７（ｂ）に示すように、定着装置５０が動作を開始して、加熱制御装置６０による加熱動作が開始すると（ｔ１２）、第一電圧波形パターンとしてのフリッカ抑制波形パターン６０１によってヒータ５２が点灯する。そして、連続点灯時間（連続供給時間）が第一閾値を超える前にヒータ５２が消灯し（ｔ２２）、再度点灯するときは（ｔ３１３）、ヒータ５２はフリッカ抑制波形パターン６０１によって点灯される。

以上のように、本実施形態に係るヒータ制御方法によれば、ヒータ５２の動作開始直後は、フリッカ抑制に有利な第一電圧波形パターンを用いてヒータ５２を点灯させる。これによって、突入電流の影響で生じやすくなるフリッカを効果的に抑制できる。また、連続点灯時間がある程度長くなると、高調波の影響が増大するので、第一閾値を超えたときに、高調波抑制に有利な第二電圧波形パターンを用いてヒータ５２を点灯させる。これによって、高調波による電磁障害の発生を効果的に抑制できる。

［ヒータ制御方法の第二実施形態］
次に、加熱制御装置６０の制御部５６において実行されるヒータ制御処理の流れの別について、図８のフローチャートを用いて説明する。本実施形態に係るヒータ制御処理は、時間計測処理（Ｓ５０２）に特徴がある。以下、本実施形態に係る時間計測処理（Ｓ５０２）について説明する。

まず、定着装置５０の動作開始に伴って、加熱制御部５６１が、ヒータ５２の点灯要求の有無を監視する（Ｓ６０１）。点灯要求があるまで、処理はループし（Ｓ６０１：Ｎｏ）する。点灯要求あれば（Ｓ８０１：Ｙｅｓ）、連続供給時間タイマー５６３の動作を開始して、ヒータ５２の連続点灯時間（第一連続時間）の計測を開始する（Ｓ８０２）。

続いて、加熱制御部５６１は、ヒータ５２の消灯要求の有無を監視する（Ｓ８０３）。消灯要求があるまで、処理はループする（Ｓ８０３：Ｎｏ）。すなわち、消灯要求がなければ、連続供給時間タイマー５６３における計測時間は増加し続ける。消灯要求あれば（Ｓ８０３：Ｙｅｓ）、連続停止時間タイマー５６４の動作を開始して、ヒータ５２の連続停止時間（第二連続時間）の計測を開始する（Ｓ８０４）。

続いて、加熱制御部５６１は、ヒータ５２の点灯要求の有無を監視する（Ｓ８０５）。点灯要求があれば（Ｓ８０５：Ｙｅｓ）、連続停止時間タイマー５６４の時間計測を停止し（Ｓ８０７）、連続停止時間タイマー５６４の値を初期化して（リセットして）（Ｓ６０７）、処理をＳ８０３に戻す。

Ｓ８０５において、点灯要求がなければ（Ｓ８０５：Ｎｏ）、加熱制御部５６１は、連続停止時間タイマー５６４の計測時間（第二連続時間）を取得し、供給パターン切替判定部５６５において、第二連続時間が第二閾値を超えているか否かの判定処理を実行する（Ｓ８０８）。

第二連続時間が第二閾値を超えていなければ（Ｓ８０８：Ｎｏ）、処理をＳ８０５に戻す。第二連続時間が第二閾値を超えていれば（Ｓ８０８：Ｙｅｓ）、連続停止時間タイマー５６４の時間計測を停止して初期化を（Ｓ８０９）、連続供給時間タイマー５６３の時間計測を停止して初期化して（Ｓ８１０）、処理をＳ８０１に戻す。

次に、上記にて説明したヒータ制御方法について、図９のタイミングチャートを用いて説明する。図９に示すように、定着装置５０が動作を開始して、加熱制御装置６０による加熱動作が開始と（ｔ１５）、まず、第一電圧波形パターンとしてのフリッカ抑制波形パターン６０１によってヒータ５２が点灯する。その後、ヒータ５２が消灯すると（ｔ２５）、連続停止時間（第二連続時間）の計測が開始する。

図９の例では、連続停止時間が第二閾値を超える前に、ヒータ５２が再度点灯している（ｔ１６）。この場合、ヒータ５２は、第一電圧波形パターンであるフリッカ抑制波形パターン６０１によって点灯する。

その後、連続点灯時間（第一連続時間）が第一閾値を超えたとき、第二波形パターンとしての高調波抑制波形パターン６０２によってヒータ５２を点灯する。その後、ヒータ５２が消灯すると（ｔ２６）、連続停止時間（第二連続時間）の計測が開始するが、図９の例では、連続停止時間が第二閾値を超える前に、ヒータ５２が再度点灯している（ｔ１７）。この場合、ヒータ５２は、第二電圧波形パターンである高調波抑制波形パターン６０２によって点灯する。このとき、連続停止時間（第二連続時間）は一旦リセットされる。

その後、再度ヒータ５２が消灯したときは（ｔ２７）、改めて、連続停止時間（第二連続時間）の計測が開始する。ここで第二連続時間が第二閾値を超えた場合は、その後に、ヒータ５２が再度点灯したすると（ｔ１８）、高調波抑制波形パターン６０２ではなく、フリッカ抑制波形パターン６０１によってヒータ５２を点灯する。

以上のように、本実施形態に係るヒータ制御方法によれば、ヒータ５２の動作開始直後は、フリッカ抑制に有利な第一電圧波形パターンを用いてヒータ５２を点灯する。これによって、突入電流の影響で生じやすくなるフリッカを効果的に抑制できる。また、連続点灯時間がある程度長くなると、高調波の影響が増大するので、第一閾値を超えたときに、高調波抑制に有利な第二電圧波形パターンを用いてヒータ５２を点灯する。これによって、高調波による電磁障害の発生を効果的に抑制できる。また、ヒータ５２が消灯したとしても、連続停止時間が第二閾値を超える前に、再点灯されたときは、突入電流が再び大きくなるので、第一連続時間が継続しているものとして扱う。すなわち、フリッカの抑制を効果的にし、かつ、高調波の影響が増大する場合を想定してヒータ５２の点灯を制御し、高調波による電磁障害の影響を、より効果的に抑制できる。

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、その技術的要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。上記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者であれば、開示した内容から様々な変形例を実現することが可能である。そのような変形例も、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

１０ ：スキャナ部
２０ ：エンジン部
３０ ：記録材収容部
４０ ：搬送路
５０ ：定着装置
５１ａ ：定着ローラ
５１ｂ ：加圧ローラ
５２ ：ヒータ
５３ ：交流電源
５４ ：トライアック
５５ ：温度センサ
５６ ：制御部
５７ ：ゼロクロス検知部
６０ ：加熱制御装置
１００ ：画像形成装置
５６１ ：加熱制御部
５６２ ：供給電圧パターン記憶部
５６３ ：連続供給時間タイマー
５６４ ：連続停止時間タイマー
５６５ ：供給パターン切替判定部
５６６ ：タイマー閾値記憶部
６０１ ：フリッカ抑制波形パターン
６０２ ：高調波抑制波形パターン
５６２１ ：第一パターンテーブル
５６２２ ：第二パターンテーブル
５６２３ ：第三パターンテーブル

特開２０１８－０８７９２２号公報

Claims (9)

1. 交流電圧により加熱されるヒータへの供給電圧に係る複数の電圧波形パターンを用いて、前記交流電圧に係る電圧波形周期を制御周期として前記ヒータの加熱動作を制御する制御手段と、
   前記制御周期よりも短い電圧波形周期の電圧波形パターンで当該制御周期よりも短い周期で前記ヒータへの前記供給電圧を均一化する第一電圧波形パターンと、前記制御周期の電圧波形パターンで前記ヒータへの供給電圧を均一化する第二電圧波形パターンと、を記憶する記憶手段と、
   前記加熱動作の開始時からの連続時間である第一連続時間を計測する第一計時手段と、
   前記加熱動作の停止時からの連続時間である第二連続時間を計測する第二計時手段と、
   前記第一連続時間が第一閾値を超えるか否かの判定をする第一判定手段と、
   前記第二連続時間が第二閾値を超えるか否かを判定する第二判定手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、
   前記第一連続時間が前記第一閾値を超えるまでは、前記第一電圧波形パターンによる前記加熱動作の制御をし、
   前記第一連続時間が前記第一閾値を超えたとき、前記第二電圧波形パターンによる前記加熱動作の制御をし、
   前記第二電圧波形パターンによる前記加熱動作の開始後において当該加熱動作が停止したとき、前記第二連続時間が前記第二閾値を超える前に前記加熱動作を再開するときは、前記第二電圧波形パターンにより当該加熱動作の制御をし、
   前記第二電圧波形パターンによる前記加熱動作が開始後において当該加熱動作が停止したとき、第二連続停止時間が前記第二閾値を超えた後に前記加熱動作を再開するときは、前記第一電圧波形パターンにより前記加熱動作の制御をする、
   ことを特徴とするヒータ制御装置。
2. 前記制御手段は、前記第一電圧波形パターンによる前記加熱動作が停止したとき、前記第一計時手段を初期化する、請求項１に記載のヒータ制御装置。
3. 前記制御手段は、前記第二電圧波形パターンによる前記加熱動作が停止したとき、前記第二計時手段を初期化する、請求項１又は２に記載のヒータ制御装置。
4. 前記ヒータの温度を検知する温度検知手段を有し、
   前記制御手段は、前記温度に基づいて複数の前記第一電圧波形パターン中から第一特定波形パターンを特定し、また、前記温度に基づいて複数の前記第二電圧波形パターン中から第二特定波形パターンを特定し、当該第一電圧波形パターンと当該第二電圧波形パターンを用いて前記加熱動作の制御をする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のヒータ制御装置。
5. 前記第一電圧波形パターンは、前記交流電圧に係る電圧波形の１／２周期に相当する一半波周期領域に係る供給電圧値と、当該一半波周期領域に隣接する隣接一半波周期領域に係る供給電圧値が異なる値となる電圧波形パターンである、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のヒータ制御装置。
6. 前記第二電圧波形パターンは、前記交流電圧に係る電圧波形の１／２周期に相当する一半波周期領域に係る供給電圧値と、当該一半波周期領域に隣接する隣接一半波周期領域に係る供給電圧値が同じ値となる電圧波形パターンである、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のヒータ制御装置。
7. 交流電圧により加熱されるヒータへの供給電圧に係る複数の電圧波形パターンを用いて、前記交流電圧に係る電圧波形周期を制御周期よりも短い電圧波形周期の電圧波形パターンで前記ヒータへの前記供給電圧を均一化する第一電圧波形パターンとし、前記制御周期の電圧波形パターンで前記ヒータへの供給電圧を均一化する電圧波形パターンである第二電圧波形パターンとした場合、
   前記制御周期に基づいて前記ヒータに対する加熱動作の制御を、
   前記加熱動作の開始時からの連続時間である第一連続時間を計測するステップと、
   前記加熱動作の停止時からの連続時間である第二連続時間を計測するステップと、
   前記第一連続時間が第一閾値を超えるか否かの判定をするステップと、
   前記第二連続時間が第二閾値を超えるか否かの判定をするステップと、
   を含むことで実行するヒータ制御方法であって、
   前記加熱動作の制御において、
   前記第一連続時間が前記第一閾値を超えるまでは、前記第一電圧波形パターンによる前記加熱動作の制御をするステップと、
   前記第一連続時間が前記第一閾値を超えたとき、前記第二電圧波形パターンによる前記加熱動作の制御をするステップと、を含み、
   前記第二電圧波形パターンによる前記加熱動作の開始後において当該加熱動作が停止したとき、前記第二連続時間が前記第二閾値を超える前に前記加熱動作を再開するときは、前記第二電圧波形パターンにより当該加熱動作の制御をするステップと、
   前記第二電圧波形パターンによる前記加熱動作が開始後において当該加熱動作が停止したとき、第二連続停止時間が前記第二閾値を超えた後に前記加熱動作を再開するときは、前記第一電圧波形パターンにより前記加熱動作の制御をするステップと、
   を含むことを特徴とするヒータ制御方法。
8. 加熱により、媒体に付着物を定着させる定着装置であって、
   定着ローラを交流電圧により加熱するヒータの加熱制御を、請求項１乃至６のいずれか一項に係るヒータ制御装置により行う、ことを特徴とする定着装置。
9. 媒体に顕像材を付着させて画像を形成する画像形成部と、
   前記顕像材を前記媒体に定着させる、請求項８に記載の定着装置と、を備える画像形成装置。