JPH1116661A

JPH1116661A - 加熱制御装置および画像形成装置

Info

Publication number: JPH1116661A
Application number: JP10114848A
Authority: JP
Inventors: Ryuta Mine; 峯　　隆太
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-04-30
Filing date: 1998-04-24
Publication date: 1999-01-22
Anticipated expiration: 2018-04-24
Also published as: US6157010A; EP0875804A1; DE69818335T2; EP0875804B1; DE69818335D1; JP3847951B2

Abstract

(57)【要約】【課題】画像形成装置および加熱装置に関し、通電開
始時の突入電流による他の機器への影響を軽減するこ
と。【解決手段】駆動パルス生成回路１１の温調回路７か
らの信号に基づく制御により、定着ヒータ３への通電状
態開始から所定期間は、定着ヒータ３への電力を制限す
るようにスイッチ素子４がスイッチングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒータに通電し、
負荷を加熱する加熱制御装置およびそれを使用可能な画
像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機やプリンタ等の電子写真方式を用
いた画像形成装置において、感光ドラム（回転感光体）
上に形成された静電潜像は、現像装置により現像剤（以
下トナー）を付着させることで可視像（以下トナー像）
となる。そして、このトナー像を転写装置により記録用
紙に転写し、記録用紙に転写されたトナー像を定着装置
により記録用紙に定着させることで永久画像を形成して
いる。

【０００３】この定着装置の定着方式は、ヒータを熱源
として加熱される定着ローラからの熱エネルギにより記
録用紙上のトナーを溶かし、定着ローラの圧力で記録用
紙の繊維の中に融け込ませる熱定着が一般的である。

【０００４】図１５は熱定着方式の定着装置において熱
源として用いられる定着ヒータの通電制御を行う従来の
画像形成装置の要部回路の構成を示すブロック図であ
る。

【０００５】図１５において、１，２は商用交流電源に
接続された入力端子であり、交流電源が入力される。入
力端子１，２間には定着ヒータ３とスイッチ素子４から
なる直列回路が接続されており、商用交流電源から電力
が供給されている。この定着ヒータ３は、図示しない定
着ローラの軸方向に延在するように内蔵されており、抵
抗値が正の温度係数を有する数百Ｗ〜１ＫＷ程度のハロ
ゲンランプ等が一般に用いられている。また、スイッチ
素子４にはＳＳＲ（ソリッド・ステート・リレー）やフ
ォトトライアックとトライアックで構成された絶縁型ス
イッチ回路等が用いられる。

【０００６】６は上記した直列回路の両端に接続された
ゼロクロス検知回路であり、この直列回路に入力端子
１，２から供給される商用交流電源のゼロクロスを検出
している。５は定着ローラ表面の極く近傍に配置された
温度検出素子であり、インピーダンスが既知の温度係数
を有するサーミスタ等が用いられる。これにより常に定
着ローラの表面温度を検出し、温度検出信号を温調回路
７へ出力することができる。

【０００７】温調回路７は、温度検出信号に基づいてス
イッチ素子４をスイッチング制御して定着ヒータ３のオ
ン／オフタイミングを制御し、これにより、定着ローラ
表面の温度を所定温度範囲内に保つように温度制御する
ため、ヒータオン／オフ信号を駆動パルス生成回路１２
に出力する。すなわち、定着ローラの表面温度が上昇し
制御範囲の上限値になるとオフ信号を出力し、オフした
後に定着ローラの表面温度が低下し温度制御範囲の下限
値になるとオン信号を出力する。

【０００８】駆動パルス生成回路１２は、このヒータオ
ン／オフ信号とゼロクロス検知回路６からの出力を入力
とし、それぞれの値に基づき定着ローラの表面温度があ
る温度内に制御されるようにスイッチ素子４をスイッチ
ング制御するための駆動パルスを出力する。

【０００９】ここで、図７の回路の動作を説明する。

【００１０】入力端子１，２に商用交流電源が入力され
ると、図示しない電源回路により直流電源が生成され、
上記の各構成要素４，６，７，１２に供給される。温度
検出素子５が定着ローラの表面温度を検出して温調回路
７に温度検出信号を出力すると、温調回路７では、検出
された定着ローラの表面温度が予め設定した制御範囲の
下限値温度より下回っている時はオン信号を駆動パルス
生成回路１２に出力し、定着ローラの表面温度が徐々に
上昇し予め設定した制御範囲の上限値温度になるとオフ
信号を出力し、前述の通り駆動パルス生成回路１２に出
力する。

【００１１】一方、ゼロクロス検知回路６は常に商用交
流電源のゼロクロスを検知し、駆動パルス生成回路１２
にゼロクロス信号を出力する。

【００１２】駆動パルス生成回路１２は、温調回路７か
ら入力されるオン信号およびオフ信号に応じ、ゼロクロ
ス検知回路６の出力であるゼロクロス信号と同期してス
イッチ素子４をオンさせたりオフさせるための駆動パル
スを生成してスイッチ素子４に出力し、これによりスイ
ッチ素子４をスイッチング制御する。スイッチ素子４の
スイッチングにより、定着ヒータ３への間欠的な通電タ
イミングが制御される。

【００１３】したがって、商用交流電源から定着ヒータ
３に流れる電流は、必ず商用交流電源のゼロクロスと同
期して流れ始めるように制御される。かつ、定着ローラ
の表面温度はある一定範囲内に保たれるように制御され
る。

【００１４】図８は定着ヒータ３に流れる電流と駆動パ
ルスとの関係を示す波形図である。

【００１５】図８において、（Ａ）は定着ヒータ３に流
れる電流波形Ｌｉｎ２であり、Ｆは商用周波数の一周期
を示す。（Ｂ）は駆動パルスであり、ハイレベル（ｔｏ
ｎ）期間はスイッチ素子４がオンし、ローレベル（ｔｏ
ｆｆ）期間はスイッチ素子４がオフする。また、（Ｃ）
は電流波形Ｌｉｎ２を商用周波数の１／２周期毎に実効
値換算した値Ｌｉｎ２ｒｍｓを示す。

【００１６】ｔｏｆｆ期間はスイッチ素子４がオフして
いるので定着ヒータ３には通電されず、電力は供給され
ない。この定着ヒータ３は定着ローラに内蔵されてお
り、定着ローラは熱容量が大きいのに対して定着ヒータ
３は熱容量が小さいため、定着ローラの表面温度低下は
遅いが、定着ヒータ３の温度低下は速い。このため、定
着ヒータ３はｔｏｆｆ期間は発熱しないので温度が低下
し、その抵抗値は極めて低い状態となっている。

【００１７】そして、定着ローラの表面温度が低下した
状態で駆動パルスがハイレベルになって定着ヒータ３に
商用交流電源が供給され始めると、極めて低い抵抗値に
商用電源が供給されることになる。したがって、通電開
始時には、図１６（Ａ）の様に定常時に対し極めて大き
な突入電流が流れてしまう。そして、ｔｏｎ期間中に定
着ヒータ３の温度が上昇してその抵抗値が上昇するのに
従い、図１６（Ａ）の電流は定常状態に収束していく。

【００１８】このときの電流波形Ｌｉｎ２を実効値換算
した値Ｌｉｎ２ｒｍｓは、図１６（Ｃ）の様に変化す
る。定常状態の換算した実効値ＳＴに対する突入時の換
算した実効値ＲＳ₃ は、定着ローラの温度制御範囲（定
着ヒータ３への通電を開始する温度と停止する温度）に
大きく関係する。つまり、駆動パルスのハイレベル期間
とローレベル期間の長さに関係し、ローレベル期間が短
ければ突入時ピークのＲＳ₃ の値も下がり、ローレベル
期間が長くなるに従ってＲＳ₃ の値は増加する。そし
て、ローレベル期間がある一定期間以上に長くなると定
着ヒータ３の温度が下がりきるため、ＲＳ₃ の値は飽和
する。図１６の例では、スイッチ素子４がオフからオン
になる時に定着ヒータ３に流れる突入時ピーク電流の値
ＲＳ₃ は、定常時の実効値換算値ＳＴの数倍にも変化す
る。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のヒータ制御回路を内蔵したプリンタや複写機等の画
像形成装置では、商用電源の供給が開始する突入時にＲ
Ｓ₃ で表されるピーク電流が流れるので、商用交流電源
を供給する屋内配線等の電源通路のインピーダンスが十
分に低くないと、このインピーダンスにより商用交流電
源に瞬間的に大きな電圧降下が発生する場合がある。こ
のとき、同一の配線を使用して商用交流電源を供給され
る他の機器等に悪影響を及ぼしてしまうことがある。た
とえばその一つとして、瞬間的な電圧降下により照明機
器の照度が一瞬だけ低下するフリッカと呼ばれるチラツ
キ現象がある。このような電圧降下の影響を防ぐために
は、電源通路のインピーダンスを十分に低くするか、複
雑で高価な回路構成を用いた構成によって電圧降下を発
生させないようにする必要があった。

【００２０】また、近年ヒータを２本設けた構成の定着
装置も考えられているが、２本ヒータ構成の定着装置で
も上記と同様の問題点がある。

【００２１】そこで、本発明の目的は、簡単で安価な構
成によりヒータオン時の突入電流の実効値を制限できる
加熱制御装置および画像形成装置を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、通電開始時の電圧降下を低減
する加熱制御装置および画像形成装置を提供することに
ある。

【００２２】さらに、本発明の他の目的は、フリッカ現
象を軽減する加熱制御装置および画像形成装置を提供す
ることにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、負荷を加熱するヒータと、前記
ヒータにより加熱される負荷の温度を検出するセンサ
と、前記センサの出力が目標温度範囲内になるように前
記ヒータの駆動を制御するための制御信号を発生する温
調回路と、前記ヒータを固定の位相角で位相制御するた
めの駆動パルスを発生する第１の発生回路と、前記ヒー
タをフル駆動するための駆動パルスを発生する第２の発
生回路と、前記温調回路から出力される制御信号に基づ
いて前記ヒータを駆動するとき、駆動開始から所定期間
は前記第１の発生回路からの駆動パルスに基づいて上記
ヒータを駆動するように、前記第１の発生手段からの駆
動パルスを選択する選択回路とを具えたことを特徴とす
る。

【００２４】請求項２の発明は、請求項１に記載の加熱
制御装置において、前記選択手段は、前記所定期間経過
後前記第２の発生回路からの駆動パルスを選択すること
を特徴とする。

【００２５】請求項３の発明は、請求項１に記載の加熱
制御装置において、前記ヒータに印加する交流のゼロク
ロスを検知する検知回路を有し、前記第１の発生回路
は、前記検知回路により検知される交流のゼロクロスに
同期した駆動パルスを発生することを特徴とする。

【００２６】請求項４の発明は、負荷を加熱するヒー
タ、前記ヒータにより加熱される負荷の温度を検出する
センサと、前記センサの出力が目標温度範囲内になるよ
うに前記ヒータの駆動開始と停止を指示する温調回路
と、前記温調回路により前記ヒータの駆動開始が指示さ
れると、前記ヒータへの通電開始から所定期間は固定の
位相角で前記ヒータを位相制御する駆動手段とを具えた
ことを特徴とする。

【００２７】請求項５の発明は、請求項４に記載の加熱
制御装置において、前記ヒータに印加される交流をオン
オフするスイッチ素子を有し、前記駆動手段は前記所定
期間経過後は位相制御から非位相制御に切り換えること
を特徴とする。

【００２８】請求項６の発明は、請求項４に記載の加熱
制御装置において、前記ヒータに印加される交流のゼロ
クロスを検出する第２の検出手段を有し、前記駆動手段
は前記第２の検出手段により検出されるゼロクロスのタ
イミングに同期して位相制御のための駆動パルスを発生
することを特徴とする。

【００２９】請求項７の発明は、請求項４に記載の加熱
制御装置において、さらに、記録紙にトナー像を形成す
る像形成手段と、前記ヒータにより加熱され、トナー像
を記録紙に定着する定着手段を有し、前記駆動手段は像
形成動作中に前記位相制御を行う場合の位相角を非像形
成動作中に前記位相制御を行う場合の位相角よりも大き
くすることを特徴とする。

【００３０】請求項８の発明は、請求項４に記載の加熱
制御装置において、前記駆動手段は、前記検出手段によ
り検出される温度が目標温度範囲の上限よりも低い所定
温度まで上昇すると非位相制御に切り換えることを特徴
とする。

【００３１】請求項９の発明は、請求項４に記載の加熱
制御装置において、前記ヒータの非通電時間を検出する
検出手段を有し、前記検出手段により検出される非通電
時間が第１の所定時間を超えた場合、その後前記温調回
路により前記ヒータの駆動開始が指示されると、前記駆
動手段は、前記ヒータへの通電時間から第２の所定期間
は固定の位相角で前記ヒータを位相制御することを特徴
とする。

【００３２】請求項１０の発明は、請求項９に記載の加
熱制御装置において、前記検出手段により検出される非
通電時間が第１の所定時間を超えていない場合、その後
前記温調回路により前記ヒータの駆動開始が指示される
と、前記駆動手段は非位相制御で前記ヒータを駆動する
ことを特徴とする。

【００３３】請求項１１の発明は、請求項４に記載の加
熱制御装置において、前記ヒータは第１、第２のヒータ
を有し、前記駆動手段は第１のヒータを位相制御により
駆動することを特徴とする。

【００３４】請求項１２の発明は、通電されることで発
熱するヒータと、前記ヒータによって加熱されて回転感
光体上のトナー像を記録媒体に定着させる定着ローラ
と、交流電源が入来する端子間に前記ヒータと直列に接
続されたスイッチ手段と前記定着ローラの温度を検出す
る温度検出手段と、当該検出温度が低下して所定温度範
囲のほぼ下限値になると前記スイッチ手段をオンさせて
前記ヒータを通電状態として発熱を開始させ、当該検出
温度が上昇して前記所定温度範囲のほぼ上限値になると
前記スイッチ手段をオフさせて前記ヒータを非通電状態
として前記発熱を停止させる通電タイミング制御手段と
を備え、前記記録媒体に画像形成を行う画像形成装置で
あって、前記通電タイミング制御手段の制御により、前
記通電状態開始から第１の所定期間は、前記ヒータへの
電力を制限することを特徴とする。

【００３５】請求項１３の発明は、請求項１２に記載の
画像形成装置において、前記通電タイミング制御手段が
前記ヒータの非通電時間を検出し、非通電時間が第２の
所定期間を越えた場合に、その後、次にヒータが導通す
る時に通電状態開始から第１の所定期間は、前記ヒータ
への電力を制限することを特徴とする。

【００３６】請求項１４の発明は、請求項１３に記載の
画像形成装置において、前記ヒータの本数が１本であ
り、前記非通電時間が前記第２の所定期間を越えた場合
に、その後次にヒータが導通する時、前記通電状態開始
から第１の所定期間は、前記ヒータへの電力を制限する
ことを特徴とする。

【００３７】請求項１５の発明は、請求項１３に記載の
画像形成装置において、前記ヒータの本数が２本以上の
複数本であり、前記通電タイミング制御手段の制御によ
り、前記複数本のヒータの内の１本のヒータのみにおい
て非通電時間を検出し、前記非通電時間が前記第２の所
定期間を越えた場合に、その後次に前記複数本のヒータ
の内１本のヒータが導通する時に前記通電状態開始から
第１の所定期間は、前記複数本のヒータの内１本のヒー
タへの電力を制限することを特徴とする。

【００３８】請求項１６の発明は、請求項１３〜１５の
いずれかに記載の画像形成装置において、前記通電タイ
ミング制御手段は前記交流電源のゼロクロスを検知する
手段をさらに備え、前記第１の所定期間に前記交流電源
から前記ヒータに流れる電流の導通角が前記通電状態の
他の期間より小さくなるように、前記ゼロクロスを検知
する手段の検知出力に同期して前記スイッチ制御手段に
よる前記スイッチング制御を行うことを特徴とする。

【００３９】請求項１７の発明は、請求項１３〜１６の
いずれかに記載の画像形成装置において、前記通電タイ
ミング制御手段は、検出した前記ヒータ非通電時間に基
づき、前記第１の所定期間における前記導通角を変化さ
せることを特徴とする。

【００４０】請求項１８の発明は、請求項１３〜１７の
いずれかに記載の画像形成装置において、前記通電タイ
ミング制御手段は、検出した前記ヒータ非通電時間に基
づき、前記第１の所定期間を変化させることを特徴とす
る。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を詳細に説明する。

【００４２】（第１の実施の形態）図１は本発明の第１
の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路を示すブ
ロック図である。

【００４３】図１において、１，２は商用交流電源に接
続された入力端子であり、交流電源が入力される。入力
端子１，２間には定着ヒータ３とスイッチ素子４からな
る直列回路が接続されており、商用交流電源から電力が
供給されている。この定着ヒータ３は、図示しない定着
ローラの軸方向に延在するように内蔵されており、抵抗
値が正の温度係数を有する数百Ｗ〜１ＫＷ程度のハロゲ
ンランプ等が一般に用いられている。また、スイッチ素
子４にはＳＳＲ（ソリッド・ステート・リレー）やフォ
トトライアックとトライアックで構成された絶縁型スイ
ッチ回路等が用いられる。なお、定着ローラは、記録媒
体上に転写されたトナー像を記録媒体に定着させるもの
である。

【００４４】６は上記した直列回路の両端に接続された
ゼロクロス検知回路であり、この直列回路に入力端子
１，２から供給される商用交流電源のゼロクロスを検出
している。５は定着ローラ表面の極く近傍に配置された
温度検出素子であり、インピーダンスが既知の温度係数
を有するサーミスタ等が用いられる。これにより常に定
着ローラの表面温度を検出し、温度検出信号を温調回路
７へ出力することができる。

【００４５】温調回路７は、温度検出信号に基づいてス
イッチ素子４をスイッチング制御して定着ヒータ３のオ
ン／オフタイミングを制御することで、定着ローラ表面
の温度を所定温度範囲内に保つように温度制御するため
のヒータオン／オフ信号を出力する。すなわち、定着ロ
ーラの表面温度が上昇し制御範囲の上限値になるとロー
レベルになり、定着ローラの表面温度が低下し温度制御
範囲の下限値になるとハイレベルとなる信号を、駆動パ
ルス生成回路１１を構成するフル点灯用駆動パルス生成
回路９とセレクタ１０に出力する。この駆動パルス生成
回路１１はさらに、位相制御用駆動パルス生成回路８を
構成要素としている。

【００４６】フル点灯用駆動パルス生成回路９は、温調
回路７の出力を所定時間遅延させ、セレクタ１０にフル
点灯用駆動パルスを出力している。また、位相制御用駆
動パルス生成回路８は、ゼロクロス検知回路６の出力を
入力とし、セレクタ１０に位相制御用駆動パルスを出力
している。

【００４７】セレクタ１０は、温調回路７とフル点灯用
駆動パルス生成回路９の各出力信号に基づき、ヒータオ
ン／オフ信号、位相角制御用駆動パルス、そしてフル点
灯用駆動パルスのいずれかを選択し、スイッチ素子４の
駆動パルスとして出力する。この駆動パルスによってス
イッチ素子４がスイッチング制御され、このスイッチン
グタイミングに応じて間欠的に定着ヒータ３に電流が流
れることで、定着ローラの表面温度が所定温度制御範囲
内に保たれる。

【００４８】ここで、図１の回路の動作を図２のタイミ
ングチャートとともに説明する。

【００４９】図２において、（Ａ）は入力端子１，２間
の商用交流電源電圧ｅ_inであり、Ｆは商用周波数の一周
期を示す。（Ｂ）は温度検出素子５による検出温度Ｔｓ
を示し、ここでＴａは温調回路７で設定する定着ローラ
の表面温度の制御範囲の下限値、Ｔｂはこの制御範囲の
上限値である。（Ｃ）は、図１中のａ点のゼロクロス検
知回路６の出力であるゼロクロス信号の波形を示す。
（Ｄ）は、図１中のｂ点の位相制御用駆動パルス生成回
路８の出力である位相制御用駆動パルスの波形を示す。
（Ｅ）は、図１中のｃ点の温調回路７の出力であるヒー
タオン／オフ信号の波形を示す。（Ｆ）は、図１中のｄ
点のフル点灯用駆動パルス生成回路９の出力であるフル
点灯用駆動パルスの波形を示す。（Ｇ）は、図１中のｅ
点のセレクタ１０の出力波形を示す。

【００５０】入力端子１，２に商用交流電源が入力され
ると、図示しない電源回路により直流電源が生成され、
上記の各構成要素４，６，７，８，９，１０に供給され
る。温度検出素子５が定着ローラの表面温度を検出して
温調回路７に温度検出信号Ｔｓを出力すると、温調回路
７では、検出された定着ローラの表面温度が予め設定し
た制御範囲の下限値を下回るとハイレベル、予め設定し
た制御範囲の上限値を上回るとローレベルとなるヒータ
オン／オフ信号（図２（Ｅ））を出力する。

【００５１】ゼロクロス検知回路６は常に入力端子１，
２に接続された商用交流電源の電源電圧ｅ_in（図２
（Ａ））のゼロクロスを検知し、位相制御用駆動パルス
生成回路８にゼロクロス信号（図２（Ｃ））を出力す
る。位相制御用駆動パルス生成回路８は、このゼロクロ
ス信号に基づき、位相制御用駆動パルス（図２（Ｄ））
を出力する。

【００５２】フル点灯用駆動パルス生成回路９は、温調
回路７からのヒータオン／オフ信号に基づき、この信号
のｔ₁ （ｔ₄ ）における立ち上がりから一定期間（図２
中Ｐ１）遅れてｔ₂ （ｔ₅ ）においてハイレベルとなる
フル点灯用駆動パルス（図２（Ｆ））を出力する。この
フル点灯用駆動パルスと上記ヒータオン／オフ信号の立
ち下がりは、ｔ₃ においてそれぞれゼロクロスと同期す
る。

【００５３】セレクタ１０には、温調回路７、位相制御
用駆動パルス生成回路８、およびフル点灯用駆動パルス
生成回路９より、それぞれヒータオン／オフ信号、位相
制御用駆動パルス、およびフル点灯用駆動パルスが入力
される。

【００５４】セレクタ１０は、ヒータオン／オフ信号の
ローレベル期間では駆動パルス（図２（Ｇ））をローレ
ベルとしてスイッチ素子４をオフさせることで、定着ヒ
ータ３を非通電状態にする。また、ヒータオン／オフ信
号のハイレベル期間では定着ヒータ３を通電状態にする
ようにスイッチ素子４に駆動パルスを出力する。

【００５５】すなわち、駆動パルス生成回路１１はヒー
タオン／オフ信号がハイレベルとなって通電状態を開始
してから一定期間Ｐ１（ｔ₁ 〜ｔ₂ ）は位相制御用駆動
パルスを出力し、ハイレベル期間の残りの期間（ｔ₂ 〜
ｔ₃ ）はフル点灯用駆動パルスを出力する。この位相制
御用駆動パルスは、ゼロクロス信号に同期して商用周波
数の周期Ｆよりも短い期間ハイレベルとなる信号であ
り、一定期間Ｐ１は位相制御用駆動パルスのハイレベル
期間だけスイッチ素子４がオンする。また、通電状態の
残りの期間は、商用周波数の周期Ｆの間連続して、すな
わちｔ₂ 〜ｔ₃ の間連続してスイッチ素子４がオンす
る。

【００５６】このようにしてスイッチ素子４がスイッチ
ング制御されることで定着ヒータ３に電力が供給され、
定着ローラの表面温度が低下して下限値Ｔａになると定
着ヒータ３を通電状態とし、上昇して上限値Ｔｂになる
と定着ヒータ３を非通電状態とすることで、定着ローラ
を所定温度範囲に温度制御する。ここで通電状態とは一
定期間Ｐ１も含み、定着ヒータ３を発熱させている状態
を言う。

【００５７】図３は定着ヒータ３に流れる電流とセレク
タ１０からの駆動パルスとの関係を示す波形図である。

【００５８】図３において、（Ａ）は定着ヒータ３に流
れる電流波形Ｌｉｎ１であり、Ｆは商用周波数の一周期
を示す。（Ｂ）はセレクタ１０から出力される駆動パル
スであり、ハイレベル（ｔｏｎ）期間はスイッチ素子４
がオンし、ローレベル（ｔｏｆｆ）期間はスイッチ素子
４がオフする。また、（Ｃ）は電流波形Ｌｉｎ１を商用
周波数の１／２周期毎に実効値換算した値Ｌｉｎ１ｒｍ
ｓを示す。

【００５９】ｔｏｆｆ期間はスイッチ素子４が常にオフ
しているので定着ヒータ３には通電されず、電力は供給
されない。この定着ヒータ３は定着ローラに内蔵されて
おり、定着ローラは熱容量が大きいのに対して定着ヒー
タ３は熱容量が小さいため、定着ローラの表面温度低下
は遅いが、定着ヒータ３の温度低下は速い。このため、
定着ヒータ３はｔｏｆｆ期間は発熱しないので温度が低
下し、その抵抗値は極めて低い状態となっている。

【００６０】そして、定着ローラの表面温度が低下した
状態でｔ₁ 以降駆動パルス（図３（Ｂ））がハイレベル
となって定着ヒータ３に商用交流電源電流Ｌｉｎ１が供
給され始め通電状態を開始する。このとき、駆動パルス
はある固定の導通角の位相制御により定着ヒータ３に流
れる電流を制限する位相制御用駆動パルスとなっている
ため、極めて低い抵抗値の定着ヒータ３に電流Ｌｉｎ１
が供給されても、定着ヒータ３に流れる突入電流を商用
周波数の１／２周期毎に実効値換算した値ＲＳ₁ を図８
の従来例の突入時ピーク電流の値ＲＳ₃ と比較して数分
の１（位相制御の導通角に依存する）にすることが可能
になる。

【００６１】そして、一定期間Ｐ１の間位相制御用駆動
パルスにより固定の位相角で位相制御が行われ、その間
にも定着ヒータ３の温度は上昇し抵抗値が徐々に大きく
なっていくため、一定期間Ｐ１経過したｔ₂ からフル点
灯用駆動パルスにより定着ヒータ３に電力を供給してＰ
２の期間フル点灯（連続点灯）となっても、ｔ₂ 時点で
の再突入電流を商用周波数の１／２周期毎に実効値換算
した値ＲＳ₂ は図８の突入時ピーク電流の値ＲＳ₃ より
小さく、また定常時の実効値換算値ＳＴに対する変化幅
（ＲＳ₂ −ＳＴ）は（ＲＳ₃ −ＳＴ）よりさらに小さく
なっている（図３（Ｃ））。

【００６２】このように、検出した定着ローラの表面温
度に基づき生成されるヒータオン／オフ信号によってハ
ロゲンヒータである定着ヒータ３が非通電状態から通電
状態に変化する度に、ある一定期間は定着ヒータ３に供
給する電力を固定の位相角での位相制御により制限する
ことで、通電状態開始時の突入電流の商用周波数１／２
周期毎の実効値を低減することができる。

【００６３】したがって、上記構成の加熱装置を内蔵し
たプリンタや複写機等の画像形成装置、または上記構成
の加熱装置に商用交流電源を供給するための屋内配線等
の電源通路のインピーダンスによる電源電圧の瞬間的な
電圧降下を低減することが可能であり、上記各装置の近
傍で同一の電源通路を共通に使用する他の機器への影響
を低減することができる。たとえば、照明機器の照度低
下を軽減しフリッカ（照明機器のチラツキ）を軽減する
ことができる効果がある。

【００６４】また、固定の位相角で位相制御を行うこと
により、位相角を徐々に大きくしていく方法に比べ、回
路構成を簡単にでき、かつ、発生するノイズを小さくで
きる。

【００６５】（第２の実施の形態）図４は本発明の第２
の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路を示すブ
ロック図である。図４において、上述した図１の回路と
同一部分には同一の符号が付してある。

【００６６】図４の構成は、温度検出素子５によって検
出した定着ローラの表面温度に応じて位相制御の期間を
変化させるようにした点で、図１のものと相異する。具
体的には、温調回路７ａおよび、駆動パルス生成回路１
１の構成要素であるフル点灯用駆動パルス生成回路９ａ
が機能的に相異する。

【００６７】以下、図４中の各部の信号を示すタイミン
グチャートである図５を参照し、この相異点について説
明する。

【００６８】図５において、温度検出素子５ａによる検
出温度Ｔｓを示す（Ｂ），温調回路７ａからのｃ₁ 点に
おける別の出力を示す（Ｆ），ｅ点におけるセレクタ出
力を示す（Ｇ）のみが図２のタイミングチャートと相異
し、他は同一である。

【００６９】図５（Ｂ）に示すように温調回路７ａは、
定着ローラの温度制御範囲の上限値Ｔａと下限値Ｔｂだ
けでなく、上限値Ｔａと下限値Ｔｂの間の所定温度Ｔｃ
を検出している。

【００７０】温度検出素子５により定着ローラの表面温
度を検出し、温調回路７ａに温度検出信号Ｔｓを出力す
る。温調回路７ａは、定着ローラの表面温度がＴａに低
下したことをｔ₆ （ｔ₉ ）において検出すると、セレク
タ１０へ出力するヒータオン／オフ信号（ｃ）をハイレ
ベルとする（図５（Ｅ））。

【００７１】セレクタ１０は、温調回路７ａからのヒー
タオン／オフ信号がハイレベルになると、位相制御用駆
動パルス生成回路８の出力である位相制御用駆動パルス
（図５（Ｄ））をスイッチ素子４へ駆動パルスとして出
力する。これにより、位相制御により定着ヒータ３に電
力が供給される。

【００７２】そして、定着ヒータ３によって加熱された
定着ローラの表面温度が上昇して所定温度Ｔｃに上昇し
たことをｔ₇ （ｔ₁₀）において温調回路７ａが検出する
と、ｃ₁ 点における別の出力（図５（Ｆ））をハイレベ
ルとしてフル点灯用駆動パルス生成回路９ａへ出力す
る。フル点灯用駆動パルス生成回路９ａは、温調回路７
ａの出力と同期したフル点灯用駆動パルスをセレクタ１
０へ出力している。セレクタ１０はこのパルスがハイレ
ベルになったことを検知して、このフル点灯用駆動パル
スを駆動パルスとしてスイッチ素子４に出力する。これ
により、定着ヒータ３はフル点灯の状態になる。

【００７３】そして、さらに定着ローラの表面温度がＴ
ｂに上昇したことをｔ₈ において温調回路７ａが検出す
ると、ｃ₁ 点におけるフル点灯用駆動パルス生成回路９
ａへの出力と、ｃ点におけるセレクタ１０へのヒータオ
ン／オフ信号をローレベルとする。これによりセレクタ
１０の出力もローレベルとなり、スイッチ素子４がオフ
して定着ヒータ３への電流供給が停止される。ｃ₁ 点に
おける出力と上記ヒータオン／オフ信号の立ち下がり
は、ｔ₈ においてそれぞれゼロクロスと同期する。

【００７４】このように、定着ヒータ３への電流供給が
停止されて定着ローラの表面温度がＴａに低下すると、
位相制御用駆動パルスによるある固定の導通角の位相制
御によって電流供給が開始される。また、定着ローラの
表面温度がＴｃに上昇するとフル点灯（トリガ位相角０
度）により定着ヒータ３へ連続的に電流が供給される。
したがって、定着ローラの表面温度がＴａからＴｃに上
昇するまでの期間（図５中のＰ３，Ｐ４）は、上記の固
定位相角での位相制御によって通電が行われる。この期
間はハロゲンヒータ、定着ローラ、環境温度に依存する
ため一定ではなく、たとえばＰ３とＰ４の長さは異なっ
ている。

【００７５】そして、フル点灯が開始されるときの定着
ローラの表面温度は一定値Ｔｃとなるため、このときの
定着ヒータ３の抵抗値は一定である。したがって、フル
点灯開始時の再突入電流をほぼ一定とすることができる
ので、スイッチ素子４の定格電流を不必要に大きくする
必要が無い。また、Ｔｃの温度設定を調整することで位
相制御からフル点灯に切り替わるときの電力量もほぼ一
定に出来るため、フリッカ等の防止に最適な温度に予め
Ｔｃを設定すれば、照明機器の照度低下を軽減し照明機
器のチラツキを大幅に軽減することができる。なお、同
一の電源通路を共通に使用する上記しない他の機器への
影響を低減することができることは言うまでもない。

【００７６】（第３の実施の形態）図６は本発明の第３
の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路を示すブ
ロック図である。図６において、上述した図１の回路と
同一部分には同一の符号が付してある。

【００７７】図６の構成は、画像形成装置である複写機
やプリンタによる画像形成実行中（コピー時またはプリ
ント時）と実行中でないスタンバイ中に位相制御の期間
を変化させるようにした点で、図１のものと相異する。
具体的には、フル点灯用駆動パルス生成回路９ｂに、外
部よりコピーもしくはプリントアウト信号が入力される
点で相異する。

【００７８】図６の動作において図１と異なるのは、外
部の制御回路等よりコピーもしくはプリントアウト信号
がフル点灯用駆動パルス生成回路９ｂに入力された場合
のみであるので、ここではその他の場合についての説明
を省略する。

【００７９】画像形成中は定着器を記録紙が通過して定
着ローラの熱が記録紙に奪われるため、画像形成中でな
いスタンバイ中と比較して放熱量が多くなる。このため
温度低下が速いので、スタンバイ中と比較してスイッチ
素子をスイッチングさせる駆動パルスのハイレベル期間
が長くなり、ローレベル期間は短くなる、そして、スイ
ッチ素子４がオフからオンになったときの定着ヒータ３
の抵抗値も、スタンバイ中より高めになる。

【００８０】ところで、画像形成中はより効率的に定着
ローラに熱を供給する必要があり、フリッカを低減でき
る範囲で位相制御の期間をなるべく短くすることが望ま
しい。そこで、外部の制御回路よりフル点灯用駆動パル
ス生成回路９ｂにコピー信号もしくはプリントアウト信
号が入力されているかいないかを判断する。つまり、画
像形成中か否かを、フル点灯用駆動パルス生成回路９ｂ
が判断し、放熱量が大きい画像形成中は、放熱量が小さ
いスタンバイ中よりも位相制御期間（図２，図３の期間
Ｐ１）を短めに切り替える。

【００８１】このように本実施の形態によれば、コピー
またはプリントアウト等の画像形成実行中は定着ヒータ
への通電をスタンバイ中とは異なる制御とすることで、
定着ローラに効率的に熱を供給し、かつフリッカ等の他
の機器への影響を上記実施の形態と同様に低減すること
ができる。

【００８２】（第４の実施の形態）図７は本発明の第４
の実施の形態に係わる画像形成装置の要部回路を示すブ
ロック図である。

【００８３】第４の実施形態では、定着装置のヒータを
２本にした構成となっている。

【００８４】図７において、符号１，２は商用交流電源
に接続された入力端子であり、交流電源が入力される。
入力端子１，２間にはヒータ３ａ，３ｂと交流スイッチ
手段４ａ，４ｂからなる直列回路が接続されており、商
用交流電源から電力が供給されている。このヒータ３
ａ，３ｂは、図示しない定着ローラの軸方向に延在する
ように内蔵されており、抵抗値が正の温度係数を有する
数百Ｗ〜１ＫＷのハロゲンランプ等が一般に用いられて
いる。

【００８５】図１のように定着ローラの軸方向に２本の
ヒータ３ａ，３ｂが内蔵されているのは、あらゆるサイ
ズのコピー用紙を使用してもローラ全体を均一温度に制
御するためであり、ヒータ３ａ，３ｂはそれぞれ配光が
異なるように設計されている。

【００８６】また、交流スイッチ手段４ａ，４ｂは任意
のタイミングで商用交流電源を導通させることが可能な
交流スイッチである。

【００８７】なお、定着ローラ３ａ，３ｂは、記録媒体
に転写されたトナー像を記録媒体に定着させるものであ
る。

【００８８】５は定着ローラ表面の極近傍に配置された
温度検出素子であり、インピーダンスが既知の温度係数
を有するサーミスタ等が用いられる。これにより常に定
着ローラの表面温度を検出し、温度検出信号を温調回路
７へ出力することができる。

【００８９】温調回路７は、温度検出信号に基づいて交
流スイッチ手段４をスイッチング制御してヒータ３ａ，
３ｂのオン／オフタイミングを制御することで、定着ロ
ーラの表面温度を所定の温度範囲内に保つように温度制
御するためのヒータオン／オフ信号ａを出力する。

【００９０】すなわち、温調回路７は定着ローラの表面
温度が制御範囲の上限値に上昇するとオフ信号を出力
し、オフした後に定着ローラの表面温度が温度制御範囲
の下限値に低下するとオン信号を出力する。

【００９１】コントロール手段１２は予め複数のヒータ
通電制御プログラムを記憶しており、温調回路７から入
力されるヒータオン／オフ信号と外部からのコピー・ス
タンバイモード信号により、現在の複写機、プリンタの
状況がスタンバイ中なのか、コピー・プリントアウト中
なのか、コピー・プリントアウト中の用紙サイズは何か
等判別し、それぞれの状態で最適なヒータ通電制御がで
きるようにヒータ３ａ、ヒータ３ｂそれぞれを通電制御
するためのオン／オフ信号ｂ１，ｂ２をセレクタ１０
ａ、駆動パルス生成回路１１ｂのそれぞれに出力してい
る。

【００９２】６は上記した直列回路の両端に接続された
ゼロクロス検知回路であり、この直列回路に入力端子
１，２から供給される商用交流電源のゼロクロスを検出
している。

【００９３】位相制御用駆動パルス生成回路８ａはゼロ
クロス検知回路６の出力信号ｃを基に位相制御を行うた
めの駆動パルスｄ１を生成しセレクタ１０ａに位相制御
用駆動パルスを出力している。

【００９４】ＯＦＦ時間検知回路１３ａは温調回路７の
出力であるヒータオン／オフ信号ａのオフ時間を検出し
オフ期間が所定の時間以上継続すると位相制御信号生成
回路９ａにハイレベルの信号ｅ１を出力する。位相制御
用信号生成回路９ａでは、ＯＦＦ時間検知回路１３ａの
出力がハイの時にコントロール手段１２の出力がハイレ
ベルになると、ある所定期間（位相制御を行う期間）ハ
イレベルとなる位相制御信号ｆ１をセレクタ１０ａに出
力している。

【００９５】セレクタ１０ａには位相制御用駆動パルス
生成回路８ａとコントロール手段１２、そして位相制御
用信号生成回路９ａそれぞれからの出力が入力され各信
号のレベルに基づいてスイッチ手段４ａをスイッチング
するための駆動パルス１（ｇ１）を出力している。

【００９６】駆動パルス生成回路１３ｂは、コントロー
ル手段１２からの信号とゼロクロス検知回路６の出力を
入力し、それぞれの値に基づきスイッチ手段４ｂをスイ
ッチング制御するための駆動パルス２（ｇ２）を出力す
る。

【００９７】図７の回路の動作を図７中の各部の波形を
示した図８と図７中の各部の信号を示すタイミングチャ
ートである図９とを参照して説明する。

【００９８】入力端子１，２に商用交流電源が入来する
と（図８（Ａ））、図示しない電源回路により直流電源
が生成され、上記の構成要素である５，６，７，８ａ，
９ａ，１０ａ，１１ａ，１１ｂ，１２，１３ａに供給さ
れる。

【００９９】温度検出素子５が定着ローラの表面温度を
検出し温調回路７に温度検出信号（一例を図８（Ｂ）に
示す）を出力すると、温調回路７では、検出された定着
ローラの表面温度が予め設定した制御範囲の下限値温度
Ｔａより一度下回るときはオン信号をコントロール手段
１２とＯＦＦ時間検知回路１３ａに出力し、定着ローラ
の温度が予め設定した制御範囲内の上限温度Ｔｂになる
とオフ信号を、前述の通りコントロール手段１２に出力
する（図８（Ｅ）、図９（Ａ））。

【０１００】ＯＦＦ時間検知回路１３ａは温調回路７か
ら入力されるヒータオン／オフ信号（図８（Ｅ）、図９
（Ａ））がオン（ハイレベル）の時はローレベルの信号
を位相制御信号生成回路９ａに出力し（図９（Ｆ））、
ヒータオン／オフ信号（図８（Ｅ）、図９（Ａ））がオ
ンからオフ（ローレベル）になりある所定の時間（Ｐｅ
２）が経過するとハイレベルを位相制御信号生成回路９
ａに出力する（図９（Ｆ））。そしてその後ヒータオン
／オフ信号（図８（Ｅ）、図９（Ａ））がオフからオン
になるとある所定時間（Ｐｅ１）の経過後ローレベルを
位相制御信号生成回路９ａに出力する（図９（Ｆ））。

【０１０１】コントロール手段１２は温調回路７から入
力されるヒータオン／オフ信号（図８（Ｅ）、図９
（Ａ））と外部からのコピー・スタンバイモード信号に
より、現在の複写機、プリンタの状態に最適なヒータ通
電制御を選択し、ヒータ３ａ、ヒータ３ｂそれぞれを通
電制御するためのオン／オフ信号をセレクタ１０（図９
（Ｂ））、駆動パルス生成回路１１ｂ（図９（Ｃ））の
それぞれに出力している。なお、図９中（Ｂ），（Ｃ）
のタイミングチャートは一例であり、図中のｔｏｎ１，
ｔｏｎ２は固定値である。

【０１０２】図９（Ｂ），（Ｃ）の例では、温調回路７
の出力であるヒータオン／オフ信号（図９（Ａ））がロ
ーレベルからハイレベルに変化すると、必ずヒータ３ａ
が先にある固定時間ｔｏｎ１の間導通し（この間ヒータ
３ｂは非導通である）、ヒータ３ａがオフするとヒータ
３ｂがある固定時間ｔｏｎ２の間導通し（この間ヒータ
３ａは非導通である）、ヒータ３ｂがオフするとヒータ
３ａがある固定時間ｔｏｎ１の間導通する（この間ヒー
タ３ｂは非導通である）。すなわち、ヒータ３ａ、ヒー
タ３ｂが交互にオンを繰り返す、そしてヒータオン／オ
フ信号（図９（Ａ））がハイレベルからローレベルに変
化すると、ヒータ３ａ、ヒータ３ｂは共に非導通とな
り、次にヒータオン／オフ信号（図９（Ａ））がハイレ
ベルとなるまで非導通状態を維持している。

【０１０３】位相制御信号生成回路９ａはＯＦＦ時間検
知回路からの信号（図９（Ｆ））がハイレベルの時に、
オン／オフ信号（図９（Ｂ））がローレベルからハイレ
ベルに変化すると、これと同期してハイレベルとなり所
定の期間（ｔｐ１：この期間が位相制御を行う期間とな
る）ハイレベルを維持し所定の期間（ｔｐ１）の経過の
後ローレベルとなる位相制御信号を生成しセレクタ１０
ａに出力している（図９（Ｇ））。

【０１０４】一方、ゼロクロス検知回路６は常に商用交
流電源のゼロクロスを検知しゼロクロス信号（図８
（Ｃ）、図９（Ｄ））を位相制御用駆動パルス生成回路
８ａ、駆動パルス生成回路１１ａに出力する。

【０１０５】位相制御用駆動パルス生成回路８ａはゼロ
クロス信号（図８（Ｃ）、図９（Ｄ））が入力される
と、商用半サイクル毎にヒータへの電力供給を制限する
ためにスイッチ手段４ａをオン／オフさせるための駆動
パルスである固定の位相角での位相制御用駆動パルス
（図８（Ｄ）、図９（Ｅ））をセレクタ１０ａに出力し
ている。

【０１０６】セレクタ１０ａには位相制御用駆動パルス
生成回路８ａからの位相制御用駆動パルス（図９
（Ｅ））、コントロール手段１２からのオン／オフ駆動
パルス（図９（Ｂ））、そして、位相制御信号生成回路
９ａからの位相制御信号（図９（Ｇ））のそれぞれが入
力され、オン／オフ駆動パルス（図９（Ｂ））がローレ
ベルの時は出力である駆動パルス１をオフ（ローレベ
ル）とし、オン／オフ駆動パルス（図９（Ｂ））がハイ
レベルで位相制御信号（図９（Ｇ））もハイレベルの期
間は、位相制御用駆動パルス（図９（Ｅ））を駆動パル
ス１としてスイッチ手段４ａに出力し、オン／オフ駆動
パルス（図９（Ｅ））を駆動パルス１としてスイッチ手
段４ａに出力し、オン／オフ駆動パルス（図９（Ｂ））
がハイレベルで位相制御信号（図９（Ｇ））がローレベ
ルの期間は、オン／オフ駆動パルス（図９（Ｂ））を駆
動パルス１としてスイッチ手段４ａに出力し（図９
（Ｈ））、これによりスイッチ素子４ａをスイッチング
制御する。

【０１０７】駆動パルス生成回路１１ｂは、コントロー
ル手段１２から入力されるオン信号およびオフ信号（図
９（Ｃ））に応じ、ゼロクロス検知回路６の出力である
ゼロクロス信号（図９（Ｄ））と同期してスイッチ素子
４ｂをオンさせたりオフさせるための駆動パルスを生成
してスイッチ素子４ｂに出力し（図９（Ｉ））、これに
よりスイッチ素子４ｂをスイッチング制御する。

【０１０８】よって、スイッチ素子４ａ，４ｂのスイッ
チングにより、ヒータ３ａ，３ｂへの間欠的な通電タイ
ミングが制御される。

【０１０９】ヒータ３ａは導通開始時に、それまでの非
導通時間がある所定の時間（図９のＰｅ２）より長けれ
ば、必ずある固定の導通角で制限された電流が所定の期
間（図９のｔｐ）流れ、それまでの非導通時間が所定の
時間（図９のＰｅ２）より短ければ必ず商用交流電源の
ゼロクロスと同期して流れ始めるように制御される。か
つ、定着ローラの表面温度はある一定範囲内に保たれる
ように制御される。

【０１１０】図１０はヒータ３ａ，３ｂに流れる電流と
駆動パルスｇ１，ｇ２との関係を示す波形図である。図
１０において、（Ａ）はヒータ３ａに流れる電流波形Ｉ
Ｌ１であり、Ｆは商用周波数の一周期を示す。

【０１１１】（Ｂ）は駆動パルス１（ｇ１）であり、ハ
イレベル（ｔｏｎ１）期間の内、ｔｐ１の期間は固定の
位相角での位相制御が行われることにより電力が制限さ
れている期間であり、ｔｐ２の期間は電力制限の行われ
ていない期間で電流は正弦波で流れている。ローレベル
（ｔｏｆｆ１）期間はスイッチ素子４ａがオフしている
ため、ヒータ３ａに電流は流れていない。また、（Ｃ）
は電流波形ＩＬ１を商用周波数の１／２周期毎の実効値
に換算した値ＩＬ１ｒｍｓである。

【０１１２】（Ｄ）はヒータ３ｂに流れる電流波形ＩＬ
２であり、Ｆは商用周波数の一周期を示す。（Ｅ）は駆
動パルス２（ｇ２）であり、ハイレベル（ｔｏｎ２）期
間はスイッチ素子４ｂがオンし、ローレベル（ｔｏｆｆ
２）期間はスイッチ素子４ｂがオフする。また、（Ｆ）
は電流波形ＩＬ２を商用周波数の１／２周期毎の実効値
に換算した値ＩＬ２ｒｍｓである。

【０１１３】図９（Ａ）のｔａｏｆｆ期間はスイッチ手
段４ａ，４ｂが共にオフしているのでヒータ３ａ，３ｂ
には通電されず、電力は供給されない。このヒータ３
ａ，３ｂは定着ローラに内蔵されており、定着ローラは
熱容量が大きいのに対してヒータ３ａ，３ｂは熱容量が
小さいため、定着ローラの表面温度低下は遅いが、ヒー
タ３ａ，３ｂの温度低下は速い。このため、ヒータ３
ａ，３ｂはｔａｏｆｆ期間は発熱しないので温度が低下
し、その抵抗値は極めて低い状態となっている。

【０１１４】そして、定着ローラの表面温度が低下した
状態で温調回路７の出力がハイレベルとなり、駆動パル
ス１（ｇ１）がハイレベルになってヒータ３ａに商用交
流電源が供給され始めると、極めて低い抵抗値に商用電
源が供給されることになるが、駆動パルス１（ｇ１）は
ある固定の導通角の位相制御によりヒータ３ａに流れる
電流を制限する位相制御用駆動パルスとなっているた
め、極めて低い抵抗値のヒータ３ａに電流ＩＬ１が供給
されても、ヒータ３ａに流れる突入電流を商用周波数の
１／２周期毎に実効値に換算した実効値ＲＳ１０を従来
例の突入時ピーク電流の実効値ＲＳ３と比較して数分の
１（位相制御の導通角に依存する）にすることが可能と
なる。

【０１１５】そして、一定期間ｔｐ１の間、位相制御用
駆動パルスにより位相制御が行われ、その間にもヒータ
３ａの温度は上昇し抵抗値が徐々に大きくなっていくた
め、一定時間ｔｐ１経過した後からフル点灯によりヒー
タ３ａに電力を供給してｔｐ２の期間フル点灯（連続点
灯）となっても、再突入電流を商用周波数の１／２周期
毎に実効値換算した実効値ＲＳ２は従来例の突入時ピー
ク電流の実効値ＲＳ３より小さく、またフル点灯になっ
た瞬間の実効値の変化幅（ＲＳ２−ＲＳ１ｂ）も従来例
の突入時ピーク電流の実効値の変化幅ＲＳ４より小さく
なっている。

【０１１６】そして、ｔａｏｎ中は、ヒータ３ａ，３ｂ
が交互にオン／オフするために、ヒータ３ａがオフして
ヒータ３ｂがオンしても、ヒータ３ｂはヒータ３ａの発
熱により温められているため、ヒータ３ｂがオンした時
でも定常時ＳＴ３と比較しても、そんなに大きな突入電
流は流れない。またヒータ３ｂがオフし、ヒータ３ａが
オンしてもヒータ３ａはすでにある程度温められている
ために突入電流は小さい。

【０１１７】よって、ｔａｏｆｆからｔａｏｎになった
瞬間に最初のヒータ３ａのオン時のみ、ある所定の期
間、位相制御により電力が制限された電流が流れ、その
後ｔａｏｎ中にヒータ３ａがオン／オフされても位相制
御は働かず、またヒータ３ｂにはいかなるオン時も位相
制御は働かない。

【０１１８】このように、定着ローラの表面温度に基づ
き生成されるヒータオン／オフ信号によってヒータ３ａ
がある所定の期間以上のオフ期間の経過後、非導通状態
から通電状態に変化する時に、ある一定期間はヒータ３
ａに供給する電力を位相制御により制限することで、通
電開始時の突入電流商用周波数の１／２周期毎の実効値
の変化幅を低減することができる。

【０１１９】したがって、上記構成の加熱装置を内蔵し
たプリンタや複写機等の画像形成装置、または上記構成
の加熱装置に商用交流電源を供給するための屋内配線等
の電源通路のインピーダンスによる電源電圧の瞬間的な
電圧降下を低減することが可能であり、上記各装置の近
傍で同一の電源回路を共通に使用する他の機器への影響
を低減することができる。たとえば、照明機器の照度低
下を軽減しフリッカと呼ばれる照明機器のチラツキを抑
制することができる。

【０１２０】なお、本発明において、ＯＦＦ時間検知回
路１３ａは温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信
号のオフ信号を検知しているが、セレクタ１０ａの出力
である駆動パルス１のオフ時間を検知しても同様の効果
が得られる。

【０１２１】さらに本発明においては、温調回路７の出
力であるヒータオン／オフ信号がオフ（ローレベル）か
らオン（ハイレベル）に変化したとき必ずスイッチ手段
４ａが先にオンしヒータ３ａが導通する制御が行われる
ことを前提に説明したが、仮にヒータオン／オフ信号が
オフ（ローレベル）からオン（ハイレベル）に変化した
ときにスイッチ手段４ａ、スイッチ手段４ｂのどちらが
先にオンするか解らないような制御、または制御手段４
ａ，４ｂが同時にオンするような制御が行われていたと
しても、図７における駆動パルス生成回路１３ｂを、位
相制御用駆動パルス生成回路８ａ、位相制御信号生成回
路９ａ、セレクタ１０ａ、ＯＦＦ時間検知回路１３ａで
構成された駆動パルス生成回路１１ａと同様の回路構成
に変更することで、ヒータ３ａ、ヒータ３ｂの両方にお
いてヒータオン時のある所定時間、供給される電力を制
限することが可能であり上記と同様の効果が得られる。

【０１２２】（第５の実施の形態）本発明の第５の実施
の形態を図１１に基づいて説明する。図１１は本発明の
第５の実施の形態に係わるヒータ制御回路の構成を示す
ブロック図である。図１１において、上述した図７の回
路と同一部分には同一の符号が付してある。

【０１２３】図１１において図７と異なるのは、図７で
は位相制御が行われる期間はｔｐ１の固定値だが、図１
１においては、ヒータオン／オフ信号ａのオフ時間に応
じて位相制御を行う期間を決定している位相制御信号生
成回路２０９ａの出力のパルス幅を変化させる点で相違
する。

【０１２４】図１１の動作を図１２のタイミングチャー
トを用いて説明する。

【０１２５】図１１のＯＦＦ時間検知回路２１３ａにお
いて、温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号ａ
がオフになった瞬間からヒータオン／オフ信号ａのオフ
時間の算出を開始している。そして、ＯＦＦ時間検知回
路２１３ａが図１２の（Ｆ）のように、ヒータオン／オ
フ信号のオフ時間に比例した電圧レベルを位相制御信号
生成回路２０９ａに出力し、位相制御信号生成回路２０
９ａが温調回路７の出力であるヒータオン／オフ信号ａ
がオフからオンに変わった瞬間の、ＯＦＦ時間検知回路
２１３ａの出力レベルに応じて出力パルスを図１２
（Ｇ）のｔｐ２，ｔｐ３のように変化させることで、ヒ
ータオン／オフ信号のオフ時間が短い時は位相制御の期
間を短くし、オフ時間が長いときは位相制御の時間を長
くすることが可能となり、フリッカを抑制しつつも効率
的なヒータへの電力供給が可能となる。

【０１２６】なお、本発明においては、ＯＦＦ時間検知
回路２１３ａは温調回路７の出力であるヒータオン／オ
フ信号のオフ時間を検知しているが、セレクタ１０ａの
出力である駆動パルス１のオフ時間を検知しても同様の
効果が得られる。

【０１２７】さらに本発明においては、温調回路７の出
力であるヒータオン／オフ信号がオフ（ローレベル）か
らオン（ハイレベル）に変化したとき必ずスイッチ手段
４ａが先にオンしヒータ３ａが導通する制御が行われる
ことを前提に説明したが、仮にヒータオン／オフ信号が
オフ（ローレベル）からオン（ハイレベル）に変化した
ときにスイッチ手段４ａ、スイッチ手段４ｂのどちらが
先にオンするか解らないような制御、または制御手段４
ａ，４ｂが同時にオンするような制御が行われていたと
しても、図１１における駆動パルス生成回路１１ｂを、
位相制御用駆動パルス生成回路８ａ、位相制御信号生成
回路２０９ａ、セレクタ１０ａ、ＯＦＦ時間検知回路２
１３ａで構成された駆動パルス生成回路２１１ａと同様
の回路構成に変更することで、ヒータ３ａ、ヒータ３ｂ
の両方においてヒータオン時のある所定時間、供給され
る電力を制限することが可能であり上記と同様の効果が
得られる。

【０１２８】（第６の実施の形態）本発明の第６の実施
の形態を図１３に基づいて説明する。図１３は本発明の
第６の実施の形態に係わるヒータ制御回路の構成を示す
ブロック図である。図１３において、上述した図７，図
１１の回路と同一部分には同一の符号が付してある。

【０１２９】図１３において図７と異なるのは、図７で
は位相制御が行われる期間はｔｐ１の固定値で、位相制
御期間中の導通角は固定値としたが、図１３において
は、ヒータオン／オフ信号ａのオフ時間に応じて、位相
制御信号生成回路２０９ａの出力のパルス幅と、位相制
御用駆動パルス生成回路３０８ａの出力のパルス幅とを
変化させる点で相違する。

【０１３０】図１３において、ＯＦＦ時間検知回路２１
３ａ、位相制御信号生成回路２０９ａは図１１，図１２
と同様に動作し、さらにＯＦＦ時間検知回路２１３ａの
出力であるヒータオン／オフ信号ａのオフ時間に比例し
た電圧レベルを位相制御用駆動パルス生成回路３０８ａ
にも入力し、位相制御用駆動パルス生成回路３０８ａに
おいても、前述のＯＦＦ時間検知回路２１３ａの出力レ
ベルに応じて（ヒータオン／オフ信号のオフ時間に応じ
て）、オフ時間が長ければ長いほど位相制御期間の導通
角を狭くして、オフ時間が短ければ短い程位相制御期間
の導通角を広くする。

【０１３１】つまり、オフ時間が長いとヒータ３ａ，３
ｂの抵抗値は大きく下がってしまうため、次のオン時に
導通角を狭くして、ヒータ４ａを流れる電流の商用周波
数の１／２周期毎の実効値の変化幅を小さくする、さら
に位相制御期間を長くして、位相制御からフル点灯に変
わる瞬間の再突入電流の商用周波数の１／２周期毎の実
効値の変化幅を小さくすることでフリッカを抑制する。

【０１３２】また、オフ時間が短いときは、ヒータ３
ａ，３ｂの抵抗値はそんなには下がらないため、次のオ
ン時に導通角を広くしてもヒータ４ａを流れる電流の商
用周波数の１／２周期毎の実効値の変化は大きくなるこ
とは無い、さらに位相制御期間を短くしても位相制御か
らフル点灯に変わる瞬間の再突入電流の商用周波数の１
／２周期毎の実効値の変化幅も大きくならず短時間で効
率的に定着ローラに熱エネルギーを供給できる。つま
り、フリッカを抑制しつつ、かつ効率的に定着ローラに
熱エネルギーを供給できる。

【０１３３】なお、本発明においては、ＯＦＦ時間検知
回路２１３ａは温調回路７の出力であるヒータオン／オ
フ信号のオフ時間を検知しているが、セレクタ１０ａの
出力である駆動パルス１のオフ時間を検知しても同様の
効果が得られる。また、本発明においては位相制御期間
中の導通角と位相制御期間を同時に変化させたが、導通
角のみを変化させてもフリッカの抑制は可能である。

【０１３４】さらに本発明においては、温調回路７の出
力であるヒータオン／オフ信号がオフ（ローレベル）か
らオン（ハイレベル）に変化したとき必ずスイッチ手段
４ａが先にオンしヒータ３ａが導通する制御が行われる
ことを前提に説明したが、仮にヒータオン／オフ信号が
オフ（ローレベル）からオン（ハイレベル）に変化した
ときにスイッチ手段４ａ、スイッチ手段４ｂのどちらが
先にオンするか解らないような制御、または制御手段４
ａ，４ｂが同時にオンするような制御が行われていたと
しても、図１３における駆動パルス生成回路１１ｂを、
位相制御用駆動パルス生成回路３０８ａ、位相制御信号
生成回路２０９ａ、セレクタ１０ａ、ＯＦＦ時間検知回
路２１３ａで構成された駆動パルス生成回路３１１ａと
同様の回路構成に変更することで、ヒータ３ａ、ヒータ
３ｂの両方においてヒータオン時のある所定時間、供給
される電力を制限することが可能であり上記と同様の効
果が得られる。

【０１３５】（第７の実施の形態）本発明の第７の実施
の形態を図１４に基づいて説明する。図１４は本発明の
第７の実施の形態に係わるヒータ制御回路の構成を示す
ブロック図である。図１４において、上述した図７，図
１１，図１３の回路と同一部分には同一の符号が付して
ある。

【０１３６】図１４において図７と異なるのは、図７で
はヒータが２本構成であり、温調回路７の出力である、
ヒータオン／オフ信号がオン（ハイレベル）の期間中
に、２本のヒータ３ａ，３ｂが導通、非導通を繰り返す
制御を行う場合について説明したが、図１４は１本のヒ
ータ３ａが導通、非導通を繰り返す場合である。

【０１３７】図１４において、ヒータ３ａを導通、非導
通にするためのスイッチ手段４ａの駆動パルスを生成し
ている、駆動パルス生成回路４１１ａの構成は図７と同
じである。

【０１３８】温調回路７の出力であるヒータオン／オフ
信号がオン（ハイレベル）の期間にスイッチ手段４ａを
短い周期でオン／オフを繰り返すような制御の場合、短
いオフ時間の間ではヒータの温度低下（抵抗値の低下）
も大きくなく、短いオフ時間の後のオン時に流れる再突
入電流もわずかであるため、温調回路７の出力である、
ヒータオン／オフ信号がオフの状態が所定の期間継続し
た場合のみ、その後のヒータオン時にのみ位相制御によ
りヒータ３ａに供給する電力を制限することで、フリッ
カを抑制することが可能である。

【０１３９】また、図１４の駆動パルス生成回路４１１
ａを図１１の駆動パルス生成回路２１１ａのように構成
すれば、第５の実施の形態のように、検知したヒータオ
ン／オフ信号のオフ時間に応じて位相制御を行う期間を
調整することも可能である。さらに図１４の駆動パルス
生成回路４１１ａを図１３の駆動パルス生成回路３１１
ａのように構成すれば、第６の実施の形態のように、検
知したヒータオン／オフ信号のオフ時間に応じて、位相
制御期間中の導通角を調整することが可能であり、また
導通角だけでなく同時に位相制御を行う期間を調整する
ことも可能であり、つまり、フリッカを抑制しつつ、か
つ効率的に定着ローラに熱エネルギーを供給できる。

【０１４０】なお、本発明においては、ＯＦＦ時間検知
回路１３ａは温調回路７の出力であるヒータオン／オフ
信号のオフ時間を検知しているが、セレクタ１０ａの出
力である駆動パルス１のオフ時間を検知しても同様の効
果が得られる。

【０１４１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明にかか
る画像形成装置によれば、ヒータを通電状態または非通
電状態として定着ローラの温度を制御する際に、通電状
態開始から所定期間はヒータへの電流を制限するので、
通電状態開始時に流れる突入電流で電源通路のインピー
ダンスによって生じる電圧降下を低減することができ、
また、フリッカ現象をも軽減することができる。さらに
は、電源通路を共通に使用する他の機器への影響を簡単
で安価な構成によって軽減できる効果が得られる。

【０１４２】また、本発明にかかる加熱装置によれば、
ヒータを通電状態または非通電状態として被加熱材の温
度を制御する際に、通電状態開始から所定期間はヒータ
への電流を制限するので、通電状態開始時に流れる突入
電流で電源通路のインピーダンスによって生じる電圧降
下を低減することができ、電源通路を共通に使用する他
の機器への影響を簡単で安価な構成によって軽減できる
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる画像形成装
置の要部回路を示すブロック図である。

【図２】図１に示す回路の各部の信号を示すタイミング
チャートである。

【図３】図１に示す回路の各部の波形を示す波形図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係わる画像形成装
置の要部回路を示すブロック図である。

【図５】図４に示す回路の各部の信号を示すタイミング
チャートである。

【図６】本発明の第３の実施の形態に係わる画像形成装
置の要部回路を示すブロック図である。

【図７】本発明の第４の実施の形態に係わる画像形成装
置の要部回路を示すブロック図である。

【図８】図７に示す回路の各部の波形を示す波形図であ
る。

【図９】図７に示す回路の各部の信号を示すタイミング
チャートである。

【図１０】図７に示す回路の各部の波形を示す波形図で
ある。

【図１１】本発明の第５の実施の形態に係わる画像形成
装置の要部回路の構成を示すブロック図である。

【図１２】図１１に示す回路の各部の信号を示すタイミ
ングチャートである。

【図１３】本発明の第６の実施の形態に係わる画像形成
装置の要部回路の構成を示すブロック図である。

【図１４】本発明の第７の実施の形態に係わる画像形成
装置の要部回路の構成を示すブロック図である。

【図１５】従来の画像形成装置の要部回路の構成を示す
ブロック図である。

【図１６】図１５に示す回路の各部の波形を示す波形図
である。

【符号の説明】１，２入力端子３定着ヒータ４スイッチ素子５温度検出素子６ゼロクロス検知回路７，７ａ温調回路８位相制御用駆動パルス生成回路９，９ａフル点灯用駆動パルス生成回路１０セレクタ１１，１１ａ駆動パルス生成回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】負荷を加熱するヒータと、前記ヒータにより加熱される負荷の温度を検出するセン
サと、前記センサの出力が目標温度範囲内になるように前記ヒ
ータの駆動を制御するための制御信号を発生する温調回
路と、前記ヒータを固定の位相角で位相制御するための駆動パ
ルスを発生する第１の発生回路と、前記ヒータをフル駆動するための駆動パルスを発生する
第２の発生回路と、前記温調回路から出力される制御信号に基づいて前記ヒ
ータを駆動するとき、駆動開始から所定期間は前記第１
の発生回路からの駆動パルスに基づいて上記ヒータを駆
動するように、前記第１の発生手段からの駆動パルスを
選択する選択回路とを具えたことを特徴とする加熱制御
装置。
【請求項２】請求項１に記載の加熱制御装置におい
て、前記選択手段は、前記所定期間経過後前記第２の発
生回路からの駆動パルスを選択することを特徴とする加
熱制御装置。
【請求項３】請求項１に記載の加熱制御装置におい
て、前記ヒータに印加する交流のゼロクロスを検知する
検知回路を有し、前記第１の発生回路は、前記検知回路
により検知される交流のゼロクロスに同期した駆動パル
スを発生することを特徴とする加熱制御装置。
【請求項４】負荷を加熱するヒータ、前記ヒータにより加熱される負荷の温度を検出するセン
サと、前記センサの出力が目標温度範囲内になるように前記ヒ
ータの駆動開始と停止を指示する温調回路と、前記温調回路により前記ヒータの駆動開始が指示される
と、前記ヒータへの通電開始から所定期間は固定の位相
角で前記ヒータを位相制御する駆動手段とを具えたこと
を特徴とする加熱制御装置。
【請求項５】請求項４に記載の加熱制御装置におい
て、前記ヒータに印加される交流をオンオフするスイッチ素
子を有し、前記駆動手段は前記所定期間経過後は位相制
御から非位相制御に切り換えることを特徴とする加熱制
御装置。
【請求項６】請求項４に記載の加熱制御装置におい
て、前記ヒータに印加される交流のゼロクロスを検出す
る第２の検出手段を有し、前記駆動手段は前記第２の検
出手段により検出されるゼロクロスのタイミングに同期
して位相制御のための駆動パルスを発生することを特徴
とする加熱制御装置。
【請求項７】請求項４に記載の加熱制御装置におい
て、さらに、記録紙にトナー像を形成する像形成手段
と、前記ヒータにより加熱され、トナー像を記録紙に定
着する定着手段を有し、前記駆動手段は像形成動作中に
前記位相制御を行う場合の位相角を非像形成動作中に前
記位相制御を行う場合の位相角よりも大きくすることを
特徴とする加熱制御装置。
【請求項８】請求項４に記載の加熱制御装置におい
て、前記駆動手段は、前記検出手段により検出される温
度が目標温度範囲の上限よりも低い所定温度まで上昇す
ると非位相制御に切り換えることを特徴とする加熱制御
装置。
【請求項９】請求項４に記載の加熱制御装置におい
て、前記ヒータの非通電時間を検出する検出手段を有
し、前記検出手段により検出される非通電時間が第１の
所定時間を超えた場合、その後前記温調回路により前記
ヒータの駆動開始が指示されると、前記駆動手段は、前
記ヒータへの通電時間から第２の所定期間は固定の位相
角で前記ヒータを位相制御することを特徴とする加熱制
御装置。
【請求項１０】請求項９に記載の加熱制御装置におい
て、前記検出手段により検出される非通電時間が第１の
所定時間を超えていない場合、その後前記温調回路によ
り前記ヒータの駆動開始が指示されると、前記駆動手段
は非位相制御で前記ヒータを駆動することを特徴とする
加熱制御装置。
【請求項１１】請求項４に記載の加熱制御装置におい
て、前記ヒータは第１、第２のヒータを有し、前記駆動
手段は第１のヒータを位相制御により駆動することを特
徴とする加熱制御装置。
【請求項１２】通電されることで発熱するヒータと、
前記ヒータによって加熱されて回転感光体上のトナー像
を記録媒体に定着させる定着ローラと、交流電源が入来
する端子間に前記ヒータと直列に接続されたスイッチ手
段と前記定着ローラの温度を検出する温度検出手段と、
当該検出温度が低下して所定温度範囲のほぼ下限値にな
ると前記スイッチ手段をオンさせて前記ヒータを通電状
態として発熱を開始させ、当該検出温度が上昇して前記
所定温度範囲のほぼ上限値になると前記スイッチ手段を
オフさせて前記ヒータを非通電状態として前記発熱を停
止させる通電タイミング制御手段とを備え、前記記録媒
体に画像形成を行う画像形成装置であって、前記通電タ
イミング制御手段の制御により、前記通電状態開始から
第１の所定期間は、前記ヒータへの電力を制限すること
を特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】請求項１２に記載の画像形成装置にお
いて、前記通電タイミング制御手段が前記ヒータの非通
電時間を検出し、非通電時間が第２の所定期間を越えた
場合に、その後、次にヒータが導通する時に通電状態開
始から第１の所定期間は、前記ヒータへの電力を制限す
ることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】請求項１３に記載の画像形成装置にお
いて、前記ヒータの本数が１本であり、前記非通電時間
が前記第２の所定期間を越えた場合に、その後次にヒー
タが導通する時、前記通電状態開始から第１の所定期間
は、前記ヒータへの電力を制限することを特徴とする画
像形成装置。
【請求項１５】請求項１３に記載の画像形成装置にお
いて、前記ヒータの本数が２本以上の複数本であり、前
記通電タイミング制御手段の制御により、前記複数本の
ヒータの内の１本のヒータのみにおいて非通電時間を検
出し、前記非通電時間が前記第２の所定期間を越えた場
合に、その後次に前記複数本のヒータの内１本のヒータ
が導通する時に前記通電状態開始から第１の所定期間
は、前記複数本のヒータの内１本のヒータへの電力を制
限することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】請求項１３〜１５のいずれかに記載の
画像形成装置において、前記通電タイミング制御手段は
前記交流電源のゼロクロスを検知する手段をさらに備
え、前記第１の所定期間に前記交流電源から前記ヒータ
に流れる電流の導通角が前記通電状態の他の期間より小
さくなるように、前記ゼロクロスを検知する手段の検知
出力に同期して前記スイッチ制御手段による前記スイッ
チング制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】請求項１３〜１６のいずれかに記載の
画像形成装置において、前記通電タイミング制御手段
は、検出した前記ヒータ非通電時間に基づき、前記第１
の所定期間における前記導通角を変化させることを特徴
とする画像形成装置。
【請求項１８】請求項１３〜１７のいずれかに記載の
画像形成装置において、前記通電タイミング制御手段
は、検出した前記ヒータ非通電時間に基づき、前記第１
の所定期間を変化させることを特徴とする画像形成装
置。