(57)【要約】      （修正有）【課題】１つの整流素子で複数のヒーターへの電力供給を切り替える安価な回路構成で突入電流の発生を抑え、スイッチング素子の破損を防止できる画像形成装置およびヒーターの切替方法を提供する。【解決手段】画像形成装置は、画像を定着させるための複数のヒーターと、複数のヒーターに直流電力を出力する整流回路と、直流電力をＰＷＭ制御によりヒーターに供給する電力を制御する制御部７と、中央ヒーター５２に電力を供給するか、中央ヒーター５２および端部ヒーター５５に電力を供給するかを切替えるトライアック５６とを備え、制御部は、トライアック５６で、中央ヒーター５２に電力を供給している第１状態から中央ヒーター５２および端部ヒーター５５に電力を供給する第２状態に切替える場合、デューティ比を第１状態よりも低いデューティ比に制御した後に、第２状態に切替えるようにトライアック５６を制御する。【選択図】図２
2020190621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置であって、
シートに画像を定着させるための複数のヒーターと、
交流電源からの交流電力を整流して、前記複数のヒーターに直流電力を出力する整流回路と、
前記整流回路から出力する前記直流電力をＰＷＭ制御により、前記複数のヒーターに供給する電力を制御する制御部と、
前記複数のヒーターのうち第１ヒーターに電力を供給するか、前記第１ヒーターおよび第２ヒーターに電力を供給するかを整流素子により切替える切替部とを備え、
前記制御部は、
前記切替部で、前記第１ヒーターに電力を供給している第１状態から前記第１ヒーターおよび前記第２ヒーターに電力を供給する第２状態に切替える場合、ＰＷＭ制御のデューティ比を前記第１状態よりも低いデューティ比に制御した後に、前記第２状態に切替えるように前記切替部を制御する、画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記切替部で、前記第１状態から前記第２状態へ切り替える場合、前記第２状態でのＰＷＭ制御のデューティ比を段階的に高くする制御を行う、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記切替部で、前記第１状態から前記第２状態へ切り替える場合のＰＷＭ制御のデューティ比を所定の条件に基づいて決定する、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記画像形成装置の周囲の温度を検知する周囲温度検知部をさらに備え、
前記制御部は、
前記周囲温度検知部の検知結果に基づいて前記第１状態から前記第２状態へ切り替える場合のＰＷＭ制御のデューティ比を決定する、請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記複数のヒーターのうち少なくとも１つのヒーター温度を検知するヒーター温度検知部をさらに備え、
前記制御部は、
前記ヒーター温度検知部の検知結果に基づいて前記第１状態から前記第２状態へ切り替える場合のＰＷＭ制御のデューティ比を決定する、請求項３または請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記画像形成装置で実行するジョブ内容に基づいて前記第１状態から前記第２状態へ切り替える場合のＰＷＭ制御のデューティ比を決定する、請求項３〜請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記ジョブ内容とは、前記第１状態から前記第２状態へ切り替える前後で実行されるジョブの種類および実行頻度である、請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御部は、
前記第２ヒーターに電力を供給していない時間に基づいて前記第１状態から前記第２状態へ切り替える場合のＰＷＭ制御のデューティ比を決定する、請求項３〜請求項７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記制御部は、
ＰＷＭ制御のデューティ比を前記第１状態よりも低いデューティ比に制御する時間を、前記整流素子をオンできる時間とする、請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記整流素子の前記第２ヒーターと逆側の端子にリアクタンス素子を備える、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記制御部は、マイクロコンピュータで構成される、請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記整流素子は、トライアックまたはサイリスタである、請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記整流素子は、前記整流回路と前記第２ヒーターとの間の回路上に配置されている請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
シートに画像を定着させるための複数のヒーターと、交流電源からの交流電力を整流して、前記複数のヒーターに直流電力を出力する整流回路と、前記整流回路から出力する前記直流電力をＰＷＭ制御により、前記複数のヒーターに供給する電力を制御する制御部と、前記複数のヒーターのうち第１ヒーターに電力を供給するか、前記第１ヒーターおよび第２ヒーターに電力を供給するかを整流素子により切替える切替部とを備える画像形成装置でのヒーターの切替方法であって、
ＰＷＭ制御のデューティ比を前記第１ヒーターに電力を供給している第１状態よりも低いデューティ比に制御するステップと、
前記第１ヒーターおよび前記第２ヒーターに電力を供給する第２状態に前記整流素子を切替えるステップと、
前記第２状態でのＰＷＭ制御のデューティ比を段階的に高くするステップとを含む、ヒーターの切替方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、シートに画像を定着させるための複数のヒーターを備える画像形成装置、およびヒーターの切替方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、転写されたトナー像を紙（シート）に定着するために加熱ローラーで紙を加熱している。しかし、画像形成装置で処理される紙のサイズには様々なサイズがあり、サイズの大きい紙を定着する場合、加熱ローラー全体を加熱する必要があるが、サイズの小さい紙を定着する場合、加熱ローラーの中央を加熱すれば十分である。そこで、特許文献１では、加熱ローラーに中央ヒーターと端部ヒーターとを設け、紙のサイズに応じて２つのヒーターを切替える画像形成装置を開示している。
【０００３】
なお、特許文献１に記載の画像形成装置では、加熱ローラーに設けたヒーターに商用電源の交流電力を供給し、当該交流電力を制御することでヒーターの温度調整を行う交流位相制御方式を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２３２２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
画像形成装置では、交流位相制御方式でヒーターの温度調整を行う以外に、交流電力を直流電力に変換しスイッチング素子でＰＷＭ制御することでヒーターの温度調整を行うＰＷＭ制御方式が知られている。ＰＷＭ制御方式を採用した画像形成装置では、交流位相制御方式を採用した場合に比べて、力率が改善し、電力制御を精度よく行えるとともに騒音の発生を抑えることができる。
【０００６】
しかし、ＰＷＭ制御方式を採用し、２つのヒーターを１つのトライアック等の整流素子で切り替える画像形成装置では、中央ヒーターのみに電力供給する状態から中央ヒーターおよび端部ヒーターに電力供給する状態へと切り替えた場合、突入電流が発生してスイッチング素子を破損するという課題があった。
【０００７】
特許文献１に記載の画像形成装置のように、２つのヒーターを２つのトライアック等の整流素子で切り替えることで突入電流の発生を抑えることも可能であるが、２つのトライアックを設ける必要があり回路構成が高価になる。
【０００８】
本開示は係る実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、１つの整流素子で複数のヒーターへの電力供給を切り替える安価な回路構成で突入電流の発生を抑え、スイッチング素子の破損を防止できる画像形成装置およびヒーターの切替方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示のある局面に従う画像形成装置は、シートに画像を定着させるための複数のヒーターと、交流電源からの交流電力を整流して、複数のヒーターに直流電力を出力する整流回路と、整流回路から出力する直流電力をＰＷＭ制御により、複数のヒーターに供給する電力を制御する制御部と、複数のヒーターのうち第１ヒーターに電力を供給するか、第１ヒーターおよび第２ヒーターに電力を供給するかを整流素子により切替える切替部とを備え、制御部は、切替部で、第１ヒーターに電力を供給している第１状態から第１ヒーターおよび第２ヒーターに電力を供給する第２状態に切替える場合、ＰＷＭ制御のデューティ比を第１状態よりも低いデューティ比に制御した後に、第２状態に切替えるように切替部を制御する。
【００１０】
本開示のある局面に従う方法は、シートに画像を定着させるための複数のヒーターと、交流電源からの交流電力を整流して、複数のヒーターに直流電力を出力する整流回路と、整流回路から出力する直流電力をＰＷＭ制御により、複数のヒーターに供給する電力を制御する制御部と、複数のヒーターのうち第１ヒーターに電力を供給するか、第１ヒーターおよび第２ヒーターに電力を供給するかを整流素子により切替える切替部とを備える画像形成装置でのヒーターの切替方法であって、ＰＷＭ制御のデューティ比を第１ヒーターに電力を供給している第１状態よりも低いデューティ比に制御するステップと、第１ヒーターおよび第２ヒーターに電力を供給する第２状態に整流素子を切替えるステップと、第２状態でのＰＷＭ制御のデューティ比を段階的に高くするステップとを含む。
【発明の効果】
【００１１】
本開示の画像形成装置およびヒーターの切替方法では、ＰＷＭ制御のデューティ比を第１状態よりも低いデューティ比に制御した後に、第１状態から第２状態に切り替えを制御することで、安価な回路構成で突入電流の発生を抑え、スイッチング素子の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】画像形成装置の全体構成を示す図である。
【図２】画像形成装置の回路構成を示す図である。
【図３】各ヒーターへ供給する電力制御のタイミング図である。
【図４】突入電流の発生を防止するための制御手順を示すフローチャートである。
【図５】デューティ比Ｘ％を定めるためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本開示に係る技術思想の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
［実施の形態１］
＜画像形成装置の全体構成＞
図１は、画像形成装置１の全体構成を示す図である。図１において、画像形成装置１は、例えば、複写機、プリンタまたはファクシミリ、もしくは、これらの機能を備えた複合機であって、画像をシートである印刷媒体Ｍ（例えば用紙、フィルム、シールなど）に印刷する。
【００１４】
画像形成装置１は、大略的に、給紙部２と、レジストローラー対３と、画像形成部４と、定着部５と、操作／入力部６と、制御部７と、電源部８と、周囲温度検知部９とを備える。以下、画像形成装置１の印刷動作時の各構成の動作について説明する。
【００１５】
給紙部２には、未使用の印刷媒体Ｍが積載される。給紙部２は、印刷媒体Ｍを一枚ずつ、図１中に破線で示す搬送経路ＦＰに送り出す。レジストローラー対３は、搬送経路ＦＰ上であって、給紙部２の下流側に設けられる。レジストローラー対３は、給紙部２から送り出された印刷媒体Ｍを一旦停止させた後、所定のタイミングで二次転写領域に送り出す。
【００１６】
画像形成部４は、例えば、周知の電子写真方式およびタンデム方式により、トナー画像を中間転写ベルト上に生成する。かかるトナー画像は、中間転写ベルトにより担持され、二次転写領域に向けて搬送される。
【００１７】
二次転写領域には、レジストローラー対３から印刷媒体Ｍが送り込まれ、また、画像形成部４からトナー画像が搬送されてくる。二次転写領域において、トナー画像は中間転写ベルトから印刷媒体Ｍに転写される。
【００１８】
定着部５において、加熱ローラー５１および加圧ローラー５３は当接してニップを形成する。また、加熱ローラー５１は、筒状の芯金内に複数のヒーターを内蔵する。各ヒーターは、例えばハロゲンヒーターであって、電源部８から供給される電流により点灯する。
【００１９】
加圧ローラー５３は、制御部７の制御下で回転する。加熱ローラー５１は加圧ローラー５３の回転に従動して回転する。印刷媒体Ｍがニップに送り込まれると、印刷媒体Ｍは、加熱ローラー５１と加圧ローラー５３とにより加圧され、また、加熱ローラー５１により加熱される。その結果、印刷媒体Ｍにトナーが定着する。その後、印刷媒体Ｍは排紙トレイに向けて送り出される。
【００２０】
定着部５はさらに、例えばサーミスタであるヒーター温度検知部５４を含む。ヒーター温度検知部５４は、ヒーターの温度を検知し、検知結果を制御部７に出力する。
【００２１】
操作／入力部６は、テンキーやタッチパネル等を含んでいる。ユーザーは、操作／入力部６を操作して、各種情報を入力する。
【００２２】
制御部７において、ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたプログラムを、ＲＡＭを作業領域として使いながら実行する。制御部７は、様々な制御を行うが、本実施の形態で重要であるのは、ヒーターの通電制御である。具体的には、制御部７は、ヒーター温度検知部５４の検出結果が目標温度となるように、後述のスイッチング素子８３１のデューティ比をＰＷＭ制御する。本実施の形態において、制御部７はマイクロコンピュータで構成される。
＜回路構成＞
図２は、画像形成装置１の回路構成を示す図である。図２では、主に電源部８および定着部５の回路構成を図示している。電源部８は、整流回路８１と、ノイズフィルタ８２と、チョッパ回路８３とを含む。整流回路８１は、商用電源に接続され、交流電力を直流電力へ変換する。
【００２３】
定着部５は、加熱ローラー５１の中に中央ヒーター５２と端部ヒーター５５とを備える。図２において、図においての表現上、中央ヒーター５２と端部ヒーター５５を分離している。すなわち、本実施の形態では、両ヒーターが備えられている加熱ローラーは、同一の加熱ローラー５１である。しかし、端部ヒーター５５は、中央ヒーター５２とは分離して、加圧ローラー５３に備えられてもよい。
【００２４】
ノイズフィルタ８２は、例えばπ型フィルタであって、整流回路８１の出力側に縦続接続される。具体的には、ノイズフィルタ８２は、コイルＬ１と、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを含んでいる。コイルＬ１は中央ヒーター５２および端部ヒーター５５と直列に、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とは中央ヒーター５２および端部ヒーター５５と並列に接続される。
【００２５】
チョッパ回路８３は、例えば降圧チョッパ回路であって、ノイズフィルタ８２の出力側に縦続接続される。この場合、チョッパ回路８３は、コイル（リアクトル）Ｌ２と、還流素子Ｄ１と、スイッチング素子８３１と、駆動回路８３２とを含んでいる。
【００２６】
コイルＬ２は、コイルＬ１と中央ヒーター５２および端部ヒーター５５との間に直列に接続される。
【００２７】
還流素子Ｄ１は、例えばダイオードであって、コイルＬ２よりもノイズフィルタ８２側に、中央ヒーター５２および端部ヒーター５５と並列に接続される。より具体的には、還流素子Ｄ１のカソードがコイルＬ１およびコイルＬ２の間に、そのアノードが中央ヒーター５２および端部ヒーター５５とスイッチング素子８３１のコレクタとの間に電気的に接続されるよう、還流素子Ｄ１は配置される。
【００２８】
また、スイッチング素子８３１は、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であって、還流素子Ｄ１よりもノイズフィルタ８２側に、中央ヒーター５２および端部ヒーター５５と直列接続される。
【００２９】
より具体的には、スイッチング素子８３１のコレクタが中央ヒーター５２と端部ヒーター５５に、そのエミッタが整流回路８１の出力側に電気的に接続されるよう、スイッチング素子８３１は配置される。駆動回路８３２は、スイッチング素子８３１のゲートに接続されて、制御部７の制御下でスイッチング素子８３１のデューティ比および駆動周波数を設定する。以上のようなチョッパ回路８３の出力端子間に中央ヒーター５２と端部ヒーター５５とが接続される。
【００３０】
トライアック５６は、端部ヒーター５５への電力供給状態を切り替えるためのスイッチとして機能する整流素子である。トライアック５６は、ゲートに電流を印加することでオン状態となる。具体的に、トライアック５６は、例えばフォトトライアックカプラであり、制御部７からの信号でオン状態とオフ状態との切り替えを行う。
【００３１】
ただし、オン状態にするために、必要なゲート電流であるゲートトリガ電流がそれぞれのトライアックに定められている。また、オン状態からオフ状態に切り替える場合、トライアック５６に流れる電流を保持電流以下としなければならない。
【００３２】
なお、上記で述べたトライアックの特徴と同様の特徴を有するサイリスタをスイッチとして利用してもよい。また、リレー・ＦＥＴ等の部品を使用しても本回路を構成することは可能であるが、リレーは開閉回数が多くなり接点の寿命が短く、開閉時の突入電流が大きい事で回路信頼性に不利である。また、ＦＥＴは高価である点で不利である。
【００３３】
整流回路８１は、商用電源から供給される交流電力を全波整流して直流電力を生成する。ノイズフィルタ８２は、整流回路８１の出力電流からノイズを除去する。ここで、ノイズフィルタ８２のコンデンサＣ１，Ｃ２は、スイッチング素子８３１を流れるパルス状電流の高周波成分が商用電源側に漏れることを防止している。
【００３４】
中央ヒーター５２および端部ヒーター５５に電力供給する際、制御部７は制御信号を駆動回路８３２に入力する。当該制御信号により、中央ヒーター５２および端部ヒーター５５を少なくともオンさせる時間区間（つまり、デューティ比）が発生する。駆動回路８３２は、当該制御信号が示すデューティ比でスイッチング素子８３１をオン／オフさせるための駆動信号を生成し、スイッチング素子８３１のゲートに供給する。
【００３５】
スイッチング素子８３１は、商用電源の周波数よりもはるかに高い周波数（例えば、２０ｋＨｚ）で駆動される。スイッチング素子８３１がオン状態にすると、コイルＬ２、中央ヒーター５２および端部ヒーター５５に、整流回路８１で生成された直流電力がスイッチング素子８３１を介して流れる。この間、リアクタンス素子であるコイルＬ２は、自身を流れる電力の一部を磁気エネルギーとして蓄える。
【００３６】
一方、スイッチング素子８３１をオフ状態にすると、スイッチング素子８３１がオン状態の間にコイルＬ２に蓄えられた磁気エネルギーが電力として放出されて中央ヒーター５２および端部ヒーター５５に供給される。この電流は、回生ダイオードとしての還流素子Ｄ１を介してコイルＬ２に戻る。
【００３７】
以上のような電源部８の動作により、中央ヒーター５２および端部ヒーター５５への入力電流の波形は、正弦波に近くなる。これにより、電源部８の力率が向上すると共に、入力電流から高調波電流が低減される。
【００３８】
当該回路構成では、紙（シート）のサイズに応じて端部ヒーター５５への電力供給のオン状態とオフ状態とを切り替えている。例えば、サイズの小さい紙（Ａ４用紙を縦方向など）を定着する場合、過昇温を防止するため、端部ヒーター５５への電力供給がされないまま定着がなされる。この端部ヒーター５５への電力供給がされずに、中央ヒーター５２にのみ電力が供給されている状態を、第１状態とする。
【００３９】
第１状態から、サイズの大きい紙（Ａ３用紙など）を定着させる場合、端部ヒーター５５の温度を上昇させる必要があり、中央ヒーター５２および端部ヒーター５５の両ヒーターへ電力供給される状態へ移行する必要がある。この中央ヒーター５２および端部ヒーター５５の両ヒーターへ電力供給される状態を、第２状態とする。第２状態へ移行するため、トライアック５６をオフ状態からオン状態に移行しなければならない。
【００４０】
しかし、第１状態が長時間にわたって続くことで端部ヒーター５５の温度が低くなると、端部ヒーター５５の抵抗値が下がる。トライアック５６をオン状態にして、抵抗値が低くなった端部ヒーター５５へ電力供給した場合、突入電流が発生しうる。突入電流が発生するとスイッチング素子８３１に多くの電流が流れ、スイッチング素子８３１を破損する虞がある。
＜突入電流の発生を防止するための制御方法＞
以下、図を用いて当該突入電流の発生を防ぐための制御方法について説明する。図３は、各ヒーターへ供給する電力制御のタイミング図である。上から、端部ヒーター５５へ供給される電力の時間変化、中央ヒーター５２へ供給される電力の時間変化、スイッチング素子８３１におけるＰＷＭ制御のディーティ比の時間変化、トライアック５６のスイッチ状態の時間変化を同一の時系列で示している。
【００４１】
まず、図３に示す期間Ａは、画像形成装置１でサイズの大きい紙の印刷を処理している期間を示している。制御部７は、当該期間Ａにトライアック５６をオン状態にして、スイッチング素子８３１のデューティ比を６０％に制御する。これにより、両ヒーターに電力が供給されオン状態となり、期間Ａにおける電力供給状態は、第２状態となる。
【００４２】
その後、画像形成装置１でサイズの小さい紙の印刷処理を受け付けた場合、制御部７は、中央ヒーター５２および端部ヒーター５５への電力供給をともにオフ状態にした後、トライアック５６をオフ状態にする。その後、制御部７は、サイズの小さい紙の印刷を処理するために、スイッチング素子８３１のデューティ比を６０％に制御して、中央ヒーター５２にのみ電力を供給する（期間Ｂ）。期間Ｂにおける電力供給状態は、第１状態となる。
【００４３】
さらにその後、画像形成装置１でサイズの大きい紙の印刷処理を受け付けた場合、制御部７は、再びトライアック５６をオン状態にして端部ヒーター５５へ電力供給する必要がある。しかし、スイッチング素子８３１のデューティ比を６０％に制御している状態で、制御部７が再びトライアック５６をオン状態したのでは、温度が低くなり抵抗値の下がった端部ヒーター５５に対して急に電力を供給することになるので突入電流が発生し、スイッチング素子８３１が破損する虞がある。
【００４４】
そこで、本実施の形態では、図３に示す時間４ａ〜時間４ｄまでの期間における制御を行うことで、突入電流の発生を防止している。まず、制御部７は、画像形成装置１でサイズの大きい紙の印刷処理を受け付けた時間４ａのタイミングで中央ヒーター５２への電力供給をオフ状態または低い電力供給に制御する。そのため、制御部７は、スイッチング素子８３１のデューティ比を、０％または６０％よりも低いデューティ比Ｘ％へと制御する。なお、図３に示すタイミングチャートでは、制御部７がスイッチング素子８３１のデューティ比をＸ％としている。
【００４５】
制御部７がスイッチング素子８３１のデューティ比を低く制御するのは、再びトライアック５６をオン状態した場合に突入電流が発生することを防止するためである。そのため、スイッチング素子８３１のデューティ比を０％にすれば確実に突入電流の発生を防止することができるが、再び６０％のデューティ比に戻すために時間がかかるため生産性が低下する虞がある。そこで、制御部７は、突入電流の発生を防止することができる程度のデューティ比Ｘ％までスイッチング素子８３１のデューティ比を低下させる。後述するように、突入電流の発生を防止することができる程度のデューティ比Ｘ％は、複数の条件により決まる。なお、本実施の形態においてオン状態におけるスイッチング素子８３１のデューティ比は、６０％としている。当該デューティ比は、画像形成装置１において定着処理が実行することができる温度に各ヒーターを加熱できる値であればよい。
【００４６】
制御部７は、時間４ａでスイッチング素子８３１のデューティ比をＸ％に制御した後、一定の待機時間（時間４ａ〜時間４ｂ）を設ける。時間４ａにて、制御部７がスイッチング素子８３１のデューティ比をＸ％に制御した後に、リアクタンス素子であるコイルＬ２に蓄えられた磁気エネルギーが電力として放出される。当該電力は、残留電力として中央ヒーター５２および端部ヒーター５５に供給される。時間４ａでディーティ比を低下させた直後に、トライアック５６をオン状態にした場合、当該残留電力の影響で突入電流が発生する可能性がある。そのため、残留電力が減少するのを待つ時間として時間４ａ〜時間４ｂが必要となる。
【００４７】
残留電力の減少を待った後の時間４ｂにおいて、制御部７は、トライアック５６をオン状態にする。トライアック５６をオン状態にすることで、端部ヒーター５５には、デューティ比Ｘ％に対応した電力Ｖｘが供給される。なお、端部ヒーター５５に供給される電力Ｖｘは、突入電流が発生しない程度の電力であるので、スイッチング素子８３１が破損することはない。なお、制御部７は、スイッチング素子８３１のデューティ比をＸ％に制御しているので、中央ヒーター５２にも、時間４ａ〜時間４ｃの期間、電力Ｖｘが供給されることになる。
【００４８】
制御部７は、時間４ｃからスイッチング素子８３１のデューティ比をＸ％から６０％まで段階的に高くする。これにより、突入電流が発生することを防止しつつ、電力供給状態は、第１状態から第２状態へと移行することができる。なお、本実施の形態では、時間４ｃよりデューティ比を段階的に高くしているが、突入電流の発生を防止できれば時間４ｃよりも早い時間、例えば時間４ｂからデューティ比を段階的に高くしてもよい。
【００４９】
制御部７は、時間４ｄからスイッチング素子８３１のデューティ比６０％で中央ヒーター５２および端部ヒーター５５に電力を供給される状態、中央ヒーター５２および端部ヒーター５５がともにオン状態に移行する。
＜突入電流の発生を防止するための制御手順＞
以下、フローチャートを用いて突入電流の発生を防止するための制御手順について説明する。図４は、突入電流の発生を防止するための制御手順を示すフローチャートである。印刷処理開始後、制御部７は、Ａ４印刷処理を受け付けたか否かを判断する（ステップＳ１０）。すなわち、端部ヒーター５５への電力供給は不要か否かを判断する。
【００５０】
端部ヒーター５５への電力供給が必要である場合（ステップＳ１０でＮＯ）、中央ヒーター５２と端部ヒーター５５とへ電力供給し、印刷処理をする（ステップＳ１８）。
【００５１】
端部ヒーター５５への電力供給が不要である場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、制御部７は、トライアック５６をオフ状態にする（ステップＳ１１）。これにより、端部ヒーター５５に電力供給がされることはない。
【００５２】
制御部７は、中央ヒーター５２へのみ電力供給して、印刷処理を行う（ステップＳ１２）。電力供給状態は第１状態となる。その後、制御部７はＡ３印刷処理が受け付けられているか否かを判断する（ステップＳ１３）。すなわち、端部ヒーター５５への電力供給が必要か否かを判断する。端部ヒーター５５への電力供給が必要でない場合（ステップＳ１３でＮＯ）、制御部７は、処理をステップＳ１２に戻す。
【００５３】
端部ヒーター５５への電力供給が必要である場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）、制御部７は、スイッチング素子８３１のデューティ比をＸ％へ低下させる（ステップＳ１４）。ステップＳ１４は、図３に示す時間４ａでの処理に対応している。制御部７は、デューティ比をＸ％へ低下させた後、待機時間である１０ｍｓ経過したかを判断する（ステップＳ１５）。
【００５４】
待機時間は、リアクタンス素子であるコイルＬ２で蓄積された残留電力を減少させるため時間で、１０ｍｓは一例である。待機時間は、図３においての時間４ａ〜時間４ｂである。制御部７が、スイッチング素子８３１のデューティ比をＸ％へと低下させた後、１０ｍｓ間待つことで残留電力は十分に減少する。制御部７は、１０ｍｓ経過していない場合（ステップＳ１５でＮＯ）、ステップＳ１５を繰り返す。
【００５５】
制御部７は、１０ｍｓ経過したと判断した場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）、トライアック５６をオン状態にする（ステップＳ１６）。ステップＳ１６は、図３に示す、時間４ｂでの処理に対応している。その後、制御部７は、スイッチング素子８３１のデューティ比を段階的に高くする処理を開始する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７は、図３に示す、時間４ｃでの処理に対応している。この時点で、電力供給状態は、第２状態へと切り替わる。
【００５６】
段階的に高くしていくことでデューティ比が十分に高まったとき、制御部７は、中央ヒーター５２と端部ヒーター５５への十分な電力が供給されたとして、印刷処理を開始する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８は、図３に示す、時間４ｄでの処理に対応している。
＜デューティ比Ｘ％の定め方＞
制御部７は、突入電流の発生を防止する観点から第１状態から第２状態へ切り替える場合にスイッチング素子８３１のデューティ比Ｘ％に一旦低下させる。当該デューティ比Ｘ％は、０％にすれば突入電流が発生することはなくスイッチング素子８３１が破損する虞もない。
【００５７】
しかし、画像形成装置１の生産性を重視したとき、制御部７は、図３に示す時間４ｃ〜時間４ｄの期間において、デューティ比を０％から６０％へ段階的に高くする場合に比べて、デューティ比を３０％から６０％へ段階的に高くする場合の方が、生産性が高い。すなわち、制御部７は、デューティ比を３０％から段階的に高くした方が、デューティ比を６０％に早く到達させることができ、印刷間に生じるアイドルタイムを短くすることができる。したがって、生産性を考慮した場合、デューティ比Ｘ％は、突入電流が発生しない限り高く設定する方が望ましい。
【００５８】
突入電流が発生するか否かは、端部ヒーター５５の抵抗値によって定まる。端部ヒーター５５の抵抗値は、端部ヒーター５５の温度によって定まる。端部ヒーター５５の温度は、端部ヒーター５５へ電力供給されているか否か、または電力供給が途絶えてどのくらいの時間が経過したかによって変化する。したがって、デューティ比Ｘ％はデューティ比を低下させる時の端部ヒーター５５の温度に基づいて、可変とする。
【００５９】
端部ヒーター５５の温度は、加熱ローラー５１内に備えられたヒーター温度検知部５４により検知される。また、端部ヒーター５５の温度は、画像形成装置１の周囲の温度から影響を受ける。デューティ比Ｘ％は、生産性を考慮すれば、画像形成装置１で実行するジョブ内容からも影響を受ける。よって、これらの条件も考慮し、デューティ比Ｘ％を定める。
【００６０】
画像形成装置１の周囲の温度は、周囲温度検知部９により検知される。画像形成装置１が設置されている場所の温度によって、端部ヒーター５５の温度の低下速度が変化する。例えば、画像形成装置１の周囲の温度が１０度以下の場合は、端部ヒーター５５は冷えやすい。反対に、画像形成装置１の周囲の温度が３０度以上の場合、端部ヒーター５５は冷えにくい。
【００６１】
画像形成装置１で実行するジョブ内容とは、ユーザーが操作／入力部６から入力したジョブもしくは、図示しないネットワークにより他機器から受け付けたジョブの種類およびその印刷実行の頻度を指す。第１状態から第２状態へ切り替えた後に大量にジョブを実行する必要がある場合、デューティ比Ｘ％を高めに設定してアイドルタイムを短くして生産性を向上させる必要がある。
【００６２】
以下、これらの所定の条件に基づいてデューティ比Ｘ％を定める方法の一例を示す。図５は、デューティ比Ｘ％を定めるためのフローチャートである。制御部７により、スイッチング素子８３１のデューティ比を低下させる処理が開始される。制御部７は、端部ヒーター５５の温度が所定温度よりも高いか判断する（ステップＳ１９）。
【００６３】
所定温度とは、電力供給した場合に突入電流が発生するほど端部ヒーター５５の抵抗値が十分低くなった端部ヒーター５５の温度である。したがって、端部ヒーター５５の温度が所定温度以下である場合、デューティ比Ｘ％をもっとも低い０％とする。
【００６４】
所定温度以下の場合（ステップＳ１９でＮＯ）、制御部７は、デューティ比を６０％から０％へ低下させる（ステップＳ２５）。所定温度よりも高い場合（ステップＳ１９でＹＥＳ）、制御部７は、第１状態から第２状態へ切り替えた後で実行されるジョブ数が所定数よりも多いか判断する（ステップＳ２０）。制御部７は、ジョブ数によって、生産性を高める必要があるか否かを判断し、生産性を高める必要がある場合デューティ比を高めに設定する。
【００６５】
ジョブ数が所定数以下の場合（ステップＳ２０でＮＯ）、制御部７は、デューティ比を６０％から１０％へ低下させる（ステップＳ２４）。ジョブ数が所定数よりも多い場合（ステップＳ２０でＹＥＳ）、制御部７は、周囲の温度が基準温度よりも高いか判断する（ステップＳ２１）。基準温度とは、画像形成装置１が通常設置される温度（例えば、２０℃）とする。基準温度より高ければ、端部ヒーター５５の温度は下がりにくく、基準温度以下であれば、端部ヒーター５５の温度は下がりやすい。
【００６６】
周囲の温度が基準温度以下の場合（ステップＳ２１でＮＯ）、制御部７は、デューティ比を６０％から２０％へ低下させる（ステップＳ２３）。周囲の温度が基準温度よりも高い場合（ステップＳ２１でＹＥＳ）、制御部７は、デューティ比を６０％から３０％へ低下させる（ステップＳ２２）。
【００６７】
図５で示す一例はデューティ比Ｘ％を定めるための一例であり、フローチャートにおける各条件の判断順序を変更してもよい。また、条件に端部ヒーター５５に電力を供給していない時間を加えてもよい。
＜小括＞
以上のように、本実施の形態に係る画像形成装置１は、シートに画像を定着させるための複数のヒーターと、交流電源からの交流電力を整流して、複数のヒーターに直流電力を出力する整流回路８１と、整流回路８１から出力する直流電力をＰＷＭ制御により、複数のヒーターに供給する電力を制御する制御部７と、複数のヒーターのうち中央ヒーター５２に電力を供給するか、中央ヒーター５２および端部ヒーター５５に電力を供給するかを切替えるトライアック５６とを備える。
【００６８】
制御部７は、トライアック５６で、中央ヒーター５２に電力を供給している第１状態から中央ヒーター５２および端部ヒーター５５に電力を供給する第２状態に切替える場合、ＰＷＭ制御のデューティ比を第１状態よりも低いデューティ比Ｘ％に制御した後に、第２状態に切替えるようにトライアック５６を制御する。
【００６９】
これによれば、本実施の形態に係る画像形成装置１は、第１状態から第２状態へと移行する際のデューティＸ％と定めることで、トライアック５６を切り替えた際に突入電流が発生することを防止する。また、トライアックを１つのみ使用した安価な回路構成である。
【００７０】
また、制御部７は、トライアック５６で、第１状態から第２状態へ切り替える場合、第２状態でのＰＷＭ制御のデューティ比を段階的に高くする制御を行ってもよい。これによれば、制御部７によりＰＷＭ制御のデューティ比を段階的に高くし、突入電流を防止しつつ、デューティ比を通常の電力供給設定でのデューティ比へと上昇させることができる。
【００７１】
さらに、制御部７は、トライアック５６で、第１状態から第２状態へ切り替える場合のＰＷＭ制御のデューティ比を所定の条件に基づいて決定してもよい。これによれば、制御部７は、端部ヒーター５５の温度等の条件に基づいて最適なデューティ比を定めることができる。
【００７２】
また、画像形成装置１の周囲の温度を検知する周囲温度検知部９をさらに備え、制御部７は、周囲温度検知部９の検知結果に基づいて第１状態から第２状態へ切り替える場合のＰＷＭ制御のデューティ比を決定してもよい。これによれば、画像形成装置１の周囲の温度を検知から端部ヒーター５５の温度の低下速度を判断できる。
【００７３】
さらに、複数のヒーターのうち少なくとも１つのヒーター温度を検知するヒーター温度検知部５４をさらに備え、制御部７は、ヒーター温度検知部５４の検知結果に基づいて第１状態から第２状態へ切り替える場合のＰＷＭ制御のデューティ比を決定してもよい。これによれば、制御部７は、ヒーター温度に基づいてデューティ比を定めることができる。
【００７４】
また、制御部７は、画像形成装置１で実行するジョブ内容に基づいて第１状態から第２状態へ切り替える場合のＰＷＭ制御のデューティ比を決定してもよい。これによれば、画像形成装置１で実行するジョブ内容を所定の条件として、端部ヒーター５５の温度を判断でき、デューティ比を定められる。
【００７５】
さらに、ジョブ内容とは、第１状態から第２状態へ切り替える前後で実行されるジョブの種類および実行頻度でもよい。これによれば、第１状態から第２状態へ切り替える前後で実行されるジョブを所定の条件として、端部ヒーター５５の温度を判断でき、デューティ比を定められる。
【００７６】
また、制御部７は、端部ヒーター５５に電力を供給していない時間に基づいて第１状態から第２状態へ切り替える場合のＰＷＭ制御のデューティ比を決定してもよい。これによれば、端部ヒーター５５に電力を供給していない時間から端部ヒーター５５の温度を判断することができる。
【００７７】
さらに、制御部７は、ＰＷＭ制御のデューティ比を第１状態よりも低いデューティ比に制御する時間を、トライアック５６をオンできる時間としてもよい。これによれば、制御部７は、トライアック５６を最適な時間でオンすることができ、画像形成装置１の処理効率を上げることができる。
【００７８】
また、トライアック５６の端部ヒーター５５と逆側の端子にリアクタンス素子を備えてもよい。これによれば、電源部８の力率が向上すると共に、入力電流から高調波電流が低減される。
【００７９】
さらに、制御部７は、マイクロコンピュータで構成されてもよい。また、トライアック５６は、サイリスタでもよい。
【００８０】
また、トライアック５６は、スイッチング素子８３１と端部ヒーター５５との間に配置したが、整流回路８１と端部ヒーター５５との間であれば、他の位置へ配置してもよい。これによれば、トライアック５６の配置位置に自由度を与えることができる。
【００８１】
さらに、本実施の形態に係るヒーターの切替方法は、シートに画像を定着させるための複数のヒーターと、交流電源からの交流電力を整流して、複数のヒーターに直流電力を出力する整流回路８１と、整流回路８１から出力する直流電力をＰＷＭ制御により、複数のヒーターに供給する電力を制御する制御部７と、複数のヒーターのうち中央ヒーター５２に電力を供給するか、中央ヒーター５２および端部ヒーター５５に電力を供給するかを切替えるトライアック５６とを備える画像形成装置でのヒーターの切替方法であって、ＰＷＭ制御のデューティ比を中央ヒーター５２に電力を供給している第１状態よりも低いデューティ比に制御するステップと、中央ヒーター５２および端部ヒーター５５に電力を供給する第２状態にトライアック５６を切替えるステップと、第２状態でのＰＷＭ制御のデューティ比を段階的に高くするステップとを含む。
【００８２】
これによれば、本実施の形態に係る画像形成装置１は、第１状態から第２状態へと移行する際のデューティＸ％と定めることで、トライアック５６を切り替えた際に突入電流が発生することを防止しつつデューティ比を通常の電力供給設定でのデューティ比へと上昇させることができる。
【００８３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８４】
１  画像形成装置、２  給紙部、３  レジストローラー対、４  画像形成部、５  定着部、６  入力部、７  制御部、８  電源部、９  周囲温度検知部、５１  加熱ローラー、５２  中央ヒーター、５３  加圧ローラー、５４  ヒーター温度検知部、５５  端部ヒーター、５６  トライアック、８１  整流回路、８２  ノイズフィルタ、８３  チョッパ回路、８３１  スイッチング素子、８３２  駆動回路。
【図１】
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【図２】
2020190621.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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