(57)【要約】【課題】位相制御から波数制御に切替えるためのデータ量が膨大にならないヒータ制御装置および画像形成装置を提供すること。【解決手段】制御部は交流周期とヒータ電流値の上限値とから目標パルス幅および閾値を設定し（Ｓ２）、位相制御を行っているときの半周期Ｔ／２においてヒータに電流が流れていない時間である遅延時間Ｔｏｎと、ヒータ電流値が閾値以上になっている期間Ｔｏｃｄとを求め、２×（Ｔｏｎ＋Ｔｏｃｄ）−Ｔ／２が目標値Ｔ／４以下であると判断した場合は（Ｓ４：Ｙｅｓ）、次の半周期のゼロクロスタイミングで位相制御から波数制御に切替える（Ｓ５）。つまり、ヒータ電流のレベルを示す電流レベル検出信号をサンプリングする必要がないためデータ量が膨大にならない。【選択図】図４
2020053344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から電力を供給されるヒータと、
前記交流電源と前記ヒータとに接続され、前記ヒータに流れるヒータ電流の電流値であるヒータ電流値と閾値との大小関係を示す第１信号を出力する信号出力部と、
前記信号出力部に接続される制御部と、を備えるヒータ制御装置であって、
前記制御部は、
前記交流電源の半周期における前記ヒータ電流値の最大値が、前記閾値よりも大きい所定値である上限値以下となる位相制御を行い、
前記位相制御を行っているときの前記半周期において、前記ヒータ電流値が前記閾値以上になっていることを前記第１信号が示す期間に基づいて、前記位相制御から波数制御に切替えることを特徴とするヒータ制御装置。
【請求項２】
前記位相制御を行っているときの前記半周期において前記ヒータに前記ヒータ電流が流れていない時間を遅延時間とした場合に、
前記制御部は、
前記期間と、前記交流電源の周期と、前記遅延時間とに基づいて、前記位相制御から前記波数制御に切替えることを特徴とする請求項１に記載のヒータ制御装置。
【請求項３】
前記期間をＴｏｃｄ、前記周期をＴ、前記遅延時間をＴｏｎ、前記波数制御を行ったと仮定した場合に前記半周期における前記ヒータ電流値の最大値が前記上限値となるときに、前記ヒータ電流値が前記閾値以上になっていることを前記第１信号が示す期間を目標値Ｋとした場合に、
前記制御部は、次式
２×（Ｔｏｎ＋Ｔｏｃｄ）−Ｔ／２≦Ｋ
を満たす場合に、前記位相制御から前記波数制御に切替えることを特徴とする請求項２に記載のヒータ制御装置。
【請求項４】
前記閾値は前記上限値に１／√２を乗じた値に設定され、
前記目標値Ｋは、Ｔ／４に設定されることを特徴とする請求項３に記載のヒータ制御装置。
【請求項５】
前記制御部に接続され、前記交流電源のゼロクロスタイミングに基づくゼロクロス信号を出力するゼロクロス信号出力回路を備えており、
前記制御部は、
前記ゼロクロス信号出力回路から入力される前記ゼロクロス信号に基づいて前記交流電源の周期を決定することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のヒータ制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記ゼロクロス信号に基づき決定される前記ゼロクロスタイミングから前記波数制御を開始することを特徴とする請求項５に記載のヒータ制御装置。
【請求項７】
前記信号出力部は、前記ヒータ電流の大きさに応じた第２信号も出力することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のヒータ制御装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のヒータ制御装置と、
シートにトナー像を形成する画像形成部と、
前記トナー像を形成された前記シートを加熱する定着器と、を備えており、
前記定着器は、前記ヒータを有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータを制御するヒータ制御装置およびそのヒータ制御装置を適用した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のヒータ制御装置および画像形成装置として、ヒータ電流のレベルを示す電流レベル検出信号を出力する電流検出回路と、ヒータ電流の最大値を演算するＣＰＵとを備え、ＣＰＵが演算した最大値に基づいてヒータ電流の制御を行うものが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６-３４３６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来より、ヒータを制御する手法として、ヒータをオンするときや印字を開始するときにヒータ電流を位相制御し、ヒータ電流の電流値であるヒータ電流値の最大値が上限値を超えなくなった時点で波数制御に切替える手法が採用されている。
しかし、前述した従来のものは、位相制御から波数制御に切替えるためにヒータ電流値の最大値を算出しようとすると、電流レベル検出信号をサンプリングし、そのサンプリング結果に基づいてＣＰＵがヒータ電流値の最大値を演算する構成である。このため、電流検出回路が電流レベル検出信号の出力開始から電流レベル検出信号を時系列でサンプリングし、そのサンプリングデータに基づいて算出したデータを記憶しておく必要があり、位相制御から波数制御に切替えるためにサンプリングデータや算出データなどのデータ量が膨大になるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記の問題を解決するために創出されたものであって、位相制御から波数制御に切替えるためのデータ量が膨大にならないヒータ制御装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するため、本発明のヒータ制御装置は、交流電源から電力を供給されるヒータと、交流電源とヒータとに接続され、ヒータに流れるヒータ電流の電流値であるヒータ電流値と閾値との大小関係を示す第１信号を出力する信号出力部と、信号出力部に接続される制御部と、を備え、制御部は、交流電源の半周期におけるヒータ電流値の最大値が、閾値よりも大きい所定値である上限値以下となる位相制御を行い、位相制御を行っているときの半周期において、ヒータ電流値が閾値以上になっていることを第１信号が示す期間に基づいて、位相制御から波数制御に切替えることを特徴とする。
波数制御とは、ヒータに印加される電力を、波数（交流の半周期）を単位として調整する制御のことである。
【０００７】
上述した目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、上記特徴を有するヒータ制御装置と、シートにトナー像を形成する画像形成部と、トナー像を形成されたシートを加熱する定着器と、を備えており、定着器は、ヒータを有することを特徴とする。
【０００８】
ヒータ制御装置の制御部は、交流電源の半周期におけるヒータ電流値の最大値が、閾値よりも大きい所定値である上限値以下となる位相制御を行い、位相制御を行っているときの半周期において、ヒータ電流値が閾値以上になっていることを第１信号が示す期間に基づいて、位相制御から波数制御に切替える。
つまり、ヒータ電流値の最大値を算出すのではなく、位相制御を行っているときの半周期において、ヒータ電流値が閾値以上になっていることを第１信号が示す期間に基づいて、位相制御から波数制御に切替えることができる。
したがって、ヒータ電流のレベルを示す電流レベル検出信号をサンプリングし、そのサンプリングデータに基づいてヒータ電流値の最大値を算出する必要がないため、位相制御から波数制御に切替えるためのデータ量が膨大にならない。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のヒータ制御装置および画像形成装置を実施すれば、位相制御から波数制御に切替えるためのデータ量が膨大にならないヒータ制御装置および画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザプリンタの縦断面構造の概略を示す説明図である。
【図２】図１に示すレーザプリンタに備えられたヒータ制御装置の主な電気的構成を示す回路図である。
【図３】ヒータ電流波形および第１信号の説明図である。
【図４】制御部が実行するヒータ制御を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は位相制御を示す波形図であり、（ｂ）は波数制御を示す波形図であり、（ｃ）はゼロクロス信号を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態に係るヒータ制御装置および画像形成装置について図を参照しつつ説明する。本実施形態では、本発明の画像形成装置の一例として、レーザプリンタを例に挙げて説明する。
【００１２】
［レーザプリンタの概略構成］
先ず、レーザプリンタの概略構成について図を参照しつつ説明する。
以下の説明では、図１において図面上の右側を前、左側を後とし、手前側を左、奥側を右とする。また、図１において図面上の上側を上とし、下側を下とする。
図１に示すように、レーザプリンタ１は、略箱状の筐体２を備える。筐体２の上面には、排紙トレイ９が設けられている。筐体２の内部には、給紙部４と、画像形成部５と、定着器７と、一対の排紙ローラ８とが配置されている。給紙部４は、給紙カセット３と、一対の給紙ローラ６とを備えている。給紙カセット３は、筐体２の下方において、レーザプリンタ１の本体に対して着脱可能に装着されており、複数のシートＰを積層可能な状態で収容する。シートＰの定義には、紙製のシートの他、合成樹脂製のシートなど、トナー像を転写可能なシートを含む。
【００１３】
画像形成部５は、スキャナ部１１と、現像カートリッジ１３と、感光ドラム１７と、帯電器１８と、転写ローラ１９とを備えている。現像カートリッジ１３は、レーザプリンタ１の本体に対して着脱可能に構成されており、その内部にはトナーが収容されている。現像カートリッジ１３には、供給ローラ２３および現像ローラ２１が相対向して配置されている。現像カートリッジ１３内のトナーは、供給ローラ２３の回転により現像ローラ２１に供給され、現像ローラ２１の周面に担持される。
感光ドラム１７は、現像ローラ２１と相対向して配置されており、感光ドラム１７の後方斜め上方には、帯電器１８が間隔を隔てて配置されている。たとえば、帯電器１８は、帯電ワイヤと、グリッド部とを有するスコロトロン型の帯電器である。感光ドラム１７の下方には、転写ローラ１９が相対向して配置されている。
【００１４】
スキャナ部１１は、筐体２の内部上方に配置されており、図示しないレーザ発光部から発射されたレーザ光を、図示しないポリゴンミラー、反射鏡およびレンズなどを介して感光ドラム１７の表面上に走査する。
定着器７は、画像形成部５に対してシートＰの搬送方向の下流側（レーザプリンタ１内における後方側）に配置されている。定着器７は、定着ローラ２７と、加圧ローラ２９と、定着ローラ２７に内蔵されたヒータ３１とを備えている。たとえば、ヒータ３１は、ハロゲンヒータである。加圧ローラ２９は、定着ローラ２７と相対向して配置されており、定着ローラ２７を押圧する。ヒータ３１は、ヒータ制御装置（図２において符号３０で示す）の制御により、定着ローラ２７を加熱する。
【００１５】
［レーザプリンタの主な動作］
次に、レーザプリンタ１の主な動作について図１を参照しつつ説明する。
レーザプリンタ１は、パーソナルコンピュータ等の外部の装置から印字データを受信すると、一対の給紙ローラ６が回転し、給紙カセット３の最上部のシートＰが画像形成部５の方へ給紙される。続いて、帯電器１８に帯電電圧が印加され、帯電器１８の帯電ワイヤと感光ドラム１７との間にコロナ放電が発生し、感光ドラム１７が一様に正極性に帯電する。続いて、供給ローラ２３がトナーを現像ローラ２１に供給すると、現像ローラ２１の周面にトナーが担持される。続いて、スキャナ部１１が印字データに対応したレーザ光を感光ドラム１７の周面に走査する。つまり、感光ドラム１７の表面が露光される。これにより、感光ドラム１７の周面のうち、レーザ光が照射された領域の電位が低下し、その電位が低下した領域に静電潜像が形成される。現像ローラ２１と、感光ドラム１７に形成された静電潜像との間に電位差が形成され、現像ローラ２１に担持されていたトナーが感光ドラム１７の静電潜像に移動し、その静電潜像の領域にトナーが担持され、トナー像が形成される。つまり、現像される。
【００１６】
そして、転写ローラ１９に負極性の転写電流が出力（負極性の転写電圧が印加）されると、感光ドラム１７と転写ローラ１９とによってニップされたシートＰに、感光ドラム１７のトナー像がシートＰに転写される。つまり、印字される。続いて、定着器７に搬送されたシートＰは、定着ローラ２７および加圧ローラ２９によって押圧され、シートＰに転写されたトナー像は、定着ローラ２７による加熱と、加圧ローラ２９による加圧とによってシートＰに熱定着される。そして、シートＰは、排紙ローラ８間を通過して排紙トレイ９の上に排出される。
【００１７】
［ヒータ制御装置の主な電気的構成および動作］
次に、ヒータ制御装置３０の主な電気的構成および動作について図を参照しつつ説明する。
図２に示すように、ヒータ制御装置３０は、ヒータ電流出力回路４３と、温度センサ３８と、信号出力部３６と、ＡＣ／ＤＣコンバータ３４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３５と、リレー４２と、ゼロクロス信号出力回路３７と、制御部３３とを備えている。
【００１８】
（信号出力部３６）
信号出力部３６は、交流電源１０１と接続されており、ヒータ３１と直列接続されている。信号出力部３６は、ヒータ電流の電流値であるヒータ電流値と閾値との大小関係を示す第１信号Ｓｉｇ１を制御部３３へ出力する。たとえば、信号出力部３６は、ヒータ電流値と閾値とを比較し、その比較結果に応じた信号を出力するコンパレータと、このコンパレータから出力された信号を増幅し、その増幅した信号を第１信号Ｓｉｇ１として出力する増幅回路とを備えている。
【００１９】
また、信号出力部３６は、交流電源１０１からヒータ３１に流れるヒータ電流の電流値であるヒータ電流値の大きさに応じた第２信号Ｓｉｇ２を制御部３３へ出力する。信号出力部３６は、ヒータ電流を検出する電流センサを備えている。たとえば、電流センサは、ホール効果を利用したホールセンサであり、ホール素子および増幅回路を備えている。電流センサは、ヒータ電流値に比例して発生する磁界をホール素子のホール効果により電圧に変換し、その変換した電圧を上記増幅回路によって増幅し、それを第２信号Ｓｉｇ２として制御部３３へ出力する。また、上記コンパレータは、ヒータ電流値と比較する閾値を調整可能に構成されており、制御部３３は、上記閾値を調整するための調整信号Ｓｉｇ３を信号出力部３６に出力可能に構成されている。
【００２０】
（ゼロクロス信号出力回路３７）
ゼロクロス信号出力回路３７は、ヒータ３１に電源を供給する交流電源１０１のゼロクロスタイミングを検出する。ゼロクロス信号出力回路３７は、交流電源１０１のゼロクロスタイミングを検出すると、パルス信号であるゼロクロス信号Ｓｉｇ５（図５（ｃ））を制御部３３へ出力する。ゼロクロス信号出力回路３７は、ダイオードブリッジ５１と、フォトカプラＰＣ２１と、抵抗Ｒ２１，２２と、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタであるトランジスタＴｒ１とを備えている。交流電源１０１の電力は、ダイオードブリッジ５１により全波整流され、フォトカプラＰＣ２１のＬＥＤに印加される。フォトカプラＰＣ２１のフォトトランジスタのコレクタ端子は抵抗Ｒ２１を介して２４Ｖ直流電源に接続されており、エミッタ端子は接地されている。トランジスタＴｒ１のベース端子は、抵抗Ｒ２２を介して、抵抗Ｒ２１とフォトカプラＰＣ２１のフォトトランジスタとの接続点に接続されており、コレクタ端子は制御部３３に接続されており、エミッタ端子は接地されている。
【００２１】
トランジスタＴｒ１のコレクタ端子と制御部３３とを接続する配線は、制御部３３の内部にて電源電圧にプルアップされる。フォトカプラＰＣ２１のＬＥＤは、印加電力に応じた発光量で発光するため、そのＬＥＤの印加電力が小さくなると、フォトカプラＰＣ２１のフォトトランジスタのオン抵抗が大きくなり、トランジスタＴｒ１のベース電圧が高くなる。そして、トランジスタＴｒ１のベース電圧が閾値を超えると、トランジスタＴｒ１がオンし、ゼロクロス信号Ｓｉｇ５はローレベルとなる。つまり、ゼロクロス信号出力回路３７が出力するゼロクロス信号Ｓｉｇ５は、交流電源１０１のゼロクロスタイミング前後の所定時間だけローレベルとなるパルス信号となる（図５（ｃ））。制御部３３は、ゼロクロス信号出力回路３７から入力されるゼロクロス信号Ｓｉｇ５に基づき、交流電源１０１とゼロクロス信号出力回路３７との間で流れる交流電流のゼロクロスタイミングを特定する。尚、交流電圧と交流電流との位相差はないものとする。
【００２２】
（ヒータ電流出力回路４３）
ヒータ電流出力回路４３は、トライアックＴＡ１と、フォトトライアックカプラＰＣ１と、抵抗Ｒ１，Ｒ２とを備えている。トライアックＴＡ１は、端子Ｔ２が交流電源１０１の一方の極に、端子Ｔ１がヒータ３１およびリレー４２を介して交流電源１０１の他方の極にそれぞれ接続されている。トライアックＴＡ１のゲート端子と端子Ｔ１とは、抵抗Ｒ１を介して接続されている。トライアックＴＡ１の端子Ｔ２とゲート端子とは、フォトトライアックカプラＰＣ１のトライアックおよび抵抗Ｒ２を介して接続されている。フォトトライアックカプラＰＣ１のＬＥＤのアノード端子は、制御部３３と接続されており、カソード端子は接地されている。
【００２３】
フォトトライアックカプラＰＣ１のアノード端子には、制御部３３から出力されるヒータ制御信号Ｓｉｇ６が入力される。制御部３３は、ヒータ３１を通電させる場合は、ヒータ制御信号Ｓｉｇ６をローレベルからハイレベルに切替える。ヒータ制御信号Ｓｉｇ６がハイレベルになると、トライアックＴＡ１がターンオンし、ヒータ３１が通電する。そして、トライアックＴＡ１は、交流電圧がゼロクロスタイミングになるとターンオフする。このとき、ヒータ制御信号Ｓｉｇ６がローレベルであると、ヒータ３１が通電しなくなる。一方、交流電圧がゼロクロスタイミングになってトライアックＴＡ１がターンオフしたときにヒータ制御信号Ｓｉｇ６がハイレベルであると、再びトライアックＴＡ１がターンオンし、ヒータ３１が通電する。尚、ヒータ制御信号Ｓｉｇ６がハイレベルからローレベルに切替えられると、トライアックＴＡ１がターンオンする構成としてもよい。
【００２４】
（制御部３３）
制御部３３は、信号出力部３６に接続され、かつ、ヒータ電流を制御する。制御部３３は、交流電源１０１の半周期におけるヒータ電流値の最大値が閾値よりも大きい所定値である上限値以下となる位相制御を行い、位相制御を行っているときの半周期においてヒータ電流値が閾値以上になっていることを第１信号Ｓｉｇ１が示す期間に基づいて、位相制御から波数制御に切替える。制御部３３は、ＡＳＩＣ(application specific integrated circuit：特定用途向け集積回路)などの専用ハードウェアにより構成することができる。また、制御部３３は、ＣＰＵ上で動作するコンピュータプログラムを主体として構成することもできる。制御部３３は、制御部３３が実行する制御や処理に係わるデータを記憶するためのメモリ３３Ａを備えている。メモリ３３Ａは、たとえば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどにより実現される。また、メモリ３３Ａは、制御部３３が後述するヒータ制御切替処理を実行するためのコンピュータプログラムなどを記憶している。
【００２５】
制御部３３は、レーザプリンタ１の電源がオンされると、リレー制御信号Ｓｉｇ４のレベルをリレー４２の接点を閉じるレベルにし、ヒータ電流の位相制御を開始する。ここで、位相制御とは、図５（ａ）に示すように、交流電源１０１の半周期におけるヒータ３１（図１）への給電を、半周期の開始のゼロクロスタイミングから所定時間経過したタイミングであって交流電源１０１の位相角に応じたタイミングから、半周期の終了のゼロクロスタイミングまで行う制御のことである。レーザプリンタ１の電源がオンされた直後は、ヒータ３１の温度が低く、電気抵抗が小さい状態である場合が多い。そこで、制御部３３は、まず、ヒータ電流を位相制御することにより、ヒータの印加電圧を制限する。これにより、たとえば、突入電流などの過大な電流がヒータ３１に流れることを抑制することができる。
【００２６】
そして、制御部３３は、後述するヒータ制御切替処理において、位相制御から波数制御に切替えるタイミングであると判断したことを条件として位相制御から波数制御に切替える。ここで、位相制御とは、図５（ａ）に示すように、交流波形の任意の位相角でヒータをオンすることにより、ヒータに電力を供給する制御のことである。また、波数制御とは、図５（ｂ）に示すように、ヒータに供給する電力を、波数（交流の半周期）を単位として調整する制御のことである。
【００２７】
（その他の回路）
温度センサ３８は、サーミスタや抵抗などで構成されており、ヒータ３１の温度に応じた温度検出信号Ｓｉｇ７を制御部３３へ出力する。制御部３３は、入力した温度検出信号Ｓｉｇ７に基づいて、ヒータ制御信号Ｓｉｇ６をローレベルからハイレベルに切替えるタイミングを制御し、単位時間においてヒータ３１が通電している時間の割合を示すヒータ電流のデューティ比を制御することにより、ヒータ３１の温度を制御する。ＡＣ／ＤＣコンバータ３４は、交流電源１０１から供給される交流電圧（たとえば、１００Ｖ）を２４Ｖの直流電圧に変換し、変換した２４Ｖの直流電圧を、図示しないモータや、帯電器１８や転写ローラ１９に印加される帯電電圧や転写電圧を生成するための図示しない高圧電源回路などへ供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３５は、ＡＣ／ＤＣコンバータ３４から供給される２４Ｖの直流電圧を３．３Ｖの直流電圧に変換し、変換した３．３Ｖの直流電圧を制御部３３などへ供給する。
【００２８】
［位相制御から波数制御に切替えるタイミングの判断手法］
図３に示すように、交流電源１０１（図２参照）の交流周期をＴとする。波数制御を行って交流電源１０１の半周期Ｔ／２に亘りヒータ３１に電力が供給されたと仮定した場合に、半周期Ｔ／２においてヒータ３１に流れる電流の波形（以下、波数制御換算波形と称す）が閾値を超えている期間を推定パルス幅Ｔｐとする。位相制御を行っているときの半周期Ｔ／２においてヒータ３１に電流が流れていない時間を遅延時間Ｔｏｎとする。ヒータ電流値が閾値以上になっている期間をＴｏｃｄとする。この期間Ｔｏｃｄは、第１信号Ｓｉｇ１の信号レベルが変化している期間（図示の例では、ハイレベルに変化している期間）として示される。波数制御換算波形が半周期Ｔ／２の前半においてゼロクロスタイミングから閾値を超えるタイミングまでに要する時間と、波数制御換算波形が半周期Ｔ／２の後半において閾値以下になったタイミングからゼロクロスタイミングまでに要する時間とは理論上互いに等しく、それぞれの時間をｄとする。すると、次の式１および式２が成立する。
Ｔｐ＝（Ｔｏｎ＋Ｔｏｃｄ）−ｄ・・・（式１）
Ｔｐ＋２×ｄ＝Ｔ／２          ・・・（式２）
上記式１および式２より、次の式３を導き出すことができる。
【００２９】
Ｔｐ＝２×（Ｔｏｎ＋Ｔｏｃｄ）−Ｔ／２・・・（式３）
【００３０】
ところで、ヒータ３１の電気抵抗はヒータ３１の温度によって変化し、それに伴ってヒータ電流が変化するため、位相制御から波数制御に切替えるときに、上限値を超える過大なヒータ電流がヒータ３１に流れないようにすることが望ましい。このため、本実施形態では、上限値を超えないと判断したときに位相制御から波数制御に切替える。そして、上限値を超えないと判断するための目標値としてＴ／４を設定する。
ここで、推定パルス幅Ｔｐの目標値をＴ／４とする理由を説明する。なお、交流電流とヒータ電流は同義とする。交流波形は、図３に示すように正弦波であるため、位相角が４５°および１３５°におけるヒータ電流値はそれぞれ最大値（交流波形のピークの値）の１／√２になる。つまり、閾値を上限値の１／√２に設定すると、交流波形が、そのピークの値が上限値と一致する波形（図３の「交流波形」）となるとき、ヒータ電流値が閾値を超えている期間は、位相角が４５°から１３５°の期間である、交流周期Ｔの１／４になる。言い換えると、閾値を上限値の１／√２に設定し、交流波形が、そのピークの値が上限値と一致する波形となるとき、推定パルス幅ＴｐがＴ／４になる。また、閾値を上限値の１／√２に設定し、交流波形が、そのピークの値が上限値を超える波形（図３の「波数制御換算波形」）となるとき、推定パルス幅ＴｐがＴ／４を超える。つまり、閾値を上限値の１／√２に設定し、推定パルス幅ＴｐがＴ／４以下となるか否かを判断することで、ヒータ電流の最大値が上限値以下となるか否かを判断することができるため、推定パルス幅Ｔｐの目標値をＴ／４とする。そして、推定パルス幅Ｔｐが目標値のＴ／４を超えていないときに位相制御から波数制御に切替えることにより、ヒータ電流値が最大値を超えない状態で位相制御から波数制御に切替えることができる。
推定パルス幅Ｔｐが目標値Ｔ／４以下と判断したときに波数制御に切替えるときの判断条件式は、次の式４で表すことができる  。
【００３１】
２×（Ｔｏｎ＋Ｔｏｃｄ）−Ｔ／２≦Ｔ／４・・・（式４）
【００３２】
そして、制御部３３は、位相制御を行っているときに、２×（Ｔｏｎ＋Ｔｏｃｄ）−Ｔ／２がＴ／４以下であると判断したことを条件として波数制御に切替える。
【００３３】
また、式４から次の式５を導き出すこともできる。
【００３４】
Ｔｏｎ＋Ｔｏｃｄ≦３Ｔ／８・・・（式５）
【００３５】
この場合、制御部３３は、位相制御を行っているときに、（Ｔｏｎ＋Ｔｏｃｄ）が３Ｔ／８以下であると判断したことを条件として波数制御に切替える。
【００３６】
［ヒータ制御切替処理］
以下、制御部３３が、位相制御から波数制御に切替える際に実行するヒータ制御切替処理の流れについて、それを示す図４のフローチャートを参照しつつ説明する。
【００３７】
制御部３３は、レーザプリンタ１の電源がオンされると、ヒータ電流を位相制御（図５（ａ））することにより、ヒータ３１をオンする（ステップ（以下、Ｓと略す）１）。続いて、制御部３３は、交流電源１０１（図２）の交流周期と、ヒータ電流値の上限値  （図３参照）とから目標パルス幅および閾値を設定する（Ｓ２）。ここで、ヒータ電流値の上限値とは、閾値よりも大きい値であり、たとえば、フリッカが悪化したり、無停電電源装置の定格電流を超えたりする値である。制御部３３は、ゼロクロス信号出力回路３７（図２）から入力するゼロクロス信号Ｓｉｇ５（図５（ｃ））に基づいて交流周期を決定する。制御部３３は、ゼロクロス信号Ｓｉｇ５が入力してから次のゼロクロス信号Ｓｉｇ５が入力するまでの時間をカウントする。このカウントした時間が交流周期の半分となるので、制御部３３は、カウントした時間の２倍の時間を、交流周期に決定する。たとえば、カウントした時間が１０ｍｓであったとすると、制御部３３は、２０ｍｓを交流周期に決定する。なお、交流周期は、信号出力部３６から入力する第１信号Ｓｉｇ１または第２信号Ｓｉｇ２に基づいて決定することもできる。本実施形態では、制御部３３は、目標パルス幅をＴ／４（Ｔは交流周期）に設定し、調整信号Ｓｉｇ３を信号出力部３６に出力して閾値をヒータ電流値の上限値の１／√２に設定する。たとえば、交流周期が２０ｍｓであり、ヒータ電流の上限値を５０Ａとすると、目標パルス幅を交流周期２０ｍｓの１／４の５．０ｍｓに設定し、閾値を３５．３５５Ａ（≒５０Ａ／√２）に設定する。
【００３８】
続いて、制御部３３は、ゼロクロス信号出力回路３７（図２）からゼロクロス信号Ｓｉｇ５を入力してから、第１信号Ｓｉｇ１がローレベルからハイレベルに変化したタイミングまでの時間を計測し、その計測した時間を遅延時間Ｔｏｎに決定する。また、制御部３３は、信号出力部３６（図２）から入力した第１信号Ｓｉｇ１がローレベルからハイレベルに変化してから再びローレベルに変化するまでの時間をカウントして期間Ｔｏｃｄを決定する。続いて、制御部３３は、２×（Ｔｏｎ＋Ｔｏｃｄ）−Ｔ／２を演算し、その演算値が、目標値Ｔ／４以下であるか否かを判断する（Ｓ４）。
【００３９】
ここで、制御部３３は、（Ｔｏｎ＋Ｔｏｃｄ）が目標値３Ｔ／８以下であると判断した場合は（Ｓ４：Ｙｅｓ）、次の半周期のゼロクロスタイミングで位相制御から波数制御に切替え（Ｓ５）、ヒータ切替処理を終了する。つまり、（Ｔｏｎ＋Ｔｏｃｄ）が目標値３Ｔ／８以下であるということは、波数制御を行ったと仮定した場合の推定ヒータ電流の最大値が上限値を超えていないと推定することができるため、波数制御に切替える。
【００４０】
また、制御部３３は、（Ｔｏｎ＋Ｔｏｃｄ）が目標値３Ｔ／８以下になっていないと判断した場合は（Ｓ４：Ｎｏ）、（Ｔｏｎ＋Ｔｏｃｄ）の演算に戻る（Ｓ３）。つまり、Ｓ４において、（Ｔｏｎ＋Ｔｏｃｄ）が目標値３Ｔ／８以下であると判断するまで、（Ｔｏｎ＋Ｔｏｃｄ）の演算と判断とを繰り返す。期間Ｔｏｃｄが本発明の第１信号が示す期間の一例である。
【００４１】
［実施形態の効果］
（１）上述した実施形態のヒータ制御装置３０およびレーザプリンタ１を実施すれば、ヒータ制御装置３０の制御部３３は、交流電源１０１の半周期におけるヒータ電流の最大値が、閾値よりも大きい所定値である上限値以下となる位相制御を行い、位相制御を行っているときの半周期において、ヒータ電流が閾値以上になっていることを第１信号Ｓｇ１が示す期間である期間Ｔｏｃｄに基づいて、位相制御から波数制御に切替えることができる。
つまり、従来のように、位相制御から波数制御に切替えるために、ヒータ電流のレベルを示す電流レベル検出信号をサンプリングし、そのサンプリングデータに基づいてヒータ電流の最大値を算出する必要がない。
したがって、上述した実施形態のヒータ制御装置３０およびレーザプリンタ１を実施すれば、位相制御から波数制御に切替えるために必要なデータ量が膨大にならないヒータ制御装置およびレーザプリンタを提供することができる。
【００４２】
（２）しかも、位相制御を行っているときの半周期においてヒータ３１にヒータ電流が流れていない時間を遅延時間Ｔｏｎとした場合に、制御部３３は、期間Ｔｏｃｄと、交流電源１０１の周期Ｔと、遅延時間Ｔｏｎとに基づいて、位相制御から波数制御に切替えることができる。
つまり、制御部３３は、ゼロクロス信号Ｓｉｇ５を入力してから、第１信号Ｓｉｇ１がローレベルからハイレベルに変化するタイミングまでの時間をカウントして遅延時間Ｔｏｎを求め、第１信号Ｓｉｇ１がハイレベルに変化している時間をカウントして期間Ｔｏｃｄを求めることができる。
したがって、制御部３３は、時間をカウントする処理を実行するだけで良く、データをサンプリングして記憶しておく必要がないので、データ量が膨大にならない。
【００４３】
（３）さらに、制御部３３は、交流周期の半周期の間に、位相制御から波数制御に切替えるか否かを判断することができるため、切替えのタイミングを早くすることができる。たとえば、異なる半周期からそれぞれ期間Ｔｏｃｄを取得し、取得した期間Ｔｏｃｄ間の差が所定値（ヒータ電流の最大値が収束したと推定できる値）以下になったら、位相制御から波数制御に切替える手法に比べ、切替えのタイミングを早くすることができる。
【００４４】
（４）さらに、制御部３３は、（Ｔｏｎ＋Ｔｏｃｄ）を取得する際に、交流電源１０１のゼロクロスタイミングと同期する必要がないので、その分、制御部３３の処理負荷を軽減することができる。
【００４５】
（５）さらに、制御部３３は、ゼロクロス信号出力回路３７から入力されるゼロクロス信号に基づいて交流電源の周期を決定することができるため、位相制御から波数制御に切替えるときの判断の目標値であるＴ／４を交流電源の周期に基づいて求めることができる。
【００４６】
（６）さらに、制御部３３は、位相制御から波数制御に切替えると決定したときに、その次の半周期のゼロクロスタイミングから波数制御を開始することができるため、ゼロクロスタイミングから遅れて波数制御を開始する制御と比較してヒータ３１の通電時間を長くすることができるので、ヒータ３１の加熱効率を高めることができる。
（７）さらに、ヒータ電流値の閾値を上限値の１／√２に設定することにより、上記式４や式５のような簡単な判断式を用いて、ヒータ電流の最大値が上限値以下となったか否かを判断することができ、位相制御から波数制御に切替えることができる。
【００４７】
〈他の実施形態〉
【００４８】
（１）ヒータ電流の閾値を最大値の１／√２に設定しない場合は、式４における目標値Ｔ／４を任意の値Ｋとし、２×（Ｔｏｎ＋Ｔｏｃｄ）−Ｔ／２≦Ｋを満たす場合に、位相制御から前記波数制御に切替えることもできる。Ｋは、上限値および閾値から算出され、波数制御換算したヒータ電流の最大値が上限値を超えない数値である。
（３）期間Ｔｏｃｄと三角関数とを用いて、波数制御換算のヒータ電流の最大値を算出し、算出した最大値を上限値と比較することで、位相制御から波数制御に切替えるタイミングを決定することもできる。
【００４９】
（４）制御部３３は、期間Ｔｏｃｄに基づいて位相制御から波数制御に切替えるタイミングを決定することができるため、信号出力部３６は、第１信号Ｓｉｇ１のみを出力し、第２信号Ｓｉｇ２は出力しないものでも良い。
【００５０】
（５）予め、ヒータ電流値の上限値を設定する場合は、閾値も予め設定しておいても良く、この場合、制御部３３が調整信号Ｓｉｇ３を信号出力部３６に出力しない構成でも良い。
（６）制御部３３は、２×（Ｔｏｎ＋Ｔｏｃｄ）−Ｔ／２が目標値Ｔ／４以下であると判断した場合に（Ｓ４：Ｙｅｓ）、たとえば、次の次の半周期のゼロクロスタイミングで位相制御から波数制御に切替えてもよい。
（７）本発明のヒータ制御装置３０は、レーザプリンタなどの画像形成装置の他、ヒータを用いる装置、たとえば、熱媒体を加熱するヒータを備えた燃料電池、物品を覆うフィルムを加熱して溶融させるヒータを備えた包装装置などに適用することができる。
また、本発明の画像形成装置は、カラーレーザプリンタ、ＬＥＤから出射する光によって露光する方式のプリンタなどにも適用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１    レーザプリンタ
５    画像形成部
７    定着器
１３    現像カートリッジ
１７    感光ドラム
１８    帯電器
２７    定着ローラ
３０    ヒータ制御装置
３１    ヒータ
３３    制御部
３６    信号出力部
３７    ゼロクロス信号出力回路
４３    ヒータ電流出力回路
１０１  交流電源
Ｓｉｇ１  第１信号
Ｓｉｇ２  第２信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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