(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を加熱する発熱体を有する加熱手段と、交流電源から前記発熱体に供給する電力を制御する制御手段と、ハードウェア回路により前記交流電源から前記発熱体への電力の供給を制限する制限手段と、を備え、前記制御手段が、前記交流電源の複数のＮ半波（Ｎ：整数）からなる一制御周期内において正半波と負半波で供給する電力が対称となるよう制御する定着装置であって、
前記制御手段は、前記一制御周期内のＭ半波目（Ｍ：整数）に前記制限手段により前記交流電源から前記発熱体への電力の供給が制限された場合に、前記制限手段による電力の供給の制限が解除されたのちに、Ｍ半波目からＮ半波目までの（Ｎ−Ｍ＋１）半波分の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。
【請求項２】
前記発熱体の温度を検知する温度検知手段を備え、
前記制限手段は、前記温度検知手段により前記発熱体の温度が所定温度を超えたことを検知した場合に、前記交流電源から前記発熱体への電力の供給を制限することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記加熱手段と圧接してニップ部を形成する加圧手段と、前記加圧手段の回転数を検知する回転数検知手段と、を備え、
前記制限手段は、前記回転数検知手段により前記加圧手段の回転数が所定回転数以下であることを検知した場合に、前記交流電源から前記発熱体への電力の供給を制限することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記一制御周期内において、波数制御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に記載の定着装置。
【請求項５】
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に記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の定着装置を備え、
前記定着装置により記録材上のトナー像を定着させ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、トナー像を記録紙上に定着させる定着装置及び画像形成装置に関し、特に定着装置のヒータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置では、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る。熱ローラ式の熱定着装置はハロゲンヒータを熱源とするもので、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するものである。一般に、ヒータは双方向サイリスタ（以下、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、この交流電源によりヒータに電力が供給される。定着装置は例えばサーミスタ感温素子等の温度検出素子を有する。この温度検出素子により検出された定着装置の温度情報に基づきＣＰＵがスイッチング素子をオン／オフ制御することで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の温度になるよう温度制御される。ヒータへの電力供給のオン／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。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対し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対し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。
【０００３】
また、ヒータ、電源、温度検出素子、電力制御手段の何れか１つでも正常に機能しない場合には、定着装置が正常に動作しなくなる。例えば、電力制御手段として、制御基板のファームウェアによって電力制御を行う場合、ファームウェアの暴走によってヒータの通電暴走が生じると、過熱により定着装置が損傷するおそれがある。そのため、定着装置にハードウェア回路で構成される安全回路を備えることで、ファームウェア暴走時にも過熱等が生じるおそれを回避している。例えば特許文献２では、ヒータに対向して配置された回転体である加圧ローラの回転状況に応じて、ヒータへの投入電力をハードウェア回路によって制限する安全回路が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１２３９４１号公報
【特許文献２】特開２００８−２７５９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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の一途を辿っており、定着装置の電流値も増える傾向にあり、規格上限値を超えないが規格上限値に近い値で制御を行う場合もある。また、画像形成装置の高速化に伴い、搬送速度が速くなり定着装置の加熱温度の高温化又は加熱温度の精度の厳密化も求められる。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い。さらに、高調波抑制を目的とするイミュニティ規格ＩＥＣ６１０００−３−２の６．１項“非対称制御の禁止”という要請がある。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通電量と負半波の通電量を同じにするように通電パターンを設定することが必要とされる。
【０００６】
このように、波数制御や位相波数組み合わせ制御において一制御周期の単位で非対称制御をしないような通電パターンで電力制御をした場合に、前述したハードウェア回路による安全回路を搭載すると、次のような課題が生じる。すなわち、非対称制御にならないような通電パターンとなる一制御周期の単位内に、ハードウェア回路による安全回路が働いて一制御周期単位内の一部が通電されない場合に、対称制御の通電パターンが崩れてしまう。このため、安全回路が解除されたあとも、そのまま非対称制御になってしまうという課題が生じる。
【０００７】
本発明は、このような状況の下でなされたもので、ハードウェア回路による安全回路が動作した場合でも、一制御周期内において正半波と負半波で供給する電力が対称となるよう制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
（１）トナー像を加熱する発熱体を有する加熱手段と、交流電源から前記発熱体に供給する電力を制御する制御手段と、ハードウェア回路により前記交流電源から前記発熱体への電力の供給を制限する制限手段と、を備え、前記制御手段が、前記交流電源の複数のＮ半波（Ｎ：整数）からなる一制御周期内において正半波と負半波で供給する電力が対称となるよう制御する定着装置であって、前記制御手段は、前記一制御周期内のＭ半波目（Ｍ：整数）に前記制限手段により前記交流電源から前記発熱体への電力の供給が制限された場合に、前記制限手段による電力の供給の制限が解除されたのちに、Ｍ半波目からＮ半波目までの（Ｎ−Ｍ＋１）半波分の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）前記（１）に記載の定着装置を備え、前記定着装置により記録材上のトナー像を定着させることを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ハードウェア回路による安全回路が動作した場合でも、一制御周期内において正半波と負半波で供給する電力が対称となるよう制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１〜５の定着器を備えるプリンタの概略図とブロック図
【図２】実施例１、２、４の定着器及びヒータを説明する構成図
【図３】実施例１、４の定着器の回路構成図
【図４】実施例１〜５のヒータ電力制御方式の制御説明図
【図５】実施例１の安全回路の動作説明図
【図６】実施例１のヒータ通電制御の説明図
【図７】実施例１〜３の一制御周期単位のヒータ通電制御を示すフローチャート
【図８】実施例２の定着器の回路構成図
【図９】実施例２の安全回路の動作及びヒータ通電制御の説明図
【図１０】実施例３、５の定着器及びヒータを説明する構成図
【図１１】実施例３、５の定着器の回路構成図
【図１２】実施例３の安全回路の動作説明図
【図１３】実施例３のヒータ通電制御の説明図
【図１４】実施例４の安全回路の動作及びヒータ通電制御の説明図
【図１５】実施例４の一制御周期単位のヒータ通電制御を示すフローチャート
【図１６】実施例５の安全回路の動作説明図
【図１７】実施例５のヒータ通電制御の説明図
【図１８】実施例５の一制御周期単位のヒータ通電制御を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【実施例１】
【００１７】
［画像形成装置の構成］
図１（ａ）は、実施例１の定着器（定着装置）を備えるプリンタ（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を備える。またプリンタ１００は、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を発射する光源としての半導体レーザ１０３、スキャナモータ１０４により回転する回転多面鏡１０５を備える。帯電ローラ１０７は感光ドラム１０２上を一様に帯電する。現像器１０８は感光ドラム１０２上に形成された静電潜像をトナーにより現像する。転写ローラ１０９は現像器１０８により現像されたトナー像を所定の記録用紙（以下、単に用紙という）Ｓに転写する。定着装置である定着器１１０の定着ヒータ１１１は用紙Ｓに転写されたトナーを熱で融着する。定着フィルム１２３と加圧ローラ１２４は、用紙Ｓを搬送しながら用紙Ｓ上（記録材上）のトナーを用紙Ｓに加熱加圧定着させる。給紙カセット１１２は用紙Ｓを格納し、矢印Ａの方向からプリンタ１００に装着する。給紙ローラ１１３は１回転することにより、給紙カセット１１２から用紙Ｓ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は給紙ローラ１１３によりピックアップされた用紙Ｓが用紙束である場合に用紙Ｓを１枚に分離して搬送路に送り出すためのローラ対である。フィードリタードローラ対１１６は給紙カセット１１２から給紙された用紙Ｓを画像形成部へ搬送する。転写前ローラ１１７は搬送された用紙Ｓを感光ドラム１０２へ送り込む。トップセンサ１１８は給紙された用紙Ｓに対し、感光ドラム１０２への画像書き込み（記録／印字）と用紙搬送の同期をとるとともに、給紙された用紙Ｓの搬送方向の長さを測定する。定着センサ１１９は定着後の用紙Ｓの有無を検出する。搬送ローラ１２０は定着後の用紙Ｓを排紙搬送路へ排出する。排紙ローラ１２１は排紙用紙を積載する排紙トレイ１２２へ用紙Ｓを排出する。
【００１８】
［回路構成］
図１（ｂ）は、本実施例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とともに、プリンタ内部情報を読み取りそれを表示する。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制御するとともに、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。エンジンコントローラ２０２は、ＣＰＵ２０２ａ及びＡＳＩＣ回路２０２ｂから構成され（図３参照）、ＣＰＵ２０２ａにはファームウェアを搭載している。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への通電の駆動／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の指示にしたがい、用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、給紙ローラ１１３、フィードリタードローラ対１１６、転写前ローラ１１７、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／停止の制御も行う。
【００１９】
［定着器とヒータの構成］
図２（ａ）は、本実施例の定着器１１０の断面模型図である。定着器１１０は例えば特開平０４−０４４０７５号公報等に記載の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、加熱手段としての定着ヒータ１１１、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を備える。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（以下、定着フィルム）１２３を備える。さらに、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としての加圧ローラ１２４等を備える。加圧ローラ１２４は駆動手段である不図示のモータにより矢印の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。加圧ローラ１２４の回転による加圧ローラ１２４の外面と定着フィルム１２３との、定着ニップ部Ｎにおける圧接摩擦力により円筒状の定着フィルム１２３に回転力が作用する。そして、定着フィルム１２３が、その内面が定着ヒータ１１１の下向き面に密着して摺動しながらヒータホルダ３０３の外回りを矢印の時計方向に従動回転状態になる。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。この定着ヒータ１１１については後述する。加圧ローラ１２４が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着フィルム１２３が従動回転状態になる。また定着ヒータ１１１に通電がなされ、定着ヒータ１１１が昇温して所定の温度に立ち上り温度制御された状態において、定着ニップ部Ｎの定着フィルム１２３と加圧ローラ１２４との間に未定着トナー像Ｔを担持した用紙Ｓが導入される。定着ニップ部Ｎにおいて用紙Ｓのトナー像担持面側が定着フィルム１２３の外面に密着して定着フィルム１２３と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、定着ヒータ１１１の熱が定着フィルム１２３を介して用紙Ｓに付与され、用紙Ｓ上の未定着トナー像Ｔが用紙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を通過した用紙Ｓは定着フィルム１２３から曲率分離される。
【００２０】
図２（ｂ）は定着ヒータ１１１の拡大断面模型図、図２（ｃ）は定着ヒータ１１１の平面模型図である。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の裏面側に形成した通電発熱体（発熱体）（以下、ヒータと記す）３０１は、ヒータ３０１に対する給電用電極部（以下、電極部と記す）３０６、３０８から導電部材により接続される。保護層３００は、ヒータ３０１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）のＢは用紙Ｓの中央搬送基準線、Ｌは通紙可能な最大サイズ紙の通紙幅領域である。尚、幅とは用紙Ｓの搬送方向に垂直な方向の用紙Ｓの長さをいう。給電用コネクタであるコネクタ３０９、３１０のうち、コネクタ３０９は定着ヒータ１１１の電極部３０６側に装着されて、電極部３０６とヒータの駆動制御回路（ヒータ駆動回路ともいう）側とを電気的に連絡する。コネクタ３１０は定着ヒータ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連絡する。保護層３００上の中央部に、定着ヒータ１１１の中央温度を検知する温度検知素子３１１と、例えばヒューズやサーモスタット等の過昇温防止手段である過昇温防止素子３０４が、用紙Ｓの中央搬送基準線Ｂに対して、左右対称な位置に配設される。定着ヒータ１１１は、絶縁基板３０５のヒータ３０１を設けた側とは反対面側を表面側（定着フィルム摺動面側）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てヒータホルダ３０３の下面に固定支持させて配設される。また、図２（ａ）のように、過昇温防止素子３０４が定着ヒータ１１１の保護層３００面上に当接され、ヒータホルダ３０３に位置を矯正され、過昇温防止素子３０４の感熱面が定着ヒータ１１１の面上にバネで当接される。図示はしていないものの、温度検知素子３１１も同様に定着ヒータ１１１の保護層３００面上に当接されている。尚、用紙Ｓは図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すように定着ニップ部Ｎを上流側から下流側に搬送される。
【００２１】
［定着ヒータ１１１の駆動制御回路］
図３は、定着ヒータ１１１の駆動制御回路図である。プリンタ１００の交流電源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のヒータ３０１へ電力供給することにより、ヒータ３０１は発熱する。ヒータ３０１への電力の供給は、トライアック４０３の通電、遮断により制御を行う。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。フォトトライアックカプラ４０６の発光ダイオードに通電することによりトライアック４０３をオンする。抵抗４０７はフォトトライアックカプラ４０６の電流を制限するための抵抗であり、トランジスタ４０８によりフォトトライアックカプラ４０６をオン／オフする。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からのＯＮ信号に従って動作する。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では、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に対してパルス信号（以下、ＺＥＲＯＸ信号という）として送出する。エンジンコントローラ２０２はＺＥＲＯＸ信号のパルスのエッジを検知し、位相制御又は波数制御によりトライアック４０３をオン／オフする。
【００２２】
定着ヒータ１１１の温度を検知するための温度検知素子３１１（例えば、サーミスタ感温素子）は、定着ヒータ１１１上にヒータ３０１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３００を介して配置される。温度検知素子３１１によって検出される温度は、抵抗４２３と、温度検知素子３１１との分圧として検出され、エンジンコントローラ２０２にＴＨ信号としてＡ／Ｄ入力される。定着ヒータ１１１の温度は、ＴＨ信号としてエンジンコントローラ２０２において監視される。エンジンコントローラ２０２のＣＰＵ２０２ａは、温度検知素子３１１により検知された定着ヒータ１１１の温度と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の設定温度とを比較することによりヒータ３０１に供給するべき電力を算出する。そして、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エンジンコントローラ２０２がトランジスタ４０８にＯＮ信号を送出する。
【００２３】
温度検知素子３１１やトライアック４０３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、ＲＬＤ信号をオフしリレー４１８をオフし、ヒータ３０１への通電を遮断する。リレー４１８はトランジスタ４１９によりオン／オフする。トランジスタ４１９は抵抗４２０を介してエンジンコントローラ２０２からの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のオフ時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ＯＮ信号でヒータ３０１への電力制御を開始する前にＲＬＤ信号によりオン状態にし、ヒータ３０１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している。
【００２４】
過昇温防止素子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に電力を供給しており、制御する手段が故障し、ヒータ３０１が熱暴走に至った場合、過昇温を防止する最終手段の役目を果たす。電力供給を制御する手段の故障により、ヒータ３０１が熱暴走に至り過昇温防止素子３０４が所定の温度以上になると、過昇温防止素子３０４がオープンになり、ヒータ３０１への通電が断たれる。過昇温防止素子３０４には、電極部３０８を介して、交流電源４０１のホット側端子が接続される。電極部３０６はヒータ３０１を制御するトライアック４０３に接続され、交流電源４０１のニュートラル端子に接続される。
【００２５】
［安全回路］
次に、ハードウェア回路による安全回路について説明する。過昇温防止素子３０４もハードウェア回路による安全回路の１つであるが、これは最終手段であり、一度作動すると、その後に正常動作させることができない。そのため、最終手段より前に働くよう、別途安全回路を設けている。例えば、最終手段としての過昇温防止素子３０４のサーモスイッチが２５０℃で作動するのに対して、２００℃に到達したことをもって通電を５０％に制限するといった安全回路を設けて、２５０℃への到達を防止する。２００℃の温度閾値への到達を検出する手段として、コンパレータ４２９の反転入力に温度検知素子３１１からの電圧を入力し、非反転入力に２００℃に相当する基準電圧Ｖｅｒｒを入力させ、比較結果をＴＨＥＲＲ信号として出力する。抵抗４２８は電流制限抵抗である。温度検知素子３１１をＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタとした場合、温度が２００℃より高ければＴＨＥＲＲ信号がハイレベルとなる。温度が２００℃より低ければＴＨＥＲＲ信号がローレベルとなる。このＴＨＥＲＲ信号をエンジンコントローラ２０２のＡＳＩＣ回路２０２ｂへ入力する。
【００２６】
一方、ＡＳＩＣ回路２０２ｂには、ＺＥＲＯＸ信号を分周回路２０２ｃによって２分周した信号も入力する。そして、ＡＳＩＣ回路２０２ｂは、ＴＨＥＲＲ信号がローレベル（２００℃より低い）であればＭＡＳＫ信号を常にローレベルにする。一方ＡＳＩＣ回路２０２ｂは、ＴＨＥＲＲ信号がハイレベル（２００℃より高い）であればＭＡＳＫ信号をＺＥＲＯＸ信号の２分周の信号（デューティ（Ｄｕｔｙ）５０％パルス信号）として出力する。この切り替え判断は、ＺＥＲＯＸ信号の２分周の立ち上りエッジで確定させる。トランジスタ４２６は抵抗４２７を介してＡＳＩＣ回路２０２ｂからのＭＡＳＫ信号に従って動作する。ＭＡＳＫ信号がローレベルである場合トランジスタ４２６がオンになり、ＣＰＵ２０２ａが出力するＯＮ信号によって制御される。ＭＡＳＫ信号がハイレベルである場合、トランジスタ４２６がオフになり、ＯＮ信号とは無関係に、ヒータ３０１への通電をオフする。よって、ＴＨＥＲＲ信号がハイレベルであれば、ＭＡＳＫ信号がデューティ５０％パルスになり、ＯＮ信号で１００％通電しようとしても、ヒータ３０１への通電が５０％に制限される。この安全回路によって、温度検知素子３１１により検知した温度が２００℃を超えた場合、通電を５０％に制限する。
【００２７】
［位相制御、波数制御及び位相波数組合わせ制御］
図４（ａ）に交流電源４０１の電源波形、ＺＥＲＯＸ信号及び一制御周期の８半波に番号を付した半波番号（以下、半波Ｎｏとする）を示す。図４（ｂ）〜（ｄ）は、このような状況におけるヒータ３０１の電力制御方式である位相制御、波数制御及び位相波数組み合わせ制御についての制御説明図である。従来からある制御方法を補足説明する図でもある。本実施例では、一制御周期を８半波とし、ヒータ３０１に投入電力７５％で通電する場合の制御例を示す。表１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半波全体の平均として７５％電力を出力する。同じ投入電力でも制御方式によって半波ごとの投入電力の制御が異なるため、それぞれ、図を用いて説明する。
【００２８】
【表１】
0005465092.tif 000002
【００２９】
図４（ｂ）は、位相制御の場合の例である。ＺＥＲＯＸ信号は交流電源４０１の正から負又は負から正に切り替わるエッジ（以下、ゼロクロスポイントという）で論理が切り替わる。ＺＥＲＯＸ信号のエッジの立ち上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（図中、ＯＮ信号）をオンすると、その時点からヒータ３０１が通電し図４（ｂ）の斜線で示した部分で電流（図中ヒータ電流と記す）が流れ電力が供給される。尚、ヒータ３０１をオンした後、次のゼロクロスポイントでヒータ３０１への通電はオフされるので、再びＺＥＲＯＸ信号のエッジから所定時間後にヒータ駆動信号をオンすることにより、次の半波でもヒータ３０１に同じ電力が供給される。このヒータ駆動信号をオンする時間（位相角とも言い換えられる）を変化させるとヒータ３０１への通電時間が変わるため、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２のような投入電力と位相角の変換データをエンジンコントローラ２０２内のＣＰＵ２０２ａに有している。ＣＰＵ２０２ａに搭載するファームウェアは、制御表に基づき位相角を決定し、ＺＥＲＯＸ信号を監視しながらＯＮ信号にて電力制御を行う。表１及び図４（ｂ）では、投入電力７５％なので位相角６６．１７°で通電した例である。位相制御では、どの８半波も７５％投入電力するため、一制御周期８半波の平均も７５％である。また、エンジンコントローラ２０２は、定着させる目標温度になるように、ＴＨ信号すなわち温度検知素子３１１により検知した温度に基づきＰＩ制御によってヒータ３０１への投入電力を決定する。
【００３０】
【表２】
0005465092.tif 000003
【００３１】
図４（ｃ）は、波数制御の場合の例である。波数制御では交流電源の半波単位でオン／オフ制御を行う。ヒータ３０１に通電する場合には、ＺＥＲＯＸ信号のエッジとともにヒータ駆動信号（ＯＮ信号）をオンし、この半波は１００％供給となる（例えば、半波Ｎｏ．１）。通電しない場合には、ヒータ駆動信号をオフしたままとし、この半波は０％となる（例えば、半波Ｎｏ．４）。表１と図４（ｃ）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％と投入し、平均としては７５％となる。図４（ｄ）は、位相波数組み合わせ制御の例である。図４（ｄ）では、例えば一制御周期内で、一部の半波を位相制御に一部の半波を波数制御に組み合わせた制御にしており、半波ごとに５５％、１００％、１００％、４５％、１００％、５５％、４５％、１００％と投入し、平均としては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、フリッカの低減ができる。図４（ｂ）〜（ｄ）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、非対称制御の禁止という要請を満たす。
【００３２】
［安全回路の動作］
図５は、ハードウェア回路による安全回路の動作について説明する図である。ここで従来の問題点についても補足説明する。ＴＨＥＲＲ信号は、図３で説明したように温度検知素子３１１により検知した温度が２００℃より高い（温度が高く通電制限が必要な場合）とハイレベル、２００℃より低いとローレベルとなる。また、分周回路２０２ｃによって、ＺＥＲＯＸ信号の２分周信号（デューティ（Ｄｕｔｙ）５０％）を作成する。そして、ＴＨＥＲＲ信号とＺＥＲＯＸ信号の２分周信号をエンジンコントローラ２０２のＡＳＩＣ回路２０２ｂによりＭＡＳＫ信号に加工して出力する。具体的には、ＺＥＲＯＸ信号の２分周信号の立ち上りエッジにて、ＴＨＥＲＲ信号がハイレベルであればＭＡＳＫ信号をハイレベルとして出力し、ＴＨＥＲＲ信号がローレベルであればＭＡＳＫ信号をローレベルとして出力する。また、ＺＥＲＯＸ信号の２分周信号の立ち下りエッジにて、ＴＨＥＲＲ信号に無関係にＭＡＳＫ信号をローレベルとして出力する。図３でＭＡＳＫ信号がハイレベルである場合には、ヒータ３０１への通電を行わないため、温度が高い場合には、ＺＥＲＯＸ信号の２分周単位で、デューティ５０％にハードウェア的に通電制限する。このため、図４（ｄ）で示した位相波数組み合わせ制御による７５％電力制御時には、エンジンコントローラ２０２のＣＰＵ２０２ａに搭載したファームウェアがＯＮ信号にて通電しようとしても、安全回路によって通電が遮断される。すなわち、図５に示すように、３半波目（電源波形Ｃ〜Ｄ区間（半波Ｎｏ．３））と４半波目（電源波形Ｄ〜Ｅ区間（半波Ｎｏ．４））は、ＣＰＵ２０２ａがＯＮ信号を出力してもＭＡＳＫ信号による安全回路によって通電が遮断される。８半波全体の一制御周期単位で見ると、３半波目と４半波目が通電されないため、奇数番目の正半波と偶数番目の負半波にて同じ投入電力が対にならなくなり、正負対称にならない。
【００３３】
このため、イミュニティ規格の非対称制御の禁止という要請を満たせなくなる。尚、このように温度が高くなって安全回路が働く場合には、ファームウェア暴走や温度検知素子の故障や通電回路の故障などの異常時もあるが、通常のプリント時にも働くことがある。例えば、厚紙で定着目標温度が高いときに、２００℃をわずかに超えてしまう場合や、ノイズによって温度検知素子３１１の温度が２００℃を超えたと誤検知してしまう場合がある。また、プリント終了時に加圧ローラ１２４の回転が停止してヒータ３０１の熱が加圧ローラ１２４に逃げにくくなり２００℃を超えてしまう場合もある。また、用紙Ｓの搬送で用紙が重送されたために非通紙部で定着フィルム１２３と加圧ローラ１２４が密着せずにヒータ３０１の熱が加圧ローラ１２４に逃げにくくなり２００℃を超えてしまう場合もある。尚、用紙の重送とは、複数枚の用紙が分離されずに重なって搬送された状態をいう。さらに、用紙Ｓが給紙カセット１１２の中央基準の中央部に格納されずに端の方に片寄せして格納されたことで、用紙Ｓが温度検知素子３１１の位置を通過しなくなり、用紙Ｓが熱を奪わないことで２００℃を超えてしまう場合もある。
【００３４】
［本実施例の安全回路動作時における制御］
図６は、本実施例において安全回路が動作した場合でも正負対称となる制御方法を説明する図である。図５で安全回路が動作したときの条件を、本実施例の制御によって正負対称となるようにしたものが図６である。エンジンコントローラ２０２のＣＰＵ２０２ａにＭＡＳＫ信号を入力しておき、ＣＰＵ２０２ａに搭載したファームウェアは、ゼロクロスポイントにてＭＡＳＫ信号のレベルを確認する。ＣＰＵ２０２ａは、ＭＡＳＫ信号がローレベルであるならば安全回路が働いていないので半波の通電パターンをＯＮ信号に出力する。一方、ＭＡＳＫ信号がハイレベルであるならば安全回路が働いているのでＯＮ信号をオフのままにして通電しない。ゼロクロスポイントにて、ＭＡＳＫ信号のハイレベルが解除されてローレベルになってから続きの半波の通電パターンをＯＮ信号に出力し、一制御周期を伸ばす。図６に示すように、ＭＡＳＫ信号がハイレベルになっている３半波目（電源波形Ｃ〜Ｄ区間で「×印」を記載した部分）と４半波目（電源波形Ｄ〜Ｅ区間で「×印」を記載した部分）ではＯＮ信号をオフして通電させない。そして、ＭＡＳＫ信号がローレベルに解除された５半波目（電源波形Ｅ〜Ｆ区間（半波Ｎｏ．３））からを、２半波目（半波Ｎｏ．２）の続きとなる３半波目のパターンからの出力再開とする。すなわち、このケースでは一制御周期を１０半波に伸ばして全８半波パターンを出力する。この結果、新しい１０半波の一制御周期単位では、正負対称制御になっており、非対称制御の禁止という要請を満たすことができる。本実施例では、図４（ｄ）の位相波数組み合わせ制御の例で示したが、図４（ｃ）の波数制御においても、図５のように一制御周期内の３半波目と４半波目に安全回路の通電制限が入ると正負対称制御にならなくなる。このため、図４（ｃ）の波数制御においても図６のように制御することで正負対称制御にでき、本実施例の制御は波数制御でも有効である。
【００３５】
［本実施例のヒータ通電制御］
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ヒータ通電制御を示すフローチャートである。エンジンコントローラ２０２のＣＰＵ２０２ａは印刷を開始すると、ステップ（以下、Ｓとする）８０１で定着目標温度と温度検知素子３１１により検知された検知温度の出力であるＴＨ信号とに基づきＰＩ制御によって投入電力を決定する。Ｓ８０２でＣＰＵ２０２ａは、一制御周期内の全８半波の出力パターンの、どの番号の半波を出力させるかを意味する半波カウンタＮを１（１半波目（半波Ｎｏ．１））に設定する（Ｎに１を代入する）。Ｓ８０３でＣＰＵ２０２ａは、ゼロクロス検出回路４１７により出力されたＺＥＲＯＸ信号によりゼロクロスポイントを待つ。Ｓ８０３でＣＰＵ２０２ａはゼロクロスポイントになったと判断したら、Ｓ８０４でＡＳＩＣ回路２０２ｂにより出力された安全回路のＭＡＳＫ信号がハイレベルかどうかを判断する。Ｓ８０４でＣＰＵ２０２ａは、ＭＡＳＫ信号がローレベルであると判断すると、Ｓ８０５で１半波目の通電パターンをＯＮ信号にて通電する。Ｓ８０６でＣＰＵ２０２ａは、一制御周期の全８半波の出力が終了していない、すなわちＮ＝８でないと判断すると、Ｓ８０７で次の半波を出力できるように半波カウンタＮに１を加算する（Ｎ＝Ｎ＋１）。そしてＣＰＵ２０２ａは再びＳ８０３の処理に戻り、次のゼロクロスポイントを待つ。
【００３６】
一方、Ｓ８０４でＣＰＵ２０２ａは、安全回路のＭＡＳＫ信号がハイレベルであると判断すると、Ｓ８０８でこの半波はＯＮ信号をオフのままにして通電させずに、Ｓ８０３の処理に戻り次のゼロクロスポイントを待つ。この場合、半波カウンタＮを加算していないので、ゼロクロスポイントでＭＡＳＫ信号がローレベルになるまで待ってから、続きの半波出力を行うことになる。Ｓ８０６でＣＰＵ２０２ａは一制御周期である全８半波の出力を終了したと判断したら、Ｓ８０９で印刷が終了したと判断するまで、Ｓ８０１に戻って一制御周期単位で定着器１１０の温度制御を行う。Ｓ８０９でＣＰＵ２０２ａは印刷が終了したと判断するとこの制御を終了する。本実施例では、一制御周期内で安全回路が働くＭＡＳＫ信号がハイレベルである期間に、半波カウンタＮを進めずに通電を停止して、ＭＡＳＫ信号がローレベルに解除されたことをもって続きの半波カウンタから出力する例とした。他の実施例として例えば、ＭＡＳＫ信号がハイレベルの期間でも半波カウンタＮを進め、そのかわり出力できなかった半波番号を記憶手段である例えばＲＯＭ等に記憶しておく方法がある。この場合、一制御周期である８半波出力後に出力できなかったと記憶した半波番号の半波を出力していくことにより、同様の効果を得ることができる。
【００３７】
尚、本実施例では一制御周期を８半波とし、３半波目でＭＡＳＫ信号により電力が遮断され、遮断が解除されたあとに残りの６半波分を供給する例を説明した。ここで、一制御周期をＮ半波（Ｎ：整数）とし、Ｍ半波目（Ｍ：整数）でＭＡＳＫ信号により電力が遮断されたとすると、遮断が解除されたあとに、（Ｍ−１）半波目に続く残りの（Ｎ−Ｍ＋１）半波分を通電すればよい。
【００３８】
以上説明したように、本実施例によれば、温度検知に基づきハードウェア回路による通電制限を行う安全回路によって、故障といった異常時以外の通常プリント時に安全回路が働いた場合でも正負対称制御を行うことができる。すなわち、ハードウェア回路による安全回路が動作した場合でも、一制御周期内において正半波と負半波で供給する電力が対称となるよう制御することができる。
【実施例２】
【００３９】
実施例２の定着器を備えるプリンタを説明する。ヒータ３０１の発熱は定着フィルム１２３を通して、加圧ローラ１２４又は定着ニップ部Ｎを通過する用紙Ｓに供給される。しかし、加圧ローラ１２４が回転していない場合には、加圧ローラ１２４の周方向にて同じ位置がヒータ３０１と接しているため、回転している場合に比べると加圧ローラ１２４へ熱が伝わりにくい。そのため、加圧ローラ１２４の周方向の一部分のみ過熱してしまったり、ヒータ３０１の熱も逃げにくかったりし、定着器の損傷の原因となるおそれがある。そのため、本実施例は、加圧ローラ１２４が回転していない場合に、ヒータ３０１への通電を７５％に制限するといった安全回路を設けた例としている。尚、図１、図２、図４、図７は、実施例１と同様であるため説明を省略し同じ符号を用いて以下説明する。
【００４０】
［定着ヒータ１１１の駆動制御回路］
図８は、本実施例の定着ヒータ１１１の駆動制御回路図である。実施例１の図３と同じ回路の部分については説明を省略し、実施例１と異なるハードウェア回路による安全回路について説明する。実施例１では、温度検知素子３１１の検知結果であるＴＨ信号（温度信号）と基準温度に相当する基準電圧とをコンパレータ４２９で比較することにより、ＴＨＥＲＲ信号をエンジンコントローラ２０２に出力し、安全回路による通電遮断の制御を行った。本実施例では回転数検知手段として加圧ローラ１２４の回転信号（以下に説明するＦＧ信号）によって加圧ローラ１２４が回転しているかどうかを示すＭＴＲＳＴＯＰ信号を出力し、これにより安全回路による通電遮断の制御を行う。定着モータ４３０は、加圧ローラ１２４を回転させており、回転に伴いモータ回転検知ＦＧ信号（以下、単にＦＧ信号という）を出力する。定着モータ４３０が出力するＦＧ信号を、Ｄフリップフロップ４３１に入力して１／２に分周し、ＦＥＴ４３２のゲートに供給する。ＦＥＴ４３２のスイッチング動作により、コンデンサ４３４に矩形波Ｖａが印加される。本実施例では矩形波Ｖａは２４Ｖ振幅を有する。矩形波Ｖａはダイオード４３５を介して、オペアンプ４４１の反転入力に供給される。オペアンプ４４１と抵抗４３９とコンデンサ４４０とで積分回路を構成し、供給された矩形波は直流信号に変換されて、オペアンプ４４１から出力される。オペアンプ４４１の出力電圧Ｖｂは、オペアンプ４４１の非反転入力電圧をＶｃ（抵抗４３７と抵抗４３８で決まる）、コンデンサ４３４の静電容量をＣ４３４、抵抗４３９の抵抗値をＲ４３９、ＦＧ信号の周波数をｆとすると、次式のようになる。
Ｖｂ＝Ｖｃ−（２４−Ｖｃ）×Ｃ４３４×Ｒ４３９×ｆ／２
【００４１】
この式より、Ｖｂは、ＦＧ信号の周波数に依存し、ＦＧ信号の周波数が高くなるほど、低くなる。さらに、オペアンプ４４１の出力電圧Ｖｂは、コンパレータ４４４の非反転入力へ入力される。コンパレータ４４４にて、抵抗４４２と抵抗４４３で決まる基準電圧ＶｄとＶｂを比較する。尚、抵抗４３３、４４５は電流制限抵抗、ダイオード４３６は逆起電圧を吸収するための素子である。従って、コンパレータ４４４の出力であるＭＴＲＳＴＯＰ信号は、ＦＧ信号の周波数が所定値以上ならローレベルとなり、所定値以下ならハイレベルとなる。つまり、定着モータ４３０が所定回転数以上で回転していればローレベルで、所定回転数に達していない又は回転停止していればハイレベルとなる。尚、定着モータ４３０の回転判断検知については、ＡＳＩＣ回路２０２ｂにＦＧ信号を入力して、ＡＳＩＣ回路２０２ｂ内で検知する構成でもよい。また、加圧ローラ１２４の回転検知として定着モータ４３０のＦＧ信号を用いたが、加圧ローラ１２４に回転エンコーダを設けてエンコーダの回転信号を用いてもよい。
【００４２】
コンパレータ４４４から出力されたＭＴＲＳＴＯＰ信号をエンジンコントローラ２０２のＡＳＩＣ回路２０２ｂへ入力する。一方、ＡＳＩＣ回路２０２ｂには、ＺＥＲＯＸ信号を分周回路２０２ｃによって２分周した信号と４分周した信号を入力する。そして、２分周信号と４分周信号の論理積をとった負論理デューティ（Ｄｕｔｙ）７５％信号を作成する。ＡＳＩＣ回路２０２ｂは、ＭＴＲＳＴＯＰ信号がローレベル（定着モータ４３０が所定回転数以上で回転）であればＭＡＳＫ信号を常にローレベルにする。一方ＡＳＩＣ回路２０２ｂは、ＭＴＲＳＴＯＰ信号がハイレベル（定着モータ４３０が所定回転数以下又は回転停止）であればＭＡＳＫ信号を負論理デューティ７５％パルス信号として出力する。この切り替え判断は、負論理デューティ７５％パルス信号の立ち上りエッジで確定させる。よって、ＭＴＲＳＴＯＰ信号がハイレベルであれば、ＭＡＳＫ信号が負論理デューティ７５％パルスになり、ＣＰＵ２０２ａがＯＮ信号で１００％通電しようとしても、ヒータ３０１への通電が７５％に制限される。この安全回路によって、加圧ローラ１２４が所定回転数以下又は回転していない場合、通電を７５％に制限する。
【００４３】
［安全回路の動作と本実施例の安全回路動作時における制御］
図９は、ハードウェア回路による安全回路の動作と正負対称となる制御方法を説明する図である。この図により従来からの問題も補足説明する。ＭＴＲＳＴＯＰ信号は、図８で説明したように定着モータ４３０が所定回転数以下又は回転停止（通電制限が必要な状態）である場合ハイレベル、所定回転数以上で回転していればローレベルである。前述したように、分周回路２０２ｃによりＺＥＲＯＸ信号の２分周信号、４分周信号及びこれらの論理積である負論理デューティ７５％信号を出力する。ＭＴＲＳＴＯＰ信号と負論理デューティ７５％信号を、エンジンコントローラ２０２のＡＳＩＣ回路２０２ｂによりＭＡＳＫ信号に加工して出力する。具体的には、負論理デューティ７５％信号の立ち上りエッジにて、ＭＴＲＳＴＯＰ信号がハイレベルであればＭＡＳＫ信号をハイレベルとして出力し、ＭＴＲＳＴＯＰ信号がローレベルであればＭＡＳＫ信号をローレベルとして出力する。また、負論理デューティ７５％信号の立ち下りエッジにて、ＭＴＲＳＴＯＰ信号に無関係に、ＭＡＳＫ信号をローレベルとして出力する。ＭＡＳＫ信号がハイレベルの場合には、ヒータ３０１への通電を行わないため、定着モータ４３０が所定回転数以下又は回転停止の場合には、デューティ７５％にハードウェア的に通電制限する。このため、実施例１で説明した図４（ｃ）の位相波数組み合わせ制御による７５％電力制御時には、図９のヒータ電流に示すようになる。すなわち、エンジンコントローラ２０２のＣＰＵ２０２ａに搭載したファームウェアがＯＮ信号にて通電しようとしても、７半波目（電源波形Ｇ〜Ｈ区間の×印）と８半波目（電源波形Ｈ〜Ｉ区間の×印）はＭＡＳＫ信号による安全回路によって通電が遮断される。このままでは、一制御周期単位である８半波全体で見ると、７半波目と８半波目が通電されないため、奇数番目の正半波と偶数番目の負半波にて同じ投入電力が対にならなくなり、正負対称にならない。このため、非対称制御の禁止という要請を満たせなくなる。
【００４４】
そこで、本実施例では、エンジンコントローラ２０２のＣＰＵ２０２ａにＭＡＳＫ信号を入力する。ＣＰＵ２０２ａに搭載したファームウェアは、ゼロクロスポイントにてＭＡＳＫ信号のレベルを確認する。そしてＣＰＵ２０２ａは、ＭＡＳＫ信号がローレベルならば安全回路が働いていないので半波の通電パターンをＯＮ信号に出力し、ハイレベルならば安全回路が働いているのでＯＮ信号をオフのままにして通電しない。ゼロクロスポイントにて、ＭＡＳＫ信号のハイレベルが解除されてローレベルになってから続きの半波の通電パターンをＯＮ信号に出力し、一制御周期を伸ばす。図９に示すように、ＣＰＵ２０２ａは、ＭＡＳＫ信号がハイレベルになっている７半波目（電源波形Ｇ〜Ｈ区間で「×印」を記載した部分）と８半波目（電源波形Ｈ〜Ｉ区間で「×印」を記載した部分）ではＯＮ信号をオフして通電を遮断する。ＣＰＵ２０２ａは、ＭＡＳＫ信号がローレベルに解除された９半波目（電源波形Ｉ〜Ｊ区間）から続きとなる７半波目（半波Ｎｏ．７）のパターンから出力（通電）再開し、このケースでは一制御周期を１０半波に伸ばして全８半波パターンを出力する。この結果、一制御周期を１０半波とする新しい制御周期単位では、正負対称制御になっており、非対称制御の禁止という要請を満たすことができる。本実施例では、図４（ｃ）の位相波数組み合わせ制御の例で示したが、実施例１と同様に、図４（ｂ）の波数制御においても有効である。
【００４５】
尚、このように定着モータ４３０が所定回転数以下又は回転せずに安全回路が働く場合には、ファームウェアの暴走や温度検知素子の故障や通電回路の故障などの異常時もあるが、通常のプリント時にも働くことがある。例えば、プリント開始のためヒータ３０１を目標温度になるよう温度制御しながら定着モータ４３０を回転し始めて回転が所定回転数に到達するまでの期間に、回転数が所定回転数以下となる場合がある。また、プリント終了のため目標温度をプリント温度からスタンバイ温度に下げて温度制御しながら定着モータ４３０を回転停止し始めて回転数が所定回転数以下になっていく場合がある。また、加圧ローラ１２４に付着したトナーをクリーニングする際には、プリントのための温度制御を行いながら、用紙を定着フィルム１２３と加圧ローラ１２４間で挟持しつつ、加圧ローラ１２４を回転させたり停止させたりを繰返し行っている。このような場合にも、加圧ローラ１２４の回転停止時に安全回路が働くことがある。
【００４６】
以上説明したように、加圧ローラの回転（定着モータ回転）検知に基づきハードウェア回路による通電制限を行う安全回路によって、故障といった異常時以外の通常プリント時に安全回路が働いたとしても、本実施例によって正負対称制御を行うことができる。すなわち、本実施例によれば、ハードウェア回路による安全回路が動作した場合でも、一制御周期内において正半波と負半波で供給する電力が対称となるよう制御することができる。
【００４７】
尚、実施例１の温度検知及び本実施例の回転検知を組み合わせて、ハードウェア回路による通電制限の条件を次のように応用してもよい。すなわち、定着モータの回転数が所定回転数以下又は回転停止の場合は、ヒータの温度検知素子による検知温度が２００℃を超えた場合に通電制限を行い、所定回転数以上の場合は検知温度が２２５℃を超えた場合に通電制限を行うとしてもよい。また、電源電圧の違いや、ヒータに流れる電流値の大きさによって通電制限を行ってもよい。また、通電制限も、検知条件に応じて、５０％、７５％のほか、自由に設定してよい。
【実施例３】
【００４８】
実施例３の定着器を備えるプリンタを説明する。本実施例では、ヒータを複数個として例えば２個にした例である。実施例１や実施例２はヒータ１本でＡ４サイズプリンタの例としたが、本実施例ではヒータ２本で中央部と端部に分けてＡ４サイズよりも広いサイズの用紙（幅広）まで対応可能としたＡ３サイズプリンタの例である。図１、図４は、実施例１と同様であり説明を省略し同じ符号を用いて説明する。
【００４９】
［定着器とヒータの構成］
図１０は、本実施例の定着器の構成図である。実施例１、２における図２の構成図と異なる部分を説明する。実施例１では定着ヒータ１１１が一つのヒータ３０１を有する構成であったが、本実施例の定着ヒータ１１１はヒータ３０１（メインヒータとも称する）とヒータ３０２（サブヒータとも称する）の２個のヒータを有する構成である。図１０（ｃ）で、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。コネクタ３０９は定着ヒータ１１１の電極部３０６、３０７側に装着され、電極部３０６、３０７とヒータ駆動回路側とを電気的に連絡する。コネクタ３１０は定着ヒータ１１１の電極部３０８側に装着され、電極部３０８とヒータ駆動回路側とを電気的に連絡する。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。定着器１１０は、保護層３００上の中央部に、定着ヒータ１１１の中央部の温度を検知する温度検知素子３１１と過昇温防止素子３０４を備える。温度検知素子３１１と過昇温防止素子３０４は、用紙Ｓの中央搬送基準線Ｂに対して左右対称な位置であり、かつ通紙可能な最小サイズ紙の通紙幅領域Ｌ２よりも内側の位置に配設される。また、保護層３００上の端部に、定着ヒータ１１１の端部の温度を検知する温度検知素子３１２、３１３を備える。温度検知素子３１２、３１３は、用紙Ｓの中央搬送基準Ｂに対して、左右対称な位置であり、かつ通紙可能な最大サイズ紙の通紙幅領域Ｌ１よりも内側の位置に配設される。
【００５０】
図１０（ｃ）に示すように、メインヒータ３０１は主に用紙Ｓの中央部を加熱するために用い、サブヒータ３０２は主に用紙Ｓの端部を加熱するために用いる。用紙Ｓの紙幅に応じて、例えば通紙幅領域Ｌ２の最小幅の用紙Ｓであればメインヒータ３０１のみ通電する（メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の通電比率をメイン１００：サブ０とする）。一方、通紙幅領域Ｌ１の最大幅の用紙Ｓであればメインヒータ３０１とサブヒータ３０２を同等に通電する（メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の通電比率をメイン１００：サブ１００とする）。このように、用紙Ｓの紙幅に応じて、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の通電比率を変える。本実施例は、定型サイズは用紙サイズ（紙幅）に応じて、具体的には、例えば表３のようにメインサブ通電比を決めた例とする。紙サイズに応じて、さらに細かくメインサブ通電比を設定してもよい。また、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例えば紙幅検知センサ等の紙幅検知手段で測定した紙幅の値に応じて、メインサブ通電比を設定してもよい。
【００５１】
【表３】
0005465092.tif 000004
【００５２】
［定着ヒータ１１１の駆動制御回路］
図１１は、本実施例の定着ヒータ１１１の駆動制御回路図である。実施例１の図３と同じ回路の部分については説明を省略し、実施例１と異なるハードウェア回路による安全回路について説明する。本実施例ではヒータが２個となったため、実施例１のヒータ３０１を本実施例のメインヒータ３０１に置換えてＯＮ１信号で駆動するとともに、追加されたサブヒータ３０２に対しても同様のヒータ駆動回路（符号４１０〜４１６）を追加してＯＮ２信号にて駆動する。尚、メインヒータ３０１の駆動回路とサブヒータ３０２の駆動回路との違いは、ＭＡＳＫ信号によるハードウェア回路の安全回路が働くのがメインヒータ３０１のみになっている点である。また、温度検出素子が実施例１では１個であったのに対して、本実施例では３個になっている。中央部の温度を測定する温度検知素子３１１の検知結果が実施例１と同様にエンジンコントローラ２０２へＴＨ１信号として入力され、同様に端部の温度を測定する温度検知素子３１２及び３１３の検知結果がＴＨ２及びＴＨ３信号として入力される。尚、温度検知素子３１２、３１３によって検出される温度は、それぞれ抵抗４２４、４２５と、温度検知素子３１２、３１３との分圧として検出される。
【００５３】
定着ヒータ１１１の温度は、ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３信号としてエンジンコントローラ２０２において監視される。ＣＰＵ２０２ａは、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の設定温度の情報とＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３信号の情報とを比較することにより、ヒータ３０１、３０２に供給するべき電力を算出する。ＣＰＵ２０２ａ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エンジンコントローラ２０２がトランジスタ４０８にＯＮ１信号又はトランジスタ４１５にＯＮ２信号を出力する。また、エンジンコントローラ２０２は、温度検知素子３１１により検知した中央部の温度情報であるＴＨ１信号、温度検知素子３１２、３１３により検知した端部の温度情報であるＴＨ２信号、ＴＨ３信号とを比較する。エンジンコントローラ２０２は、この比較の結果、これらの温度差が所定温度（例えば１０℃）の範囲内であればプリントをそのまま継続する。一方、エンジンコントローラ２０２は、温度差が所定温度の範囲外になった場合には紙間（搬送間隔）を広げる制御を行いスループットを落とし、中央部と端部の温度を均すような制御を行う。
【００５４】
［安全回路の動作］
次に、ハードウェア回路による安全回路について説明する。実施例１では温度検出素子が１個であったため、コンパレータ４２９により閾値温度２００℃を超えた場合にＴＨＥＲＲ信号をハイレベルとする構成とした。一方本実施例では温度検出素子が３個であり、それぞれの温度が１つでも閾値温度２００℃を超えた場合にＴＨＥＲＲ信号をハイレベルにするように、論理和回路４５０を備える構成とする。本実施例では、それぞれの温度閾値を２００℃と同じにしてあるが、コンパレータ４２９、４４７、４４９の基準電圧Ｖｅｒｒを温度検出素子ごとに変えることも可能である。尚、抵抗４４６、４４８は電流制限抵抗である。このＴＨＥＲＲ信号をエンジンコントローラ２０２のＡＳＩＣ回路２０２ｂへ入力する。ＡＳＩＣ回路２０２ｂは、ＺＥＲＯＸ信号の２分周信号に基づき、ＴＨＥＲＲ信号がローレベル（２００℃より低い）であればＭＡＳＫ信号を常にローレベルとして出力する。一方ＡＳＩＣ回路２０２ｂは、ＴＨＥＲＲ信号がハイレベル（２００℃より高い）であればＭＡＳＫ信号をＺＥＲＯＸ信号の２分周信号（デューティ５０％パルス信号）として出力する。よって、ＴＨＥＲＲ信号がハイレベルであれば、ＭＡＳＫ信号がデューティ５０％パルスになり、ＯＮ１信号で１００％通電しようとしても、メインヒータ３０１への通電が５０％に制限される。この安全回路によって、いずれかの温度検知素子が２００℃を超えた場合、メインヒータ３０１のみ通電を５０％に制限する。本実施例では、例えばメインヒータ３０１を１００％駆動したときに７００Ｗ、サブヒータ３０２を１００％駆動したときに３００Ｗの電力とし、電力供給量が大きいメインヒータ３０１のみ５０％に制限するだけで安全が確保できる例としている。もちろん、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２を同時に、５０％制限する構成でもよい。
【００５５】
図１２は、ハードウェア回路による安全回路の動作について説明する安全回路動作説明図である。この図で従来からの問題についても補足説明する。まず、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の電力制御を説明する。位相波数組み合わせ制御でメインヒータ３０１とサブヒータ３０２の両方に電力投入する場合の制御例である。投入電力は、表４に示すように、メインサブ通電比がメイン１００：サブ５０の比率で、メインヒータ３０１に７５％、サブヒータ３０２に半分の３７．５％を供給する例とする。エンジンコントローラ２０２は、用紙サイズに応じてメインサブ比率を選択し（この例ではメイン１００：サブ５０）、定着させる目標温度になるように、ＴＨ１〜ＴＨ３信号の温度情報に基づきＰＩ制御によって投入電力を制御する。
【００５６】
【表４】
0005465092.tif 000005
【００５７】
表４及び図１２の例では、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。そして、奇数番目の正半波組み合わせと、偶数番目の負半波組み合わせで、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する。これにより、メインヒータ３０１とサブヒータ３０２の合成電流として正負対称になっており、非対称制御の禁止という要請を満たす。
【００５８】
ＴＨＥＲＲ信号は、上述したように温度検知素子３１１、３１２、３１３のいずれかが２００℃より高い（通電制限が必要な場合）とハイレベル、２００℃より低いとローレベルである。また、分周回路２０２ｃによりＺＥＲＯＸ信号の２分周信号（デューティ５０％）を作成する。そして、ＴＨＥＲＲ信号とＺＥＲＯＸ信号の２分周信号をエンジンコントローラ２０２のＡＳＩＣ回路２０２ｂによりＭＡＳＫ信号に加工しＣＰＵ２０２ａに出力する。具体的には、ＺＥＲＯＸ信号の２分周信号の立ち上りエッジにてＴＨＥＲＲ信号がハイレベルであればＭＡＳＫ信号をハイレベルで出力し、ＴＨＥＲＲ信号がローレベルであればＭＡＳＫ信号をローレベルで出力する。また、ＡＳＩＣ回路２０２ｂは、ＺＥＲＯＸ信号の２分周信号の立ち下りエッジにて、ＴＨＥＲＲ信号に無関係にＭＡＳＫ信号をローレベルで出力する。図１１で説明したようにＭＡＳＫ信号がハイレベルの場合には、メインヒータ３０１への通電を行わないため、温度が高い場合には、ＺＥＲＯＸ信号の２分周単位で、デューティ５０％にハードウェア的に通電制限する。このため、表４で示した位相波数組み合わせ制御によるメイン７５％でサブ３７．５％の電力制御時には、ＣＰＵ２０２ａに搭載したファームウェアがＯＮ１及びＯＮ２信号で通電しようとしても、次のようになる。すなわち、図１２に示したように３半波目（電源波形Ｃ〜Ｄ区間）と４半波目（電源波形Ｄ〜Ｅ区間）はＭＡＳＫ信号による安全回路によってメインヒータ３０１のみ通電されない。一制御周期単位である８半波全体で見ると、３半波目と４半波目のメインヒータ３０１のみが通電されないため、奇数番目の正半波組み合わせと偶数番目の負半波組み合わせにて同じ合成投入電力が対にならなくなり、正負対称にならない。このため、非対称制御の禁止という要請を満たせなくなる。
【００５９】
尚、このように温度が高くなって安全回路が働く場合には、ファームウェア暴走や温度検知素子の故障や通電回路の故障などの異常時もあるが、通常のプリント時にも働くことがある。実施例１で説明した厚紙、ノイズ、プリント終了時、重送、片寄せの例がある。さらにこれらの例に加えて、Ａ３サイズプリンタでは幅の狭い紙をプリントするときに定着器１１０の中央部分のみ用紙Ｓが通過して熱を奪うものの非通紙部は用紙Ｓが熱を奪わずに端部の温度が上昇して端部温度が２００℃を超えてしまうような場合もある。
【００６０】
また別の問題として、安全回路が動作した場合、一制御周期である８半波全体で見ると、メインヒータ３０１の平均電力は５６．８７５％で、サブヒータ３０２の平均電力は３７．５％となり、メインサブ比率がメイン１００：サブ６５．９となってしまう。これにより用紙サイズに応じて選択した通電比率であるメイン１００：サブ５０に比べて、サブヒータ３０２の比率が高くなってしまう。サブヒータ３０２の比率が大きくなることで、端部の温度が中央部の温度に比べて１〜３℃上昇することが実験的に知られている。前述したように、中央部と端部の温度差が１０℃を超えると、紙間を広げてスループットを落とすことになるため、この１〜３℃の温度差拡大は、スループット低下を発生させるおそれがある。
【００６１】
［本実施例の安全回路動作時における制御］
図１３は、本実施例において安全回路が動作した場合でも正負対称となる制御方法を説明する図である。図１２で安全回路が動作したときの条件を、本実施例の制御によって正負対称にしたものが図１３である。エンジンコントローラ２０２のＣＰＵ２０２ａにＭＡＳＫ信号を入力し、ＣＰＵ２０２ａに搭載したファームウェアは、ゼロクロスポイントにてＭＡＳＫ信号のレベルを確認する。ＣＰＵ２０２ａは、ＭＡＳＫ信号がローレベルであると判断すると安全回路が働いていないので半波の通電パターンをＯＮ１信号及びＯＮ２信号に出力する。一方、ＣＰＵ２０２ａは、ＭＡＳＫ信号がハイレベルであると判断すると安全回路が働いているのでＯＮ１及びＯＮ２信号をオフのままにして通電しない。上述したとおりＭＡＳＫ信号はメインヒータ３０１のみ通電制限しており、サブヒータ３０２はＯＮ２信号で通電可能であるが、あえて、ここではメインヒータ３０１もサブヒータ３０２もオフにして通電させない。ゼロクロスポイントにて、ＭＡＳＫ信号のハイレベルが解除されてローレベルになってから続きの半波の通電パターンをＯＮ１及びＯＮ２信号に出力し、一制御周期を伸ばす。図１３に示したように、ＣＰＵ２０２ａは、ＭＡＳＫ信号がハイレベルになっている３半波目（電源波形Ｃ〜Ｄ区間で「×印」を記載した部分）と４半波目（電源波形Ｄ〜Ｅ区間で「×印」を記載した部分）ではＯＮ１及びＯＮ２信号をオフして通電させない。ＣＰＵ２０２ａは、ＭＡＳＫ信号がローレベルに解除された５半波目（電源波形Ｅ〜Ｆ区間（半波Ｎｏ．３））から続きとなる３半波目のパターンから出力再開し、このケースでは一制御周期の単位を８半波から１０半波に伸ばして、全８半波パターンを出力する。この結果、一制御周期を１０半波とする新しい一制御周期単位では、通電パターンが正負対称制御になっており、非対称制御の禁止という要請を満たすことができる。また、新しい１０半波の一制御周期単位全体として、メインヒータ３０１の平均電力は６０％で、サブヒータ３０２の平均電力は３０％で、メインサブ比率はメイン１００：サブ５０の比率を満たしている。このため、前述したような端部昇温によるスループットダウンといった問題も解決できる。
【００６２】
［本実施例のヒータ通電制御］
一制御周期単位のヒータ通電制御を示すフローチャートは、実施例１や２と同じ図７で説明できる。Ｓ８０１に相当するステップでは、ＣＰＵ２０２ａは定着目標温度と検知温度ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３信号とに基づきＰＩ制御によって投入電力を決定するとともに、用紙サイズからメインサブ比率を決定する。また、Ｓ８０５に相当するステップでは、Ｎ半波目の投入パターンでメインヒータ３０１とサブヒータ３０２をそれぞれ通電出力する。Ｓ８０８に相当するステップではメインヒータ３０１とサブヒータ３０２ともに通電しない。
【００６３】
本実施例では、ヒータを２個とした例としているが、３個以上の複数ヒータにしてもよい。この場合、複数ヒータのうち１個でもハードウェア回路による安全回路が働いた場合に各ヒータの通電をオフとし、全てのヒータが通電可能な場合に各ヒータの通電を行うように制御を行う。また、安全回路の条件は、温度検知だけでなく、実施例２のように加圧ローラ回転検知との組み合わせでもよい。
【００６４】
以上説明したように、本実施例によれば、複数ヒータの構成においても、ハードウェア回路による通電制限を行う安全回路によって、故障といった異常時以外の通常プリント時に安全回路が働いたとしても、正負対称制御を行うことができる。すなわち、ハードウェア回路による安全回路が動作した場合でも、一制御周期内において正半波と負半波で供給する電力が対称となるよう制御することができる。さらに、複数ヒータの通電比率を保持する効果も得られる。
【実施例４】
【００６５】
実施例４の定着器及びこれを用いたプリンタを説明する。実施例１の構成でヒータ通電制御を変えた例である。実施例１では、ハードウェア回路による安全回路が働いた場合に、一制御周期単位を変えて正負対称制御にしたのに対し、本実施例では通電パターンを工夫することで一制御周期単位を変えずに正負対称制御を行う。図１〜図４は、実施例１と同様であり説明を省略して同じ符号を用いて説明する。
【００６６】
［本実施例の安全回路動作時における制御］
図１４は、ハードウェア回路による安全回路の動作と正負対称となる制御方法を説明する図である。実施例１で説明したように、本実施例でも、温度が高い場合には、ＭＡＳＫ信号がハイレベルとなり、デューティ５０％にハードウェア的に通電制限する。実施例１では、ＺＥＲＯＸ信号の２分周信号デューティ５０％信号をＭＡＳＫ信号としていたのに対し、本実施例ではＺＥＲＯＸ信号の４分周信号デューティ５０％信号をＭＡＳＫ信号とした点が異なる。図１４は、投入電力７５％の位相波数組み合わせ制御の投入例で、表１の位相波数組み合わせ制御に対して、表５のように改善を行った例である。
【００６７】
【表５】
0005465092.tif 000006
【００６８】
一制御周期内で、一部の半波を位相制御で一部の半波を波数制御に組み合わせた制御にしており、半波ごとに５５％、１００％、１００％、５５％、１００％、４５％、４５％、１００％と投入し、平均としては７５％となる。表１に対して工夫したところは、前半の４半波で正負対称にした通電パターンで、後半の４半波も正負対称にした通電パターンとした点である。ＭＡＳＫ信号は前述したようにＺＥＲＯＸ信号の４分周信号で４半波ごとにハイレベルとローレベルを繰返すようにし、この４半波に合わせて正負対称の通電パターンを４半波単位にした。図１４は、表５の通電パターンで通電した図であり、安全回路による制限が無い場合には、中央に記載した「ヒータ電流（制限無し）」のように電力投入される。
【００６９】
次に、安全回路が働いた場合の制御方法を説明する。エンジンコントローラ２０２のＣＰＵ２０２ａに、ＭＡＳＫ信号とともに、ＺＥＲＯＸ信号の４分周信号を入力しておく。図３はＣＰＵ２０２ａにＭＡＳＫ信号しか入力していない回路図であるが、本実施例では分周回路２０２ｃからＺＥＲＯＸ信号の４分周信号も入力する構成とする。ＣＰＵ２０２ａに搭載したファームウェアは、ゼロクロスポイントにてＺＥＲＯＸ信号の４分周信号のレベルを確認し、ハイレベルからローレベルへの立ち下りを、一制御周期８半波の１半波目になるように同期取りを行う。ＣＰＵ２０２ａは、この同期取りを行ったら、ゼロクロスポイントごとに８半波の通電パターンを出力する。ここで、図１４の下方に記載した「ヒータ電流（制限有り）」に示すように、ＭＡＳＫ信号がハイレベルになっている５半波目から８半波目（電源波形Ｅ〜Ｉ区間）では安全回路によって通電されず、出力が０％となる。この結果、全８半波の一制御周期単位で見ると、正負対称制御になっており、非対称制御の禁止という要請を満たす。一制御周期の全８半波のうち、前半４半波単位及び後半４半波単位が正負対称とした通電パターンにして、安全回路による通電制限を４半波単位で働くようにして同期取りを行う。これにより一制御周期単位を伸ばすことなく一制御周期単位で正負対称の制御が実現できる。ＣＰＵ２０２ａのファームウェアは、ＭＡＳＫ信号のレベルを検知して、通電するか否かの判断を行うことも不要である。
【００７０】
［本実施例のヒータ通電制御］
図１５は、エンジンコントローラ２０２における制御周期単位のヒータ通電制御を示すフローチャートである。Ｓ１６０１〜Ｓ１６０３の処理は図７のＳ８０１〜Ｓ８０３と同じであるので説明を省略する。Ｓ１６０４でＣＰＵ２０２ａは、分周回路２０２ｃから入力されたＺＥＲＯＸ信号の４分周信号の立ち下りエッジかどうかを判断する。Ｓ１６０４でＣＰＵ２０２ａは、ＺＥＲＯＸ信号の４分周信号の立ち下りエッジでないと判断すると、Ｓ１６０５で通電をせずに次のゼロクロスポイントを待って、安全回路との同期がとれるのを待つ。Ｓ１６０４でＣＰＵ２０２ａは、ＺＥＲＯＸ信号の４分周信号の立ち下がりエッジであると判断し、立ち下りエッジで安全回路との同期がとれれば、Ｓ１６０６で１半波目の通電パターンをＯＮ信号にて通電する。通常、この同期取りは１回同期をとっておけばよい。Ｓ１６０７でＣＰＵ２０２ａは、全８半波の出力が終了していないと判断すると、Ｓ１６０８で次の半波を出力できるように半波カウンタＮに１を加算する。Ｓ１６０９でＣＰＵ２０２ａは、ゼロクロスポイントごとにＳ１６０６の処理に戻る。すなわち、ＣＰＵ２０２ａは、ＭＡＳＫ信号のレベルによらずゼロクロスポイントごとにＯＮ信号を出力する。ここで、安全回路が作動していれば通電は安全回路により遮断される。このように本実施例では、実施例１の図７のＳ８０４でＣＰＵ２０２ａがＭＡＳＫ信号の信号レベルを判断していた処理を行わない点で異なる。Ｓ１６１０は図７のＳ８０９と同じである。
【００７１】
本実施例では、正負対称となる通電パターンを４半波、ＭＡＳＫ信号も４半波で構成させ、一制御周期をこの４半波の２倍となる８半波で構成した例である。例えば、一制御周期を、４倍の１６半波で構成してもよい。あるいは、通電パターンとＭＡＳＫパターンを６半波で構成させ、一制御周期を２倍の１２半波で構成するなど応用してもよい。すなわち、ＭＡＳＫ信号をＡ半波単位（Ａ：４以上の偶数＝４，６，８・・・）で構成させてヒータ３０１への電力供給を制限し、一制御周期をこのＡ半波のＢ倍（Ｂ：２以上の整数＝２，３，４・・・）となる（Ａ×Ｂ）半波で構成してもよい。
【００７２】
以上説明したように、温度検知に基づきハードウェア回路による通電制限を行う安全回路によって、故障といった異常時以外の通常プリント時に安全回路が働いたとしても、一制御周期単位を変えることなく正負対称制御を行うことができる。すなわち、本実施例によれば、ハードウェア回路による安全回路が動作した場合でも、一制御周期内において正半波と負半波で供給する電力が対称となるよう制御することができる。
【実施例５】
【００７３】
実施例５の定着器を備えるプリンタを説明する。複数ヒータを有する実施例３の構成でヒータ通電制御を変えた例である。実施例３では、ハードウェア回路による安全回路が働いた場合に、一制御周期単位を変えて正負対称制御にしたのに対し、本実施例では通電パターンを工夫することで一制御周期単位を変えずに正負対称制御を行う。図１、図４、図１０、図１１は、実施例３と同様であり説明を省略し、同じ符号を用いて説明する。
【００７４】
［安全回路の動作］
図１６は、ハードウェア回路による安全回路の動作を説明する図である。実施例３で説明したように、本実施例でも温度が高い場合には、ＭＡＳＫ信号がハイレベルとなり、デューティ５０％にハード的に通電制限する。実施例３では、ＺＥＲＯＸ信号の２分周信号デューティ５０％信号をＭＡＳＫ信号としていたのに対し、本実施例ではＺＥＲＯＸ信号の４分周信号デューティ５０％信号をＭＡＳＫ信号とした点が異なる。本実施例での図１６は、投入電力７５％の位相波数組み合わせ制御の投入例で、表４の位相波数組み合わせ制御に対して、表６のように改善を行った例である。メインヒータ３０１とサブヒータ３０２、３０３の比率は、メイン１００：サブ５０である。
【００７５】
【表６】
0005465092.tif 000007
【００７６】
一制御周期内で、一部の半波を位相制御に一部の半波を波数制御に組み合わせた制御にしており、メインヒータ３０１は半波ごとに５５％、１００％、１００％、５５％、１００％、４５％、４５％、１００％と投入し、平均としては７５％となる。サブヒータ３０２、３０３は半波ごとに、２７．５％、５０％、５０％、２７．５％、１２．５％、６０％、６０％、１２．５％と投入し、平均としてメインヒータ３０１の半分の３７．５％である。表４に対して工夫したところは、メインとサブを組み合わせた合成電流として、前半の４半波を正負対称にした通電パターンとし、後半の４半波も正負対称にした通電パターンとした点である。さらに、この４半波単位で、メインサブ比率がメイン１００：サブ５０になるように工夫してある。ＭＡＳＫ信号は前述したようにＺＥＲＯＸ信号の４分周信号で４半波ごとにハイレベルとローレベルを繰返すようにし、この４半波に合わせてメインサブ組み合わせた正負対称かつ通電比率固定の通電パターンを４半波単位にした。図１６は、表６の通電パターンで通電した図であり、安全回路による制限が無い場合には、中央に記載した「メインヒータ電流（制限無し）」及び「サブヒータ電流（制限無し）」のように電力投入される。次に、温度が高く安全回路が働いた場合を説明する。安全回路によるＭＡＳＫ信号は、メインヒータ３０１のみに動作する。図１６の下方に記載したように、ＭＡＳＫ信号が後半５半波目から８半波目（電源波形Ｅ〜Ｉ区間）でハイレベルになって安全回路が働いた場合は次のようになる。すなわち、メインヒータ３０１のみ後半が通電されずに、「メインヒータ電流（制限有り）」及び「サブヒータ電流（制限受けず）」のように電力投入される。一制御周期８半波全体で見ると、正負対称制御にはできるものの、メインサブ比率はメイン１００：サブ９６．８となってしまう。目標の通電比率であるメイン１００：サブ５０に対して、サブヒータ３０２、３０３への投入電力が大きくなってしまい、実施例３で説明したように端部が昇温してスループットを落とすおそれがある。
【００７７】
［本実施例の安全回路動作時における制御］
図１７は、安全回路が働いた場合の制御方法を説明する。エンジンコントローラ２０２のＣＰＵ２０２ａに、ＭＡＳＫ信号とともに、ＺＥＲＯＸ信号の４分周信号を入力しておく。図１１はＣＰＵ２０２ａにＭＡＳＫ信号のみ入力する回路図だが、本実施例では分周回路２０２ｃからＺＥＲＯＸ信号の４分周信号も接続するように変更する。ＣＰＵ２０２ａに搭載したファームウェアは、ゼロクロスポイントにてＺＥＲＯＸ信号の４分周信号のレベルを確認し、ハイレベルからローレベルへの立ち下りを、一制御周期８半波の最初になるように同期取りを行う。ＣＰＵ２０２ａは、同期取りを行ったら、ゼロクロスポイントごとに８半波の通電パターンを出力する。但し、半波ごとの通電パターンを出力する際に、ＭＡＳＫ信号を確認して、ＭＡＳＫ信号がローレベルで安全回路が働いていない場合には通電パターンをＯＮ１信号及びＯＮ２信号で出力する。しかし、ＭＡＳＫ信号がハイレベルで安全回路が働いている場合にはＯＮ１信号及びＯＮ２信号をオフにして通電をしないように制御する。図１７に記載したように、ＭＡＳＫ信号がハイレベルになっている５半波目から８半波目（電源波形Ｅ〜Ｉ区間）で安全回路によって通電されない場合には、次のようにする。すなわち、ＯＮ１信号及びＯＮ２信号をオフにして、メインヒータ３０１にもサブヒータ３０２、３０３にも通電させない。この結果、全８半波の一制御周期単位で見ると、正負対称制御になっているだけでなく、メインサブの通電比率もメイン１００：サブ５０にできる。
【００７８】
［本実施例のヒータ通電制御］
図１８は、エンジンコントローラ２０２における一制御周期単位のヒータ通電制御を示すフローチャートである。実施例４の図１５に対してＳ１９０１及びＳ１９０２を追加した点が異なる。Ｓ１６０１からＳ１６０５までは実施例４と同じであるので説明を省略する。Ｓ１９０１でＣＰＵ２０２ａは、ＭＡＳＫ信号のレベルを確認して、ＭＡＳＫ信号がローレベルであると判断すると、Ｓ１６０６で１半波目の通電パターンをＯＮ１信号及びＯＮ２信号にて通電する。Ｓ１９０１でＣＰＵ２０２ａは、ＭＡＳＫ信号がハイレベルであると判断すると、Ｓ１９０２でＯＮ１信号及びＯＮ２信号とも通電しない。以降、Ｓ１６０７〜Ｓ１６１０までは実施例４と同じであるので、説明を省略する。
【００７９】
本実施例では、正負対称かつ複数ヒータ通電比率固定となる通電パターンを４半波、ＭＡＳＫ信号も４半波で構成させ、一制御周期をこの４半波の２倍となる８半波で構成したが、例えば、一制御周期を、４倍の１６半波で構成してもよい。あるいは、通電パターンとＭＡＳＫパターンを６半波で構成させ、一制御周期を２倍の１２半波で構成するなど応用してもよい。
【００８０】
以上説明したように、複数ヒータを備える場合でもハードウェア回路による通電制限を行う安全回路により故障といった異常時以外の通常プリント時に安全回路が働いたとしても一制御周期単位を変えることなく正負対称制御が行える。すなわち、本実施例によれば、ハードウェア回路による安全回路が動作した場合でも、一制御周期内において正半波と負半波で供給する電力が対称となるよう制御することができる。さらに、複数ヒータの通電比率を保つことができる。
【符号の説明】
【００８１】
１００    画像形成装置
１１０    定着器
１１１    定着ヒータ
２０２    エンジンコントローラ
３０１    ヒータ
【図１】
0005465092.tif 000008
【図２】
0005465092.tif 000009
【図３】
0005465092.tif 000010
【図４】
0005465092.tif 000011
【図５】
0005465092.tif 000012
【図６】
0005465092.tif 000013
【図７】
0005465092.tif 000014
【図８】
0005465092.tif 000015
【図９】
0005465092.tif 000016
【図１０】
0005465092.tif 000017
【図１１】
0005465092.tif 000018
【図１２】
0005465092.tif 000019
【図１３】
0005465092.tif 000020
【図１４】
0005465092.tif 000021
【図１５】
0005465092.tif 000022
【図１６】
0005465092.tif 000023
【図１７】
0005465092.tif 000024
【図１８】
0005465092.tif 000025