(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負性抵抗特性を有する発熱部と、
被定着体に伝熱し定着させる定着部と、
前記定着部の温度を検知する検知部と、
前記発熱部へ電力を供給する電源と、
前記発熱部への電力をＯＮ／ＯＦＦする切替部と、
前記切替部のＯＮ／ＯＦＦを位相制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
第１の電力量を前記発熱部へ供給するように制御する第１の制御手段と、
第１の電力量より小さい第２の電力量を前記発熱部へ供給するように制御する第２の制御手段と、
前記検知部の検知結果により前記切替部を制御する際、位相角０°〜１８０°／１８０°〜３６０°間において導通角を最大角付近から順次段階的に減少させるように制御する第３の制御手段と、
第２の制御手段から第３の制御手段へ切り換える場合に、所定時間だけ発熱部へのエネルギーを完全遮断する第４の制御手段と、
を有し、
前記検知部の検知温度が所定温度を超えるまでは、前記第１の制御手段により前記発熱部への電力供給を制御し、所定温度を超えた場合、第２の制御手段により前記発熱部への電力供給を制御して前記定着部の温度を一定に保持し、第２の制御手段から第１の制御手段に切り換える場合に、所定時間だけ発熱部へのエネルギーを完全遮断し、第４の制御手段、第３の制御手段による制御をこの順に行ってから第１の制御手段による制御を行うことを特徴とする画像形成装置の定着装置。
【請求項２】
前記発熱部は複数個の発熱手段からなり、
前記制御部は、ある一つの発熱手段が第２の制御手段による制御を行っている期間に、別の発熱手段が第３の制御手段へ移行する直前には、一旦第２の制御手段による制御をストップさせ、その別の発熱手段の第３の制御手段による制御が終了するまで、電力供給を行わないことを特徴とする請求項１の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、レーザープリンタ等の画像形成装置の定着装置に関し、特に、ヒータランプに供給される電力を制御して周辺機器に高周波／フリッカノイズを発生させることのない画像形成装置の定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機やレーザープリンタ等の画像形成装置には、転写材にトナー像を定着させる定着装置が備えられている。この定着装置は、ヒータランプにより加熱される定着ローラと転写材を定着ローラに加圧する加圧ローラからなる。サーミスタで定着ローラの表面温度を検出し、表面温度が適正な温度に保たれるように、ヒータランプに供給される電流を制御する。
【０００３】
このような従来の定着装置にあっては、電源投入時にヒータランプに過大な突入電流が流れ、電源電圧の急激な電圧降下をもたらし、周辺機器にフリッカを生じさせる問題があった。
そこで、これを防止する定着装置が特開平１０−６３１２４号公報に開示されている。すなわち、この定着装置は、電源投入時には供給電源−ヒータランプ間の抵抗値を最大にし、その後、ヒータランプに流れる電流量の変化に対応させて、抵抗値を段階的に変化させる。したがって、電源投入時にヒータランプ（ヒータランプ）に過大な突入電流が流れるのを防止し、フリッカ発生による周辺機器への影響をなくし、ヒータランプに安定的に電流供給を行えるようにすることができる。
【０００４】
また、特開平９−１０６２１５には他の定着装置が開示されている。この定着装置は、ＯＦＦ−ＯＮ時に、商用電源の位相角０°〜１８０°間において、突入電流がある程度抑制できるまで、導通角を順次１８０°付近から段階的に減少させるように制御する。また、ＯＮ−ＯＦＦ時には、導通角を順次０°付近から同様に段階的に増加させるような制御している。こうして、電源投入（ＯＮ）及び遮断（ＯＦＦ）時にヒータランプに過大な突入電流が流れ、フリッカノイズが周辺機器に与える影響をなくすことができる。
以後、導通角を順次減少させる位相制御のことを‘ソフトスタート制御’、導通角を順次増加させる制御のことを‘ソフトストップ制御’と表現する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平１０−６３１２４号公報に開示されている定着装置は、供給電源−ヒータランプ間に設けている抵抗と、抵抗をバイパスさせるトライアックが多く、コストアップとなり、かつそれらを配設するスペースも必要となる。
【０００６】
また、特開平９−１０６２１５号公報に開示されている定着装置は、ＯＦＦ−ＯＮ時のソフトスタート制御時間を長くする（制御設定回数を長くする）ほどフリッカノイズは抑制されるが、反比例的に高調波ノイズが増大してしまう。一方、ソフトスタート制御を短くするほど高調波ノイズは抑制されが、反比例的にフリッカノイズが増大してしまう。フリッカ／高調波ノイズのどちらの規制にも適合するソフトスタート制御設定を見出せば良いが、ヒータランプの定格を上げていく（例えば１ＫＷ以上）と、どちらの規制にも適合となる設定が容易に見出せなくなる問題がある。すなわち、ソフトスタート制御だけでは、どちらの規制にも適合となるのは困難である。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑み、ヒータランプ等の発熱部に供給される電力を制御して周辺機器に高周波／フリッカノイズを発生させることのない画像形成装置の定着装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像形成装置の定着装置は、負性抵抗特性を有する発熱部と、被定着体に伝熱し定着させる定着部と、前記定着部の温度を検知する検知部と、前記発熱部へ電力を供給する電源と、前記発熱部への電力をＯＮ／ＯＦＦする切替部と、前記切替部のＯＮ／ＯＦＦを位相制御する制御部とを有し、
前記制御部は、第１の電力量を前記発熱部へ供給するように制御する第１の制御手段と、第１の電力量より小さい第２の電力量を前記発熱部へ供給するように制御する第２の制御手段とを有し、
前記検知部の検知温度が所定温度を超えるまでは、前記第１の制御手段により前記発熱部への電力供給を制御し、所定温度を超えた場合、第２の制御手段により前記発熱部への電力供給を制御して前記定着部の温度を一定に保持することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る画像形成装置の定着装置は、前記制御部が、前記検知部の検知結果により前記切替部を制御する際、位相角０°〜１８０°／１８０°〜３６０°間において導通角を最大角付近から順次段階的に減少させるように制御する第３の制御手段を更に備え、
第２の制御手段から第１の制御手段に切り換える場合、第３の制御手段による制御を行ってから第１の制御手段による制御を行うことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る画像形成装置の定着装置は、前記制御部が、第２の制御手段から第３の制御手段へ切り換える場合に、所定時間だけ発熱部へのエネルギーを完全遮断する第４の制御手段を更に有していることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る画像形成装置の定着装置は、前記発熱部が複数個の発熱手段からなり、
前記制御部は、ある一つの発熱手段が第２の制御手段による制御を行っている期間に、別の発熱手段が第３の制御手段へ移行する直前には、一旦第２の制御手段による制御をストップさせ、その別の発熱手段の第３の制御手段による制御が終了するまで、電力供給を行わないことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係る画像形成装置の定着装置の第１実施形態を示すブロック図である。この定着装置１は、負性抵抗を有する発熱部であるヒータランプ２と、被定着体（用紙）に伝熱しトナー画像を定着させる定着部である定着ローラ３と、定着ローラ３又はその近傍の複数箇所の温度を検知する検知部であるサーミスタ４と、ヒータランプ２へ供給する電力を供給（ＯＮ）／遮断（ＯＦＦ）する切替部であるトライアック５と、トライアック５のＯＮ／ＯＦＦを位相制御する制御部６と、商用電源７と、商用電源７のゼロクロスを検出してゼロクロス信号を生成するゼロクロス信号生成部８と、ゼロクロス信号生成部８と一体又は別体の制御部６へ電流を供給する直流電源９とを有している。
【００１４】
制御部６は、次の３つの制御手段を有しており、これらを組み合わせて位相制御を行っている。
第１の制御手段６ａは、第１の電力量を発熱部２へ供給するようにトライアック５を位相制御する。第２の制御手段６ｂは、第１の電力量より小さい第２の電力量を発熱部２へ供給するようにトライアックを位相制御する。第３の制御手段６ｃは、商用電源の位相角０°〜１８０°／１８０°〜３６０°間において導通角を最大角付近から順次段階的に減少させるようにトライアック５を位相制御する。
【００１５】
定着ローラ３又はその近傍の複数箇所の温度を検知した結果から定着部分の温度を判定する方法は、例えばその検知部であるサーミスタ４の抵抗値を検知することである。すなわち、温度判定方法は、サーミスタ４に定電流を印加して、その両端の電圧を読み取ったり、直列又は並列に別の抵抗をサーミスタ４に接続した一体物に定電圧を印加して、サーミスタ４の両端のみ又はその一体物の両端の電圧を読み取ったりして、例えばその電圧をＡＤ変換し、そのデータとメモリーに格納されたデータとを比較する等の演算をして判定するものが考えられる。
【００１６】
制御部６は、トライアック４のＯＮ／ＯＦＦを次のように位相制御する。制御部６は、ゼロクロス信号生成部８からのゼロクロス信号を基に制御を行う。例えば、制御部６は、ある導通角の制御の場合、ゼロクロス信号をトリガとし、例えば、８ｍｓカウントした後、トライアック５をＯＮさせる信号を出力する。次のゼロクロス信号が出力された後もＯＮ信号出力を継続すると次回のサイクルは全点灯してしまうので、次のゼロクロス信号出力前にトライアックＯＮ信号は非出力とする。但し、ゼロクロス信号と実際の商用電源７のゼロクロスポイントがズレている場合は、そのズレ分を考慮する必要がある。
【００１７】
次に、この定着装置のヒータランプ２への通電制御動作について詳しく説明する。
図２は、制御部６によるヒータランプ２の通電制御動作を示すフローチャートである。図３は、トライアック制御信号とヒータランプへの入力電圧／入力電流の関係を示すタイミングチャートであり、図４は、サーミスタの検知結果と高調波ノイズレベルの関係を示すタイミングチャートである。
【００１８】
まず、制御部６の制御処理における全体の流れを説明する。
図２に示すように、ヒータランプへの通電制御動作に入ると、「Ｎ←１」とする（Ｓ１）。制御部６がサーミスタ４の検出結果により、その温度を演算の上、第１の所定温度以上かを判定する（Ｓ２）。第１の所定温度に到達するまで、第３の制御手段６ｃと第１の制御手段６ａを組み合わせてヒータランプ２に通電し（Ｓ３）、Ｓ２に戻る。定着ローラ３の温度を上昇させ第１の所定温度以上になると（Ｓ２）、定着ローラ３の温度を下げるため、Ｓ４へ進み、「Ｍ←１」とする（Ｓ４）。そして、第２の制御手段６ｂでヒータランプ２に第２の電力量により通電する（Ｓ５）。制御部６のサーミスタ４の検出結果による温度演算（Ｓ６）結果から第２の所定温度以上になると、Ｓ５に戻り、第２の所定温度未満になると、再びＳ１に戻り、定着ローラ３の温度を上昇させる。こうして、定着ローラ３は定着に適する温度に保持されるように制御される。
【００１９】
次に、Ｓ３の処理について詳しく説明する。
一連の制御スタートの場合又は第２の所定温度以上かの判定（Ｓ６）でＮＯ判定の場合は、Ｓ１において、「Ｎ＝１」なので、「Ｎ≦５？」判定（Ｓ３１）ではＹＥＳとなり、Ｓ３２に進む。これで、第３の制御手段６ｃによる通電制御が開始される。制御部６の第３の制御手段６ｃは、ゼロクロス信号生成部８から常時出力されているゼロクロス信号を検知し、第１の導通角１４４°（ゼロクロスポイントより８ｍｓ）でヒータランプ２に通電を行う（Ｓ３２）。ここではこの第１の導通角の通電期間を４サイクルと予め設定しており、設定通電期間経過の判定（Ｓ３３）で、設定サイクルを経過していなければ、Ｓ２へ戻る。そして、再度温度判定し、ＮＯ判定なら「Ｎ＝１」のままなので（Ｓ３１）、再度第１の導通角で通電（Ｓ３２）を行うことになる。こうして、４サイクル経過するまでＳ２〜Ｓ３３を繰り返し、４サイクル経過すると、Ｓ３３判定でＹＥＳ（４サイクル終了）となるので、「Ｎ←Ｎ＋１」として（Ｓ３４）、Ｎ＝２として、Ｓ２に戻す。
【００２０】
次に、Ｓ２へ戻り、第１の所定温度に達していなければ、Ｓ３１ではまだ「Ｎ＝２」でＹＥＳ判定なので、Ｓ３２へ移行し、第２の導通角１２６°（ゼロクロスポイントより７ｍｓ）でヒータランプ２に通電を行う。第２の導通角の所定サイクルは８サイクルと予め設定されている。Ｓ２でＮＯと判定される限り、所定サイクル（８サイクル）終了までＳ３（Ｓ３１〜Ｓ３３）の処理を行う。これより、順次導通角を減少させ、最終的に（第５の導通角による通電期間経過後）Ｓ３１にて「Ｎ＞５」となっているので、第１の所定温度到達まで、Ｓ２でＮＯと判定される限り、第１の制御手段６ａにおいて、全位相で通電（全点灯）する（Ｓ３５）。
【００２１】
なお、第Ｎの導通角の通電サイクルカウントは、Ｓ２でＹＥＳと判定された時点でリセットされ、次回の第１の制御手段６ａによる制御開始時には、「Ｎ＝１」かつ１カウントから行う。
また、今回の説明では１カウント毎に温度判定を行っているが、演算の簡素化から所定時間（カウント）毎に温度判定を行ったり、同一の導通角にて通電している間は温度判定を行わなかったり、また、所定温度に達すると割り込みが入って次の処理に移行するという制御にしても問題はない。
【００２２】
また、本実施形態においては、各導通角におけるゼロクロスポイントからサイリスタ５のＯＮまでの時間とサイクルカウント数を以下に示すように、予め設定しておく。
第１の導通角：ゼロクロスポイントより８ｍｓ：４カウント
第２の導通角：ゼロクロスポイントより７ｍｓ：８カウント
第３の導通角：ゼロクロスポイントより６ｍｓ：１６カウント
第４の導通角：ゼロクロスポイントより５ｍｓ：２４カウント
第５の導通角：ゼロクロスポイントより４ｍｓ：６カウント
なお、ヒータランプ２の定格は１．３ＫＷとする。この場合のヒータランプの入力電圧／電流とトライアック５への制御信号は、図３に示すようになる。ここで、図３に示すＤ値は、フリッカノイズのレベルを示す。
【００２３】
本実施形態においては、上記のように設定したが、これに限る訳ではなく、ヒータランプ２の定格や入力電圧等により、導通角やカウント数，Ｎ数等を他の値に設定しても問題はない。
【００２４】
次に、Ｓ５のステップについて説明する。
まず「Ｍ？」の判定（Ｓ５１）により「Ｍ＝１」ならば、ゼロクロス信号生成手段８から常時出力されているゼロクロス信号を検知し、所定の導通角１６２°（ゼロクロスポイントより９ｍｓでトライアック５をＯＮするように設定されている）でヒータランプ２に通電を１サイクル行い（Ｓ５２）、「Ｍ←Ｍ＋１」とする（Ｓ５３）。
「Ｍ＝２〜５」ならば、そのまま「Ｍ←Ｍ＋１」とする（Ｓ５３）。
「Ｍ＝６」ならば、「Ｍ←１」とする（Ｓ５４）。
【００２５】
制御部６は、サーミスタ４の検出結果により温度演算を行って第２の所定温度以上か否かの判断を行い（Ｓ６）、第２の所定温度以上であれば、Ｓ５を繰り返し、第２の所定温度未満になれば、Ｓ１に戻る。つまり第２の所定温度未満になるまで、この所定の導通角の通電を６サイクル中１サイクルのみ行って、あとの５サイクルは通電を行わないようにする。
なお、上記説明では１カウント毎に温度判定を行っているが、演算の簡素化から所定時間（カウント）毎に温度判定を行ったり、また所定温度に達すると割り込みが入って次の処理に移行するという制御にしても問題はない。
【００２６】
また、第２の制御手段６ｂにおいて、導通角１６２°による通電を常時行ったり、導通角を１６２°より大きくすると、ヒータランプ２の内部抵抗の低下をより抑制することができる。
ここで、高調波ノイズレベルは、図４に示すように、Ａ，Ｂ，Ｃ値であり、Ａ値は、第２の制御手段６ｂによる制御中に生ずるノイズレベルであり、Ｃは、第３の制御手段６ｃによる制御中に生ずるノイズレベルである。したがって、第２の制御手段６ｂによる制御時の高調波ノイズは大きくなるということは、Ａ値が大きくなることである。本実施形態では、導通角１６２°かつ６サイクル中１サイクル通電をすることで、高周波ノイズを抑えている。
ただし、ヒータランプ２の定格や入力電圧等で図４に示すように、
Ａ値＋Ｂ値（ソフトスタート制御時に発生）＝Ｃ値
のＣ値がノイズの規制値内であるなら導通角やカウント数等は変化しても問題はない。
【００２７】
また、第１の所定温度と第２の所定温度は同一であっても、第１の所定温度が高く設定されていても問題はない。ただし、定着ローラ３への伝熱時間遅延、またノイズ等による温度検知誤差等を考慮して決定した方が良い。
【００２８】
第２の制御手段６ｂによる制御において、定着部である定着ローラ３の温度が下降中であっても、第２の制御手段６ｂで第１の制御手段６ａより小さい微少な電力量にて発熱手段（ヒータランプ２）を発熱させることで、電力完全遮断時よりもヒータランプ２自身は温度が高く内部抵抗も高く保たれる。このため、第２の制御手段６ｂから第１の制御手段６ａの移行直後に発生するインパルス性の供給電力の増加（突入電流）は、電力完全遮断から第１の制御手段６ａへの移行直後のものよりも抑制される。
【００２９】
また、第３の制御手段６ｃによる制御（ソフトスタート制御）を第２の制御手段６ｂから第１の制御手段６ａへ移行する間に行うことで、ソフトスタート制御を行わない場合と比べ、さらに突入電流は抑制される。その突入電流抑制によって、同一電源から供給させている他の機器への供給電力（電圧）がインパルス的に低下することによる弊害（フリッカノイズ）も抑制することができ、フリッカ規制の対策が容易に行える。
【００３０】
さて、フリッカ対策だけを見れば、ソフトスタート制御時間を長くする（制御設定回数を長くする）ほどフリッカノイズは抑制されるので第２の制御手段６ｂによる通電は必要ないが、反比例的に高調波ノイズが増大してしまうという問題がある。逆にソフトスタート制御を短くするほど高調波ノイズは抑制されるが、反比例的にフリッカノイズが増大してしまう。フリッカ／高調波ノイズのどちらの規制にも適合するソフトスタート制御設定回数を見出せば良いが、ヒータランプ２の定格を上げていく（例えば１ＫＷ以上）と第３／第１の制御手段６ｃ，６ｂによる通電だけでは、どちらの規制にも適合となる設定回数が容易に見出せなくなる。
【００３１】
そもそも、ソフトスタート制御とは（特開平９−１０６２１５参照）、ヒータランプ２に通電する電流が完全遮断から全点灯供給へ移行する時（ヒータランプ２の内部抵抗が小さいため）に突入電流が発生し、この突入電流によって発生するフリッカノイズを抑制するために設けた制御である。導通角が１８０°付近からの通電では、ヒータランプ２に印加される電圧波頭値が小さいので、突入電流も小さくてすみ、ヒータランプ２の内部抵抗が大きくなった段階で、導通角を小さく（印加電圧波頭値を大きく）して、最終的には全点灯させている。
【００３２】
つまり、ヒータランプ２の内部抵抗がある程度大きくなるまで次のステップ（導通角変更）は不可能だし、内部抵抗が小さいほど導通角変更の段階も細分化する必要性が増す。したがって、ヒータランプ２の定格が大きいほど、ソフトスタート制御の制御時間（設定回数）は長くなる。一方、ソフトスタート制御中には、導通角を変化させながらヒータランプ２に通電していることから、高調波ノイズは頻繁に発生している。できる限りこの制御時間を短くしないと高調波ノイズの規制値を超えてしまうことになる。そのため、ソフトスタート制御時間を短くしながらヒータランプ２の突入電流も抑えないといけない。
【００３３】
具体的な例をあげて次に説明する。
ヒータランプ２の定格が１ＫＷで、第２の制御手段６ｂによる制御を行わず、電力完全速断してソフトスタート制御（第３の制御手段６ｃ）後、全点灯（第１の制御手段）のみを行うとする。このソフトスタート制御設定を▲１▼として、以下のようにしたとする。
第１の導通角：ゼロクロスポイントより８ｍｓ：４カウント
第２の導通角：ゼロクロスポイントより７ｍｓ：１０カウント
第３の導通角：ゼロクロスポイントより６ｍｓ：２０カウント
第４の導通角：ゼロクロスポイントより５ｍｓ：３０カウント
第５の導通角：ゼロクロスポイントより４ｍｓ：６カウント
【００３４】
この場合、高調波ノイズは規制値内に抑えられるが、フリッカノイズは規制値を超えてしまうので、ソフトスタート設定回数を増やす必要がある。これを図３及び図４を用いて説明する。
ソフトスタート制御設定▲１▼の高調波ノイズは、Ａ値≒０（第２の制御手段による制御をしていないので）、Ｂ値≒Ｃ値となる。そこで、Ｃ規制値を上限として設定すると、Ｃ値はそれより小さくしなければならない。そのため、Ｃ値＜Ｃ規制値として制御すると、フリッカノイズＤ値の中には、Ｄ規制値（Ｄ値の上限値）を超えるものが出てきてしまう。
【００３５】
よって、次にソフトスタート制御設定を▲２▼として、以下のようにしたとする。
第１の導通角：ゼロクロスポイントより８ｍｓ：６カウント
第２の導通角：ゼロクロスポイントより７ｍｓ：１４カウント
第３の導通角：ゼロクロスポイントより６ｍｓ：２５カウント
第４の導通角：ゼロクロスポイントより５ｍｓ：３５カウント
第５の導通角：ゼロクロスポイントより４ｍｓ：１０カウント
【００３６】
この場合、フリッカノイズはＤ規制値内に抑えられるようになるが、高調波ノイズはＣ規制値を超えてしまう。すなわち、図３において、Ｄ値＜Ｄ規制値でフリッカ規制を適合させると、図４においてＡ値≒０、Ｂ値≒Ｃ値となり、Ｃ値がＣ規制値を超えるものが出てきて高調波ノイズの規制ができない。
【００３７】
そこで、また、ソフトスタート制御設定を▲３▼として、以下のように設定する。
第１の導通角：ゼロクロスポイントより８ｍｓ：４カウント
第２の導通角：ゼロクロスポイントより７ｍｓ：１２カウント
第３の導通角：ゼロクロスポイントより６ｍｓ：２４カウント
第４の導通角：ゼロクロスポイントより５ｍｓ：３４カウント
第５の導通角：ゼロクロスポイントより４ｍｓ：８カウント
【００３８】
この場合、フリッカ／高調波ノイズ共に規制値を超えてしまう。すなわち、図４における、Ａ値≒０、Ｂ値≒Ｃ値となり、Ｃ値にＣ規制値を超えるものが出てきてしまい、高調波ノイズの規制はできない。また、図３において、Ｄ値にＤ規制値を超えるものが出てきてしまう。したがって、導通角設定の細分化（ここでは１ｍｓ刻みで設定しているが、例えば０．５ｍｓ刻みで設定）が必要である。
【００３９】
たとえ導通角設定の細分化を行っても、フリッカ／高調波ノイズ共に規制値内に抑えられる設定が見出せる保証はないし、ヒータランプ２の定格が１ＫＷを超える場合なら、その設定は存在しない恐れもある。例えばヒータランプ２と商用電源７との間に微少なＬ値のリアクトルを挿入する対策をしないといけなくなる恐れがある。
【００４０】
それはヒータランプ２の定格が大きくなるほど同一温度での内部抵抗が小さくなることによって、ソフトスタート制御時の突入電流が大きくなり、フリッカノイズが大きくなってしまうことが原因である。それを解決するためには、ソフトスター卜制御開始前にヒータランプ２の内部抵抗を少しでも上昇させておく。つまり、電力完全遮断の代わりに、第２の制御手段６ｂにて電力供給を制御しておくことが必要となるのである。そうすることにより、ソフトスタート制御時間を短くしても、フリッカノイズを抑えながら、高調波ノイズも抑えることができる。
【００４１】
また第２の制御手段６ｂにて制御することで、ヒータランプ２は冷めにくく、また定着ローラ３も冷めにくくなるので、電力完全遮断の場合と第２の制御手段６ｂによる制御の場合に比較し、一定時間内の制御移行回数は減少する。また、ソフトスタート（第３の制御手段）制御時に多く発生する高調波／フリッカノイズも緩和（発生頻度減少）することができる。
【００４２】
最後に、第２の制御手段６ｂによる制御にて通電している状態で、定着ローラ３の温度（サーミスタ４の検出結果による温度）が低下していても、ヒータランプ２の内部抵抗は殆どまたは全く低下しない乃至はなおも上昇している場合がある。具体的には、ヒータランプ２自体の温度は、殆どまたは全く低下しない乃至はなおも上昇していても、ヒータランプ２の熱量が定着ローラ３の温度を維持できないほど、放熱している熱量の方が大きい場合がある。この場合には、ソフトスタート制御（第３の制御手段６ｃ）を行わず、第１／第２の制御手段６ａ，６ｂによる制御のみの通電でも、高調波／フリッカノイズは規制値内に抑えられる場合がある。
【００４３】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明に係る画像形成装置の定着装置の第２実施形態を示すブロック図である。この定着装置１０は、図１の定着装置とほぼ同じ構成であるが、異なるのは、制御部６に第２の制御手段６ｂから第３の制御手段６ｃへ切り換える場合に、所定時間だけ発熱部への電力供給を完全遮断する第４の制御手段６ｄを備えた点である。
【００４４】
次に、この定着装置１０のヒータランプ２への通電動作について説明する。
図６は、ヒータランプ２の通電制御動作を示すフローチャートである。図７は、トライアック制御信号とヒータランプへの入力電圧／入力電流の関係を示すタイミングチャートであり、図８は、サーミスタの検知結果と高調波ノイズレベルの関係を示すタイミングチャートである。
【００４５】
図６では、図２とほぼ同様の処理を行うので、同じ部分には同じ符号を付す。導通角、ゼロクロスポイントからトライアック５をＯＮさせるまでの時間、サイクルカウント数において異なる部分があるが、詳しくは後述する。
図６において、Ｓ１からＳ６までの処理は第１実施形態と同じである。異なる点は、Ｓ７であり、温度演算（Ｓ６）の結果から第２の所定温度以下になると、所定時間として設定している１．５ｓ経過した（Ｓ７）後、再びＳ１に戻る。
【００４６】
ここで、Ｓ３において、第２実施形態における第３の制御手段６ｃの制御処理（Ｓ３２）は、図７に示す条件で行う。すなわち、各導通角におけるゼロクロスポイントからのずれ時間とカウント数を以下に示すように、予め設定しておく。
第１の導通角：ゼロクロスポイントより８ｍｓ：４カウント
第２の導通角：ゼロクロスポイントより７ｍｓ：８カウント
第３の導通角：ゼロクロスポイントより６ｍｓ：１６カウント
第４の導通角：ゼロクロスポイントより５ｍｓ：２４カウント
第５の導通角：ゼロクロスポイントより４ｍｓ：６カウント
なお、ヒータランプ２の定格は１．３ＫＷとする。この場合のヒータランプの入力電圧／電流とトラフィック５への制御信号は、図７に示すようになる。
【００４７】
本実施形態においては、上記のように設定したが、これに限る訳ではなく、ヒータランプ２の定格や入力電圧等により、導通角やカウント数、Ｎ数等を他の値に設定しても問題はない。
【００４８】
また、第２実施形態のＳ５における第２の制御手段６ｂにおいては、導通角１５３°による通電を行う（Ｓ５２）。本実施形態では、導通角１５３°かつ６サイクル中１サイクル通電をして第１実施形態と同様に高周波ノイズを抑制している。ただし、ヒータランプ２の定格や入力電圧等で図８に示すように、
Ａ値＋Ｂ値（ソフトスタート制御時に発生）−Ｅ値（第４の制御手段６ｄによる制御により高調波ノイズが１．５ｓ間に低減したレベル値）＝Ｃ値
が規制値内であるなら導通角やカウント数，加えて第４の制御手段６ｄの時間（所定時間経過分の時間）等は変化しても問題はない。
【００４９】
また、第１実施形態と同様に、第１の所定温度と第２の所定温度は同一であっても、第１の所定温度が高く設定されていても問題はない。ただし、定着ローラ８への伝熱時間遅延、またノイズ等による温度検知誤差等を考慮して決定した方が良い。
【００５０】
第２の制御手段６ｂによる制御における効果は、第１実施形態で述べたとおりであるが、さらに第４の制御手段６ｄによる制御（所定時間だけヒータランプ２への微少な通電を止める）を第２の制御手段６ｂから第３の制御手段６ｃ（ソフトスタート制御）へ移行する間に行うことで、第４の制御手段６ｄによる制御を行わない（ヒータランプ２への微少な通電を止めない）場合と比べより高調波レベルは抑制される。
【００５１】
従来の電力完全遮断の代わりに、定着ローラ３の温度を上昇させない程度の微少電力を導通角を大きくすることにより増やし、これにより高調波ノイズレベルも大きくなるが、第３の制御手段６ｃによる制御を開始する前に、第２の制御手段６ｂによる制御を第４の制御手段６ｄによりストップさせることで、高調波ノイズは抑制される。その上、ヒータランプ２の内部抵抗低下もより抑制されて、第２の制御手段６ｂによる制御の導通角を大きくする前よりソフトスタート制御時間を短く設定しても、フリッカノイズを規制値内に抑えることが可能である。ソフトスタート制御時間を短く設定することで、高調波ノイズもより規制値内に抑えることができる。
【００５２】
具体的にソフトスタート制御設定と突入電流や高周波ノイズとの関係を説明するが、ソフトスタート制御設定▲１▼〜▲３▼と突入電流や高周波ノイズとの関係は、第１実施形態で説明した通りであるので、詳しい説明は、省略する。
ヒータランプ２の定格が１．３ＫＷで、微少電力による通電（第２の制御手段によって導通角１６２°の通電を６サイクル中１サイクルのみ行って、あとの５サイクルは通電を行わない（実施例の説明では１５３°通電を６サイクル中１サイクル））制御を行う。その上、ソフトスタート制御（第３の制御手段）後全点灯（第１の制御手段）を行って、ソフトスタート制御設定▲４▼として以下のようにしたとする。
第１の導通角：ゼロクロスポイントより８ｍｓ：４カウント
第２の導通角：ゼロクロスポイントより７ｍｓ：１０カウント
第３の導通角：ゼロクロスポイントより６ｍｓ：２０カウント
第４の導通角：ゼロクロスポイントより５ｍｓ：３０カウント
第５の導通角：ゼロクロスポイントより４ｍｓ：６カウント
【００５３】
この場合、高調波／フリッカノイズ共に規制値を超えてしまう。すなわち図８において、Ａ値＞０、図４のＢ値＋Ａ値＝Ｃ値であり、Ｃ値が規制値を越えてしまう。また、図７において、図３のＤ値もＤ規制値を超えるものがあって、フリッカ規制も不十分である。いくら導通角設定の細分化（ここでは１ｍｓ刻みで設定しているが、例えば０．２ｍｓ刻みで設定）を行っても、フリッカ／高調波ノイズ共に規制値内に抑えられる設定が見出せない可能性は大で、例えばヒータランプ２と商用電源との間に微少なＬ値のリアクトルを挿入する対策をしないといけなくなったりする。
【００５４】
それは、ヒータランプ２の定格が大きくなるほど、同一温度での内部抵抗が小さくなることによって、ソフトスタート制御時の突入電流が大きくなりフリッカノイズが大きくなってしまうことが原因である。それを解決するためには、例えば、ソフトスタート制御開始前に、ヒータランプ２の内部抵抗を少しでもより上昇させておく。つまり第２の制御手段での供給電力の導通角を１６２°から１５３°に上げることが必要となるのである。
【００５５】
そうすることにより、ソフトスタート制御時間を短くしてもフリッカノイズを抑えながら、高調波ノイズも抑えることができる。当然、第４の制御手段６ｄ（第２の制御手段６ｂを所定時間行わない）による制御を行うことで実現可能となる。
【００５６】
また第２の制御手段６ｂにて制御することで、ヒータランプ２は冷めにくく、また定着ローラ３も冷めにくくなるので、電力完全遮断の場合と第２の制御手段６ｂによる制御の場合に比較し、一定時間内の制御方法移行回数は減少する。また、ソフトスタート（第３の制御手段）制御時に多く発生する高調波／フリッカノイズも緩和（発生頻度減少）することができる。
【００５７】
＜第３実施形態＞
図９は、本発明に係る画像形成装置の定着装置の第３実施形態を示すブロック図である。この定着装置２０は、図５とほぼ同様の構成を有するが、負性抵抗を有する発熱部であるヒータランプ２ａ，２ｂと、被定着体（用紙）に伝熱しトナー画像を定着させる定着部である定着ローラ３ａ，３ｂと、定着ローラ３ａ，３ｂ又はその近傍の複数箇所の温度を検知する検知部であるサーミスタ４ａ，４ｂと、ヒータランプ２へ供給する電力を供給（ＯＮ）／遮断（ＯＦＦ）する切替部であるトライアック５ａ，５ｂとが２つずつある点が異なる。
【００５８】
本発明に係る定着装置、例えば、第１のヒータランプ２ａがソフトスタート制御開始時に、既に第２のヒータランプ２ｂは第１の制御手段６ａによる制御中（全点灯中）であれば、その時は第１のヒータランプ２ａに対して第４の制御手段６ｄによる制御を行う必要はなくなる。これを、第３実施形態として以下に詳しく説明する。
【００５９】
まず、この定着装置２０のヒータランプ２への通電制御動作について説明する。
図１０は、制御部６によるヒータランプ２の通電制御動作を示すフローチャートである。図１１は、サーミスタの検知結果と高調波ノイズレベルの関係を示すタイミングチャートである。
【００６０】
ここで、Ｐはヒータランプの番号を意味し、Ｐ＝１は第１のヒータランプ、Ｐ＝２は第２のヒータランプを意味する。したがって、図１０のフローチャートにおけるＬＰは第Ｐのヒータランプに関する数値を意味する。
第１のヒータランプ２ａの通電動作の場合、まず「Ｌ１←０」（Ｓ０）、「Ｎ←１」とする（Ｓ１）。制御部６がサーミスタ４ａの検出結果により、その温度を演算の上、第１の所定温度以上かを判定する（Ｓ２）。第１の所定温度未満であれば、第１実施形態と同様に、Ｎ≦５まではＳ３１〜Ｓ３４の処理（第３の制御手段６ｃによる制御処理）を繰り返し行う。Ｎ＞５となった時点で（Ｓ３１）、Ｓ３４１において、「Ｌ１←０」とした上で、第１の制御手段６ａでヒータランプ２に通電する（Ｓ３５）。第１の所定温度以上になる（Ｓ２）と、第２の制御手段６ｂによる制御処理へ移行し、「Ｍ←１」として（Ｓ４）、Ｓ５の処理を行う。
【００６１】
Ｓ５の処理後、第２の所定温度以上かを判定し（Ｓ６）、Ｐ≠１、すなわちＰ＝２として、Ｌ２＝０かを判定する（Ｓ８）。これは、第１ではない第２のヒータランプが第４／第３の制御手段６ｄ，６ｃによる制御中でないことを確認している。Ｌ２＝０の場合は、Ｓ５に戻り、第２の制御手段６ｂでヒータランプ２に通電する。Ｌ２＝０でない場合は、別の（第２の）ヒータランプ２ｂが第４／第３の制御手段６ｄ，６ｃにて制御中であり、Ｌ２＝０になるまで待機する。制御部６のサーミスタ４の検出結果による温度演算（Ｓ６）結果から、第２の所定温度以下になると、「Ｌ１←１」（Ｓ８１）とした上で、第４の制御手段６ｄにより所定時間として設定している１．５ｓを経過させ（Ｓ７）、Ｓ１に戻る。
【００６２】
次に、Ｓ３０及びＳ５の処理については、前記第２実施形態とほぼ同じなので、異なる点を主に説明する。
Ｓ２でＮＯと判定される限り所定サイクル終了までＳ３１〜Ｓ３３を繰り返す処理は、第１実施形態と同じなので、説明は省略する。
Ｓ３１〜Ｓ３３の処理（第３の制御手段６ｃによる制御）により順次導通角を減少させ、最終的に（第５の導通角による通電期間（６サイクル）経過後）Ｓ３１にて、「Ｎ＞５」となっているので、「Ｌ１←０」（Ｓ３４１）とした上で、Ｓ２でＮＯと判定される限り、全位相で通電（全点灯）する（第１の制御手段６ａ：Ｓ３５）。
【００６３】
また、Ｓ５においては、第２の制御手段６ｂにおいて、導通角１５３°による通電を常時行ったり導通角を１５３°より大きくすると、ヒータランプ２内部抵抗の低下をより抑制することができる。しかし、第２の制御手段６ｂによる制御時の高調波ノイズは大きくなるので（図１１のＡ値が大きくなる）、今回の説明では導通角１５３°かつ６サイクル中１サイクル通電をしている。
ただし、ヒータランプ２の定格や入力電圧等で図１１にしめすように、
Ａ値＋Ｂ値（ソフトスタート制御時に発生）−Ｅ値（第４の制御手段による制御により高調波ノイズが１．５ｓ間に低減したレベル値）＋Ｆ値（別のヒータランプが第２の制御手段６ｂによる制御をストップさせる時の残留レベル値）＝Ｃ値
が規制値内であるなら導通角やカウント数、加えて第４の制御手段の時間（所定時間経過分の時間）等は変化しても問題はない。
【００６４】
また、第１の所定温度と第２の所定温度は同一であっても、第１の所定温度が高く設定されていても問題はない。ただし、定着ローラ３への伝熱時間遅延、またノイズ等による温度検知誤差等を考慮して決定した方が良い。
【００６５】
加えて、Ｓ８はＳ５３／Ｓ５４とＳ６との問にあっても問題はなく、Ｓ８でＬ２＝１からＬ２＝０になるまでの待機直後Ｓ６でＮＯ判定になるならＳ７の待機時間をＳ８での待機時間を差し引いた時間に短縮しても問題は無い。この方がヒータランプの温度低下を抑制できる。
また、今回の実施例ではヒータランプが２つの場合を説明したが、３つ以上の場合でも同様の制御を行えば良い。
【００６６】
第１のヒータランプ２ａの通電制御の場合、第２のヒータランプ２ｂの第２の制御手段６ｂによる高調波ノイズのオフセットの影響で、単独の場合と比べソフトスタート設定回数を短くしないと高調波規制内にならなくなる。第１のコピーランプ２ａのソフトスタート前に第４の制御手段６ｄで制御するだけでなく、第２のコピーランプ２ｂも第２の制御手段６ｂによる制御をストップさせる。このことで、第２のコピーランプ２ｂ側の高調波ノイズは、第１のコピーランプ２ａのノイズレベルが最大になる時には、ほとんど０となる。第１のコピーランプ２ａの第２／第３の制御手段６ｂ，６ｃによる制御は単独の場合とほぼ同じでもフリッカ／高調波ノイズは規制値内に抑えることが可能である。
【００６７】
また、第２のヒータランプ２ａについて、上記以外のタイミングでは第２の制御手段６ｂによる制御を続けることで内部抵抗の低下が抑えられ、第２のコピーランプ２ｂも第２／第３の制御手段６ｂ，６ｃによる制御は単独の場合とほぼ同じでもフリッカ／高調波ノイズは規制値内に抑えることが可能である。当然、第２のヒータランプ２ｂの第４／第３制御手段６ｄ，６ｃによる制御は第１のヒータランプ２ａは第２の制御手段６ｂによる通電はストップさせる必要がある。
【００６８】
なお、ヒータランプの定格が複数個で同一ではない場合には、定格が大きいもののみ第２の制御手段を行えば良い場合もあり、その場合は定格が大きいもののみに請求項３の制御が当てはまることになる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、従来までは定着手段の温度調節（温調）において、エネルギー完全遮断時からエネルギー供給へ移行する時に、エネルギー源一発熱手野間の抵抗値を最大から小さく変化させたり、エネルギー供給を段階的に増やしたりしていたが、エネルギー完全遮断を止めて、その代わりに微少にエネルギーを供給することで、負性抵抗により起こる発熱手段への通常のエネルギー供給直後に発生するエネルギーの突入を抑える。
また、従来のように供給電源−ヒータランプ間に設けている抵抗，抵抗をバイパスさせるトライアックによるコストを抑えることができ、かつそれらを配設するスペースの必要がなくなり、省スペースが謀れるようになる。
【００７０】
また、本発明によれば、第２の制御手段による制御（発熱手段をできる限り冷めないようにする制御）時に発生する高調波ノイズが、第３の制御手段による制御時にオフセットされてしまうので（第３の制御手段の制御時間を長くするほどフリッカノイズに有利となるのだが）、あまり制御時間を長くできなかったのだが、第２の制御手段の時間を所定時間ストップさせることでオフセット分が減少し、発熱部をできる限り冷めないようにしながら、フリッカ規制値内で第３の制御手段の制御時間を長くすることが可能となり、高調波／フリッカノイズを共に抑制可能となる。
【００７１】
また、本発明によれば、所定時間だけヒータランプ２への微少な通電を止める第４の制御手段６ｄによる制御を第２の制御手段６ｂから第３の制御手段６ｃ（ソフトスタート制御）へ移行する間に行うことで、第４の制御手段６ｄによる制御を行わない（ヒータランプ２への微少な通電を止めない）場合と比べより高調波レベルは抑制される。
【００７２】
また、本発明によれば、発熱手段を複数設け、制御部は、ある一つの発熱手段が第２の制御手段による制御を行っている期間に、別の発熱手段が第３の制御手段へ移行する直前には、一旦第２の制御手段による制御をストップさせ、その別の発熱手段の第３の制御手段による制御が終了するまで、電力供給を行わない。このことで、別の発熱手段側の高調波ノイズは、一方の発熱手段のノイズレベルが最大になる時には、ほとんど０となる。発熱手段の第２／第３の制御手段による制御は、単独の場合とほぼ同じでも、フリッカ／高調波ノイズは規制値内に抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の定着装置の第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態において、制御部によるヒータランプの通電制御動作を示すフローチャートである。
【図３】第１実施形態において、トライアック制御信号とヒータランプへの入力電圧／入力電流の関係を示すタイミングチャートである。
【図４】第１実施形態において、サーミスタの検知結果と高調波ノイズレベルの関係を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明に係る画像形成装置の定着装置の第２実施形態を示すブロック図である。
【図６】第２実施形態において、トライアック制御信号とヒータランプへの入力電圧／入力電流の関係を示すタイミングチャートである。
【図７】第２実施形態において、トライアック制御信号とヒータランプへの入力電圧／入力電流の関係を示すタイミングチャートである。
【図８】第２実施形態において、サーミスタの検知結果と高調波ノイズレベルの関係を示すタイミングチャートである。
【図９】本発明に係る画像形成装置の定着装置の第３実施形態を示すブロック図である。
【図１０】第３実施形態において、制御部によるヒータランプの通電制御動作を示すフローチャートである。
【図１１】第３実施形態において、サーミスタの検知結果と高調波ノイズレベルの関係を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１  定着装置
２  ヒータランプ
３  定着ローラ
４  サーミスタ
５  トライアック
６  制御部
６ａ  第１の制御手段
６ｂ  第２の制御手段
６ｃ  第３の制御手段
６ｄ  第４の制御手段
７  商用電源
８  ゼロクロス信号生成部
９  直流電源手段７
【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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【図６】
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【図７】
0003607169.tif 000008
【図８】
0003607169.tif 000009
【図９】
0003607169.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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