(57)【要約】【課題】  ハロゲンヒーターを直流電圧によって駆動することなく、突入電流を抑制することができる定着装置の制御回路を提供する。【解決手段】  交流電流が正の場合、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐはフォトカプラＰＨｐにおいて制御回路から入力した制御信号によりＯＮし、ダイオードＤｐを介して電流を流し、インダクタＬ1に電磁エネルギーを蓄積する。交流電流が負の場合、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｎはフォトカプラＰＨｎにおいて制御回路から入力した制御信号によりＯＮし、ダイオードＤｎを介して電流を流し、インダクタＬ1に電磁エネルギーを蓄積する。一方、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐおよびＱｎのＯＦＦ時において、インダクタＬ1とコンデンサＣｓｎとからなる共振回路から高電圧が発生し、バリスタＶＺ1のバリスタ電圧を超えると、インダクタＬ1の蓄積エネルギーがハロゲンヒーターＨｔｅに消費される。【選択図】      図１
2006145661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式による記録装置における定着装置の制御回路であって、
商用交流電圧を供給する商用交流電源と、
前記商用交流電源を入力とし、発熱体と直列に接続されるスイッチング手段およびインダクタと、
共振回路、または、回生回路からなり、前記インダクタに蓄積されたエネルギーの一部を前記発熱体に適宜供給するエネルギー回収手段と、
を備え、
前記スイッチング手段が、極性が異なる２つの単方向のスイッチング素子からなり、前記商用交流電圧の正負に対し、選択的にスイッチングを行うことを特徴とする定着装置の制御回路。
【請求項２】
電子写真方式による記録装置における定着装置の制御回路であって、
商用交流電圧を供給する商用交流電源と、
前記商用交流電源を入力とし、発熱体と直列に接続される第１のスイッチング手段およびインダクタと、
半導体素子による第２のスイッチング手段および前記第２のスイッチング手段と極性が異なる第３のスイッチング手段からなり、前記商用交流電圧の正負に対し、選択的にスイッチングを行い、前記インダクタに蓄積されたエネルギーを前記発熱体に適宜供給するエネルギー回収手段と、
を備え、
前記第１のスイッチング手段が、極性が異なる２つの単方向のスイッチング素子からなり、前記商用交流電圧の正負に対し、選択的にスイッチングを行うことを特徴とする定着装置の制御回路。
【請求項３】
電子写真方式による記録装置における定着装置の制御回路であって、
商用交流電圧を供給する商用交流電源と、
前記商用交流電源を入力とし、発熱体と直列に接続される双方向スイッチング手段と、
からなり、
前記双方向スイッチング手段によって、前記発熱体への通電を開閉することにより電力制御を行う第１の電力制御回路と、
前記第１の電力制御回路に並列に接続され、請求項２に記載の定着装置における電力制御回路からなる第２の電力制御回路と、
を備え、
温度制御の開始時および小電力領域以下においては、前記第２の電力制御回路によって制御を行い、大電力領域においては、前記第１の電力制御回路によって制御を行うことを特徴とする定着装置の制御回路。
【請求項４】
電子写真方式による記録装置における定着装置の制御回路であって、
商用交流電圧を供給する商用交流電源と、
請求項３に記載の定着装置の制御回路における発熱体および第１の電力制御回路ならびに第２の電力制御回路からなる、複数の発熱制御モジュールと、
前記発熱制御モジュールの極性が反転され、前記発熱制御モジュールと前記商用交流電源に対して並列に接続される、複数の反転発熱制御モジュールと、
を備え、
前記発熱制御モジュールと前記反転発熱制御モジュールとの数の差が最小になるように構成されることを特徴とする定着装置の制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に電子写真方式によるプリンタや複写機に用いられ、トナーを熱によって印字媒体に定着させる定着装置の制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は従来における定着装置の構成を示す図である。この図において、定着装置は主に、ヒートローラー２と、プレッシャローラー７とから構成される。ヒートローラー２とプレッシャローラー７とは、図示しない軸受けによってロアフレーム１２に支持され、且つ、プレッシャローラー７が、ロアフレーム１２との間に設けられたテンションスプリング１１によって所望の圧力にて付勢され、ヒートローラー２と互いに接触して配置される。また、また、ヒートローラー２は、印字媒体（紙）１４を搬送させるための回転運動を行うので、図示しない駆動ギアが設けられている。
【０００３】
ヒートローラー２は、中空の金属パイプ３の外表側に、耐熱性を有するシリコンゴムによって構成される弾性層４が設けられ、さらに、その表層に、溶融したトナーが付着しないように、表面エネルギー（摩擦係数）が小さいフッ素樹脂等によって構成される離型層５が設けられている。
プレッシャローラー７は、シャフト８を中心に、耐熱性があり、且つ、低硬度なシリコンスポンジによって構成された弾性体９を有する。さらにその表面に、ヒ一トローラー２と同様に、離型層１０が形成されている。
【０００４】
ヒートローラー２の中心部には、管状のハロゲンヒーター部１が設けられる。ハロゲンヒーター部１は、石英管の中に、タングステン製のフィラメントをハロゲンガス（例えば、沃素）と共に封入している。また、ヒートローラー２の表面には、温度検出用のサーミスタ６が当接し、設置される。サーミスタ６の抵抗値は、プリンタや複写機等の、装置本体の制御を行う制御回路（図示しない）により監視され、ハロゲンヒーターＨｔｅ（発熱体）は、サーミスタ６の抵抗値に基づいて、制御回路から出力される制御信号に応じて、図示しない温度制御部からの電流により駆動され、温度が制御される。
【０００５】
図６は従来における定着装置のヒーター制御回路（以下、ヒータ制御回路という）（電力制御回路）の回路図である。ヒーター制御回路は温度制御部によって制御される。この図において、ヒーター制御回路は、商用交流電源Ｖacと、ハロゲンヒーターＨｔｅと、トライアックＱｔと、フォトトライアックＰＨｚと、コンデンサＣｆ、Ｃｇと、抵抗Ｒｔ、Ｒｇとから構成される。
【０００６】
トライアックＱｔは制御電極に印加される電圧によって交流電流をＯＮ／ＯＦＦし、ハロゲンヒーターＨｔｅの温度制御を行う。フォトトライアックＰＨｚは、フォトカプラにトライアックを組み込んだ構成になっており、機器の安全規格上、人間が扱う制御部に商用交流の電圧が伝播しないようにするために、図示しない発光側（１次側）と、図５に示す受光側（２次側）とを電気的に絶縁しつつ、発光側に出力される信号によって、受光側において双方向に電流を流すようになっている。コンデンサＣｇ、ＣｆはトライアックＱｔのスイッチング動作に伴うノイズを抑制するノイズフィルタを構成する。抵抗Ｒｔはトライアックの制御電極に電圧を印加する。抵抗Ｒｇはトライアックの動作を安定化させる。
【０００７】
商用交流電源Ｖacの一端がハロゲンヒーターＨｔｅの一端およびコンデンサＣｆの一端に接続される。ハロゲンヒーターＨｔｅの他端がトライアックＱｔの一端および抵抗Ｒｔの一端に接続される。抵抗Ｒｔの他端がフォトトライアックＰＨｚの受光側の一端に接続される。フォトトライアックＰＨｚの受光側の他端がトライアックＱｔの制御電極およびコンデンサＣｇの一端ならびに抵抗Ｒｇの一端に接続される。商用交流電源Ｖacの他端がトライアックＱｔの他端、コンデンサＣｆの他端、コンデンサＣｇの他端および抵抗Ｒｇの他端に接続される。
【０００８】
次に、従来における定着装置の動作を説明する。
先ず、図示しない電子写真方式の画像形成部によって形成されたトナー像が印字媒体１４に転写され、該定着装置に搬送される。ヒートローラー２は、本体の印字開始と共に、駆動ギアによって回転され、これに従動して、ヒートローラー２に当接するプレッシャローラー７も回転する。この回転方向に沿って、各ローラーのニップ部に、未定着トナー１５が表面に転写された印字媒体１４が搬送され、各ローラー間を通過する。これらの動作により、未定着トナー１５は加熱されて溶融し、印字媒体１４に押圧されて定着する。印字媒体１４は各ローラーのニップ部を通過した後、温度が急速に低下し、これにより、未定着トナー１５が固着し、定着が完了する。未定着トナー１５が定着した印字媒体１４は排出ローラーにより搬送、排出され、本体からの文字情報が印字出力される。  
【０００９】
このとき、サーミスタ６の検出温度と所望の設定温度とが前述した制御回路によって比較され、サーミスタ６の検出温度が設定温度に満たない場合、温度制御部がヒーター制御回路に、ハロゲンヒーターＨｔｅへの通電の開始を指示し、サーミスタ６の検出温度が設定温度を超える場合、温度制御部がヒーター制御回路に、ハロゲンヒーターＨｔｅへの通電の中止を指示し、ハロゲンヒーターＨｔｅの温度を一定に保つ制御を指示する。具体的に、前述した温度制御部からフォトトライアックＰＨｚの発光側にＯＮ信号が出力されることにより、ヒーター制御回路におけるフォトトライアックＰＨｚの受光側がＯＮし、抵抗Ｒｔを介してトライアックＱｔのゲートに電圧が印加され、トライアックＱｔがＯＮし、ハロゲンヒーターＨｔｅに電圧が印加される。
【００１０】
しかしながら、上述した従来のヒーター制御回路においては、図８（ｂ）に示すように、ＯＮ／ＯＦＦ制御を基本としてハロゲンヒーターＨｔｅの温度制御を行っており、制御しようとする温度付近において、熱抵抗、熱容量による時間遅れにより、図８（ａ）に示すように、どうしても温度の上下（温度リップル）が発生してしまう。また、ヒーター制御回路は、プリンタや複写機といった本体装置の待機時において、ハロゲンヒーターＨｔｅに供給される電力を抑制するために、ＯＮ／ＯＦＦ制御の周期の中において、ＯＮ時間の占める割合（ＯＮデューティ）が小さくなるように制御を行う。このため、ハロゲンヒーターＨｔｅのフィラメントの温度が、通常の使用時に比して低くなり、ヒーター制御回路がＯＮする度に、図８（ｃ）に示す電流波形（エンベロープ）のように、大きな突入電流が生ずる。このとき、フィラメントを構成する金属（タングステン）の抵抗の温度係数が正であり、且つ、フィラメントが定格電力時に定格の抵抗値を有するように設計されているために、定格の数十倍もの突入電流が生ずるという問題があった。
【００１１】
ここで、本体装置は、ＥＭＣ（ElectroMagenetic  Compatibility）規制に抵触しないように、電源高調波や、その電源によって点灯する照明のちらつきの状態の程度を示すフリッカ等の規格を満足する必要があるが、上記のように周期が長く（概ね、数秒〜数１０秒）、且つ、ＯＮデューティが低い（概ね１０％以下）ＯＮ／ＯＦＦ制御によってハロゲンヒーターＨｔｅの温度制御を行う場合、該ハロゲンヒーターの消費電力が概ね８００Ｗを越えると、これらの規格を満足することが難しくなる。  
【００１２】
尚、例えば、特許文献１には、画像形成において、ヒーター２をＯＮさせる際に、定格電圧Ｖｆより低い電圧Ｖｒｃを任意の時間Ｔｒｃだけ印加してから定格電圧Ｖｆを印加し、ヒーター２をＯＦＦさせる際に、定格電圧Ｖｆを印加している状態から任意の時間Ｔｒｃだけ定格電圧Ｖｆより低い電圧Ｖｒｃを印加した後にＯＦＦさせるといった、ヒーターへの供給電圧の切り替えを行う定着装置が記載されている。
しかしながら、該公報に係る発明においても、ヒーター２の温度の低い場合にヒーター２の抵抗値が小さくなる（概ね、数Ωになる）ことをカバーすることができず、ヒーター２がＯＮするときに、大きな突入電流が流れるという問題があった。
【００１３】
また、例えば、特許文献２には、画像形成において、定着ヒーターがＯＮからＯＦＦになる際に、ＣＰＵ１３からのヒーターイネーブルをスイッチング素子２２に送出し、スイッチング素子２２において位相制御を行うことにより、通電エネルギーを線形に制御する画像形成装置およびそのヒーター電流制御方法が記載されている。
しかしながら、該公報に係る発明においても、定着ヒーターの温度の低い場合に定着ヒーターの抵抗値が小さくなることをカバーすることができず、定着ヒーターがＯＮするときに、大きな突入電流が流れるという問題があった。
【００１４】
また、特許文献２に係る発明においては、定着ヒーターの温度制御を位相制御によって線形に行うため、特許文献１に係る発明のように、ＯＮ／ＯＦＦ制御において、設定温度付近にて温度リップルが大きくなるという問題を回避することはできるが、位相制御において、以下の理由により、定着ヒーターの抵抗値が低い場合、電圧の時間変化（ｄＶ/ｄｔ）が大きい電流が流れ、これによって、高調波規格を満足することが困難になるという別の問題があった。すなわち、位相制御においては、スイッチング素子をＯＮするタイミングにおいて。電圧の立ち上がりが急峻であり、且つ、交流電圧の波形が低いタイミングにてスイッチング素子をＯＮするため、定着ヒーターの温度上昇が小さく、定着ヒーターのフィラメントの抵抗値が定格時の数１０分の１の値となり、突入電流が抑制されなくなる。さらに、定着ヒーターに供給される電力が小さいため、定着ヒーターの温度上昇が小さくなり、突入電流が抑制されない状態が継続するという問題があった。
【００１５】
また、例えば、特許文献３には、ＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）制御によって、抵抗によって構成される発熱体である熱定着器の温度制御を行う、画像形成装置の熱定着器における加熱素子の電力消費量を調整して温度を制御するための装置が記載されている。該公報に係る発明においては、発熱素子の温度制御をＰＷＭ制御にて行うので、通電エネルギーを線形に制御することができ、且つ、突入電流の問題も発生しない。
しかしながら、ＰＷＭ制御において用いられる半導体スイッチング素子が双方向ではないため、どうしても直流駆動の構成となってしまい、ハロゲンヒーターには直流電圧が印加されることになる。ハロゲンヒーターに直流電圧を印加すると、ハロゲンヒーター内部にて行われる、所謂、ハロゲンサイクルに支障をきたし、ハロゲンヒーターの寿命が短くなってしまうという問題があった。ここで、ハロゲンヒーターに直流電圧を印加すると、寿命が短くなってしまうことは広く一般に知られており、電子写真分野での定着器において、直流駆動がされる例は殆ど見受けられない。
【特許文献１】特開平９−２９７４９６号公報
【特許文献２】特開平６−２４２６４４号公報
【特許文献３】特開平１０−１１１６２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
さらに、上述した例における温度制御における問題点は、ヒーターの電力が大きくなる程顕著になり、ヒーターの大型機や高速機への対応、ウオームアップ時間の短縮において、大きな障害となるという問題があった。
【００１７】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、ハロゲンヒーターを直流電圧によって駆動することなく、突入電流を抑制することができる定着装置の制御回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、この発明では、以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は電子写真方式による記録装置における定着装置の制御回路であって、商用交流電圧を供給する商用交流電源と、前記商用交流電源を入力とし、発熱体と直列に接続されるスイッチング手段およびインダクタと、共振回路、または、回生回路からなり、前記インダクタに蓄積されたエネルギーの一部を前記発熱体に適宜供給するエネルギー回収手段とを備え、前記スイッチング手段が、極性が異なる２つの単方向のスイッチング素子からなり、前記商用交流電圧の正負に対し、選択的にスイッチングを行うことを特徴とする。
この発明によれば、極性が異なる２つの単方向のスイッチング素子によって、交流電流に対して、例えば、ＰＷＭ制御が行われ、エネルギー回収手段によって、スイッチング手段が閉路していたときにインダクタに蓄積されたエネルギーの一部が発熱体に供給される。
【００１９】
請求項２に係る発明は、電子写真方式による記録装置における定着装置の制御回路であって、商用交流電圧を供給する商用交流電源と、前記商用交流電源を入力とし、発熱体と直列に接続される第１のスイッチング手段およびインダクタと、半導体素子による第２のスイッチング手段および前記第２のスイッチング手段と極性が異なる第３のスイッチング手段からなり、前記商用交流電圧の正負に対し、選択的にスイッチングを行い、前記インダクタに蓄積されたエネルギーを前記発熱体に適宜供給するエネルギー回収手段とを備え、前記第１のスイッチング手段が、極性が異なる２つの単方向のスイッチング素子からなり、前記商用交流電圧の正負に対し、選択的にスイッチングを行うことを特徴とする。
この発明によれば、第２のスイッチング手段および第３のスイッチング手段が発熱体と直列回路をなし、インダクタに蓄積されたエネルギーが殆ど発熱体に消費される。
【００２０】
請求項３に係る発明は、電子写真方式による記録装置における定着装置の制御回路であって、商用交流電圧を供給する商用交流電源と、前記商用交流電源を入力とし、発熱体と直列に接続される双方向スイッチング手段とからなり、前記双方向スイッチング手段によって、前記発熱体への通電を開閉することにより電力制御を行う第１の電力制御回路と、前記第１の電力制御回路に並列に接続され、請求項２に記載の定着装置における電力制御回路からなる第２の電力制御回路とを備え、温度制御の開始時および小電力領域以下においては、前記第２の電力制御回路によって制御を行い、大電力領域においては、前記第１の電力制御回路によって制御を行うことを特徴とする。
この発明によれば、発熱体の温度が低く、突入電流が問題になる、動作開始時および小電力領域において、第２の電力制御回路によって電力制御が行われ、発熱体の温度が高く、突入電流が問題にならなくなる大電力領域において、第１の電力制御回路によって電力制御が行われる。
【００２１】
請求項４に係る発明は、電子写真方式による記録装置における定着装置の制御回路であって、商用交流電圧を供給する商用交流電源と、請求項３に記載の定着装置の制御回路における発熱体および第１の電力制御回路ならびに第２の電力制御回路からなる、複数の発熱制御モジュールと、前記発熱制御モジュールの極性が反転され、前記発熱制御モジュールと前記商用交流電源に対して並列に接続される、複数の反転発熱制御モジュールとを備え、前記発熱制御モジュールと前記反転発熱制御モジュールとの数の差が最小になるように構成されることを特徴とする。
この発明によれば、複数の発熱体が設けられた定着装置において、正負の電流に対する電源の負担を均等化しつつ、小電力領域の制御が行われる。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に係る発明によれば、突入電流の発生がなく、エネルギーを線形に制御することができるＰＷＭ制御を交流に対して行うことができ、例えば、ハロゲンヒーターのように、直流駆動に適さない熱源の制御をＰＷＭ制御によって行うことができる効果がある。また、スイッチング手段が閉路していたときにインダクタに蓄積されたエネルギーの一部が発熱体に供給することができ、エネルギー効率を向上させることができる効果がある。
【００２３】
請求項２に係る発明によれば、インダクタに蓄積されたエネルギーが殆ど発熱体に消費されるので、さらに電力効率を向上させることができる効果がある。
【００２４】
請求項３に係る発明によれば、使用するスイッチング素子が高価になりがちな第２の電力制御回路を必要な場合のみ使用することとし、回路構成を簡素化し、スイッチング素子の電流定格も小さくすることができ、装置のコストダウンを図ることができる効果がある。
【００２５】
請求項４に係る発明によれば、定着装置の制御回路が正弦波交流を基本として設計されるので、電流の正負の対称性を向上させることにより、動作上の不具合を誘発する要因を軽減することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照し、この発明の第１の実施形態について説明する。
図１は本実施形態におけるヒーター制御回路（電力制御回路）の回路図である。この図において、ヒーター制御回路は、商用交流電源Ｖacと、インダクタＬ1と、スイッチング素子であるＮチャンネルのＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor−Field  Effect  Transistor）Ｑｐ（スイッチング手段）（第１のスイッチング手段）と、ＰチャンネルのＭＯＳ−ＦＥＴＱｎ（スイッチング手段）（第１のスイッチング手段）と、フォトカプラＰＨｐ、ＰＨｎと、ダイオードＤｐ、Ｄｎと、コンデンサＣｓｎ（エネルギー回収手段）と、バリスタＶＺ1（エネルギー回収手段）とから構成される。
【００２７】
尚、ＭＯＳ−ＦＥＴにおいて、Ｑｐ，Ｑｎの添字とチャンネルを形成する半導体の型を示す表記が異なっているが、これは、次の理由により定義したものであり、以下、この定義に従うこととする。すなわち、ＮチャンネルのＭＯＳ−ＦＥＴはゲートに正の信号を入力することにより、ターンオンするので、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐ（Positive）という。また、ＰチャンネルのＭＯＳ−ＦＥＴはゲートに負の信号を入力することにより、ターンオンするので、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｎ（Negative）という。
【００２８】
インダクタＬ1はコンデンサＣｓｎと並列に接続され、共振回路をなす。ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐ、Ｑｎは、ゲートに印加される電圧によってＯＮ／ＯＦＦし、ハロゲンヒーターＨｔｅの温度制御を行う。
尚、インダクタＬ1は、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐまたはＱｎがＯＮしてハロゲンヒーターＨｔｅに電流を流し始める場合、該電流による電気エネルギーを電磁エネルギーの形にて蓄積することにより突入電流を抑制し、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐまたはＱｎがＯＦＦしてハロゲンヒーターＨｔｅに電流を流さなくなる場合、蓄積された電磁エネルギーを電気エネルギーの形に変換し、ハロゲンヒーターＨｔｅに出力する。
【００２９】
フォトカプラＰＨｐ、ＰＨｎは、機器の安全規格上、人間が扱う制御部に商用交流の電圧が伝播しないように、図示しない発光側（１次側）と、図１に示す受光側（２次側）とを電気的に絶縁しつつ、発光側に出力される信号によって、受光側において、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐ、Ｑｎのゲートを駆動するゲート駆動型の構成となっており、例えば、株式会社東芝（登録商標）が製造しているＴＬＰ２５１が使用される。尚、フォトカプラＰＨｐ、ＰＨｎは、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐとＱｎをＯＮさせるためにゲートに印加される電圧が異なるため、フォトカプラＰＨｐ、ＰＨｎとして２系統設けられる。
【００３０】
バリスタＶＺ1は、通常、電気的に非導通状態であるが、両端子間に予め定められた電圧以上の電圧の信号が印加されると、導通状態になる。尚、上述した電圧のことをバリスタ電圧という。本実施形態においては、バリスタＶＺ1のバリスタ電圧は、印加される商用交流電源Ｖacの電源電圧の波高値より高く、且つ、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｎ、Ｑｐの耐電圧より低い電圧に設定される。
【００３１】
商用交流電源Ｖacの一端がハロゲンヒーターＨｔｅの一端およびバリスタＶＺ1の一端に接続される。ハロゲンヒーターＨｔｅの他端がインダクタＬ1の一端およびコンデンサＣｓｎの一端に接続される。インダクタＬ1の他端およびコンデンサＣｓｎの他端がバリスタＶＺ1の他端およびダイオードＤｐのアノードならびにダイオードＤｎのカソードに接続される。ダイオードＤｐのカソードがＭＯＳ−ＦＥＴＱｐのドレインに接続される。ダイオードＤｎのアノードがＭＯＳ−ＦＥＴＱｎのドレインに接続される。フォトカプラＰＨｐの受光側がＭＯＳ−ＦＥＴＱｐのゲートに接続される。フォトカプラＰＨｎの受光側がＭＯＳ−ＦＥＴＱｎのゲートに接続される。商用交流電源Ｖacの他端がＭＯＳ−ＦＥＴＱｐのソースおよびＭＯＳ−ＦＥＴＱｎのソースに接続される。フォトカプラＰＨｐおよびＰＨｎが、＋電源である＋Ｖおよび−電源である−Ｖに接続される。
【００３２】
尚、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐ、Ｑｎは、それぞれに接続されたダイオードＤｐ、Ｄｎによって、ハロゲンヒーターＨｔｅに流れる交流電流の正負に応じて、交互に動作する。
【００３３】
次に、本実施形態におけるヒーター制御回路の動作を説明する。
先ず、定着装置の電源が投入され、商用交流電源Ｖacがヒーター制御回路に電源を供給する。本体制御部がフォトカプラＰＨｐ、ＰＨｎの発光側に所望の電力に応じたデューティ比にて駆動信号を出力し、受光側において、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐ、Ｑｎのゲートを駆動し、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐ、Ｑｎが該ＯＮデューティに応じてＰＷＭ制御を行う。
このとき、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐ、ＱｎのＯＮ時の電流の立ち上がりは、印加されている瞬間の電圧値をｅとし、インダクタンスをＬ、ＯＮ時間をｔonとすれば、ＯＮ時の電流のピーク値Ｉpは、Ｉp＝ｅ×ｔon ／Ｌとなる。
【００３４】
例えば、商用交流電源Ｖacの電圧が１００Ｖとすると、ヒーター制御回路に印加される電圧の瞬時値の最大値が約１４１Ｖになり、インダクタＬ1のインダクタンスを１ｍＨ、ＯＮ時間ｔonを１０μＳｅｃとすれば、上述した計算式より、Ｉｐ＝１４１×（１×１０-6）／（１×１０-3）＝１．４１（Ａ）であり、従来、数１０Ａ〜百１００Ａにおよんでいた突入電流は十分小さく抑制される。また、ＰＷＭ制御によりＯＮデューティに応じて電力制御および、突入電流の抑制が行われるので、前述したようにＯＮ時間が１０μＳｅｃの時の小電力を長時間連続しても、ＯＮ時の電流のピーク電流は増加しない。  
【００３５】
一方、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐならびにＱｎのＯＦＦ時には、インダクタＬ1の両端に、コンデンサＣｓｎとの共振電圧が現れる。インダクタＬ1およびハロゲンヒーターＨｔｅと閉回路をなしているバリスタＶＺ1は、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐまたはＱｎのいずれかのＯＮ時にはバリスタ電圧以下の電圧しかかからないので導通状態にならず、電流を流さないが、上述したように共振電圧が発生した時には該共振電圧により導通し、Ｌ1に蓄積されたエネルギーは一部ハロゲンヒーターＨｔｅにおいて消費される。そして、その共振電圧の波高値は、バリスタＶＺ1のバリスタ電圧と電源電圧の和の電圧にクランプされるため、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐ、Ｑｎの耐圧を越えてしまうことはない。
【００３６】
ここで、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐおよびダイオードＤｐからなる直列回路と、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｎおよびダイオードＤｎからなる直列回路とが並列に接続されているため、互いに逆向きの電流を流す動作を行う。このため、インダクタＬ1に蓄積されたエネルギーの回収、および消費は、交流電源電圧の正、負どちらの極性のタイミングであっても行われる。
【００３７】
上記実施形態によれば、ゲートに印加される電圧によって交流電流の極性に合わせて交互にＯＮ／ＯＦＦする、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐ、Ｑｎを用いることにより、交流を一度整流して直流にしてからＭＯＳ−ＦＥＴといったスイッチング素子に供給することなく、交流電圧の正と負の電圧にてＰＷＭ制御が行われ、通電エネルギーが線形に制御され、且つ、突入電流の問題を回避することができる。
【００３８】
また、上記実施形態によれば、スイッチング素子として、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐ、Ｑｎを用いているため、ゲートに引加する電圧によって、高速にＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことができ（応答性がよいという）、それにより、ＯＮ時間を短縮し、突入電流のピーク値を、インダクタＬ1によって抑制できる範囲内に、抑制することができる。ここで、サイリスタやトライアックはゲートによってターンＯＮされると、電流が流れ続ける限りゲートによってターンＯＦＦできないので（応答性が悪いという）、インダクタＬ1によって突入電流のピーク値を抑制することが難しくなる。
【００３９】
また、上記実施形態によれば、スイッチング素子の制約により、負荷を直流によって駆動する構成にせざるを得なかった、従来のＰＷＭ制御による電力制御回路と異なり、互いに流す電流の向きが逆であるＭＯＳ−ＦＥＴＱｐとＱｎとを組み合わせて、それにより、ハロゲンヒーターＨｔｅに直流が印加されることなく、負荷であるハロゲンヒーターＨｔｅを交流によって駆動する構成をとることができる。そのため、ハロゲンヒーターにおいて、ハロゲンサイクルに支障を来たすことなく、寿命への影響を回避することができる。
【００４０】
また、上記実施形態によれば、インダクタＬ1と並列にコンデンサＣｓｎが接続され、インダクタＬ1およびハロゲンヒーターＨｔｅと共に閉回路をなすようにバリスタＶＺ1が接続され、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐまたはＱｎのいずれかがＯＮしているときに、インダクタＬ1に電磁エネルギーを蓄積し、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐおよびＱｎが共にＯＦＦしたときに、インダクタＬ1に蓄積されている電磁エネルギーを、インダクタＬ1とコンデンサＣｓｎとによって共振回路を構成し、該共振回路の共振周波数付近の周波数にて、ハロゲンヒーターＨｔｅに回生し、消費させるようにしたため、電力効率を向上させることができる。前述したように、インダクタＬ1に蓄積された電磁エネルギーの回収、および消費は、交流電源電圧の正、負どちらの極性のタイミングであっても行われるので、交流電流において電磁エネルギーを回生することができ、従来のＰＷＭ制御回路のように、電源電流を、一旦整流して直流にしてからＭＯＳ−ＦＥＴに供給する必要はない。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態によるヒーター制御回路の回路図（図２）は図１と類似しているが、インダクタＬ1と、ハロゲンヒーターＨｔｅと、ダイオードＤｐ1〜2、Ｄｎ1〜2、Ｄｐf（第２のスイッチング手段）、Ｄｎf（第３のスイッチング手段）とから構成される回路の動作が、第１の実施形態におけるインダクタＬ1と、ハロゲンヒーターＨｔｅと、コンデンサＣｓｎと、バリスタＶＺ1と、ダイオードＤｐ、Ｄｎとから構成される回路の動作が異なっている。
以下、図に従ってこの実施形態における回路の構成を説明する。
【００４２】
図２に示すように、本実施形態におけるヒーター制御回路は、商用交流電源Ｖacと、インダクタＬ1と、スイッチング素子であるＮチャンネルのＭＯＳ−ＦＥＴＱｐ（第１のスイッチング手段）と、ＰチャンネルのＭＯＳ−ＦＥＴＱｎ（第１のスイッチング手段）と、フォトカプラＰＨｐ、ＰＨｎと、ダイオードＤｐ1〜2、Ｄｎ1〜2、Ｄｐf、Ｄｎfとから構成される。インダクタＬ1は、第１の実施形態と同様に、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐまたはＱｎがＯＮしてハロゲンヒーターＨｔｅに電流を流し始める場合、該電流による電気エネルギーを電磁エネルギーの形にて蓄積することにより突入電流を抑制し、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐまたはＱｎがＯＦＦしてハロゲンヒーターＨｔｅに電流を流さなくなる場合、蓄積された電磁エネルギーを電気エネルギーの形に変換し、ハロゲンヒーターＨｔｅに出力する。
【００４３】
商用交流電源Ｖacの一端がハロゲンヒーターＨｔｅの一端およびダイオードＤｐfのカソードならびにダイオードＤｎfのアノードに接続される。ハロゲンヒーターＨｔｅの他端がインダクタＬ1の一端に接続される。インダクタＬ1の他端がダイオードＤｐ1のアノードならびにダイオードＤｎ1のカソードに接続される。ダイオードＤｐ1のアノードがダイオードＤｐ2のアノードおよびダイオードＤｐfのアノードに接続される。ダイオードＤｎ1のカソードがダイオードＤｎ2のカソードおよびダイオードＤｎfのカソードに接続される。ダイオードＤｐ2のカソードがＭＯＳ−ＦＥＴＱｐのドレインに接続される。ダイオードＤｎ2のアノードがＭＯＳ−ＦＥＴＱｎのドレインに接続される。フォトカプラＰＨｐの受光側がＭＯＳ−ＦＥＴＱｐのゲートに接続される。フォトカプラＰＨｎの受光側がＭＯＳ−ＦＥＴＱｎのゲートに接続される。商用交流電源Ｖacの他端がＭＯＳ−ＦＥＴＱｐのソースおよびＭＯＳ−ＦＥＴＱｎのソースに接続される。フォトカプラＰＨｐおよびＰＨｎが、＋電源である＋Ｖおよび−電源である−Ｖに接続される。
【００４４】
ダイオードＤｐ1〜2、Ｄｎ1〜2はそれぞれ同じ極性の向きにて直列回路をなし、交流電圧の正負によりＭＯＳ−ＦＥＴＱｐまたはＱｎをそれぞれ独立して動作させる。ダイオードＤｐf、Ｄｎfは、上述したダイオードＤｐ1およびＤｐ2、Ｄｎ1およびＤｎ2の接続点に接続され、後述するように電流回生動作を行う。尚、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐおよびＱｎ、フォトカプラＰＨｐ、ＰＨｎの構成および動作は、第１の実施形態と同様である。
【００４５】
次に、本実施形態におけるヒーター制御回路の動作を説明する。
本実施形態におけるヒーター制御回路の動作は、第１の実施形態におけるヒーター制御回路の動作と類似しているので、主に、相違点に着目して動作を説明する。尚、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐまたはＱｎのいずれかがＯＮしている場合（以下、ＯＮ時という）の動作は、第１の実施形態によるものと同様であり、流れる電流のピーク値等も同様である。
【００４６】
ここで、ＯＮ時において、例えば、電源電圧が正である場合、ダイオードＤｐ1およびＤｐ2が導通するが、ダイオードＤｐfは、カソードにかかる電源電圧に比して低い電圧（ダイオードＤｐ1およびＤｐ2の接続点における電圧）がアノードにかかるため、逆バイアスの状態となり、導通しない。また、電源電圧が負である場合、ダイオードＤｎ1およびＤｎ2が導通するが、ダイオードＤｎfは、アノードにかかる電源電圧に比して高い電圧（ダイオードＤｎ1およびＤｎ2の接続点における電圧）がカソードにかかるため、逆バイアスの状態となり、導通しない。
【００４７】
一方、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐならびにＱｎのＯＦＦ時において、例えば、電源電圧が正である場合、ダイオードＤｐ1およびＤｐ2が導通するので、ダイオードＤｐfを介してインダクタＬ1に蓄積されたエネルギーが回生される。また、電源電圧が負である場合、ダイオードＤｎ1およびＤｎ2が導通するので、ダイオードＤｎfを介してインダクタＬ1に蓄積されたエネルギーが回生される。そのため、電源電圧の正負に関わらず、インダクタＬ1に蓄積されたエネルギーが回生されることなる。このとき、ダイオードＤｐfおよびＤｎf
は、所謂、フライホイールダイオードとして機能する。そのため、ハロゲンヒーターＨｔｅにはインダクタＬ1から供給されるエネルギーによって電流が流れ続ける。そのため、上述した回路において、ＰＷＭ制御が行われる場合、所謂、定電流駆動と呼ばれる回路動作が行われる。ここで、ダイオードＤｐfおよびＤｎfがハロゲンヒーターＨｔｅと直列回路をなすため、回生されたエネルギーは殆どハロゲンヒーターＨｔｅにて消費される。
【００４８】
上記実施形態によれば、ＰＷＭ制御を行うことにより、負荷であるハロゲンヒーターＨｔｅに対して、定電流駆動が行われ、回生されたエネルギーは殆ど回収され、ハロゲンヒーターＨｔｅにて消費される。よって、第１の実施形態に比して、定着装置の制御回路のエネルギー効率を向上させることができる。
【００４９】
また、上記実施形態によれば、回生エネルギーの経路がダイオードによって構成されるため、回生エネルギーの損失の一部となる、ダイオードの順方向電圧（１個当たり、約０．７Ｖ）が、第１の実施形態において回生エネルギーの損失の一部となる、バリスタＶＺ1のバリスタ電圧（電源電圧よりも高く設定される）よりも大幅に低く、回生エネルギーの損失を抑制することができる。
【００５０】
以上のように、第２の実施形態におけるヒーター制御回路は、第１の実施形態におけるヒーター制御回路に比して、回路を構成する部品の点数は若干増加するが、回生回路によって、エネルギー効率を改善している。
【００５１】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
第３の実施形態によるヒーター制御回路の回路図（図３）は、図６に示す従来におけるヒーター制御回路と、図２に示す第２の実施形態におけるヒーター制御回路の基本部分とを並列に組合せて、扱う電力の大きさに応じて、制御に使用する回路を切り替えるようにする。
以下、図に従ってこの実施形態における回路の構成を説明する。
【００５２】
図３に示すように、本実施形態におけるヒーター制御回路は、商用交流電源Ｖacと、コンデンサＣｆと、制御ユニットＨｂ（発熱制御モジュール）とから構成される。制御ユニットＨｂは、図３に示すように、例えば、全電力の１／４の電力までを扱う小電力制御ユニットＨｂl（第２の電力制御回路）と、全電力の１／４の電力から全電力までを扱う大電力制御ユニットＨｂh（第１の電力制御回路）と、ハロゲンヒーターＨｔｅとから構成される。
【００５３】
大電力制御ユニットＨｂhは、トライアックＱｔと、フォトトライアックＰＨｚと、コンデンサＣｆ、Ｃｇと、抵抗Ｒｔ、Ｒｇとから構成される。尚、大電力制御ユニットＨｂhは、従来における温度制御部内のヒーター制御回路と同様の構成であり、同様の動作を行う。
【００５４】
小電力制御ユニットＨｂlは、インダクタＬ1と、スイッチング素子であるＮチャンネルのＭＯＳ−ＦＥＴＱｐ（スイッチング素子）と、パルストランスＰＴｐと、ダイオードＤｐ、Ｄfと、抵抗ＲＴｐとから構成される。小電力制御ユニットＨｂlは、第２の実施形態におけるヒーター制御回路に比して、スイッチング素子の系統が、正極性用のＭＯＳ−ＦＥＴＱｐ周辺のみに簡素化され、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐのゲートが、パルストランスＰＴｐによって、駆動されるところが異なる。パルストランスＰＴｐは、１次側において前述した温度制御部が接続され、機器の安全規格上、人間が扱う制御部に商用交流の電圧が伝播しないようにするために、１次側と２次側とを電気的に絶縁しつつ、１次側に出力されたパルスを２次側に伝達させるようになっている。
【００５５】
商用交流電源Ｖacの一端がハロゲンヒーターＨｔｅの一端およびダイオードＤfのカソードに接続される。ハロゲンヒーターＨｔｅの他端がインダクタＬ1の一端に接続される。インダクタＬ1の他端がダイオードＤｐのアノードならびにダイオードＤfのアノードに接続される。ダイオードＤｐのカソードがＭＯＳ−ＦＥＴＱｎのドレインに接続される。パルストランスＰＴｐの１次側の端に、図示しない温度制御部が接続される。パルストランスＰＴｐの２次側の一方の端に、抵抗ＲＴｐの一方の端およびＭＯＳ−ＦＥＴＱｐのゲートが接続される。商用交流電源Ｖacの他端がＭＯＳ−ＦＥＴＱｐのソースおよびパルストランスＰＴｐの２次側の他方の端ならびに抵抗ＲＴｐの他方の端に接続される。尚、インダクタＬ1の一端およびハロゲンヒーターＨｔｅの一端は、大電力制御ユニットＨｂh内のトライアックＱｔの一端および抵抗Ｒｔの一端に接続される。
【００５６】
以上のように、電力制御ユニットＨｂlは、第２の実施形態におけるヒーター制御回路の構成を、正極性用のみに簡素化したものなので、電源電圧が正極性のときのみ、定電流制御回路として動作する。
【００５７】
次に、本実施形態におけるヒーター制御回路の動作を説明する。
本実施形態におけるヒーター制御回路は、前述したように、全電力の１／４の電力まで（以下、小電力領域という）は小電力制御ユニットＨｂlによって制御し、全電力の１／４の電力から全電力まで（以下、大電力領域という）は大電力制御ユニットＨｂhによって制御する。尚、上記のような、小電力制御ユニットＨｂlまたは大電力制御ユニットＨｂhの制御の切換は、温度制御回路から、フォトトライアックＰＨｚまたはパルストランスＰＴｐを介してトライアックＱｔまたはＭＯＳ−ＦＥＴＱｐのゲートに入力される信号によって行われる。尚、本制御の基本方針としては、ハロゲンヒーターＨｔｅのフィラメントの温度が低いときに突入電流が問題となるので、先ず、小電力制御ユニットＨｂlによって、ハロゲンヒーターＨｔｅのフィラメントを加熱し、次に、大電力制御ユニットＨｂhによって該フィラメントを定格一杯まで加熱する。
【００５８】
先ず、小電力制御ユニットＨｂlによって、小電力領域において制御を行う動作について説明する。
ＯＮ時において、例えば、電源電圧が正である場合、ダイオードＤｐが導通するが、ダイオードＤfは、カソードにかかる電源電圧に比して低い電圧（ダイオードＤｐおよびＤfの接続点における電圧）がアノードにかかるため、逆バイアスの状態となり、導通しない。また、電源電圧が負である場合、ダイオードＤｐが逆バイアスの状態となり、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐに電流が流れない。
【００５９】
一方、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐのＯＦＦ時において、電源電圧が正である場合、ダイオードＤｐが導通するので、ダイオードＤfを介してインダクタＬ1に蓄積されたエネルギーが回生される。また、電源電圧が負である場合、ダイオードＤｐが逆バイアスの状態となり、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐに電流が流れない。
【００６０】
ここで、本実施形態においては、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐのＯＮデューティを１００％未満としているので、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐのゲートを交流によって駆動することが可能となり、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐのゲートの駆動に、安価なパルストランスＰＴｐを使用することが可能になっている。以上のように、電力の値が小さい領域においては、ＭＯＳ−ＦＥＴを用いて線形性が高い制御が行われる。
【００６１】
次に、大電力制御ユニットＨｂhによって、大電力領域において制御を行う動作について説明する。
サーミスタ６の検出温度と所望の設定温度とに基づいて、温度制御部が大電力制御ユニットＨｂhに、ハロゲンヒーターＨｔｅへの通電の開始を指示する。具体的に、前述した温度制御部からパルストランスＰＴｐの１次側にＯＮ信号が出力されることにより２次側ＯＮ信号が伝播し、抵抗Ｒｔを介してトライアックＱｔのゲートに電圧が印加され、トライアックＱｔがＯＮし、ハロゲンヒーターＨｔｅに交流電圧が印加される。
【００６２】
このとき、ハロゲンヒーターＨｔｅのフィラメントは、前述した小電力制御ユニットＨｂlによって、帯熱しているため、抵抗値が設計値通りの値に上昇しており、スイッチング素子のスイッチング動作による突入電流は抑制される。
【００６３】
次に、本実施形態におけるヒーター制御回路において、大電力制御ユニットＨｂhと小電力制御ユニットＨｂlとの切換動作の詳細を、図４を参照して説明する。
【００６４】
先ず、図４（ａ）に示す区間Ａにおいては、ハロゲンヒーターＨｔｅを目標温度にする動作が行われ、図４（ｂ）および（ｃ）に示すように、小電力制御ユニットＨｂlが、大電力制御ユニットＨｂhの駆動が行われる前に、必ず、数秒間駆動される。そして、上記の動作により、ハロゲンヒーターＨｔｅの温度が目標温度に近くなり、待機状態（区間Ｂ）になると、ハロゲンヒーターＨｔｅを目標温度付近に保つために、小電力制御ユニットＨｂlのみによってハロゲンヒーターＨｔｅの制御が行われる。そして、印字が開始され（区間Ｃ）、必要な熱量が増加すると、大電力制御ユニットＨｂhが駆動されるが、この場合も、小電力制御ユニットＨｂlが、大電力制御ユニットＨｂhの駆動が行われる前に、必ず、２〜３秒間駆動される。以上のような制御により、ハロゲンヒーターＨｔｅには、図４（ｄ）に示すような電流が流れる。
【００６５】
次に、ハロゲンヒーターＨｔｅに流れる電流の、駆動当初（図４（ｄ）のＳＴ部）の過渡的な制御について、図４（ｅ）を参照して説明する。ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐのゲートを駆動するパルストランスＰＴｐの駆動波形のデューティ比は除々に予め定められた値まで増加させられ、突入電流が防止される。
【００６６】
このとき、パルストランスＰＴｐは直流成分を伝達できないので、駆動波形のデューティ比の最大値は、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐに流れる電流に直流成分を有しない状態における最大値なる１／２となり、電流の最大値は大電力制御ユニットＨｂhの約半分となる。また、小電力制御ユニットＨｂlは、構成上、正負の電圧の内、どちらかのみの駆動（図４（ｄ）においては正側）となる。したがって、小電力制御ユニットＨｂlの駆動電力は全電力の約１／４となる。
【００６７】
以上のような制御シーケンスにより、温度に関して従来と同等のＯＮ／ＯＦＦ制御を行っても、図４（ａ）に示すように、温度リップルが抑圧され、図４（ｄ）に示すように、突入電流が抑圧される。
【００６８】
本実施形態においては、ハロゲンヒーターＨｔｅのフィラメントの温度が低く、突入電流の抑制が要求される、小電力領域においては、ＯＮデューティ１００％未満にて定電流制御を行う小電力制御ユニットＨｂlによって制御を行い、大電力領域においては、従来におけるヒーター制御回路と同様にＯＮ／ＯＦＦ制御または位相制御を行うことにより、定着装置の起動時に問題となる突入電流を抑制しつつ、安価にて、ヒーター制御回路を構成することができる。
【００６９】
ここで、トライアックＱｔは、同等の電流を流すことができるＭＯＳ−ＦＥＴＱｐに比して小型であり、且つ、安価であり、双方向の電流（交流）を流すことができるので、ハロゲンヒーターＨｔｅの温度が高くて、フィラメントの抵抗値が高く、突入電流が大きくならない大電流領域においては有利である。一方、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐが用いられた小電力制御ユニットＨｂlは、突入電流を抑制する効果があるため、ハロゲンヒーターＨｔｅの温度が低くて、フィラメントの抵抗値が低く、突入電流が問題となる小電力領域においては有利である。以上のように、本実施形態においては、大電力領域と小電力領域において、制御に用いる回路を変更することによって、突入電流の抑制の効果とコストとの兼ね合いによって定着装置の制御回路を構成することができる。
【００７０】
さらに、上述した小電力領域を狭める（扱う電力の範囲を小さくする）ことにより、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐに流れるピーク電流を小さくすることができ、使用するＭＯＳ−ＦＥＴＱｐの電流定格を抑制して回路を設計することができる。よって、小電力領域を狭めることにより、ヒーター制御回路を簡素に、且つ、安価にて構成することができる。
【００７１】
また、前述した、ハロゲンヒーターＨｔｅにおけるハロゲンサイクルは、フィラメントの温度が高いときに重要となる。本実施形態においては、ハロゲンヒーターＨｔｅのフィラメントの温度が高いときには、大電力制御ユニットＨｂhによってハロゲンヒーターＨｔｅが制御されるので、トライアックＱｔによって、ハロゲンヒーターＨｔｅにて、双方向に交流電流を流すこととなり、上述した、ハロゲンサイクルを阻害することなく、ハロゲンヒーターＨｔｅの寿命への影響を排除することができる。
【００７２】
また、本実施形態の小電力制御ユニットＨｂlにおいて、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐは、定着装置の起動当初等、扱う電力が小さくてよい領域にて使用できればよいので、第１〜２の実施形態のように、双方向の構成をとる必要がなく、回路構成を簡素化することができる。
【００７３】
また、本実施形態の小電力制御ユニットＨｂlにおいて、前述したように、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐのＯＮデューティを１００％未満とし、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐのゲートを交流によって駆動する構成として、該ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐのゲートの駆動に、安価なパルストランスＰＴｐを使用している。ここで、第１〜２の実施形態においては、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐおよびＱｎによって、ＯＮデューティが１００％（直流）にて駆動することも考慮して、
ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐおよびＱｎのゲートに直流を出力する必要があることから、温度制御部とＭＯＳ−ＦＥＴＱｐおよびＱｎのゲートとを、直流成分も伝達することができるフォトカプラＰＨｐおよびＰＨｎを使用する必要があり、高価な構成となってしまう。
【００７４】
また、本実施形態の小電力制御ユニットＨｂlにおいて、パルストランスＰＴｐは、直流成分を伝送することができないので、ＯＮデューティが１／２を超え、直流成分を発生する信号を、パルストランスＰＴｐを介して伝送すると、該直流成分がパルストランスＰＴｐによって伝送されず、トータルの電力が下がってしまうので、ＯＮデューティを１／２以内に抑制することが必要である。また、前述したように、ＭＯＳ−ＦＥＴＱｐおよび周辺の系統は、正極用のみ設けられているため、Ｏｎデューティは、半サイクル分である１／２になってしまう。以上のことより、本実施形態においては、パルストランスＰＴｐによって伝達される制御信号が示す制御電力の上限は、全電力の１／２（半サイクル）のさらに１／２となり、全電力の１／４が、パルストランスＰＴｐによって伝達される制御信号が示す制御電力の上限値となる。
【００７５】
また、本実施形態の小電力制御ユニットＨｂlにおいては、スイッチング手段をＭＯＳ−ＦＥＴＱｐのみの単方向の構成としたが、第１〜２の実施形態のように、双方向の構成としてもよい。この場合、パルストランスＰＴｐによって伝達される制御信号が示す制御電力の上限値は、全電力の１／２となる。
【００７６】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
第４の実施形態によるヒーター制御回路の回路図（図５）は、図３に示す従来におけるヒーター制御回路を、極性を変更してもう１系統設け、その２系統の回路を並列に接続することによって、交流の半サイクルのみにて動作を行う、小電力制御ユニットＨｂlの動作時において、電流の正負の対称性を向上させている。
以下、図に従ってこの実施形態における回路を説明する。
【００７７】
図５に示すように、本実施形態におけるヒーター制御回路は、商用交流電源Ｖacと、コンデンサＣｆと、制御ユニットＨｂ1〜2とから構成される。制御ユニットＨｂ1とＨｂ2（反転発熱制御モジュール）とは、使用している有極性部品（ダイオード、トライアック、ＭＯＳ−ＦＥＴ、フォトトライアック）の極性が互いに逆であり、入出力信号の極性も互いに逆になるように構成され、また、各定数も、電源電圧が正のときの電流と負のときの電流に対して、特性が略等しくなるような値に設定される。
尚、図５において、制御ユニットＨｂ2の回路記号は、制御ユニットＨｂ1の回路記号の末尾を、「1」から「2」に変更したものとしている。例えば、制御ユニットＨｂ1内のトライアックをトライアックＱｔ1といい、制御ユニットＨｂ2内のトライアックをトライアックＱｔ2という。
【００７８】
以上のような構成より、本実施形態においては、第３の実施形態におけるヒーター制御回路を、特性を揃えて、極性を互いに逆にして並列に接続することにより、特に、交流の半サイクルのみにて動作を行う小電力制御ユニットＨｂlの動作時において、正側と負側の電流値を同等にしつつ、交流電流を扱えるようになる。
【００７９】
本実施形態によれば、例えば、高速機、大型機やカラー機のように、温度分布の均一化、高電力化の目的で、複数のハロゲンヒーターが使用される装置において、前述した制御回路をそれぞれのハロゲンヒーターに対して用意し、該ハロゲンヒーターを個別に細かく制御することができる。
ここで、定着装置等の電気機器が、正弦波交流を基本として設計されている為、定着装置へ電流を出力する電源側から見て、消費電流がなるべく正負において対称であることが望ましく、上記のように回路を構成することによって電流の正負の対称性が向上するので、本発明は有効である。
【００８０】
尚、本実施形態においては、ヒーター制御回路を２系統設ける例を示したが、２系統に限らず、３系統以上設けてもよい。このとき、制御ユニットＨｂ1とＨｂ2との数の差はできるだけ少ないほうが、電流の正負に対する対称性が向上し、有効である。
【００８１】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での設計変更も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１の実施形態における定着装置のヒーター制御回路の回路図である。
【図２】本発明の第２の実施形態における定着装置のヒーター制御回路の回路図である。
【図３】本発明の第３の実施形態における定着装置のヒーター制御回路の回路図である。
【図４】同実施形態における定着装置のヒーターによる温度制御、大電力制御ユニット駆動信号、小電力制御ユニット駆動信号、ハロゲンヒーターＨｔｅに流れる電流波形の関係等を示す波形図である。
【図５】本発明の第４の実施形態における定着装置のヒーター制御回路の回路図である。
【図６】従来における定着装置のヒーター制御回路の回路図である。
【図７】本発明の各実施形態および従来における定着装置の構成を示す図である。
【図８】従来における定着装置のヒーター制御回路による温度制御、トライアックＱｔの駆動信号、ハロゲンヒーターＨｔｅに流れる電流波形の関係を示す波形図である。
【符号の説明】
【００８３】
１・・・ハロゲンヒーター部、２・・・ヒートローラー、３・・・金属パイプ、４・・・弾性層、５・・・離型層、６・・・サーミスタ、７ ・・・プレッシャローラー、８・・・シャフト、９・・・弾性体、１０・・・離型層、１１・・・テンションスプリング、１２・・・ロアフレーム、１３・・・排出ローラー、１４・・・印刷媒体（紙）、１５・・・未定着トナー
【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】
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【図８】
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