(57)【要約】【課題】１つのＰＷＭ信号に基づいて、複数のヒータについてＰＷＭ制御を行いかつヒータごとに個別のソフトスタートを行う。【解決手段】ヒータ駆動装置５は、スイッチング素子５２３を用いて入力電力を電力Ｉ４１，Ｉ４２に変換するチョッパ回路５２と、チョッパ回路５２から第１のヒータ４１へ電力Ｉ４１を供給するための第１の通電経路６１と、チョッパ回路５２から第２のヒータ４２へ電力Ｉ４２を供給するための第２の通電経路６２と、第２の通電経路６２に設けられ、オンオフ指令Ｓ２に従って第２のヒータ４２への通電をオンオフするスイッチ部５３と、第２の通電経路６２に設けられ、第２の通電経路６２の抵抗値を通電のオンからの時間の経過にともなって減少させる突入電流防止部５４と、スイッチング素子５２３をパルス幅変調により制御するＰＷＭ信号Ｓ１を生成するとともに、オンオフ指令Ｓ２をスイッチ部５３に与える制御部５Ｂと、を有する。【選択図】図３
2018152273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のヒータおよび第２のヒータに電力を供給するヒータ駆動装置であって、
スイッチング素子を用いて入力電力を前記電力に変換するチョッパ回路と、
前記チョッパ回路から前記第１のヒータへ前記電力を供給するための第１の通電経路と、
前記チョッパ回路から前記第２のヒータへ前記電力を供給するための第２の通電経路と、
前記第２の通電経路に設けられ、オンオフ指令に従って前記第２のヒータへの通電をオンオフするスイッチ部と、
前記第２の通電経路に設けられ、当該第２の通電経路の抵抗値を前記通電のオンからの時間の経過にともなって減少させる突入電流防止部と、
前記スイッチング素子をパルス幅変調により制御するＰＷＭ信号を生成するとともに、前記オンオフ指令を前記スイッチ部に与える制御部と、を有する、
ことを特徴とするヒータ駆動装置。
【請求項２】
前記第２の通電経路は、前記突入電流防止部の入出力端間を短絡させる閉状態と短絡させない開状態との切替えが可能な迂回経路を有しており、
前記制御部は、前記第１のヒータに前記電力が供給されている状態において前記第２のヒータへの通電を開始する場合に、前記迂回経路を開状態とする、
請求項１記載のヒータ駆動装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記スイッチ部をオンとしかつ前記スイッチング素子に対してスルーアップ制御を行う場合に、前記迂回経路を閉状態とする、
請求項２記載のヒータ駆動装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記迂回経路が開状態である場合に、前記第２のヒータへの通電を開始してから所定の突入防止時間が経過したときに、当該迂回経路を閉状態に切り替える、
請求項２または３記載のヒータ駆動装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記突入防止時間の設定に際し、あらかじめ記憶している設定情報に基づいて、当該設定時の前記ＰＷＭ信号のデューティ比に応じて当該突入防止時間の長さを決定する、
請求項４記載のヒータ駆動装置。
【請求項６】
画像が形成された用紙の搬送の経路内において当該用紙を加熱するためのローラを有する画像形成装置であって、
前記ローラにおける軸方向の中央部を加熱する第１のヒータと、
前記ローラにおける前記軸方向の端部を加熱する第２のヒータと、
前記第１のヒータおよび前記第２のヒータに電力を供給するヒータ駆動装置と、を有し、
前記ヒータ駆動装置は、
スイッチング素子を用いて入力電力を前記電力に変換するチョッパ回路と、
前記チョッパ回路から前記第１のヒータへ前記電力を供給するための第１の通電経路と、
前記チョッパ回路から前記第２のヒータへ前記電力を供給するための第２の通電経路と、
前記第２の通電経路に設けられ、オンオフ指令に従って前記第２のヒータへの通電をオンオフするスイッチ部と、
前記第２の通電経路に設けられ、当該第２の通電経路の抵抗値を前記通電のオンからの時間の経過にともなって減少させる突入電流防止部と、
前記スイッチング素子を制御するＰＷＭ信号を生成するとともに、前記オンオフ指令をスイッチ部に与える制御部と、を有する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１のヒータへの通電が行われている場合において、前記ローラの前記端部と対向するサイズの前記用紙が当該ローラによる加熱位置に搬送されるまでに、当該ローラにおける前記端部の温度が前記中央部の温度と等しくなるよう前記第２のヒータへの通電を制御する、
請求項６記載のヒータ駆動装置。
【請求項８】
前記第２のヒータへの通電を開始するタイミングは、前記ＰＷＭ信号のデューティ比、前記突入電流防止部の特性、前記第２のヒータの特性、および前記ローラの熱容量に依存する昇温の所要時間に基づいて決定される、
請求項７記載のヒータ駆動装置。
【請求項９】
前記突入電流防止部は、前記第２の通電経路に挿入されたＮＴＣサーミスタからなる、
請求項６ないし８のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記第２のヒータへの通電を開始する場合に、前記ＮＴＣサーミスタの抵抗値が所定以下であると推定したときは、通電量が徐々に増加するよう前記スイッチング素子に対してスルーアップ制御を行う、
請求項９記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記第２のヒータへの通電の履歴に基づいて、前記ＮＴＣサーミスタの抵抗値が所定以下であるか否かを推定する、
請求項９記載の画像形成装置。
【請求項１２】
当該画像形成装置のウォームアップに適用される第１のスルーアップ制御モードと、前記ＮＴＣサーミスタの抵抗値が所定以下であると推定したときに適用される第２のスルーアップ制御モードとを有し、
前記制御部は、前記第２のスルーアップ制御モードでは、前記第１のスルーアップ制御モードよりも短い時間にわたってスルーアップ制御を行う、
請求項１０または１１記載の画像形成装置。
【請求項１３】
第１のヒータおよび第２のヒータに１つのチョッパ回路から出力される電力を供給するヒータ駆動装置の制御方法であって、
前記チョッパ回路から前記第２のヒータへ前記電力を供給するための通電の経路に当該通電をオンオフするスイッチ部とともに、当該経路の抵抗値を当該通電のオンからの時間の経過にともなって減少させる突入電流防止部を設けておき、
前記第１のヒータのみに前記電力を供給する場合には、前記スイッチ部がオフとなるよう制御し、前記第１のヒータおよび前記第２のヒータの両方に前記電力を供給する場合には、前記スイッチ部がオンとなるよう制御する、
ことを特徴とするヒータ駆動装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータ駆動装置、ヒータ制御方法、および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法によって用紙に画像を印刷する画像形成装置は、トナー像が転写された用紙を加熱する定着器を有している。加熱によって色材であるトナーが溶融して用紙に定着する。例えば、ローラ式の定着器は、加熱ローラと加熱ローラに当接してニップ部を形成する加圧ローラとを備え、ニップ部に送られてきた用紙を搬送しながら加熱する。加熱ローラのヒータとして、ハロゲンランプまたはセラミックヒータなどの抵抗発熱型のヒータがしばしば用いられる。
【０００３】
加熱ローラのヒータに電力を供給する駆動回路として、一般にチョッパ回路が用いられる（特許文献１）。このチョッパ回路は、リアクトル、還流素子、およびスイッチング素子を有する。
【０００４】
チョッパ回路を用い、かつそのスイッチング素子をパルス幅変調（PWM: Pulse Width Modulation ）によりオンオフするＰＷＭ制御を行うことにより、ヒータに供給する電力を加熱ローラの温度が安定するよう微調整することができる。また、多様なＰＷＭ信号の生成が可能な制御装置によると、駆動の開始に際して突入電流を低減するソフトスタートを実現するために、電力の供給量を目標値まで徐々に増加させるスルーアップ制御を行うことができる。さらに、ＰＷＭ制御は、位相制御などと比べて高い力率の実現が容易である。
【０００５】
ハロゲンランプをヒータとして用いる場合における突入電流を低減するための先行技術として、特許文献２に記載の技術がある。特許文献２には、チョッパ回路を用いずに商用電力をヒータに供給する駆動回路において、ヒータへの通電をオンオフする第１のスイッチング素子と並列に、第２のスイッチング素子と抵抗素子との直列回路を突入電流抑制回路として接続することが開示されている。第１のスイッチング素子をオフとした状態で第２のスイッチング素子をオンにすると、抵抗素子を介してヒータへ電流が流れるので、つまり通電の経路の抵抗値が高くなるので、突入電流を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−９２８８７号公報
【特許文献２】特開２００２−２８０１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
印刷に使用する用紙のサイズに応じて加熱ローラを部分的にまたは全体的に加熱する場合には、定着器に複数のヒータを設けて個別に駆動する必要がある。しかし、ヒータごとにチョッパ回路を設けると、駆動回路基板に実装すべき大容量のリアクトルが複数個必要になることから、基板面積が大きくなるとともに高価になってしまう。
【０００８】
そこで、チョッパ回路を１つとし、チョッパ回路に複数のヒータを並列に接続し、少なくとも一部のヒータとチョッパ回路との間に通電をオンオフするスイッチを設けることが考えられる。一部のヒータを駆動する必要がないときには、スイッチを制御して通電をオフにすることとなる。
【０００９】
ところが、チョッパ回路を１つとする場合には、複数のヒータに対して共通にＰＷＭ制御を行うことになる。つまり、複数のヒータについて個別にスルーアップ制御を行うことができない。このため、駆動していなかったヒータの駆動を開始するときに、駆動中の他のヒータについてはスルーアップ制御が不要であるにもかかわらず、スルーアップ制御を行わなくてはならない。このスルーアップ制御を行う期間が加熱ローラを使用できない待ち期間となるので、画像形成の生産性が低下するとともに、既に駆動していたヒータの温度調整が本来は不要のスルーアップ制御を行うことによって乱れるおそれがある、という問題が生じる。
【００１０】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、１つのＰＷＭ信号に基づいて、複数のヒータについてＰＷＭ制御を行いかつヒータごとに個別のソフトスタートを行うことのできるヒータ駆動装置およびその制御方法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】
【００１１】
本発明の実施形態に係るヒータ駆動装置は、第１のヒータおよび第２のヒータに電力を供給するヒータ駆動装置であって、スイッチング素子を用いて入力電力を前記電力に変換するチョッパ回路と、前記チョッパ回路から前記第１のヒータへ前記電力を供給するための第１の通電経路と、前記チョッパ回路から前記第２のヒータへ前記電力を供給するための第２の通電経路と、前記第２の通電経路に設けられ、オンオフ指令に従って前記第２のヒータへの通電をオンオフするスイッチ部と、前記第２の通電経路に設けられ、当該第２の通電経路の抵抗値を前記通電のオンからの時間の経過にともなって減少させる突入電流防止部と、前記スイッチング素子をパルス幅変調により制御するＰＷＭ信号を生成するとともに、前記オンオフ指令を前記スイッチ部に与える制御部と、を有する。
【００１２】
本発明の実施形態に係る制御方法は、第１のヒータおよび第２のヒータに１つのチョッパ回路から出力される電力を供給するヒータ駆動装置の制御方法であって、前記チョッパ回路から前記第２のヒータへ前記電力を供給するための通電の経路に当該通電をオンオフするスイッチ部とともに、当該経路の抵抗値を当該通電のオンからの時間の経過にともなって減少させる突入電流防止部を設けておき、前記第１のヒータのみに前記電力を供給する場合には、前記スイッチ部がオフとなるよう制御し、前記第１のヒータおよび前記第２のヒータの両方に前記電力を供給する場合には、前記スイッチ部がオンとなるよう制御する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、１つのＰＷＭ信号に基づいて、複数のヒータについてＰＷＭ制御を行いかつヒータごとに個別のソフトスタートを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るヒータ駆動装置を備えた画像形成装置の構成の概要を示す図である。
【図２】ヒータユニットの構成の例を示す図である。
【図３】ヒータ駆動装置の回路構成を示す図である。
【図４】第２の通電経路における抵抗値の推移を示す図である。
【図５】第２のヒータの抵抗値および電流値とＰＷＭ制御のデューティ比との関係の例を示す図である。
【図６】ＰＷＭ制御のデューティ比に応じた突入防止時間を示す設定情報の例を示す図である。
【図７】ヒータ駆動装置の動作に関わる信号の変化の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１には本発明の一実施形態に係るヒータ駆動装置６を備えた画像形成装置１の構成の概要が、図２にはヒータユニット４の構成の例が示されている。
【００１６】
図１において、画像形成装置１は、電子写真式のプリンタエンジン１０および複数の給紙カセット２０Ａ，２０Ｂを備えたカラープリンタである。プリンタエンジン１０は、４個のイメージングステーション１１，１２，１３，１４を中心に構成される。給紙カセット２０Ａ，２０Ｂは、互いにサイズの異なる用紙２ａ，２ｂの収納が可能であり、ピックアップローラ１５Ａ，１５Ｂにより用紙２ａ，２ｂを取り出してプリンタエンジン１０へ給紙する。
【００１７】
本実施形態において、用紙２ａはＡ４サイズであるものとし、用紙２ｂはＡ３サイズであるものとする。用紙２ａ，２ｂの搬送の形式は、図２に示すように用紙２ａ，２ｂの向きを長辺が搬送方向Ｍ１と平行になる向きとし、機械センターである中心線Ｌｃに対して左右均等となるよう位置決めする中央通紙形式である。
【００１８】
カラー印刷モードにおいて、４個のイメージングステーション１１〜１４は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、およびＫ（ブラック）の４色のトナー像を並行して形成する。イメージングステーション１１〜１４は、それぞれ筒状の感光体、帯電チャージャ、現像器、クリーナ、および露光用の光源などを有している。
【００１９】
イメージングステーション１１〜１４により形成されたトナー像は、感光体から中間転写ベルト１６に一次転写される。一次転写されたトナー像は、給紙カセット２０Ａ，２０Ｂのうちの選択された一方（例えば給紙カセット２０Ａ）からレジストローラ１５Ｃを経て搬送されて用紙２ａに二次転写される。二次転写の後、用紙２ａは定着器１７の内部を通って上部の排紙トレイ１８へ送り出される。定着器１７を通過するとき、加熱および加圧によってトナー像が用紙２ａに定着する。
【００２０】
定着器１７は、加熱ローラ１７１と加圧ローラ１７２とを有し、これらのローラで用紙２ａを搬送しながら熱と圧力とを用紙２ａに加える。用紙２ｂが印刷に使用される場合も同様である。
【００２１】
加熱ローラ１７１は、その筒状の芯金内に熱源としてランプ加熱式のヒータユニット４を内蔵している。ヒータユニット４は、ヒータ駆動装置５から供給される電力により発熱し、加熱ローラ１７１の周面を昇温させる。用紙２ａまたは用紙２ｂが定着器１７を通過するときに、加熱ローラ１７１が定着に適した所定の温度（定着温度）になるように、ヒータ駆動装置５において電力の供給量が制御される。
【００２２】
図２に示すように、ヒータユニット４は、第１のヒータ４１と第２のヒータ４２とを有する。第１のヒータ４１は、例えばハロゲンランプであり、加熱ローラ１７１における回転軸方向Ｍ７の中央部、すなわちＡ４サイズの用紙２ａと接する部分を加熱するよう配置されている。回転軸方向Ｍ７は、用紙２ａ，２ｂの搬送方向Ｍ１と直交する方向である。第１のヒータ４１は、使用される用紙２ａ，２ｂのサイズにかかわらず、画像を形成する際には必ず点灯駆動される。
【００２３】
第２のヒータ４２は、例えば２個のハロゲンランプ４２Ａ，４２Ｂから構成され、加熱ローラ１７１における回転軸方向Ｍ７の両端部、すなわちＡ３サイズの用紙２ｂの短辺方向の両端付近と接する部分を加熱するように配置されている。ハロゲンランプ４２Ａ，４２Ｂは、例えば直列接続されている。
【００２４】
第２のヒータ４２は、加熱ローラ１７１の両端部を昇温させる必要がある場合に、例えばＡ３サイズの用紙２ｂを使用する場合および画像形成装置１のウォームアップを行う場合に、点灯駆動される。第２のヒータ４２が点灯駆動される場合には、第１のヒータ４１も点灯駆動される。
【００２５】
第１のヒータ４１および第２のヒータ４２のそれぞれの定格電力は、それぞれ加熱対象領域の面積および熱容量に比例するよう選定されている。これにより、第１のヒータ４１および第２のヒータ４２を共通のＰＷＭ制御により同じ温度に調整することができる。
【００２６】
加熱ローラ１７１の近傍には、温度センサ群７０が配置されている。温度センサ群７０は、加熱ローラ１７１の周面における回転軸方向Ｍ７の中央部の温度を検出するセンサ７１、および同じく端部の温度を検出するセンサ７２を有する。
【００２７】
図３にはヒータ駆動装置５の回路構成が示されている。
【００２８】
ヒータ駆動装置５は、第１のヒータ４１および第２のヒータ４２に電力を供給するヒータ電源部５Ａと、ヒータ電源部５Ａを制御する制御部５Ｂとから構成される。
【００２９】
ヒータ電源部５Ａは、整流部５１、１つのチョッパ回路５２、スイッチ部５３、突入電流防止部５４、短絡スイッチ５５、出力端子５６，５７、および接地端子５８などを有する。第１のヒータ４１は、出力端子５６と接地端子５８とに接続され、第２のヒータ４２は、出力端子５７と接地端子５８とに接続される。
【００３０】
整流部５１は、ダイオードブリッジおよびノイズフィルタなどを有し、商用電源９０から入力される交流を整流して直流に変換する。
【００３１】
チョッパ回路５２は、リアクトル（コイル）５２１、ダイオード５２２、およびスイッチング素子５２３を有する降圧型である。チョッパ回路５２は、整流部５１により整流された直流の入力電力を、第１のヒータ４１および第２のヒータ４２に供給する電力に変換し、電力の供給量を制御する。
【００３２】
リアクトル５２１の一端（入力端）は整流部５１の正側出力端に接続されている。リアクトル５２１の他端（出力端）は、第１の通電経路６１を介して出力端子５６に接続されるとともに、第２の通電経路６２を介して出力端子５７に接続されている。第１の通電経路６１は、チョッパ回路５２から第１のヒータ４１へ電力を供給するための経路であり、第２の通電経路６２は、チョッパ回路５２から第２のヒータ４２へ電力を供給するための経路である。第２の通電経路６２は、突入電流防止部５４の入出力端間を短絡させる閉状態と短絡させない開状態との切替えが可能な迂回経路６２１を有している。
【００３３】
ダイオード５２２のカソードはリアクトル５２１の入力端に接続され、アノードは接地端子５８に接続されている。ダイオード５２２は、スイッチング素子５２３が閉状態（オン）から開状態（オフ）になったときに、リアクトル５２１に溜まっている磁気エネルギーを回生電流として定着器１７に流すための還流素子である。
【００３４】
スイッチング素子５２３は、ダイオード５２２のアノードと整流部５１の負側出力端との間に挿入されている。スイッチング素子５２３は、例えばパワートランジスタである。ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）またはＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor ）であってもよい。
【００３５】
スイッチング素子５２３は、制御部５ＢからのＰＷＭ信号Ｓ１によりオンオフ制御される。これにより、ＰＷＭ信号Ｓ１のデューティ比に応じた電圧の電力がチョッパ回路５２から出力される。
【００３６】
スイッチ部５３は、第２の通電経路６２に設けられ、制御部５Ｂからのオンオフ指令信号Ｓ２に従って第２のヒータ４２への通電をオンオフする。スイッチ部５３は、例えばトライアックまたはサイリスタなどのスイッチング素子を用いて構成される。
【００３７】
スイッチ部５３を第２の通電経路６２に設けてオンまたはオフに制御することにより、１つのチョッパ回路５２を第１のヒータ４１および第２のヒータ４２に共通の電源として用いる構成においても、必要に応じて第２のヒータ４２を点灯駆動したりしなかったりすることができる。
【００３８】
突入電流防止部５４は、第２の通電経路６２に設けられ、当該第２の通電経路６２の抵抗値を第２のヒータ４２への通電のオンからの時間の経過にともなって減少させる。突入電流防止部５４の機能は、第２の通電経路６２に温度の上昇につれて抵抗値が緩やかに減少するＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient) 型のサーミスタを挿入することにより実現することができる。通電にともなう発熱によりサーミスタの抵抗値が減少すると、必然的に第２の通電経路６２の抵抗値が減少する。
【００３９】
突入電流防止部５４を第２の通電経路６２に設けることにより、チョッパ回路５２に対してスルーアップ制御を行うことなく、第２のヒータ４２に対してスロースタートを行うことができる。
【００４０】
以下、突入電流防止部５４がＮＴＣサーミスタであるものとして説明する。ただし、突入電流防止部５４の機能は、他の手段により実現することが可能である。例えば、抵抗値の異なる複数の抵抗素子を抵抗値の大きい順に選択的に第２の通電経路６２に挿入する可変抵抗回路を用いてもよい。可変抵抗器をモータなどの機械的機構により回転駆動してもよい。
【００４１】
短絡スイッチ５５は、第２の通電経路６２の迂回経路６２１に設けられ、制御部５Ｂからの短絡指令信号Ｓ３がアクティブのときに、当該迂回経路６２１を閉状態にしてＮＴＣサーミスタ（突入電流防止部５４）の入出力端間を短絡させる。短絡指令信号Ｓ３がノンアクティブのときは、迂回経路６２１を開状態にする。つまり、第２のヒータ４２への通電がＮＴＣサーミスタを介して行われるようにする。
【００４２】
制御部５Ｂは、ＰＷＭ信号Ｓ１を生成する。その際に、定着器１７の温度センサ群７０からの検出信号Ｓ７０が示す温度に応じて、加熱ローラ１７１が所定の温度になるよう電力の供給量を決定し、ＰＷＭ信号Ｓ１のデューティ比を調整する。
【００４３】
また、制御部５Ｂは、第２のヒータ４２への電力の供給または供給停止を指令するオンオフ指令信号Ｓ２、および短絡スイッチ５５に与える短絡指令信号Ｓ３を生成する。第２のヒータ４２に突入電流が流れるおそれがないときには、ＮＴＣサーミスタによる電流の損失（熱変換の効率低下）を低減するために短絡指令信号Ｓ３をアクティブに切り替えてＮＴＣサーミスタの入出力端間を短絡させる。
【００４４】
なお、制御部５Ｂは、画像形成装置１の全体の制御を受け持つ主制御部と連携し、または主制御部の機能を兼ね備え、印刷ジョブの入力の有無、実行順序、用紙サイズの指定内容、おおよその印刷所要時間、およびジョブの実行履歴などを把握する。
【００４５】
以下、第２のヒータ４２に対してスロースタートを行う機能を中心にヒータ駆動装置５の動作をさらに詳しく説明する。
【００４６】
図４には第２の通電経路６２における抵抗値の推移が示されている。
【００４７】
第２のヒータ４２およびＮＴＣサーミスタの両方の温度が室温と同程度である状態では、第２のヒータ４２は抵抗値は小さく、ＮＴＣサーミスタの抵抗値は大きい。第２のヒータ４２への通電を開始すると、第２のヒータ４２の抵抗値は増大し、ＮＴＣサーミスタの抵抗値は減少する。
【００４８】
仮にＮＴＣサーミスタを介さずに第２のヒータ４２へ通電すると、通電の開始時に定格以上の電流（突入電流）が流れてしまう。そこで、ＮＴＣサーミスタを介して通電を行うと、第２のヒータ４２の抵抗値とＮＴＣサーミスタの抵抗値との合計が十分に大きい値に保たれることから、流れる電流は定格以下に抑えられる。
【００４９】
通電により昇温して第２のヒータ４２の抵抗値が十分に増大すると、ＮＴＣサーミスタを介さずに通電を行っても突入電流は流れない。しかも、ＮＴＣサーミスタの抵抗値は小さいとはいえ０ではない。つまり、ＮＴＣサーミスタを介在させることで損失が生じる。上に述べたようにＮＴＣサーミスタの両端を短絡することにより、この損失をなくすことができる。
【００５０】
図５には第２のヒータ４２の抵抗値および電流値とＰＷＭ制御のデューティ比との関係の例が、図６にはＰＷＭ制御のデューティ比に応じた突入防止時間Ｔ１２を示す設定情報９５の例が、それぞれ示されている。
【００５１】
図５において電流値の推移は、ＮＴＣサーミスタ（突入電流防止部５４）を用いずに第２のヒータ４２に電力を供給する場合の推移である。
【００５２】
第２のヒータ４２の抵抗値は、ＰＷＭ制御のデューティ比（Ｄｕｔｙ）で決まる通電量が多いほど急峻に増大する。図５では、デューティ比が１００％、８０％、および５０％の場合の抵抗値の推移が示されている。図示のように、デューティ比が１００％の場合に最も急峻に抵抗値が増大し、８０％の場合には１００％の場合と比べて抵抗値の増大が緩やかになる。５０％の場合にはさらに緩やかになる。
【００５３】
ところが、第２のヒータ４２への通電を開始するときに電流値が電流上限値（例えば定格）を超える時間Ｔｎ１００，Ｔｎ８００，Ｔｎ５０は、必ずしもデューティ比が大きいほど短いとは限らない。その理由は、デューティ比が小さい場合には、上に述べたように抵抗値の増大が緩やかではあるが、通電量そのものが少ないので、総合的には電流値が電流上限値を超える時間が短くなることがあるからである。
【００５４】
図５の例では、デューティ比が１００％である場合の時間Ｔｎ１００が最も短く、次に短いのは、デューティ比が５０％である場合の時間Ｔｎ５０である。デューティ比が８０％である場合の時間Ｔｎ８０は、時間Ｔｎ５０よりも長い。
【００５５】
制御部５Ｂは、あらかじめ記憶している設定情報９５に基づいて、そのときのＰＷＭ信号のデューティ比に応じて突入電流防止部５４を用いるべき突入防止時間Ｔ１２の長さを設定する。設定情報９５は、図６に示す通り、デューティ比の範囲分けした区分ごとに突入防止時間Ｔ１２を示すテーブルである。
【００５６】
また、設定情報９５では、第２のヒータ４２の駆動の停止（ヒータＯＦＦ）からの経過時間Ｔ１３を範囲分けした区分ごとに突入防止時間Ｔ１２が定められている。経過時間Ｔ１３が長いほど、第２のヒータ４２が冷めて抵抗値が小さく、十分に昇温するまでに時間が掛かると考えられるので、突入防止時間Ｔ１２は長めに定められる。経過時間Ｔ１３が例えば１分未満と短ければ、第２のヒータ４２が冷めておらず、短時間に十分に昇温するので、突入防止時間Ｔ１２は短めに定められる。
【００５７】
突入防止時間Ｔ１２には、ＮＴＣサーミスタの定格および応答特性、第２のヒータ４２の特性、および加熱ローラ１７１の熱容量に依存する昇温の所要時間が関係する。設定情報９５の内容は、ＮＴＣサーミスタを介してデューティ比を切り替えて実際に通電を行い、必要最小限の突入防止時間Ｔ１２を求める実験の結果に基づいて定められる。
【００５８】
図７にはヒータ駆動装置５の動作に関わる信号の変化の例が示されている。図７では、画像形成装置１のウォームアップが行われ、その後に用紙２ａまたは用紙２ｂを使用する複数の印刷ジョブが連続的に実行される状況が想定されている。
【００５９】
時点ｔ１において画像形成装置１の電源スイッチがオンされまたは節電モードから通常モードに復帰すると、ウォームアップ（ＷＵＰ）が開始される。このとき、第１のヒータ４１、第２のヒータ４２、およびＮＴＣサーミスタの温度は室温であるものとする。
【００６０】
ウォームアップでは、第１のヒータ４１および第２のヒータ４２の両方を駆動して加熱ローラ１７１の回転軸方向Ｍ７の全域を一様に昇温させる。したがって、オンオフ指令信号Ｓ２は、オンとされる。
【００６１】
制御部５Ｂは、時点ｔ１から時点ｔ１１までの期間ＴＳにおいて、ＰＷＭ信号Ｓ１のデューティ比を０％から１００％まで徐々に上げるスルーアップ制御を行う。第１のヒータ４１および第２のヒータ４２の両方にスルーアップ制御されたチョッパ回路５２の出力が供給されるので、ＮＴＣサーミスタによるスロースタートを行う必要はない。したがって、短絡指令信号Ｓ３はオン（アクティブ）とされ、スイッチ５５によりＮＴＣサーミスタの両端が短絡される。
【００６２】
時点ｔ１１から暫くはデューティ比を１００％に保って温度を安定させてウォームアップを終える。そして、画像形成装置１は、Ａ４サイズの用紙２ａまたはＡ３サイズの用紙２ｂを使用する印刷を時点ｔ２から開始する。実行する印刷ジョブは、用紙２ａのみまたは用紙２ｂのみを使用するジョブであってもよいし、用紙２ａおよび用紙２ｂを使用スルジョブ（つまり、サイズの異なるページが混在するドキュメントを印刷するジョブ）であってもよい。各印刷ジョブの実行に要する時間は、使用する用紙２ａ，２ｂの枚数により異なる。
【００６３】
図７の例では、時点ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ６，ｔ７において、用紙２ａを使用するＡ４印刷と用紙２ｂを使用するＡ３印刷とが交互に開始され、時点ｔ７において３回目のＡ４印刷が終わる。これらの印刷を行う時点ｔ２から時点ｔ７までの間において、制御部５Ｂは、デューティ比を例えば８０％付近に設定して加熱ローラ１７１を定着温度に保つ。図ではデューティ比を一定に保つよう描かれているが、実際には上に述べた通り、温度センサ群７０の出力に応じてデューティ比を微調整する。
【００６４】
第１のヒータ４１とチョッパ回路５２とは、実質的に直接に接続されるので（図３参照）、第１のヒータ４１に流れる電流Ｉ４１は、デューティ比をほぼそのまま反映するよう推移する。
【００６５】
さて、時点ｔ２で開始されたＡ４印刷の途中の時点ｔ２１において、Ａ４印刷では加熱ローラ１７１の両端部の加熱が不要であることから、第２のヒータ４２の駆動が一旦停止される。すなわち、制御部５Ｂは、オンオフ指令信号Ｓ２をオフとする。これにより、第２のヒータ４２に流れる電流Ｉ４２は０になる。
【００６６】
時点ｔ２１の後であってＡ４印刷が終了するよりも前の時点ｔ２２において、制御部５Ｂは、オンオフ指令信号Ｓ２をオフからオンに切り替える。これと同時に、またはこれよりも少し前に、短絡指令信号Ｓ３をノンアクティブ（ＯＦＦ）にしてＮＴＣサーミスタの短絡を解除する。
【００６７】
時点ｔ２２は、Ａ４印刷が終了した後に直ぐにＡ３印刷を開始できるよう、Ａ４印刷の終了予定時点と加熱ローラ１７１の両端部を定着温度に加熱するのに必要な時間とに基づいて決定される。つまり、制御部５Ｂは、第１のヒータ６１への通電が行われている場合において、Ａ３サイズの用紙２ｂが加熱ローラ１７１による加熱位置に搬送されるまでに、当該加熱ローラ１７１における回転軸方向Ｍ７の両端部の温度が中央部の温度と等しくなるよう第２のヒータ４２への通電を制御する。
【００６８】
時点ｔ２１から時点ｔ２２までの間に第２のヒータ４２が冷めてその抵抗値が小さくなっていたとしても、ＮＴＣサーミスタを経て第２のヒータ４２に電流Ｉ４２が流れるので、突入電流は発生しない。すなわち、ＮＴＣサーミスタによる突入防止（スロースタート）が行われる。
【００６９】
電流Ｉ４２は、ＮＴＣサーミスタの抵抗値Ｒ５４が通電により低下するにつれて増加する。時点ｔ２３で電流Ｉ４２の値が目標値に到達すると、制御部５Ｂは、短絡指令信号Ｓ３をアクティブ（ＯＮ）に切り替える。電流Ｉ４２は迂回経路６２１に流れ、ＮＴＣサーミスタには流れない。ＮＴＣサーミスタが冷めるにつれて、ＮＴＣサーミスタの抵抗値Ｒ５４が増大する。
【００７０】
時点ｔ２２から時点ｔ２３までの期間が突入防止期間Ｔ１２であり、その長さは、上に述べた通り設定情報９５に基づいて決定される。
【００７１】
時点ｔ２３よりも後の時点ｔ３にＡ３印刷が始まる。このＡ３印刷が終わり、代わってＡ４印刷が始まると（時点ｔ４）、オンオフ指令信号Ｓ２をオフに切り替える。その後、Ａ４印刷の途中の時点ｔ４１において、次のＡ３印刷の準備として、オンオフ指令信号Ｓ２をオンに切り替えるとともに、短絡指令信号Ｓ３をノンアクティブに切り替える。これにより、第２のヒータ４２に電流Ｉ４２が流れ、それにおいてＮＴＣサーミスタによるスロースタートが行われる。時点ｔ４１から時点ｔ４２までの突入防止期間Ｔ１２の長さも、設定情報９５に基づいて決定される。
【００７２】
時点ｔ５においてＡ３印刷が始まり、時点ｔ６においてＡ３印刷に代わってＡ４印刷が始まる。Ａ４印刷が行われる時点ｔ６から時点ｔ７までの間は、オンオフ指令信号Ｓ２がオフとされて第２のヒータ４２の駆動が休止される。
【００７３】
時点ｔ７でＡ４印刷が終わると、次にＡ３印刷を行うべき場合においては、通常は直ちにＡ３印刷を開始する。しかし、本実施形態においては、Ａ３印刷を開始する前に、一時的に印刷動作を休止してチョッパ回路５２のスルーアップ制御によるスロースタートを行う。この処理は、ＮＴＣサーミスタのオーバーヒートを懸念した対策である。詳しくは次の通りである。
【００７４】
制御部５Ｂは、ジョブの実行履歴を参照し、時点ｔ７の以前にＮＴＣサーミスタに通電した回数と通電終了後の経過時間（自然冷却時間）Ｔ１３とに基づいて、ＮＴＣサーミスタの抵抗値Ｒ５４を推定する。通電の回数が多く経過時間Ｔ１３の合計が短いほど、ＮＴＣサーミスタの蓄熱量が多いので、抵抗値Ｒ５４が小さいと推定することができる。抵抗値Ｒ５４が所定以下であると、突入電流を防止する効果を期待することができない。
【００７５】
そこで、制御部５Ｂは、ＮＴＣサーミスタの抵抗値Ｒ５４が所定以下であると推定したときは、ＮＴＣサーミスタによるスロースタートに代えて、スルーアップ制御によるスロースタートを行う。
【００７６】
この場合に、スルーアップ制御を行う期間ＴＳｍは、ウォームアップ時のスルーアップ制御を行う期間ＴＳよりも短くてよい。それは、ＮＴＣサーミスタの抵抗値が小さいときには、第２のヒータ４２が室温まで冷め切っておらず、突入電流の流れない温度までの昇温に要する時間が短いと考えられるからである。
【００７７】
つまり、画像形成装置１は、ウォームアップに適用される第１のスルーアップ制御モードと、ＮＴＣサーミスタの抵抗値が所定以下であると推定したときに適用される第２のスルーアップ制御モードとを有している。そして、制御部５Ｂは、第２のスルーアップ制御モードでは、第１のスルーアップ制御モードよりも短い時間ＴＳｍにわたってスルーアップ制御を行う。
【００７８】
図６の例において、制御部５Ｂは、期間ＴＳｍが終了した時点ｔ７１において、スルーアップ制御を終了して一気にデューティ比を１００％に上げる。ただし、これに限らず、時点ｔ７から時点ｔ７１までにデューティ比を０％から１００％に増大させてもよい。
【００７９】
その後、時点ｔ８においてＡ３印刷が始まると、制御部５Ｂは、加熱ローラ１７１を定着温度に保つようデューティ比を微調整する。
【００８０】
以上の実施形態によると、１つのＰＷＭ信号Ｓ１に基づいて、第１のヒータ４１および第２のヒータ４２についてＰＷＭ制御を行いかつヒータごとに個別のソフトスタートを行うことができる。
【００８１】
第２のヒータ４２を駆動しないときにはＮＴＣサーミスタの両端を短絡するので、ＮＴＣサーミスタによる電力の損失を低減することができる。
【００８２】
上に述べた実施形態において、画像形成装置１およびヒータ駆動装置５のそれぞれの全体または各部の構成、処理の内容、順序、またはタイミングなどは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１  画像形成装置
２ａ，２ｂ  用紙
５  ヒータ駆動装置
５Ｂ  制御部
４１  第１のヒータ
４２  第２のヒータ
５２  チョッパ回路
５３  スイッチ部
５４  突入電流防止部
６１  第１の通電経路
６２  第２の通電経路
９５  設定情報
１７１  加熱ローラ（ローラ）
５２３  スイッチング素子
６２１  迂回経路
Ｄｕｔｙ  デューティ比
Ｍ７  回転軸方向（軸方向）
Ｉ４１，Ｉ４２  電流（電力）
Ｒ５４  ＮＴＣサーミスタの抵抗値
Ｓ２  オンオフ指令信号（オンオフ指令）
Ｓ１  ＰＷＭ信号
Ｔ１２  突入防止期間（突入防止時間）
ＴＳ，ＴＳｍ  時間
【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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