(57)【要約】【課題】より簡素で低コストの構成で、ヒータの波数制御や位相制御によって発生されるフリッカや高調波電流を抑制し、他の照明機器や電子機器にちらつきや誤動作を誘発するのを防止することが可能な加熱装置、及びそれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】発熱体１０９ｃと、発熱体に電力を供給する電力供給手段４０１と、電力供給手段をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御手段１２６を有する加熱装置において、制御手段は、発熱体に所定の電力を切替えて投入するための複数の電力制御パターンを有し、複数の電力制御パターンに、各々の電力制御パターンが持つ特性に応じた重み付け値を対応させ、ＯＮ／ＯＦＦ制御する際に、所定の期間内で使用した複数の電力制御パターンに対応する重み付け値を積算し、積算した値が所定の閾値に達した場合に、電力制御パターンを切り替えることを特徴とする加熱装置。【選択図】図４
2011164387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体と、前記発熱体に電力を供給する電力供給手段と、前記電力供給手段をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御手段を有する加熱装置において、
前記制御手段は、
前記発熱体に所定の電力を切替えて投入するための複数の電力制御パターンを有し、
前記複数の電力制御パターンに、各々の電力制御パターンが持つ特性に応じた重み付け値を対応させ、
前記ＯＮ／ＯＦＦ制御する際に、所定の期間内で使用した前記複数の電力制御パターンに対応する前記重み付け値を積算し、
前記積算した値が所定の閾値に達した場合に、前記電力制御パターンを切り替えることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記重み付け値は、前記複数の電力制御パターンが有するフリッカ値に基づいて対応させられる値であることを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
前記重み付け値は、前記複数の電力制御パターンが有する高調波電流値に基づいて対応させられる値であることを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項４】
前記制御手段の前記電力制御パターンの切り替えは、
前記複数の電力制御パターンのうち、前記重み付け値が大きい電力制御パターンの使用を一時停止し、または前記複数の電力制御パターンのうち、前記重み付け値が小さい電力制御パターンに切り替えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記制御手段の前記電力制御パターンの切り替えは、
前記閾値に達したとき、必要な所定の投入電力に対し、そのプラス側の電力制御パターンと、そのマイナス側の電力制御パターンを交互に選択して切り替えられることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記加熱装置が、画像形成装置に使用される加熱装置であって、
前記制御手段は、
前記画像形成装置の動作モード、構成に応じて、前記電力制御パターンの各々に前記重み付け値を複数対応させ、前記画像形成装置の動作モード、構成に応じて前記重み付け値を選択することを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱定着装置、および熱定着装置を備える複写機やファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関し、特に転写材上に転写された未定着トナー画像を加熱定着する加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やファクシミリ、プリンタ等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置における熱定着装置は、転写材上に転写された未定着トナー画像を、加熱ローラやセラミックヒータ等で転写材上に熱定着させる為のものである。そして、ハロゲンヒータを熱源とする熱ローラ式の熱定着装置や、セラミックヒータを熱源とするフィルム加熱式の熱定着装置が用いられている。
【０００３】
これらの熱定着装置においては、一般的に、ヒータはトライアック等のスイッチング制御素子を介して交流電源に接続されており、この交流電源により電力が供給されている。そして、熱定着装置には温度検出素子、例えばサーミスタ感温素子が設けられている。エンジンコントローラは、この温度検出素子により検出された温度情報を基に、スイッチング素子を波数制御、または位相制御でＯＮ／ＯＦＦ制御することで、ヒータへの電力供給をＯＮ／ＯＦＦし、熱定着装置の温度が目標の一定温度になるよう温度制御する。
【０００４】
上述の位相制御とは、交流電源の１半波内の任意の位相角でヒータをＯＮ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ＯＮ／ＯＦＦを交流電源の半波単位で行う電力制御方式である。そして従来は、上記の位相制御か波数制御のどちらかを用いる場合が殆どであった。
【０００５】
位相制御を選択する理由は、主に照明機器のちらつき、いわゆるフリッカを抑えるためである。フリッカとは、照明機器と同一電源に接続された電気機器の負荷電流変動と配電線のインピーダンスにより、交流電源に電圧変動が発生し、それにより照明機器がちらつくことである。位相制御は半波ごとにＯＮする位相を変化させて投入電力を変化させる為、電流の変化量および変化周期を小さく出来、フリッカの発生を抑えることができる。
【０００６】
一方、波数制御は交流電源の半波単位でＯＮ／ＯＦＦ制御する為、位相制御よりも制御周期が長くなり、電流変動が大きくフリッカが発生しやすい。
【０００７】
波数制御を選択する理由としては、高調波電流やスイッチングノイズの抑制が挙げられる。位相制御では、ヒータをＯＮ／ＯＦＦする際に生じる急激な電流変動により、高調波電流やスイッチングノイズが発生する。一方、ヒータのＯＮ／ＯＦＦ制御が必ずゼロクロスポイントで行われる波数制御は、交流電源の半波の途中でスイッチングする位相制御よりも高調波電流やスイッチングノイズが発生しにくい。この高調波電流やスイッチングノイズは、使用するＡＣ交流電源の電圧が高い方がより大きく発生する傾向がある。
【０００８】
従って、画像形成装置が使用される地域のＡＣ商用電源電圧に応じて制御方式を固定している。例えば１００〜１２０Ｖの地域向けにはフリッカに有利な位相制御方式を、２２０Ｖ〜２４０Ｖの地域向けには高調波電流やスイッチングノイズに有利な波数制御方式をというように、ヒータの制御はどちらか一方の制御方式に固定しているのが一般的である。
【０００９】
また、位相制御と波数制御を組み合わせた方式を提案しているものもあり、例えば特許文献１では、複数半波を１制御周期とするうちの一部の半波を位相制御とし、残りを波数制御としている。これにより位相制御だけの場合と比較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る。さらに、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。
【００１０】
また、２本の発熱体を使用して、位相制御と波数制御を組み合わせた方式を提案しているものもある。例えば特許文献２では、少なくとも２つのヒータ間で通電パターンを異ならしめることによって高調波電流とフリッカを改善させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−１２３９４１号公報
【特許文献２】特開平１０−９１０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、昨今のプリント速度の高速化により、熱定着装置に必要な供給電力は増加の一途を辿っており、フリッカや高調波電流を抑制することが難しくなりつつある。更には、従来の整数次高調波電流成分に対する規制だけでなく、新たに整数次以外の高調波電流成分も含めて規制される高調波規制の強化などとも相まって、各規制を満足させることが益々困難になっている。
【００１３】
例えば、特許文献１などに例示されているような、単純に位相制御と波数制御のヒータ点灯パターンを組み合わせて制御を行った場合、より電力の増加した熱定着装置では、整数次高調波の間の成分である次数間高調波成分を抑制することが出来ない。そして、次数間高調波成分を抑制させるように制御を行うと、今度はフリッカが問題となり、両規制を満足させることは非常に困難である。
【００１４】
また、特許文献２などに例示されている構成では、ヒータおよびその制御回路を２系統以上使用し、それらを個別に制御することにより、熱定着装置全体としてフリッカや高調波電流を抑制している。しかしながら、このような構成では、ヒータおよびその制御回路を２系統以上設ける必要があり、コストアップやスペースの増大を招いてしまう。
【００１５】
本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みて考案されたものである。そして、より簡素で低コストの構成で、ヒータの波数制御や位相制御によって発生されるフリッカや高調波電流を抑制し、他の照明機器や電子機器にちらつきや誤動作を誘発するのを防止することが可能な加熱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】
【００１６】
本発明では、前述のような問題を解決する為、以下の構成を有している。
発熱体と、前記発熱体に電力を供給する電力供給手段と、前記電力供給手段をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御手段を有する加熱装置において、
前記制御手段は、
前記発熱体に所定の電力を切替えて投入するための複数の電力制御パターンを有し、
前記複数の電力制御パターンに、各々の電力制御パターンが持つ特性に応じた重み付け値を対応させ、
前記ＯＮ／ＯＦＦ制御する際に、所定の期間内で使用した前記複数の電力制御パターンに対応する前記重み付け値を積算し、
前記積算した値が所定の閾値に達した場合に、前記電力制御パターンを切り替えることを特徴とする加熱装置。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば高調波規制に有利であり、かつフリッカを低く抑えることが可能な加熱装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明における画像形成装置を示した構成図
【図２】第１の実施例におけるヒータの断面構成を示した図
【図３】第１の実施例におけるヒータ部の断面構成を示した構成図
【図４】第１の実施例におけるヒータ制御回路の回路構成を示したブロック図
【図５】第１の実施例におけるヒータ制御波形（位相制御）を示した図
【図６】第１の実施例におけるヒータ制御波形（位相制御）を示した図
【図７】第１の実施例におけるヒータ制御パターンを示した図
【図８】本発明第１の実施例における次数間高調波レベルを示したブロック図
【図９】第１の実施例における各パターンの重み付け値を示した表
【図１０】第２の実施例における各パターンおよびモードの重み付け値を示したイメージ図
【図１１】第２の実施例におけるフローを示した図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面に基づき、本発明を実施する為の最良の形態を詳しく説明する。
【実施例１】
【００２０】
以下、添付図面に基づき、本発明第１の実施形態例について説明する。
【００２１】
図１は電子写真プロセスを用いた画像形成装置の概略構成図であり、例えばレ−ザービームプリンタの場合を示している。
【００２２】
レーザービームプリンタ本体１０１（以下、本体１０１）は、記録紙Ｓを収納する給紙カセット１０２を有し、給紙カセット１０２内に記録紙Ｓがあるかどうかを検知するカセット有無センサ１０３を有する。また、給紙カセット１０２内の記録紙Ｓのサイズを検知するカセットサイズセンサ１０４（複数個のマイクロスイッチで構成される）、給紙カセット１０２から記録紙Ｓを繰り出す給紙ローラ１０５ａおよび搬送ローラ対１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ等も有する。そして、給紙ローラ１０５ａ、搬送ローラ対１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄの下流には記録紙Ｓを同期搬送するレジストローラ対１０６が設けられている。また、レジストローラ対の下流には、記録紙Ｓの先端と後端を検知し、画像書き込みタイミングをとるための給紙センサ１２４、レーザスキャナ部からのレーザ光１１８に基づいて記録紙Ｓ上にトナー像を形成するプロセスカートリッジ１０８が設けられている。さらに、プロセスカートリッジ１０８の下流には記録紙Ｓ上に形成されたトナー像を熱定着する定着器１０９が設けられており、定着器１０９内の熱定着部下流には排紙部の搬送状態を検知する排紙センサ１１０が設けられている。記録紙Ｓを搬送する排紙ローラ対１１１や、記録紙Ｓを排紙するフェースアップ排紙ローラ対１４０、記録の完了した記録紙Ｓを積載する積載トレイ１１２も設けられている。この記録紙Ｓの搬送基準は、記録紙Ｓの画像形成装置の搬送方向に直交する方向の長さ、つまり記録紙Ｓの幅に対して中央になるように設定されている。
【００２３】
排紙センサ１１０は、定着器１０９内部に設けられており、記録紙Ｓが熱定着部を通過したタイミングを検出する。記録紙Ｓは、搬送ローラ対１１１を通過した後、フェースアップ排紙ローラ対１４０を介して積載トレイ１１２へ排出される。この排紙部に設けられた満載検知センサ１４２は、積載トレイ１１２上の記録紙Ｓが満載であるかを検知すると共に、排紙部の記録紙Ｓの動きを検知するセンサである。
【００２４】
また、レーザスキャナ部１０７は、外部装置１３１からの画像信号（画像信号／ＶＤＯ）に基づいて変調されたレーザ光を発光するレーザユニット１１３を有する。また、レーザ光を感光ドラム１１７上に走査するためのポリゴンモータ１１４、結像レンズ１１５、折り返しミラー１１６等も有している。
【００２５】
そして、前記プロセスカートリッジ１０８は、公知の電子写真プロセスに必要な、感光ドラム１１７、１次帯電ローラ１１９、現像器１２０、転写ローラ１２１、クリーナ１２２等から構成されている。また、定着器１０９は定着フィルム１０９ａ、加圧ローラ１０９ｂ、定着フィルム内部に設けられたセラミックヒータ１０９ｃ、セラミックヒータ１０９ｃの表面温度を検出するサーミスタ１０９ｄから構成されている。
【００２６】
また、メインモータ１２３は、給紙ローラ１０５ａには給紙ローラクラッチ１２５を介して、搬送ローラ対１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ、およびレジストローラ対１０６にはレジストローラクラッチ１２９を介して駆動力を与えている。更に感光ドラム１１７を含むプロセスカートリッジ１０８の各ユニット、定着器１０９、排紙ローラ対１１１、フェースアップ排紙ローラ対１４０にも駆動力を与えている。
【００２７】
そして１２６はエンジンコントローラであり、レーザスキャナ部１０７、プロセスカートリッジ１０８、定着器１０９による電子写真プロセスの制御、前記本体１０１内の記録紙Ｓの搬送制御を行っている。
【００２８】
そして、１２７はビデオコントローラであり、パーソナルコンピュータ等の外部装置１３１と汎用のインターフェース１３０（セントロニクス、ＲＳ２３２Ｃ、ＵＳＢ等）で接続されている。この汎用のインターフェース１３０から送られてくる画像情報をビットデータに展開し、そのビットデータを／ＶＤＯ信号として、エンジンコントローラ１２６へ送出している。
【００２９】
エンジンコントローラ１２６とビデオコントローラ１２７の間を結ぶ線１２８は、両コントローラ間のコマンド／ステータス信号線、クロック信号線、／ＶＤＯ信号線、同期信号線などで構成されている。
【００３０】
本実施例におけるセラミックヒータ１０９ｃおよびその周辺概略について、図２および図３に示す。図２はセラミック面発ヒータの断面図である。図３は、定着フィルム１０９ａ、加圧ローラ１０９ｂ、セラミックヒータ１０９ｃ周辺の断面図である。
【００３１】
セラミックヒータ１０９ｃは、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックス系の絶縁基板２０１と、絶縁基板２０１面上にペースト印刷等で形成されている発熱体２０３と、発熱体２０３を保護しているガラス等の保護層２０２から構成されている。
【００３２】
セラミックヒータ１０９ｃは、図３に示したように、フィルムガイド３０１によって支持されている。定着フィルム１０９ａは、円筒状の金属やポリイミドといった耐熱材製の高熱伝導性フィルムであり、セラミックヒータ１０９ｃを下面側に支持させたフィルムガイド３０１に外嵌させてある。そして、フィルムガイド３０１の下面のセラミックヒータ１０９ｃと、弾性加圧部材としての加圧ローラ１０９ｂとを定着フィルム１０９ａを挟ませて加圧ローラ１０９ｂの弾性に抗して所定の加圧力をもって圧接させて加熱部である定着ニップ部を形成している。また、サーモスイッチ３０２が過昇温防止手段としてセラミックヒータ１０９ｃの絶縁基板２０１裏面上に当接されている。サーモスイッチ３０２はフィルムガイド３０１に位置を矯正され、サーモスイッチ３０２の感熱面がセラミックヒータ１０９ｃの裏面上に当接されている。図示はしていないが、温度検出素子であるサーミスタ１０９ｄも同様にセラミックヒータ１０９ｃの裏面上に当接されている。また、定着フィルム１０９ａの摺動性を上げるために、定着フィルム１０９ａとセラミックヒータ１０９ｃとの界面に摺動性のグリースを塗布してもよい。
【００３３】
図４に本発明におけるセラミックヒ−タの駆動及び制御回路を示す。４０１は本体１０１を接続する商用交流電源で、本体１０１は商用交流電源へＡＣフィルタ４０２、リレー４１３、トライアック４０４、サーモスイッチ３０２を介してセラミックヒ−タ１０９ｃへ供給することにより発熱させる。このセラミックヒ−タ１０９ｃへの電力の供給は、トライアック４０４により通電／遮断を行う。サーモスイッチ３０２は、トライアック４０４とセラミックヒータ１０９ｃの間に置かれ、通常時は常に通電状態となっている。セラミックヒータ１０９ｃが何らかの異常で高熱に達した場合にＯＦＦし、セラミックヒータ１０９ｃへの投入電力の供給を遮断する。このＯＦＦ状態は、復帰することなく継続される。リレー４１３はエンジンコントローラ１２６からの制御により、トランジスタ４２３をＯＮ／ＯＦＦすることにより２４Ｖ電源を通電／遮断してセラミックヒータ１０９ｃへの電力供給をＯＮ／ＯＦＦする。定着器通電時にＯＮされ、定着器が停止するとＯＦＦされる。抵抗４０５、４０６は、トライアック４０４のためのバイアス抵抗で、フォトトライアックカプラ４０７は、一次と二次間の絶縁距離を確保するためのデバイスである。このフォトトライアックカプラ４０７の発光ダイオードに通電することでトライアック４０４をＯＮする。抵抗４０８は、フォトトライアックカプラ４０７の発光ダイオードに流れる電流を制限するための抵抗であり、トランジスタ４０９によりフォトトライアックカプラ４０７の発光ダイオードをＯＮ／ＯＦＦする。トランジスタ４０９は抵抗４１０を介してエンジンコントローラ１２６からのＯＮ信号に従って動作する。
【００３４】
また、商用交流電源４０１はＡＣフィルタ４０２を介して、エンジンコントローラ１２６のゼロクロス検出端子Ｎｅｕｔｒａｌ、Ｈｏｔに入力される。エンジンコントローラ１２６のゼロクロス検出端子では、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不図示のＣＰＵに対してパルス信号として報知する。以下、エンジンコントローラ１２６内のＣＰＵに送出されるこのパルス信号をＺＥＲＯＸ信号と呼ぶ。
【００３５】
エンジンコントローラ１２６はＺＥＲＯＸ信号のパルスのエッジに応じて、位相制御や波数制御によりトライアック４０４をＯＮ／ＯＦＦする。
【００３６】
また、１０９ｄはセラミックヒ−タ１０９ｃの温度を検知するための温度検出素子、例えば、サ−ミスタ感温素子である。この温度検出素子１０９ｄによって検出される温度は、抵抗４１５と温度検出素子１０９ｄとの分電圧として検出され、エンジンコントローラ１２６にＴＨ信号としてＡ／Ｄ入力される。セラミックヒ−タ１０９ｃの温度は、ＴＨ信号としてエンジンコントローラ１２６において監視され、エンジンコントローラ１２６の内部で設定されているセラミックヒ−タ１０９ｃの設定温度と比較される。そして、セラミックヒ−タ１０９ｃに供給するべき電力を算出し、その供給する電力に対応した位相角に換算し、その制御条件によりエンジンコントローラ１２６が抵抗４１０を介してトランジスタ４０９にＯＮ信号を送出する。
【００３７】
次にヒータの電力制御方式である位相制御と波数制御について説明する。図５に位相制御の場合の例を示す。ＺＥＲＯＸ信号は交流電源の正から負、負から正に切り替わるポイントで論理が切り替わり、その立ち上がりおよび立ち下がりエッジからｔａ時間後にヒータ駆動信号をＯＮすると、図５の斜線で示した部分でヒータが通電し電力が供給される。なお、ヒータをＯＮした後、次のゼロクロスポイントでヒータへの通電はＯＦＦされるので、再びＺＥＲＯＸ信号のエッジから時間ｔａ後にヒータ駆動信号をＯＮすることにより、次の半波でもヒータに同じ電力が供給される。また時間ｔａと異なる時間ｔｂ後にヒータ駆動信号をＯＮすると、ヒータへの通電時間が変わるため、ヒータへの供給電力を変化させることが出来る。このように、半波ごとにＺＥＲＯＸ信号のエッジからヒータ駆動信号をＯＮする時間を変化させることで、ヒータへの供給電力を制御する。なお、ここではヒータ駆動信号は連続する２半波で同じ時間ＯＮすることとする。
【００３８】
位相制御は図５（ａ）のように交流電源波形の半波の途中でヒータへの通電をＯＮするため、ヒータに流れる電流が急峻に立ち上がり、大きな高調波電流が流れる。この高調波電流は、電流の立ち上がり量が大きいほど大きくなるので、位相角９０°、すなわち供給電力５０％の時に最大になる。位相角が９０°に近い程高調波電流は大きくなり、位相角０°に近い程小さくなる。よって、より厳しい位相角のパターンを多数繰り返す程、高調波電流がより増加し、高調波規制に対してはより不利になる。一方、位相制御は、各半波の電流変化量を小さく抑えることが可能な為、フリッカを低く抑えることが可能である。しかしながら、実際には、ヒータの他に、エンジンコントローラ１２６やビデオコントローラ１２７などに電源を供給する不図示の低圧電源が、同じく商用交流電源４０１に接続されており、図５（ｂ）のような電流が流れている。その結果、本体１０１に流れる電流波形は、それら電流を併せた総電流の波形、例えば図５（ｃ）のような波形になる。従って、必ずしも位相角が９０°に近いパターンを使用した場合が、高調波電流が高くなるとは一概に言えない。
【００３９】
図６（ａ）に波数制御の例を示す。波数制御では交流電源の半波単位でＯＮ／ＯＦＦ制御を行うので、ＯＮする時はＺＥＲＯＸ信号のエッジとともにヒータ駆動信号をＯＮする。そして例えば１２半波を制御の１周期とし、１制御周期の中でＯＮする半波の数を変えることでヒータへの供給電力を制御している。図６は１２半波のうち６半波をＯＮしているため、ヒータへの供給電力は５０％となる。なおここではＯＮする場合は連続する２半波を同じ位相角でＯＮすることとする。
【００４０】
波数制御ではヒータのＯＮ／ＯＦＦが常にゼロクロスポイントで行われるため、位相制御のような電流の急激な立ち上がりエッジがなく、高調波電流は非常に少ない。一方、電流は半波単位で流れるため、電流の変化量は大きく、変化周期も長いため、フリッカへの影響が大きい。そこで、１制御周期内でＯＮする半波の位置（制御パターン）を工夫することで、電流の変動周期がフリッカへ与える影響をできるだけ少なくなるようにしている。しかし、こちらも同様に実際は、ヒータの他に、エンジンコントローラ１２６やビデオコントローラ１２７などに電源を供給する不図示の低圧電源が、同じく商用交流電源４０１に接続されており、本体１０１に流れる電流波形は図６（ｂ）のような波形になる。従って、本体１０１に流れるトータルの電流波形がフリッカに与える影響を確認する必要がある。
【００４１】
本実施例では、交流電源の８半波を１制御周期とし、その中の一部の半波を位相制御、残りの半波を波数制御というように、１制御周期の中で位相制御と波数制御を適宜組み合わせたパターンによって制御を行う。このような制御方式では、特に位相制御が毎半波ＯＮされることがなくなるので、流れる高調波電流を低減させることができ、また、波数制御のように全ての半波がＯＮ／ＯＦＦされることも無くなるので、フリッカも抑えることが出来る。
【００４２】
図７に、本実施例におけるヒータの電力制御パターンの例を示す。図７は４全波（＝８半波）を１制御周期とし、そのうち３全波を波数制御、１全波を位相制御で制御する。ヒータ供給電力の０％から１００％までの間を４０分割し、それぞれのレベルにてＯＮデューティを定めている。なお、ここでは隣り合う正の半波と負の半波は同じだけＯＮする上下対称性を満たすようにするものとする。例えば図７中、ＯＮデューティ１／４０（＝２．５％）の場合は最初の２半波を位相制御とし、その２半波とも半波全体の１０％だけＯＮする。その後の３全波の波数制御部分は全てＯＦＦとすることで、１制御周期において２．５％の電力が供給される。また、ＯＮデューティ１０／４０（＝２５％）は、最初の２半波を波数制御としてその２半波とも１００％をＯＮすることで、１制御周期において２５％の電力が供給される。また、ＯＮデューティ２５／４０（＝６２．５％）の場合は、最初の２半波を波数制御としてその２半波とも１００％をＯＮし、次の２半波を５０％だけＯＮし、更に次の１半波をＯＦＦした後、次の２半波を１００％ＯＮし、更にその次の１半波をＯＦＦする。このように制御することによって、１制御周期で６２．５％の電力が供給される。以上のようにして、供給電力０％となるＯＮデューティ０／４０から、供給電力１００％となるＯＮデューティ４０／４０まで、図７のような制御パターン４１段階を定義する。エンジンコントローラ１２６は、これら制御パターンを適宜順番に切り替えてヒータ１０９ｃに電力を投入し、所定の温度となるように制御する。なお、図７の制御パターンは、高調波電流よりもフリッカに有利となるようパターンが作成されている。
【００４３】
図８は、一例として、図７に示した波形についての高調波測定結果を示す。横軸は各パターンレベル（ＯＮデューティ）、縦軸に高調波レベル（特性）を取り、測定次数の中で最も高い値をプロットしている。ここでの測定値は、図５、図６での説明で述べた通り、図７のヒータ制御波形と、不図示の低圧電源の電流波形が合成された波形での高調波レベルを示している。従って、必ずしも５０％デューティの位相制御波形が含まれるＯＮデューティが、高調波レベルでも高いレベルを示すとは限らない。本実施例の場合、パターンレベルによっては規格リミットに対して高調波レベルがギリギリのレベルにあるパターンも、比較的余裕のあるパターンもある。例えば、ＯＮデューティ６／４０のレベルパターンでは、規格リミットとしている０．９に対して殆どマージンが無く、バラツキ等を考慮すると、規格リミットを越える恐れがある。つまり、このレベルパターンが連続使用されると、高調波レベルが規格を越えてしまうことを意味する。
【００４４】
次に動作について説明する。まず、本体１０１のメインスイッチ（不図示）がＯＮされると、不図示の低圧電源が起動する。そして、エンジンコントローラ１２６、ビデオコントローラ１２７へ供給する電圧、例えば、３．３Ｖや５Ｖ等といった比較的低圧な電圧の起動と、リレーやモータ等の主に駆動系を動作させる為の電圧、例えば２４Ｖ等といった比較的高い電圧の起動を行う。
【００４５】
そしてエンジンコントローラ１２６が起動し、本体１０１のウォームアップのための前多回転動作を開始する。まず、トランジスタ４２３をＯＮして、２４Ｖ電圧をリレー４１３の駆動コイルへ供給する。
【００４６】
リレー４１３がＯＮされることにより、トライアック４０４へ電力が供給される。エンジンコントローラ１２６は、トランジスタ４０９をＯＮ／ＯＦＦすることによりトライアック４０４を制御し、セラミックヒータ１０９ｃへ電力を供給して所定の予熱制御を行う。セラミックヒータ１０９ｃが予熱された後、メインモータ１２３がエンジンコントローラ１２６により駆動開始され、プロセスカートリッジ１０８の各ユニット、定着器１０９、排紙ローラ対１１１、フェースアップ排紙ローラ対１４０が回転駆動される。更に、トライアック４０４が制御され、定着器１０９内のセラミックヒータ１０９ｃの駆動制御も行われ、所定のプロセス機器の準備動作が実行される。
【００４７】
エンジンコントローラ１２６は、その後セラミックヒータ１０９ｃを所定の温度まで上昇させた後、各プロセス機器の準備動作を終え、スタンバイ状態に入る。
【００４８】
この時、エンジンコントローラ１２６は、トランジスタ４０９をＯＦＦすることによってトライアック４０４の駆動を停止し、セラミックヒータ１０９ｃへの電力供給を停止する。
【００４９】
次にプリント動作について説明する。
【００５０】
エンジンコントローラ１２６は、ビデオコントローラ１２７からプリント動作開始命令を受けるとプリント動作を開始する。
【００５１】
エンジンコントローラ１２６は、リレー４１３をＯＮした後、トランジスタ４０９を制御し、セラミックヒータ１０９ｃへ電力を供給して所定の予熱制御を行う。セラミックヒータ１０９ｃが予熱された後、メインモータ１２３が駆動され、トランジスタ４０９を制御してセラミックヒータ１０９ｃの立上げ、ポリゴンモータ１１４の駆動を開始する。メインモータ１２３の駆動によって、感光ドラム１１７および転写ローラ１２１、定着器１０９の定着フィルム１０９ａおよび加圧ローラ１０９ｂ、排紙ローラ対１１１、フェースアップ排紙ローラ対１４０がそれぞれ回転を開始する。この後エンジンコントローラ１２６は、レーザユニット１１３の光量制御を開始するとともに、１次帯電ローラ１１９、現像器１２０、転写ローラ１２１の高圧駆動を順次行う。エンジンコントローラ１２６は、不図示のＣＰＵにてレーザ光検出センサより送られる／ＢＤ信号のパルス間隔からポリゴンモータ１１４の回転が定常状態になったことを検知する。そして、給紙ローラクラッチ１２５をＯＮして給紙ローラ１０５ａを駆動し、給紙カセット１０２内の記録紙Ｓを一枚ずつ繰り出す。給紙ローラクラッチ１２５はカセットから記録紙Ｓを一枚繰り出すと、直ちにＯＦＦされる。繰り出された記録紙Ｓは、給紙ローラクラッチ１２５と共にＯＮされたレジストローラクラッチ１２９により回転している搬送ローラ対１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄによってレジストローラ対１０６に向けて搬送される。そしてＣＰＵは、記録紙Ｓが給紙センサ１２４に到達したことを検知して同期信号をビデオコントローラ１２７に対して出力を開始する。同時に、レジストローラクラッチ１２９をＯＦＦして搬送ローラ対１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄおよびレジストローラ対１０６の駆動を一時停止する。
【００５２】
その時ビデオコントローラ１２７は、画像情報のドットイメージへの展開を開始しており、／ＶＤＯ信号出力開始の準備を完了している。ビデオコントローラ１２７は、エンジンコントローラ１２６からの同期信号を受信して１ページ分の画像データとして／ＶＤＯ信号の出力を開始する。
【００５３】
一方エンジンコントローラ１２６は、同期信号出力開始とともにレジストローラクラッチ１２９を再びＯＮし、搬送ローラ対１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄおよびレジストローラ対１０６の駆動を再開する。搬送ローラ対１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄおよびレジストローラ対１０６の駆動は、記録紙Ｓの後端がレジストローラ対１０６を通過するまでの間行う。また、この間エンジンコントローラ１２６は、ビデオコントローラ１２７からの／ＶＤＯ信号に応じてレーザユニット１１３を駆動する。レーザユニット１１３から発したレーザ光１１８は、レーザスキャナ部１０７のポリゴンモータ１１４の回転によって直線状の走査に変換され、結像レンズ１１５、折り返しミラー１１６によって感光ドラム１１７に照射される。
【００５４】
感光ドラム１１７は、図１中時計回り方向に所定の周速度（プロセススピード）にて回転駆動される。感光ドラム１１７はその回転過程で帯電手段としての１次帯電ローラ１１９により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。その感光ドラム１１７の一様帯電面に対してレーザスキャナ部１０７から出力される、目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対して変調制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）されたレーザービームによる走査露光がなされる。その結果、上記感光ドラム１１７の表面に目的の画像情報の静電潜像が形成される。前記感光ドラム１１７上に形成された静電潜像は、現像手段としての現像器１２０で現像材（トナー）により現像されて可視化される。
【００５５】
一方、一枚ずつ繰り出された記録紙Ｓは、搬送ローラ対１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄおよびレジストローラ対１０６により感光ドラム１１７と転写手段としての転写ローラ１２１の圧接部である転写ニップ部に所定の制御タイミングにて給送される。その記録紙Ｓの表面に、感光ドラム１１７面側のトナー画像が順次転写されていく。転写ニップ部を出た記録紙Ｓは、回転過程の感光ドラム１１７の面から順次分離されて、トナー画像を定着させるための定着器１０９に導入される。定着フィルム１０９ａと加圧ローラ１０９ｂとの間を通過する記録紙Ｓに該定着フィルム１０９ａを介してセラミックヒータ１０９ｃの熱を印加すると共に加圧ローラ１０９ｂにより圧力を加えて、記録紙Ｓ上のトナー画像を熱定着処理する。
【００５６】
図９は、図８の高調波電流値に従って、各パターンレベルに重み付けを行った結果を示している。
【００５７】
ヒータ１０９ｃを温調制御する際は、エンジンコントローラ１２６が図７の制御パターンから適宜ＯＮデューティを選択し、１制御周期毎に各ＯＮデューティ値を変えていく。そして、選択したＯＮデューティ値の各重み付け値を加算していく。この重み付け値の加算は、１０制御周期毎（５０Ｈｚであれば８００ｍｓｅｃ．毎）に行い、１０制御周期以内（所定の期間内）の加算値が６．０を越えた場合には、重み付け値が０．８以上のパターンの使用を禁止する。重み付け値０．８以上のパターンを禁止したまま、１０制御周期分の加算が終了したら、加算値を再びリセットし、またゼロから重み付け値の加算を開始する。そして、１０制御周期の加算値が６．０を越えなかった場合は、そのまま重み付け値の加算値をリセットし、次の１０制御周期の重み付け値の加算を開始する。
【００５８】
重み付け値の加算値が６．０を越えてしまった場合、それ以降１０制御周期までは重み付け値０．８以上のパターンが使用出来なくなってしまう。そのため、例えばＯＮデューティ６／４０のレベルパターンを使用したい場合は、ＯＮデューティ５／４０のレベルパターン（マイナス側）とＯＮデューティ７／４０（プラス側）のレベルパターンを交互に使用する。このような制御を行うことによって、高調波レベルの低いＯＮデューティ５／４０のレベルパターンおよびＯＮデューティ７／４０のレベルパターンを使用することが出来るので、高調波レベルが問題となることを防ぐことが出来る。
【００５９】
一方、ＯＮデューティ５／４０のレベルパターンおよびＯＮデューティ７／４０のレベルパターンを交互に使用すると、本来使用したいＯＮデューティからずれているので、ヒータ１０９ｃの温度にリプルが生じる場合がある。従って、出来る限り上下のレベルパターンを交互に使用する方法は使いたくない。しかし、本実施例では、重み付け値の加算値が０．４０に達するまではＯＮデューティ６／４０のレベルパターンを使用することを許容しており、極力温度リプルの発生を抑えることが出来、なおかつ高調波電流も抑えることが出来る。
【００６０】
定着器１０９を出た記録紙Ｓは、搬送ローラ対１１１、フェースアップ排紙ローラ対１４０により積載トレイ１１２にプリントアウトされる。
【００６１】
また、記録紙Ｓが分離した後の感光ドラム１１７は、クリーニング手段としてのクリーナ１２２により転写残りトナー等の付着汚染物の除去処理を受けて清浄面化され、繰り返して帯電処理から始まる電子写真画像形成に供される。
【００６２】
プリント動作を終えると、エンジンコントローラ１２６は、ヒータ駆動回路を停止してセラミックヒータ１０９ｃへの電力供給を止めると共に、メインモータおよびレーザスキャナ、その他一連のプリントプロセス処理を停止させる。
【００６３】
上記実施例では、重み付け値の加算周期を１０制御周期として示したが、当然ながらこの周期を適宜変更しても差し支えないし、商用電源の周波数に応じて変えても良い。また、１制御周期を４全波としている点についても、適宜変更しても差し支えない。更に、本実施例のＯＮデューティ制御パターンも、本パターンに限ったものでなく、適宜変えても差し支えない。また、本パターンでは、フリッカに有利なパターンを組み、高調波電流の重み付けによって適宜制御を切り替えているが、逆に、高調波電流に有利なパターンを組んでおき、フリッカ値の重み付けによって適宜制御を切り替える方法をとっても差し支えない。
【００６４】
上記したように、本実施例の加熱装置では高調波レベルの規格を満たし、かつフリッカを低く抑えることが可能となる。
【実施例２】
【００６５】
次に図１０および図１１のフローチャートを用いて、本発明第２の実施形態例について説明する。主な構成および動作は、本発明第１の実施例にて説明した通りであるので省略する。
【００６６】
本実施例では、本体１０１の動作モードや接続されるオプション等の負荷、使用される地域（ＡＣ電圧）等に応じた重み付け値を複数対応させ（図１０）、その動作モードや接続されるオプションの負荷状況に応じて重み付け値を切替え実施例１と同様の動作を行う。
【００６７】
動作モードや接続されるオプション等により、主に低圧電源の負荷が変わる。従って、低圧電源に流れるＡＣ電流波形が変わり、その結果、各パターンレベルの次数間高調波レベルも変化する。ある動作モードでは次数間高調波に対しマージンのあったパターンレベルが、別の動作モードでは、規格に対しより厳しい値になる場合がある。よって、それら動作モードや負荷状態に応じて、次数間高調波の各レベルパターンの重み付け値を変えていく必要がある。
【００６８】
そこで、本体１０１のエンジンコントローラ１２６内にある、記憶素子にてその重み付け値のテーブルを各動作モード、各オプション設定に応じて複数記憶させておき、動作モードやオプション設定に応じて重み付け値のテーブルを変える。
【００６９】
まず、エンジンコントローラ１２６がプリント指示を受けると（Ｓ１０１）、オプションの有無を確認する（Ｓ１０２）。そして、オプションがある場合（Ｓ１０４）、無い場合（Ｓ１０３）それぞれに次ステップへ進む。そこで、両面／片面等のプリントモードに従って、重み付け値テーブルを選択する（Ｓ１０５〜Ｓ１０８）。次に選択した重み付け値に従ってプリント動作を行う（Ｓ１０９）。そして、プリント動作を終了した後は、次の動作を選択する（Ｓ１１０）。プリント継続する場合は再びオプション有無確認ステップへ戻る（Ｓ１０２）。また、プリント継続しない場合は、そのまま終了する（Ｓ１１１）。
【００７０】
なお、プリント動作における、プリント時の重み付け値積算方法、積算値が所定値に達した際の制御方法等については実施例１にて説明した通りである。
【００７１】
なお、本構成では、オプションは１つのみの場合を示したが、当然ながら、オプション設定が複数存在する場合は、その数量に応じてテーブルを変えても良い。その他の構成及び動作に関しては、実施例１と同様である。
【００７２】
上記したように、本実施例の加熱装置では、種々のプリントモードにおいても高調波レベルの規格を満たし、かつフリッカを低く抑えることが可能となる。
【符号の説明】
【００７３】
１０９      定着器
１０９ｃ    ヒータ（発熱体に対応）
１２６      エンジンコントローラ（制御手段に対応）
４０１      商用交流電源（電力供給手段に対応）
４１３      リレー
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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