(57)【要約】【課題】交流電流の高調波ノイズやフリッカノイズを低減させる定着装置を提供する。【解決手段】本発明に係る定着装置は、商用電源からヒータへ交流電力を供給する電力供給手段と、ヒータの温度を検知する温度検知素子と、温度検知素子の検知温度が目標温度を維持するようにヒータへ供給する電力デューティ比を設定する設定手段とを有する定着装置において、商用電源の３全波以上を１周期として、１周期の平均電力デューティ比が検知温度に基づく電力デューティ比となるように電力供給手段を制御する制御手段を有し、１周期の中に商用電源の１半波あたりの電力デューティ比が３つ以上存在することを特徴とする。【選択図】図５
2011002724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源からヒータへ交流電力を供給する電力供給手段と、
前記ヒータの温度を検知する温度検知素子と、
前記温度検知素子の検知温度が目標温度を維持するように前記ヒータへ供給する電力デューティ比を設定する設定手段とを有する定着装置において、
前記商用電源の３全波以上を１周期として、１周期の平均電力デューティ比が前記検知温度に基づく電力デューティ比となるように前記電力供給手段を制御する制御手段を有し、
前記１周期の中に前記商用電源の１半波あたりの電力デューティ比が３つ以上存在することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記１周期の中で、前記交流電力の１半波あたりの電力デューティ比に、予め定められた第１の値より大きい電力デューティ比と、前記第１の値より小さい予め定められた第２の値より小さい電力デューティ比とが存在する場合に、前記交流電力において、前記第１の値より大きい電力デューティ比を有する１半波が前記ヒータに連続して供給される数が、最小となるように制御することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、交流電源を駆動源として、ヒータを位相制御で駆動させる加熱装置が知られている。従来の位相制御では、電力変動が激しくなると、高調波ノイズレベルが悪化するという問題があった。例えば５０％のデューティ比で電力供給する場合、図１１（ａ）に示すように位相角が９０度及び２７０度となる正弦波のピークのタイミングで電力供給のオン／オフを切り替えていたが、これでは供給電力がピークから０に一気に変動してノイズが発生していた。
【０００３】
これに対し、特許文献１では、位相制御を行なう際に、電力変動が激しくならないように印加電力を示す正弦波のピークに近いタイミングでは、ヒータのオンオフ制御を行なわないように制御する技術が開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−７３４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、以下に記すような問題があった。プリントが長時間連続して行われると、定着器が十分に温められてヒータへの投入電力が安定してほぼ一定の値となる。この時、高調波レベルが悪いヒータの通電開始タイミングを使用しないように制御しても、繰り返し同じ通電開始タイミングが使用されることで、特定の次数の高調波レベルが悪化してしまう。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたもので、交流電流による高調波ノイズやフリッカノイズを低減させる定着装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本出願に係る第１の発明は、商用電源からヒータへ交流電力を供給する電力供給手段と、ヒータの温度を検知する温度検知素子と、温度検知素子の検知温度が目標温度を維持するようにヒータへ供給する電力デューティ比を設定する設定手段を有する定着装置において、商用電源の３全波以上を１周期として、１周期の平均電力デューティ比が検知温度に基づく電力デューティ比となるように電力供給手段を制御する制御手段を有し、１周期の中に商用電源の１半波あたりの電力デューティ比が３つ以上存在するものである。
【０００８】
また本出願に係る第２の発明は、制御手段が、１周期の中で、交流電力の１半波あたりの電力デューティ比に、予め定められた第１の値より大きい電力デューティ比と、第１の値より小さい予め定められた第２の値より小さい電力デューティ比とが存在する場合に、交流電力において、第１の値より大きい電力デューティ比を有する１半波がヒータに連続して供給される数が、最小となるように制御するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、例えば、交流電流の高調波ノイズやフリッカノイズを低減させる定着装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電子写真プロセスを用いたレーザプリンタの概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態において、セラミック面発ヒータへの通電駆動を制御するヒータ制御回路の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るセラミック面発ヒータの概略を説明する図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る定着器の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る制御シーケンスの一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態に係る必要電力Ｐに応じた散らしパターンを選択するテーブルを示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る散らしパターンを示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る電流波形を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る散らしパターンを示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る電流波形を示す図である。
【図１１】散らし制御を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。実施の形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。
【００１２】
［第１実施形態］
（概念）
本発明の第１実施形態では、位相制御を行なう際に、電力変動が激しくならないように印加電力を示す正弦波のピークに近いタイミングでは、ヒータのオンオフ制御を行なわないように制御する。つまり、その辺りのタイミングを避けて電力供給のオン、オフを切り替える。具体的には、例えば５０％のデューティ比で電力供給する場合、図１１（ｂ）のようにデューティ比２０％で１波長分制御し、その後、デューティ比８０％で１波長分制御することで平均５０％のデューティ比を実現する。
【００１３】
デューティ比２０％での制御では、例えば、位相角１４４度でオンして１８０度でオフ、３２４度でオンして３６０度でオフする。またデューティ比８０％での制御では、例えば、位相角３６度でオンして１８０度でオフ、２１６度でオンして３６０度でオフする。これにより、激しい電力変動を避けることができ、ノイズを低減できる。このように５０％のデューティ比を実現するための、デューティ比２０％とデューティ比８０％の組合せを、（−３０，＋３０）というパターンに置き換え、本明細書において「散らしパターン」と定義する。なお、散らしパターンに含まれる組合せは、このように２全波のデューティ比差の組合せに限定されるものではなく、３つ以上の組合せでも良い。例えば、第１実施形態では４全波のデューティー比差の組合せを１つの散らしパターンとし、４つの散らしパターンを定義している。
【００１４】
具体的には、「＋２，−２，＋３，−３」という数列を散らしパターン１、「＋２，−２，＋５，−５」という数列を散らしパターン２と定義している。また、「＋３０，−３０，＋３３，−３３」を散らしパターン３、「＋３５，−３５，＋３５，−３５」を散らしパターン４と定義している。５０％のデューティ比を目標にして、散らしパターン３を適用すると、「８０％，２０％，８３％，１７％」というデューティー比で４全波分の電力供給を行なうことになる。これによれば、位相角が９０度及び２７０度となる正弦波のピーク付近のタイミングで電力供給のオフ／オフを切り替えを行なうことはなく、電力変動を抑え、高調波ノイズを減らすことができる。
【００１５】
また、散らしパターンを複数定義したことにより、似た形状の電力信号が続けてヒータに印加されてフリッカが悪化することをＣＰＵの負担を増大させずに容易に防止できる。
【００１６】
（構成）
図１は、本発明に係る画像形成装置の第１実施形態としての、電子写真プロセスを用いたレーザプリンタの概略構成図である。レーザプリンタ１０１は、記録媒体としての記録シートＳを収納するカセット１０２が装着可能で、このカセット１０２から供給される記録シートＳに画像を形成する。１０３は、カセット１０２の記録シートＳの有無を検知するカセット有無センサである。１０４は、カセット１０２に収容されている記録シートＳのサイズを検知するカセットサイズセンサで、ここでは例えば複数のマイクロスイッチで構成されている。１０５は、カセット１０２から記録シートＳをピックアップして搬送する給紙ローラである。この給紙ローラ１０５の下流には記録シート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、このレジストローラ対１０６の下流には、レーザスキャナ部１０７からのレーザ光に基づいて記録シートＳ上に現像剤としてのトナーによるトナー像を形成する画像形成部１０８が設けられている。更に、この画像形成部１０８の下流には、記録シートＳ上に形成されたトナー像を熱定着する定着器１０９が設けられている。そして、この定着器１０９の下流には、排紙部の搬送状態を検知する排紙センサ１１０、記録シートＳを排紙する排紙ローラ１１１、画像が形成されて定着された記録シートＳを積載して収容する積載トレイ１１２が設けられている。なお、ここでこの記録シートＳの搬送基準は、記録シートＳの搬送方向に直交する方向の長さ、つまり記録シートＳの幅に対して、略中央になるように設定されている。
【００１７】
またレーザスキャナ部１０７は、外部装置１３１から送出される画像信号（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を有している。このレーザユニット１１３からのレーザ光は、ポリゴンモータ１１４により回転駆動されるポリゴンミラーにより反射され、結像レンズ１１５、折り返しミラー１１６等により反射されて感光ドラム１１７上を走査する。
【００１８】
画像形成部１０８は、公知の電子写真プロセスに必要な、感光ドラム１１７、一次帯電ローラ１１９、現像器１２０、転写帯電ローラ１２１、クリーナ１２２等を有している。また定着器１０９は、定着フィルム１０９ａ、弾性加圧ローラ１０９ｂ、定着フィルム１０９ａ内部に設けられたセラミック面発ヒータ１０９ｃ、セラミック面発ヒータ１０９ｃの表面温度を検出する温度検知素子１０９ｄ（サーミスタ）を有している。つまり、セラミック面発ヒータ１０９ｃの熱を利用して、トナーを記憶シート上に定着させている。
【００１９】
また、メインモータ１２３は、給紙ローラ１０５に対して給紙ローラクラッチ１２４を介して回転力を与えている。またレジストローラ対１０６には、レジストローラクラッチ１２５を介して回転力を与えている。更に、感光ドラム１１７を含む画像形成部１０８の各ユニット、定着器１０９、排紙ローラ１１１にも駆動力を与えている。１２６はエンジンコントローラであり、レーザスキャナ部１０７、画像形成部１０８、定着器１０９による電子写真プロセスの制御、及びレーザプリンタ１０１での記録シートＳの搬送制御等を行なっている。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と汎用のインタフェース（セントロニクス、ＲＳ２３２Ｃ等）１３０で接続されている。ビデオコントローラ１２７は、この汎用インタフェース１３０を介して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。
【００２０】
図２は、本実施の形態において、セラミック面発ヒータ１０９ｃへの通電駆動を制御するヒータ制御回路の構成を示す回路図である。
【００２１】
２０１は、レーザプリンタ１０１が接続される商用電源を示している。レーザプリンタ１０１は、商用交流電源２０１からの交流電力を、ＡＣフィルタ２０２及びリレー２４１を介してセラミック面発ヒータ１０９ｃの発熱体２０３へ供給している。これによりセラミック面発ヒータ１０９ｃを構成する発熱体２０３を発熱させる。この発熱体２０３への電力の供給は、トライアック２０４の通電、遮断により制御される。抵抗２０５，２０６は、このトライアック２０４のバイアス抵抗で、フォトトライアックカプラ２０７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。このフォトトライアックカプラ２０７の発光ダイオードに通電することにより、トライアック２０４がオンされる。抵抗２０８は、フォトトライアックカプラ２０７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２０９によりフォトトライアックカプラ２０７への通電がオン／オフされる。このトランジスタ２０９は、抵抗２１０を介してエンジンコントローラ１２６から供給される信号（ＯＮ）に従って動作する。抵抗２１１は、トランジスタ２０９のベース・エミッタ間のバイアス抵抗である。
【００２２】
また、商用交流電源２０１からの出力は、ＡＣフィルタ２０２を介してゼロクロス検出回路２１２に入力される。ゼロクロス検出回路２１２では、商用電源電圧の正負が切り替わるゼロクロスポイント、あるいは、このゼロクロスポイントを含む、ある閾値電圧以下になったことを検知しエンジンコントローラ１２６に対してパルス信号として報知する。以下、このエンジンコントローラ１２６に送出される信号をZEROX信号と呼ぶ。エンジンコントローラ１２６は、この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２０４のオン／オフを制御している。
【００２３】
温度検知素子１０９ｄは、発熱体２０３が形成されているセラミック面発ヒータ１０９ｃの温度を検知するサ−ミスタ感温素子である。この温度検知素子１０９ｄは、セラミック面発ヒータ１０９ｃ上に発熱体２０３に対して絶縁距離を確保できるように、絶縁耐圧を有する絶縁物を介して配置されている。この温度検知素子１０９ｄによって検出される温度は、抵抗２２２と、温度検知素子１０９ｄとの分圧として検出され、エンジンコントローラ１２６にＴＨ信号として入力される。こうして入力されたＴＨ信号は、エンジンコントローラ１２６でＡ／Ｄ変換され、デジタル値で管理される。
【００２４】
このセラミック面発ヒータ１０９ｃの温度は、ＴＨ信号としてエンジンコントローラ１２６で監視されている。そしてエンジンコントローラ１２６で設定されているセラミック面発ヒータ１０９ｃの設定温度と比較することによって、セラミック面発ヒータ１０９ｃを構成する発熱体２０３に供給するべき電力比を算出する。そして、その供給する電力比に対応した位相角（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１２６がトランジスタ２０９にON信号を送出する。こうしてセラミック面発ヒータ１０９ｃの温度が制御される。例えば、位相制御の場合、下記のような制御テーブルがエンジンコントローラ１２６に設けられており、この制御テーブルに基づいて制御する。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
更に、発熱体２０３に電力を供給して制御する回路などが故障して発熱体２０３が熱暴走に至った場合、その過昇温を防止する一手段として、過昇温防止部２２３がセラミック面発ヒータ１０９ｃに配されている。この過昇温防止部２２３は、例えば温度ヒューズやサーモスイッチである。発熱体２０３が熱暴走になって過昇温防止部２２３が所定の温度以上になると、この過昇温防止部２２３が開放状態となって発熱体２０３への通電が遮断される。
【００２７】
またＴＨ信号として監視されているセラミック面発ヒータ１０９ｃの温度の制御のために、エンジンコントローラ１２６で温度制御の設定温度とは別に異常高温を検知するための異常温度値が設定されている。これによりＴＨ信号が示す温度情報が、その異常温度値以上になった場合は、エンジンコントローラ１２６はＲＬＤ信号をロウレベルにする。これによりトランジスタ２４２がオフ状態になってリレー２４１を開放する。こうして発熱体２０３への通電が遮断される。通常、温度制御時には、エンジンコントローラ１２６はＲＬＤ信号を常にハイレベルで出力してトランジスタ２４２をオンにし、リレー２４１をオン（導通状態）にしている。抵抗２４３は電流制限抵抗であり、抵抗２４４は、トランジスタ２４２のベース・エミッタ間のバイアス抵抗である。ダイオード２４５はリレー２４１のオフ時の逆起電力吸収用素子である。
【００２８】
このセラミック面発ヒータ１０９ｃは、ＳｉＣ，ＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３等のセラミックス系の絶縁基板３３１と、この絶縁基板３３１面上にペースト印刷等で形成されている発熱体２０３，２２０と、２本の発熱体を保護しているガラス等の保護層３３４を含む。この保護層３３４上に、セラミック面発ヒータ１０９ｃの温度を検知する温度検知素子１０９ｄと過昇温防止部２２３が配置されている。これらは記録シートの搬送基準、つまり発熱部２０３ａ，２２０ａの長さ方向の中心に対して左右対称な位置で、かつ通紙可能な最小の記録シート幅よりも内側の位置に配設されている。
【００２９】
発熱体２０３は、電力が供給されると発熱する部分２０３ａと、コネクタを介して電力が供給される電極部２０３ｃ，２０３ｄと、これら電極部２０３ｃ，２０３ｄと発熱体２０３とを接続する導電部２０３ｂ、２０３ｅとを有している。また発熱部２０３ａがプリントされている絶縁基板３３１との対向面側に摺動性を向上させるためにガラス層が形成される場合もある。
【００３０】
図３（ａ）（ｂ）は、本実施の形態に係るセラミック面発ヒータ１０９ｃの概略を説明する図である。図３（ａ）は、セラミック面発ヒータの断面図、図３（ｂ）は、セラミック面発ヒータ１０９ｃの平面図（発熱体２０３，２２０が形成されている面を示す図）である。
【００３１】
発熱体２０３は、電力が供給されると発熱する発熱部２０３ａと、コネクタを介して電力が供給される電極部２０３ｃ，２０３ｄと、これら電極部２０３ｃ，２０３ｄと発熱部２０３ａとを接続する導電部２０３ｂ，２０３ｅとを有している。また発熱体２０３が印刷されている絶縁基板３３１との対向面側に摺動性を向上させるためにガラス層が形成される場合もある。
【００３２】
電極部２０３ｃは、商用交流電源２０１のＨＯＴ側端子から過昇温防止部２２３を介して接続される。電極部２０３ｄは、発熱体２０３を制御するトライアック２０４に接続され、商用交流電源２０１のＮｅｕｔｒａｌ端子に接続される。セラミック面発ヒータ１０９ｃは、図４（ａ）（ｂ）に示すように、フィルムガイド６２によって支持されている。
【００３３】
図４（ａ）（ｂ）は、本実施の形態に係る定着器１０９の概略構成を示す図である。図４（ａ）は、絶縁基板３３１に対して、発熱体２０３がニップ部と反対側にある場合を示し、図４（ｂ）は、絶縁基板３３１に対して、発熱体２０３がニップ部側に位置している場合を示している。
【００３４】
定着フィルム１０９ａは、円筒状の耐熱材製の定着フィルムであり、セラミック面発ヒータ１０９ｃを下面側に支持させたフィルムガイド６２に外嵌させてある。そして、このフィルムガイド６２の下面のセラミック面発ヒータ１０９ｃと、加圧部材としての弾性加圧ローラ１０９ｂとを、定着フィルム１０９ａを挟ませて弾性加圧ローラ１０９ｂの弾性に抗して所定の加圧力をもって圧接させている。こうして加熱部としての所定幅の定着ニップ部を形成している。また過昇温防止部２２３がセラミック面発ヒータ１０９ｃの絶縁基板３３１面上、或は保護層３３４面上に当接されている。
【００３５】
この過昇温防止部２２３は、フィルムガイド６２に位置を矯正され、過昇温防止部２２３の感熱面がセラミック面発ヒータ１０９ｃの面上に当接されている。図示はしていないが、温度検知素子１０９ｄも同様に、このセラミック面発ヒータ１０９ｃの面上に当接されている。ここで、図４（ａ）のように、セラミック面発ヒータ１０９ｃは発熱体２０３がニップ部と反対側にあっても良く、或は図４（ｂ）のように、発熱体２０３がニップ部側にあってもかまわない。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とセラミック面発ヒータ１０９ｃとの界面に摺動性のグリースを塗布してもかまわない。
【００３６】
（温度制御）
次に、図５に基づいて、エンジンコントローラ１２６による温度制御について説明する。エンジンコントローラ１２６にて、プリント開始の要求が発生すると（Ｓ１００１）、温度検知素子１０９ｄがセラミック面発ヒータ１０９ｃの温度Ｔを検知する（Ｓ１００２）。エンジンコントローラ１２６にて、検知温度Ｔに基づいてセラミック面発ヒータに投入する電力デューティ比Ｐ（第１電力デューティ比）を算出する（Ｓ１００３）。
【００３７】
つまり、エンジンコントローラ１２６は、セラミック面発ヒータ１０９ｃの温度を所定の温度に保つための第１電力デューティ比Ｐを決定する第１決定手段として機能する。即ち、エンジンコントローラ１２６は、温度検知素子によって検知された温度が、所定の目標温度を維持するように、第１電力デューティ比Ｐを設定する。
【００３８】
電力デューティ比Ｐの算出は、ＰＩ若しくはＰＩＤ制御によって行われる。セラミック面発ヒータを熱源とする定着装置は、温度検知素子により検出された温度と、予め設定されている目標温度との温度差から、ＰＩ若しくはＰＩＤ制御演算式に基づき、操作量であるセラミック面発ヒータに供給する電力デューティ比Ｐを演算する。この演算された電力比から相当する位相角又は波数を決定し、決定した位相又は波数で、スイッチング素子をオン／オフ制御し、定着装置の温度を制御する。
【００３９】
ＰＩ制御の場合、演算される電力比Ｄは、以下の式で表わされる。ここで、比例制御に対応する操作量である電力比をＤｐ、時間ｔにおける積分制御に対応する操作量である電力比をＤｉ（ｔ）、温度検知素子から検出される温度をＴｎ、目標温度をＴｔ、制御間隔をΔｔと表わしている。
【００４０】
Ｄ＝Ｄｐ＋Ｄｉ（ｔ）＝Ａｐ×（Ｔｔ−Ｔｎ）＋Ｄｉ（ｔ−Δｔ）＋ΔＤｉ（ｔ，Ｔｔ−Ｔｎ）    ・・・・式（１）
ただし、Ａｐは比例制御における係数であり、ΔＤｉ（ｔ，Ｔｔ−Ｔｎ）は、時間ｔにおける積分制御に対応する電力比Ｄｉ（ｔ）の増分である。このように検知温度と目標温度の偏差から算出される電力デューティ比Ｄにより、スイッチング素子がオン／オフ制御され、定着装置の温度が温度制御される。ＰＩ若しくはＰＩＤ制御によって算出された必要電力Ｐの値によって、散らしパターンを決定しセラミック面発ヒータに実際に投入する電力デューティ比Ｄ（第２電力デューティ比）を決定する。つまり、所定数（ここでは４つ）の全波分の平均供給電力（平均電力デューティ比）が第１電力デューティ比Ｐとなるように、所定数の全波のそれぞれについての第２電力デューティ比Ｄを決定する第２決定手段として、エンジンコントローラ１２６が機能する。例えば、エンジンコントローラ１２６は、商用電源から供給される交流電力の３全波以上を１周期として、当該１周期の平均電力デューティ比が、第１電力デューティ比Ｐとなるように、電力供給を制御する。更に、エンジンコントローラ１２６は、第２電力デューティ比Ｄに応じて、供給する交流電力を位相制御する制御手段としても機能する。
【００４１】
図６に必要電力（第１電力デューティ比）Ｐと散らしパターンとの対応関係を示し、図７に散らしパターンを示す。散らしパターンとは、第１電力デューティ比Ｐに加算する数値を所定数（ここでは４つ）並べてなる調整用数列である。この散らしパターンについては、０から１００までの整数値をとる第１電力デューティ比Ｐに応じて複数記憶している（ここでは４パターン）。長時間、連続してプリントが行われると、定着器が十分に温められてヒータへの投入電力が安定してほぼ一定の値となる。この時、高調波レベルが悪いヒータの通電開始タイミングを使用しないように制御しても、繰り返し同じ通電開始タイミングを使用することで、特定の次数の高調波レベルが悪化してしまう。そのため、それぞれの散らしパターンは、できるだけ多くの散らし量を持つことが望ましい。具体的には、商用電源から供給される交流電力の１周期の中に、当該交流電力の１半波あたりの電力デューティ比（第２電力デューティ比Ｄ）を少なくとも３つ以上存在するものとすることが望ましい。そうすることで、ヒータへの投入電力が安定してほぼ一定の値となる場合でもヒータへの通電開始タイミングを複数持つことで特定の次数の高調波レベルが悪化することを防ぐことができる。
【００４２】
ここで、エンジンコントローラ１２６は、記憶手段としてのエンジンコントローラ１２６に記憶された４パターンの調整用数列から、第１電力デューティ比Ｐに応じた調整用数列を選択する選択手段としても機能する。例えば、エンジンコントローラ１２６により算出された必要電力ＰがＰ５（ここでは３７％）より大きくＰ６（ここでは６２％）以下と判断された（Ｓ１００４）場合、必要電力Ｐと図７の散らしパターン３に基づいて電力デューティＤを決定する（Ｓ１００５）。
【００４３】
図８（３）に、Ｐが５０％と算出された時に、散らしパターン３を用いたセラミック面発ヒータに供給される電流波形を示す。ここで、Ｐ５とＰ６の間の電力に対応したタイミング（位相）でトライアック２０４を駆動すると短時間に急激な電力変動が発生し高調波ノイズが悪化する。そのため、散らしパターン３を用いて高調波ノイズが悪化しない電力でセラミック面発ヒータを温度調整する。電力デューティ禁止範囲の下限電力デューティ比は３８％以下であり、電力デューティ禁止範囲の上限電力デューティ比は６２％以上である。エンジンコントローラ１２６は、第２決定手段として、１全波内のセラミック面発ヒータへの電力供給の開始または終了のタイミングが、予め定められた禁止位相範囲（９０度を中心とした前後１０度の範囲）を回避するように第２電力デューティ比Ｄを決定する。ただし、対称制御を満足させるために散らしパターンは正負対称となるようにする。
【００４４】
次にＳ１００４でＰがＰ５より大きくＰ６以下と判断されなかった場合、ＰがＰ４より大きくＰ５以下、若しくはＰがＰ６より大きくＰ７以下どうかを判断する（Ｓ１００６）。Ｓ１００６にてＰがＰ４より大きくＰ５より小さい、若しくはＰがＰ６より大きくＰ７より小さいと判断された場合は、必要電力Ｐと図７の散らしパターン４に基づいて投入電力Ｄを決定する（Ｓ１００７）。散らしパターン４を用いることでＰ３とＰ４の間の電力に対応したタイミングでトライアック２０４を駆動することなく、所望の電力をセラミック面発ヒータに供給できる。図８（４）にＰが６５％と算出された時に、散らしパターン４を用いたセラミック面発ヒータに供給される電流波形を示す。
【００４５】
Ｓ１００６でＰがＰ４より大きくＰ５以下、若しくはＰがＰ６より大きくＰ７以下と判断されなかった場合は、ＰがＰ２より大きくＰ３以下、若しくはＰ８より大きくＰ９以下かどうか判断する（Ｓ１００８）。Ｓ１００８でＰがＰ２より大きくＰ３以下、若しくはＰ８より大きくＰ９以下と判断された場合は、必要電力Ｐと図７の散らしパターン２に基づいて投入電力Ｄを決定する（Ｓ１００９）。図８（２）にＰが９０％と算出された時に、散らしパターン２を用いたセラミック面発ヒータに供給される電流波形を示す。
【００４６】
Ｓ１００８でＰがＰ２より大きくＰ３以下、若しくはＰ８以上でＰ９より小さいと判断されなかった場合は、Ｐが０％より大きくＰ１以下、若しくはＰ１０より大きく１００％以下かどうかを判断する（Ｓ１０１０）。Ｓ１０１０にてＰが０％より大きくＰ１より小さい、若しくはＰ１０より大きく１００％より小さいと判断された場合は、散らし制御を行わず投入電力Ｄを必要電力Ｐと等しくする（Ｓ１０１１）。
【００４７】
Ｓ１０１０にてＰが０％より大きくＰ１より小さい、若しくはＰ１０より大きく１００％より小さいと判断されなかった場合は、必要電力Ｐと図７の散らしパターン１に基づいて投入電力Ｄを決定する（Ｓ１０１２）。図８（１）にＰが９５％と算出された時に、散らしパターン１を用いたセラミック面発ヒータに供給される電流波形を示す。Ｐ１からＰ１０はレーザプリンタの２次負荷やセラミックヒータの抵抗値等の仕様によって適宜設定される。
【００４８】
こうして決定された投入電力Ｄに基づいて、トライアック２０４の駆動開始タイミングｔが４全波分算出される（Ｓ１０１３）。ｔの算出は表２のようなテーブルを用いて行う。表２は商用電源の周波数が５０Ｈｚの場合のテーブルである。商用電源の周波数変動に対応するため、商用電源の周波数を測定し、その測定結果にしたがって、ｔを算出してもよい。
【００４９】
【表２】
2011002724.tif 000004
【００５０】
Ｓ１０１３で算出されたｔに基づいて、トライアック２０４を４全波分駆動する（Ｓ１０１４）。次にヒータＯＮ要求があるかどうかを判断する（Ｓ１０１５）。Ｓ１０１５でヒータＯＮ要求がある場合は、Ｓ１００２の過程に戻り上記の制御を繰り返す。Ｓ１０１５でヒータＯＮ要求が無い場合は、ヒータ通電をＯＦＦして（Ｓ１０１６）、制御を終了する。
【００５１】
以上のような制御を行うことで、短時間に急激な電力変動が発生するようなタイミングでヒータ通電を開始することがなくなる。また、プリントが長時間連続して、定着器が十分に温められてヒータへの投入電力が安定してほぼ一定の値となった場合も、複数の通電開始タイミングを使用するため、特定の次数の悪化を防ぐことができる。
【００５２】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る加熱装置及びその加熱装置を画像形成装置に適用した場合の制御について説明する。
【００５３】
第１実施形態では商用電源の４全波を１周期としていたのに対して、第２実施形態では高調波、及びフリッカレベルの低減を目的として８全波を１周期として、１周期内において電力投入時のヒータへの通電開始タイミングを異ならせる。これにより、第１実施形態のように４全波を１周期とする場合よりも多くの通電開始タイミングを使用することが可能となるため、特定の次数の高調波が悪化することを防ぐことが可能となる。なお、本実施形態では、８全波を１周期として説明するが、８全波と異なる数でも構わない。ここで、１周期の長さを長くしすぎるとヒータへの電力供給のための電力更新が遅くなり、ヒータの温度変動が大きくなってしまう恐れがある。そのため、ヒータの温度変動、高調波レベルおよびフリッカレベルを考慮してヒータ制御の１周期の長さを設定する必要がある。
【００５４】
図９に１周期を８全波とした時の散らしパターンを、図１０に図９の散らしパターン時の電流波形をそれぞれ示す。図１０に示されるようにヒータへの通電開始のタイミングが１周期の中に８種類存在する。そのため、複数のヒータ通電タイミングに対応する次数の高調波がそれぞれ悪化する。それぞれの次数の高調波の悪化の度合いが、特定のヒータ通電タイミングが繰り返されて、特定の次数の高調波レベルが大きく悪化する場合よりも小さくなるように散らしパターンを設定する。
【００５５】
しかし、ある散らしパターンを用いることでヒータへの投入電力パターンが波数制御の投入電力パターンに近づく。例えば、図１０（４−２）ではヒータへの投入電力は１半波単位で「１００％、１００％、２５％、２５％、１００%、１００％、３５％、３５％、１００％、１００％、２０％、２０％、１００％、１００％、４０％、４０％」となる。この場合、電力変動が大きくなるため、フリッカレベルが悪化する恐れがある。そこで、本実施形態では、フリッカレベルの悪化を抑えるために、１周期内で電力を投入する順序を変更する。フリッカレベルは電力変動の周期によっても変動する。そのため、１周期内での電力供給の順序を変更することで電力変動の周期を変更させることが出来、フリッカレベルを改善させることができる。フリッカレベルは電力変動周期が速い方が改善する。そのため、１周期の中で、１半波あたりのヒータへの投入電力の電力デューティ比が、予め定められた第１の値（例えば８０％）より大きな電力デューティ比Ｄhighと、予め定められた第２の値（例えば４０％）より小さな電力デューティ比Ｄlowとが存在する場合は、Ｄhighを有する１半波の数が連続する数が最小となるように制御する。ただし、１周期の中で対称制御を満足するように散らしパターンを設定する。
【００５６】
図９（４−２’）、図１０（４−２’）にフリッカレベルを改善させるための散らしパターンとそのときのヒータ電流波形を示す。図１０（４−２）では電力デューティ比１００％で電流が２半波連続でヒータに通電されてから、４０％以下の小さい電力デューティ比で電流が２半波連続でヒータに通電される。この場合、電力の変動周期は４半波周期で変動するため、２５Ｈｚとなる。これに対し、図９（４−２’）の散らしパターンを用いることで、ヒータ電流は図１０（４−２’）のように、１半波毎に１００％の電力デューティ比と小さい電力デューティ比が交互に通電される。このとき、電力の変動周期は５０Ｈｚとなり、電力変動周期を速くすることでフリッカレベルを改善させることができる。図９（３−２’）、図１０（３−２’）も図９（４−２’）、図１０（４−２’）と同様に散らしパターンを設定する。以上の制御を行うことで、高調波レベル、フリッカレベルの悪化を抑えることが可能となる。
【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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