(57)【要約】【課題】温度リップルの低減を図ると共に、フリッカー等の規制をクリアする。【解決手段】定着装置２００Ａは、直並列点灯回路から構成され、電源部２１０と発熱体２３０，２４０と温度検知部２３２，２４２と制御部２５０とトライアック２６０，２７０，２８０とを備える。制御部２５０は、点灯時に、トライアック２８０をオンして発熱体２３０，２４０を直列接続とし、発熱体２３０，２４０を直列点灯する。これにより、点灯時の突入電流の発生を防止する。続けて、制御部２５０は、トライアック２６０．２７０をオンして発熱体２３０，２４０を並列接続とし、発熱体２３０，２４０の少なくとも一方を所定のデューティー比の半波単位のオン／オフパターンにより点灯制御する。オン／オフパターンには、フリッカーの影響を抑制することが可能なパターンが用いられる。これにより、細かな電力制御が可能となり、定着の温度リップルを減少させることができる。【選択図】図２
2015099334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直並列回路により構成された定着装置であって、
用紙に転写されたトナー像を熱定着させる複数の発熱体と、
前記複数の発熱体の少なくとも一以上の発熱体に供給する電力量を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記直並列回路において、前記複数の発熱体を直列接続により構成して前記複数の発熱体に電力を供給した後、前記複数の発熱体を並列接続により構成して前記複数の発熱体の少なくとも一以上の発熱体を電力量に応じた所定のデューティー比の半波単位のオン／オフパターンに基づいてオン／オフ制御する
ことを特徴とする定着装置
【請求項２】
前記半波単位のオン／オフパターンは、半波周期の３倍以上の整数倍であって規定周期が奇数であり、規定周期内でオン区間、オフ区間のうち合計数の少ない方の区間が全て非連続となるように配列されたパターンである
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記複数の発熱体のオン／オフパターンのオン／オフが同時にならないように前記スイッチング素子を制御することで前記複数の発熱体のオン／オフのタイミングをずらす
ことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記複数の発熱体を直列接続により構成した場合に、前記複数の発熱体を所定のデューティー比による半波単位のオン／オフパターンを用いてオン／オフ制御する
ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記複数の発熱体を並列接続で構成した場合、一方の発熱体を所定のデューティー比による半波単位のオン／オフパターンを用いてオン／オフ制御する
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記直並列回路は、前記複数の発熱体のそれぞれに接続されたスイッチング素子を有し、
前記制御部は、前記スイッチング素子を制御することにより、前記複数の発熱体を同時に半波単位のオン／オフパターンによりオン／オフ制御する
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の定着装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機等の画像形成装置においては、省エネルギー化（電力消費量の削減）が要求されている。画像形成装置の省エネルギー化を実現するためには、定着装置の電力を削減することが有効であることが分かっている。定着装置の電力削減には、定着装置の熱容量を削減することが一般的であるが、定着装置の熱容量を削減すると、定着装置の温度リップルが大きくなり、定着性能に大きな影響を与えてしまうという問題がある。
【０００３】
そこで、例えば位相制御やＰＷＭ制御のデューティー可変制御による電力制御を行うことにより、定着装置の温度リップルの低減を図っている。しかし、定着装置においては、温度リップルの問題以外にも、雑音端子電圧、高調波歪み規制、フリッカー規制等の各種規格をクリアしなければならないという問題がある。これらの各種規制をクリアする有効な電力制御方法の一つとしては、定着装置に供給する電力量に応じたデューティー比の半波単位のオン／オフパターンによりヒーターの点灯制御を行う技術が知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、これらの問題を解決するために、２本のヒーターの点灯制御方式として、半波制御と位相制御とを組み合わせた半波位相制御を行う画像形成装置が記載されている。特許文献２には、ヒーターの少なくともオンタイミングから所定時間は交流連続点灯による定格の通電電力より少ない電力になるような交流不連続パターンにより点灯をするようにヒーターに電力を供給する定着装置が記載されている。特許文献３には、制御ブロック内において供給される電力が各発熱体に対して正負対象になるように、目標温度等に基づいて選択されたオン／オフパターンに基づいて各発熱体のオン／オフを制御する定着装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１８７２３８号公報
【特許文献２】特開平９−８０９６１号公報
【特許文献３】特開２００６−７２２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１〜３に記載の定着装置では、以下のような問題がある。すなわち、２本のヒーターの点灯制御として位相制御を行う場合には、高調波の問題に対応することができず、この問題を解決するには大型のコイルを設けなければならなくなりコストが上がってしまうという問題がある。また、上記特許文献１〜３の定着装置では、所定のデューティー比の半波単位のオン／オフパターンにより点灯制御を行うことが記載されているが、これらの配列パターンではフリッカーの規制をクリアできない場合がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度リップルの低減を図ると共に、フリッカー等の規制をクリアすることが可能な定着装置および画像形成装置を提供することになる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る定着装置は、上記課題を解決するために、直並列回路により構成された定着装置であって、用紙に転写されたトナー像を熱定着させる複数の発熱体と、複数の発熱体の少なくとも一以上の発熱体に供給する電力量を制御する制御部と、を備え、制御部は、直並列回路において、複数の発熱体を直列接続により構成して複数の発熱体に電力を供給した後、複数の発熱体を並列接続により構成して複数の発熱体の少なくとも一以上の発熱体を電力量に応じた所定のデューティー比の半波単位のオン／オフパターンに基づいてオン／オフ制御するものである。また、本発明に係る画像形成装置は、上記定着装置を備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、少なくとも１以上の発熱体を所定のデューティー比の半波単位のオン／オフパターンに基づいてオン／オフ制御するので、発熱体の細かな電力制御を行うことができ、定着の温度リップルを減少させることができる。また、直並列回路において、複数の発熱体の点灯時等に複数の発熱体を直列点灯させるので、急激な電流変動を防止することで電圧変動を抑えることができ、これにより、フリッカーの発生を抑制することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の構成例を示す図である。
【図２】定着装置の回路構成例を示す図である。
【図３】複数の発熱体を直列点灯させる場合の回路構成例を示す図である。
【図４】複数の発熱体を並列点灯させる場合の回路構成例を示す図である。
【図５】複数の発熱体を単体点灯させる場合の回路構成例を示す図である。
【図６】発熱体を単体点灯させる場合に用いるテーブルの構成例を示す図である。
【図７】発熱体を並列点灯させる場合に用いるテーブルの構成例を示す図である。
【図８】デューティー比が１００％の場合における半波単位のオン／オフパターンの配列を説明するための図である。
【図９】デューティー比が８０％の場合における半波単位のオン／オフパターンの配列を説明するための図である。
【図１０】デューティー比が７１．４３％の場合における半波単位のオン／オフパターンの配列を説明するための図である。
【図１１】デューティー比が６０％の場合における半波単位のオン／オフパターンの配列を説明するための図である。
【図１２】デューティー比が５５．５６％の場合における半波単位のオン／オフパターンの配列を説明するための図である。
【図１３】デューティー比が４０％の場合における半波単位のオン／オフパターンの配列を説明するための図である。
【図１４】定着装置を点灯制御する場合の動作例を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る定着装置の回路構成例を示す図である。
【図１６】複数の発熱体を直列点灯させる場合の回路構成例を示す図である。
【図１７】複数の発熱体を並列点灯させる場合の回路構成例を示す図である。
【図１８】複数の発熱体を単体点灯させる場合の回路構成例を示す図である（その１）。
【図１９】複数の発熱体を単体点灯させる場合の回路構成例を示す図である（その２）。
【図２０】発熱体を並列点灯させる場合に用いるテーブルの構成例を示す図である。
【図２１】第２の実施の形態に係る定着装置を点灯制御する場合の動作例を示すフローチャートである。
【図２２】第３の実施の形態に係る定着装置を点灯制御する場合の動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１２】
＜第１の実施の形態＞
［画像形成装置の構成例］
まず、本発明に係る画像形成装置１００について説明する。図１は、本発明に係る画像形成装置１００の構成の一例を示している（図１に示す画像形成装置１００はカラー画像を形成するものであるが、本発明はカラー画像を形成する画像形成装置に限らず、モノクロ画像を形成する画像形成装置であっても良い）。図１に示すように、画像形成装置１００は、タンデム型の画像形成装置と称されるものであり、自動原稿搬送部８０と装置本体１０２とを備えている。自動原稿搬送部８０は、装置本体１０２の上部に取り付けられ、搬送台上にセットされた用紙を、搬送ローラー等により装置本体１０２の画像読取部９０に送り出す。
【００１３】
装置本体１０２は、操作表示部７０と、画像読取部９０と、画像形成部１０と、中間転写ベルト８と、給紙部２０と、定着装置２００Ａと、自動用紙反転搬送ユニット６０（Auto Duolex Unit：以下ＡＤＵという）と、読取部１１０とを有している。
【００１４】
操作表示部７０は、操作部と表示部とが組み合わされたタッチパネルにより構成されている。操作表示部７０は、紙種やサイズ等の画像形成条件や部品交換モードの各種選択を受け付けたり、これらの各種選択を受け付けるための入力画面を表示したりする。
【００１５】
画像読取部９０は、原稿台上に載置された原稿、または自動原稿搬送部８０により搬送された原稿を走査露光装置の光学系により走査露光し、走査した原稿の画像をＣＣＤ(Charge Coupled Devices)イメージセンサにより光電変換して画像情報信号を生成する。画像情報信号は、図示しない画像処理部によりアナログ処理、アナログ／ディジタル（以下Ａ／Ｄという）変換処理、シューディング補正、画像圧縮処理等行われた後に、画像形成部１０に出力される。
【００１６】
画像形成部１０は、電子写真方式により画像を形成するものであり、イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｙと、マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｍと、シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｃと、黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｋとを有している。この例では、それぞれ共通する機能名称、例えば、符号１０の後ろに形成する色を示すＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋを付して表記する。
【００１７】
画像形成ユニット１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙと、その周囲に配置される帯電器２Ｙ、露光部（光書込み部）３Ｙ、現像器４Ｙおよびクリーニング部６Ｙを有している。画像形成ユニット１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍと、その周囲に配置される帯電器２Ｍ、露光部３Ｍ、現像器４Ｍおよびクリーニング部６Ｍを有している。画像形成ユニット１０Ｃは、感光体ドラム１Ｃと、その周囲に配置される帯電器２Ｃ、露光部３Ｃ、現像器４Ｃおよびクリーニング部６Ｃを有している。画像形成ユニット１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋと、その周囲に配置される帯電器２Ｋ、露光部３Ｋ、現像器４Ｋおよびクリーニング部６Ｋを有している。
【００１８】
画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋにおけるそれぞれの感光体ドラム（像担持体）１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ、帯電器２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ、露光部３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ、現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ、クリーニング部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋは、それぞれ共通する内容の構成である。以下、特に、区別が必要な場合を除き、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを付さずに表記することとする。
【００１９】
帯電器２は、感光体ドラム１の表面をほぼ一様に帯電する。露光部３は、例えばＬＥＤアレイと結像レンズとを有するＬＰＨ（LED Print Head）や、ポリゴンミラー方式のレーザー露光走査装置により構成され、画像情報信号に基づいて感光体ドラム１上をレーザー光により走査して静電潜像を形成する。現像器４は、感光体ドラム１上に形成された静電潜像をトナーにより現像する。これにより、感光体ドラム１上に可視画像であるトナー像が形成される。
【００２０】
中間転写ベルト８は、複数のローラーにより張架されると共に回動可能に支持されている。中間転写ベルト８には、中間転写ベルト８をクリーニングするためのクリーニングユニット９が設けられている。中間転写ベルト８の回動と併せて、一次転写ローラー７と感光体ドラム１とが回転し、一次転写ローラー７と感光体ドラム１との間に所定の電圧が印加されることで、感光体ドラム１に形成されたトナー像が中間転写ベルト８上に転写される（一次転写）。
【００２１】
給紙部２０は、Ａ３やＡ４等の用紙Ｍが収容された複数の給紙トレイ２０Ａ，２０Ｂを有している。各給紙トレイ２０Ａ，２０Ｂから搬送ローラー２２，２４，２６，２８等によって搬送された用紙Ｐは、ループ作成ローラー３０を経由してレジストローラー３２に搬送される。なお、給紙トレイの数は２つに限定されるものではない。また、必要に応じて大容量の用紙Ｐを収容することが可能な大容量給紙装置を単数または複数連結させても良い。
【００２２】
レジストローラー３２は、駆動ローラーおよび従動ローラーを有し、ループ作成ローラー３０によって用紙Ｐの先端が突き当てられることでループを形成して用紙Ｐの斜行を補正する。用紙Ｐは所定のタイミングで二次転写ローラー３４に搬送される。二次転写ローラー３４では、中間転写ベルト８上に転写されたＹ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｋ色トナー像が、レジストローラー３２により搬送されてくる用紙Ｐの表面に一括転写される（２次転写）。２次転写された用紙Ｐは用紙搬送方向の下流側の定着装置２００Ａに搬送される。
【００２３】
定着装置２００Ａは、加圧ローラーと加熱ローラーとを有している。定着装置２００Ａは、二次転写ローラー３４でトナー像が転写された用紙Ｐに加圧、加熱処理を行うことにより用紙Ｐ表面のトナー像を用紙Ｐに定着させる。なお、定着装置２００Ａの詳細については後述する。
【００２４】
定着装置２００Ａの用紙搬送方向の下流側には、用紙Ｐの搬送経路を排紙経路側またはＡＤＵ６０側に切り替えるための搬送路切替部４８が設けられている。搬送路切替部４８は、選択されている印刷モード（片面印刷モード、両面印刷モード等）に基づいて搬送経路の切り替え制御を行う。
【００２５】
片面印刷モードで片面の印刷が終了した用紙Ｐ、または、両面印刷モードで両面の印刷が終了した用紙Ｐは、排紙ローラー４６により排紙トレイ上に排出される。
【００２６】
また、両面印刷モードで、おもて面側に画像が形成された用紙Ｐを画像形成部１０に再給紙する場合、おもて面側に画像が形成された用紙Ｐは、搬送路切替部４８を経由してＡＤＵ６０に搬送される。ＡＤＵ６０に搬送された用紙Ｐは、搬送ローラー６２等を介してスイッチバック経路に搬送される。スイッチバック経路では、ＡＤＵローラー６４の逆回転制御により用紙Ｐの後端を先頭にしてＵターン経路部に搬送され、Ｕターン経路部に設けられた搬送ローラー６６，６８等によりレジストローラー３２に用紙Ｐの表裏反転された状態で再給紙される。レジストローラー３２に再給紙された用紙Ｐは、用紙Ｐの表面側の場合と同様の画像形成処理が行われる。画像形成部１０により裏面に画像が転写された用紙Ｐは、定着装置２００Ａで定着処理が行われた後に、搬送路切替部４８および排紙ローラー４６を介して排紙トレイ上に排出される。
【００２７】
読取部１１０は、例えば光電交換素子をライン状に配置したラインセンサ、または光電交換素子をマトリクス状に配置したイメージセンサ等から構成されている。読取部１１０は、排紙ローラー４６よりも用紙搬送方向の下流側に設けられ、定着装置２００Ａで定着処理された用紙Ｐ上の画像を読み取る。なお、読取部１１０は、定着装置２００Ａよりも下流側であれば上記配置に限定される必要はなく、例えば、排紙ローラー４６よりも上流側に配置されてもよい。
【００２８】
［定着装置２００Ａの回路構成例］
次に、定着装置２００Ａの回路構成について説明する。図２は、定着装置２００Ａの回路構成の一例を示している。図２に示すように、本発明に係る定着装置２００Ａは、直並列点灯回路から構成され、発熱体２３０，２４０を直列点灯、並列点灯または単体独立点灯させることが可能な回路となっている。
【００２９】
定着装置２００Ａは、電源部２１０と、メインリレー２２０と、発熱体２３０，２４０と、温度検知部２３２，２４２と、制御部２５０と、スイッチング素子の一例であるトライアック２６０，２７０，２８０とを備えている。メインリレー２２０は、電源部２１０と発熱体２３０，２４０との間に設けられ、安全上の観点から発熱体２３０，２４０への通電を電源部２１０から遮断する機能を有している。
【００３０】
発熱体２３０は、一端が接続点Ｐ２に接続され、他端が接続点Ｐ３に接続されている。接続点Ｐ２はトライアック２６０と抵抗３００との間に設けられ、接続点Ｐ３は発熱体２４０とトライアック２７０との間に設けられている。発熱体２３０は、例えばハロゲンヒーターやセラミックヒーター等から構成され、制御部２５０による点灯制御に基づいてオン／オフする。
【００３１】
発熱体２４０は、一端が接続点Ｐ１に接続され、他端が接続点Ｐ３に接続されている。接続点Ｐ１は、メインリレー２２０と発熱体２４０との間に設けられている。発熱体２４０は、例えばハロゲンヒーターやセラミックヒーター等から構成され、制御部２５０からトライアック２６０等を介して供給される半波単位のオン／オフパターンに基づいてオン／オフする。
【００３２】
温度検知部２３２は、例えばサーミスタから構成され、発熱体２３０の温度を検知して検知信号を制御部２５０に供給する。温度検知部２４２は、例えばサーミスタから構成され、発熱体２４０の温度を検知して検知信号を制御部２５０に供給する。なお、温度検知部２３２，２４２を一つの共通した温度検知部により構成することもできる。
【００３３】
制御部２５０は、定着装置２００Ａの全体動作を制御するＣＰＵ(Central Processing Unit)２５２と、ＲＯＭ(Read Only Memory)やＲＡＭ(Random Access Memory)等のメモリ２５４とを有している。ＣＰＵ２５２は、メモリ２５４から読み出したソフトウェア（プログラム）を実行することにより、画像形成装置１００の定着装置２００Ａ等の各部を制御し、発熱体２３０，２４０の点灯制御等を含む画像形成に関連する機能を実現する。
【００３４】
また、制御部２５０は、定着装置２００Ａの点灯制御において、温度検知部２３２，２３４により検知された各発熱体２３０，２４０の温度情報に基づいて各発熱体２３０，２４０の消費電力量（通電量）を計算する。制御部２５０は、計算した消費電力量に対応するデューティー比の半波単位のオン／オフパターンに基づいて各トライアック２６０，２７０，２８０のオン／オフのタイミングを制御することにより、発熱体２３０，２４０のそれぞれに独立して所定の交流電流（電力）を供給する。
【００３５】
（直列点灯）
次に、上述した定着装置２００Ａの直並列回路において、発熱体２３０，２４０を直列点灯させる場合について説明する。図３は、発熱体２３０，２４０を直列点灯させる場合の回路構成の一例を示している。なお、図３において、電流が流れる（通電する）配線を実線で示し、その他の配線を破線で示している。以下に示す図４、図５、図１６〜図１９においても、配線を同様の手法により示している。
【００３６】
発熱体２３０，２４０を直列点灯させる場合、図３に示すように、制御部２５０は、トライアック２８０を制御信号を供給してオンし、トライアック２６０，２７０をオフとする。これにより、発熱体２３０，２４０が直列に接続された回路構成となるので、発熱体２３０，２４０を直列点灯させることができる。例えば、定着装置２００Ａの点灯時（低温からの立ち上げ時等）において負荷が大きく変動することで発生する突入電流を防止したい場合に、本回路構成を使用することができる。
【００３７】
（並列点灯）
続けて、上述した定着装置２００Ａの直並列回路において、発熱体２３０，２４０を並列点灯させる場合について説明する。図４は、発熱体２３０，２４０を並列点灯させる場合の回路構成の一例を示している。
【００３８】
発熱体２３０，２４０を並列点灯させる場合、図４に示すように、制御部２５０は、トライアック２６０，２７０を制御信号を供給してオンし、トライアック２８０をオフとする。これにより、発熱体２３０，２４０が並列に接続された回路構成となるので、発熱体２３０，２４０を並列点灯させることができる。
【００３９】
本回路構成によれば、発熱体２３０，２４０の少なくとも一方を所定のデューティー比に対応する半波単位のオン／オフパターンにより点灯制御することができるので、細かな電力制御が可能となる。例えば、定着時の温度リップルやフリッカー等を抑制したい場合に本回路構成を使用することができる。また、発熱体２４０の温度が目標温度に達した後に温度を一定に維持する制御を行う場合にも、本回路構成を使用することができる。また、トライアック２７０を半波単位のオン／オフパターンにより点灯制御することで、発熱体２３０，２４０の点灯制御を同時に行うこともできる。
【００４０】
（単体点灯）
続けて、上述した定着装置２００Ａの直並列回路において、発熱体２４０を単体点灯させる場合について説明する。図５は、発熱体２４０を単体点灯させる場合の回路構成の一例を示している。図５に示すように、制御部２５０は、トライアック２７０を制御信号を供給してオンし、トライアック２６０，２８０をオフとする。これにより、発熱体２４０単体の回路構成となるので、発熱体２４０のみを単体点灯させることができる。
【００４１】
本回路構成によれば、所定のデューティー比に対応する半波単位のオン／オフパターンにより発熱体２４０を点灯制御することができる。これにより、１本の発熱体２４０を細目にオン／オフ制御を行うことができる。例えば、発熱体２４０の温度が目標温度に達した後に温度を一定に維持する制御を行う場合に、本回路構成を使用することができる。
【００４２】
［テーブルの構成例］
次に、フリッカーの影響を抑制することが可能な半波単位のオン／オフパターンを格納するテーブルＴＢ１，ＴＢ２について説明する。テーブルＴＢ１，ＴＢ２のそれぞれは、メモリ２５４に記憶されている。各テーブルＴＢ１，ＴＢ２には、後述するフリッカーの影響を抑制することが可能な半波単位のオン／オフパターンが各デューティー比に対応して格納されている。
【００４３】
図６は、テーブルＴＢ１の構成の一例を示している。発熱体２３０，２４０は共に９００Ｗである。テーブルＴＢ１は、発熱体２３０，２４０のうち一方の発熱体２４０を単体点灯させる場合に用いるテーブルである。例えば、発熱体２３０，２４０の消費電力量が９００Ｗ（デューティー比５０％）である場合には、図５に示す回路構成において、発熱体２３０のデューティー比として０％を選定し、発熱体２４０のデューティー比として１００％を選定する。なお、各デューティー比の半波単位のオン／オフパターンの配列については後述する。
【００４４】
図７は、テーブルＴＢ２の構成の一例を示している。発熱体２３０，２４０は共に９００Ｗである。テーブルＴＢ２は、発熱体２３０，２４０を並列点灯させる場合であって、そのうち一方の発熱体２３０をデューティー比に応じた半波単位のオン／オフパターンにより点灯制御する場合に用いるテーブルである。例えば、発熱体２３０，２４０の消費電力が１６２０Ｗ（デューティー比９０％）である場合、図４に示す回路構成において、発熱体２３０のデューティー比として８０％を選定し、発熱体２４０のデューティー比として１００％を選定する。なお、各デューティー比の半波単位のオン／オフパターンの配列については後述する。
【００４５】
［半波単位のオン／オフパターンの配列例］
次に、フリッカーの影響を抑制することが可能な半波単位のオン／オフパターンの配列例について説明する。本発明に係る半波単位のオン／オフパターンは、以下の共通した特徴を有している。すなわち、本発明に係るオン／オフパターンは、半波単位で構成され、半波周期の３倍以上の整数倍であって規定周期が奇数であり、規定周期内でオン区間、オフ区間のうち合計数の少ない方の区間が全て非連続となるように配列されている。
【００４６】
以下、「１００％」、「８０％」、「７１．４３％」、「６０％」、「５５．５６％」、「４０％」のデューティー比におけるオン／オフパターンの配列例について具体的に説明する。なお、デューティー比が１００％の場合は、全てオン区間であるため、上記配列には該当しないが、説明の都合上、下記の説明に含めている。
【００４７】
図８Ａはデューティー比が１００％の場合の半波単位のオン／オフパターンの波形を示し、図８Ｂはそのオン／オフパターンのオン／オフ状態を示している。なお、図８Ａにおいて色付きの波形を点灯（オン）とし、色なしの波形を消灯（オフ）とする。以下に説明する図９〜図１３においても同様とする。図８Ａおよび図８Ｂに示すように、デューティー比が１００％の場合には、半波の全てがオンに設定される。
【００４８】
図９Ａはデューティー比が８０％の場合の半波単位のオン／オフパターンの波形を示し、図９Ｂはそのオン／オフパターンのオン／オフ状態を示している。図９Ａおよび図９Ｂに示すように、デューティー比が８０％の場合には、規定周期が奇数（５）であってかつ半波周期の３倍以上の整数倍であり、５つの半波を１ブロックとし、５半波のうち４半波がオンに設定される。また、合計数の少ないオフ区間の波形が、互いに隣り合わないように非連続で配列される。
【００４９】
図１０Ａはデューティー比が７１．４３％の場合の半波単位のオン／オフパターンの波形を示し、図１０Ｂはそのオン／オフパターンのオン／オフ状態を示している。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、デューティー比が７１．４３％の場合には、規定周期が奇数（７）であってかつ半波周期の３倍以上の整数倍であり、７つの半波を１ブロックとし、７半波のうち５半波がオンに設定される。また、合計数の少ないオフ区間の波形が、互いに隣り合わないように非連続で配列される。
【００５０】
図１１Ａはデューティー比が６０％の場合の半波単位のオン／オフパターンの波形を示し、図１１Ｂはそのオン／オフパターンのオン／オフ状態を示している。図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、デューティー比が６０％の場合には、規定周期が奇数（５）であってかつ半波周期の３倍以上の整数倍であり、５つの半波を１ブロックとし、５半波のうち３半波がオンに設定される。また、合計数の少ないオフ区間の波形が、互いに隣り合わないように非連続で配列される。
【００５１】
図１２Ａはデューティー比が５５．５６％の場合の半波単位のオン／オフパターンの波形を示し、図１２Ｂはそのオン／オフパターンのオン／オフ状態を示している。図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、デューティー比が５５．５６％の場合には、規定周期が奇数（９）であってかつ半波周期の３倍以上の整数倍であり、９つの半波を１ブロックとし、９半波のうち５半波がオンに設定される。また、合計数の少ないオフ区間の波形が、互いに隣り合わないように非連続となるように配列される。
【００５２】
図１３Ａはデューティー比が４０％の場合の半波単位のオン／オフパターンの波形を示し、図１３Ｂはそのオン／オフパターンのオン／オフ状態を示している。図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、デューティー比が４０％の場合には、規定周期が奇数（５）であってかつ半波周期の３倍以上の整数倍であり、５つの半波を１ブロックとし、５半波のうち２半波がオンに設定される。また、合計数の少ないオン区間の波形が、互いに隣り合わないように非連続で配列される。なお、波形のデューティー比が４０％以下の場合、フリッカーの影響が小さいため、オフ区間を連続（全波オフ）とする配列としている。
【００５３】
［定着装置の動作例］
次に、本発明に係る定着装置２００Ａの動作例について説明する。図１４は、定着装置２００Ａを構成する発熱体２３０，２４０の点灯制御を行う場合の動作の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１００で制御部２５０は、温度検知部２３２，２４２により検知された各発熱体２３０，２４０の現在の温度を取得して確認する。
【００５４】
ステップＳ１１０で制御部２５０は、各発熱体２３０，２４０の現在の温度が予め設定されている目標温度に達しているか否かを判断する。目標温度とは、用紙Ｐに転写された未定着のトナー像を用紙Ｐに定着させるのに最適な温度を意味しており、例えばメモリ２５４に格納されている。制御部２５０は、各発熱体２３０，２４０の現在の温度が目標温度に達していないと判断した場合にはステップＳ１２０に進む。一方、制御部２５０は、各発熱体２３０，２４０の現在の温度が目標温度に達していると判断した場合には、ステップＳ１００に戻り、各発熱体２３０，２４０の温度を継続して確認する。
【００５５】
発熱体２３０，２４０が目標温度に達していないと判断した場合、ステップＳ１２０で制御部２５０は、発熱体２３０，２４０をオンする。詳しくは、ステップＳ１３０で制御部２５０は、発熱体２３０，２４０を直列点灯させる。例えば、図３に示したように、制御部２５０は、トライアック２８０をオンして発熱体２３０，２４０を直列接続した構成とすることで、発熱体２３０，２４０を直列点灯させる。
【００５６】
ステップＳ１４０で制御部２５０は、直列点灯による点灯制御を所定時間行った後、発熱体２３０，２４０を並列点灯させる。まず、ステップＳ１５０で制御部２５０は、温度検知部２３２，２４２により検知された各発熱体２３０，２４０の現在の温度を取得して確認する。
【００５７】
ステップＳ１６０で制御部２５０は、各発熱体２３０，２４０の現在の温度が予め設定されている消灯温度に達しているか否かを判断する。消灯温度は、例えば上述した目標温度と同じ温度または目標温度に近い温度に設定することができる。制御部２５０は、各発熱体２３０，２４０の現在の温度が消灯温度に達していると判断した場合にはステップＳ１７０に進む。ステップＳ１７０で制御部２５０は、発熱体２３０，２４０の現在の温度が消灯温度に達しているので、発熱体２３０，２４０を消灯させる。制御部１５０は、発熱体２３０，２４０を消灯させたらステップＳ１００に戻る。
【００５８】
これに対し、制御部２５０は、各発熱体２３０，２４０の現在の温度が予め設定されている消灯温度に達していないと判断した場合にはステップＳ１８０に進む。ステップＳ１８０で制御部２５０は、電力量に応じた所定のデューティー比に対応する半波単位のオン／オフパターンを用いた点灯制御を開始する。
【００５９】
ステップＳ１９０で制御部２５０は、前回検知した発熱体２３０，２４０の温度と、今回検知した現在の発熱体２３０，２４０の温度とを比較する。前回検知した発熱体２３０，２４０の温度には、例えば、消灯温度に達したときの発熱体２３０，２４０の温度を用いることができる。また、温度の比較を行う場合、現在の発熱体２３０，２４０の温度と、予め設定した発熱体２３０，２４０の温度（目標温度）とを比較するようにしても良い。
【００６０】
ステップＳ２００で制御部２５０は、前回と今回の温度との比較結果から差分値を取得し、この差分値に応じて発熱体２３０，２４０に供給する消費電力量を決定する。続けて、制御部２５０は、決定した消費電力量に相当するデューティー比の半波単位のオン／オフパターンを選定する。半波単位のオン／オフパターンは、テーブルＴＢ１，ＴＢ２（図６，図７参照）から選定する。
【００６１】
ステップＳ２１０で制御部２５０は、定着処理に使用する発熱体２３０，２４０が１本であるかまたは２本であるかを判断する。例えば、制御部２５０は、決定した消費電力量（発熱体２３０，２４０の温度変化量）に基づいて判断する。一例として、発熱体２３０，２４０の温度が所定値に達した後に一定温度に維持する制御を行うような場合には、消費電力量が少ないので１本の発熱体を使用することができる。制御部２５０は、使用する発熱体が１本であると判断した場合にはステップＳ２２０に進み、使用する発熱体が２本であると判断した場合にはステップＳ２３０に進む。
【００６２】
１本の発熱体のみを使用する場合、ステップＳ２２０で制御部２５０は、図５に示したように、トライアック２６０，２８０をオフとし、トライアック２７０をオンとする。制御部２５０は、選定した所定のデューティー比の半波単位のオン／オフパターンに基づいてトライアック２７０をオン／オフ制御する。オン／オフパターンは、図６に示したテーブルＴＢ１から取得することができる。これにより、１本の発熱体２４０を決定した消費電力量となるように発熱させることができる。
【００６３】
一方、制御部２５０は、使用する発熱体が２本であると判断した場合、ステップＳ２３０で制御部２５０は、図４に示したように、トライアック２８０をオフとし、トライアック２６０．２７０をオンとし、発熱体２３０，２４０を並列接続した構成とする。続けて、制御部２５０は、２本の発熱体２３０，２４０のうち、１本目の発熱体２４０を１００％のデューティー比で点灯制御し、２本目の発熱体２３０を選定した所定のデューティー比の半波単位のオン／オフパターンを用いて点灯制御する。オン／オフパターンは、図７に示したテーブルＴＢ２から取得することができる。
【００６４】
以上説明したように、第１の実施の形態によれば、直並列回路において複数の発熱体２３０，２４０を並列接続により構成して少なくとも１以上の発熱体を半波単位のオン／オフパターンを用いて点灯制御するので、発熱体２３０，２４０の細かな電力制御を行うことができる。これにより、温度リップルを減少させることができる。また、発熱体２３０，２４０の点灯時等に発熱体２３０，２４０を直列点灯させるので、急激な電流変動を防止することで電圧変動を抑えることができる。これにより、フリッカーの発生を抑制することもできる。
【００６５】
また、第１の実施の形態によれば、電力制御として、位相制御ではなく、所定のデューティー比の半波単位のオン／オフパターンを用いて発熱体２３０，２４０の点灯制御を行うので、高調波や雑音端子電圧等の各種規格もクリアすることができる。これにより、大きなコイル等を用いる必要がなくなるので、コストアップの問題も解決することができる。
【００６６】
また、第１の実施の形態によれば、半波周期の３倍以上の整数倍であって規定周期が奇数であり、規定周期内でオン区間、オフ区間のうち合計数の少ない方の区間が全て非連続となるように配列されたパターンを用いて発熱体２３０，２４０の点灯制御を行う。これにより、例えばオフ区間の合計数が少ない場合においては、連続したオフ区間を短くすることができるので、発熱体２３０，２４０の温度が下がることを防止できる。その結果、突入電流を防止することができるので、フリッカーの発生を効果的に抑制することができ、フリッカー規格を満たすことができる。
【００６７】
また、第１の実施の形態によれば、発熱体２３０，２４０を並列接続とした場合に、一方の発熱体２３０を所定のデューティー比による半波単位のオン／オフパターンにより制御することができるので、発熱体２３０の細かい電力制御を行うことができ、フリッカーの発生を効果的に抑制することができる。
【００６８】
＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態では、２本の発熱体２３０，２４０を所定のデューティー比に対応した半波単位のオン／オフパターンにより独立して制御することができる点において上記第１の実施の形態と相違している。なお、その他の画像形成装置１００の構成や機能は、上記第１の実施の形態と同様であるため、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６９】
［定着装置２００Ｂの回路構成例］
まず、第２の実施の形態に係る定着装置２００Ｂの回路構成について説明する。図１５は、定着装置２００Ｂの回路構成の一例を示している。定着装置２００Ｂは、接続点Ｐ１と発熱体２４０との間にトライアック２９０を備えている点において第１の実施の形態の定着装置２００Ａと相違している。なお、その他の構成や機能は、定着装置２００Ａと共通しているため、詳細な説明を省略する。
【００７０】
図１５に示すように、本発明に係る定着装置２００Ｂは、直並列点灯回路から構成され、発熱体２３０，２４０を直列点灯、並列点灯または単体独立点灯させることが可能な回路となっている。定着装置２００Ｂは、電源部２１０と、メインリレー２２０と、発熱体２３０，２４０と、温度検知部２３２，２４２と、制御部２５０と、スイッチング素子の一例であるトライアック２６０，２７０，２８０，２９０とを備えている。
【００７１】
発熱体２４０は、一端がトライアック２９０に接続され、他端が接続点Ｐ３に接続されている。制御部２５０は、温度検知部２３２，２３４により検知された各発熱体２３０，２４０の温度情報に基づいて発熱体２３０，２４０の消費電力量（通電量）を計算する。制御部２５０は、計算した消費電力量に相当するデューティー比の半波単位のオン／オフパターンに基づいて各トライアック２６０，２７０，２８０，２９０のオン／オフのタイミングを制御することで発熱体２３０，２４０のそれぞれに独立して所定の交流電流（電力）を供給する。
【００７２】
（直列点灯）
次に、上述した定着装置２００Ｂの直並列回路において、発熱体２３０，２４０を直列点灯させる場合について説明する。図１６は、発熱体２３０，２４０を直列点灯させる場合の回路構成の一例を示している。
【００７３】
発熱体２３０，２４０を直列点灯させる場合、図１６に示すように、制御部２５０は、トライアック２８０，２９０をオンし、トライアック２６０，２７０をオフとする。これにより、発熱体２３０，２４０が直列に接続された回路構成となるので、発熱体２３０，２４０を直列点灯させることができる。
【００７４】
（並列点灯）
続けて、上述した定着装置２００Ｂの直並列回路において、発熱体２３０，２４０を並列点灯させる場合について説明する。図１７は、発熱体２３０，２４０を並列点灯させる場合の回路構成の一例を示している。
【００７５】
発熱体２３０，２４０を並列点灯させる場合、図１７に示すように、制御部２５０は、トライアック２６０，２７０，２９０をオンし、トライアック２８０をオフとする。これにより、発熱体２３０，２４０が並列に接続された回路構成となるので、発熱体２３０，２４０を並列点灯させることができる。
【００７６】
（単体点灯）
続けて、上述した定着装置２００Ｂの直並列回路において、発熱体２４０を単体点灯させる場合について説明する。図１８は、発熱体２４０を単体点灯させる場合の回路構成の一例を示している。図１８に示すように、制御部２５０は、トライアック２７０，２９０をオンし、トライアック２６０，２８０をオフとする。これにより、発熱体２４０単体の回路構成となるので、発熱体２４０のみを単体点灯させることができる。
【００７７】
図１９は、発熱体２３０を単体点灯させる場合の回路構成の一例を示している。図１９に示すように、トライアック２６０，２７０をオンし、トライアック２８０，２９０をオフとすることでも、発熱体２３０，２４０を直列に接続した回路構成とすることができ、発熱体２３０を単体点灯させることができる。
【００７８】
［テーブルの構成例］
次に、発熱体２３０，２４０を点灯制御する場合に用いるテーブルＴＢ３について説明する。図２０は、テーブルＴＢ３の構成の一例を示している。発熱体２３０，２４０は共に９００Ｗである。テーブルＴＢ３は、メモリ２５４に格納され、発熱体２３０，２４０を並列点灯させる場合に発熱体２３０，２４０の双方を所定のデューティー比で点灯制御する場合に用いるテーブルである。
【００７９】
各発熱体２３０，２４０におけるデューティー比は、検知温度に基づいて決定された消費電力量に応じて適宜選択される。例えば、発熱体２３０，２４０の消費電力が９００Ｗである場合には、発熱体２３０のデューティー比として６０％のオン／オフパターンが選定され、発熱体２４０のデューティー比として４０％のオン／オフパターンが選定される。各デューティー比のオン／オフパターンは、図８〜図１３に示したオン／オフパターンを用いることができるし、その他のオン／オフパターンを用いることもできる。
【００８０】
［定着装置２００Ｂの動作例］
次に、本発明に係る定着装置２００Ｂの動作例について説明する。図２１は、定着装置２００Ｂの発熱体２３０，２４０の点灯制御を行う場合の動作の一例を示すフローチャートである。ステップＳ３００〜Ｓ４２０までの動作は、上記第１の実施の形態の図１４に示したステップＳ１００〜Ｓ２２０までの動作と共通しているため、詳細な説明については省略する。
【００８１】
ステップＳ４１０で制御部２５０は、定着処理に使用する発熱体２３０，２４０が１本であるかまたは２本であるかを、決定した消費電力量（発熱体２３０，２４０の温度変化量）に基づいて判断する。制御部２５０は、使用する発熱体が１本であると判断した場合にはステップＳ４２０に進み、使用する発熱体が２本であると判断した場合にはステップＳ４３０に進む。
【００８２】
１本の発熱体２４０のみを使用する場合、ステップＳ４２０で制御部２５０は、図１８に示したように、トライアック２６０，２８０をオフとし、トライアック２７０，２９０をオンとする。このとき、制御部２５０は、選定した所定のデューティー比の半波単位のオン／オフパターンに基づいてトライアック２９０をオン／オフ制御する。オン／オフパターンは、図６に示したテーブルＴＢ１から取得することができる。これにより、１本の発熱体２４０を決定した消費電力量となるように発熱させることができる。なお、図１９に示した回路構成を採用することで発熱体２３０を単体点灯させても良い。
【００８３】
２本の発熱体２３０，２４０を使用する場合、ステップＳ４３０で制御部２５０は、１本の発熱体のみを所定のデューティー比による半波単位のオン／オフパターンで点灯制御するか、２本の発熱体の双方を所定のデューティー比による半波単位のオン／オフパターンで点灯制御するかを判断する。制御部２５０は、例えばフリッカーを効果的に抑制したい場合、１本の発熱体のみを半波単位のオン／オフパターンで点灯制御する制御を選択し、ステップＳ４４０に進む。これに対し、例えばより細かい点灯制御を行いたい場合には、２本の発熱体を半波単位のオン／オフパターンで同時に点灯制御する制御を選択し、ステップＳ４５０に進む。
【００８４】
ステップＳ４４０で制御部２５０は、図１７に示したように、トライアック２８０をオフとし、トライアック２６０，２７０，２９０をオンとし、発熱体２３０，２４０を並列接続した構成とする。続けて、制御部２５０は、２本の発熱体２３０，２４０のうち、１本目の発熱体２４０を１００％のデューティー比で点灯制御し、２本目の発熱体２３０を選定した所定のデューティー比の半波単位のオン／オフパターンにより点灯制御する。オン／オフパターンは、図７に示したテーブルＴＢ２から取得することができる。なお、発熱体２３０，２４０の点灯制御は逆であっても良い。
【００８５】
ステップＳ４５０で制御部２５０は、図１７に示したように、トライアック２８０をオフとし、トライアック２６０，２７０，２９０をオンとし、発熱体２３０，２４０を並列接続した構成とする。続けて、制御部２５０は、２本の発熱体２３０，２４０のそれぞれを、選定した所定のデューティー比の半波単位のオン／オフパターンにより点灯制御する。オン／オフパターンは、図２０に示したテーブルＴＢ３から取得することができる。
【００８６】
なお、発熱体２３０，２４０の双方を半波単位のオン／オフパターンにより点灯制御する場合、フリッカー値が悪化し、規格をクリアできない可能性がある。そのため、制御部２５０は、発熱体２３０，２４０のオン／オフパターンのオン／オフが同時にならないようにトライアック２６０，２９０を制御することで発熱体２３０，２４０のオン／オフのタイミングをずらす制御を行う。これにより、フリッカーの発生を抑制することができる。
【００８７】
以上説明したように、第２の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様に、直並列回路において複数の発熱体２３０，２４０を並列接続により構成して少なくとも１以上の発熱体を半波単位のオン／オフパターンを用いて点灯制御するので、発熱体２３０，２４０において細かな電力制御を行うことができる。これにより、温度リップルを減少させることができる。また、発熱体２３０，２４０の点灯時や消灯時等に発熱体２３０，２４０を直列点灯させるので、急激な電流変動を防止することで電圧変動を抑えることができる。これにより、フリッカーの発生を抑制することができる。
【００８８】
＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態では、発熱体２３０，２４０の直列点灯時においても半波単位のオン／オフパターンにより発熱体２３０，２４０を点灯制御する点において上記第１の実施の形態と相違している。なお、その他の画像形成装置１００の構成や機能は、上記第１の実施の形態と同様であるため、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。以下では、第１の実施の形態の定着装置２００Ａを用いた場合の発熱体２３０，２４０の点灯制御について説明する。
【００８９】
［定着装置２００Ａの動作例］
次に、本発明に係る定着装置２００Ａの動作例について説明する。図２２は、定着装置２００Ａを構成する発熱体２３０，２４０の点灯制御を行う場合の動作の一例を示すフローチャートである。
【００９０】
なお、ステップＳ５００〜Ｓ５３０までの動作は上記第１の実施の形態の図１４に示したステップＳ１００〜Ｓ１３０までの動作と共通し、ステップＳ５８０〜Ｓ６５０までの動作は上記第１の実施の形態の図１４に示したステップＳ１４０〜Ｓ２３０までの動作と共通しているため、詳細な説明については省略する。
【００９１】
図２２に示すように、発熱体２３０，２４０の直列点灯時において、制御部２５０はデューティー比が４０％の半波単位のオン／オフパターンにより発熱体２３０，２４０を点灯制御し（Ｓ５４０）、続けて、デューティー比が６０％の半波単位のオン／オフパターンにより発熱体２３０，２４０を点灯制御する（Ｓ５５０）。次に、制御部２５０は、デューティー比が８０％の半波単位のオン／オフパターンにより発熱体２３０，２４０を点灯制御し（Ｓ５６０）、続けて、デューティー比が１００％の半波単位のオン／オフパターンにより発熱体２３０，２４０を点灯制御する（Ｓ５７０）。
【００９２】
このように、第３の実施の形態によれば、発熱体２３０，２４０を直列接続した場合にも、所定のデューティー比に対応する半波単位のオン／オフパターンに基づいて発熱体２３０，２４０を点灯制御すると共に、デューティー比を段階的に上げていく制御を行うので、発熱体２３０，２４０の点灯時等に発生する突入電流を効果的に防止することができる。これにより、フリッカーの発生を抑制することができる。
【００９３】
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。例えば、上述した実施の形態では、発熱体２３０，２４０を同一のＷ数としたが、これに限定されることはなく、発熱体２３０，２４０を異なるＷ数としても良い。
【符号の説明】
【００９４】
１００  画像形成装置
２００Ａ，２００Ｂ  定着装置
２３０，２４０  発熱体
２５０  制御部
２７０  トライアック（スイッチング素子）
Ｐ  用紙
【図１】
2015099334.tif 000003
【図２】
2015099334.tif 000004
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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