(57)【要約】【課題】複数のヒータを駆動して未定着トナー像を記録材に加熱定着する構成において、低ノイズ・低コストで高力率・低高調波を実現可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】サブヒータへの電力供給を、位相制御により制御し、メインヒータへの電力供給を、所定のスイッチングデューティで電力供給をオン、オフすることにより電流波形２０５の波高値が所定の値に制御された電力を供給するスイッチング制御であって、サブヒータに流れる電流とメインヒータに流れる電流の合成波形２０６が正弦波と一致するように、位相制御においてサブヒータに電力供給をオンにするタイミングＡで、スイッチングデューティをＤｕｔｙ１からＤｕｔｙ２に切り替えるスイッチング制御により制御する。【選択図】図４
2015210276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材に未定着トナー像を形成する画像形成部と、
商用交流電源から供給される電力により発熱する複数の発熱体を有し、前記画像形成部によって形成された未定着トナー像を加熱して記録材に定着させる定着部と、
前記発熱体の温度を検出する温度検出部と、
該温度検出部により検出された温度情報に基づいて、商用交流電源から前記発熱体への電力供給を制御する制御部と、
を備えた画像形成装置において、
前記制御部は、
前記複数の発熱体のうちの第１の発熱体への電力供給を、位相制御により制御し、
前記複数の発熱体のうちの第２の発熱体への電力供給を、所定のスイッチングデューティで電力供給をオン、オフすることにより電流波形の波高値が所定の値に制御された電力を供給するスイッチング制御であって、前記第１の発熱体に流れる電流と前記第２の発熱体に流れる電流の合成波形が正弦波と一致するように、位相制御において前記第１の発熱体に電力供給をオンにするタイミングで、第１のスイッチングデューティから第２のスイッチングデューティに切り替えるスイッチング制御により制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１のスイッチングデューティ及び第２のスイッチングデューティは、前記複数の発熱体への投入電力と、前記複数の発熱体の抵抗値比率から算出されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第１の発熱体に流れる電流量と前記第２のスイッチングデューティにより前記第２の発熱体に流れる電流量との和が、前記第１のスイッチングデューティにより前記第２の発熱体に流れる電流量と一致するように、前記第１のスイッチングデューティ及び前記第２のスイッチングデューティが算出されることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
算出された前記第１のスイッチングデューティが１００％以上である場合には、第１のスイッチングデューティを１００％とし、前記合成波形が完全な正弦波とならないことを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
算出された前記第２のスイッチングデューティが０％以下である場合には、第２のスイッチングデューティを０％とし、前記合成波形が完全な正弦波とならないことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第１のスイッチングデューティ及び第２のスイッチングデューティは、前記複数の発熱体に投入される交流一全波間の総電力が、前記温度検出部により検出された温度情報に基づいて投入すべき電力となるように算出されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
記録材に未定着トナー像を形成する画像形成部と、
商用交流電源から供給される電力により発熱する複数の発熱体を有し、前記画像形成部によって形成された未定着トナー像を加熱して記録材に定着させる定着部と、
前記発熱体の温度を検出する温度検出部と、
該温度検出部により検出された温度情報に基づいて、商用交流電源から前記発熱体への電力供給を制御する制御部と、
を備えた画像形成装置において、
前記制御部は、
前記複数の発熱体のうちの第１の発熱体への電力供給を、位相制御により制御し、
前記複数の発熱体のうちの第２の発熱体への電力供給を、前記第１の発熱体に電力供給をオンにする第１のタイミングよりも遅い第２のタイミングで電力供給をオンにする位相制御により制御し、
前記複数の発熱体のうちの第３の発熱体への電力供給を、所定のスイッチングデューティで電力供給をオン、オフすることにより電流波形の波高値が所定の値に制御された電力を供給するスイッチング制御であって、前記第１の発熱体、前記第２の発熱体及び前記第３の発熱体にそれぞれ流れる電流の合成波形が正弦波と一致するように、前記第１のタイミングで、第１のスイッチングデューティから第２のスイッチングデューティに切り替え、前記第２のタイミングで、前記第２のスイッチングデューティから第３のスイッチングデューティに切り替えるスイッチング制御により制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記第１のスイッチングデューティ、第２のスイッチングデューティ及び第３のスイッチングデューティは、前記複数の発熱体への投入電力と、前記複数の発熱体の抵抗値比率から算出されることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記第１の発熱体に流れる電流量と、前記第２の発熱体に流れる電流量と、前記第２のスイッチングデューティにより前記第３の発熱体に流れる電流量と、前記第３のスイッチングデューティにより前記第３の発熱体に流れる電流量との和が、前記第１のスイッチングデューティにより前記第３の発熱体に流れる電流量と一致するように、前記第１のスイッチングデューティ、前記第２のスイッチングデューティ及び前記第３のスイッチングデューティが算出されることを特徴とする請求項７または８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
算出された前記第１のスイッチングデューティが１００％以上である場合には、第１のスイッチングデューティを１００％とし、前記合成波形が完全な正弦波とならないことを特徴とする請求項８または９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
算出された前記第３のスイッチングデューティが０％以下である場合には、第２のスイッチングデューティ及び第３のスイッチングデューティを０％とし、前記合成波形が完全な正弦波とならないことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記第１のスイッチングデューティ、前記第２のスイッチングデューティ及び第３のスイッチングデューティは、前記複数の発熱体に投入される交流一全波間の総電力が、前記温度検出部により検出された温度情報に基づいて投入すべき電力となるように算出されることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いて記録紙（記録材）に画像を形成するレーザプリンタなどの画像形成装置は、記録紙上に形成された現像剤像を、記録紙に対して加圧・加熱することにより、記録紙上に定着させる定着部を備える。定着部は、所定の定着条件（目標温度）を満たすべく、温度検出素子が検出するヒータ（発熱体）の温度情報をもとに制御部がスイッチング素子をオン／オフ制御し、ヒータへの電力供給が制御される。定着部としては、例えば、記録紙の中央部を主に温めるヒータと、記録紙の端部を主に温めるヒータとを組み合わせ、それぞれのヒータへの電力供給の比率を変えることにより、種々の紙サイズに対応可能に構成されたものがある。
また、ヒータへの電力供給制御方式には、主に、位相制御又は波数制御が用いられることが多い。位相制御は、交流電源の１半波内の任意の位相角でヒータへの電力供給をオンすることでヒータに電力を供給する方式である。位相制御を行うとヒータに流れる電流が非正弦波となってしまう為に力率が悪くなることや高調波電流が発生するという特徴がある。一方、波数制御は、ヒータへの電力供給のオン／オフを交流電源の半波単位で行う電力制御方式である。波数制御を行うとヒータ電流は完全な正弦波となる為、力率はほぼ１を確保できるが、通電、非通電による電力変動が大きいためフリッカレベルが悪化しやすいという問題もある。さらに電力の分解能を細かくしようとすると、制御周期が長くなってしまい、その結果、温度リップルの悪化を招いてしまうこととなるといった懸念が存在する。
近年の画像形成装置の高速化に伴い、電力は増加の一途を辿っている。特に複数のトナー像の画像形成を同時に行う必要のあるカラーレーザプリンタは定着部が消費する電流と共に、モータ等をはじめとした装置が消費する電流も大きい。これらの機器が直面する問題の一つとして画像形成装置の最大電流が商用電源の供給可能な最大電流である１５Ａを超えないように設計する必要がある。その為、装置の電気回路の効率向上とともに力率を向上させる必要がある。
前述したように、位相制御は、ヒータに流れる電流が非正弦波となる為、力率が悪い。一方、波数制御を高速機のような定着電流が比較的大きい装置に採用すると点灯／非点灯時の電流変動が大きく、フリッカレベルが非常に悪くなってしまう。力率向上の手段として位相制御／波数制御ではなく、スイッチング素子を用いた波高値制御があり、例えば、特許文献１などで開示されている。スイッチング素子を用いた波高値制御とは、所謂インバータ駆動とよばれ、スイッチング素子とコイルにより、入力ＡＣ電圧をスイッチングディーティに比例した電圧に降圧或いは昇圧し、ヒータに印加する方法である。ヒータに流れる電流はほぼ正弦波となり、力率は常に１近くを確保できることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１６３０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年の高速化に伴い、ヒータ電流も大きくなり、インバータ駆動を採用しようとするとスイッチングノイズが多大なものとなってしまうという問題がある。特にＡ３高速機においては、端部昇温などの問題もあり、ヒータを複数本備えて定着器を駆動する構成が多い。力率向上を求めてこれら複数本のヒータに対して全てにインバータ駆動
を採用すると、スイッチングノイズが多大なものとなってしまう。そのため、対策に多くのコストとスペースを必要としてしまう。
【０００５】
本発明の目的は、複数のヒータを駆動して未定着トナー像を記録材に加熱定着する構成において、低ノイズ・低コストで高力率・低高調波を実現可能な画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
記録材に未定着トナー像を形成する画像形成部と、
商用交流電源から供給される電力により発熱する複数の発熱体を有し、前記画像形成部によって形成された未定着トナー像を加熱して記録材に定着させる定着部と、
前記発熱体の温度を検出する温度検出部と、
該温度検出部により検出された温度情報に基づいて、商用交流電源から前記発熱体への電力供給を制御する制御部と、
を備えた画像形成装置において、
前記制御部は、
前記複数の発熱体のうちの第１の発熱体への電力供給を、位相制御により制御し、
前記複数の発熱体のうちの第２の発熱体への電力供給を、所定のスイッチングデューティで電力供給をオン、オフすることにより電流波形の波高値が所定の値に制御された電力を供給するスイッチング制御であって、前記第１の発熱体に流れる電流と前記第２の発熱体に流れる電流の合成波形が正弦波と一致するように、位相制御において前記第１の発熱体に電力供給をオンにするタイミングで、第１のスイッチングデューティから第２のスイッチングデューティに切り替えるスイッチング制御により制御することを特徴とする。
また、上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
記録材に未定着トナー像を形成する画像形成部と、
商用交流電源から供給される電力により発熱する複数の発熱体を有し、前記画像形成部によって形成された未定着トナー像を加熱して記録材に定着させる定着部と、
前記発熱体の温度を検出する温度検出部と、
該温度検出部により検出された温度情報に基づいて、商用交流電源から前記発熱体への電力供給を制御する制御部と、
を備えた画像形成装置において、
前記制御部は、
前記複数の発熱体のうちの第１の発熱体への電力供給を、位相制御により制御し、
前記複数の発熱体のうちの第２の発熱体への電力供給を、前記第１の発熱体に電力供給をオンにする第１のタイミングよりも遅い第２のタイミングで電力供給をオンにする位相制御により制御し、
前記複数の発熱体のうちの第３の発熱体への電力供給を、所定のスイッチングデューティで電力供給をオン、オフすることにより電流波形の波高値が所定の値に制御された電力を供給するスイッチング制御であって、前記第１の発熱体、前記第２の発熱体及び前記第３の発熱体にそれぞれ流れる電流の合成波形が正弦波と一致するように、前記第１のタイミングで、第１のスイッチングデューティから第２のスイッチングデューティに切り替え、前記第２のタイミングで、前記第２のスイッチングデューティから第３のスイッチングデューティに切り替えるスイッチング制御により制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、複数のヒータを駆動して未定着トナー像を記録材に加熱定着する構成において、低ノイズ・低コストで高力率・低高調波を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例における画像形成装置の概略断面図
【図２】本発明の実施例１における定着器（定着部）の構成を説明する図
【図３】本発明の実施例１におけるヒータ駆動回路を説明する図
【図４】本発明の実施例１の制御により得られるヒータ電流波形を説明する図
【図５】本発明の実施例１の制御を説明するフローチャート
【図６】本発明の実施例１の制御を説明するフローチャート
【図７】本発明の実施例１の制御により得られるヒータ電流波形を説明する図
【図８】本発明の実施例１の制御により得られるヒータ電流波形を説明する図
【図９】本発明の実施例１の制御を説明するフローチャート
【図１０】本発明の実施例２における定着器の構成を説明する図
【図１１】本発明の実施例２におけるヒータ駆動回路を説明する図
【図１２】本発明の実施例２の制御により得られるヒータ電流波形を説明する図
【図１３】本発明の実施例２の制御を説明するフローチャート
【図１４】本発明の実施例２の制御を説明するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００１０】
（実施例１）
［画像形成装置の構成］
図１は、本発明の実施例に係る画像形成装置の一例である電子写真プロセスを用いたタンデム方式のフルカラーレーザービームプリンタ（以下、画像形成装置）の全体構成を示す概略断面図である。タンデム方式のカラー画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ねあわせることでフルカラー画像を出力できるように構成されている。そして各色の画像形成のために、レーザスキャナ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋとカートリッジ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋが備えられている。各カートリッジ１２Ｙ〜１２Ｋは、それぞれ、感光体１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ、感光体クリーナ１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ、帯電ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ及び現像ローラ１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋを有した現像器からなる。更に各色の感光体１３Ｙ〜１３Ｋには中間転写ベルト１９が接して設けられ、この中間転写ベルト１９を挟み、対向するように一次転写ローラ１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋが設置されている。
【００１１】
給紙部にて記録材としての用紙２１を格納するカセット２２には、カセット内の用紙２１の有無を検出する用紙有無センサ２４が設けられている。さらに搬送路には給紙ローラ２５、分離ローラ２６ａ、２６ｂ、レジローラ２７が設けられ、レジローラ２７の用紙搬送方向下流側近傍にレジセンサ２８が設けられている。さらに搬送経路下流側には、中間転写ベルト１９と接するように二次転写ローラ２９、そして二次転写ローラ２９の下流に定着器３０が配設されている。また、３１はレーザプリンタの制御部であるコントローラであり、ＲＯＭ３２ａ、ＲＡＭ３２ｂ、タイマ３２ｃ等を具備したＣＰＵ（中央演算処理装置）３２、及び各種入出力制御回路（不図示）等で構成されている。
【００１２】
［電子写真プロセス（画像形成プロセス）］
カートリッジ１２Ｙ〜１２Ｋ内の暗所にて、図中矢印の方向に回転する感光体１３Ｙ〜１３Ｋ表面に帯電ローラ１５Ｙ〜１５Ｋにより均一に帯電させる。次にレーザスキャナ１１Ｙ〜１１Ｋにより画像データに応じて変調したレーザ光を感光体１３Ｙ〜１３Ｋ表面に
照射することで、レーザ光が照射された部分の帯電電荷が除去される。これにより、感光体１３Ｙ〜１３Ｋ表面に静電潜像が形成される。現像器ではブレード（不図示）の作用により一定量のトナー層が保持された現像ローラ１６Ｙ〜１６Ｋから現像バイアスによりトナーを感光ドラム上の上記静電潜像に付着させる。これにより、各色のトナー画像が像担持体としての感光体１３Ｙ〜１３Ｋ表面に形成される。感光体１３Ｙ〜１３Ｋ表面上に形成されたトナー画像は、感光体１３Ｙ〜１３Ｋと中間転写ベルト１９とのニップ部において一次転写バイアスにより中間転写ベルト１９に引きつけられる。さらに、ＣＰＵ３２がベルト搬送速度に応じたタイミングにより各カートリッジ１２Ｙ〜１２Ｋにおける画像形成タイミングを制御し、それぞれのトナー像を中間転写ベルト１９上に順次転移させる。これにより、最終的に中間転写ベルト上にはフルカラー画像が形成される。一方、カセット２２内の用紙２１は、給紙ローラ２５により搬送され、分離ローラ２６ａ、２６ｂにより、用紙２１が一枚だけレジローラ２７を通過して、二次転写ローラ２９へ搬送される。レジローラの下流にある二次転写ローラ２９と中間転写ベルト１９とのニップ部において中間転写ベルト１９上のトナー像は用紙２１に転写される。トナー画像が転写された用紙２１は、最後にトナー画像が定着部としての定着器３０により加熱定着処理され、画像形成装置外に排出される。以上の構成において、トナー画像の用紙２１への転写までの工程に係わる構成が本発明における画像形成部を構成する。
【００１３】
［定着器（定着部）］
図２（ａ）〜図２（ｃ）を参照して、本発明の実施例における定着器３０の構成を説明する。図２（ａ）は、定着器３０の模式的断面図である。本実施例では、定着器３０として、エンドレスフィルム（円筒状フィルム）を用いた、加圧ローラ駆動タイプのフィルム加熱方式の加熱装置を採用した場合について説明する。
【００１４】
図２（ａ）に示すように、定着器３０は、定着ヒータ１００、ヒータホルダ１０１、薄耐熱フィルム（定着フィルム）１０２、加圧ローラ１０３、温度保護素子１０４等を備える。定着ヒータ１００は、半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するヒータホルダ１０１により固定保持されている。円筒状の薄耐熱フィルム（定着フィルム）１０２は、定着ヒータ１００を取付けたヒータホルダ１０１にルーズに外嵌されている。加圧ローラ１０３は、定着フィルム１０２を挟んで定着ヒータ１００と相互圧接して定着ニップ部Ｎを形成する回転自在な加圧体である。ヒータ１００が過剰に昇温した際に、その熱で作動する保護素子１０４は、定着ヒータ１００の面上に感熱面が当接されるように配設されている。本例の保護素子１０４はサーモスイッチであり、後述する商用交流電源５０から発熱体１１２間の電力供給路に繋がれており、加圧ローラ１０３は、駆動手段により矢印の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。該加圧ローラ１０３の外面と定着フィルム１０２との定着ニップ部Ｎにおける圧接摩擦力により、加圧ローラ１０３の回転力が円筒状の定着フィルム１０２に作用して、定着フィルム１０２が従動回転状態になる。定着フィルム１０２は、その内面が定着ヒータ１００の下向き面に密着して摺動しながらヒータホルダ１０１の外回りを矢印の時計方向に回転動作を行う。定着ヒータ１００に通電され、電力が供給されることにより、該定着ヒータ１００が昇温して所定の温度に立ち上がり温調される。その温調状態において、定着ニップ部Ｎに未定着トナー像Ｔを担持した用紙２１が搬送され、定着ニップ部Ｎにおいて用紙２１のトナー像担持面側が定着フィルム１０２の外面に密着して定着フィルム１０２と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、定着ヒータ１００の熱が定着フィルム１０２を介して用紙２１に付与され、用紙２１上の未定着トナー像Ｔが加熱及び加圧されて溶融定着される。定着ニップ部Ｎを通過した用紙２１は、定着フィルム１０２から曲率分離される。
【００１５】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の定着ヒータ１００を拡大して示す模式的断面図である。定着ヒータ１００は、裏面加熱型のセラミックヒータである。このセラミックヒータは、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックス系の絶縁基板１１０と、絶縁基板１１０上に
ペースト印刷等で形成される複数の発熱体１１１、１１２と、これら発熱体を保護するガラス等の保護層１１３と、から構成されている。なお、絶縁基板１１０の発熱体１１１、１１２が印刷された面とは反対側の面に、定着フィルム１０２との摺動性を向上させるためのガラス層が形成される場合もある。
【００１６】
図２（ｃ）は、定着ヒータ１００の模式的平面図である。発熱体１１１は、発熱部１１１ａと、電極１１１ｃ、１１１ｄと、発熱部と電極部を接続する導電部１１１ｂと、を有し、電極１１１ｃ、１１１ｄを介して電力が供給されることで、発熱部１１１ａが発熱する。同様に、発熱体１１２は、発熱部１１２ａと、電極１１２ｃ、１１２ｄと、発熱部と電極部を接続する導電部１１２ｂと、を有し、電極１１２ｃ、１１２ｄを介して電力が供給されることで、発熱部１１２ａが発熱する。また、電力供給は、給電用コネクタ１１４、１１５を介して行われる。図２（ｃ）に示される線Ｂは記録紙の中央搬送基準線であり、領域Ｌ１は通紙可能な最大サイズ紙の通紙幅領域、領域Ｌ２は通紙可能な最小サイズ紙の通紙幅領域である。発熱体１１１は、メインヒータとして主に記録紙の中央部を温めるのに用いられ、発熱体１１２は、サブヒータとして主に記録紙の端部を温めるのに用いられる。本実施例では、発熱体１１１が、本発明における第２の発熱体に対応し、発熱体１１２が本発明における第１の発熱体に対応する。
【００１７】
メインヒータ（発熱体１１１）の点灯とサブヒータ（発熱体１１２）の点灯の比率は、記録紙の紙幅に応じて、変更される。例えば、通紙幅領域Ｌ２の最小幅の記録紙であればメインヒータのみ通電する。この時のメインヒータとサブヒータの通電比率は、「メイン：サブ＝１００：０」と表現する。また、通紙幅領域Ｌ１の最大幅の記録紙であればメインヒータとサブヒータを同等に通電する。この時のメインヒータとサブヒータの通電比率を、「メイン：サブ＝１００：１００」と表現する。Ｌ１とＬ２の間の幅の記録紙においては、幅に応じて最適な通電比率で駆動することで定着性を確保しつつ、非通紙部の温度上昇を防止する。本実施例では、定型サイズは紙サイズ（紙幅）に応じて、具体的には、表１のようにメイン・サブ通電比を決めた例とする。
【００１８】
2015210276.tif 000003
【００１９】
もちろん、紙サイズに応じて、さらに細かくメイン・サブ通電比を設定しても良いし、非定型サイズではユーザから指定される紙幅の値もしくは図示しない紙幅検知手段で測定した紙幅の値に応じて、メイン・サブ通電比を設定しても良い。
【００２０】
図３は、本発明の実施例におけるヒータ駆動回路を説明する図である。５０は、本画像形成装置を接続する商用交流電源である。電源５０から供給される電力は、ＡＣフィルタ５１を介して、発熱体１１１、１１２へ供給される。ＣＰＵ３２は、ヒータ駆動を制御するための各入出力ポート、ＲＯＭ３２ａ及びＲＡＭ３２ｂなどから構成される。ＣＰＵ３２は、発熱体１１１に供給する電力を、インバータ制御回路６０を制御することにより調整し、発熱体１１２に供給する電力を、位相制御回路７０を制御することにより調整する。発熱体の裏面に配置された温度検出素子（温度検出部）５４は、一方をグランド、もう一方を抵抗５５に接続されており、さらに抵抗５６を介してＣＰＵ３２のアナログ入力ポ
ートＡＮ０に接続されている。温度検出素子５４は、高温になると抵抗値が低下する特性を持っている。ＣＰＵに入力された固定抵抗５５との分圧電圧は、ＣＰＵ３２に予め設定された温度テーブルで変換される。これにより、発熱体の温度がＣＰＵ３２に検出される。一方、商用交流電源５０の電圧は、ＡＣフィルタ５１を介してゼロクロス（ＺＥＲＯＸ）検出回路５２に入力される。ゼロクロス検出回路５２は、商用電源電圧が０Ｖ近辺のある閾値電圧以下の電圧になっている時にＨｉｇｈレベルの信号を出力し、それ以外の場合にＬｏｗレベルの信号を出力する構成となっている。そして、ＣＰＵ３２には、抵抗５３を介して商用交流電源の周期とほぼ等しい周期のパルス信号がＰＡ１に入力される。ＣＰＵ３２は、ゼロクロス信号のＨｉｇｈ→Ｌｏｗに変化するエッジを検出し、位相制御やスイッチング制御のタイミング制御に利用する。
【００２１】
ＣＰＵ３２は、検出した温度情報に基づき位相制御回路７０を駆動するタイミングとインバータ制御回路６０を駆動するスイッチングデューティを決定し、各ポートＰＡ３及びＰＡ２より駆動信号を出力する。
【００２２】
まず、位相制御回路７０を説明する。温度情報に応じたタイミングで出力ポートＰＡ３がＨｉｇｈレベルとなることで、ベース抵抗５８を介してトランジスタ７５がオンする。トランジスタ７５がオンすることでフォトトライアックカプラ７２がオンすることとなる。なお、フォトトライアックカプラ７２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り、抵抗７６は、フォトトライアックカプラ７２内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る。抵抗７３、７４は、トライアック７１のためのバイアス抵抗で、フォトトライアックカプラ７２がオンすることによりトライアック７１が通電する。トライアックは、ＯＮトリガがかかるとＡＣの電圧がゼロなるまで通電状態にラッチされる素子である。よって、トライアック７１のオンタイミングを制御することによりサブヒータ１１２にはオンタイミングに応じた電力が投入されることとなる。
【００２３】
続いて、インバータ制御回路６０を説明する。出力ポートＰＡ２がＨｉｇｈレベルになるとベース抵抗５７を介してトランジスタ６９がオンし、フォトカプラ６６がオンする。フォトカプラは、一次、二次間の沿面距離を確保するためのデバイスであり、フォトカプラ６６により、ＣＰＵ３２からのスイッチング信号は一次側に伝えられる。なお、抵抗６８及び抵抗６７はフォトカプラ６６の電流を制限するための抵抗であり、抵抗６５はスイッチング素子６２のオフを確定する為の抵抗である。ＡＣフィルタ５１を介した交流電流は、ダイオードブリッジ６１により全波整流された後、前述したスイッチング信号のオンの期間にスイッチング素子６２を介して電流が流れると共にコイル６３にエネルギが蓄えられる。一方、スイッチング信号がオフの期間にはスイッチング素子６２がオフとなり、コイル６３に蓄えられたエネルギによりダイオード６４を通って、電流が回生する。結果的にスイッチング信号のオン／オフデューティに応じた電流が連続的にヒータ１１１に流れることとなり、オン／オフデューティ比によって、ヒータ１１１への投入電力が制御される。サーモスイッチ１０４はリレー５９に接続されており、過昇温を検知してサーモスイッチが機械的切断された場合にはヒータ１１１及びヒータ１１２への電力供給経路がリレー５９によって遮断される構成になっている。
【００２４】
一方、商用交流電源５０は、低圧電源（不図示）にも接続されており、低圧電源のＡＣ−ＤＣコンバータによって生成されたＤＣ電圧によって画像形成装置の制御部及び駆動部が動作する。低圧電源のコンバータの前段には力率改善回路が設けられており、本実施例で説明される定着部の力率改善制御と合わせることで、装置として高力率が実現されることとなる。
【００２５】
図４を用いて、具体的にメインヒータ６０％、サブヒータ６０％の電力を投入しようとした場合の１全波の各動作波形を説明する。図４には、入力電源電圧２００、ゼロクロス
信号２０１、Ｄｒｉｖｅ２信号２０２、サブヒータ電流波形２０３、Ｄｒｉｖｅ１信号２０４、メインヒータ電流波形２０５、ヒータ合成電流２０６、がそれぞれ横軸を時間として示されている。Ｄｒｉｖｅ２信号２０２は、サブヒータ（発熱体１１２）を駆動するための信号であり、サブヒータ電流波形２０３は、サブヒータに対し商用交流電源５０が供給する電力の電流波形である。Ｄｒｉｖｅ１信号２０４は、メインヒータ（発熱体１１１）を駆動するための信号であり、メインヒータに対し商用交流電源５０が供給する電力の電流波形である。ヒータ合成電流２０６は、サブヒータ電流波形２０３とメインヒータ電流波形２０５を足し合わせた合成電流波形である。
【００２６】
商用交流電源５０から電源電圧２００が入力されると、ゼロクロス検知回路にてゼロクロス信号２０１が生成されＣＰＵ３２に入力される。ＣＰＵ３２に搭載されたファームウェアは、投入電力６０％に応じた、図中Ａで示される位相制御通電タイミングと図中Ｄｕｔｙ１及びＤｕｔｙ２で示されるスイッチング制御デューティを算出する。そして、ゼロクロス信号２０１のＨｉｇｈ→Ｌｏｗに変化した時間からサブヒータ供給電力が６０％の電力に相当するタイミングＡでサブヒータを駆動するための制御信号Ｄｒｉｖｅ２をオンするとともに、メインヒータを駆動する為の制御信号Ｄｒｉｖｅ１の駆動デューティを変化させる。サブヒータにはＤｒｉｖｅ２信号に同期して波形２０３に示されるような電流が供給されることとなる。一方、メインヒータにはＤｒｉｖｅ１のスイッチングデューティの切り替えにより、波形２０５に示されるような電流が供給されることとなる。この時、メインヒータにおいて制限される電流量が、サブヒータで使用される電流量と一致するようにスイッチングデューティは計算されており、その結果、ヒータ合成電流は波形２０６に示されるような正弦波として、インレット部からヒータへ供給されることとなる。
【００２７】
本実施例におけるサブヒータの通電タイミングＡやメインヒータのスイッチングデューティＤｕｔｙ１／Ｄｕｔｙ２の決定プロセスを図５のフローチャートを用いて説明する。さらに、ヒータ制御を図６のフローチャートを用いて説明する。なお、このフローチャートに示す制御処理は、予めＲＯＭ３２ａに格納されたプログラムに従ってＣＰＵ３２により実行されるものである。
【００２８】
図５は、位相制御するヒータの点灯タイミングとスイッチング制御するヒータの駆動デューティを決定するプロセスを説明する為のフローチャートを表している。また、図６は、その結果を用いた１全波間のヒータ制御のフローチャートを表している。図５を説明すると、ファームウェアはサーミスタの温度をモニタし（Ｓ１０１）、目標とする温度との差から投入電力を決定する（Ｓ１０２）。なお、投入電力の決定プロセスとして、現在の温度差のみから投入電力を決定するのではなく、過去の履歴を加味したＰＩＤ制御を用いることで制御の安定性を図る方法が一般的である。投入電力は表１で説明したようにメイン・サブの通電比率に応じて、メインヒータの投入電力とサブヒータの投入電力がそれぞれ決定されるものである。続いて、ファームウェアが投入電力を決定すると、まず、位相制御であるサブヒータの点灯タイミングが算出される（Ｓ１０３）。ＣＰＵ３２内のＲＯＭ３２ａには投入電力に応じた位相制御の点灯タイミング係数のテーブルが格納されており、ファームウェアはそのテーブルを用いて点灯タイミングを算出する。テーブルは例えば表２に示されるようなものである。点灯タイミング係数の０はＡＣ波形の位相が０°の時であり、１は１８０°の時である。
【００２９】
2015210276.tif 000004
【００３０】
表２のテーブルを用いて、ゼロクロス信号により検出されたＡＣ半周期を掛け合わされることにより時間に変換される。例えば５０Ｈｚの入力電圧時であると、６０％の電力を投入する為の点灯タイミングは４．５ｍｓ（＝２０ｍｓ／２×０．４５０）後と算出される。ファームウェアはゼロクロス信号のＨｉｇｈ→Ｌｏｗに変化した時間から４．５ｍｓ後に出力ポートにＨｉｇｈレベルを出力することで、サブヒータに６０％の電力を供給することとなる。
【００３１】
続いて、インバータ制御のスイッチングデューティＤｕｔｙ１、Ｄｕｔｙ２を決定する（Ｓ１０４、Ｓ１０５）。これらのスイッチングデューティは下記（１）及び（２）の２つの条件を満たすように算出されるものである。
（１）Ｈｉｇｈ→Ｌｏｗに変化した時間からタイミングＡまでの期間において、Ｄｕｔｙ１駆動で投入される電力と、Ａ以降の期間にＤｕｔｙ２駆動で投入される電力との和が、検出温度及び表１の比率に応じて決定されたメインヒータに供給すべき電力、即ちメインヒータフル点灯に対する投入しようとする電力になること。
（２）メインヒータをＤｕｔｙ１で駆動した時に商用電源に流れる電流値に対して、メインヒータをＤｕｔｙ２で駆動した時に商用電源に流れる電流値とサブヒータを駆動した時に商用電源に流れる電流値の和が等価であり、２本のヒータの合成電流が正弦波となること。
【００３２】
位相制御点灯タイミング前の第１のスイッチングデューティをＤｕｔｙ１、位相制御点灯タイミング後の第２のスイッチングデューティをＤｕｔｙ２とすると、それぞれは上記条件を満たすように、結果として下記の式により求められる。
2015210276.tif 000005
【００３３】
図６は、位相制御タイミングＡ及びスイッチングデューティＤｕｔｙ１、Ｄｕｔｙ２を用いて、各ヒータを制御するフローチャートであり、図５で説明したフローとは非同期に動作するものである。まず、ファームウェアがゼロクロス信号のＨｉｇｈ→Ｌｏｗのエッジを検出すると、その時に決定されている、位相制御タイミングＡ及びスイッチングデューティＤｕｔｙ１、Ｄｕｔｙ２によって、本フローは動作を開始する。ファームウェアは
次のゼロクロス信号の立下りエッジを検出する（Ｓ１１０）と、１全波制御用のカウンタを０クリアし（Ｓ１１１）、続いてメインヒータをＤｕｔｙ１のスイッチングデューティで駆動開始する（Ｓ１１２）。その後、前記カウンタが、時間Ａを超えたタイミング（Ｓ１１３）でサブヒータをオンする（Ｓ１１４）と共にメインヒータのスイッチングデューティをＤｕｔｙ２に切り替える（Ｓ１１５）。カウンタＴがゼロクロスの半周期を終えた（Ｓ１１６）タイミング以降の半波はＳ１１２〜Ｓ１１５と同様の制御を行い（Ｓ１１７〜Ｓ１２０）、次のゼロクロスの立下りエッジを検出した時点（Ｓ１２１）で１全波が終了する。画像形成動作の終了などによりヒータ制御の停止指示がある場合はここで各ヒータの駆動を終了する（Ｓ１２２）。一方、引き続きヒータ制御を行う場合には、その際に投入電力決定シーケンスで決定されている位相制御タイミングＡ及びスイッチングＤｕｔｙ１／２に更新し（Ｓ１２３）、Ｓ１１１から再び１全波の制御を開始する。
【００３４】
以上のシーケンスで駆動することにより、各ヒータに投入される交流一全波間の総電力が、温度情報に基づいて各ヒータに投入すべき電力となるように各ヒータへの電力供給が制御される。また、メインヒータに流れる電流の波高値は図４中の波形２０５に表されるように調整され、サブヒータ電流とメインヒータ電流の合成電流は図４中の波形２０６に示されるように正弦波となって流れることとなる。
【００３５】
次に本制御において、合成電流を完全な正弦波にすることができない場合を説明する。このケースは投入電力比率が高い場合や低い場合に起こることである。それぞれに関して説明する。
【００３６】
＜第１のスイッチングデューティが１００％以上となる場合＞
まず、投入電力が例えば８０％と高い場合、式１及び式２を用いてＤｕｔｙ１とＤｕｔｙ２を算出すると
Ｄｕｔｙ１＝１２０％
Ｄｕｔｙ２＝８０％
となってしまい、Ｄｕｔｙ１が１００％を超えてしまう。Ｄｕｔｙ１は１００％が上限である為、この場合Ｄｕｔｙ１＝１００％となり、式３を用いてＤｕｔｙ２が決定される。式３はＤｕｔｙ１が１００％通電である場合にメインヒータに所定電力ＰｄＭが投入されるようにＤｕｔｙ２を計算する式となっている。
2015210276.tif 000006
その結果駆動されたヒータに流れる電流波形は図７に示すようなものとなる。図７には８０％を投入時のサブヒータの電流波形２１０とメインヒータの電流波形２１１とヒータ合成電流波形２１２を示している。波形２１２に示されるように、完全な正弦波から少し歪んだ波形（非完全正弦波）となってしまう。
【００３７】
＜第２のスイッチングデューティが０％以下となる場合＞
また、例えば投入電力が１０％と低い場合、Ｄｕｔｙ１とＤｕｔy２を算出すると
Ｄｕｔｙ１＝３３％
Ｄｕｔｙ２＝−７％
となってしまい、Ｄｕｔｙ２が０％を下回ってしまう。Ｄｕｔy２は０％が下限である為
、この場合Ｄｕｔy２＝０％となり、式４を用いてＤｕｔｙ１が決定される。式４はＤｕ
ｔｙ２が０％通電である場合にメインヒータに所定電力ＰｄＭが投入されるようにＤｕｔ
ｙ１を計算する式となっている。
2015210276.tif 000007
その結果、駆動されたヒータに流れる電流波形は図８に示すようなものとなる。図８には１０％を投入時のサブヒータの電流波形２２０とメインヒータの電流波形２２１とヒータ合成電流波形２２２を示している。波形２２２に示されるように、この場合も完全な正弦波から少し歪んだ波形となってしまう。
【００３８】
図７及び図８で説明されるように、投入電力比率が高い場合や低い場合に電流を完全な正弦波にすることができない。しかしながらこの場合にも通常の位相制御に比べ、限りなく正弦波に近い電流波形となり、力率が犠牲になるようなことはないものとなる。
【００３９】
図９に示すフローチャートは、Ｄｕｔｙ１が１００％を超える場合やＤｕｔy２が０％
を下回る場合を考慮し、図５で説明した投入電力決定シーケンスのフローチャート中のＳ１０４及びＳ１０５をより詳細に書いたものである。ファームウェアは、サーミスタの温度をモニタし（Ｓ１３１）、目標とする温度との差から投入電力を決定する（Ｓ１３２）。その後、まず、位相制御であるサブヒータの点灯タイミングＡが算出される（Ｓ１３３）。そして、式１に基づきメインヒータのＤｕｔｙ１を算出する（Ｓ１３４）。Ｄｕｔｙ１が１００％を超えていなければ（Ｓ１３５）、続いてＤｕｔy２を式２に基づき算出す
る（Ｓ１３６）。そして、Ｄｕｔｙ２が０％を下回っていなければ（Ｓ１３７）、シーケンスは終了される。Ｓ１３５においてＤｕｔy１が１００％を超えていた場合には、Ｄｕ
ｔｙ１は１００％とし（Ｓ１３８）、Ｄｕｔｙ２を式３に基づき算出し（Ｓ１３９）、シーケンスが終了する。また、Ｓ１３７においてＤｕｔy２が０％を下回っていた場合には
、Ｄｕｔｙ２は０％とし（Ｓ１４０）、Ｄｕｔｙ１を式４に基づき算出し（Ｓ１４１）、シーケンスが終了する。ここで算出された、Ｄｕｔｙ１及びＤｕｔy２を用いて、制御さ
れるヒータ制御フローは図６にて説明されるものと同じである。
【００４０】
以上説明したように、本実施例によれば、位相制御のヒータのオンタイミングの前後でインバータ駆動回路のスイッチングデューティを切換え、ヒータに供給される電流波形を正弦波に近づける。スイッチングデューティは各発熱要素に流れる電流の合成波形が正弦波に近づくように算出され、制御される。これにより、全てのヒータ駆動回路をインバータ回路で組むよりも低ノイズ・低コストで低高調波・高力率が実現可能となる。なお、本実施例では、発熱要素としてセラミックヒータを採用した場合を説明している。しかしながら本発明が適用可能な構成はこれに限られるものではなく。ハロゲンヒータのような他の発熱要素においても適用されるものである。
【００４１】
（実施例２）
図１０〜図１４を参照して、本発明の実施例２に係る画像形成装置について説明する。本実施例ではセラミックヒータを３本備えた場合の構成を例にとり説明する。主として、実施例１と異なる点について説明し、実施例１と共通する構成については同じ符号を付して説明を省略する。様々な紙幅サイズを通紙可能とする為には、ヒータの長手方向の発熱分布をより細かくい制御することが望ましい。その手段としてはヒータを３本に分けることでより非通紙部の昇温を抑えることが可能となる。その場合の定着器構成の一例としては図１０で示されるようなものとなる。
【００４２】
図１０（ａ）は、図２で説明された定着器構成と同じであり、定着ヒータ３００のみが
異なり、基板上に発熱体が３本形成されたものとなっている。図１０（ｂ）は、定着ヒータ３００の拡大断面模型図である。絶縁基板３１０上に発熱体３１１、３１２、３１３の３本が形成されている。そして、その上にガラスの保護層３１４が構成されている。図１０（ｃ）は、定着ヒータ３００の平面模型図である。発熱体３１１、３１２、３１３はそれぞれ、ヒータ長手方向の中央から端部にかけて異なる領域を発熱するように構成されている。
【００４３】
発熱体３１１は、発熱部３１１ａと、電極３１１ｃ、３１１ｄと、発熱部と電極部を接続する導電部３１１ｂを有しており、電極３１１ｃ、３１１ｄを介して電力が供給されることで、発熱部３１１ａが発熱する。同様に、発熱体３１２は、発熱部３１２ａと、電極３１２ｃ、３１２ｄと、発熱部と電極部を接続する導電部３１２ｂを有しており、電極３１２ｃ、３１２ｄを介して電力が供給されることで、発熱部３１２ａが発熱する。さらに、発熱部３１３は発熱部３１３ａが導電部３１３ｂを介して、片方を電極３１３ｄに接続され、他方を電極３１２ｃに接続されている。電極３１２ｃは発熱体３１２と発熱体３１３の共通の構成となっており、電極３１２ｃ、３１３ｄを介して電力が供給されることで、発熱部３１３ａが発熱することとなる。
【００４４】
本実施例においては、発熱体３１１は、本発明においてスイッチング制御により電力供給が制御される第３の発熱体に対応する。また、発熱体３１２、３１３は、それぞれ本発明において位相制御により電力供給が制御される第１の発熱体、第２の発熱体に対応する。以下の説明では、発熱体３１１、３１２、３１３をそれぞれヒータ１、ヒータ２、ヒータ３と称する。各ヒータは長手方向に異なる領域を温める構成になっており、紙サイズに応じて点灯比率を変更して使用するものである。
【００４５】
図１１は、本実施例のヒータ駆動回路を示す図である。ヒータ１は、インバータ制御回路６０にて所定の電力量が供給され、ヒータ２、ヒータ３は、位相制御回路７０、８０にて所定の電力量が供給される。ヒータ２とヒータ３は片方がトライアックに接続され、ＣＰＵ３２の駆動信号Ｄｒｉｖｅ２、Ｄｒｉｖｅ３に同期して制御される。また、ヒータ２とヒータ３のトライアックに接続されていない他方は共通にＡＣラインに接続されている。その他の回路構成部分の回路動作は図３と同様である。
【００４６】
図１２は、具体的にヒータ１に６０％、ヒータ２に６０％、ヒータ３に３０％を投入した際の各動作波形を示す図である。図１２には、入力電圧４００、ゼロクロス信号４０１、Ｄｒｉｖｅ２信号４０２、電流波形４０３、Ｄｒｉｖｅ３信号４０４、電流波形４０５、Ｄｒｉｖｅ１信号４０６、メインヒータ電流波形４０７、合成電流４０８がそれぞれ横軸を時間として示されている。Ｄｒｉｖｅ２信号４０２は、ヒータ２を駆動するための信号であり、電流波形４０３は、ヒータ２駆動時にヒータ２に対し商用交流電源５０が供給する電力の電流波形である。Ｄｒｉｖｅ３信号４０４は、ヒータ３を駆動するための信号であり、電流波形４０５は、ヒータ３駆動時にヒータ３に対し商用交流電源５０が供給する電力の電流波形である。Ｄｒｉｖｅ１信号４０６は、ヒータ１を駆動するための信号であり、メインヒータ電流波形４０７は、ヒータ１駆動時にメインヒータとしてのヒータ１に対し商用交流電源５０が供給する電力の電流波形である。合成電流４０８は、３本のヒータに供給される電流を足し合わせた合成電流波形である。
【００４７】
商用交流電源５０から電源電圧４００が入力されると、ゼロクロス検知回路にてゼロクロス信号４０１が生成されＣＰＵ３２に入力される。ＣＰＵ３２に搭載されたファームウェアは、投入電力６０％に応じた、図中Ａで示される位相制御通電タイミング（第１のタイミング）と、投入電力３０％に応じた、図中Ｂで示される位相制御通電タイミング（第２のタイミング）とを算出する。そして、ゼロクロス信号４０１のＨｉｇｈ→Ｌｏｗに変化した時間から所定タイミングＡでヒータ２を駆動し、所定タイミングＢでヒータ３を駆
動する。ヒータ１は、ヒータ２、３の電流を補って合成電流が正弦波相当になるように各タイミングＡ、Ｂにてスイッチングデューティを変化させ駆動される。結果、ヒータ１に供給される電流は４０７のようになり、商用交流電源５０から供給される合成電流は４０８に示すような正弦波となる。
【００４８】
本実施例におけるサブヒータの通電タイミングＡ、Ｂ、メインヒータのスイッチングデューティＤｕｔｙ１／Ｄｕｔｙ２／Ｄｕｔｙ３の決定プロセスを、図１３のフローチャートを用いて説明する。さらに、その時のヒータ制御を図１４のフローチャートを用いて説明する。なお、このフローチャートに示す制御処理は、予めＲＯＭ３２ａに格納されたプログラムに従ってＣＰＵ３２により実行されるものである。
【００４９】
図１３は、位相制御するヒータ２、ヒータ３の点灯タイミングと、スイッチング制御するヒータ１の駆動デューティと、を決定するプロセスを説明する為のフローチャートである。図１４は、その結果を用いた１全波間のヒータ制御のフローチャートである。まず、図１３を説明すると、ファームウェアはサーミスタの温度をモニタし（Ｓ２０１）、目標とする温度との差、及び通紙する紙幅サイズから投入電力を決定する（Ｓ２０２）。続いて、ファームウェアが投入電力を決定すると、まず、位相制御であるヒータ２とヒータ３の点灯タイミングが算出される（Ｓ２０３、Ｓ２０４）。それぞれの点灯タイミングＡ、Ｂは表２で表された点灯タイミング係数とゼロクロス周期を用いて算出される。続いて、インバータ制御のスイッチングデューティＤｕｔｙ１、Ｄｕｔｙ２、Ｄｕｔｙ３を決定する（Ｓ２０５）。ここで、全体の合成電流を正弦波にするようにし、かつヒータ１へＰｄ１の投入電力を投入する為のＤｕｔｙ１、Ｄｕｔｙ２、Ｄｕｔｙ３の算出式は以下のようになる。
2015210276.tif 000008
【００５０】
＜第１のスイッチングデューティが１００％以上となる場合＞
算出されたＤｕｔｙ１が１００％を超えていた場合（Ｓ２０６）にはＤｕｔｙ１＝１００％、Ｄｕｔｙ３＝０％とし（Ｓ２０８）、式８によりＤｕｔｙ２が計算され（Ｓ２０９）決定される。
2015210276.tif 000009
【００５１】
＜第３のスイッチングデューティが０％以下となる場合＞
また、算出されたＤｕｔｙ３が０％以下となった場合（Ｓ２０７）にはＤｕｔｙ２＝０
％、Ｄｕｔy３＝０％とし（Ｓ２１０）、式９によりＤｕｔｙ１が計算され（Ｓ２１１）
決定される。
2015210276.tif 000010
【００５２】
続いて、図１４を説明する。ファームウェアがゼロクロス信号のＨｉｇｈ→Ｌｏｗのエッジを検出すると、その時に決定されている、位相制御タイミングＡ、Ｂ、スイッチングデューティＤｕｔｙ１、Ｄｕｔｙ２、Ｄｕｔｙ３によって、本フローは動作を開始する。ファームウェアは、次のゼロクロス信号の立下りエッジを検出する（Ｓ２２０）と、1全
波制御用のカウンタを０クリアする（Ｓ２２１）とともにヒータ１をＤｕｔｙ１のスイッチングデューティ（第１のスイッチングデューティ）で駆動開始する（Ｓ２２２）。その後、前記カウンタが、時間Ａを経過したタイミング（Ｓ２２３）でヒータ２をオンする（Ｓ２２４）と共にヒータ１のスイッチングデューティをＤｕｔｙ２（第２のスイッチングデューティ）に切り替える（Ｓ２２５）。さらに、前記カウンタが、時間Ｂを経過したタイミング（Ｓ２２６）でヒータ３をオンする（Ｓ２２７）と共にヒータ１のスイッチングデューティをＤｕｔｙ３（第３のスイッチングデューティ）に切り替える（Ｓ２２８）。
【００５３】
カウンタＴがゼロクロスの半周期を終えた（Ｓ２２９）タイミング以降の半波はＳ２２２〜Ｓ２２８と同様の制御を行い（Ｓ２３０〜Ｓ２３６）、次のゼロクロスの立下りエッジを検出（Ｓ２３７）した時点で１全波が終了する。画像形成動作の終了などによりヒータ制御の停止指示がある場合はここで各ヒータの駆動を終了する（Ｓ２３８）。一方、引き続きヒータ制御を行う場合には、その際に投入電力決定シーケンスで決定されている位相制御タイミングＡ、Ｂ、スイッチングＤｕｔｙ１／Ｄｕｔｙ２／Ｄｕｔｙ３に更新し（Ｓ２３９）、Ｓ２２１から再び１全波の制御を開始する。
【００５４】
以上のシーケンスで駆動することによりヒータ１に流れる電流の波高値は、図１３中４０７のように成形され、ヒータ合成電流を正弦波に近くなるように制御される。
【００５５】
本実施例では、式５〜式９を用いてＤｕｔｙ１、Ｄｕｔy２、Ｄｕｔｙ３を算出する方
法を説明したが、本発明の本質はこの方法に限られるものではない。本発明の重要な点は図１４のフローチャートにて説明されるように、位相制御で制御されるヒータの点灯タイミングでスイッチング制御のデューティを変化させ、合成電流波形を正弦波に近くするように制御することである。本制御を行うことにより、全てのヒータ駆動回路をインバータ回路で組むよりも低ノイズ・低コストで低高調波・高力率が実現可能となる。
【符号の説明】
【００５６】
３０…定着器（定着部）、３２…制御部、６０…インバータ駆動回路、７０、８０…トライアック駆動回路、１１１、１１２、３１１、３１２、３１３…ヒータ（発熱体）
【図１】
2015210276.tif 000011
【図２】
2015210276.tif 000012
【図３】
2015210276.tif 000013
【図４】
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【図５】
2015210276.tif 000015
【図６】
2015210276.tif 000016
【図７】
2015210276.tif 000017
【図８】
2015210276.tif 000018
【図９】
2015210276.tif 000019
【図１０】
2015210276.tif 000020
【図１１】
2015210276.tif 000021
【図１２】
2015210276.tif 000022
【図１３】
2015210276.tif 000023
【図１４】
2015210276.tif 000024