(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導体および第２導体を介して交流電源に接続されるように構成された加熱部と、
前記第１導体および第２導体の少なくとも一方に設けられたスイッチング素子と、
前記第１導体および第２導体にそれぞれ配置されたコイルの対からなるコモンモードチョークコイルと、
前記コモンモードチョークコイルの一方のコイルを短絡する短絡手段と、
前記スイッチング素子および前記短絡手段と電気的に接続された制御部とを備え、
前記制御部は、前記スイッチング素子を制御して前記加熱部に供給される交流電力を制限する第１のモードにおいて、前記短絡手段での短絡を無効化するとともに、前記第１のモードより多くの交流電力を前記加熱部に供給する第２のモードにおいて、前記短絡手段による短絡を有効化する、加熱装置。
【請求項２】
前記短絡手段は、前記コモンモードチョークコイルの一方とともに前記スイッチング素子を短絡させる、請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記スイッチング素子が配置された導体に設けられたノーマルモードチョークコイルをさらに備え、
前記短絡手段は、前記コモンモードチョークコイルの一方とともに前記ノーマルモードチョークコイルを短絡させる、請求項１または２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記加熱部の温度を測定し、測定結果を前記制御部へと出力する温度測定部をさらに備え、
前記制御部は、前記加熱部の温度に応じて、前記スイッチング素子のオンオフ制御を行なう、請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記温度測定部は、前記加熱部によって加熱される対象物の温度をさらに測定し、
前記制御部は、前記第２のモードによる電力供給を開始するときの前記加熱される対象物の温度が所定の温度以下である場合のみ、前記第２のモードにおいて前記短絡手段による短絡を有効化する、請求項４に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記短絡手段は、電磁リレーおよびソリッドステートリレーのうち少なくとも１つを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項７】
トナー像を記録材に形成する画像形成部と、
前記トナー像を前記記録材に定着させる定着加熱部とを備え、
前記定着加熱部は、
第１導体および第２導体を介して交流電源に接続されるように構成された加熱部と、
前記第１導体および第２導体の少なくとも一方に設けられたスイッチング素子と、
前記第１導体および第２導体にそれぞれ配置されたコイルの対からなるコモンモードチョークコイルと、
前記コモンモードチョークコイルの一方のコイルを短絡する短絡手段と、
前記スイッチング素子および前記短絡手段と電気的に接続された制御部とを含み、
前記制御部は、前記スイッチング素子を制御して前記加熱部に供給される交流電力を制限する第１のモードにおいて、前記短絡手段での短絡を無効化するとともに、前記第１のモードより多くの交流電力を前記加熱部に供給する第２のモードにおいて、前記短絡手段による短絡を有効化する、画像形成装置。
【請求項８】
前記制御部は、画像形成に必要な処理を開始できる状態にするためのウォームアップ動作時のみ、前記第２のモードにおいて、前記短絡手段による短絡を有効化する、請求項７に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、加熱装置に関し、より特定的には、画像形成装置に用いる加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置において、熱と圧力とを加えることでトナー像を記録用紙に半永久的に定着させる定着加熱工程がある。かかる画像形成装置においては、定着加熱装置の温度を一定にするため、ヒータへの通電および遮断を繰り返し切り替える制御を行なうことが多い。
【０００３】
ヒータへの電力供給を開始すると、定格電流よりも大きい突入電流が生じる場合がある。突入電流が生じると、急激な電圧変動により、定着加熱装置と同じ交流電源に接続されている周辺機器、例えば照明機器がちらつく等のフリッカ現象が生じるという問題がある。
【０００４】
この突入電流による電圧降下を抑制する技術に関し、特開２００５−００３７１０号公報（特許文献１）は、力率改善手段に並列にバイパス手段を設け、負荷への電力供給を開始するときにバイパス手段を導通させる構成を開示している。具体的には、特許文献１は、力率改善手段に流れる電流と、力率改善手段のインピーダンスによる電圧降下を防ぐ技術を開示する。
【０００５】
また、突入電流を抑制する技術に関し、特開２００５−２５１５６１号公報（特許文献２）は、ヒータへの供給電力を徐々に増加させるスローアップ機能を有する定電圧出力回路と、当該定電圧出力回路とは別の経路でヒータに電力を供給する電源回路と、定電圧出力回路と電源回路とを切り替える切り替え手段とを備える構成を開示している。具体的には、トライアックの遮断／通電を制御し、スローアップを行なうときには定電圧出力回路とヒータを接続し、定常点灯時には低電圧出力回路を短絡し、電源回路を直接ヒータに接続する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−００３７１０号公報
【特許文献２】特開２００５−２５１５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１および特許文献２に開示される技術では、コモンモードノイズを低減することはできない。そこで、コモンモードノイズを低減するコモンモードチョークコイル（以下、「ＣＣＬ」とも称する。）を追加することも考えられる。しかし、ＣＣＬを追加すると、ＣＣＬによって消費される電力損失が生じるという問題があった。
【０００８】
本開示は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、コイルで生じる電力損失を低減するとともに、電力供給のモードに応じたノイズを低減することができる加熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
加熱装置は、第１導体および第２導体を介して交流電源に接続されるように構成された加熱部と、第１導体および第２導体の少なくとも一方に設けられたスイッチング素子と、第１導体および第２導体にそれぞれ配置されたコイルの対からなるコモンモードチョークコイルと、コモンモードチョークコイルの一方のコイルを短絡する短絡手段と、スイッチング素子および短絡手段と電気的に接続された制御部とを備える。制御部は、スイッチング素子を制御して加熱部に供給される交流電力を制限する第１のモードにおいて、短絡手段での短絡を無効化するとともに、第１のモードより多くの交流電力を加熱部に供給する第２のモードにおいて、短絡手段による短絡を有効化する。
【００１０】
好ましくは、短絡手段は、コモンモードチョークコイルの一方とともにスイッチング素子を短絡させる。
【００１１】
好ましくは、スイッチング素子が配置された導体に設けられたノーマルモードチョークコイルをさらに備え、短絡手段は、コモンモードチョークコイルの一方とともにノーマルモードチョークコイルを短絡させる。
【００１２】
好ましくは、加熱部の温度を測定し、測定結果を制御部へと出力する温度測定部をさらに備え、制御部は、加熱部の温度に応じて、スイッチング素子のオンオフ制御を行なう。
【００１３】
さらに好ましくは、温度測定部は、加熱部によって加熱される対象物の温度をさらに測定し、制御部は、第２のモードによる電力供給を開始するときの加熱される対象物の温度が所定の温度以下である場合のみ、第２のモードにおいて短絡手段による短絡を有効化する。
【００１４】
好ましくは、短絡手段は、電磁リレーおよびソリッドステートリレーのうち少なくとも１つを含む。
【００１５】
他の局面に従うと、画像形成装置は、トナー像を記録材に形成する画像形成部と、トナー像を記録材に定着させる定着加熱部とを備える。定着加熱部は、第１導体および第２導体を介して交流電源に接続されるように構成された加熱部と、第１導体および第２導体の少なくとも一方に設けられたスイッチング素子と、第１導体および第２導体にそれぞれ配置されたコイルの対からなるコモンモードチョークコイルと、コモンモードチョークコイルの一方のコイルを短絡する短絡手段と、スイッチング素子および短絡手段と電気的に接続された制御部と含む。制御部は、スイッチング素子を制御して加熱部に供給される交流電力を制限する第１のモードにおいて、短絡手段での短絡を無効化するとともに、第１のモードより多くの交流電力を加熱部に供給する第２のモードにおいて、短絡手段による短絡を有効化する。
【００１６】
好ましくは、制御部は、画像形成に必要な処理を開始できる状態にするためのウォームアップ動作時のみ、第２のモードにおいて、短絡手段による短絡を有効化する。
【発明の効果】
【００１７】
一実施形態に従う加熱装置によれば、コイルで生じる電力損失を低減するとともに、電力供給のモードに応じたノイズを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態に従う画像形成装置の構成例を説明する図である。
【図２】実施形態に従う加熱装置の構成例を説明する図である。
【図３】位相制御とゼロクロス制御について説明する図である。
【図４】加熱装置のリレーをオン、オフしたときの等価回路を示す図である。
【図５】本実施形態に従う加熱装置の効果を説明する図である。
【図６】実施形態に従う位相制御からゼロクロス制御へと切り替わるときのリレーの動作について説明する図である。
【図７】実施形態に従う画像形成装置の動作モードに応じた加熱部への制御について説明する図である。
【図８】他の実施形態に従う加熱装置の構成例を説明する図である。
【図９】他の実施形態における画像形成装置の動作モードに応じた加熱部への制御について説明する図である。
【図１０】さらに他の実施形態に従う加熱装置の構成例を説明する図である。
【図１１】さらに他の実施形態に従う加熱装置の構成例を説明する図である。
【図１２】変形例に従う画像形成装置の動作モードに応じた加熱部への制御について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に基づいた各実施の形態における加熱装置および画像形成装置について、以下、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一符号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。また、各実施形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。
【００２０】
［Ａ．実施形態１−コモンモードチョークコイルの一方のコイルを短絡］
（ａ１．画像形成装置１００）
図１は、実施形態に従う画像形成装置１００の構成例を説明する図である。画像形成装置１００は、レーザプリンタやＬＥＤプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置である。図１に示されるように、画像形成装置１００は、内部のほぼ中央部にベルト部材として中間転写ベルト１を備えている。中間転写ベルト１の下部水平部の下には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色にそれぞれ対応する４つの作像ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋが中間転写ベルト１に沿って並んで配置され、感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋをそれぞれ有している。
【００２１】
各感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋと、プリントヘッド部５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋと、現像器６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋと、中間転写ベルト１を挟んで各感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋと対向する１次転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋがそれぞれ配置されている。
【００２２】
中間転写ベルト１の中間転写ベルト駆動ローラ８で支持された部分には、２次転写ローラ９が圧接されており、当該領域で２次転写が行なわれる。２次転写領域後方の搬送路Ｒ１の下流位置には、定着ローラ１０、加圧ローラ１１、加熱部２６を有する定着加熱部２０が配置されている。定着ローラ１０と加圧ローラ１１との圧接部によって定着加熱が行なわれる。
【００２３】
画像形成装置１００の下部には、給紙カセット３０が着脱可能に配置されている。給紙カセット３０内に積載収容された用紙Ｐは、給紙ローラ３１の回転によって最上部のものから１枚ずつ搬送路Ｒ１に送り出されることになる。
【００２４】
なお、本実施形態において、画像形成装置１００は、一例として、複数の作像ユニット（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ）を有する中間転写方式を採用しているがこれに限定されるものではない。画像形成装置は、電子写真方式であって定着加熱部を備えていればよい。具体的には、画像形成装置は、単一の作像ユニットを備えていてもよいし、ロータリー方式であってもよい。
【００２５】
（ａ２．画像形成装置１００の概略動作）
次に、以上の構成からなる画像形成装置１００の概略動作について説明する。外部装置（たとえば、パソコン等）から画像形成装置１００の本体制御部７０に画像信号が入力されると、本体制御部７０ではこの画像信号をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックに色変換したデジタル画像信号を作成し、入力されたデジタル信号に基づいて、各作像ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの各プリントヘッド部５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋを発光させて露光を行なう。
【００２６】
これにより、各感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ上に形成された静電潜像は、各現像器６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋによりそれぞれ現像されて各色のトナー画像となる。各色のトナー画像は、各１次転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの作用により、図１中の矢印Ａ方向に移動する中間転写ベルト１上に順次重ね合わせて１次転写される。
【００２７】
このようにして中間転写ベルト１上に形成されたトナー画像は、２次転写ローラ９の作用により、用紙Ｐに一括して２次転写される。
【００２８】
用紙Ｐに２次転写されたトナー画像は、定着加熱部２０に達する。トナー画像は、定着加熱部２０に備えられた加熱部２６により加熱される定着ローラ１０、および加圧ローラ１１の作用により用紙Ｐに定着される。トナー画像が定着された用紙Ｐは、排紙ローラ５０を介して排紙トレイ６０に排出される。
【００２９】
加熱部２６を加熱する加熱装置として、たとえばハロゲンヒータなどの赤外線加熱装置、およびサーマルヒータやセラミックヒータなどの抵抗体加熱装置が挙げられる。また、図示しない磁束発生装置を用いて定着ローラ１０を誘導加熱してもよい。以下、加熱装置の構成、制御について説明する。
【００３０】
（ａ３．加熱装置１２Ａの構成）
図２は、実施形態に従う加熱装置の構成例を説明する図である。図２に示されるように、加熱装置１２Ａは、交流電源２１と、ＣＣＬ２２と、リレー２３Ａと、トライアック２４と、制御部２５Ａと、加熱部２６と、温度測定部２７とを有する。
【００３１】
加熱部２６は、交流電源２１から２本の導体を介して接続される。スイッチング素子であるトライアック２４は、これら２本の導体の少なくとも一方に設けられる。
【００３２】
温度測定部２７は、加熱部２６および定着ローラ１０の温度を測定し、測定結果を制御部２５Ａへ出力する。温度測定手段として、たとえば、サーミスタを用いてもよい。
【００３３】
制御部２５Ａは、リレー２３Ａと、トライアック２４と電気的に接続され、それぞれのオンオフ制御を行なう。制御部２５Ａは、トライアック２４のオンオフを制御することによって、加熱部２６に電力を供給するモードを切り替えることができる。
【００３４】
なお、短絡手段であるリレー２３Ａとして、電磁リレーを用いてもよいし、ソリッドステートリレー（半導体リレー）を用いてもよい。
【００３５】
（ａ４．加熱部２６への電力供給制御）
加熱装置１２Ａは、加熱部２６に電力を供給するモードとして、供給する交流電力を制限する電力制限モードと、電力制限モードよりも多くの交流電力を加熱部に供給する定格電力モードとを有する。本実施例において、一例として、制御部２５Ａは、電力制限モードとして位相制御を行ない、電力制限モードとしてゼロクロス制御を行なう。具体的には、制御部２５Ａは、トライアック２４のオンオフ制御を行なうことによって、位相制御およびゼロクロス制御を行なう。
【００３６】
なお、本実施形態では、電力制限モードとして位相制御を用いているが、これに限られない。別の局面において、たとえば、ＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）制御またはＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を用いてもよい。なお、ＰＡＭ制御を用いる場合、加熱装置１２Ａは、トライアック２４の代わりに、整流回路と、整流回路から出力される直流電圧を昇圧、平滑化するアクティブフィルタとを備える。具体的には、制御部２５Ａは、アクティブフィルタが有するスイッチング素子のデューティ比を制御することで、電力制限モードを実現することができる。当該スイッチング素子の一例として、パワートランジスタを用いてもよい。
【００３７】
図３は、位相制御とゼロクロス制御について説明する図である。まず、位相制御について説明する。加熱装置１２Ａは、加熱部２６へ電力の供給を開始するとき、および停止するときに、急激な電流値の変化を抑制するために位相制御を行なう。
【００３８】
具体的には、図３（ａ）を参照して、制御部２５Ａは、交流半波の途中でトライアック２４をオンするのに十分なゲートトリガ電流Ｉｇｔ（Ａ）を加え、トライアック２４の点弧角（θ）を制御する。加熱装置１２Ａは、加熱部２６への電力供給の開始とともに、徐々にトライアック２４の点弧角を小さくする。その結果、加熱部２６へ供給される電力は徐々に大きくなる。一方、加熱部２６への電力供給を停止する場合、加熱装置１２Ａは、徐々にトライアック２４の点弧角を大きくする。その結果、加熱部２６へ供給される電力は徐々に小さくなる。
【００３９】
次に、ゼロクロス制御について説明する。図３（ｂ）を参照して、制御部２５Ａは、交流電源２１の出力電圧が０（Ｖ）になるゼロクロス点でトライアック２４のゲートにゲートトリガ電流Ｉｇｔ（Ａ）を加える。制御部２５Ａは、ゼロクロス制御において、ゼロクロス点毎にトライアック２４にゲートトリガ電流を加えることで、加熱部２６へ定格電力を供給することができる。
【００４０】
位相制御において、加熱部２６に印加する電流は、正弦波状ではなく不連続であるため、高調波成分を多く含む。したがって、位相制御時において、加熱装置１２Ａは、ノーマルモードノイズに比してコモンモードノイズが強く発生する。
【００４１】
一方、ゼロクロス制御において、加熱装置１２Ａは、コモンモードノイズに比してノーマルモードノイズが強く発生する。そのため、両方のノイズに対応するためには、加熱装置がＣＣＬとノーマルモードチョークコイル（以下、「ＮＣＬ」とも称する。）とを有することが考えられる。
【００４２】
かかる場合、当該加熱装置は、位相制御時およびゼロクロス制御時において、ＣＣＬ（コイル２つ）およびＮＣＬ（コイル１つ）の計３つのコイルで電力損失を生じることになる。
【００４３】
しかし、トライアック２４のスイッチング周波数によっては、位相制御時におけるノーマルモードは実質的に無視できることもある。この場合、ＮＣＬ（コイル１つ）における不要な電力損失が生じる。一方、ゼロクロス制御時においては、コモンモードノイズが実質的に無視できるため、ＣＣＬ（コイル２つ）における不要な電力損失が生じる。
【００４４】
そこで、本実施形態に従う加熱装置１２Ａは、１つのＣＣＬを用いて加熱部２６への加熱モードに応じてコモンモードノイズおよびノーマルモードの両方のノイズを低減することで、不要な電力損失を低減する。以下にその具体的な制御について説明する。
【００４５】
図４は、加熱装置１２Ａのリレー２３Ａをオン、オフしたときの等価回路を示す図である。ＣＣＬは、１つのコアに２本の導体をそれぞれ逆向きに巻いたコイルの対を備える。そのため、図４（ａ）に示されるように、リレー２３Ａがオフ状態のときはＣＣＬ２２を構成する２つのコイルの両方が導通状態となっている。したがって、リレー２３Ａがオフ状態のとき、ＣＣＬ２２は、コモンモードチョークコイルとして機能し、コモンモードノイズを低減することができる。
【００４６】
一方、図４（ｂ）に示されるように、リレー２３Ａがオン状態のときは、ＣＣＬ２２を構成する２つのコイルのうち一方のコイル（以下、「ＣＣＬ２２の一方のコイル」とも称する。）のみ導通状態となっている。そのため、リレー２３Ａがオン状態のとき、ＣＣＬ２２は、ノーマルモードチョークコイルとして機能する。
【００４７】
したがって、制御部２５Ａは、位相制御時において、コモンモードノイズを低減するためにリレー２３Ａをオフ状態にする。また、制御部２５Ａは、ゼロクロス制御時において、ノーマルモードノイズを低減するためにリレー２３Ａをオン状態にする。
【００４８】
（ａ５．小括）
図５は、本実施形態に従う加熱装置の効果を説明する図である。図５を参照して、加熱装置１２Ａは、位相制御時において、加熱部２６への印加電流に高調波成分を多く含む。そのため、加熱装置１２Ａの主たるノイズは、コモンモードノイズとなる。加熱装置１２Ａは、位相制御時において、リレー２３Ａをオフ状態にする。その結果、ＣＣＬ２２は、コモンモードチョークコイルとして機能し、主たるノイズであるコモンモードノイズを低減することができる。このとき、加熱装置１２Ａのコイルに起因する電力損失はＣＣＬ２２を構成するコイル２つ分のみである。したがって、位相制御時において、ＣＣＬ（コイル２つ）およびＮＣＬ（コイル１つ）を備える加熱装置に比べて、本加熱装置はコイル１つ分の不要な電力損失を削減することができる。
【００４９】
一方、ゼロクロス制御時における加熱装置１２Ａの主たるノイズは、ノーマルモードノイズである。加熱装置１２Ａは、ゼロクロス制御時において、リレー２３Ａをオン状態にする。その結果、ＣＣＬ２２は、ノーマルモードチョークコイルとして機能し、主たるノイズであるノーマルモードノイズを低減することができる。このとき、加熱装置１２Ａのコイルに起因する電力損失はＣＣＬ２２の一方のコイル分のみである。したがって、ゼロクロス制御時において、ＣＣＬおよびＮＣＬを備える加熱装置に比べて、本加熱装置はコイル２つ分の不要な電力損失を削減することができる。
【００５０】
上記によれば、本実施形態に従う加熱装置は、１つのＣＣＬを用いて、電力制御モード（位相制御）時にはコモンモードノイズを、定格電力モード（ゼロクロス制御）時にはノーマルモードノイズを低減することができる。すなわち、本加熱装置は、両方のノイズを低減するために、ＣＣＬおよびＮＣＬの両方のチョークコイルを加熱装置内に配置する必要がない。したがって、本加熱装置は、不要な電力損失を削減することができる。具体的には、本加熱装置は、電力制御モードにおいて、コイル１つ分の不要な電力損失を削減することができ、定格電力モードにおいて、コイル２つ分の不要な電力損失を削減することができる。
【００５１】
（ａ６．リレー２３Ａの制御）
次に、リレー２３Ａを制御するタイミングについて説明する。図６は、実施形態に従う位相制御からゼロクロス制御へと切り替わるときのリレーの動作について説明する図である。
【００５２】
制御部２５Ａは、加熱部２６の温度を用いて位相制御およびゼロクロス制御の切り替えを行なう。具体的には、制御部２５Ａは、加熱部２６の温度が所定の温度Ｔｔｈ（℃）以下の場合に位相制御を行なう。一方、制御部２５Ａは、加熱部２６の温度が所定の温度Ｔｔｈ（℃）を上回る場合にゼロクロス制御を行なう。本実施形態において、所定の温度Ｔｔｈ（℃）は、１８０℃とする。なお、この所定の温度は、周囲の環境温度、環境湿度などによって変更されてもよい。
【００５３】
図６を参照して、上から加熱部２６へ供給される電力、交流電源２１の出力電圧、制御部２５Ａの制御モード、トライアック２４のゲート電流、リレー２３Ａの状態を表す。
【００５４】
制御部２５Ａは、加熱部２６への電力供給への開始とともに突入電流を抑制するために位相制御を行なう。加熱部２６に供給される電力量の増加とともに、加熱部２６の温度は上昇する。図６の時刻Ｔｓにおいて、加熱部２６の温度がＴｔｈ（℃）に達したため、制御部２５Ａは、加熱部２６への電力供給モードを位相制御からゼロクロス制御へと変更する。
【００５５】
制御部２５Ａは、位相制御からゼロクロス制御への変更に伴い、時刻Ｔｒにおいて、リレー２３Ａをオン状態にする。この時刻Ｔｒはゼロクロス制御への切り替わり時刻Ｔｓと同時、または直後であればよい。なぜならば、位相制御を行なっているときにリレー２３Ａをオン状態にしてしまうと、ＣＣＬ２２がコモンモードノイズを低減できず、加熱装置および周辺デバイスへコモンモードノイズが放出されるためである。
【００５６】
したがって、制御部２５Ａは、ゼロクロス制御への移行と同時もしくは直後にリレー２３Ａをオン状態にすることによって、確実にコモンモードノイズを低減することができる。
【００５７】
（ａ７．画像形成装置の動作モードに応じた制御）
図７は、実施形態に従う画像形成装置１００の動作モードに応じた加熱部２６への制御について説明する図である。図７を参照して、上から加熱部２６へ供給される電力、加熱部２６の温度、画像形成装置１００の動作モード、制御部２５Ａの制御モード、リレー２３Ａの状態を表す。
【００５８】
図７において、「ウォームアップ」とは、画像形成装置１００が画像形成を行なうために定着加熱部２０の定着ローラ１０の温度を所定の温度Ｔｐ（℃）まで上昇させる動作をいう。本実施形態において、たとえば、Ｔｐ（℃）は、１８０℃とする。「待機」とは、画像形成をすぐに行なうことができるように定着ローラ１０の温度をＴｐ（℃）に保つ動作をいう。「印刷」とは、画像形成装置１００が記録材上に画像を形成する動作をいう。
【００５９】
図７を参照して、時刻Ｔ０において、画像形成装置１００は起動される。なお、「起動」とは、画像形成装置１００が消費電力を抑えるスリープモード等から復帰する場合も含むものとする。
【００６０】
画像形成装置１００は、起動後、ウォームアップ動作を行なう。制御部２５Ａは、時刻Ｔ０において、位相制御により加熱部２６への電力供給を開始する。加熱部２６の温度は、供給される電力量が増えるに従い上昇する。
【００６１】
時刻Ｔ１において、制御部２５Ａは、加熱部２６の温度がＴｔｈ（℃）を上回ったため、加熱部２６への電力供給の制御を位相制御からゼロクロス制御へと切り替える。さらに、時刻Ｔ１において、制御部２５Ａは、リレー２３Ａをオン状態とする。
【００６２】
時刻Ｔ２において、定着ローラ１０の温度がＴｐ（℃）に達する。時刻Ｔ２において、制御部２５Ａは、定着ローラ１０のオーバーシュートを抑制するため、加熱部２６への電力供給をゼロクロス制御から位相制御へと変更して供給電力量を減らす。さらに、時刻Ｔ２において、制御部２５Ａは、リレー２３Ａをオフ状態とする。加熱部２６の温度は、供給される電力量が減るに従い下がる。
【００６３】
時刻Ｔ３において、制御部２５Ａは、加熱部２６への電力供給を停止する。時刻Ｔ３以降、画像形成装置１００は、ウォームアップモードから待機モードへと切り替わる。待機モードにおいて、画像形成装置１００は、定着ローラ１０の温度をＴｐ（℃）に保つため、加熱部２６への通電と遮断を繰り返す。
【００６４】
時刻Ｔ４において、定着ローラ１０の温度がＴｐ（℃）を下回ったため、制御部２５Ａは、位相制御によって加熱部２６への電力供給を開始する。
【００６５】
時刻Ｔ５において、制御部２５Ａは、加熱部２６の温度がＴｔｈ（℃）を上回ったため、加熱部２６への電力供給の制御を位相制御からゼロクロス制御へと切り替える。さらに、時刻Ｔ５において、制御部２５Ａは、リレー２３Ａをオン状態とする。
【００６６】
時刻Ｔ６において、定着ローラ１０の温度がＴｐ（℃）に達する。時刻Ｔ６において、制御部２５Ａは、定着ローラ１０のオーバーシュートを抑制するため、加熱部２６への電力供給をゼロクロス制御から位相制御へと変更して供給電力量を減らす。さらに、時刻Ｔ６において、制御部２５Ａは、リレー２３Ａをオフ状態とする。
【００６７】
時刻Ｔ７において、制御部２５Ａは、加熱部２６への電力供給を停止する。待機状態において、制御部２５Ａは、時刻Ｔ３〜Ｔ７までの一連の制御を繰り返す。
【００６８】
時刻Ｔ８において、画像形成装置１００はユーザの入力を受け待機モードから印刷モードに切り替わる。時刻Ｔ８において、制御部２５Ａは、位相制御によって加熱部２６への電力供給を開始する。
【００６９】
時刻Ｔ９において、制御部２５Ａは、加熱部２６の温度がＴｔｈ（℃）を上回ったため、加熱部２６への電力供給の制御を位相制御からゼロクロス制御へと切り替える。さらに、時刻Ｔ９において、制御部２５Ａは、リレー２３Ａをオン状態とする。画像形成装置１００は、定着ローラ１０の温度がＴｐ（℃）近傍で安定している状態で画像を形成する。
【００７０】
時刻Ｔ１０において、画像形成装置１００は画像形成動作を終了する。画像形成中は、加熱部２６から供給される熱と、用紙によって消費される熱とのバランスが保たれている。しかし、画像形成終了後は、用紙によって消費される熱が不要となるため、定着ローラ１０の温度がオーバーシュートする。
【００７１】
したがって、時刻Ｔ１０において、制御部２５Ａは、加熱部２６への電力供給をゼロクロス制御から位相制御へと変更して供給電力量を減らす。さらに、時刻Ｔ１０において、制御部２５Ａは、リレー２３Ａをオフ状態とする。
【００７２】
時刻Ｔ１１において、制御部２５Ａは、加熱部２６への電力供給を停止する。時刻Ｔ１１以降、画像形成装置１００は、印刷モードから待機モードへと切り替わる。
【００７３】
上記によれば、本実施形態に従う加熱装置１２Ａは、画像形成装置１００の動作モードに応じて、加熱部２６への電力供給の制御を行なうことができる。さらに、本加熱装置は、各動作モードにおいて、コイルに起因する不要な電力損失を削減することができる。
【００７４】
［Ｂ．実施形態２−実施形態１においてトライアックも短絡］
実施形態１において、短絡手段であるリレー２３Ａは、ＣＣＬ２２の一方のコイルを短絡した。本実施形態における短絡手段は、ＣＣＬ２２の一方のコイルとともにトライアックも短絡する。以下、本実施形態に従う加熱装置の構成、制御、およびその効果について説明する。なお、本実施形態において、加熱装置を除く画像形成装置の構成および動作は実施形態１と同様であるため、その詳細については繰り返さない。
【００７５】
（ｂ１．加熱装置１２Ｂの構成）
図８は、他の実施形態に従う加熱装置の構成例を説明する図である。なお、図２と同一符号を付している部分については繰り返し説明を行なわない。
【００７６】
図８に示されるように、加熱装置１２Ｂは、交流電源２１と、ＣＣＬ２２と、リレー２３Ｂと、トライアック２４と、制御部２５Ｂと、加熱部２６と、温度測定部２７とを有する。
【００７７】
加熱装置１２Ｂのリレー２３Ｂは、加熱装置１２Ａのリレー２３Ａと比べて、短絡するデバイスが異なる。具体的には、加熱装置１２Ａのリレー２３Ａは、ＣＣＬ２２の一方のコイルを短絡する。一方、加熱装置１２Ｂのリレー２３Ｂは、ＣＣＬ２２の一方のコイルとともにトライアック２４も短絡する。
【００７８】
（ｂ２．リレー２３Ｂの制御）
実施形態１において、制御部２５Ａは、加熱部２６の温度がＴｔｈ（℃）になると位相制御からゼロクロス制御へ切り替える。一方、本実施形態における制御部２５Ｂは、加熱部２６の温度がＴｔｈ（℃）未満では位相制御を行ない、Ｔｔｈ（℃）以上になるとリレー２３Ｂをオン状態にする。
【００７９】
リレー２３Ｂがオン状態にされると、交流電源２１の電力は、常に加熱部２６へ供給される。よって、リレー２３Ｂがオン状態にされると、加熱装置１２Ｂは定格電力モードになる。
【００８０】
また、リレー２３Ｂがオン状態にされると、実施形態１と同様に、ＣＣＬ２２の一方のコイルのみ導通状態となる。そのため、リレー２３Ａがオン状態のとき、ＣＣＬ２２は、ノーマルモードチョークコイルとして機能する。一方、リレー２３Ｂがオフ状態のときは、ＣＣＬ２２は、コモンモードチョークコイルとして機能する。
【００８１】
さらに、リレー２３Ｂがオン状態のとき、ＣＣＬ２２の一方のコイルに加えトライアック２４も短絡されている。よって、リレー２３Ｂがオン状態のとき、ＣＣＬ２２の一方のコイルにおける電力損失に加え、トライアック２４における電力損失および、制御部２５Ｂがトライアック２４を制御する電力を削減できる。
【００８２】
上記によれば、本実施形態に従う加熱装置は、１つのＣＣＬを用いて位相制御時にはコモンモードノイズを、定格電力印加時にはノーマルモードノイズを抑制することができる。さらに、本加熱装置は、定格電力モードにおいて、実施形態１に従う加熱装置に比べ、より消費電力を低減することができる。
【００８３】
（ｂ３．画像形成装置の動作モードに応じた制御）
図９は、他の実施形態における画像形成装置１００の動作モードに応じた加熱部２６への制御について説明する図である。図９を参照して、上から加熱部２６へ供給される電力、加熱部２６の温度、画像形成装置１００の動作モード、制御部２５Ｂの制御モード、リレー２３Ｂの状態を表す。なお、図７と同一符号を付している部分については繰り返し説明を行なわない。
【００８４】
時刻Ｔ１において、制御部２５Ｂは、加熱部２６の温度がＴｔｈ（℃）を上回ったため、加熱部２６への電力供給のモードを位相制御モードから、定格電力モードに切り替える。具体的には、制御部２５Ｂは、時刻Ｔ１において、リレー２３Ｂをオン状態にする。
【００８５】
時刻Ｔ２において、定着ローラ１０の温度がＴｐ（℃）に達する。時刻Ｔ２において、制御部２５Ｂは、定着ローラ１０のオーバーシュートを抑制するため、加熱部２６への電力供給のモードを定格電力モードから位相制御モードへと変更して供給電力量を減らす。具体的には、時刻Ｔ２において、制御部２５Ｂは、リレー２３Ｂをオフ状態とし、トライアック２４を位相制御により制御する。
【００８６】
上記によれば、本実施形態に従う加熱装置１２Ｂは、画像形成装置１００の動作モードに応じて、加熱部２６への電力供給の制御を行なうことができる。さらに、本加熱装置は、各動作モードにおける定格電力モード時において、実施形態１に従う加熱装置よりも、消費電力を低減することができる。
【００８７】
［Ｃ．実施形態３−ノーマルモードチョークコイルの追加および短絡］
本実施形態では、電力制限モード（位相制御）時に発生するノーマルモードノイズの低減とともに、不要な電力損失の削減を行なう。なお、本実施形態において、加熱装置を除く画像形成装置の構成および動作は実施形態１と同様であるため、その詳細については繰り返さない。
【００８８】
位相制御時において、トライアック２４のスイッチング周波数によっては、コモンモードノイズおよびノーマルモードノイズの両方が、加熱装置および／または周辺デバイスに影響を与える程度に発生する場合がある。かかる場合、加熱装置は、コモンモードノイズに加え、ノーマルモードノイズも低減する必要がある。すなわち、加熱装置は、ＣＣＬに加えてＮＣＬを備える必要がある。
【００８９】
（ｃ１．加熱装置１２Ｃの構成）
図１０は、さらに他の実施形態に従う加熱装置の構成例を説明する図である。なお、図２と同一符号を付している部分については繰り返し説明を行なわない。
【００９０】
図１０に示されるように、加熱装置１２Ｃは、交流電源２１と、ＣＣＬ２２と、リレー２３Ｃと、トライアック２４と、制御部２５Ｃと、加熱部２６と、温度測定部２７とＮＣＬ２８とを有する。
【００９１】
（ｃ２．リレー２３Ｃの制御）
制御部２５Ｃは、加熱部２６の温度がＴｔｈ（℃）未満では位相制御を行ない、Ｔｔｈ（℃）以上ではリレー２３Ｃをオン状態にする。
【００９２】
リレー２３Ｃがオン状態にされると、交流電源２１の電力は、常に加熱部２６へ供給される。よって、リレー２３Ｃがオン状態にされると、加熱装置１２Ｃは定格電力モードになる。
【００９３】
上記によれば、加熱装置１２Ｃは、電力制限モードにおいてコモンモードノイズおよびノーマルモードノイズを、定格電力モードにおいてノーマルモードノイズを低減することができる。さらに、リレー２３Ｃがオン状態のときに、ＣＣＬ２２の一方のコイルとＮＣＬ２８とにおいて消費される不要な電力を削減できる。
【００９４】
（ｃ３．画像形成装置の動作モードに応じた制御）
また、本実施形態においても画像形成装置１００の動作モードに応じて、制御部２５Ｃは、トライアック２４およびリレー２３Ｃを制御することができる。なお、制御内容は図７に示される制御内容と同じであるので、その詳細については繰り返さない。
【００９５】
［Ｄ．実施形態４−実施形態３においてトライアックも短絡］
実施形態３において、短絡手段であるリレー２３Ｃは、ＣＣＬ２２の一方のコイルおよびＮＣＬ２８を短絡した。本実施形態における短絡手段は、ＣＣＬ２２の一方のコイルおよびＮＣＬ２８とともにトライアック２４も短絡する。なお、本実施形態において、加熱装置を除く画像形成装置の構成および動作は実施形態１と同様であるため、その詳細については繰り返さない。
【００９６】
（ｄ１．加熱装置１２Ｄの構成）
図１１は、さらに他の実施形態に従う加熱装置の構成例を説明する図である。図１１に示されるように、加熱装置１２Ｄは、交流電源２１と、ＣＣＬ２２と、リレー２３Ｄと、トライアック２４と、制御部２５Ｄと、加熱部２６と、温度測定部２７と、ＮＣＬ２８とを有する。
【００９７】
加熱装置１２Ｄのリレー２３Ｄは、加熱装置１２Ｃのリレー２３Ｃと比べて、短絡するデバイスが異なる。具体的には、加熱装置１２Ｃのリレー２３Ｃは、ＣＣＬ２２の一方のコイルおよびＮＣＬ２８を短絡する。一方、加熱装置１２Ｄのリレー２３Ｄは、ＣＣＬ２２の一方のコイルおよびＮＣＬ２８とともにトライアック２４も短絡する。
【００９８】
（ｄ２．リレー２４Ｄの制御）
制御部２５Ｄは、加熱部２６の温度がＴｔｈ（℃）未満では位相制御を行ない、Ｔｔｈ（℃）以上ではリレー２３Ｄをオン状態にする。
【００９９】
リレー２３Ｄがオン状態にされると、交流電源２１の電力は、常に加熱部２６へ供給される。よって、リレー２３Ｄがオン状態にされると、加熱装置１２Ｄは定格電力モードになる。
【０１００】
上記によれば、本実施形態に従う加熱装置は、電力制限モード時にはコモンモードノイズおよびノーマルモードノイズを、定格電力モード時にはノーマルモードノイズを低減することができる。さらに、本加熱装置は、定格電力モードにおいて、実施形態３に従う加熱装置に比べ、トライアックにおける電力損失および、制御部がトライアックを制御する電力損失をさらに削減することができる。
【０１０１】
（ｄ３．画像形成装置の動作モードに応じた制御）
また、本実施形態においても画像形成装置１００の動作モードに応じて、制御部２５Ｄは、トライアック２４およびリレー２３Ｄを制御することができる。なお、制御内容は図９に示される制御内容と同じであるので、その詳細については繰り返さない。
【０１０２】
［Ｅ．変形例−初期加熱時のみリレー制御］
上記の実施形態１〜４では、画像形成装置１００の各動作モードにおいて、制御部は、リレーのオンオフ制御を行なう。一方、本変形例では、ウォームアップモードのみ、リレーのオンオフ制御を行なう。
【０１０３】
その理由として、リレーとして有接点の電磁リレーを用いる場合、加熱部２６への電力供給の開始および停止毎にリレーのオンオフ制御を行なうと、リレー寿命が短くなるという問題がある。
【０１０４】
また、ウォームアップモードは他のモードに比べてゼロクロス制御（リレーオン状態）の時間が長い。そのため、加熱装置は、ウォームアップモードのみリレーのオンオフ制御を行なうことで、ＣＣＬ２２の一方のコイルにおける電力損失を他のモードよりも長時間削減することができる。
【０１０５】
そこで、本変形例において、制御部は、ウォームアップモードのみリレーのオンオフ制御を行なうことが考えられる。以下、例として、実施形態１に従う加熱装置１２Ａを用いて説明を行なう。なお、加熱装置１２Ｂ、１２Ｃおよび１２Ｄにも本変形例は適用可能である。
【０１０６】
図１２は、変形例に従う画像形成装置１００の動作モードに応じた加熱部２６への制御について説明する図である。なお、図７と同一符号を付している部分については繰り返し説明を行なわない。
【０１０７】
制御部２５Ａは、本体制御部７０から画像形成装置１００の動作モード情報の入力を受ける。図１２の時刻Ｔ１において、制御部２５Ａは、加熱部２６の温度がＴｔｈ（℃）に達したため、加熱部２６への電力供給の制御を位相制御からゼロクロス制御へと切り替える。さらに、時刻Ｔ１において、制御部２５Ａは、画像形成装置１００の動作モードがウォームアップモードであると判断し、リレー２３Ａをオン状態にする。
【０１０８】
時刻Ｔ２において、制御部２５Ａは、ゼロクロス制御から位相制御へと切り替えるとともに、リレー２３Ａをオフ状態とする。
【０１０９】
時刻Ｔ５において、制御部２５Ａは、加熱部２６の温度がＴｔｈ（℃）を上回ったため、加熱部２６への電力供給の制御を位相制御からゼロクロス制御へと切り替える。また、時刻Ｔ５において、制御部２５Ａは、画像形成装置１００の動作モードがウォームアップモードでないと判断し、リレー２３Ａをオン状態にしない。
【０１１０】
上記によれば、リレーの寿命を延長することができ、加熱装置の信頼性を向上することができる。また、加熱装置は、ウォームアップモードのみリレーのオンオフ制御を行なうことで、ＣＣＬの一方のコイルにおける電力損失を他のモードよりも長時間削減することができる。よって、本実施形態における加熱装置は、信頼性向上および消費電力の低減を両立することができる。
【０１１１】
別の局面において、制御部２５Ａは、画像形成装置１００の動作モードではなく、加熱対象物である定着ローラ１０の温度に基づいてリレー２３Ａの制御を行なってもよい。具体的には、定格電力モードを開始するときの定着ローラ１０の温度が所定の温度以下である場合のみ、当該定格電力モードの間リレー２３Ａをオン状態にしてもよい。本実施形態において、一例として、所定の温度は、５０℃とする。以下に図１２を用いた制御を説明する。
【０１１２】
時刻Ｔ１において、制御部２５Ａは、位相制御モードから定格電力モードに切り替える。さらに、時刻Ｔ１において、制御部２５Ａは、定着ローラ１０の温度が５０℃以下であると判断し、リレー２３Ａをオン状態にする。制御部２５Ａは、定着ローラ１０の温度が５０℃を超えても、定格電力モードが終了する時刻Ｔ２までリレー２３Ａをオン状態にし続ける。そして、時刻Ｔ２において、制御部２５Ａは、定格電力モードから位相制御モードに切り替えるとともにリレー２３Ａをオフ状態とする。
【０１１３】
一方、時刻Ｔ５において、制御部２５Ａは、位相制御モードから定格電力モードに切り替える、定着ローラ１０の温度が５０℃を超えていると判断し、リレーをオン状態にしない。
【０１１４】
上記によれば、制御部２５Ａは、本体制御部７０から画像形成装置１００の動作モード情報の入力を受けずとも、ウォームアップモード時のみリレーのオンオフ制御を行なうことができる。
【０１１５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１６】
１  中間転写ベルト、２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ  作像ユニット、３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ  感光体ドラム、４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ  帯電器、５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ  プリントヘッド部、６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ  現像器、７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ  １次転写ローラ、８  中間転写ベルト駆動ローラ、９  ２次転写ローラ、１０  定着ローラ、１１  加圧ローラ、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ  加熱装置、２０  定着加熱部、２１  交流電源、２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ  リレー、２４  トライアック、２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ  制御部、２６  加熱部、２７  温度測定部、３０  給紙カセット、３１  給紙ローラ、４０  センサ、５０  排紙ローラ、６０  排紙トレイ、７０  本体制御部、１００  画像形成装置。
【図１】
0006500702.tif 000002
【図２】
0006500702.tif 000003
【図３】
0006500702.tif 000004
【図４】
0006500702.tif 000005
【図５】
0006500702.tif 000006
【図６】
0006500702.tif 000007
【図７】
0006500702.tif 000008
【図８】
0006500702.tif 000009
【図９】
0006500702.tif 000010
【図１０】
0006500702.tif 000011
【図１１】
0006500702.tif 000012
【図１２】
0006500702.tif 000013