(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１発熱体と、
第２発熱体と、
交流電源から前記第１発熱体への電力供給路に設けられている第１スイッチ素子と、
前記交流電源から前記第２発熱体への電力供給路に設けられている第２スイッチ素子と、
前記交流電源から前記第１発熱体と前記第２発熱体へ供給する電力を、前記交流電源から流れる交流の所定の複数周期の期間である制御周期毎に制御する制御部と、
を有し、前記第１発熱体と前記第２発熱体の熱により記録材に形成された画像を記録材に加熱定着する定着装置において、
前記制御周期の期間における前記第１発熱体へ供給する電力と前記第２発熱体へ供給する電力の合計の電力が、所定レベル以下の少なくとも一つのレベルである時、
前記第１発熱体に流れる交流の波形と前記第２発熱体に流れる交流の波形が共に、交流の半周期の途中から電流が流れる位相制御波形と交流の半周期全てで電流が流れる又は流れない波数制御波形の両方が現れる第１期間と、前記波数制御波形のみが現れる第２期間と、が前記制御周期の期間内で交互に生じ、
前記第１期間と前記第２期間は同じ長さであり、前記制御周期の期間中には前記第１期間と前記第２期間のみが生じ、
前記第１発熱体が前記第１期間である時、前記第２発熱体は前記第２期間であり、前記第１発熱体が前記第２期間である時、前記第２発熱体は前記第１期間であり、
前記第１発熱体に流れる交流の波形と前記第２発熱体に流れる交流の波形が共に、前記制御周期の期間において電気的に正負対称な波形となる、
ように、前記制御部は、前記第１スイッチ素子と前記第２スイッチ素子を制御することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記装置は、筒状のフィルムと、前記第１発熱体と前記第２発熱体を有するヒータと、を有し、前記ヒータは前記フィルムの内面に接触してい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】
第１発熱体と、
第２発熱体と、
交流電源から前記第１発熱体への電力供給路に設けられている第１スイッチ素子と、
前記交流電源から前記第２発熱体への電力供給路に設けられている第２スイッチ素子と、
前記交流電源から前記第１発熱体と前記第２発熱体へ供給する電力を、前記交流電源から流れる交流の所定の複数周期の期間である制御周期毎に制御する制御部と、
を有し、前記第１発熱体と前記第２発熱体の熱により記録材に形成された画像を記録材に加熱定着する定着装置において、
前記制御周期の期間における前記第１発熱体へ供給する電力と前記第２発熱体へ供給する電力の合計の電力が、所定レベル以下の少なくとも一つのレベルである時、
前記第１発熱体に流れる交流の波形と前記第２発熱体に流れる交流の波形が共に、交流の半周期の途中から電流が流れる位相制御波形と交流の半周期全てで電流が流れる又は流れない波数制御波形の両方が現れる第１期間と、前記波数制御波形のみが現れる第２期間と、が前記制御周期の二倍の期間内で交互に生じ、
前記第１期間と前記第２期間は同じ長さであり、
前記第１発熱体が前記第１期間である時、前記第２発熱体は前記第２期間であり、前記第１発熱体が前記第２期間である時、前記第２発熱体は前記第１期間であり、
前記第１発熱体に流れる交流の波形と前記第２発熱体に流れる交流の波形が共に、前記制御周期の期間において電気的に正負対称な波形となる、
ように、前記制御部は、前記第１スイッチ素子と前記第２スイッチ素子を制御することを特徴とする定着装置。
【請求項４】
前記装置は、筒状のフィルムと、前記第１発熱体と前記第２発熱体を有するヒータと、を有し、前記ヒータは前記フィルムの内面に接触していることを特徴とする請求項３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、電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に搭載される定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置は、処理スピードの高速化が目覚ましい。高速でプリント処理するためには、定着器のヒータに供給する電力も増やす必要がある。しかしながら、ヒータへの供給電力が増えると高調波電流やフリッカを抑えるのが難しくなってくる。
【０００３】
特許文献１には、高調波電流やフリッカを抑える電力制御方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許５４７９０２５号
【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、高調波電流やフリッカを抑えつつ、画像形成装置の更なる高速化に対応するためには、電力制御方法の更なる工夫が必要となってきた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するための本発明は、第１発熱体と、第２発熱体と、交流電源から前記第１発熱体への電力供給路に設けられている第１スイッチ素子と、前記交流電源から前記第２発熱体への電力供給路に設けられている第２スイッチ素子と、前記交流電源から前記第１発熱体と前記第２発熱体へ供給する電力を、前記交流電源から流れる交流の所定の複数周期の期間である制御周期毎に制御する制御部と、を有し、前記第１発熱体と前記第２発熱体の熱により記録材に形成された画像を記録材に加熱定着する定着装置において、前記制御周期の期間における前記第１発熱体へ供給する電力と前記第２発熱体へ供給する電力の合計の電力が、所定レベル以下の少なくとも一つのレベルである時、前記第１発熱体に流れる交流の波形と前記第２発熱体に流れる交流の波形が共に、交流の半周期の途中から電流が流れる位相制御波形と交流の半周期全てで電流が流れる又は流れない波数制御波形の両方が現れる第１期間と、前記波数制御波形のみが現れる第２期間と、が前記制御周期の期間内で交互に生じ、前記第１期間と前記第２期間は同じ長さであり、前記制御周期の期間中には前記第１期間と前記第２期間のみが生じ、前記第１発熱体が前記第１期間である時、前記第２発熱体は前記第２期間であり、前記第１発熱体が前記第２期間である時、前記第２発熱体は前記第１期間であり、前記第１発熱体に流れる交流の波形と前記第２発熱体に流れる交流の波形が共に、前記制御周期の期間において電気的に正負対称な波形となる、ように、前記制御部は、前記第１スイッチ素子と前記第２スイッチ素子を制御することを特徴とする。
【０００７】
他の本発明は、第１発熱体と、第２発熱体と、交流電源から前記第１発熱体への電力供給路に設けられている第１スイッチ素子と、前記交流電源から前記第２発熱体への電力供給路に設けられている第２スイッチ素子と、前記交流電源から前記第１発熱体と前記第２発熱体へ供給する電力を、前記交流電源から流れる交流の所定の複数周期の期間である制御周期毎に制御する制御部と、を有し、前記第１発熱体と前記第２発熱体の熱により記録材に形成された画像を記録材に加熱定着する定着装置において、前記制御周期の期間における前記第１発熱体へ供給する電力と前記第２発熱体へ供給する電力の合計の電力が、所定レベル以下の少なくとも一つのレベルである時、前記第１発熱体に流れる交流の波形と前記第２発熱体に流れる交流の波形が共に、交流の半周期の途中から電流が流れる位相制御波形と交流の半周期全てで電流が流れる又は流れない波数制御波形の両方が現れる第１期間と、前記波数制御波形のみが現れる第２期間と、が前記制御周期の二倍の期間内で交互に生じ、前記第１期間と前記第２期間は同じ長さであり、前記第１発熱体が前記第１期間である時、前記第２発熱体は前記第２期間であり、前記第１発熱体が前記第２期間である時、前記第２発熱体は前記第１期間であり、前記第１発熱体に流れる交流の波形と前記第２発熱体に流れる交流の波形が共に、前記制御周期の期間において電気的に正負対称な波形となる、ように、前記制御部は、前記第１スイッチ素子と前記第２スイッチ素子を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高調波電流やフリッカを抑えられる定着装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】画像形成装置の構成を説明する図
【図２】定着装置の断面図
【図３】ヒータ制御回路図
【図４】実施例１の電流波形の説明図
【図５】実施例１の電流波形のテーブルを示した図
【図６】実施例１の電流波形の変形例を示した図
【図７】実施例２の電流波形の説明図
【図８】実施例３の電流波形のテーブルを示した図
【図９】高調波電流の特性を示した図
【図１０】比較例の電流波形のテーブルを示した図
【図１１】電源回路部の構成図
【図１２】実施例４の電流波形のテーブルを示した図
【図１３】力率の特性を示した図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施例１）
図１は、電子写真記録技術を用いてプリントする画像形成装置（プリンタ）の概略構成図である。プリンタ本体１０１は、記録材Ｓを収納するカセット１０２を有する。更に、カセット１０２内の記録材Ｓの有無を検出する有無検出センサ１０３、カセット１０２内の記録材Ｓのサイズを検出するサイズセンサ１０４を有する。また、カセット１０２から記録材Ｓを繰り出す給紙ローラ１０５等を有する。給紙ローラ１０５の記録材搬送方向における下流には、記録材Ｓの搬送開始タイミングを調整するレジストローラ対１０６が設けられている。
【００１１】
レジストローラ対１０６の下流には、記録材Ｓ上にトナー像を形成する画像形成部１０８が設けられている。画像形成部１０８は、感光ドラム１０９、帯電ローラ１１０、現像器１１１、転写ローラ１１２、クリーナ１１３等から構成されている。レーザスキャナ部１０７は、画像信号に基づいて変調されたレーザ光を発光するレーザ光源１１４を有する。また、レーザスキャナ部１０７には、レーザ光源１１４からのレーザ光で感光ドラム１０９の表面を走査するためのポリゴンミラーを回転させるモータ１１５、結像レンズ１１６、ミラー１１７等により構成されている。
【００１２】
画像形成部１０８の下流には記録材Ｓ上に形成されたトナー像を記録材に加熱定着する定着器（定着装置）１１８が設けられている。定着器１１８は定着ユニット１１９及び電力制御部１２０から構成されている。定着ユニット１１９は、定着フィルム１１９ａ、加圧ローラ１１９ｂ、ヒータ１１９ｃ、ヒータ１１９ｃの表面温度を検出する温度検出素子（サーミスタ等）１１９ｄ等を有する。本例のヒータ１１９ｃはセラミック基板上に発熱体を印刷したセラミックヒータである。ヒータ１１９ｃは電力制御部１２０を介して供給される電力によって発熱し、定着ユニット１１９を通過する記録材Ｓ上に形成されたトナー像に熱を供給する。電力制御部１２０は商用交流電源１２１に接続されており、商用交流電源１２１からヒータ１１９ｃに供給する電力を制御する。
【００１３】
定着器１１８の下流には、記録材の搬送状態を検出する排紙センサ１２２、記録材Ｓを排紙する排紙ローラ１２３、記録の完了した記録材Ｓを積載する積載トレイ１２４が設けられている。記録材Ｓは、記録材Ｓの搬送方向に対して直交する方向（記録材の幅方向）の記録材中央が記録材の搬送基準に沿うように搬送される。
【００１４】
１２５はエンジンコントローラ（制御部）であり、レーザスキャナ部１０７、画像形成部１０８、定着器１１８、プリンタ本体１０１内の記録材Ｓの搬送ローラ、等を制御する。１２６はメインモータである。メインモータ１２６は、クラッチ１２７を介して給紙ローラ１０５に、また、クラッチ１２８を介してレジストローラ対１０６に駆動力を与えている。更に、メインモータ１２６は、画像形成部１０８内の各ユニット、定着ユニット１１９、排紙ローラ１２３等にも駆動力を与えている。
【００１５】
１２９は電源回路部であり、商用交流電源１２１から供給される電力を用いて内部回路のスイッチング制御により直流電圧を生成し、ヒータ１１９ｃを除くプリンタ本体内のすべての電気機器に電力を供給している。
【００１６】
図２は定着ユニット１１９の断面図である。定着ユニット１１９は、筒状のフィルム１１９ａと、フィルム１１９ａの内面に接触するヒータ１１９ｃと、フィルム１１９ａを介してヒータ１１９ｃと共に定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ１１９ｂを有する。フィルム１１９ａは、ポリイミド等の耐熱樹脂またはステンレス等の金属で形成されたベース層、シリコーンゴム等で形成されたゴム層、フッ素樹脂等の樹脂で形成された離型層を有する。
【００１７】
加圧ローラ１１９ｂは、鉄やアルミニウム等で形成された芯金２０１と、シリコーンゴム等で形成されたゴム層２０２を有する。
【００１８】
ヒータ１１９ｃは耐熱樹脂製の保持部材２０３に保持されている。保持部材２０３はフィルム１１９ａの回転を案内するガイド機能も有している。
【００１９】
加圧ローラ１１９ｂはメインモータ１２６から動力を受けて矢印方向に回転する。加圧ローラ１１９ｂが回転することによってフィルム１１９ａが従動して回転する。
【００２０】
ヒータ１１９ｃは、セラミック製のヒータ基板２０４と、基板２０４上に印刷された第１発熱体Ｈ１及び第２発熱体Ｈ２と、これら第１発熱体Ｈ１及び第２発熱体Ｈ２を覆う絶縁性の表面保護層２０５（本実施例ではガラス）を有する。第１発熱体Ｈ１と第２発熱体Ｈ２の熱により記録材に形成された画像を記録材に加熱定着する。ヒータ基板２０４の裏面側であって、プリンタ本体１０１で利用可能な最小サイズ紙（本例では封筒サイズ：１１０ｍｍ幅）の通紙領域には温度検出素子１１９ｄが当接している。ヒータ１１９ｃの温度を検出する温度検出素子１１９ｄの検出温度に応じて商用交流電源１２１から発熱体Ｈ１及びＨ２へ供給する電力が制御される。トナー画像を担持する記録材Ｓは、定着ニップ部Ｎで挟持搬送されつつ加熱されて定着処理される。２０７は保持部材２０３を補強する金属製のステーであり、ステー２０７と芯金２０１の間に定着ニップ部Ｎを形成するのに必要な圧力が掛けられている。
【００２１】
図３（ａ）はヒータ１１９ｃの平面図、図３（ｂ）はヒータ１１９ｃに接続される電力制御部１２０の回路図である。Ｃ１、Ｃ２及びＣ３は、ヒータ１１９ｃと電力制御部１２０とを繋ぐケーブルの接続端子を示している。Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３は給電用コネクタを接続するヒータ上の電極、２０８は、各電極と発熱体を繋ぐ導電パターンである。１２１は商用交流電源であり、電力制御部１２０は商用交流電源１２１に接続されている。商用交流電源１２１から供給される電力は、駆動回路３０１を介して第１発熱体Ｈ１及び第２発熱体Ｈ２へ供給される。第１発熱体Ｈ１及び第２発熱体Ｈ２への供給電力は、駆動回路３０１に設けられたトライアックＴＲ１（第１スイッチ素子）及びトライアックＴＲ２（第２スイッチ素子）を制御することによって調整される。トライアックＴＲ１は第１発熱体Ｈ１への電力供給路に設けられており、トライアックＴＲ２は第２発熱体Ｈ２への電力供給路に設けられている。トライアックＴＲ１及びトライアックＴＲ２は各々独立して駆動できるように構成されている。３０２はリレーであり、エンジンコントローラ１２５から送られてくるＲＬＯＮ信号に応じて動作する。
【００２２】
抵抗３０３、３０４は、トライアックＴＲ１のためのバイアス抵抗、抵抗３０５、３０６はトライアックＴＲ２のためのバイアス抵抗である。フォトトライアックカプラ３０７及び３０８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。フォトトライアックカプラ３０７（３０８）の発光ダイオードに通電すると、トライアックＴＲ１（ＴＲ２）がオンされる。抵抗３０９及び抵抗３１０は、フォトトライアックカプラ３０７及び３０８の電流を制限するための抵抗である。トランジスタ３１１及び３１２は、フォトトライアックカプラ３０７及び３０８を駆動する素子である。トランジスタ３１１は、エンジンコントロ−ラ１２５からのＯＮ１信号に応じて動作し、トランジスタ３１２は、エンジンコントロ−ラ１２５からのＯＮ２信号に応じて動作する。
【００２３】
３１３はゼロクロス検出回路である。ゼロクロス検出回路３１３は、商用交流電源１２１の電圧がある閾値以上の電圧になっていることをエンジンコントロ−ラ１２５に対してパルス信号として報知する。以下、ゼロクロス検出回路からエンジンコントロ−ラ１２５に送られる信号をＺＥＲＯＸ信号と呼ぶ。エンジンコントロ−ラ１２５は、ＺＥＲＯＸ信号のパルスのエッジを検出し、このエッジをトリガにしてＯＮ１信号やＯＮ２信号を送信する。
【００２４】
エンジンコントロ−ラ１２５には、温度検出素子１１９ｄを介してＴＨ信号が入力されている。エンジンコントローラ１２５は、内部処理として、ＴＨ信号に相当する検出温度と予め設定されている制御目標温度とを比較する。この比較結果に応じて第１発熱体Ｈ１と第２発熱体Ｈ２に供給する電力レベルを取得（算出）する。そして、取得した電力レベルを位相角や波数に換算し、ＯＮ１信号及びＯＮ２信号を出力する。
【００２５】
エンジンコントロ−ラ１２５内には、表１に示すようなテーブルが設定されており、交流の半周期の途中から電流が流れる位相制御を行う場合、このテーブルに基づきＯＮ１信号やＯＮ２信号を出力する。
【００２６】
交流の半周期全てで電流が流れる又は流れない波数制御を行う場合は、全波通電（デューティ比１００％）もしくは電流遮断（デューティ比０％）の２値で制御を行う。
【００２７】
【表１】
0006548446.tif 000002
【００２８】
交流電源１２１から第１発熱体Ｈ１と第２発熱体Ｈ２へ供給する電力は、制御目標温度と検出温度を基に、交流電源１２１から流れる交流の所定の複数周期の期間である制御周期毎に算出される。本例ではフィードバック制御の一種であるＰＩ制御（比例（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ）＋積分（Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御）を用いて電力レベル（デューティ比）を算出している。エンジンコントローラ１２５は、発熱体Ｈ１及びＨ２に供給する電力が算出された電力レベルとなるように、以下に説明する位相制御や波数制御を用いて発熱体Ｈ１及びＨ２に流れる交流波形を制御する。
【００２９】
位相制御は、表１で示すように、交流の半周期の期間内で様々な電力を供給できる。このため、単位時間あたりの電力供給量を均一にすることができ、フリッカに対して有利である。一方、交流波形の途中から電流を流す（即ち、波形が正弦波に対して歪む）ので、高周波電流が発生してしまう。
【００３０】
波数制御は、全波通電（デューティ比１００％）もしくは電流遮断（デューティ比０％）の２値で制御を行うため、単位時間あたりの電力供給量を均一にすることが難しく、フリッカに対しては位相制御に比べ不利になる。一方、波形が正弦波に対して歪まないので、高周波電流が発生しにくいという優位性がある。
【００３１】
図４は位相制御波形と波数制御波形が混在する電流を発熱体に流す場合の、発熱体Ｈ１に流れる電流波形とＯＮ１信号の関係、発熱体Ｈ２に流れる電流波形とＯＮ２信号の関係を示した図である。なお、位相制御波形と波数制御波形の両方が混在する電流波形をハイブリッド制御波形と称する。図４では、デューティ比４０％の電力を発熱体Ｈ１及びＨ２に供給した時の発熱体Ｈ１及びＨ２に流れる電流波形を示している。Ｈ１電流波形は、トライアックＴＲ１を駆動することにより発熱体Ｈ１に流れる電流波形を示しており、Ｈ２電流波形は、トライアックＴＲ２を駆動することにより発熱体Ｈ２に流れる電流波形を示している。図４に示す例は、商用交流電源１２１から流れる交流の４全波（４サイクル）を制御周期としている。
【００３２】
発熱体Ｈ１に供給する電力と発熱体Ｈ２に供給する電力の合計の電力のデューティ比（電力レベル）Ｄが４０％である場合、エンジンコントローラ１２５は、４全波の期間でデューティ比Ｄが４０％となるように、ＯＮ１信号とＯＮ２信号を出力する。図４では交流の第１サイクルに、位相制御を用いて、第１発熱体Ｈ１にデューティ比６０％の電力を供給している。表１に示すようにデューティ比６０％の位相角αは８０．９３°になる。よって、第１サイクルでは位相角αが８０．９３°になるように、ＯＮ１信号を立ち上げている。ＯＮ１信号が立ち上がると、トライアックＴＲ１が通電状態になり、第１発熱体Ｈ１に通電が開始される。トライアックＴＲ１は交流電圧がゼロボルトになるまで通電状態を維持する。一方、第１サイクルの期間でＯＮ２信号はＬＯＷのままであり、第２発熱体Ｈ２は発熱しない。
【００３３】
交流の第２サイクルの期間では、ＯＮ１信号はＬＯＷのままである。一方、第２サイクルの期間において第２発熱体Ｈ２に全波通電させるため、位相角０°でＯＮ２信号を立ち上げている。第３サイクルと第４サイクルのＯＮ１信号の出力タイミングは、第１サイクルと第２サイクルのＯＮ２信号の出力タイミングと同じである。同様に、第３サイクルと第４サイクルのＯＮ２信号の出力タイミングは、第１サイクルと第２サイクルのＯＮ１信号の出力タイミングと同じである。第１発熱体Ｈ１に供給される電力のデューティ比は、制御期間において４０％となり、第２発熱体Ｈ２に供給される電力のデューティ比も、制御期間において４０％となる。第１発熱体Ｈ１に供給する電力と第２発熱体Ｈ２に供給する電力の合計の電力のデューティ比も４０％となる。
【００３４】
本例のエンジンコントローラ（制御部１２５）は、次に示す３つのルールを満たすように第１スイッチ素子ＴＲ１と第２スイッチ素子ＴＲ２を制御する。
【００３５】
第１のルールは、第１発熱体Ｈ１と第２発熱体Ｈ２に流れる交流の波形が共に、ハイブリッド制御波形が現れる第１期間と、波数制御波形のみが現れる第２期間と、が制御周期の期間内で交互に生じることである。
【００３６】
第２のルールは、第１発熱体Ｈ１が第１期間である時、第２発熱体Ｈ２は第２期間であり、第１発熱体Ｈ１が第２期間である時、第２発熱体Ｈ２は第１期間であることである。
【００３７】
第３のルールは、第１発熱体Ｈ１に流れる交流の波形と第２発熱体Ｈ２に流れる交流の波形が共に、制御周期の期間において電気的に正負対称な波形となることである。
【００３８】
図４では、デューティ比４０％の場合の電流波形を示したが、制御部１２５に設定されている波形テーブルには、後述する図５に示すように、その他のデューティ比においても上述の３つのルールを満たす波形が設定されている。波形が３つのルールを満たすことにより、第１発熱体Ｈ１に流れる電流と第２発熱体Ｈ２に流れる電流の合成波形において位相制御波形が減るので、高調波電流を抑えることができる。更に、波数制御波形よりも電力が小さくなる位相制御波形が、短い期間に集中せずに分散するので、フリッカを抑えることができる。
【００３９】
本例におけるＰＩ制御を用いた供給電力のデューティ比の算出は、以下の式（１）で決定される。
デューティ比Ｄ＝Ｐ制御値＋Ｉ制御値      …（１）
デューティ比Ｄは、例えば１．２５％刻みで設定されている。式（１）におけるＰ制御値は、比例制御の制御値であり、以下式（２）によって与えられる。
Ｐ制御値＝Ｋｐ×ΔＴ                    …（２）
ここで、Ｋｐは比例ゲインであり、ヒータ温度のオーバーシュートや温度安定性を考慮し、適切な値に設定されている。また、ΔＴは、制御目標温度と検出温度との差分であり、制御目標温度から現在の検出温度を引いた値である。
【００４０】
式（１）におけるＩ制御値は、積分制御の制御値であり、一定期間にわたるΔＴの積分値、すなわち制御目標温度からのドリフトを補正するもので、Ｐ制御による電力のデューティ比Ｄにオフセットとして付与する。
【００４１】
図５は、エンジンコントローラ１２５に設定されている波形テーブルを示している。デューティ比０％〜１００％の波形は、いずれも、上述した３つのルールを満たす波形となっている。デューティ比０〜２５％の範囲内においては、位相制御波形のＯＮする位相角が変化するとデューティ比が２５％の範囲で変化する。デューティ比２５〜５０％の範囲、デューティ比５０〜７５％の範囲、デューティ比７５〜１００％の範囲、においても位相制御波形のＯＮする位相角が変化するとデューティ比が２５％の範囲で変化する。
【００４２】
尚、図５に示す波形は、全てのデューティ比において、第１発熱体Ｈ１に流れる第１サイクルの波形と第２サイクルの波形は、第２発熱体Ｈ２に流れる第３サイクルの波形と第４サイクルの波形と同じである。また、第１発熱体Ｈ１に流れる第３サイクルの波形と第４サイクルの波形は、第２発熱体Ｈ２に流れる第１サイクルの波形と第２サイクルの波形と同じである。換言すると、全てのデューティ比において、第１発熱体Ｈ１に流れる電流の第１期間（ハイブリッド制御波形の期間）の波形と、第２発熱体Ｈ２に流れる電流の第１期間の波形は同一である。また、第１発熱体Ｈ１に流れる電流の第２期間（波数制御波形の期間）の波形と、第２発熱体Ｈ２に流れる電流の第２期間の波形も同一である。
【００４３】
更に、図５に示す波形は、１サイクル単位の発熱体Ｈ１とＨ２に流れる電流の合計値を四つのサイクル間で比較すると、その差は１サイクル期間全てＯＮする電流値以下に設定されている。即ち、四つのサイクルのうちの一つのサイクルに電力が集中しないように波形が設定されている。一つのサイクルに電力が集中するとフリッカを抑制しにくくなるからである。
【００４４】
図６は図５で示した波形テーブルの変形例である。ここではデューティ比５０〜７５％の電流波形を取り上げて説明する。
【００４５】
前述したように、図５に示した波形は、全てのデューティ比において、第１〜第３のルールを満たし、且つ第１発熱体Ｈ１に流れる電流の第１期間の波形と、第２発熱体Ｈ２に流れる電流の第１期間の波形は同一であった。また、第１発熱体Ｈ１に流れる電流の第２期間の波形と、第２発熱体Ｈ２に流れる電流の第２期間の波形も同一であった。これに対して、図６（ａ）の波形は、全てのデューティ比において、第１〜第３のルールを満たす点は図５の波形と同じである。しかしながら、第１発熱体Ｈ１に流れる第１期間の波形は、第２発熱体Ｈ２に流れる第１期間の波形と同一ではなく、両者は、１サイクル単位で前後が入れ替わった波形である点が異なる。同様に、第１発熱体Ｈ１に流れる第２期間の波形と、第２発熱体Ｈ２に流れる第２期間の波形は、１サイクル単位で前後が入れ替わった波形となっている。このような波形でも、高調波電流とフリッカを抑えることができる。
【００４６】
図６（ｂ）の波形も、全てのデューティ比において、第１〜第３のルールを満たす点は図５の波形と同じである。また、第１発熱体Ｈ１に流れる電流の第１期間の波形と、第２発熱体Ｈ２に流れる電流の第１期間の波形が同一で、第１発熱体Ｈ１に流れる電流の第２期間の波形と、第２発熱体Ｈ２に流れる電流の第２期間の波形が同一である点も図５の波形と同じである。しかしながら、図５の波形が一つのサイクルの期間において電気的に正負対称な波形であったのに対し、図６（ｂ）の波形は非対称であり、半波単位で位相制御と波数制御が切換っている点が異なる。このような波形でも、高調波電流とフリッカを抑えることができる。
【００４７】
（実施例２）
図５及び図６に示した波形は、第１〜第３のルールを満たす波形であった。次に、図７に示す波形テーブルを用いて本実施例を説明する。
【００４８】
図７に示す波形は、制御周期が交流の２サイクル（２全波）となっている。この波形は、第１発熱体Ｈ１と第２発熱体Ｈ２に流れる交流の波形が共に、ハイブリッド制御波形が現れる第１期間と、波数制御波形のみが現れる第２期間と、が連続する二つの制御周期の期間内で交互に生じる（第１のルールの変形ルール）。また、第１発熱体Ｈ１が第１期間である時、第２発熱体Ｈ２は第２期間であり、第１発熱体Ｈ１が第２期間である時、第２発熱体Ｈ２は第１期間である（第２のルール）。更に、第１発熱体Ｈ１に流れる交流の波形と第２発熱体Ｈ２に流れる交流の波形が共に、制御周期の期間において電気的に正負対称な波形である（第３のルール）。各制御周期の期間で第１発熱体Ｈ１及び第２発熱体Ｈ２に供給される電力は、温度検出素子１１９ｄの検出温度に応じた電力になっている。このような波形でも、高調波電流とフリッカを抑えることができる。
【００４９】
（実施例３）
図８は、図５に示した波形に対して、更に位相制御の回数を減らした波形テーブルを示している。図８に示す波形も、図５に示した波形と同様、第１〜第３のルールを満たしている。図５の波形と異なるのは、制御周期が８サイクルである点である。図８の波形は、８サイクルの期間中に一つの発熱体に流れる電流に生じる位相制御波形が１回であり、図５の波形（制御周期の二倍の期間である８サイクルの期間で発生する位相制御波形は２回）よりも位相制御波形が少なくなっている。よって、更に高調波電流を抑えることができる。
【００５０】
図５〜図８に示した波形で電流を流すことにより、位相制御波形の回数が減ると共に位相制御波形を分散できるので、高調波電流を抑制することができる。
【００５１】
上述した例は、独立制御可能な発熱体が二本設けられている装置を例にして説明したが、三本以上の独立制御可能な発熱体を有する装置に対しても上述した波形ルールを適用できる。発熱体の本数がＮ本であり、そのうちＭ本の発熱体をハイブリッド制御している場合、これと同じタイミングで残りのＮ−Ｍ本の発熱体に対して波数制御を行い、制御周期の期間内（或いは制御周期の二倍の期間内）で制御を入れ替えればよい。
【００５２】
図９は、交流の４サイクル中における位相制御の回数を変えた場合の、各次数における高調波電流量の特性を示した図である。横軸は、商用交流電源１２１から流れる交流の周波数の高調波次数を示しており、縦軸は高調波電流量を示している。位相制御回数２回が、図５で示した波形を採用した場合であり、位相制御回数１回が図８で示した波形を採用した場合である。このように、制御周期の期間中に発生させる位相制御の回数を減らしていくと、高調波電流量が抑制できることが分かる。
【００５３】
図１０は、上述した第１のルール（又は第１ルールの変形ルール）、第２のルール、及び第３のルールを満たしていない比較例の波形を示している。図１０に示す波形は、全てのデューティ比において、第１及び第３のルールは満たしているが、第２のルールを満たしていない。従って、第１発熱体Ｈ１に流れる電流と第２発熱体Ｈ２に流れる電流の合成波形において、位相制御波形が第１サイクルと第２サイクルに集中してしまい、フリッカの抑制効果が低減してしまう。
【００５４】
（実施例４）
図１１は電源回路部１２９の回路と、電源回路部１２９及びヒータ１１９ｃに流れる電流の合成電流を示した図である。
【００５５】
図１１（ａ）は電源回路部１２９の回路構成を示した図である。商用交流電源１２１の電圧はダイオードブリッジ９０１に入力される。交流電圧はダイオードブリッジ９０１により全波整流され、平滑コンデンサ９０２により平滑される。平滑された電圧は、ＤＣ−ＤＣコンバータであるスイッチング電源９０３に入力され、スイッチング電源９０３が二次側電圧を出力する。スイッチング電源９０３は１次、２次間の絶縁を確保するために絶縁型のトランスが使用されている。電源回路部１２９で生成される電圧が、プリンタ内のモータ等の駆動系負荷や、ＣＰＵ等の制御系負荷に利用される。
【００５６】
図１１（ｂ）は電源回路部１２９に流れる電流Ｉｃとヒータ１１９ｃに流れる電流Ｉｔを示した図である。点線で示した電流が電源回路部１２９に流れる電流Ｉｃ、実線で示した電流がヒータ１１９ｃに流れる電流Ｉｔを示している。交流の第１サイクル及び第３サイクルに、位相角が９０°である位相制御波形の電流Ｉｔが流れている。電流Ｉｃと電流Ｉｔは位相角が９０°付近で時間的に重なっている。このように、電流Ｉｃと電流Ｉｔが時間的に重なっている場合は、電流Ｉｃと電流Ｉｔの合成電流量が増えてしまうため、結果として電流Ｉｃと電流Ｉｔの合成電流の力率は悪くなる傾向にある。力率が悪化するとヒータ１１９ｃに流すことができる電流量が少なくなってしまい、結果的にヒータに供給できる電力が少なくなってしまう。ヒータを定着可能な温度までウォームアップする期間で供給可能電力が少なくなってしまうと、定着器を定着可能状態とするまでに要する時間が長くなってしまう。
【００５７】
図１１（ｃ）も同様に電源回路部１２９に流れる電流Ｉｃとヒータ１１９ｃに流れる電流Ｉｔを示した図である。ヒータ１１９ｃには、第１〜第４サイクルまでの全サイクルで、位相制御された電流Ｉｔが流れている。図１１（ｃ）の電流Ｉｔは、総電流量が図１１（ｂ）の電流Ｉｔの総電流量と同じであり、位相制御の回数を増やすことで、各位相制御波形を小さくしている（導通角を小さくしている）。位相制御波形を小さくすることで、図１１（ｃ）の電流波形は図１１（ｂ）の波形よりも、位相角９０°付近における電流Ｉｃと電流Ｉｔの時間的な重なりが小さくなる。このように、電流Ｉｃと電流Ｉｔが時間的に重なっていない場合には、電流Ｉｃと電流Ｉｔの合成電流の力率は良くなる傾向にある。つまり、図１１の（ｃ）で示すように位相制御の回数を増やすことで、時間的に重なっている領域を減らし、力率を改善することができる。但し、制御周期の期間における位相制御の回数が増えるので、高調波電流は悪化する。
【００５８】
そこで、本例の波形テーブルは、高調波電流とフリッカだけでなく、力率も考慮したテーブルになっている。
【００５９】
図１２は、本例の波形テーブルである。図１２の右側の欄には、前述した波形のルール１〜３を満たしているか否かを示してある。また、制御周期の期間における位相制御回数（位相制御波形となっているサイクル数）を示している。なお、デューティ比５０以下の波形の振幅をデューティ比が５０％より大きな波形よりも大きく示しているが、これはデューティ比５０以下の波形を強調するためであり、振幅の大きさは無視してもらいたい。
【００６０】
デューティ比６０％以下の電流波形は、第１〜第３ルールを全て満たす波形であり、４サイクル中のＨ１とＨ２トータルの位相制御の回数は２回である。従って、高調波電流とフリッカを共に抑制できる波形になっている。デューティ比６０％以下の電力は、未定着トナー画像を記録材に定着処理している期間で使用される可能性が高く、定着器を定着可能状態までウォームアップする期間での使用可能性は小さい。
【００６１】
一方、デューティ比が６０％よりも大きな波形は力率アップ優先の波形となっている。力率が大きいほうが好ましい期間は、短時間でヒータに大電力を投入する必要があるウォームアップ期間であり、このウォームアップ期間で使用される可能性が高いのが大きなデューティ比である。従って、本例では６０％より大きなデューティ比の波形に力率アップ優先の波形を設定している。
【００６２】
デューティ比が６０％〜８０％、９０％〜１００％である電流波形は、位相制御回数は４回となっており、第１〜第３のルール全てを満たしていない波形となっている。従って、高調波電流とフリッカを十分に抑えられない波形になっているが、ウォームアップ期間のように短時間であればこのような波形でも問題ない。一方、図１２に示すデューティ比６０％〜８０％、９０％〜１００％の波形は力率が向上するので、ヒータ１１９ｃに供給できる電力が力率が悪い場合よりも多くなる。このため、定着器を短時間で定着可能な温度まで立ち上げるのに有効である。なお、デューティ比８０〜９０％の波形は、位相制御波形の数が二つでも位相制御波形の導通角を小さく設定できる、即ち、位相制御波形の数が二つでも力率が良い波形にできるので、第１〜第３のルールを全て満たす波形としてある。
【００６３】
このように、本例の波形は、制御周期の期間における第１発熱体へ供給する電力と第２発熱体へ供給する電力の合計の電力が、所定レベル（本例ではデューティ比６０％）以下の電力レベル（デューティ比）で、第１〜第３のルールを全て満たす波形である。また、所定レベルより大きなレベルの波形は、所定レベル以下の波形よりも制御期間における位相制御波形が多くなっている。これにより、高調波電流とフリッカを共に抑制できるだけでなく、発熱体に大きな電力を供給できる。
【００６４】
図１３は、図１２で示した電流波形における、電源回路部１２９に流れる電流Ｉｃとヒータ１１９ｃに流れる電流Ｉｔの合成電流の力率を示した図である。デューティ比が６０％以下の領域では力率が落ちる電力が存在するが、上述したように高調波電流を抑制することができるパターンとなっている。デューティ比が６０％以上の場合は高い力率となっていることが判る。
【００６５】
なお、平滑コンデンサ９０２の容量によっては、電源回路部１２９に流れる電流Ｉｃの位相角が変化する。そのため、図１２で示した電流波形における位相制御の回数と、投入電力（デューティ比）の組み合わせは、平滑コンデンサ９０２の容量に合わせて微調してもよい。
【００６６】
実施例１〜４で説明したように、制御周期の期間における第１発熱体へ供給する電力と第２発熱体へ供給する電力の合計の電力が、所定レベル以下の少なくとも一つのレベルである時、第１〜第３のルールを満たす波形の電流を流すようにする。これにより、高調波電流とフリッカを共に抑制できる。
【符号の説明】
【００６７】
Ｈ１  第１発熱体
Ｈ２  第２発熱体
１２５  エンジンコントローラ
【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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【図１２】
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【図１３】
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