(57)【要約】【課題】ヒータ駆動開始時におけるヒータへの突入電流を回避すると共に、電圧変動の値を更に低減して、ヒータ駆動開始時又はヒータ駆動終了時における位相制御の所要時間を更に短縮する。【解決手段】記録材上に画像を熱定着する熱ローラ３１及び加圧ローラ３２と、交流電源からの電力で発熱して前記定着部材を加熱するヒータ３３と、ヒータ３３の駆動開始時又は駆動終了時に、交流電源３５の交流正弦波の半波における点灯デューティ比を変化させることで、ヒータ３３に供給される電力量を位相制御する制御部３６及び供給電力調整部３８とを備え、制御部３６及び供給電力調整部３８は、交流正弦波の半波における電流通過量の予め定められた変化パターンに応じて、点灯デューティ比を順次変化させることで上記位相制御を行う。【選択図】図２
2008209868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材上に画像を熱定着する定着部材と、
交流電源からの電力で発熱して前記定着部材を加熱するヒータ部と、
前記ヒータ部の駆動開始時又は駆動終了時に、前記交流電源の交流正弦波の半波における点灯デューティ比を変化させることで、前記ヒータ部に供給される電力量を位相制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記交流正弦波の半波における電流通過量の予め定められた変化パターンに応じて、前記点灯デューティ比を順次変化させることで前記位相制御を行う定着装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記ヒータ部の駆動開始時に、前記交流正弦波の半波における電流通過量の予め定められた変化パターンに応じて、前記点灯デューティ比を全点灯に向けて順次増加させることで前記位相制御を行う請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記ヒータ部の駆動終了時に、前記交流正弦波の半波における電流通過量の予め定められた変化パターンに応じて、前記点灯デューティ比を全消灯に向けて順次減少させることで前記位相制御を行う請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記交流電源の電圧のゼロクロスポイントを検知して当該ゼロクロスポイントを示すゼロクロス信号を出力するゼロクロス信号出力部と、前記予め定められた変化パターンを記憶する変化パターン記憶部と、当該変化パターン記憶部に記憶されている変化パターンに基づいて、前記交流電源の交流正弦波の半波における点灯開始タイミングを設定する点灯タイミング設定部と、当該点灯タイミング設定部によって設定された点灯タイミングから、前記ゼロクロス信号出力部から出力されるゼロクロス信号が示すゼロクロスポイントまで、前記交流電源からの電力を前記ヒータ部に供給する駆動制御部とを備える請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記ゼロクロス信号出力手段からのゼロクロス信号の出力回数をカウントするカウンタを更に備え、前記点灯タイミング設定部は、当該カウンタによるカウント値が予め定められた値になったときに、前記変化パターン記憶手段に記憶されている前記変化パターンに基づいて、次段階の前記点灯開始タイミングを設定する請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記記録材上にトナー像を形成する画像形成手段を備え、
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の定着装置によって、前記画像形成手段によって形成された前記記録材上のトナー像を当該記録材上に溶融固着させる画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源からの交流電力でヒータを加熱して記録材上に画像を定着する定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、一般に、熱ローラ式の定着装置が備えられ、紙、透明フィルム等の記録材表面にトナー像を溶融固着して定着させる。この定着装置は、内側に例えばハロゲンヒータ（以下、ヒータという）が配設された熱ローラと、これに圧接された圧ローラとからなる定着ローラを備え、画像形成時には、ヒータに電力供給が開始され、ヒータの発熱で熱ローラ及び圧ローラが徐々に加熱される。この加熱された熱ローラ及び圧ローラのニップ部に、トナー像転写後の記録材が挟持搬送されることで、トナー像が記録材表面に定着される。このような定着装置では、交流電源から電力が供給されるが、ヒータ駆動開始時等には、ヒータに突入電流が流れることを防止し、電圧変動（フリッカ）を抑えるため、例えば、下記特許文献１に示されるように、交流電源の電圧波形におけるゼロクロスポイントからの時間を、予め定められた通りに均等に順次変化させることによって点灯デューティを変化させる位相制御が行われている。
【特許文献１】特開平９−１０６２１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記ヒータ制御を行う定着装置によれば、ヒータ駆動開始時において、ヒータへの突入電流が回避され、電圧変動も低減されるが、更に電圧変動の値を低減して、ヒータ駆動開始時における上記位相制御の所要時間をより短縮することが期待されている。
【０００４】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、ヒータ駆動開始時におけるヒータへの突入電流を回避すると共に、電圧変動の値を更に低減して、ヒータ駆動開始時又はヒータ駆動終了時における位相制御の所要時間を更に短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に記載の発明は、記録材上に画像を熱定着する定着部材と、
交流電源からの電力で発熱して前記定着部材を加熱するヒータ部と、
前記ヒータ部の駆動開始時又は駆動終了時に、前記交流電源の交流正弦波の半波における点灯デューティ比を変化させることで、前記ヒータ部に供給される電力量を位相制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記交流正弦波の半波における電流通過量の予め定められた変化パターンに応じて、前記点灯デューティ比を順次変化させることで前記位相制御を行う定着装置である。
【０００６】
この発明では、制御手段が、ヒータ部の駆動開始時又は駆動終了時における位相制御を、交流正弦波の半波における電流通過量の予め定められた変化パターンに応じて点灯デューティ比を順次変化させることによって行う。交流正弦波によって供給されるエネルギー量（電力量）は、電流通過角である時間に比例するものではないので、ヒータ部の駆動開始時の位相制御に、例えば電流通過角である時間を均等に増加させても、ヒータ部に供給するエネルギー量を、電圧変動の値が小さくなるように正確に制御できないのに対し、本発明では、制御手段は、ヒータ部の駆動開始時又は駆動終了時の位相制御において、電流通過角である時間を均等に変化させるのではなく、予め定めておいた変化量通りに電流通過量が順次変化するように電流通過角を定め、この電流通過角で位相制御を行うので、ヒータ部の駆動開始時又は駆動終了時においてヒータ部に供給するエネルギー量を、電圧変動の値が小さくなるように正確に制御することが可能になる。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の定着装置であって、前記制御手段は、前記ヒータ部の駆動開始時に、前記交流正弦波の半波における電流通過量の予め定められた変化パターンに応じて、前記点灯デューティ比を全点灯に向けて順次増加させることで前記位相制御を行うものである。
【０００８】
この発明によれば、制御手段は、ヒータ部の駆動開始時における位相制御において、予め定めておいた変化量通りに電流通過量が次第に増加するように電流通過角を設定し、この電流通過角で位相制御を行うことになるので、ヒータ部の駆動開始時においてヒータ部に供給するエネルギー量を、電圧変動の値が小さくなるように正確に制御することが可能になる。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の定着装置であって、前記制御手段は、前記ヒータ部の駆動終了時に、前記交流正弦波の半波における電流通過量の予め定められた変化パターンに応じて、前記点灯デューティ比を全消灯に向けて順次減少させることで前記位相制御を行うものである。
【００１０】
この発明によれば、制御手段は、ヒータ部の駆動終了時における位相制御において、予め定めておいた変化量通りに電流通過量が次第に減少するように電流通過角を設定し、この電流通過角で位相制御を行うことになるので、ヒータ部の駆動終了時においてヒータ部に供給するエネルギー量を、電圧変動の値が小さくなるように正確に制御することが可能になる。
【００１１】
また、ヒータ部の駆動開始時及び駆動終了時の両方における位相制御を、交流正弦波の半波における電流通過量の変化パターンに応じて点灯デューティ比を全点灯又は全消灯に向けて順次変化させることによって行う場合には、電圧変動の値を更に小さくすることができる。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の定着装置であって、前記制御手段は、前記交流電源の電圧のゼロクロスポイントを検知して当該ゼロクロスポイントを示すゼロクロス信号を出力するゼロクロス信号出力部と、前記予め定められた変化パターンを記憶する変化パターン記憶部と、当該変化パターン記憶部に記憶されている変化パターンに基づいて、前記交流電源の交流正弦波の半波における点灯開始タイミングを設定する点灯タイミング設定部と、当該点灯タイミング設定部によって設定された点灯タイミングから、前記ゼロクロス信号出力部から出力されるゼロクロス信号が示すゼロクロスポイントまで、前記交流電源からの電力を前記ヒータ部に供給する駆動制御部とを備えるものである。
【００１３】
この発明によれば、駆動制御部が、点灯タイミング設定部によって設定された点灯タイミングから、上記ゼロクロス信号が示すゼロクロスポイントまで、交流電源からの電力をヒータ部に供給することで、上記電流通過量の変化パターンに応じた点灯デューティ比の変更を、簡単な構成及び制御で行うことができる。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の定着装置であって、前記制御手段は、前記ゼロクロス信号出力手段からのゼロクロス信号の出力回数をカウントするカウンタを更に備え、前記点灯タイミング設定部は、当該カウンタによるカウント値が予め定められた値になったときに、前記変化パターン記憶手段に記憶されている前記変化パターンに基づいて、次段階の前記点灯開始タイミングを設定するものである。
【００１５】
この発明によれば、点灯タイミング設定部が、カウンタによるカウント値が予め定められた値になったときに、変化パターン記憶手段に記憶されている変化パターンに基づいて、次段階の点灯開始タイミングを設定するので、上記電流通過量の変化パターンに応じた点灯デューティ比の変更を、簡単な構成及び制御で行うことができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、前記記録材上にトナー像を形成する画像形成手段を備え、
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の定着装置によって、前記画像形成手段によって形成された前記記録材上のトナー像を当該記録材上に溶融固着させる画像形成装置である。
【００１７】
この発明によれば、画像形成手段によって形成された前記記録材上のトナー像を記録材に定着させる際に、上記請求項１乃至請求項５に記載の発明によって得られる作用を奏する。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明は、ヒータ部の駆動開始時又は駆動終了時に、予め定めておいた変化量通りに電流通過量が次第に変化するように電流通過角を定め、この電流通過角で位相制御を行うことになるので、ヒータ部の駆動開始時又は駆動終了時においてヒータ部に供給するエネルギー量を、電圧変動の値が小さくなるように正確に制御することが可能になる。これにより、ヒータ駆動開始時におけるヒータへの突入電流を回避することが可能になり、また、電圧変動の値を更に低減して、ヒータ部の駆動開始時又は駆動終了時における位相制御の所要時間を更に短縮することが可能になる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、ヒータ部の駆動開始時における位相制御において、予め定めておいた変化量通りに電流通過量が次第に増加するように電流通過角を定め、この電流通過角で位相制御を行うことになるので、ヒータ部の駆動開始時におけるヒータ部へのエネルギー供給量を、電圧変動の値が小さくなるように正確に制御することが可能になる。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、ヒータ部の駆動終了時における位相制御において、予め定めておいた変化量通りに電流通過量が次第に減少するように電流通過角を定め、この電流通過角で位相制御を行うことになるので、ヒータ部の駆動終了時におけるヒータ部へのエネルギー供給量を、電圧変動の値が小さくなるように正確に制御することが可能になる。
【００２１】
請求項４及び請求項５に記載の発明によれば、簡単な構成及び制御で、当該電流通過量の変化パターンに応じた点灯デューティ比の順次変化制御を行うことができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明によれば、上記請求項１乃至請求項５に記載の発明によって得られる効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態に係る定着装置及び画像形成装置について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の一例である複合機の概略構成を示す断面図である。
【００２４】
複合機１は、電子写真方式のプリント方式が採用され、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能及びファクシミリ機能等の機能を兼ね備えたものである。この複合機１は、画像を読み取るリーダ部２と、読み取った画像情報に基づいて画像を形成するプリンタ部３（本体Ｍ）とを備えている。
【００２５】
リーダ部２は、プラテンガラス１１と、押圧板１２と、照射ランプ１３と、反射ミラー１４，１５，１６と、レンズ１７と、ＣＣＤ（受光素子）１８と、画像処理部１９とを備えている。リーダ部２においては、原稿Ｄはその画像面を下方に向けてプラテンガラス１１上に載置され、押圧板１２によってプラテンガラス１１に押圧される。この原稿Ｄは、照射ランプ１３によって画像面が照射される。このときの原稿面からの反射光がさらに反射ミラー１４，１５，１６によって反射され、レンズ１７を通過してＣＣＤ１８に入力され、ここで電気信号に光電変換された後、画像処理部１９に入力される。画像処理部９に入力された電気信号は、濃度補正、シェーディング補正等の種々の補正がなされた後、パルス幅変調されて露光装置（後述）に入力される。
【００２６】
プリンタ部（画像形成手段の一例）３は、ドラム型の感光体ドラム２１と、その周囲に配置された一次帯電器２２、露光装置２３、現像装置２４、転写装置２５、クリーニング装置２６等を備えている。また記録媒体としてのシート状の記録材（例えば、紙、透明フィルム）Ｐの搬送方向（点線の矢印Ｂ方向）に沿っての上流側から順に、給紙カセット２７、搬送ベルト２８、定着装置２９、排紙トレイ３０等が配設されている。
【００２７】
プリンタ部３において、感光体ドラム２１は、図略の駆動機構によって所定のプロセススピード（周速度）で矢印Ａ方向に回転駆動され、その表面が一次帯電器２２によって所定の極性・電位に均一に帯電される。帯電後の感光体ドラム２１の表面には、露光装置２３によって静電潜像が形成される。露光装置２３は、上述の画像処理部１９から入力された画像情報に基づいてＯＮ／ＯＦＦされるレーザ光を照射し、感光体ドラム２１表面のレーザ光照射部分の電荷を除去して画像情報に応じた静電潜像を形成する。感光体ドラム２１表面に形成された静電潜像は、現像装置２４によって、電荷を有するトナーが静電的に付着されてトナー像として現像される。
【００２８】
給紙カセット２７内に収納された記録材Ｐは、図示しない給送ローラ，搬送ローラ，レジストローラによって、感光体ドラム２１と転写装置２５との間の転写ニップ部に供給される。この際、記録材Ｐは、レジストローラによって、感光体ドラム２１上に形成されているトナー像とタイミングを合わせるようにして転写ニップ部に供給される。供給された記録材Ｐは、転写ニップ部によって挟持搬送されながら、転写装置２５によって静電的に、感光体ドラム２１上のトナー像が当該記録材Ｐに転写される。
【００２９】
トナー像転写後の感光体ドラム２１は、転写時に記録材Ｐに転写されないで表面に残ったトナー（残留トナー）がクリーニング装置２６によって除去される。この後、感光体ドラム２１の表面は、次の画像形成が可能な状態となる。トナー像転写後の記録材Ｐは、感光体ドラム２１表面から分離された後、搬送ベルト２８によって定着装置２９に搬送され、ここで加熱・加圧されて表面にトナー像が定着される。なお、定着装置２９の詳細については後述する。定着装置２９によって表面にトナー像が定着された記録材Ｐは、排紙トレイ３０上に排出される。これにより、１枚の記録材Ｐに対する画像形成が終了する。
【００３０】
本発明の一実施形態に係る定着装置２９を説明する。図２は、図１に示す定着装置２９の拡大図である。図２に示すように、定着装置２９は、熱ローラ３１及び加圧ローラ３２と、ヒータ３３と、サーミスタ３４と、制御部３６とを備えている。熱ローラ３１及び加圧ローラ３２は、記録材上に画像を熱定着する定着部材（定着ローラ）である。ヒータ（ヒータ部）３３は、熱ローラ３１を加熱するために、熱ローラ３１内に配設されている。サーミスタ３４は、熱ローラ３１の温度を検知する。制御部（制御手段）３６は、定着装置２９の制御をはじめ、複合機１全体動作の制御を司る。
【００３１】
さらに、複合機１は、ゼロクロス検知部３７と、供給電力調整部３８とを備えている。ゼロクロス検知部３７は、交流電力が０（ゼロ）になるタイミング（ゼロクロスポイント）を検知する。供給電力調整部（駆動制御部）３８は、交流電源からヒータ３３に供給する交流電力を調整する。制御部３６は、ゼロクロス検知部３７から入力されるゼロクロス検知信号に基づいて、供給電力調整部３８を構成するサイリスタ又はトライアック等を制御する（詳細は後述）。供給電力調整部３８は、サイリスタを逆並列接続して構成された位相制御回路又はトライアック，フォトトライアック等を備えており、制御部３６からの制御信号に基づいて、後述のようなヒータ３３に供給する電力の制御（位相制御等）を行う。
【００３２】
定着部材をなす熱ローラ３１は、例えば円筒状の金属製の部材によって形成されていて、図略の駆動機構によって矢印Ｅ方向に回転駆動される。加圧ローラ３２は、円筒状の弾性を有する部材によって形成されていて、熱ローラ３１の下方に、熱ローラ３１に対して両ローラの回転軸が平行になる姿勢で配置されている。
【００３３】
加圧ローラ３２は、熱ローラ３１に対して下方から押圧されている。これにより、熱ローラ３１との間に、熱ローラ３１及び加圧ローラ３２の回転軸に沿って帯状の定着ニップ部Ｎが形成される。加圧ローラ３２は、図略の駆動機構によって矢印Ｆ方向に、上述の熱ローラ３１とほぼ同じ周速度で回転駆動される。
【００３４】
熱ローラ３１はヒータ３３により加熱されており、熱ローラ３１及び加圧ローラ３２は、それぞれ矢印Ｅ方向、矢印Ｆ方向に回転することで、その定着ニップ部Ｎによって記録材Ｐを挟持搬送する。記録材Ｐは、表面に未定着トナー像を担持した状態で、定着装置２９に搬送され、熱ローラ３１及び加圧ローラ３２の加圧・加熱によって、記録材Ｐの表面にトナーが溶融固着される。熱ローラ３１及び加圧ローラ３２は、複数枚の記録材Ｐに連続してトナー像を定着可能とするために、すなわち連続画像形成時においても、各記録材Ｐ及びトナー像に対して、記録材Ｐ表面にトナー像を定着させるのに十分な熱量を付与することができる比較的大きな熱容量を有している。
【００３５】
ヒータ３３には、制御部３６及び供給電力調整部３８の制御の下、交流電源３５から電力が供給される。ヒータ３３は、例えばハロゲンヒータからなり、熱ローラ３１の側面視中心に配設されていて、熱ローラ３１を内側から加熱する。ヒータ３３に供給される電力は、サーミスタ３４が検知する熱ローラ３１の温度に応じて、制御部３６によって作動制御される供給電力調整部３８が制御する。ヒータ３３としては、熱ローラ３１及び加圧ローラ３２を比較的短時間で加熱できるように、発熱量が多いもの、すなわち、抵抗の大きなものが用いられる。
【００３６】
上述したサーミスタ３４は、熱ローラ３１の表面に対向させて、熱ローラ３１に非接触な状態で配設されている。サーミスタ３４は、熱ローラ３１表面の温度を検知して、その検知結果を示す温度検知信号を制御部３６に送出する。サーミスタ３４は、熱ローラ３１の回転軸方向において複数備えられており、熱ローラ３１及び加圧ローラ３２のニップ部に狭持される記録材のサイズや周囲温度等、環境の変化に応じて変化する熱ローラ３１の温度を検知して、温度検知信号を制御部３６に伝達する。なお、交流電源３５としては、一般の家庭用の電源が用いられる。
【００３７】
制御部３６は、サーミスタ３４からの温度検知信号に基づいて、熱ローラ３１の温度が予め定められた温度（例えば、180℃）となるように、供給電力調整部３８を制御して、ヒータ３３への交流電力供給を制御する。供給電力調整部３８は、制御部３６からの指示に基づいて、交流電源３５からヒータ３３に供給される電力を制御し、熱ローラ３１の温度調整を行う。
【００３８】
上記構成でなる定着装置２９では、制御部３６及び供給電力調整部３８によるヒータ３３への供給電力の制御により、熱ローラ３１の温度が待機温度や定着温度に維持される。本実施形態では、制御部３６及び供給電力調整部３８が、特許請求の範囲でいう制御手段として機能する。
【００３９】
次に、ゼロクロス検知部３７の構成を説明する。図３は、ゼロクロス検知部３７の概略構成を示す図である。ゼロクロス検知部３７は、ダイオードブリッジ３７１，フォトカプラのＬＥＤ３７２，フォトトランジスタ３７３を備える。交流電源３５からの電圧は、ダイオードブリッジ３７１によって整流される。分圧抵抗３７４を経た当該整流後の電圧が、ＬＥＤ３７２を発光させる電圧に達していない時はＬＥＤ３７２が発光せず、フォトトランジスタ３７３がオフになるため、ゼロクロス検知信号が出力される。分圧抵抗３７２を経た整流後の電圧が、ＬＥＤ３７２を発光させるに足りる電圧に達している時にはＬＥＤ３７２が発光し、フォトトランジスタ３７３がオンになるため、ゼロクロス検知信号は出力されない。
【００４０】
次に、制御部３６の構成を説明する。図４は制御部３６の概略構成を示す図である。図５は、交流正弦波の半波における電流通過面積を示す図である。制御部３６は、ゼロクロス信号生成部３６１と、制御パターン生成部３６２とを備える。
【００４１】
ゼロクロス信号生成部（ゼロクロス信号生成手段）３６１は、ゼロクロス検知部３７がゼロクロスポイントを検知した時に出力する上記ゼロクロス検知信号に基づいて、供給電力調整部３８に、交流正弦波の半波における点灯終了タイミングを指示するためのゼロクロス信号を生成する。ゼロクロス信号生成部３６１は、パルス幅カウンタ３６１１と、カウント値保持部３６１２と、1/2カウンタ３６１３と、パルス中心信号生成部３６１４とを備える。
【００４２】
パルス幅カウンタ３６１１は、ゼロクロス検知部３７からゼロクロス検知信号として出力されるパルスの幅を計測するカウンタである。カウント値保持部３６１２は、パルス幅カウンタ３６１１によってカウントされたカウント値を保持するレジスタ等である。1/2カウンタ３６１３は、ゼロクロス検知信号を受けた時点（パルスの立ち上がり時）から、カウント値保持部３６１２が保持する上記カウント値の1/2の時間経過をカウントする。パルス中心信号生成部３６１４は、1/2カウンタ３６１３によって上記カウント値の1/2の時間経過がカウントされた時に、ゼロクロス信号を制御パターン生成部３６２に出力する。
【００４３】
制御パターン生成部３６２は、ヒータ３３に供給する交流電力の制御パターンを生成し、かかる制御パターンに基づいた制御信号を供給電力調整部３８に出力するものである。制御パターン生成部３６２は、クロック生成部３６２１と、繰り返しカウンタ３６２２と、パターンテーブル３６２３と、パターン選択部３６２４とを備える。
【００４４】
パターンテーブル（変化パターン記憶部）３６２３は、ヒータ３３の駆動開始時及び駆動終了時におけるヒータ３３への交流電力供給制御に用いるヒータ位相制御パターンを記憶している。このヒータ位相制御パターンは、ヒータ３３への交流電力供給制御開始時からの経過時間に応じて変化させる複数の点灯デューティ比からなるものである。具体的には、後述の図９及び図１１乃至図１４の各（ａ）に示される点灯デューティ比からなるヒータ位相制御パターンが記憶されている。このヒータ位相制御パターンは、交流正弦波の半波における電流通過量が、予め定められた量で順次変化するように各点灯デューティ比が設定されている。すなわち、ヒータ位相制御パターンをなす各点灯デューティ比は、ゼロクロスポイントからの経過時間を順次リニアに変化させるように設定されているのではなく、交流正弦波の半波における電流通過量が予め定めている変化量で順次変化するように設定されている。
【００４５】
交流正弦波で位相制御を行う場合、交流正弦波の半波における電力供給時間（点灯時間）をリニアに増加又は減少させて点灯デューティ比を変化させても、供給電力量（電流通過量）は、電力供給時間のリニアな変化に比例しては変化しない。すなわち、図５に示すように、交流正弦波が半波における点灯デューティ比（電力供給時間）を100％から20％に変更した場合、電流通過面積（電流通過量）は、当該半波全体面積の9.5％に変更されることになり、半波全体面積の20％にはならない。このため、本発明に係る実施形態では、ヒータ位相制御パターンをなす各点灯デューティ比を、交流正弦波の半波における電流通過量を基準とし、この電流通過量が予め定めている変化量で順次変化するように設定している。本発明に係る実施形態では、制御部３６は、交流正弦波の半波における電力供給時間の設定を、当該ヒータ位相制御パターンをなす各点灯デューティ比での制御のために行っているに過ぎず、交流正弦波の半波における電力供給時間を順次リニアに増加させる点灯デューティ比とするために行っているのではない。
【００４６】
なお、ヒータ位相制御パターンの詳細については、後述する。また、パターンテーブル３６２３には、交流電源の周波数毎（50／60Hz）に、それぞれに適した各ヒータ位相制御パターンが記憶されていてもよい。この場合、パターンテーブル３６２３は、クロック生成部３６２１からの指示に基づいて、当該指示が示す周波数用のヒータ位相制御パターンをパターン選択部３６２４に出力する。
【００４７】
クロック生成部３６２１は、パターンテーブル３６２３に対しては、上記ヒータ位相制御パターンをパターン選択部３６２４に出力させる指示を出力する。また、クロック生成部３６２１は、上記パルス中心信号生成部３６１４からのゼロクロス信号を受けると、繰り返しカウンタ３６２２に、ゼロクロスポイントの到来を示すクロック信号を出力する。
【００４８】
繰り返しカウンタ（特許請求の範囲でいうカウンタの一例）３６２２は、クロック生成部３６２１から上記クロック信号を受ける回数をカウントする。繰り返しカウンタ３６２２は、当該カウントの値が予め定められた値（例えば、交流電源の周波数60Hzのとき、ヒータ３３の駆動開始時10、ヒータ３３の駆動終了時4。交流電源の周波数（50／60Hz）に応じて適宜変更される）になったときに、パターン選択部３６２４にパターン変更を指示するパターン変更指示信号を出力する。
【００４９】
パターン選択部（点灯タイミング設定部）３６２４は、パターンテーブル３６２３から受け取った複数の点灯デューティからなるヒータ位相制御パターンから、ヒータ３３の位相制御に用いる点灯デューティを選択し、当該点灯デューティが示す交流正弦波の半波における点灯開始タイミングで電圧供給を開始させる電圧供給開始指示信号と、クロック生成部３６２１からの上記ゼロクロスの到来を示すクロック信号とを供給電力調整部３８に出力する。パターン選択部３６２４は、ヒータ３３の駆動開始時には、当該ヒータ位相制御パターンをなす複数の点灯デューティの中で、最も値が小さい点灯デューティを最初に選択し、繰り返しカウンタ３６２２から上記パターン変更指示信号を受ける度に、当該選択している点灯デューティ比の次に小さい値を示す点灯デューティ比（次段階の点灯デューティ比）を選択する。また、パターン選択部３６２４は、ヒータ３３の駆動終了時には、当該ヒータ位相制御パターンをなす複数の点灯デューティの中で、最も値が大きい点灯デューティを最初に選択し、繰り返しカウンタ３６２２から上記パターン変更指示信号を受ける度に、当該選択している点灯デューティ比の次に大きい値を示す点灯デューティ比（次段階の点灯デューティ比）を選択する。
【００５０】
次に、定着装置２９のヒータ３３の制御について説明する。図６（ａ）は交流電源電圧波形を示す図、（ｂ）は位相制御時における供給電圧の波形を示す図、（ｃ）は電圧供給開始指示信号の波形を示す図、図７は、ヒータ３３の位相制御時における出力波形を示す図、図８は位相制御波形時の出力波形の拡大図である。
【００５１】
上述したように、制御部３６は、供給電力調整部３８を介してヒータ３３を駆動制御するが、このヒータ３３の駆動開始時及び駆動終了時におけるヒータ３３への交流電力供給制御において、本発明の実施形態に係るヒータ３３の位相制御を行う。
【００５２】
供給電力調整部３８は、制御部３６のパターン選択部３６２４から上記電圧供給開始指示信号（図６（ｃ））を受けた時に、図６（ａ）に示す交流電源電圧の正弦波の半波において電力供給（点灯）を開始させ、パターン選択部３６２４から上記ゼロクロスの到来を示すクロック信号を受けた時に当該電力供給を停止（消灯）させるようにして（図６（ｂ））、位相制御を行う。
【００５３】
そして、制御部３６は、ヒータ３３の駆動開始時におけるヒータ３３への交流電力供給制御において、図７に示すように、ヒータ３３への交流電力供給制御開始時からの経過時間に応じて、点灯デューティ比が全点灯に向けて順次大きくなるように、上述したヒータ位相制御パターンに基づいて各点灯デューティ比を設定する。すなわち、図８に示すように、制御部３６は、ヒータ３３の駆動開始時から時系列的に並ぶＡ部からＧ部までの各区間の点灯デューティ比を、Ａ部からＧ部に向かうに従って大きくする（但し、各区間内では同一の点灯デューティ比とする）。なお、本実施形態では、ヒータ３３の駆動開始時における各区間の長さは、繰り返しカウンタ３６２２によるカウント値10（半波10個分）とする（各区間の長さをこれに限定する趣旨ではない）。
【００５４】
なお、ヒータ３３の駆動終了時におけるヒータ３３への交流電力供給制御においては、ヒータ３３の駆動開始時とは逆順で、制御部３６は、ヒータ３３の駆動終了のための交流電力供給制御開始時からの経過時間に応じて、点灯デューティ比が全消灯に向けて順次小さくなるように、上述したヒータ位相制御パターンに基づいて各点灯デューティ比を設定する。すなわち、制御部３６は、当該ヒータ３３の駆動終了のためのヒータ位相制御の開始時から時系列的に並ぶＧ部からＡ部までの各区間の点灯デューティ比を、区間が進むに従って小さくする（但し、各区間内では同一の点灯デューティ比とする）。なお、本実施形態では、ヒータ３３の駆動終了時における各区間の長さは、繰り返しカウンタ３６２２によるカウント値4（半波4個分）とする（各区間の長さをこれに限定する趣旨ではない）。
【００５５】
図９（ａ）は本発明の第１実施形態に係るヒータ位相制御に用いられるヒータ位相制御パターンの一例を示す図、（ｂ）はヒータ３３の位相制御開始時からの経過時間と、交流正弦波の半波における電流通過量との関係をグラフで示した図である。
【００５６】
なお、図９（ａ）（ｂ）以下の各図では、位相制御パターンをなす各点灯デューティ比を、交流正弦波が半波進むのに要する時間（１波長の半周期）に対する電力供給時間（点灯時間）の割合〔％〕で表し、電流通過量を、位相制御波形を波形図で示した場合における電流通過面積で示し、交流正弦波の半波の全面積に対する割合〔％〕で表している。また、各図（ｂ）の破線は、ヒータ３３の位相制御開始時からの経過時間に応じて順次リニアに大きくした各区間の点灯デューティ比（点灯時間）を示している。
【００５７】
図９（ａ）に示す第１のヒータ位相制御パターンでは、点灯デューティ比を変化させる上記区間を９区間設け、ヒータ３３位相制御の開始時から時系列的に並ぶ各区間の電流通過面積（電流通過量）は、順に0.0，2.4，9.5，20.6，42.2，65.5，85.4，94.6，100.0〔％〕に設定されている。点灯デューティ比は、これら各区間の電流通過面積に対応する値、0，10，20，30，45，60，75，85，100〔％〕とされる。すなわち、全消灯から全点灯までの間のステップは７段階（Ａ部からＧ部）である。制御部３６は、ヒータ３３の駆動開始時におけるヒータ３３への交流電力供給制御においては、このヒータ位相制御パターンに基づいて、ヒータ３３への交流電力供給制御開始時からの経過時間に応じて上記各段階の点灯デューティ比が全点灯に向けて順次大きくなるように、ヒータ位相制御パターンをなす各点灯デューティ比を設定する（第１乃至第５実施形態まで同様）。このような電流通過面積の変化パターンに対応させて点灯デューティ比を大きくする当該ヒータ位相制御によれば、ヒータ３３の駆動開始時におけるヒータ３３への交流電力供給制御において、実験によりフリッカ値Pst＝1.8が計測された。
【００５８】
また、制御部３６は、ヒータ３３の駆動終了時におけるヒータ３３への交流電力供給制御においては、上記ヒータ位相制御パターンに基づき、ヒータ３３への交流電力供給制御開始時からの経過時間に応じて上記各段階の点灯デューティ比が全消灯に向けて順次小さくなるように、上記７段階（Ａ部からＧ部）の点灯デューティ比を、ヒータ３３の駆動開始時とは逆順で設定したヒータ位相制御パターンとする（第１乃至第５実施形態まで同様）。
【００５９】
なお、図１０（ａ）は、各区間の点灯デューティ比を順次リニアに大きくする従来のヒータ位相制御パターンを示す図、（ｂ）は、当該従来のヒータ位相制御におけるヒータ３３の位相制御開始時からの経過時間と、交流正弦波の半波における電流通過量との関係をグラフで示した図である。この図１０（ａ）（ｂ）に示す従来のヒータ位相制御の場合、ヒータ３３の駆動開始時におけるヒータ３３への交流電力供給制御において、実験によりフリッカ値Pst＝4.1が計測された。従って、図９（ａ）（ｂ）に示す本発明の第１実施形態に係るヒータ位相制御によれば、従来のヒータ位相制御よりもフリッカ値を低減することができる。
【００６０】
図１１（ａ）は本発明の第２実施形態に係るヒータ位相制御に用いられるヒータ位相制御パターンの一例を示す図、（ｂ）はヒータ３３の位相制御開始時からの経過時間と、交流正弦波の半波における電流通過量との関係をグラフで示した図である。
【００６１】
図１１（ａ）に示す第２のヒータ位相制御パターンでは、点灯デューティ比を変化させる上記区間が９区間であり、各区間の電流通過面積は、順に0.0，2.4，5.4，9.5，14.6，20.6，34.5，65.5，100.0〔％〕に設定されている。点灯デューティ比は、これら各区間の電流通過面積に対応する値は、0，10，15，20，25，30，40，60，100〔％〕とされる。全消灯から全点灯までの間のステップは７段階（Ａ部からＧ部）である。このように、電流通過面積の増加率を、上記区間の後半の区間で大きくするヒータ位相制御によれば、ヒータ３３の駆動開始時におけるヒータ３３への交流電力供給制御において、実験によりフリッカ値Pst＝1.817が計測された。
【００６２】
図１２（ａ）は本発明の第３実施形態に係るヒータ位相制御に用いられるヒータ位相制御パターンの一例を示す図、（ｂ）はヒータ３３の位相制御開始時からの経過時間と、交流正弦波の半波における電流通過量との関係をグラフで示した図である。
【００６３】
図１２（ａ）に示す第３のヒータ位相制御パターンでは、点灯デューティ比を変化させる上記区間が９区間であり、各区間の電流通過面積は、順に0.0，2.4，14.6，27.3，42.2，57.8，72.7，85.4，100.0〔％〕に設定されている。点灯デューティ比は、これら各区間の電流通過面積に対応する値は、0，10，25，35，45，55，65，75，100〔％〕とされる。全消灯から全点灯までの間のステップは７段階（Ａ部からＧ部）である。このように、電流通過面積を、Ａ部のみ他の区間よりも小さい2.4〔％〕としつつ、リニアに増加させるヒータ位相制御によれば、ヒータ３３の駆動開始時におけるヒータ３３への交流電力供給制御において、実験によりフリッカ値Pst＝1.625が計測された。
【００６４】
図１３（ａ）は本発明の第４実施形態に係るヒータ位相制御に用いられるヒータ位相制御パターンの一例を示す図、（ｂ）はヒータ３３の位相制御開始時からの経過時間と、交流正弦波の半波における電流通過量との関係をグラフで示した図である。
【００６５】
図１３（ａ）に示す第４のヒータ位相制御パターンでは、点灯デューティ比を変化させる上記区間が９区間であり、各区間の電流通過面積は、順に0.0，9.5，20.6，34.5，50.0，65.5，79.4，90.5，100.0〔％〕に設定されている。点灯デューティ比は、これら各区間の電流通過面積に対応する値、0，20，30，40，50，60，70，80，100〔％〕とされる。全消灯から全点灯までの間のステップは７段階（Ａ部からＧ部）である。このように、電流通過面積を、Ａ部9.5〔％〕としつつ、リニアに増加させるヒータ位相制御によれば、ヒータ３３の駆動開始時におけるヒータ３３への交流電力供給制御において、実験によりフリッカ値Pst＝1.548が計測された。
【００６６】
また、図１４（ａ）は本発明の第５実施形態に係るヒータ位相制御に用いられるヒータ位相制御パターンの一例を示す図、（ｂ）はヒータ３３の位相制御開始時からの経過時間と、交流正弦波の半波における電流通過量との関係をグラフで示した図である。
【００６７】
図１４（ａ）に示す第５のヒータ位相制御パターンでは、点灯デューティ比を変化させる上記区間が１４区間であり、各区間の電流通過面積は、順に0.0，14.6，27.3，34.5，42.2，50.0，57.8，65.5，72.7，79.4，85.4，90.5，94.6，100.0〔％〕に設定されている。点灯デューティ比は、これら各部の電流通過面積に対応する値、0，25.0，35.0，40.0，45.0，50.0，55.0，60.0，65.0，70.0，75.0，80.0，85.0，100〔％〕とされる。全消灯から全点灯までの間のステップは１２段階（Ａ部からＬ部）である。このように、上記区間が１４区間（全消灯から全点灯までの間のステップは１２段階）とした上で、電流通過面積を、上記区間の前半の区間で大きくするヒータ位相制御によれば、ヒータ３３の駆動開始時におけるヒータ３３への交流電力供給制御において、実験によりフリッカ値Pst＝1.190が計測された。
【００６８】
このように、第１乃至第５実施形態に係るヒータ位相制御、すなわち、交流正弦波の半波における電流通過量が予め定められた量で順次増加するように各点灯デューティ比が設定されたヒータ位相制御によれば、ヒータ駆動開始時におけるヒータへの突入電流を回避できると共に、いずれも、上記図１０に示した従来のヒータ位相制御よりもフリッカ値Pstを低減することができ、ヒータ駆動開始時又はヒータ駆動終了時に位相制御に要する時間を更に短縮することができる。
【００６９】
なお、ヒータ３３の駆動開始時及び駆動終了時の両方において、制御部３６が上記のようなヒータ位相制御を行うことにより、フリッカ値を更に低減させることが可能である（実験値でフリッカ値Pst＝0.93まで低下させることができる）。
【００７０】
本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、制御部３６が、駆動開始時及び駆動終了時の両方において、本発明の各実施形態に係るヒータ位相制御を行うものとしているが、駆動開始時及び駆動終了時のいずれか一方で上記ヒータ位相制御を行うものとしてもよい。
【００７１】
また、本発明に係る定着装置及び画像形成装置は、図１乃至図１４（図１０は除く）の構成及び処理で示される定着装置２９及び複合機１に限定されるものではなく、上記構成及び処理はあくまでも一例に過ぎない。例えば、上記実施形態では、本発明の各実施形態に係るヒータ位相制御を図４等に示したハードウェア構成により行っているが、制御部３６が予めＲＯＭ等に記憶されているコンピュータプログラムに従って上記各実施形態に係るヒータ位相制御を行うものとしてもよい。
【００７２】
また、上記実施形態では、本発明の一実施形態として、図２に示す定着装置２９を例に説明したが、本発明は、図２に示した定着装置に限定されるものではなく、広く一般に、ヒータによる加熱によって記録材Ｐ上にトナー像を定着させる方式の定着装置、いわゆる熱定着方式の定着装置に適用することができる。同様に、本発明は、図１に示す画像形成装置に限らず、熱定着方式の定着装置を有する一般的な画像形成装置に対して適用可能である。
【００７３】
また、本発明に係る画像形成装置は、上記複合機に限られず、ファクス、プリンタ、複写機などの各種の形態の画像形成装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本実施の形態に係る画像形成装置の一例である複合機の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す定着装置の拡大図である。
【図３】ゼロクロス検知部の概略構成を示す図である。
【図４】制御部の概略構成を示す図である。
【図５】交流正弦波の半波における電流通過面積を示す図である。
【図６】（ａ）は交流電源電圧波形を示す図、（ｂ）は位相制御時における供給電圧の波形を示す図、（ｃ）は電圧供給開始指示信号の波形を示す図である。
【図７】ヒータの位相制御時における出力波形を示す図である。
【図８】位相制御波形時の出力波形の拡大図である。
【図９】（ａ）は本発明の第１実施形態に係るヒータ位相制御に用いられるヒータ位相制御パターンの一例を示す図、（ｂ）はヒータの位相制御開始時からの経過時間と、交流正弦波の半波における電流通過量との関係をグラフで示した図である。
【図１０】（ａ）は、各区間の点灯デューティ比を順次リニアに大きくする従来のヒータ位相制御パターンを示す図、（ｂ）は、当該従来のヒータ位相制御におけるヒータの位相制御開始時からの経過時間と、交流正弦波の半波における電流通過量との関係をグラフで示した図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るヒータ位相制御に用いられるヒータ位相制御パターンの一例を示す図、（ｂ）はヒータの位相制御開始時からの経過時間と、交流正弦波の半波における電流通過量との関係をグラフで示した図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係るヒータ位相制御に用いられるヒータ位相制御パターンの一例を示す図、（ｂ）はヒータの位相制御開始時からの経過時間と、交流正弦波の半波における電流通過量との関係をグラフで示した図である。
【図１３】本発明の第４実施形態に係るヒータ位相制御に用いられるヒータ位相制御パターンの一例を示す図、（ｂ）はヒータの位相制御開始時からの経過時間と、交流正弦波の半波における電流通過量との関係をグラフで示した図である。
【図１４】本発明の第５実施形態に係るヒータ位相制御に用いられるヒータ位相制御パターンの一例を示す図、（ｂ）はヒータの位相制御開始時からの経過時間と、交流正弦波の半波における電流通過量との関係をグラフで示した図である。
【符号の説明】
【００７５】
１          複合機
２９        定着装置
３３        ヒータ
３５        交流電源
３６        制御部
３６１      ゼロクロス信号生成部
３６１１    パルス幅カウンタ
３６１２    カウント値保持部
３６１３    1/2カウンタ
３６１４    パルス中心信号生成部
３６２      制御パターン生成部
３６２１    クロック生成部
３６２２    繰り返しカウンタ
３６２３    パターンテーブル
３６２４    パターン選択部
３７        ゼロクロス検知部
３７１      ダイオードブリッジ
３７２      分圧抵抗
３７３      フォトトランジスタ
３７４      分圧抵抗
３８        供給電力調整部
【図１】
2008209868.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008209868.tif 000006
【図５】
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【図６】
2008209868.tif 000008
【図７】
2008209868.tif 000009
【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】
2008209868.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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