(57)【要約】【課題】定着ヒータ起動時の突入電流の発生を抑制して目標温度へ立ち上げる際に、個々の装置に関連する条件（ヒータ特性や電源、設置環境など）の変動に対応して立上げ動作を最適化する。【解決手段】ゼロクロス信号幅で商用電源の電圧変動が検出できるので、ヒータ点灯前後のゼロクロス信号幅の差分によりヒータの立ち上げ時のソフトスタートの動作パラメータ（ソフトスタートの回数、点灯位相値）を変更する。パラメータの変更は、差分の大きさに対応させ、大きければソフトスタート回数は増やし、位相タイマ値は点灯時間を減らす方向に補正する。ゼロクロス信号が発生するたびにＣＰＵ割り込みをかけ、動作パラメータの設定変更を行うことにより、経時的な変動に追従してソフトスタート動作の最適化を図る。【選択図】    図７
2004198914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成過程に用いる定着手段を加熱するヒータと、定着手段の温度検出手段と、定着手段を目標温度に加熱するために温度検出手段の検出値に応じて前記ヒータを点灯する交流電源のＯＮ時間を制御するヒータ制御手段を有する画像形成装置であって、前記ヒータ制御手段は、交流電源のゼロクロス信号幅を検出する手段を有し、ヒータ点灯前後に検出したゼロクロス信号幅の差分を求め、求めた差分に応じてヒータ点灯開始時に設定されたソフトスタート条件を変更可能とする手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載された画像形成装置において、前記ヒータ制御手段は、ソフトスタート条件による電源の制御値が所定値に達するまで、ゼロクロス信号幅の前記差分の検出を繰り返し、求めた差分に応じて設定されているソフトスタート条件を変更する手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された画像形成装置において、前記ヒータ制御手段は、検出したゼロクロス信号幅の前記差分が所定値以上になったときにはヒータへの電力の供給を停止することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスにより画像を形成する装置（例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置及びこれらの機能を複合させた装置等）に関し、より特定すれば、画像形成過程に用いる定着手段の目標温度への立ち上げ時に、定着手段を加熱するヒータへの突入電流を抑制しソフトスタートさせるヒータ制御手段を備えた前記画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、複写機やプリンタなどの画像形成装置において、感光体ドラムの表面に静電潜像を生成し、それにトナー（現像剤）を付着させてトナーによる現像を行い、さらにトナー像を記録紙に転写し、転写されたトナーを溶融・圧着により記録紙に定着させる画像形成プロセス（以下、「電子写真プロセス」という）が用いられている。
この電子写真プロセスでは、安定した定着に必要となる温度条件を定着装置内に設けた熱源としてのヒータ（ハロゲンヒータ）を用いることにより得る。この定着ヒータによる加熱は、画像形成動作が行われない主電源OFF時や待機（省電力消費：省エネルギー）モード時には停止するか、或いは定着装置（定着ローラ）を待機温度（より低温）状態におくように制御される。その後、主電源ONや待機モードの解除指示があったときに、定着ヒータを起動させるか、或いはヒータの加熱動作を切り替えてスタンバイ（コピー可能）状態になるまで立ち上げる。
この定着装置のウオームアップは、近年、電力エネルギー消費効率の向上と操作性・利便性の向上の観点から、時間の短縮化が１つの課題である。
【０００３】
ウオームアップ時間を短縮化するためには、熱容量が小さく、かつ熱抵抗の小さい定着ローラと大電力のハロゲンヒータ又は複数（2本）構成のハロゲンヒータが使用されることが多い。
ところが、大電力のハロゲンヒータは、コールドスタート状態（例えば、主電源OFF状態に長くおいた後）においては、起動時に定格電流を大幅に越える突入電流が流れ、商用電源電圧の電圧降下により周辺機器へ影響を与えるので、このような電流を発生させないようにすることが求められる。
従来からこうしたヒータへの突入電流を抑制するための方法として、ヒータの駆動方式によるものが知られている。これはヒータを駆動するための交流電源を位相角制御により印加する方式によるもので、この方式では起動時に小さい位相角から始め、最終的に全位相角にわたり電力を印加するまで徐々に電力を増加させる（なお、徐々に電力を増加させる起動時の動作は“ソフトスタート”と称される）ようにして、コールドスタートの抵抗値の低い状態において起動時に生じる突入電流を抑えるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、交流駆動電源を位相角制御により印加する方式によりヒータをソフトスタートさせる場合のこれまでに知られている方法では、予め用意された位相角制御データに従い設定通りの動作を行わせるというやり方がとられている。
このために、装置条件（ヒータの動作特性に係わる条件）、装置の電源条件（ヒータを駆動する電源に係わる条件）、装置の設置環境（例えば、寒冷地）などの装置に関連する固有の条件、しかも経時的に変化する上記各条件の変動に対応することができずに、必ずしも適切なソフトスタートが実現できない場合、即ち突入電流が過大になることや、突入電流が抑制できても、所定の時間までに定着装置（定着ローラ）を目標温度に加熱できない場合が生じる。
本発明は、画像形成過程に用いる定着装置を目標温度に加熱するための定着ヒータを備えた画像形成装置（例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置及びこれらの機能を複合させた装置等）における上述の従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、駆動が停止されている定着ヒータを起動するときに生じ得る突入電流の発生を抑制して目標温度への立ち上げを行う際に、個々の装置に関連する条件（ヒータ特性のような装置条件や電源、設置環境のような環境条件など）の変動に対応して適切な立ち上げ動作を行うようにし、しかも該条件の経時的な変動にも対応可能にして最適な立ち上げ動作を行うための手段を備えた前記画像形成装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、画像形成過程に用いる定着手段を加熱するヒータと、定着手段の温度検出手段と、定着手段を目標温度に加熱するために温度検出手段の検出値に応じて前記ヒータを点灯する交流電源のＯＮ時間を制御するヒータ制御手段を有する画像形成装置であって、前記ヒータ制御手段は、交流電源のゼロクロス信号幅を検出する手段を有し、ヒータ点灯前後に検出したゼロクロス信号幅の差分を求め、求めた差分に応じてヒータ点灯開始時に設定されたソフトスタート条件を変更可能とする手段を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
請求項２の発明は、請求項１に記載された画像形成装置において、前記ヒータ制御手段は、ソフトスタート条件による電源の制御値が所定値に達するまで、ゼロクロス信号幅の前記差分の検出を繰り返し、求めた差分に応じて設定されているソフトスタート条件を変更する手段を備えたことを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載された画像形成装置において、前記ヒータ制御手段は、検出したゼロクロス信号幅の前記差分が所定値以上になったときにはヒータへの電力の供給を停止することを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明を添付する図面とともに示す以下の実施形態に基づき説明する。
本発明の画像形成装置に係わる実施形態として、ここでは電子写真プロセスにより画像を形成する複写機を例示する。
図１は、本実施形態において例示する複写機全体の構成を概略的に示す。図１に示す複写機は、商用電源を用いる一般的なタイプの装置である。
図１には、コピーを要求して行われるオペレータの操作を受けて、原稿を読み取り、読取データに基づいてコピー出力を行う処理に必要な基本的な構成部分について、その装置レイアウトの概要を示す。同図において、２２は読取部／操作部で、操作部にはオペレータ（ユーザー）がダイアログ方式で設定条件やスタートの入力操作を行うためのキー、表示器等を備える。読取部には、コンタクトガラス或いは自動原稿送り装置（ＡＤＦ)に載置された原稿を電子化データとして読み取るためのスキャナ装置を備える。１０は、画像形成部で、読取部からの読取データにもとに電子写真プロセスにより画像を形成する処理要素を備える。画像形成部１０については、後記にて図２を参照してさらに説明する。２６は、給紙部で、給紙トレイとそこに載積された転写紙を画像形成部１０に搬送する機構を備える。２４は、転写紙スタック部で、画像形成部１０から排出されてくるコピーを受け、取り出されるまで堆積される。
【０００７】
図２は、本実施形態の複写機における画像形成部の構成の概略を示すものである。画像形成は電子写真プロセスにより行われ、図２に示すように、帯電ローラ１２により帯電されたＯＰＣ（感光体）１１がＬＤ（レーザ ダイオード）書き込みにより露光され、生成されるＯＰＣ１１上の潜像は現像ユニット１５で現像される。現像後に形成したトナー像を給紙コロ１７から用紙搬送路を経て送られてくる転写紙に転写ローラ１８により転写し、最終段で定着装置１９により熱定着される。
なお、トナーカートリッジ構成を採用する場合には、感光体１１、帯電ローラ１２、現像ユニット（トナーボトル１３、トナー攪拌用アジテータ等よりなる）の各要素によりカートリッジを構成する。トナーカートリッジには、感光体１１に対面する帯電ローラ１２以外に、トナーを攪拌するためのアジテータ、ブレードが内蔵されており、これによりトナーが摩擦帯電される。トナーカートリッジ下部には、内部のトナーの有無を検出するためのトナー検出手段（センサ）１４が配置されており、これにより、トナーがある場合“Ｈ”、無い場合“Ｌ”を出力する。
レジストセンサ１６はレジストローラ（図示せず）の手前にあり、画像先端と転写紙先端との同期をとって駆動する際の転写紙の先端検知、用紙状態検出を行う。
【０００８】
図３は、本実施形態の複写機における各部の動作を制御するシステムのブロック図を示す。
読取制御板３１は、読取部における原稿情報を読み取るためのＣＣＤ及びそのタイミング生成が主動作で、読み取った出力をデジタル信号としてシステム制御板３０に転送する。
システム制御板３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発ＲＡＭ、カレンダー機能チップ等からなり、システム全体のタイミング制御、操作／表示部３２の入出力制御、その他のアプリケーション（ＦＡＸ、プリンタ、スキャナ等）部（図示せず）とのＩ／Ｆや動作制御及び画情報データの画像処理（変倍、フィルタ、γ補正等）、画像メモリを使用した画情報データの記憶／蓄積制御、といったシステム全体の制御を司る。
書込制御板３３は、感光体露光のためのＬＤとその駆動部からなり、システム制御板３０からの画像データによりＬＤの発光制御を行い、書き込み作業を行う。
Ｉ／Ｏ制御板３４は、読取（スキャナ）部、画像形成（プリンタ）部等のシステムの各部に設けた各種センサ、アクチュエータ等の入力信号、モータ、ソレノイド、クラッチ、高圧電源等の出力信号の集約部分であり、トナーセンサ３７の出力や各サーミスタ出力はＡＤＣ（Analog Digital Converter）に入力されており、このＩ／Ｏデータにより、システム制御板３０により、下記に詳述する定着ヒータの駆動を含む各種駆動系の制御を実行する。このＩ／Ｏデータの中には、給紙トレイ、手差しトレイの用紙有無情報、サイズ情報、転写紙搬送用のレジストセンサ等による各種画像形成用Ｉ／Ｏ３５も含まれる。
操作／表示部３２は、オペレータ（ユーザー）が各種モード設定の入力操作を行うためのキー、ＬＥＤ、ＬＣＤ、７ｓｅｇ等を使用した表示部により構成されておりシステム制御板３０の制御下におかれている。
【０００９】
本発明の要部に係わる定着ヒータについて説明する。
図４は、定着ヒータの駆動制御に関連する回路ブロック図を示す。
ＰＳＵ（電源ユニット）４０上には電源生成のための回路と定着ハロゲンヒータ４３を駆動のための回路が設けられている。ヒータ駆動回路はＡＣ電源遮断用のリレーと特定周期でヒータへの駆動電源のＯＮ／ＯＦＦを行うトライアック、スナバ回路等で構成されている。リレー、トライアックのＯＮ／ＯＦＦの処理はシステム制御板３０上のＣＰＵの判断により、Ｉ／Ｏ制御板３４のポートを介して実行される。
トライアックのＯＮ／ＯＦＦのタイミングは、位相角制御方式を採用し、商用（ＡＣ）電源電圧のゼロクロス点からの位相角により給電を制御することによりヒータへの供給電圧の実効値を変化させることを可能にする。また、この方式により通常の画像形成処理時に定着装置１９を目標温度に制御する外、ヒータ起動時に突入電流を抑制するために、起動時に小さい位相角から始め、最終的に全位相角にわたり電力を印加するまで段階的に電力を増加する制御をして、ソフトスタートの制御処理を行うようにする。
【００１０】
さらに、ソフトスタート制御においては、商用（ＡＣ）電源電圧の変動をチェックすることにより制御動作の最適化を図るようにしており、そのために、商用電源電圧の検出を行うようにしている。本実施形態では、この検出方法として商用電源電圧の低下でゼロクロス信号幅が広くなり、商用電源電圧の上昇でゼロクロス信号幅が狭くなる特性を用いた方法による。このために、商用電源電圧のゼロクロス信号をゲート信号として扱い、ゼロクロス信号が発生している間を早い周波数のクロック（システムクロック、ＣＰＵクロック）のクロックカウンタ等で捕捉することにより、その信号幅を正確に検出することができる。本実施形態では、ゼロクロス信号アサートでＣＰＵ割込処理発生、クロックカウンタのリセット/スタートとし、ゼロクロス信号ネゲートでクロックカウンタをストップとする方法でゼロクロス信号幅を検出する。なお、ゼロクロス信号は、商用電源を分圧し、ダイオードブリッジにより全波整流し、その波形をフォトカプラの発光部に接続し、ON/OFF信号（L/H信号）とする構成が一般的である。
【００１１】
画像形成装置は長時間にわたり省電力状態に置かれた場合や、電源ＯＦＦにより、定着ローラ温度は室温程度になり、省電力状態からの復帰操作や電源ＯＮで定着ヒータの点灯を行い、定着装置（定着ローラ）の温度を上昇させる（いわゆるコールドスタート状態からの立ち上げを行う）。その際に、定着ヒータへの通電開始時に突入電流（一般的には、定格電流の10倍以上といった値になる）が生じる。
この突入電流は、通電を継続していくことにより低減していくが、商用電源で５〜１５サイクルまでは、定格電流を越えるレベルとなる場合が多い。この間の突入電流により電源インピーダンスが上昇し、画像形成装置とその周辺の機器がインピーダンス上昇による電圧降下に陥る。
この場合に、電圧降下のレベルは、部品のばらつき（例えば、定着ヒータのＷ数の増減）のような装置条件や、電源、設置環境（一般的な環境に比べて機外温度が低い、商用電源電圧が低い）のような環境条件等により、大きく異なり、このような装置固有の条件を考慮しない従来技術においては、突入電流を防止しきれなかった。
そこで、本発明では、装置条件や環境条件等の変動に対応して突入電流を抑制するソフトスタート動作を可能とし、しかも前記条件の経時的な変動にも対応して最適なソフトスタート動作を可能にするヒータ制御を行う。
【００１２】
次に、装置条件や環境条件等の変動に対応して最適なソフトスタート動作を可能にするヒータ制御について説明する。なお、このヒータ制御を実行するシステムは、システム制御板３０上に構築され、制御動作は、システム制御板３０のＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。
定着ヒータの制御方法について、画像形成動作時の動作を中心に説明する。
定着装置（熱定着ローラ）１９に設けた定着サーミスタ３９により検出するヒータ温度をサンプリングする手段を備え、このサンプリング手段が所定の間隔でヒータ温度をサンプリングする。ヒータ制御システムは、サンプリングされた検出温度を最も新しいデータ信号として受け取り、既に受け取っている１つ前のデータ信号との変化分を演算し、最も新しいデータ信号とこの変化分データ信号とからなる第１データ信号、又は最も新しいデータ信号と１つ前のデータ信号とからなる第２データ信号によって、予めヒータ制御システムに入力されているデータテーブルからヒータの駆動データを選択する。その後、選択したデータに従いヒータへの供給電源をオン、オフし、目標温度に対し温度低下の兆しがあればヒータの温度を高く維持し、温度上昇の兆しがあればヒータの温度を低く維持して熱定着ローラ表面温度の所定目標値からの高低、及び熱リップルを最小に抑える。
【００１３】
上記を基本的な制御動作とするヒータ制御は、次に例示する形態で実施し得る。
この実施形態では、図５に示すように、ヒータ温度の検出を所定のサンプリング周期で行う。なお、同図において、サンプリング周期ａ，ｂ，ｃ，‥‥‥は一定で、サンプリング時点ｔ１，ｔ２，ｔ３，‥‥‥においてそれぞれデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３，‥‥‥をサンプリング温度データとして検出する。
サンプリングした最も新しいデータを“最新のサーミスタ温度データ”とし、その１つ前にサンプリングしたデータを“前回のサーミスタ温度データ”とする。即ち、図５では、サンプリング周期ｂの区間ではサンプリング時点ｔ２でのサンプリングデータＤ２を“最新のサーミスタ温度データ”とし、サンプリング時点ｔ１でのサンプリングデータＤ１を“前回のサーミスタ温度データ”とする。このようにして得た２つのデータＤ２，Ｄ１により、定着ヒータのＯＮデューティを決定する方式とする。以降、“最新のサーミスタ温度データ”と“前回のサーミスタ温度データ”とを用いて行う同様の処理でサンプリング周期に合わせてＯＮデューティを決定する。
【００１４】
最新のサーミスタ温度データ、前回のサーミスタ温度データ（もしくは温度変化分）の２つからＯＮデューティを決定する手段として、予め２つの温度データの組み合わせにより決定されるＯＮデューティ値を定めたテーブルを作成し、動作時にテーブルから制御値を検索するＬＴＢ方式を用いることが可能である。
このテーブルの１例を下記［表１］に示す。この例に示すテーブルでは、最新の温度データと前回の温度データとの変化分の２つから求められる組み合わせを５＊５のマトリックスで表す。
【表１】
2004198914.tif 000003
上記［表１］において、
Ａ：サンプリングした最新のサーミスタ温度データ
Ｂ：（最新のサーミスタ温度データ）−（前回のサーミスタ温度データ）
Ｔ：設定目標温度
を表す。
ここに、上記［表１］は設定目標温度Ｔを１８０℃とした場合を示しており、ＯＮデューティとして示した数値は、以下の５パターンを用いている。それぞれの数値の意味は、次の通りである
１００：ソフトスタート処理を行い、サンプリング周期内で全点灯
７０：ソフトスタート処理を行い、周期内の７０％の時間を点灯させる
５０：ソフトスタート処理を行い、周期内の５０％の時間を点灯させる
３０：ソフトスタート処理を行い、周期内の３０％の時間を点灯させる
０：周期内でヒータは消灯
【００１５】
上記のようにしてＬＴＢ方式により検索した結果が0％以外だったら、位相角制御にてソフトスタートを実行し、位相角制御デューティが100％になったら、上記で決定された制御デューティに相当する時間定着ヒータをＯＮし続ける。
例えば、制御周期が１秒で制御デューティが50％の場合、ソフトスタート終了後に「0.5秒−ソフトスタート時間」の間定着ヒータをＯＮして、0.5秒間ＯＦＦする。
ソフトスタートは以下に記載の方法で、位相角制御デューティや回数を機器とその設置環境により増減する。
ソフトスタートのパラメータとして設定する位相角制御デューティ値は、例えば、30→40→50→100％と言うステップで変化させる。
また、ソフトスタート回数については、50Ｈｚの場合に例えば、3回×10ｍｓｅｃ＝30ｍｓｅｃ（コールドスタート時は30回×10ｍｓｅｃ＝0.3ｓｅｃ）という目安でソフトスタートを終了させる。
図６は、上記したソフトスタート動作を可能にするヒータ制御動作によるヒータの駆動結果を示す。図６に示す例は、制御周期が１秒で上記５パターンのＯＮデューティの制御デューティで動作され、30ｍｓｅｃ程度のソフトスタートをかけた（立ち上がりの傾斜により表す）場合を示している。
【００１６】
本発明では、ヒータ制御において装置条件や環境条件等の違いによりヒータ立ち上げ時の突入電流による電圧降下が変動しても、変動に対応して最適なソフトスタート動作を行うようにする。この動作は、装置条件や環境条件の違いにより変動する電源電圧の変動をゼロクロス信号幅の変化により検出し、検出値に応じてソフトスタートの動作パラメータの設定を変更することにより対応する。
この電源電圧の検出方法は、商用電源電圧の低下でゼロクロス信号幅が広くなり、商用電源電圧の上昇でゼロクロス信号幅が狭くなるという検出原理を用いたものである。例えば、定格電圧で1ｍｓｅｃ幅のゼロクロス信号が発生し、信号幅計測用の計数クロックを1ＭＨｚとした場合、およそ“1000”クロックのカウント値となる。
従って、クロックのカウント値に関連して次の認識を得る。
・「クロックのカウント値  大（上記の例で1000より大）」→「ゼロクロス幅＿大」→「電圧  降下、又は商用電源電圧  低下」
・「クロックのカウント値  小（上記の例で1000より小）」→「ゼロクロス幅＿小」→「電圧  降下無し、又は商用電源電圧  上昇」
【００１７】
次に、ゼロクロス信号幅の変化に追従して最適化されるソフトスタート制御の手順に係わる１実施形態を説明する。
本実施形態のソフトスタート制御は、画像形成動作時の定着ヒータ制御の一環として行うので、上記で説明したヒータ制御システム、即ちシステム制御板３０のＣＰＵが制御プログラムを実行することによりシステム制御板３０上に構築されるシステム、のシーケンスの一部として行われる。
ソフトスタート制御シーケンスの開始条件は、上記したように、定着ヒータ制御システムが定着装置(定着ローラ)１９の温度変化を検出し、点灯処理アルゴを行った結果、即ち検出した温度変化に基づいて、例示したようなＬＴＢ方式(上記表[１]のテーブル参照)によりＯＮデューティ値(点灯制御値)を検索した結果が０％以外だった場合に、位相角制御によるソフトスタートを実行する。
この実施形態におけるソフトスタート制御の手順では、ゼロクロス信号幅の変化に応じた動作を行うために、点灯前後におけるゼロクロス信号幅の検出値の差分をとり、差分に応じソフトスタートの動作パラメータの設定(初期設定)を変更(補正)し得るようにして、各装置に固有の条件に適合したソフトスタート動作を行わせるようにする。
また、初期設定を変更し、変更した動作パラメータに従い微小点灯（位相角制御によるソフトスタート時の点灯）を行った後、ソフトスタートの実行過程でゼロクロス信号幅のチェックをして、そのたびに動作パラメータの設定処理を繰り返すという手順を行うことにより、経時的な変動に追従してソフトスタート動作の最適化を図ることができるようにする。
さらに、検出したゼロクロス信号幅が異常値を示すときには、画像形成装置の稼動が出来ない電源事情の悪さや定着ヒータの部品不良が生じた場合が想定されるので、ヒータを消灯して、未然に装置のトラブルを回避するような手順を用意する。
【００１８】
図７は、本実施形態のソフトスタート制御の手順を示すフローチャートである。
図７に示すフローを参照して、本例のソフトスタート制御動作を説明する。ヒータ制御システムがソフトスタートの開始を判断すると、この制御シーケンスが起動し、先ず、商用電源から検出するゼロクロス信号によるＣＰＵ割り込みで、ヒータ点灯前のゼロクロス信号幅の平均値を算出する（Ｓ１０１）。平均値を求めるのは、異常値の影響を排除し、他の機器の影響や補正量の相対性を向上できるようにするためで、電源投入時のＣＰＵイニシャル状態やヒータ以外の負荷変動が少ない待機状態おいて、所定回数分のゼロクロス信号幅をあらわすクロックカウンタ値の平均値を使用しても、新しいデータに重みをつける重加算方式で求めても良い。なお、ゼロクロス信号幅は、上記したようにクロックのカウンタ値として得られる。
次に、ゼロクロス信号幅の平均値を算出した後のゼロクロス信号によるＣＰＵ割り込みで、ソフトスタートの動作パラメータの設定処理を行う（Ｓ１０２）。本例では、ソフトスタートの動作パラメータとして、ソフトスタート回数及び点灯実効値としての位相タイマ値(位相角制御値)を用いる。ソフトスタート回数は、商用電源の半波を単位としてソフトスタートの位相角制御をかける(図８参照)ときに、何回でソフトスタートを終了させるかを決める数値である。また、位相タイマ値は、ヒータの点灯時間を決める値で、ゼロクロス信号からの時間値として与える。
【００１９】
図８は、ソフトスタート時の点灯動作及び位相タイマ値（位相角に相当）を説明する図である。同図に示すように、位相タイマ値を大きくするとヒータのＯＮ時間が短くなり、位相タイマ値を小さくするとヒータのＯＮ時間が長く、即ち点灯実効値が大きくなる（つまり、実際のタイマ値は、位相タイマ:0＞位相タイマ:100となる）。ここでは、位相タイマ値を0（：ヒータ消灯）〜100（：半波全期間点灯）の間で5きざみのステップ値をとるようにしている。
このステップ（Ｓ１０２）では、これらの動作パラメータの設定処理を行う際に、これまでに設定していたパラメータを個々の装置に関連する条件に適合するような設定に変更(補正)する。そのために、ヒータ点灯後にゼロクロス信号幅を求め、求めたゼロクロス信号幅とヒータ点灯前に求めたゼロクロス信号幅の差分を算出し、算出した差分に応じて、これまでに設定していたパラメータを変更(補正)する。パラメータの変更は、基本的には算出した差分のレベルの大きさに対応させるように、レベルが大きければソフトスタート回数は増やし、また位相タイマ値は点灯時間を減らす方向に補正を行う(下記、表［２］，表［３］参照)。このような補正を行うことにより、個々の装置に関連する条件に適合した設定を行うことができる。なお、初期設定値としては突入電流の発生を抑制する点灯条件として予め定められた適当な値を設定する。
【００２０】
ソフトスタートの動作パラメータの設定処理の後、ソフトスタートの終了を意味する位相タイマ値の設定が“100”であるか、あるいは点灯動作の停止を意味する位相タイマ値の設定が“0”であるか否かを確認して(Ｓ１０３)、設定が“100”又は“0”である場合には、ソフトスタート制御のフローを抜ける。
設定が“100”又は“0”以外の場合には、設定に従って動作を実行して、個々の装置に関連する条件に適合したソフトスタート動作で突入電流を抑え、微少点灯から徐々に立ち上げるヒータ電源の供給を行う（Ｓ１０４）。
なお、このようにしてヒータ点灯動作を実行する際に、先の動作パラメータの設定処理（Ｓ１０２）において１回の設定処理で定めたソフトスタート回数及び位相タイマ値に従う動作を最終回まで実行して、動作を終了させても良いが、ここでは、ゼロクロス信号によるＣＰＵ割り込みによりＳ１０２→Ｓ１０３→Ｓ１０４をループ処理し、そのたびに設定を変更し得るようにして、経時的な変動に追従してソフトスタート動作の最適化を図るようにしている。
【００２１】
次いで、ソフトスタートの制御手順に必要となる動作パラメータの設定処理を以下に示す実施形態により詳細に説明する。
図９は、本実施形態の動作パラメータの設定処理手順を示すフローチャートである。図９に示すフローは、上記したソフトスタートの制御シーケンス(図７)のパラメータの設定処理ステップ（Ｓ１０２）に適用することが可能な手順を示すものである。
図９に示すフローを参照して、本例の動作パラメータの設定処理を説明する。商用電源から検出するゼロクロス信号によるＣＰＵ割り込みで、処理が始まり(Ｓ２０１-YES)、ヒータが未点灯である場合には(Ｓ２０２-YES)、動作パラメータの初期設定を行う（Ｓ２０３）。動作パラメータの初期設定値としては、突入電流の発生を抑制する点灯条件として予め定められた適当な値を用いるが、ここでは、ソフトスタート回数:10、位相タイマ:5を設定する。
次いで、ゼロクロス信号幅の検出値であるクロックカウンタ値を記憶する（Ｓ２０４）。この記憶値は、ヒータ点灯前のゼロクロス信号幅として、後に行うヒータ点灯後のゼロクロス信号幅との差分を算出するときに用いられる。なお、ここで行うクロックカウンタ値の記憶ステップは、上述のソフトスタート制御フロー(図７)において算出したヒータ点灯前の平均ゼロクロス信号幅（Ｓ１０１）を用いる場合には、省略しても良いし、このステップ（Ｓ２０４）で得た値を含めて平均化処理をして求めた値を用いるようにしても良い。また、平均ゼロクロス信号幅の算出（Ｓ１０１）を省略する場合には、必ずこのクロックカウンタ値の記憶ステップ（Ｓ２０４）を設ける。
動作パラメータの初期設定等を行う初回の処理を終えて、このフローを抜けると、初期設定に従いヒータが点灯される(図７、Ｓ１０４参照)。
【００２２】
この後、再びゼロクロス信号によるＣＰＵ割り込みで、本フローを再開するが、ヒータは点灯されたので(Ｓ２０２-NO)、ソフトスタート回数を減算（-１）する（Ｓ２１１）。
ここで、点灯後の現時点におけるゼロクロス信号幅（最新の電源電圧の状態を示す）のクロックカウンタ値を取得する（Ｓ２１２）。
次に、得たヒータ点灯開始後における最新のゼロクロス信号幅の値と点灯前のゼロクロス信号幅の値（初回もしくは平均値）との差分を算出し、算出した差分を差分のレベルを区分するために所定値と比較し、比較結果それぞれに対応した設定の変更を行う。ここでは、クロックカウンタ値の差分を,10,15,30,60,80の境界値としてそれぞれを区分し、差分が小さい場合は（Ｓ２２０）、ソフトスタート回数をさらに減算し、合わせて、位相タイマの値を加算（+5(+5％相当)或いは+10(+10％相当)）してヒータ駆動実効値を増加させる（Ｓ２２１，２２２）。これにより不必要なソフトスタート処理を早く終了し、位相制御により生じる電源高調波やノイズ成分を低減できる。他方、差分が所定以上の場合には（Ｓ２１４，２１６，２１８-NO）、ソフトスタート回数の減算を行わず、初期の減算(即ちＳ２１１で行う減算(-1))のみとするか、もしくは加算（+1）として初期の減算を相殺しソフトスタート処理の延長を図り、合わせて、位相タイマの値を変更せず同等のヒータ駆動実効値のままとするか（Ｓ２１７，２１９）、位相タイマの値を減算（-5(-5％相当)）してヒータ駆動実効値を減少させ（Ｓ２１５）。ソフトスタート処理を繰り返すかさらに抑制をかける処理とする。なお、ヒータの突入電流は、通電によりフィラメント温度が上昇していくため同一のヒータ駆動実効値でも低減していく。
【００２３】
この実施形態では、上記の処理をゼロクロス信号によるＣＰＵ割込毎に実行し、ソフトスタート回数が“０”又は位相タイマが50（50%）を越えた段階で位相制御でなく全波通電とする（位相タイマを100とする処理）。本フローにおける手順としては、上記した動作パラメータ(ソフトスタート回数及び位相タイマ値)の変更処理を終えた後、ソフトスタート回数が“0”に達したか否かをチェックし（Ｓ２２３）、達しない場合にはさらに位相タイマ値が50を越えたか否かをチェックし（Ｓ２２４）、越えない場合には、再び次のＣＰＵ割込でソフトスタートの設定処理を行う。他方、ソフトスタート回数が“0”に達した場合や、位相タイマ値が50を越えた場合には、位相タイマ値を100とする処理を行い、本フローを抜ける。
また、ヒータ点灯開始後の最新のゼロクロス信号幅の値と点灯前のゼロクロス信号幅の値との差分が著しく大きい場合は（Ｓ２１３-NO）、電源事情の不良もしくは機器の異常/故障と判断し、ヒータ通電処理を中止する。本フローの手順としては、位相タイマ値を0とする処理を行うことにより、ヒータ消灯の処理を行い（Ｓ２３１）、オペレータに対する警告表示等の報知を必要に応じて行い（Ｓ２３２）、処理を抜ける。
【００２４】
上記した実施形態では、画像形成動作時を対象にした場合の動作を例示したが、上記したクロックカウンタ値の差分（ヒータ点灯前後のゼロクロス信号幅の差を示す）に応じたソフトスタート回数や位相タイマの変更（補正）は、電源投入時や省エネ状態から立ち上げて点灯する場合（コールドスタート）と、画像形成動作時の場合とで異なる補正量とする方がより適切な動作が可能になる。
コールドスタート時点では、ヒータ突入電流が大きい傾向があり、画像形成装置のその他の負荷変動も少ないため、クロックカウンタ値の差分が大きくなるので、差分が大きくなる部分を対象として適正な変更（補正）ができるように、動作パラメータの設定変更処理をおこなうための手段を用意することが必要になる。
例えば、コールドスタート時には、下記［表２］に示すような設定変更条件を用いることにより期待する結果が得られる。なお下記［表３］に両方を対比できるように画像形成時に用いる設定変更条件の例を示す。［表３］は、上記図９のフロー図に示した設定変更条件に沿うものである。
【表２】
2004198914.tif 000004
【表３】
2004198914.tif 000005
【００２５】
【発明の効果】
（１）  請求項１の発明に対応する効果
ヒータ点灯前後に検出した交流電源のゼロクロス信号幅の差分を求め、求めた差分に応じてヒータ点灯開始時に設定されたソフトスタート条件（ソフトスタートの動作パラメータ）を変更可能としたことにより、装置の動作条件（ヒータ特性のような装置条件や電源、設置環境のような環境条件など）に違いがあっても、適切なソフトスタートが可能になる。
（２）  請求項２の発明に対応する効果
上記（１）の効果に加えて、ソフトスタート条件（ソフトスタートの動作パラメータ）によりヒータの点灯を開始し、電源の制御値が所定値に達するまで、ゼロクロス信号幅の差分の検出と、求めた差分に応じて設定されているソフトスタート条件の変更をするようにしたので、経時的な電源変動に追従して(例えば、電圧の最大値を捕捉し)ソフトスタートを最適化することが可能になる。
（３）  請求項３の発明に対応する効果
検出したゼロクロス信号幅の差分が所定値以上になったときにはヒータへの電力の供給を停止するようにしたので、安定した画像形成装置の稼動が出来ない電源事情の悪さや定着ヒータの部品不良が生じた場合にも、これらに起因して生じる可能性のある事故、故障を未然に防止することが可能になる。なお、電源事情には、例えば、商用電源においては、100V系といっても各国の仕様により100V，110V，115V，120V，125Vと異なる電源電圧が存在し、100〜110Vを100V系、115〜125Vを120V系として設計・搭載する場合が多いが、基本となる商用電源電圧の違いは定着ローラの加熱特性に影響を与えるレベルとなる場合もあり、こうした事情に対しても対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係わる複写機全体の構成を概略的に示す。
【図２】本発明の実施形態に係わる感光体装置、定着ユニット、電源制御回路の関係を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係わる複写機の各部の動作を制御するシステムブロック図を示す。
【図４】定着ヒータの駆動制御に係わる回路ブロック図を示す。
【図５】定着ヒータの温度サンプリングを説明する図である。
【図６】ソフトスタートを伴う定着ヒータ制御動作の駆動状態を示す。
【図７】定着ヒータのソフトスタート制御手順を示すフローチャートである。
【図８】ソフトスタート時の点灯動作及び位相タイマ値を説明する図である。
【図９】ソフトスタート制御における動作パラメータの設定処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…画像形成部、            １１…感光体、
１９…定着装置、              ３０…システム制御板、
３４…Ｉ／Ｏ制御板、          ４０…ＰＳＵ(電源ユニット)、
５０…定着サーミスタ、        ４３…ハロゲン(定着)ヒータ。
【図１】
2004198914.tif 000006
【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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