(57)【要約】【課題】波数制御を行った場合の交流波形の対称性の確保、こまかな電力制御および応答性の確保を行うことができる像加熱装置を提供する。【解決手段】複数の通電パターンから選択された通電パターンに従って加熱体への通電を制御する際、２制御単位以上同じ通電パターンが連続するとき、前記１制御単位の所定波数が偶数個でかつ通電波数が奇数個である場合、または、前記１制御単位の所定波数が奇数個でかつ通電波数が偶数個である場合に、前記１制御単位の区切り毎に前回の通電パターンを１半波分シフトした通電パターンを使用する。また、１制御単位の途中で通電パターンを切り換える際、切り換え前の通電パターンの最後の通電方向と切り換え後の通電パターンの最初の通電方向とが異なっていた場合は直ちに通電パターンを切り換え、一致していた場合は１半波の経過を待ってから通電パターンを切り換える。【選択図】図１１
2007156110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材上の画像を加熱する像加熱装置であって、
交流電源からの通電により発熱する加熱体と、
交流電源のゼロクロスを検知するゼロクロス検知手段と、
前記検知されたゼロクロスの周期に応じた交流波形の１半波を最小単位とし、３以上の所定波数の半波を１制御単位とし、１制御単位内での通電波数を切換えるための複数の通電パターンから一つの通電パターンを選択し、この選択された通電パターンに従って前記加熱体への通電を制御する通電制御手段とを備え、
前記通電制御手段は、２制御単位以上同じ通電パターンが連続するとき、前記１制御単位の所定波数が偶数個でかつ通電波数が奇数個である場合、または、前記１制御単位の所定波数が奇数個でかつ通電波数が偶数個である場合に、前記１制御単位の区切り毎に前回の通電パターンを１半波分シフトした通電パターンを使用することを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記複数の通電パターンのいずれも、前記１制御単位内の通電波数が２個以上の場合、電流の方向が同じ半波が続けて使用されない通電パターンであることを特徴とする請求項１記載の像加熱装置。
【請求項３】
前記通電制御手段は、通電波数を切換える必要が生じた場合、通電制御が前記１制御単位の途中であっても現在の通電制御をキャンセルして所望の通電パターンを前記複数の通電パターンから選択し、この選択した通電パターンの１制御単位の最初から通電制御を行うことを特徴とする請求項１記載の像加熱装置。
【請求項４】
前記通電制御手段は、前記１制御単位の途中で通電パターンを切り換える際、切り換え前の通電パターンの最後の通電方向と切り換え後の通電パターンの最初の通電方向とが異なっていた場合は直ちに通電パターンを切り換え、一致していた場合は１半波の経過を待ってから通電パターンを切り換えることを特徴とする請求項３記載の像加熱装置。
【請求項５】
記録材上の画像を加熱する像加熱装置であって、
交流電源からの通電により発熱する加熱体と、
交流電源のゼロクロスを検知するゼロクロス検知手段と、
前記検知されたゼロクロスの周期に応じた交流波形の１半波を最小単位とし、３以上の所定波数の半波を１制御単位とし、１制御単位内での通電波数を切換えるための複数の通電パターンから一つの通電パターンを選択し、この選択された通電パターンに従って前記加熱体への通電を制御する通電制御手段とを備え、
前記通電制御手段は、通電波数を切換える必要が生じた場合、通電制御が前記１制御単位の途中であっても現在の通電制御をキャンセルして所望の通電パターンを前記複数の通電パターンから選択し、この選択した通電パターンの１制御単位の最初から通電制御を行うことを特徴とする像加熱装置。
【請求項６】
前記通電制御手段は、前記１制御単位の途中で通電パターンを切り換える際、切り換え前の通電パターンの最後の通電方向と切り換え後の通電パターンの最初の通電方向とが異なっていた場合は直ちに通電パターンを切り換え、一致していた場合は１半波の経過を待ってから通電パターンを切り換えることを特徴とする請求項５記載の像加熱装置。
【請求項７】
前記加熱体に接触しつつ移動する耐熱性フィルムと、前記加熱体とニップ部を形成する加圧部材とを有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつフィルムを介した加熱体からの熱により前記記録材上の画像を加熱する請求項１〜６のいずれかに記載の像加熱装置。
【請求項８】
前記加熱体の温度を検知する温度検知手段と、
電力制御レベルと対応する通電パターンとを対応づけて格納したデータテーブルとを備え、
前記通電制御手段は、前記温度検知手段の検知出力に基づいて前記データテーブルを参照して、制御に利用する通電パターンを選択することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の像加熱装置。
【請求項９】
前記通電制御手段は、
ゼロクロス周期毎に交流波形の電流方向を交互に切り換えて記憶保持するための電流方向記憶保持手段と、
１制御単位内で１半波を通電するときに電流方向記憶保持手段から現在の電流方向を読み出して、現在の電流方向を最後に通電した１半波の電流方向として記憶保持する最終通電方向記憶保持手段と、
前記通電パターンテーブルの各通電パターンの最初の通電方向を判定する通電方向判定手段とを備え、
通電パターン切換え時、前記最終通電方向記憶保持手段に記憶されている通電方向と前記通電方向判定手段によって判定された新しい通電パターンの最初の通電方向とを比較して、この比較結果に基づいて１半波の経過を待つか否かを判断することを特徴とする請求項４または６記載の像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファックスなどの画像形成装置において、顕画材（トナー）像を形成担持させた被加熱材としての記録材上の担持顕画材像を加熱する像加熱装置に関する。より詳しくは（但し限定する意味でなく）、加熱体に接触しつつ移動する耐熱性フィルムと、加熱体とニップ部を形成する加圧部材とを有し、ニップ部で記録材を挟持搬送しつつフィルムを介した加熱体からの熱により記録材上の画像を加熱するフィルム加熱方式の像加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のようなフィルム加熱方式の加熱装置は、例えば、公知文献１に提案されており、複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置における画像加熱定着装置として活用できる。画像加熱定着装置は、例えば、電子写真、静電記録、磁気記録等の画像形成プロセス手段により加熱溶融性の樹脂等より成る顕画材を用いて記録材（エレクトロファックスシート、静電記録シート、転写材シート、印刷紙等）の面に直接方式もしくは間接（転写）方式で形成した、目的の画像情報に対応した未定着顕画材像を、この画像を担持している記録材に固着画像として加熱定着処理するものである。
【０００３】
上記フィルム加熱方式の加熱装置ないしは定着装置では、低熱容量のヒータ（加熱体）を用いているため、過大な電力が印加されると過昇温し、ヒータを破損したり、オーバーシュートが大きくなる。また、電力が少なすぎると、所定の加熱（定着）温度まで上がらなかったり、温度低下が早くて温度リップルが大きくなったりする。
【０００４】
そのため、ヒータに対して細かな電力制御をする必要があり、その電力制御方法として、ＡＣ電源の零点（ゼロクロス点）から次の零点（ゼロクロス点）までを基本単位としてヒータの通電を制御する波数制御方法が提案されている。
【０００５】
さらに上記特許文献１においては、加熱体に通電されない区間による記録材の加熱ムラの発生を防止し、画像定着装置にあっては、記録材の先端部においても定着不良が起こることを無くし、記録材全域にわたって安定した加熱定着処理が実行されるようにするため、
（１）  通電により発熱する加熱体と、加熱体に接触しつつ移動する耐熱性フィルムと、加熱体とニップを形成する加圧部材とを有し、ニップで記録材を挟持搬送しつつフィルムを介した加熱体からの熱により記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、記録材先端がニップに挟持されている時の上記加熱体への印加電力を記録材先端より後が挟持されている時の印加電力より大きくする、
（２）  交流電源からの通電により発熱する加熱体と、加熱体に接触しつつ移動する耐熱性フィルムと、加熱体とニップを形成する加圧部材と、交流波形の所定波数を制御単位として１制御単位内の通電波数を加熱体の温度に応じて切換えて加熱体への通電を制御する通電制御手段とを有し、フィルムを介した加熱体からの熱により記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、記録材先端がニップに入るタイミングと上記制御単位中の通電部分が一致するように制御する、
といった提案がなされている。
【特許文献１】特許第３２１１４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記波数制御方式においてより細かな電力制御を行う場合、１制御単位の交流波形１半波の所定波数を大きくする必要がある。特にプロセススピードが高くなった場合にはなおさらである。
【０００７】
しかし、所定波数を大きくすると加熱体の温度変化に対する応答性が悪くなる。また、通電部と非通電部との間隔が大きくなり、従来技術のように記録材と通電部とのタイミング合わせが難しくなるといった問題があった。
【０００８】
そこで、１制御単位内での通電部を万遍なく分散して通電する方法が考えられる。図１は１０半波を１制御単位とした通電波数５の通電パターンの例を示す。図１（ａ）は通電部と非通電部とに分かれている従来技術の一例を示し、図１（ｂ）および図１（ｃ）は１制御単位内で通電部を万遍なく分散した一例を示している。図１において塗りつぶし部分は通電、塗りつぶしていない部分は非通電を示している。
【０００９】
図１（ａ）を見れば明らかなように１制御単位が１０半波よりさらに大きくなった場合、塗りつぶしていない部分の非通電部が大きくなってしまうことが分かる。図１（ｂ）のように通電部を分散することにより、通電部と非通電部との間隔を改善することは可能であるが、使用されている半波の電流の向きが全て＋となってしまい、高調波抑制を目的とするイミュニティ規格ＩＥＣ６１０００−３−２の６．１項“非対称制御の禁止”という要請を守れなくなってしまう。
【００１０】
そこで図１（ｃ）で示すように、極力、交流波形１周期分の通電部を設けて分散することにより改善することはできる。しかし、図１（ｃ）のように１制御単位の所定波数が偶数で通電波数が奇数個の組合せでは通電パターンが２制御単位続いてしまうと、１制御単位内で交流波形１周期分確保できない余りの半波（図１（ｃ）の９波目）が同じ電流の向きで使用されてしまい、結局、交流波形の対称性が確保できなくなってしまう。
【００１１】
これに対し、通電の最小単位を交流波形１周期とすれば対称性は確保できるが、この場合にこまかな電力制御を行うためには、通電パターンの１制御単位として、最小単位を交流波形１半波にしていたときの２倍の波数が必要となり、加熱体の温度変化に対する応答性が悪くなってしまう。したがって、通電の最小単位を交流波形１周期とすることは得策ではない。
【００１２】
波数制御におけるその他の問題として、通電パターンの切換えタイミングの問題もある。記録材の搬送位置や加熱体の温度変化に対し、通電制御の応答性を良くするためには、１制御単位の途中であっても直ちに新しい通電パターンで制御できなければならない。しかし、通電パターンを途中でいきなり切換えてしまうと図２で示すように交流波形の同じ電流方向の半波が続けて使用されてしまう場合があるため、やはり”非対称制御の禁止”の要請を守れなくなってしまう問題があった。
【００１３】
従って、本発明は上述の波数制御を行った場合の交流波形の対称性の確保、こまかな電力制御および応答性の確保を行うことができる像加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明による、記録材上の画像を加熱する像加熱装置は、交流電源からの通電により発熱する加熱体と、交流電源のゼロクロスを検知するゼロクロス検知手段と、前記検知されたゼロクロスの周期に応じた交流波形の１半波を最小単位とし、３以上の所定波数の半波を１制御単位とし、１制御単位内での通電波数を切換えるための複数の通電パターンから一つの通電パターンを選択し、この選択された通電パターンに従って前記加熱体への通電を制御する通電制御手段とを備え、前記通電制御手段は、２制御単位以上同じ通電パターンが連続するとき、前記１制御単位の所定波数が偶数個でかつ通電波数が奇数個である場合、または、前記１制御単位の所定波数が奇数個でかつ通電波数が偶数個である場合に、前記１制御単位の区切り毎に前回の通電パターンを１半波分シフトした通電パターンを使用することを特徴とする。
【００１５】
これにより通電パターンを２制御単位続けて実行した場合、２制御単位目の最初の通電方向が１制御単位目の最後の通電方向と逆向きになるため交流波形の対称性が確保される。また、通電の最小単位を１半波にできるため、こまかな電力制御が行える。
【００１６】
好ましくは、前記複数の通電パターンのいずれも、前記１制御単位内の通電波数が２個以上の場合、電流の方向が同じ交流波形１半波が続けて使用されない通電パターンである。これにより、通電部を１制御単位内で分散した場合でも対称性が確保される。
【００１７】
前記通電制御手段は、好ましくは、通電波数を切換える必要が生じた場合、通電制御が前記１制御単位の途中であっても現在の通電制御をキャンセルして所望の通電パターンを前記複数の通電パターンから選択し、この選択した通電パターンの１制御単位の最初から通電制御を行う。これにより、記録材の搬送位置や加熱体の温度変化に対して応答性の良い通電制御が行える。
【００１８】
前記通電制御手段は、好ましくは、前記１制御単位の途中で通電パターンを切り換える際、切り換え前の通電パターンの最後の通電方向と切り換え後の通電パターンの最初の通電方向とが異なっていた場合は直ちに通電パターンを切り換え、一致していた場合は１半波の経過を待ってから通電パターンを切り換える。これにより、切り換え前の最後の通電方向と切替後の最初の通電方向の一致が回避される。
【００１９】
本発明による他の像加熱装置は、記録材上の画像を加熱する像加熱装置であって、交流電源からの通電により発熱する加熱体と、交流電源のゼロクロスを検知するゼロクロス検知手段と、前記検知されたゼロクロスの周期に応じた交流波形の１半波を最小単位とし、３以上の所定波数の半波を１制御単位とし、１制御単位内での通電波数を切換えるための複数の通電パターンから一つの通電パターンを選択し、この選択された通電パターンに従って前記加熱体への通電を制御する通電制御手段とを備え、前記通電制御手段は、通電波数を切換える必要が生じた場合、通電制御が前記１制御単位の途中であっても現在の通電制御をキャンセルして所望の通電パターンを前記複数の通電パターンから選択し、この選択した通電パターンの１制御単位の最初から通電制御を行うことを特徴とする。これにより、記録材の搬送位置や加熱体の温度変化に対して応答性の良い通電制御が行える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ゼロクロスの周期に応じた交流波形の１半波を最小単位とし、３以上の所定波数の半波を１制御単位とし、１制御単位内での通電波数を切換えるための複数の通電パターンから一つの通電パターンを選択し、この選択された通電パターンに従って前記加熱体への通電を制御する際に、細かな電力制御を行いつつ、交流波形の対称性を確保するとともに、良好な応答性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施の形態についてさらに他の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
図３は、フィルム加熱方式の加熱装置を定着装置として備えた画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の画像形成装置は、原稿台往復動型、回転ドラム型、転写式の電子写真複写装置である。但し、この装置構成は説明のための例示であり、本発明はこのような具体的な構成に限定されるものではない。
【００２３】
装置機筺１００の上面板１００ａ上に原稿載置台１が配設されている。原稿載置台１は、ガラス板等の透明板部材により構成され、機筺上面板１００ａ上を図面上右方ａ、左方ａ´におのおの所定の速度で往復移動駆動される往復動型のものである。原稿Ｇは、複写すべき画像面側を下向きにして原稿載置台１の上面に所定の載置基準に従って載置し、その上に原稿圧着板１ａをかぶせて押え込むことによりセットされる。スリット開口部１００ｂは、機筺上面板１００ａ面に原稿載置台１の往復移動方向とは直角の方向（紙面に垂直の方向）を長手として開口された原稿照明部である。
【００２４】
原稿載置台１上に載置セットした原稿Ｇの下向き画像面は原稿載置台１の右方ａへの往動移動過程で右辺側から左辺側にかけて順次にスリット開口部１００ｂの位置を通過していき、その通過過程で蛍光灯ランプ３の光Ｌをスリット開口部１００ｂおよび透明な原稿載置台１を通して受けて照明走査される。その照明走査光の原稿面反射光が短焦点小径結像素子アレイ２によって感光ドラム４面に結像露光される。
【００２５】
感光ドラム４は例えば酸化亜鉛感光層、有機半導体感光層等の感光層が被覆処理され、中心支軸４ａを中心に所定のプロセススピード（周速度）で矢示ｂの時計方向に回転駆動され、その回転過程で帯電器５により正極性または負極性の一様な帯電処理を受け、その一様帯電面に前記の原稿画像の結像露光（スリット露光）を受けることにより感光ドラム４面には結像露光した原稿画像に対応した静電潜像が順次に形成されていく。この静電潜像は現像器６により加熱で軟化溶融する樹脂等より成るトナーにて順次に顕像化され、この顕像であるトナー画像が転写部としての転写放電器９の配設部位へ移行していく。
【００２６】
カセットＳは記録材としての転写材シートＰを積載収納しており、このカセットＳ内のシートが給送ローラ７の回転により１枚宛繰出し給送される。このシートは、次いでレジストローラ８により、ドラム４上のトナー画像形成部の先端が転写放電器９の部位に到達したとき転写材シートＰの先端も転写放電器９と感光ドラム４との間の位置に丁度到達して両者一致するようにタイミングどりされて同期給送される。その給送シートの面に対して転写放電器９により感光ドラム４側のトナー画像が順次に転写されていく。
【００２７】
転写部でトナー画像転写を受けたシートは、不図示の分離手段で感光ドラム４面から順次に分離されて搬送装置１０によって後述する定着装置１１に導かれて、担持している未定着トナー画像の加熱定着処理を受け、画像形成物としてガイド４３、排出ローラ４４を通って機外の排紙トレイ１２上に排出される。
【００２８】
画像転写後の感光ドラム４の面は、クリーニング装置１３により転写残りトナー等の付着汚染物の除去を受けて繰り返して画像形成に使用される。
【００２９】
図４は定着装置１１の概略構成図である。図５はヒータの通電発熱体層形成面側を見た途中部省略平面図である。
【００３０】
エンドレスベルト状の耐熱性の定着フィルム２５は、左側の駆動ローラ２６と、右側の従動ローラ２７と、両ローラ２６、２７間の下方に固定支持させて配設した低熱容量線状加熱体としてのヒータ２１と、駆動ローラ２６の下方に配設したガイドローラ２６ａとの、互いに並行なこれら４部材２６、２７、２１、２６ａ間に懸回張設してある。
【００３１】
従動ローラ２７は、エンドレスベルト状の定着フィルム２５のテンションローラを兼ねており、定着フィルム２５は駆動ローラ２６の時計方向回転駆動に伴ない時計方向に所定の周速度、即ち画像形成部側から搬送されてくる未定着トナー画像Ｔａを上面に担持した記録材としての転写材シートＰの搬送速度と同じ周速度をもってシワや蛇行、速度遅れなく回動駆動される。
【００３２】
加圧ローラ２８は、シリコンゴム等の離型性の良いゴム弾性層を有する加圧部材であり、前記のエンドレスベルト状定着フィルム２５の下行側フィルム部分を挟ませて前記ヒータ２１の下面に対して付勢手段により例えば総圧４〜７ｋｇの当接圧をもって対向圧接させてあり、転写材シートＰの搬送方向に順方向の反時計方向に回転する。
【００３３】
回動駆動されるエンドレスベルト状の定着フィルム２５は繰り返してトナー画像の加熱定着に供されるから、耐熱性、離型性、耐久性に優れ、一般的には総厚１００μｍ以下、好ましくは４０μｍ未満の薄肉の単層または複合層フィルムを使用する。
【００３４】
本実施の形態では、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ、ＰＦＡ（４フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）などで、厚み２０μｍ程の耐熱樹脂フィルムの画像当接面側にＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）、ＰＡＦ等の離型性コート層を約１０μｍ厚に施こしたものである。
【００３５】
加熱体としてのヒータ２１は、本例のものは、転写材シートＰの搬送方向に直交する方向を長手とする絶縁性、高耐熱性、低熱容量のヒータ基板２２と、この基板面に長手に沿って印刷して形成された通電発熱体層２３と、基板２２の通電発熱体層形成面側とは反対側の面に接触させて設けたヒータ検温素子としてのサーミスタ２４を基本構成とする全体に低熱容量のものであり、このヒータ２１をヒータホルダ３０に通電発熱体層形成面側を露呈させて保持させてある。
【００３６】
ヒータホルダ３０はヒータ２１を断熱保持するもので、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、液晶ポリマ等の高耐熱性樹脂や、これらの樹脂とセラミックス金属、ガラス等との複合材料などである。
【００３７】
ヒータ基板２２は一例として厚み１．０ｍｍ、巾１０ｍｍ、長さ２７０ｍｍのアルミナ基板、または、これを含む複合材基板等である。
【００３８】
通電発熱体層２３は、図５に示すようにヒータ基板２２の下面の略中央部分に長手に沿って例えばＡｇ／Ｐｄ、ＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎ等の電気抵抗材料を巾２．０ｍｍに塗工（スクリーン印刷等）して具備させたもので、その両端部に通電させて設けた給電電極２３ａ、２３ｂ間に電圧が印加されて通電される。
【００３９】
この通電はサーミスタ２４の検知出力に基づいてコントロールされ、所望の温度エネルギー放出量に応じた電力が与えられてヒータ２１のエネルギー温度制御がなされる。
【００４０】
ヒータ２１の通電発熱体層２３を形成した面は、フィルム２５の摺動搬送による摩損を防止するために薄い耐熱ガラス等の表面保護層で被覆してもよい。
【００４１】
画像形成スタート信号により画像形成装置が像形成動作して画像形成部側から定着装置１１へ搬送された転写材シートＰは入口ガイド２９に案内されて、温度制御されたヒータ２１と加圧ローラ２８との圧接部Ｎ（定着ニップ部）の定着フィルム２５と加圧ローラ２８との間に進入する。この転写材シートＰは、その未定着トナー画像面がシートＰの搬送速度と同一速度で同方向に面移動状態のフィルム２５の下面に密着して面ズレやしわ寄りを生じることなくフィルム２５と一緒の重なり状態で、ヒータ２１と加圧ローラ２８との定着ニップ部Ｎを挟圧力を受けつつ通過していく。
【００４２】
シートセンサ３５は入口ガイド２９に配設されたセンサであり、シート先端が定着装置１１に到達したことを検知する。
【００４３】
シートＰのトナー画像担持面はフィルム面に押圧密着状態で定着ニップ部Ｎを通過していく過程でヒータ２１の熱をフィルム２５を介して受け、トナー画像が高温溶融してシートＰ面に軟化接着化（Ｔｂ）する。
【００４４】
本実施の形態における装置の場合、記録材であるシートＰとフィルム２５との分離はシートＰが定着ニップ部Ｎを通過して出た時点で行なわせている。フィルム２５と分離されたシートＰは、ガイド４３で案内されて排紙ローラ対４４へ至る間にガラス転移点より高温のトナーＴｂの温度が自然降温（自然冷却）してガラス転移点以下の温度になって固化（Ｔｃ）するに至り、画像定着済みのシートＰがトレイ上へ出力される。
【００４５】
図６（ａ）は、図４の定着装置においてガイドローラ２６ａを省略した形態の定着装置例の斜視図である。フィルム２５はエンドレスベルト状に限らず、図６（ｂ）に示すように、送り出し軸４１にロール巻に巻回した有端の定着フィルム２５をヒータ２１と加圧ローラ２８との間、ガイドローラ２６ａの下を経由させて巻取り軸４２に係止させて、送り出し軸４１側から巻取り軸４２側へ転写材シートＰの搬送速度と同一速度をもって走行させる構成であってもよい。
【００４６】
図７に本実施の形態のヒータ電力制御回路のブロック図を示す。
【００４７】
加熱体２１にはＡＣ電源３４から電力が供給される。この通電制御は、制御部３１による制御下で、通電制御装置３３により制御される。制御部３１は、本実施の形態においてはマイクロコンピュータおよび論理素子等により構成されている。制御部３１の入力端子ＩＮ１には、ヒータ２１の検温素子としてのサーミスタ２４の出力値が入力されており、ヒータ２１の温度を検知している。
【００４８】
零点検知部（ゼロクロス検知手段）３２はＡＣ電源３４の零電圧タイミングを検知するための手段であり、この零点検知部３２の出力が制御部３１の入力ＩＮ２に入力されており、制御部３１はＩＮ２の信号に従ってヒータ２１の通電制御の信号を出力する。
【００４９】
制御部３１の入力端子ＩＮ３には前記シートセンサ３５がつながれており、制御部３１はこのセンサ３５の信号によりシート先端が定着装置１１に到達したことを検知する。
【００５０】
通電制御装置（通電制御手段）３３は、トライアック等のスイッチ手段等で構成され、制御部３１の出力信号に従って、ヒータ２１に通電する。
【００５１】
制御部３１には、さらに、画像形成装置の複写シーケンスを制御するためのその他の入力と出力が接続され、複写動作シーケンスプログラム等がプログラムされたＲＯＭおよびＲＡＭ等が内蔵されている。制御部３１のＶＣＣ端子には＋５Ｖの直流電源が接続され、ＧＮＤ端子はグランドに接続されている。
【００５２】
本実施の形態におけるヒータ２１の通電制御は、ＡＣ電源３４の零点から次の零点までの間を最小単位として、その零点から次の零点までの間の半波の連続した所定の奇数個を制御ブロック単位として通電する波数制御を採用する。すなわち、制御ブロック単位毎の通電される半波の数を制御してヒータ２１に印加される電力を制御する。本実施の形態では、制御ブロック単位を７半波として、ＡＣ１００Ｖ入力で１０００Ｗのヒータを使い、通電波数０の０Ｗから通電波数７の１０００Ｗまでの８レベルで電力制御を行う。但し、本発明における１制御単位の通電波数は７に限るものではない。
【００５３】
図８に、その各レベルの通電パターンの例を通電パターンテーブルとして示す。図８のテーブルで、縦軸は電力制御レベル、横軸は１〜７までの波番号（Ｎｏ）を表している。また、このテーブル中の各レベルの各波番号に対応づけられた数値“１”、“０”はそれぞれ通電部と非通電部を表す。この例では１半波当り約１４３Ｗ単位で制御可能となる。この図８のテーブルを一般的に制御プログラムで使用されるＣ言語でプログラムする場合、波Ｎｏ．１〜７を１バイト中のｂｉｔ６〜ｂｉｔ０（波Ｎｏ．１をｂｉｔ６、波Ｎｏ．７をｂｉｔ０）に割り当てると、下記のようにＲＯＭ上に８バイトの通電パターンテーブルデータとしてプログラムされる。
【００５４】
const char  TableHeatPattern[8] ＝
｛
０ｘ００，    ／＊  レベル０  ＊／
０ｘ０８，    ／＊  レベル１  ＊／
０ｘ２４，    ／＊  レベル２  ＊／
０ｘ３２，    ／＊  レベル３  ＊／
０ｘ６６，    ／＊  レベル４  ＊／
０ｘ７３，    ／＊  レベル５  ＊／
０ｘ７ｅ，    ／＊  レベル６  ＊／
０ｘ７ｆ      ／＊  レベル７  ＊／
｝  ；
【００５５】
所望の電力に応じた通電パターンが上記の通電パターンテーブルから選択されＲＡＭ上に記憶される。また、通電パターン切換え時には波Ｎｏ．を示すカウンタも０クリアされＲＡＭ上に記憶される。通電制御の開始で交流電源のゼロクロス周期毎に波Ｎｏ．を示すカウンタをカウントアップし、波Ｎｏ．に対応するビットを検査し、ビットが０であればヒータ２１の通電ＯＦＦ、ビットが“１”であればヒータ２１の通電ＯＮと制御される。波Ｎｏ．を示すカウンタが７まで進んだら、カウンタを０に戻して、再度１から通電パターンを繰り返す。通電ＯＮの場合は、ゼロクロス周期毎に切り換えられＲＡＭに記憶保持されている現在の電流方向を読み出して最終通電方向としてＲＡＭ（最終通電方向記憶手段）に記憶保持する。ゼロクロス周期毎に切り換わる電流方向を示すデータは、電流の＋／−方向を示すだけなので“０”または“１”といった少なくとも２値のデータがあればよい。また、本発明の通電制御の目的は非対称制御とならないように同じ電流方向の通電が連続していなければよいので、電流方向を示すデータは必ずしも実際の交流波形の電流の向きと一致している必要はなく、電源ＯＮ時に“０”または“１”のどちらかに初期化されて、以降、ゼロクロス毎にデータ反転されていればよい。
【００５６】
図９は通電パターンが２サイクル（２制御単位）続いたときの、各波Ｎｏ．と電流方向との関係を示している。図９を見て明らかなように、通電の１制御単位の所定波数を奇数にしておくと、１サイクル目の波Ｎｏ．１の電流方向が＋から始まった場合、２サイクル目の波Ｎｏ．１の電流方向は−から始まることとなる。ＡＣ電源の半波は常時連続して＋と−に交互に変化するからである。このように所定波数が奇数で、通電波数が偶数個の場合、同じ通電パターンが連続すると、前後の通電パターンサイクルで各波Ｎｏ．の通電が逆向きになることが分かる。
【００５７】
図１０は図８の各通電パターンの通電部を電流方向に従ってカウントアップ／カウントダウンしたときの通電波数カウント（１半波の累積）の移り変わりの様子を表す図である。図１０（ａ）は１制御単位の電流方向を＋から始めた場合、図１０（ｂ）は電流方向を−から始めた場合を示している。通電パターンの各波Ｎｏ．において非通電部はカウントアップもカウントダウンしない。通電部は電流方向が＋のときはカウントアップ、電流方向が−のときはカウントダウンしている。図１０（ａ）と図１０（ｂ）を見て明らかなように、いずれの通電パターンも１制御単位内において通電波数カウントが＋１〜−１の範囲で収まっていることが分かる。
【００５８】
通電波数が奇数の電力レベル、例えば電力レベル３の通電パターンに注目して見ると、１サイクル目と２サイクル目の通電パターンは図１１（ａ）に示すようになる。ここに、“＋”“−”は通電“１”の電流方向を示し、“０”は非通電を示している。
【００５９】
図１０（ａ）の波Ｎｏ．２が最初の通電となり電流方向が−なので０−１＝−１となる。次の通電は波Ｎｏ．３で電流方向は＋となり−１＋１＝０となる。波Ｎｏ．４、５は非通電で波数カウントは変化しない。前の通電は波Ｎｏ．３で電流方向が＋であったため、次の電流方向は逆の−となる波Ｎｏ．６で波数カウントは０−１＝−１となる。最後の波Ｎｏ．７は非通電で波数カウントは変化しないため−１のままとなる。電力レベル３のまま次の通電パターンが開始されると、図９で示した通り次の通電パターンの各通電部は前の通電パターンとは電流方向が逆になるため、前の通電で残った波数カウント−１は次の通電パターンで相殺されて０に戻る。
【００６０】
一方、通電波数が偶数の電力レベル、例えば電力レベル４の通電パターンに注目して見ると、１サイクル目と２サイクル目の通電パターンは図１１（ｂ）に示すようになる。４波目の通電は波Ｎｏ．６であり（図８参照）、１サイクル目のように電流方向の向きが＋方向から始まった場合、４波目は−方向となる。続けて２サイクル目に入ると波Ｎｏ．１の電流方向は−方向から始まることとなり、最初の通電の波Ｎｏ．１で電流方向は前回のサイクルの最後の通電方向と同じになってしまう。
【００６１】
従って、１制御単位の所定波数が奇数で、通電波数の個数が偶数の組合せの場合、１サイクル置きの切り換わりのタイミングで通電パターンを１半波右シフトすることにより最初の通電方向が前のサイクルの最後の通電方向と同じにならないようにする。すなわち、上記の例は図１１（ｃ）に示すようになる。これによって、１サイクル目の最後の通電方向と２サイクル目の最初の通電方向が逆になる。なお、通電パターンの右シフトにより、新たな左端のビットは“０”となり、元の右端のビットは捨てられる。このシフトは通電波数の個数が偶数の場合であり、その最後の波Ｎｏ．７はいずれも“０”となっているので、シフトしてもレベルの変化はない。
【００６２】
ここでは、図示しないが所定波数が偶数で通電波数が奇数の組合せにおいても同様の制御を行う。
【００６３】
図１２は通電パターンを１制御単位の途中で切り換える例を示した図である。
【００６４】
図１２（ａ）は通電パターン切換の第１の例を示している。この例は、電力レベル４の波Ｎｏ．３まで出力したところから、電力レベル６に切り換わる様子を表している。図１２（ａ）は電力レベル４の波Ｎｏ．３まで出力した時点で、最終通電方向は−方向、波Ｎｏ．３の電流方向は＋方向となっている。この時点で電力レベルを切り換える場合、次の電流方向は−方向からとなる。電力レベル６が−の電流方向から始まると、最初の通電方向は図８〜図１０からも分かるように−方向となる。電力レベル切り換え前の最終通電方向は−方向であったのでそのまま通電パターンを切り換えてしまうと同じ電流方向の通電が続いてしまう。従って、図１２（ａ）の「通電パターン切換」の時点で、一旦何もしないで１半波の経過を待ってから電力レベル６の通電パターン出力を行うこととする。この場合、電力レベル６の１制御単位の長さは例外的に８半波となるが、その電力レベルの誤差は微小であり、且つ一時的なものなので特に支障はない。
【００６５】
図１２（ｂ）は通電パターン切換の別の例を示す。この例は、電力レベル３の波Ｎｏ．３まで出力したところから、電力レベル６に切り換わる様子を表している。図１２（ｂ）は電力レベル３の波Ｎｏ．３まで出力した時点で、最終通電方向は＋方向、波Ｎｏ．３の電流方向は＋方向となっている。この時点で電力レベルを切り換える場合、次の電流方向は−方向からとなる。電力レベル６が−の電流方向から始まると、最初の通電方向は図８〜図１０からも分かるように−方向となる。この場合、電力レベル切り換え前の最終通電方向は＋方向であったので、そのまま通電パターンを切り換えても同じ電流方向の通電が続いてしまうことはない。従って、直ちに電力レベル６の通電パターン出力を行うこととなる。
【００６６】
このように、１制御単位の途中で通電パターンを切り換える際、切り換え前の通電パターンの最後の通電方向と切り換え後の通電パターンの最初の通電方向とが異なっていた場合は直ちに通電パターンを切り換え、一致していた場合は１半波の経過を待ってから通電パターンを切り換えるので、切り換え前の最後の通電方向と切替後の最初の通電方向の一致が回避され、交流波形の対称性が確保される。
【００６７】
図１３は本実施の形態における通電制御の概略フローを示す。この処理は、上述したＲＯＭに格納された制御プログラムを制御部のマイクロコンピュータが読み出して実行することにより実現される。
【００６８】
図１３に示した通電制御は、本発明の像加熱装置を備える画像形成装置の制御部から電源ＯＮ初期化時に起動され、画像形成装置のメイン処理と同時にマルチタスク処理される。
【００６９】
通電処理が起動されると、まずステップＳ１で通電制御に関わる制御データが初期化され、ゼロクロス割り込みが許可される。このとき通電パターン選択は電力レベル０となるため、ゼロクロス割り込みが入ってもヒータ２１への通電は行われない。ステップＳ２で、制御部からの通電制御の開始要求を待つ。通電制御の開始要求を受け取ると、ステップＳ３で、要求された電力レベルに応じた通電パターンを選択する。通電パターン選択が０以外の値に切換わると、そこから通電パターンに応じた通電制御がゼロクロス割り込み処理の中で行われる。
【００７０】
続くステップＳ４では、制御部からの通電制御の停止要求を待つ。通電制御の停止要求が来ていなければ、ステップＳ７で電力レベルの切換え要求が来ているかチェックする。電力レベル切換え要求を受け取っていなければ、ステップＳ４に戻って通電停止要求のチェックを行う。ステップＳ７で電力レベルの切換え要求を受け取ったら、通電パターン選択を新しい電力レベルに応じた値に切換えて、ステップＳ４の通電停止要求のチェックから繰り返す。
【００７１】
ステップＳ４で通電停止要求を受け取ったなら、ステップＳ５で通電パターン選択の値を０に設定し、ヒータ２１への通電制御を停止する。ステップＳ６で通電信号がＯＦＦになったことを確認したら、ステップＳ２の通電開始要求チェックに戻る。
【００７２】
以上の制御が電源ＯＦＦまで繰り返される。この処理自体は特に特徴的なものではない。本発明の特徴は、次に説明する図１４、図１５の処理にある。
【００７３】
図１４は図１３のステップＳ１で許可されるゼロクロス割り込み制御の概略フローを示す。
【００７４】
ゼロクロス割り込み処理の最初のステップＳ８では、交流波形の電流方向の切り換わりを管理するための電流方向データが、１回前のゼロクロス割り込みから反転するように更新され、ＲＡＭ（電流方向記憶手段）に保存される。本実施の形態では＋方向を“１”、−方向を“０”の２値データで表す。ステップＳ９では、通電パターン選択データが変更されていないかチェックする。具体的には、図１３の通電制御の中（ステップＳ３）で設定している通電パターン選択データと、ゼロクロス割り込み処理の中でコピーして使っている通電パターン選択データとの比較を行い、値が異なっていたら通電パターン選択データが切り換えられたと判断する。通電パターン選択データが切り換わっていなければ、ステップＳ１７（図１５）に移る。
【００７５】
通電パターン選択データが切り換わっていた場合、ステップＳ１０で、図１３の通電制御で設定された新しい通電パターン選択データをゼロクロス割り込み制御の中で使用する通電パターン選択データにコピーし直す。続くステップＳ１１で、新しい通電パターンの最初の通電方向を取得する。具体的には、通電パターンが交流波形の＋方向から開始されたとすると、図８で示した通電パターンの波Ｎｏ．１，３，５，７が＋方向に対応する波となるので、通電パターンに０ｘ５５データ（“０ｘ”は続く数値が１６進であることを示す）をＡＮＤ（論理積）すると＋方向の通電部が取り出せる。逆に通電パターンの波Ｎｏ．２，４，６が−方向に対応する波となるので、通電パターンに０ｘ２ａデータをＡＮＤすると−方向の通電部が取り出せる。ここでよりＭＳＢビットに近い方が先に通電されるビットパターンとなるので、取り出した＋方向のビットパターンと−方向のビットパターンを比較し、大きい方が最初に通電される方向と判断できる。
【００７６】
ステップＳ１２では、保存されている最後に通電された電流方向（すなわち最後の通電方向）を取得する。ステップＳ１３では、ステップＳ８で更新、保存した現在の電流方向を取得しチェックする。通電パターンは各波Ｎｏ．の通電／非通電を示すのみで、その電流方向は不明であり、便宜上、デフォルトで通電パターンが＋方向から開始されたときの電流方向で各ビットの通電方向を規定しているため、「現在の電流方向」が−であった場合、ステップＳ１１で取得した新しい通電パターンの最初の通電方向は、ステップＳ１４で反転する。
【００７７】
ステップＳ１５では、ステップＳ１２で取得した最後の通電方向と、ステップＳ１１またはステップＳ１４で取得した最初の通電方向との比較を行う。比較した結果、通電方向が一致した場合は一旦ゼロクロス割り込み制御を終了し、次のゼロクロス割り込み制御を待つ。すなわち、１半波遅らせる。このときのゼロクロス割り込み制御では図１５のステップＳ１７に到達せず、出力波Ｎｏ．カウントアップは行われないので、出力波Ｎｏ．は変化しない。
【００７８】
通電方向が不一致であった場合は、そのままでも、続けて同じ電流方向の通電が行われることがないので、ステップＳ１６に移り新しい通電パターンでの制御を開始する。ステップＳ１６では、１通電制御単位の出力波Ｎｏ．を０に初期化する。ステップＳ１７では、出力波Ｎｏ．を１カウントアップして更新、保存する。ステップＳ１８では、ステップＳ１７で更新された出力波Ｎｏ．に対応する通電パターンのビットの状態（０または１）を取得する。
【００７９】
ステップＳ１９では、ステップＳ１８で取得したビットの状態をチェックする。ビットの状態が“１”の場合、ステップＳ２０で通電信号をＯＮにしてヒータ２１への通電を行い、現在の電流方向を最後の通電方向として保存する。ビットの状態が“０”の場合、ステップＳ２１で通電信号をＯＦＦにしてヒータ２１への通電を停止する。
【００８０】
ステップＳ２２では、現在の出力波Ｎｏ．が７まで到達したかチェックする。出力波Ｎｏ．が７未満の場合、今回のゼロクロス割り込み制御を抜ける。出力波Ｎｏ．が７以上の場合、ステップＳ２３で出力波Ｎｏ．を０に初期化して、１制御単位の最初から繰り返すように設定する。また、通電サイクルカウンタを１カウントアップする。
【００８１】
ステップＳ２４では、通電波数が偶数か否かチェックする。奇数であればゼロクロス割り込み制御を抜ける。偶数であれば、ステップＳ２５で通電サイクルカウントが奇数か否かをチェックする。この通電サイクルカウントはステップＳ２３でカウントアップされた通電サイクルカウンタの値である。奇数であった場合、ステップＳ２６で通電パターンを１半波分右シフトし保存してから、今回のゼロクロス割り込み制御を抜ける。
【００８２】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、上記で言及した以外にも種々の変形、変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】１０半波を１制御単位とした通電波数５の通電パターンの例を示す図である。
【図２】通電パターンを１制御単位の途中で切換える場合の問題の説明図である。
【図３】フィルム加熱方式の加熱装置を定着装置として備えた画像形成装置の一例の概略構成図である。
【図４】定着装置の概略構成図である。
【図５】ヒータの通電発熱体層形成面側を見た途中部省略平面図である。
【図６】図４の定着装置においてガイドローラを省略した形態の定着装置例の斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態におけるヒータ電力制御回路のブロック図である。
【図８】各レベルの通電パターンの例を表す通電パターンテーブルを示す図である。
【図９】通電パターンが２サイクル続いたときの、各波Ｎｏ．と電流方向との関係を示す図である。
【図１０】図８の各通電パターンの通電部を電流方向に従ってカウントアップ／カウントダウンしたときの通電波数カウント（１半波の累積）の移り変わりの様子を表す図である。
【図１１】本発明の実施の形態におけるシフト処理の説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態において、通電パターンを１制御単位の途中で切り換える例を示した図である。
【図１３】本発明の実施の形態における通電制御の概略フローを示す図である。
【図１４】図１３のステップＳ１で許可されるゼロクロス割り込み制御の概略フローを示す図である。
【図１５】図１４に続くフローを示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
１ａ…原稿圧着板、２…短焦点小径結像素子アレイ、３…蛍光灯ランプ、４…感光ドラム、４ａ…中心支軸、５…帯電器、６…現像器、７…給送ローラ、８…レジストローラ、９…転写放電器、１０…搬送装置、１１…定着装置、１２…排紙トレイ、１３…クリーニング装置、２１…ヒータ、２２…ヒータ基板、２３…通電発熱体層、２３ａ…給電電極、２４…サーミスタ、２５…定着フィルム、２６…駆動ローラ、２６ａ…ガイドローラ、２７…従動ローラ、２８…加圧ローラ、２９…入口ガイド、３０…ヒータホルダ、３１…制御部、３２…零点検知部、３３…通電制御装置、３４…電源、３５…シートセンサ、４１…軸、４２…軸、４３…ガイド、４４…排紙ローラ対、１００…装置機筺、１００ａ…機筺上面板、１００ｂ…スリット開口部
【図１】
2007156110.tif 000003
【図２】
2007156110.tif 000004
【図３】
2007156110.tif 000005
【図４】
2007156110.tif 000006
【図５】
2007156110.tif 000007
【図６】
2007156110.tif 000008
【図７】
2007156110.tif 000009
【図８】
2007156110.tif 000010
【図９】
2007156110.tif 000011
【図１０】
2007156110.tif 000012
【図１１】
2007156110.tif 000013
【図１２】
2007156110.tif 000014
【図１３】
2007156110.tif 000015
【図１４】
2007156110.tif 000016
【図１５】
2007156110.tif 000017