(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の電源からの電源供給を切り替える複数のスイッチ素子と、
複数のスイッチ素子を介して共通の電源に接続され、それぞれがローラに内蔵され、温度上昇に伴い抵抗値も上昇する複数のヒータと、
前記各スイッチ素子の状態を制御することにより、前記複数のヒータについて直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に制御するスイッチング制御手段と、
各ヒータにより加熱されるローラの温度を検知する温度検知手段と、
を備えたヒータ制御装置であって、
前記複数のヒータは、大電力のメインヒータと小電力のサブヒータであり、
前記スイッチング制御手段は、
前記メインヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときであって前記サブヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域内にあるときには、該サブヒータと前記メインヒータとを直列接続してから点灯するよう制御すると共に一定時間後に並列接続に切り替えて点灯するよう制御し、
前記メインヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときであって前記サブヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときは、該サブヒータと前記メインヒータとを並列接続してから点灯するよう制御し、
前記メインヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときであって前記サブヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域を超えているときには、前記メインヒータを単独で点灯するよう制御する、
ことを特徴とするヒータ制御装置。
【請求項２】
共通の電源からの電源供給を切り替える複数のスイッチ素子と、
複数のスイッチ素子を介して共通の電源に接続され、それぞれがローラに内蔵され、温度上昇に伴い抵抗値も上昇する複数のヒータと、
前記各スイッチ素子の状態を制御することにより、前記複数のヒータについて直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に制御するスイッチング制御手段と、
各ヒータにより加熱されるローラの温度を検知する温度検知手段と、
を備えヒータ制御を行う画像形成装置であって、
前記複数のヒータは、大電力のメインヒータと小電力のサブヒータであり、
前記スイッチング制御手段は、
前記メインヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときであって前記サブヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域内にあるときには、該サブヒータと前記メインヒータとを直列接続してから点灯するよう制御すると共に一定時間後に並列接続に切り替えて点灯するよう制御し、
前記メインヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときであって前記サブヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときは、該サブヒータと前記メインヒータとを並列接続してから点灯するよう制御し、
前記メインヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときであって前記サブヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域を超えているときには、前記メインヒータを単独で点灯するよう制御する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
共通の電源からの電源供給を切り替える複数のスイッチ素子と、
複数のスイッチ素子を介して共通の電源に接続され、それぞれがローラに内蔵され、温度上昇に伴い抵抗値も上昇する複数のヒータと、
前記各スイッチ素子の状態を制御することにより、前記複数のヒータについて直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に制御するスイッチング制御手段と、
前記複数のスイッチ素子の状態によって、前記交流電源に対して短絡回路を形成する経路の位置であって、前記複数のヒータが直列接続されるときは直列に接続され、前記複数のヒータが並列接続されるときは接続されない位置に配置された大電流制限素子と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記大電流制限素子は、抵抗である、ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
共通の電源からの電源供給を切り替える複数のスイッチ素子と、
複数のスイッチ素子を介して共通の電源に接続され、それぞれがローラに内蔵され、温度上昇に伴い抵抗値も上昇する複数のヒータと、
前記各スイッチ素子の状態を制御することにより、前記複数のヒータについて直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に制御するスイッチング制御手段と、
各ヒータにより加熱されるローラの温度を検知する温度検知手段と、
前記複数のスイッチ素子の状態によって、前記交流電源に対して短絡回路を形成する経路のいずれかの位置に配置された大電流制限素子と、
を備えたヒータ制御装置であって、
前記複数のヒータは、大電力のメインヒータと小電力のサブヒータであり、
前記スイッチング制御手段は、
前記メインヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときであって前記サブヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域内にあるときには、該サブヒータと前記メインヒータとを直列接続してから点灯するよう制御すると共に一定時間後に並列接続に切り替えて点灯するよう制御し、
前記メインヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときであって前記サブヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときは、該サブヒータと前記メインヒータとを並列接続してから点灯するよう制御し、
前記メインヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときであって前記サブヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域を超えているときには、前記メインヒータを単独で点灯するよう制御する、
ことを特徴とするヒータ制御装置。
【請求項６】
前記大電流制限素子は、抵抗である、ことを特徴とする請求項５記載のヒータ制御装置。
【請求項７】
共通の電源からの電源供給を切り替える複数のスイッチ素子と、
複数のスイッチ素子を介して共通の電源に接続され、それぞれがローラに内蔵され、温度上昇に伴い抵抗値も上昇する複数のヒータと、
前記各スイッチ素子の状態を制御することにより、前記複数のヒータについて直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に制御するスイッチング制御手段と、
各ヒータにより加熱されるローラの温度を検知する温度検知手段と、
前記複数のスイッチ素子の状態によって、前記交流電源に対して短絡回路を形成する経路のいずれかの位置に配置された大電流制限素子と、
を備えヒータ制御を行う画像形成装置であって、
前記複数のヒータは、大電力のメインヒータと小電力のサブヒータであり、
前記スイッチング制御手段は、
前記メインヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときであって前記サブヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域内にあるときには、該サブヒータと前記メインヒータとを直列接続してから点灯するよう制御すると共に一定時間後に並列接続に切り替えて点灯するよう制御し、
前記メインヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときであって前記サブヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときは、該サブヒータと前記メインヒータとを並列接続してから点灯するよう制御し、
前記メインヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときであって前記サブヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域を超えているときには、前記メインヒータを単独で点灯するよう制御する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記大電流制限素子は、抵抗である、ことを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成の定着に用いる加熱源としてのヒータを制御するヒータ制御装置、およびこのヒータ制御装置を用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真方式による画像形成装置においては、転写紙などの画像支持体の一面に転写されているトナー像を当該画像支持体に熱定着させるために、当該画像支持体の一面に接する定着加熱ローラと、この定着加熱ローラに圧着されるよう配置された加圧ローラとを備えてなる定着装置が広く用いられている。
【０００３】
そして、ある種の定着装置においては、定着加熱ローラの加熱源として、たとえばハロゲンランプなどのヒータランプ（以下、単に「ヒータ」と呼ぶ）が上下それぞれのローラ内に設けられており、それぞれのヒータは、その点灯状態が独立してオン−オフ制御される構成とされている。
【０００４】
このように、複数のヒータが設けられている理由は、たとえば画像支持体の大きさの差にかかわらず当該定着加熱ローラの温度分布を予め設定された温度域（以下、「指定温度域」という）において均一化することが可能となり、また定着加熱ローラの温度の立ち上がり時間を短縮することが可能となるためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
〈第１の課題〉
しかしながら、上記のような定着装置においては、複数のヒータを点灯させた場合に、これらのヒータに通電させたと同時に突入電流がヒータの点灯回路に流れる。この突入電流により、当該画像形成装置が接続されている電灯線で電圧変動が発生する。
【０００６】
このような電灯線での電圧変動が起こる結果、画像形成装置と共通の電源系統に接続された照明機器等にフリッカ（人間が感じる「ちらつき感」）が生じるという問題があるが、このフリッカの程度を規定された範囲（フリッカ規格）内に抑制することが必要とされている。たとえば、画像形成装置においては、電圧変動量により規定されるコピー動作中のフリッカ値（短期間フリッカ値）は１以下、電圧変動の発生頻度により規定されるスタンバイ中のフリッカ値（長期間フリッカ値）は０．６５以下に規制されている。
【０００７】
しかるに、上記のような定着装置においては、短期間フリッカ値および長期間フリッカ値は共に規定された範囲内に抑制されないことが判明した。そして、このような問題は、特に出力電力が高いヒータを用いた場合に顕著に現れる。
【０００８】
すなわち、以上のような構成の定着装置においては、消灯している複数のヒータを並列接続状態で点灯させると、ヒータ点灯回路に大きな突入電流が発生し、これにより、画像形成装置を構成する他の機器に悪影響を及ぼしてしまう、という問題があった。
【０００９】
そこで、複数のヒータを複数のスイッチ素子を介して共通の交流電源に電気的に接続させて構成されるヒータ点灯回路において、使用時には各ヒータを並列接続状態とするが、点灯させる際には、一旦、各ヒータを直列接続状態とさせてから並列接続状態に切り替えることも考えられるが、どのような条件で接続状態を切り替えたらよいのかといった条件については考慮されていなかった。
【００１０】
〈第２の課題〉
また、以上のように複数のヒータを複数のスイッチ素子を介して共通の交流電源に電気的に接続させて構成されるヒータ点灯回路において、使用時には各ヒータを並列接続状態とするが、点灯させる際には、一旦、各ヒータを直列接続状態とさせてから並列接続状態に切り替えるように構成されたヒータ点灯回路においては、ヒータの接続状態を、例えば直列接続状態から並列接続状態に切り替える際には、各スイッチ素子の状態の切り替えが同時に行われるため、交流電源に対してオン状態となったスイッチ素子により短絡回路が形成されてデッドショートが発生する可能性がある。
【００１１】
このような場合に、全スイッチ素子を一定時間一斉にオフするような制御も考えられるが、制御が面倒になり、また、オフ期間のためヒータの温度が低下する問題も発生すると予想される。
【００１２】
〈発明の目的〉
本発明は、以上のような第１の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、複数のヒータを点灯させる際に発生する過大な電流を抑制し、当該ヒータと共通の電源系統に接続された他の照明機器等に発生するフリッカを抑制することができるヒータ制御装置および画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
また、本発明は以上のような第２の課題に基づいてなされたものであって、その目的は、直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能な複数のヒータを有する場合に、当該複数のヒータの接続状態を切り替える際に、デッドショートによるスイッチ素子の破壊を防止して、動作の信頼性の高いヒータ制御装置および画像形成装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決する本発明は、以下に記載するようなものである。
（１）請求項１記載の発明は、共通の電源からの電源供給を切り替える複数のスイッチ素子と、複数のスイッチ素子を介して共通の電源に接続され、それぞれがローラに内蔵され、温度上昇に伴い抵抗値も上昇する複数のヒータと、前記各スイッチ素子の状態を制御することにより、前記複数のヒータについて直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に制御するスイッチング制御手段と、各ヒータにより加熱されるローラの温度を検知する温度検知手段と、を備えたヒータ制御装置であって、前記複数のヒータは、大電力のメインヒータと小電力のサブヒータであり、前記スイッチング制御手段は、前記メインヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときであって前記サブヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域内にあるときには、該サブヒータと前記メインヒータとを直列接続してから点灯するよう制御すると共に一定時間後に並列接続に切り替えて点灯するよう制御し、前記メインヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときであって前記サブヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときは、該サブヒータと前記メインヒータとを並列接続してから点灯するよう制御し、前記メインヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときであって前記サブヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域を超えているときには、前記メインヒータを単独で点灯するよう制御する、ことを特徴とするヒータ制御装置である。
【００１５】
また、請求項２記載の発明は、共通の電源からの電源供給を切り替える複数のスイッチ素子と、複数のスイッチ素子を介して共通の電源に接続され、それぞれがローラに内蔵され、温度上昇に伴い抵抗値も上昇する複数のヒータと、前記各スイッチ素子の状態を制御することにより、前記複数のヒータについて直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に制御するスイッチング制御手段と、各ヒータにより加熱されるローラの温度を検知する温度検知手段と、を備えヒータ制御を行う画像形成装置であって、前記複数のヒータは、大電力のメインヒータと小電力のサブヒータであり、前記スイッチング制御手段は、前記メインヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときであって前記サブヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域内にあるときには、該サブヒータと前記メインヒータとを直列接続してから点灯するよう制御すると共に一定時間後に並列接続に切り替えて点灯するよう制御し、前記メインヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときであって前記サブヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときは、該サブヒータと前記メインヒータとを並列接続してから点灯するよう制御し、前記メインヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときであって前記サブヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域を超えているときには、前記メインヒータを単独で点灯するよう制御する、ことを特徴とする画像形成装置である。
【００１６】
これらの発明では、一方のヒータを点灯しようとする場合に、
[1]他方のヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域内にあるときには、他  のヒータと直列接続してから点灯するよう制御し、
[2]他方のヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときには、一方のヒータと他方のヒータとを並列接続してから点灯するよう制御し、
[3]他方のヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域を超えているときには、他方のヒータと接続せずに一方のヒータのみを点灯するよう制御する。
【００１７】
以上のようにすることで、[1]の場合に複数のヒータを点灯させる際に、直列接続によって抵抗値が増し、温度が低く抵抗値が小さいヒータを点灯させる場合にも、突入電流が小さくなる。すなわち、発生する過大な電流を抑制し、当該ヒータと共通の電源系統に接続された他の照明機器等に発生するフリッカを抑制することができるようになる。また、[2]の場合には、低温状態を解消するため、並列接続により温度上昇を促す。また、[3]の場合には、他方のヒータの点灯は不要であり、一方のヒータのみで対処する。
【００１８】
すなわち、発生する過大な電流を抑制し、当該ヒータと共通の電源系統に接続された他の照明機器等に発生するフリッカを抑制することができるようになる。
【００１９】
また、請求項３記載の発明は、共通の電源からの電源供給を切り替える複数のスイッチ素子と、複数のスイッチ素子を介して共通の電源に接続され、それぞれがローラに内蔵され、温度上昇に伴い抵抗値も上昇する複数のヒータと、前記各スイッチ素子の状態を制御することにより、前記複数のヒータについて直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に制御するスイッチング制御手段と、前記複数のスイッチ素子の状態によって、前記交流電源に対して短絡回路を形成する経路の位置であって、前記複数のヒータが直列接続されるときは直列に接続され、前記複数のヒータが並列接続されるときは接続されない位置に配置された大電流制限素子と、を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【００２０】
なお、以上の場合の大電流制限素子は抵抗であることが好ましい。
これらの発明では、複数のスイッチ素子の状態によって、交流電源に対して短絡回路を形成する経路の位置であって、複数のヒータが直列接続されるときは直列に接続され、複数のヒータが並列接続されるときは接続されない位置に大電流制限素子が配置されているため、直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能な複数のヒータを有する場合に、当該複数のヒータの接続状態を切り替える際に、短絡回路が形成されたとしてもデッドショートによるスイッチ素子の破壊が防止される。このため、動作の信頼性の高いヒータ制御装置および画像形成装置を実現できる。
【００２１】
また、大電流制限素子に抵抗を用いることで、複雑なスイッチの制御や高価な素子を用いることなく、簡易な構成で廉価に所望の目的を達成する装置を構成することが可能になる。
【００２２】
（３）請求項５記載の発明は、共通の電源からの電源供給を切り替える複数のスイッチ素子と、複数のスイッチ素子を介して共通の電源に接続され、それぞれがローラに内蔵され、温度上昇に伴い抵抗値も上昇する複数のヒータと、前記各スイッチ素子の状態を制御することにより、前記複数のヒータについて直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に制御するスイッチング制御手段と、各ヒータにより加熱されるローラの温度を検知する温度検知手段と、前記複数のスイッチ素子の状態によって、前記交流電源に対して短絡回路を形成する経路のいずれかの位置に配置された大電流制限素子と、を備えたヒータ制御装置であって、前記複数のヒータは、大電力のメインヒータと小電力のサブヒータであり、前記スイッチング制御手段は、前記メインヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときであって前記サブヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域内にあるときには、該サブヒータと前記メインヒータとを直列接続してから点灯するよう制御すると共に一定時間後に並列接続に切り替えて点灯するよう制御し、前記メインヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときであって前記サブヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときは、該サブヒータと前記メインヒータとを並列接続してから点灯するよう制御し、前記メインヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときであって前記サブヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域を超えているときには、前記メインヒータを単独で点灯するよう制御する、ことを特徴とするヒータ制御装置である。
【００２３】
また、共通の電源からの電源供給を切り替える複数のスイッチ素子と、複数のスイッチ素子を介して共通の電源に接続され、それぞれがローラに内蔵され、温度上昇に伴い抵抗値も上昇する複数のヒータと、前記各スイッチ素子の状態を制御することにより、前記複数のヒータについて直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に制御するスイッチング制御手段と、各ヒータにより加熱されるローラの温度を検知する温度検知手段と、前記複数のスイッチ素子の状態によって、前記交流電源に対して短絡回路を形成する経路のいずれかの位置に配置された大電流制限素子と、を備えヒータ制御を行う画像形成装置であって、前記複数のヒータは、大電力のメインヒータと小電力のサブヒータであり、前記スイッチング制御手段は、前記メインヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときであって前記サブヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域内にあるときには、該サブヒータと前記メインヒータとを直列接続してから点灯するよう制御すると共に一定時間後に並列接続に切り替えて点灯するよう制御し、前記メインヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときであって前記サブヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときは、該サブヒータと前記メインヒータとを並列接続してから点灯するよう制御し、前記メインヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときであって前記サブヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域を超えているときには、前記メインヒータを単独で点灯するよう制御する、ことを特徴とする画像形成装置である。
【００２４】
なお、以上の大電流制限素子は、抵抗であることが好ましい。これらの発明では、一方のヒータを点灯しようとする場合に、
［1］他方のヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域内にあるときには、他方のヒータと直列接続してから点灯するよう制御し、
［2］他方のヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域未満のときには、一方のヒータと他方のヒータとを並列接続してから点灯するよう制御し、
［3］他方のヒータにより加熱されるローラの温度が所定の指定温度域を超えているときには、他方のヒータと接続せずに一方のヒータのみを点灯するよう制御する。
【００２５】
以上のようにすることで、［1］の場合に複数のヒータを点灯させる際に、直列接続によって抵抗値が増し、温度が低く抵抗値が小さいヒータを点灯させる場合にも、突入電流が小さくなる。すなわち、発生する過大な電流を抑制し、当該ヒータと共通の電源系統に接続された他の照明機器等に発生するフリッカを抑制することができるようになる。また、［2］の場合には、低温状態を解消するため、並列接続により温度上昇を促す。また、［3］の場合には、他方のヒータの点灯は不要であり、一方のヒータのみで対処する。
【００２６】
そして、これらの発明では、複数のスイッチ素子の状態によって、交流電源に対して短絡回路を形成する経路のいずれかの位置に大電流制限素子が配置されているため、直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能な複数のヒータを有する場合に、当該複数のヒータの接続状態を切り替える際に、短絡回路が形成されたとしてもデッドショートによるスイッチ素子の破壊が防止される。このため、動作の信頼性の高いヒータ制御装置および画像形成装置を実現できる。
【００２７】
また、大電流制限素子に抵抗を用いることで、複雑なスイッチの制御や高価な素子を用いることなく、簡易な構成で廉価に所望の目的を達成する装置を構成することが可能になる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例について図面を参照しつつ詳細に説明する。
〈第１の実施の形態例〉
図１は、本発明のヒータ制御装置におけるヒータ点灯回路の第１の実施の形態例を示す回路構成図である。
【００２９】
このヒータ点灯回路は、メインヒータ（ヒータ＃１）１１とサブヒータ（ヒータ＃２）１２が、３つのスイッチ素子２１、２２、２３を介して、たとえば商用電源よりなる共通の交流電源１０に接続されて構成されている。
【００３０】
具体的には、まず、メインヒータ１１とスイッチ素子２１とが直列に交流電源１０に接続される。そして、交流電源１０とメインヒータ１１との接続点ａ１と、スイッチ素子２１と交流電源１０との接続点ａ２との間に、スイッチ素子２２およびスイッチ素子２３の直列回路が接続される。さらに、スイッチ素子２２とスイッチ素子２３との接続点ａ３と、メインヒータ１１とスイッチ素子２１との接続点ａ４との間に、サブヒータ１２が接続されている。
【００３１】
また、３つのスイッチング素子２１〜２３は制御端子からの制御信号によって、オン／オフが切り替えられるように構成されており、制御回路４０からの制御信号が各スイッチング素子の制御端子に供給されている。すなわち、スイッチ素子２１〜２３は、いずれも、たとえばトライアックなどの制御端子付きスイッチ素子よりなり、制御信号によってオン状態またはオフ状態となるよう各々が独立して制御されるものである。
【００３２】
なお、スイッチ素子はトライアックなどに限定されるものではなく、各種の素子を用いることが可能である。また、制御回路４０はスイッチ素子を制御する専用のスイッチング制御手段であってもよいし、画像形成装置の全体の制御を行うＣＰＵであってもよい。
【００３３】
また、メインヒータ１１およびサブヒータ１２は、たとえばハロゲン白熱ランプなどのヒータランプより構成され、このヒータ点灯回路においては、メインヒータ１１とサブヒータ１２とは制御回路４０により点灯・消灯の制御がなされる。
【００３４】
これらのヒータ１１、１２の加熱対象は、図２に示すような、同種の被加熱体、たとえば画像形成装置の定着部６０における対向する定着加熱ローラ６１，６２などである。なお、画像形成装置として周知の構成部分、感光体ドラムに静電潜像を形成し、この静電潜像を現像してトナー像として転写紙に転写する部分についての説明は省略する。
【００３５】
この場合には、メインヒータ１１として出力電力がたとえば９００Ｗのもの、サブヒータ１２として出力電力がたとえば３００Ｗのものが使用される。
なお、メインヒータ１１が加熱する定着加熱ローラ６１近傍には温度センサ６１ｓが配置され、メインヒータ１２が加熱する定着加熱ローラ６２近傍には温度センサ６２ｓが配置されている。
【００３６】
このヒータ点灯回路においては、スイッチ素子２１およびスイッチ素子２２を共にオフ状態とし、スイッチ素子２３をオン状態とすることにより、メインヒータ１１とサブヒータ１２の両者が直列接続状態となる（図３（ａ）参照）。また、スイッチ素子２１およびスイッチ素子２２を共にオン状態とし、スイッチ素子２３をオフ状態とすることにより、メインヒータ１１とサブヒータ１２の両者が並列接続状態となる（図３（ｂ）参照）。
【００３７】
すなわち、上記のようなヒータ点灯回路では、被加熱体の温度を検知する温度センサ６１ｓ，６２ｓからの温度データ信号に基づいて、制御回路４０が各スイッチ素子の状態を制御するように構成されている。
【００３８】
このようなヒータ制御装置においては、画像形成装置の主電源が投入された後の状態に応じて、メインヒータ１１およびサブヒータ１２が種々の態様で各々独立して制御される。たとえば被加熱体の稼動中においては、被加熱体の温度が指定温度域内に維持されるよう、温度センサにより検知される被加熱体の温度に応じて、メインヒータ１１とサブヒータ１２を共に点灯または消灯させ、あるいはメインヒータ１１とサブヒータ１２のうち、いずれか一方を点灯または消灯させる態様で、メインヒータ１１とサブヒータ１２がオン−オフ制御される。
【００３９】
なお、このヒータ制御装置における定着加熱ローラの指定温度域は、たとえば設定温度Ｔ１を含む１〜５℃の範囲であることが好ましい。
以上のように構成された本実施の形態例のヒータ制御装置あるいは画像形成装置における動作を説明する。
【００４０】
まず、制御回路４０は画像形成装置の主電源の投入あるいは画像形成の際の必要に応じてメインヒータ１１によって加熱される定着加熱ローラ（メインローラ）６１の表面温度を温度センサ６１ｓによって監視する（図４Ｓ１）。なお、制御回路４０は、メインヒータ１１のオン−オフ制御によって、定着加熱ローラ６１の表面温度が指定温度域（図５のＴ１〜Ｔ２）になるように制御している。
【００４１】
何らかの理由により定着加熱ローラ６１の表面温度が指定温度域の下限Ｔ１未満になった場合（図４Ｓ２でＹＥＳ）、メインヒータ１１とサブヒータ１２との両方、または、メインヒータ１１の一方のみを点灯して温度低下を防止すべく、制御回路４０は以下の制御を実行する。
【００４２】
ここで、制御回路４０は、サブヒータ１２によって加熱される定着加熱ローラ（サブローラ）６２の表面温度を温度センサ６２ｓによって監視する（図４Ｓ３、Ｓ４）。
【００４３】
この温度監視によって、
▲１▼定着加熱ローラ６２の温度が所定の指定温度域内（Ｔ１〜Ｔ２）にあるときには、メインヒータ１１とサブヒータ１２とを直列接続してから点灯するよう制御する（図４Ｓ５）。
▲２▼定着加熱ローラ６２の温度が所定の指定温度域未満（Ｔ１未満）になっているときは、メインヒータ１１とサブヒータ１２とを並列接続してから点灯するよう制御する（図４Ｓ６）。
▲３▼定着加熱ローラ６２の温度が所定の指定温度域（Ｔ２）を超えているときには、サブヒータ１２を点灯せずに、メインヒータ１１のみを単独で点灯するよう制御する（図４Ｓ７）。
【００４４】
以上のようにすることで、▲１▼の場合に複数のヒータを点灯させる際に、直列接続によって抵抗値が増し、温度が低く抵抗値が小さいサブヒータ１２を点灯させる場合にも、突入電流が小さくなる。すなわち、発生する過大な電流を抑制し、当該ヒータと共通の電源系統に接続された他の照明機器等に発生するフリッカを抑制することができるようになる。また、▲２▼の場合には、低温状態を解消するため、並列接続により温度上昇を促す。また、▲３▼の場合には、サブヒータ１２の点灯は不要であり、メインヒータ１１のみで対処する。
【００４５】
なお、以上の▲１▼で直列接続したメインヒータ１１とサブヒータ１２とは、一定時間経過後に、直列接続から並列接続に切り替えることで、十分な加熱を行うことが可能になる。この一定時間経過後であれば、ヒータが赤熱しており抵抗値が十分高くなっているので、並列接続状態に切り替えてもフリッカは軽減される。
【００４６】
〈第２の実施の形態例〉
図６は、本発明のヒータ制御装置におけるヒータ点灯回路の第２の実施の形態例を示す回路構成図である。既に説明した図１と同一物には同一の番号を付してある。
【００４７】
このヒータ点灯回路は、メインヒータ（ヒータ＃１）１１とサブヒータ（ヒータ＃２）１２が、３つのスイッチ素子２１、２２、２３を介して、たとえば商用電源よりなる共通の交流電源１０に接続されて構成されている。
【００４８】
具体的には、まず、メインヒータ１１とスイッチ素子２１とが直列に交流電源１０に接続される。そして、交流電源１０とメインヒータ１１との接続点ａ１と、スイッチ素子２１と交流電源１０との接続点ａ２との間に、スイッチ素子２２、大電流制限素子としての抵抗３３およびスイッチ素子２３の直列回路が接続される。さらに、スイッチ素子２２と抵抗３３との接続点ａ３と、メインヒータ１１とスイッチ素子２１との接続点ａ４との間に、サブヒータ１２が接続されている。
【００４９】
また、３つのスイッチング素子２１〜２３は制御端子からの制御信号によって、オン／オフが切り替えられるように構成されており、制御回路４０からの制御信号が各スイッチング素子の制御端子に供給されている。すなわち、スイッチ素子２１〜２３は、いずれも、たとえばトライアックなどの制御端子付きスイッチ素子よりなり、制御信号によってオン状態またはオフ状態となるよう各々が独立して制御されるものである。
【００５０】
また、メインヒータ１１およびサブヒータ１２は、たとえばハロゲン白熱ランプなどのヒータランプより構成され、このヒータ点灯回路においては、メインヒータ１１とサブヒータ１２とは制御回路４０により点灯・消灯の制御がなされる。
【００５１】
これらのヒータ１１、１２の加熱対象は、図２に示すような同種の被加熱体（たとえば画像形成装置の定着部６０における対向する定着加熱ローラ６１，６２）であることは、第１の実施の形態例と同様である。
【００５２】
このヒータ点灯回路においては、スイッチ素子２１およびスイッチ素子２２を共にオフ状態とし、スイッチ素子２３をオン状態とする（図７参照）ことにより、図８（ａ）のように、メインヒータ１１とサブヒータ１２と抵抗３３とが直列接続状態となる。また、スイッチ素子２１およびスイッチ素子２２を共にオン状態とし、スイッチ素子２３をオフ状態とする（図７参照）ことにより、図８（ｂ）のようにメインヒータ１１とサブヒータ１２の両者が並列接続状態となる。このように直列接続状態〜並列接続状態〜直列接続状態と切り替えて点灯することにより、点灯時および消灯時の突入電流を小さく抑えることが可能になる。
【００５３】
ところが、直列接続状態から並列接続状態に切り替わるタイミング、および、並列接続状態から直列接続状態に切り替わる瞬間において、スイッチ素子２２のオンとスイッチ素子２３のオンが重なることがありうる。その場合には、スイッチ素子２２とスイッチ素子２３とで電源１０に対する短絡回路を構成することになる。このため、従来はデッドショートを生じて大電流が流れていた。ところが、本実施の形態例では、交流電源に対して短絡回路を形成する経路のいずれかの位置に大電流制限素子としての抵抗３３が配置されているため、直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能な複数のヒータを有する場合に、当該複数のヒータの接続状態を切り替える際に、短絡回路が形成されたとしても抵抗３３によりデッドショートによるスイッチ素子の破壊が防止され（図８（ｃ）参照）、動作の信頼性の高いヒータ制御装置および画像形成装置を実現できる。
【００５４】
なお、従来のデッドショート発生時には、大電流が流れることにより、スイッチ素子２２かスイッチ素子２３が破壊されていた。ここで、スイッチ素子２２が破壊されると、複数のヒータを並列接続することができず、低温異常が発生して正常な画像形成ができなくなる。一方、スイッチ素子２３が破壊されると、直列制御ができず、ちらつきの発生の原因となる。ところが、本実施の形態例によれば、このような不具合は解消される。
【００５５】
また、この実施の形態例のように大電流制限素子としての抵抗３３を配置することで、全スイッチ素子を一定時間一斉にオフするような面倒な制御は不要になる。また、大電流制限素子に抵抗を用いることで、複雑なスイッチの制御や高価な素子を用いることなく、簡易な構成で廉価に所望の目的を達成する装置を構成することが可能になる。
【００５６】
〈第３の実施の形態例〉
図９は、本発明のヒータ制御装置におけるヒータ点灯回路の第３の実施の形態例を示す回路構成図である。既に説明した図１や図６と同一物には同一の番号を付してある。
【００５７】
このヒータ点灯回路は、メインヒータ（ヒータ＃１）１１とサブヒータ（ヒータ＃２）１２が、３つのスイッチ素子２１、２２、２３を介して、たとえば商用電源よりなる共通の交流電源１０に接続されて構成されている。
【００５８】
具体的には、まず、メインヒータ１１とスイッチ素子２１とが直列に交流電源１０に接続される。そして、交流電源１０とメインヒータ１１との接続点ａ１と、スイッチ素子２１と交流電源１０との接続点ａ２との間に、スイッチ素子２２、大電流制限素子としての抵抗３３およびスイッチ素子２３の直列回路が接続される。さらに、スイッチ素子２２と抵抗３３との接続点ａ３と、メインヒータ１１とスイッチ素子２１との接続点ａ４との間に、サブヒータ１２が接続されている。
【００５９】
また、３つのスイッチング素子２１〜２３は制御端子からの制御信号によって、オン／オフが切り替えられるように構成されており、制御回路４０からの制御信号が各スイッチング素子の制御端子に供給されている。すなわち、スイッチ素子２１〜２３は、いずれも、たとえばトライアックなどの制御端子付きスイッチ素子よりなり、制御信号によってオン状態またはオフ状態となるよう各々が独立して制御されるものである。
【００６０】
これらのヒータ１１、１２の加熱対象は、図２に示すような同種の被加熱体（たとえば画像形成装置の定着部６０における対向する定着加熱ローラ６１，６２）であることは、第１の実施の形態例と同様である。
【００６１】
なお、メインヒータ１１が加熱する定着加熱ローラ６１近傍には温度センサ６１ｓが配置され、メインヒータ１２が加熱する定着加熱ローラ６２近傍には温度センサ６２ｓが配置されている。そして、被加熱体の温度を検知する温度センサ６１ｓ，６２ｓからの温度データ信号に基づいて、制御回路４０が各スイッチ素子の状態を制御するように構成されている。
【００６２】
このようなヒータ制御装置においては、画像形成装置の主電源が投入された後の状態に応じて、メインヒータ１１およびサブヒータ１２が種々の態様で各々独立して制御される。たとえば被加熱体の稼動中においては、被加熱体の温度が指定温度域内に維持されるよう、温度センサにより検知される被加熱体の温度に応じて、メインヒータ１１とサブヒータ１２を共に点灯または消灯させ、あるいはメインヒータ１１とサブヒータ１２のうち、いずれか一方を点灯または消灯させる態様で、メインヒータ１１とサブヒータ１２がオン−オフ制御される。
【００６３】
以上のように構成された本実施の形態例のヒータ制御装置あるいは画像形成装置における動作としては、図４のフローチャートで説明した第１の実施の形態例と同様に、温度監視によって、
▲１▼定着加熱ローラ６２の温度が所定の指定温度域内（Ｔ１〜Ｔ２）にあるときには、メインヒータ１１とサブヒータ１２とを直列接続してから点灯するよう制御する（図４Ｓ５）。
▲２▼定着加熱ローラ６２の温度が所定の指定温度域未満（Ｔ１未満）になっているときは、メインヒータ１１とサブヒータ１２とを並列接続してから点灯するよう制御する（図４Ｓ６）。
▲３▼定着加熱ローラ６２の温度が所定の指定温度域（Ｔ２）を超えているときには、サブヒータ１２を点灯せずに、メインヒータ１１のみを単独で点灯するよう制御する（図４Ｓ７）。
【００６４】
以上のようにすることで、▲１▼の場合に複数のヒータを点灯させる際に、直列接続によって抵抗値が増し、温度が低く抵抗値が小さいサブヒータ１２を点灯させる場合にも、突入電流が小さくなる。すなわち、発生する過大な電流を抑制し、当該ヒータと共通の電源系統に接続された他の照明機器等に発生するフリッカを抑制することができるようになる。また、▲２▼の場合には、低温状態を解消するため、並列接続により温度上昇を促す。また、▲３▼の場合には、サブヒータ１２の点灯は不要であり、メインヒータ１１のみで対処する。なお、以上の▲１▼で直列接続したメインヒータ１１とサブヒータ１２とは、一定時間経過後に、直列接続から並列接続に切り替えることで、十分な加熱を行うことが可能になる。この一定時間経過後であれば、ヒータが赤熱しており抵抗値が十分高くなっているので、並列接続状態に切り替えてもフリッカは軽減される。
【００６５】
そして、以上のような直列接続状態と並列接続状態との切り替えにおいて、点灯時や消灯時の突入電流を小さく抑えることが可能になるが、直列接続状態から並列接続状態に切り替わるタイミング、および、並列接続状態から直列接続状態に切り替わる瞬間において、スイッチ素子２２のオンとスイッチ素子２３のオンが重なることがありうる。その場合には、スイッチ素子２２とスイッチ素子２３とで電源１０に対する短絡回路を構成することになるが、本実施の形態例では、交流電源に対して短絡回路を形成する経路のいずれかの位置に大電流制限素子としての抵抗３３が配置されているため、短絡回路が形成されたとしても抵抗３３によりデッドショートによるスイッチ素子の破壊が防止され（図８（ｃ）参照）、動作の信頼性の高いヒータ制御装置および画像形成装置を実現できる。
【００６６】
なお、従来のデッドショート発生時には、大電流が流れることにより、スイッチ素子２２かスイッチ素子２３が破壊されていた。ここで、スイッチ素子２２が破壊されると、複数のヒータを並列接続することができず、低温異常が発生して正常な画像形成ができなくなる。一方、スイッチ素子２３が破壊されると、直列制御ができず、ちらつきの発生の原因となる。ところが、本実施の形態例によれば、このような不具合は解消される。
【００６７】
また、この実施の形態例のように大電流制限素子としての抵抗３３を配置することで、全スイッチ素子を一定時間一斉にオフするような面倒な制御は不要になる。また、大電流制限素子に抵抗を用いることで、複雑なスイッチの制御や高価な素子を用いることなく、簡易な構成で廉価に所望の目的を達成する装置を構成することが可能になる。
【００６８】
【実施例】
〈実施例１〉
出力電力が９００Ｗのメインヒータ１１と、出力電力が３００Ｗのサブヒータ１２の２つのハロゲン白熱ランプが定着加熱ローラ６１，６２の加熱源としてそれぞれ設けられた定着装置６０を備えた画像形成装置を用い、定着加熱ローラの設定温度を２０７℃、指定温度域を２０５〜２０８℃に設定した。
【００６９】
そして、メインヒータ１１とサブヒータ１２が直列接続状態に保持される時間を、加熱定着ローラ６１，６２の温度が加熱開始前の温度より１℃上昇するまでに要する時間に設定すると共に、メインヒータ１１とサブヒータ１２が直列接続状態に保持される時間を３ｓｅｃに設定して、定着装置６０の定着加熱ローラ６１，６２の温度が指定温度域内に維持されるようメインヒータ１１とサブヒータ１２がオン−オフ制御されている状態において、メインヒータ１１とサブヒータ１２を点灯させたときに流れる突入電流のピーク値を測定したところ、突入電流が２４Ａであった。
【００７０】
また、電圧変動量により規定されるコピー動作中のフリッカ値（短期間フリッカ値）および電圧変動の発生頻度により規定されるスタンバイ中のフリッカ値（長期間フリッカ値）をフリッカ測定装置「フリッカーメーター」を用いて測定したところ、短期間フリッカ値は０．８８、長期間フリッカ値は０．６３であり、いずれも、規定された範囲を満足するものであった。
【００７１】
〈比較例１〉
実施例１と同様の画像形成装置において、メインヒータ１１とサブヒータ１２を直列接続状態を経由させずに点灯させることにより、定着装置６０における定着加熱ローラ６１，６２の温度が指定温度域内に維持されるようメインヒータ１１とサブヒータ１２がオン−オフ制御されている状態において、メインヒータ１１とサブヒータ１２を点灯させたときに流れる突入電流のピーク値を測定したところ、突入電流が５５Ａであった。
【００７２】
また、短期間フリッカ値および長期間フリッカ値を測定したところ、短期間フリッカ値は２．０、長期間フリッカ値は１．１１であり、いずれも、規定された範囲を満足しないものであった。
【００７３】
以上の結果から、メインヒータとサブヒータが並列接続状態で点灯されるときに、直列接続状態を経由することにより、突入電流が抑制される結果、これらのヒータと共通の電源系統に接続された他の照明機器等に発生するフリッカを抑制することができ、従って、出力電力の合計値が大きいヒータを加熱源として備えた定着装置を有する場合であっても、フリッカ規格を満足させることができることがわかる。
【００７４】
〈実施例２〉
出力電力が９００Ｗのメインヒータ１１と、出力電力が３００Ｗのサブヒータ１２の２つのハロゲン白熱ランプが定着加熱ローラ６１，６２の加熱源として設けられ、大電流制限素子としての抵抗３３には１．８Ω（２０Ｗ）のセメント抵抗を用いた定着装置６０を備えた画像形成装置を用いた。
【００７５】
そして、メインヒータ１１とサブヒータ１２とが直列接続状態と並列接続状態とに切り替わるようにして、定着装置６０の定着加熱ローラ６１，６２の温度が指定温度域内に維持されるようメインヒータ１１とサブヒータ１２がオン−オフ制御されるように設定した。
【００７６】
この状態において、スイッチ素子２２とスイッチ素子２３とのオン期間が重なった場合に流れる電流のピーク値を測定したところ、ピークで１８０Ａであり、安全な範囲であった。このため、スイッチ素子の破壊を防止できる。なお、ヒータの並列接続状態では抵抗は全く作用しない。
【００７７】
〈比較例２〉
実施例２と同様の画像形成装置において、メインヒータ１１とサブヒータ１２とが直列接続状態と並列接続状態とに切り替わるようにして、スイッチ素子２２とスイッチ素子２３とのオン期間が重なった場合には測定できない程の大電流（抵抗がほぼ０であるため、理論的には無限大）が瞬間的に流れ、安全な範囲を逸脱していた。このため、電源に悪影響を与えると共に、スイッチ素子の破壊を招くことになる。
【００７８】
以上の結果から、メインヒータとサブヒータが直列接続状態と並列接続状態とで点灯されるときに、大電流制限素子としての抵抗３３を配置することで、短絡回路が形成されたとしてもデッドショートによるスイッチ素子の破壊が防止される。このため、動作の信頼性の高いヒータ制御装置および画像形成装置を実現できることが分かった。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、以下のような効果が得られる。
（１）複数のヒータを点灯させる際に、ローラの温度に応じて直列接続とすることで抵抗値が増し、突入電流が小さくなる。すなわち、発生する過大な電流を抑制し、当該ヒータと共通の電源系統に接続された他の照明機器等に発生するフリッカを抑制することができるようになる。
【００８０】
（２）複数のヒータの接続状態を切り替える複数のスイッチ素子の状態によって、交流電源に対して短絡回路を形成する経路の位置に大電流制限素子が配置されているため、直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能な複数のヒータを有する場合に、当該複数のヒータの接続状態を切り替える際に、短絡回路が形成されたとしてもデッドショートによるスイッチ素子の破壊が防止される。このため、動作の信頼性の高いヒータ制御装置および画像形成装置を実現できる。
【００８１】
（３）複数のヒータを点灯させる際に、ローラの温度に応じて直列接続とすることで抵抗値が増し、発生する過大な電流を抑制し、当該ヒータと共通の電源系統に接続された他の照明機器等に発生するフリッカを抑制することができると共に、スイッチ素子の状態によって交流電源に対して短絡回路を形成する経路の位置に大電流制限素子を配置することで、ヒータの直列接続状態と並列接続状態との間で切り替える際に、短絡回路が形成されたとしてもデッドショートによるスイッチ素子の破壊が防止して、動作の信頼性の高いヒータ制御装置および画像形成装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態例のヒータ制御装置におけるヒータ点灯回路の一例を示す回路構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態例の画像形成装置の主要部の構成を示す構成図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態例のヒータ制御装置におけるヒータの接続状態の一例を示す回路構成図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態例の動作状態を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態例のヒータ制御に関する説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態例のヒータ制御装置におけるヒータ点灯回路の一例を示す回路構成図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態例の動作状態を説明するタイムチャートである。
【図８】本発明の第２の実施の形態例のヒータ制御装置におけるヒータの接続状態の一例を示す回路構成図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態例のヒータ制御装置におけるヒータ点灯回路の一例を示す回路構成図である。
【符号の説明】
１０  交流電源
１１  メインヒータ
１２  サブヒータ
２１、２２、２３  スイッチ素子
６０  定着器
６１，６２  定着加熱ローラ
６１ｓ，６２ｓ  温度センサ
【図１】
0004196244.tif 000002
【図２】
0004196244.tif 000003
【図３】
0004196244.tif 000004
【図４】
0004196244.tif 000005
【図５】
0004196244.tif 000006
【図６】
0004196244.tif 000007
【図７】
0004196244.tif 000008
【図８】
0004196244.tif 000009
【図９】
0004196244.tif 000010