特許 6922622 画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6922622

(24)【登録日】2021年8月2日

(45)【発行日】2021年8月18日

(54)【発明の名称】画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20210805BHJP

   G03G 21/00 20060101ALI20210805BHJP

   G03G 15/00 20060101ALI20210805BHJP

   H05B 3/00 20060101ALI20210805BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/20 555

   G03G21/00 398

   G03G15/00 303

   H05B3/00 310D

【請求項の数】11

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-190675(P2017-190675)

(22)【出願日】2017年9月29日

(65)【公開番号】特開2019-66620(P2019-66620A)

(43)【公開日】2019年4月25日

【審査請求日】2020年8月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005267

【氏名又は名称】ブラザー工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000992

【氏名又は名称】特許業務法人ネクスト

(72)【発明者】

【氏名】原田 侑弥

【審査官】 小池 俊次

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２２２０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６４３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２５７６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１６６４４７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ １５／２０

Ｇ０３Ｇ ２１／００

Ｇ０３Ｇ １５／００

Ｈ０５Ｂ ３／００

Ｇ０５Ｄ ２３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電源から供給される電力によって加熱するヒータと、
前記ヒータを備え、シートに形成されたトナーによる画像を定着させる定着部と、
交流電源と前記ヒータとの間に設けられ、交流電源と前記ヒータとを導通させる状態であるオン状態と、交流電源と前記ヒータとを導通させない状態であるオフ状態とを切り替える切替素子と、
前記定着部の温度に応じた信号を出力する温度センサと、
交流電源の波形の連続する複数の半波を制御周期として、異なる温度毎に、前記制御周期において前記切替素子を前記オン状態にする期間を示す情報であるオン情報を対応させたテーブルを記憶するメモリと、
前記テーブルを参照して、前記温度センサから入力される信号に基づいて検出した前記定着部の温度である検出温度に対応する前記オン情報を設定し、設定した前記オン情報で示される期間、前記切替素子が前記オン状態となるように、前記切替素子を制御する制御装置と、を備え、
前記オン情報は、
前記制御周期を構成する複数の半波のうち前記切替素子が第１期間前記オン状態とされる一又は複数の半波を示す第１情報と、
前記制御周期に対する、前記第１情報で示される各半波における前記第１期間の合計の割合である第１割合を示す第２情報と、
前記制御周期を構成する複数の半波のうち前記第１情報で示される半波以外の一又は複数の半波それぞれにおいて、前記切替素子が前記オン状態とされる第２期間であって、前記第１期間よりも短い前記第２期間を示す第３情報と、
前記制御周期に対する、前記第３情報で示される各半波における前記第２期間の合計の割合である第２割合を示す第４情報と、を含み、
前記テーブルは、
前記第２情報で示される前記第１割合が互いに第１値で、且つ、前記第４情報で示される前記第２割合が互いに異なる、複数の前記オン情報を含む第１グループと、
前記第２情報で示される前記第１割合が互いに前記第１値よりも大きい第２値で、且つ、前記第４情報で示される前記第２割合が互いに異なる、複数の前記オン情報を含む第２グループと、に区分され、
前記制御装置は、
前記第１グループに含まれる前記オン情報のうち前記第２割合が最大値となる前記オン情報を設定しているときに前記検出温度が下降した場合には、前記第２グループに含まれる前記オン情報のうち前記第２割合が最大値となる前記オン情報を設定する画像形成装置。

【請求項2】

前記制御装置は、
第１グループに含まれる前記オン情報の内、前記第２割合が最大値となる前記オン情報を設定しているときに、検出温度が下降した場合には、前記検出温度が第２グループに含まれる前記オン情報のうち前記第２割合が最大値となる前記オン情報に対応する温度に到達するまでは現在のオン情報を維持して設定し、
該温度に到達した後に第２グループに含まれる前記オン情報の内、前記第２割合が最大値となる前記オン情報へと切り替えて設定する請求項１に記載の画像形成装置。

【請求項3】

前記制御装置は、
第１グループに含まれる前記オン情報の内、前記第２割合が最大値となる前記オン情報を設定しているときに、検出温度が下降した場合であって、前記検出温度が第２グループに含まれる前記オン情報のうち前記第２割合が最大値となる前記オン情報に対応する温度に到達する前に検出温度が安定した場合には、
第２グループに含まれる前記オン情報の内、安定した検出温度に対応するオン制御へと切り替えて設定する請求項２に記載の画像形成装置。

【請求項4】

前記制御装置は、
前記第２グループに含まれる前記オン情報の内、前記第２割合が最大値となる前記オン情報を設定しているときに、検出温度が上昇した場合には、前記第２グループに含まれる前記オン情報の内、前記第２割合が前記最大値より小さい第１値となる前記オン情報へと切り替えて設定する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。

【請求項5】

前記制御装置は、
前記第２グループに含まれる前記オン情報の内、前記第２割合が前記第１値となる前記オン情報を設定しているときに、検出温度が上昇した場合には、前記第２グループに含まれる前記オン情報の内、前記第２割合が前記第１値より小さい第２値となる前記オン情報へと切り替えて設定する請求項４に記載の画像形成装置。

【請求項6】

前記制御装置は、
前記第２グループに含まれる前記オン情報の内、前記第２割合が最小値となる前記オン情報を設定しているときに、検出温度が上昇した場合には、前記第１グループに含まれる前記オン情報の内、前記第２割合が最大値となる前記オン情報へと切り替えて設定する請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。

【請求項7】

前記制御装置は、
前記第２グループに含まれる前記オン情報の内、前記第２割合が最大値より小さい第３値となる前記オン情報を設定しているときに、検出温度が下降した場合には、前記第２グループに含まれる前記オン情報の内、前記第２割合が前記第３値より大きい第４値となる前記オン情報へと切り替えて設定する請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。

【請求項8】

前記制御装置は、
検知温度が目標温度に到達するまで或いは温度リップルが閾値以下となるまでの間において、各グループ内で前記第２割合が最大値となる前記オン情報のみを設定する請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。

【請求項9】

第２割合の最大値を１０％以下とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。

【請求項10】

交流電源の半周期に対する前記第１期間の割合は９０％以上である請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。

【請求項11】

前記制御装置は、
前記第１情報で示される半波が始まるゼロクロスタイミングによって前記切替素子が前記オン状態となってから、前記第１情報で示される半波が終わるゼロクロスタイミングまで前記切替素子の前記オン状態が継続するように、前記切替素子を制御する請求項１０に記載の画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、画像をシートに印刷する画像形成装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、画像を印刷対象物であるシートに印刷する為の画像形成装置として、シートに一旦形成されたトナーによる画像を加熱することによって定着させ、印刷を行う画像形成装置について知られている。また、上記画像の加熱は、通電されたヒータによって加熱された定着部により行われるのが一般的であるが、定着部を目標温度に対してできる限り一定に保つためには、ヒータの通電状態を適切に制御することが重要である。

【0003】

例えば、特開２０１１−１６４３８７号公報には、ヒータへ供給する電流の波形について、半波単位でオン又はオフに制御する波数制御と、半波内の任意の位相角でオン又はオフに制御する位相制御を組み合わせることによって、フリッカや高調波電流を抑制することについて提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−１６４３８７号公報（第８−１１頁）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、上記特許文献１では、波数制御と位相制御を組み合わせた電流の波形パターンについて、デューティ比を基準にしてデューティ比が異なる複数のパターンを用意し、波形パターンを１制御周期毎に切り替えることによってヒータの通電制御を行っている。しかしながら、上記特許文献１のようにヒータの通電状態をデューティ比が異なる波形パターンの間で切り替える制御を行ったとしても、フリッカや高調波電流を十分に抑制することができなかった。更に、上記のヒータの通電制御では、フリッカや高調波電流に加えて温度リップルについても低減することが求められている。

【0006】

フリッカや高調波電流に加えて、温度リップルについても低減する為には、ヒータに供給する電流の波形パターンについて単にデューティ比を変えるのみではなく、波形パターンの形状や波形パターンの切り換え態様についてより最適化する必要がある。

【0007】

本発明は前記従来における問題点を解消するためになされたものであり、ヒータの通電制御を行うに際して、異なる温度毎に対応させた異なる複数の制御パターンを予め複数のグループに区分して記憶し、ヒータに供給する電流の制御パターンを切り替える際に定着部の検出温度の変化方向に応じて異なる態様で制御パターンを切り替えるとともに、上記グループを考慮した切り替えを行うことによって、温度リップルの低減が可能とするとともに、高調波電流やフリッカについても抑制することを可能にした画像形成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】

【0008】

前記目的を達成するため本願に係る画像形成装置は、交流電源から供給される電力によって加熱するヒータと、前記ヒータを備え、シートに形成されたトナーによる画像を定着させる定着部と、交流電源と前記ヒータとの間に設けられる切替素子であって、交流電源と前記ヒータとを導通させる状態であるオン状態と、交流電源と前記ヒータとを導通させない状態であるオフ状態とが切り替わる切替素子と、前記定着部の温度に応じた信号を出力する温度センサと、交流電源の波形の連続する複数の半波を制御周期として、異なる温度毎に、前記制御周期において前記切替素子を前記オン状態にする期間を示す情報であるオン情報を対応させたテーブルを記憶するメモリと、前記テーブルを参照して、前記温度センサから入力される信号に基づいて検出した前記定着部の温度である検出温度に対応する前記オン情報を設定し、設定した前記オン情報で示される期間、前記切替素子が前記オン状態となるように、前記切替素子を制御する制御装置と、を備え、前記オン情報は、前記制御周期を構成する複数の半波のうち前記切替素子が第１期間前記オン状態とされる一又は複数の半波を示す第１情報と、前記制御周期に対する、前記第１情報で示される各半波における前記第１期間の合計の割合である第１割合を示す第２情報と、前記制御周期を構成する複数の半波のうち前記第１情報で示される半波以外の一又は複数の半波それぞれにおいて、前記切替素子が前記オン状態とされる第２期間であって、前記第１期間よりも短い前記第２期間を示す第３情報と、前記制御周期に対する、前記第３情報で示される各半波における前記第２期間の合計の割合である第２割合を示す第４情報と、を含み、前記テーブルは、前記第２情報で示される前記第１割合が互いに第１値で、且つ、前記第４情報で示される前記第２割合が互いに異なる、複数の前記オン情報を含む第１グループと、前記第２情報で示される前記第１割合が互いに前記第１値よりも大きい第２値で、且つ、前記第４情報で示される前記第２割合が互いに異なる、複数の前記オン情報を含む第２グループと、に区分され、前記制御装置は、前記第１グループに含まれる前記オン情報のうち前記第２割合が最大値となる前記オン情報を設定しているときに前記検出温度が下降した場合には、前記第２グループに含まれる前記オン情報のうち前記第２割合が最大値となる前記オン情報を設定することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本願の画像形成装置は、ヒータに供給する電流の制御パターンを切り替える際に、定着部の検出温度の変化方向に応じて異なる態様で制御パターンを切り替えるとともに、制御パターンを区分するグループを考慮した切り替えを行うことによって、温度リップルの低減が可能とするとともに、高調波電流やフリッカについても抑制することを可能とする。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態であるプリンタの構成を概略的に示す模式図である。

【図2】同プリンタの電気的構成を示すブロック図である。

【図3】定着部の温度制御を行うために必要な電気的構成を示すブロック図である。

【図4】定着部の温度制御に用いる温度テーブルを示す図である。

【図5】温度テーブルに含まれるオン情報で制御する場合に、ヒータに供給される電流の波形パターンの一例を示した図である。

【図6】本実施形態に係る定着部の温度制御処理プログラムのフローチャートである。

【図7】オン情報の切り換え態様の一例を示した図である。

【図8】オン情報の切り換え態様の一例を示した図である。

【図9】変形例について示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本願に係る画像形成装置をプリンタに具体化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態のプリンタ１０の概略構成を示している。尚、以下の説明において、前後方向及び上下方向は、紙面に記載された通りである。

【0012】

［プリンタの全体構成］
本実施形態に係るプリンタ１０は、電子写真方式のカラーレーザプリンタであり、シートＰに所望の画像を印字する。但し、プリンタ１０は、モノクロレーザプリンタでもよい。プリンタ１０は、本体筐体１１、操作パネル１３、３つの給紙トレイ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ、印刷部１７、及び定着部１９等を備えている。

【0013】

本体筐体１１は、略箱型形状をなし、内部に印刷部１７や給紙トレイ１５Ａ〜１５Ｃ等を収容している。操作パネル１３は、例えば、タッチパネルであり、本体筐体１１の上面に設けられている。操作パネル１３は、プリンタ１０の動作状況の表示やユーザによる入力操作の受け付けを行う。ここでいうユーザによる入力操作には、例えば、印刷部１７による印字の中止を指示する操作の他、給紙トレイ１５Ａ〜１５Ｃに補充したシートＰに係わるシート情報を入力する操作等を含む。

【0014】

シート情報には、例えば、シートＰの厚さを示すシート種別がある。シート種別には、例えば、厚紙、普通紙、及び薄紙がある。

【0015】

給紙トレイ１５Ａ〜１５Ｃの各々は、本体筐体１１内における下部に設けられており、画像の印字に供される複数のシートＰを収容している。例えば、給紙トレイ１５Ａ〜１５Ｃの各々は、異なる厚さのシートＰをそれぞれ収納している。尚、以下の説明では、給紙トレイ１５Ａ〜１５Ｃの各々を区別せずに総称して説明する場合には、給紙トレイ１５と表記する。

【0016】

給紙トレイ１５は、本体筐体１１に対して前方側に引き出し可能に構成されている。また、給紙トレイ１５は、前方側に引き出した後、本体筐体１１に対して取り外し、及び取り付け可能に構成されている。ユーザは、給紙トレイ１５を本体筐体１１から引き出して、各給紙トレイ１５Ａ〜１５Ｃ上にシートＰを補充することができる。

【0017】

本体筐体１１には、給紙トレイ１５Ａ〜１５Ｃの各々に対応して設けられ、給紙トレイ１５Ａ〜１５Ｃの取り付けの有無を検出するトレイセンサ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃが設けられている。トレイセンサ２１Ａ〜２１Ｃは、給紙トレイ１５Ａ〜１５Ｃの前方且つ上方に設けられている。トレイセンサ２１Ａ〜２１Ｃの各々は、例えば、光学式センサであり、各給紙トレイ１５Ａ〜１５Ｃに向けて発光し、反射光の強弱に応じた信号を制御装置５１（図２参照）に出力する。トレイセンサ２１Ａ〜２１Ｃは、給紙トレイ１５Ａ〜１５Ｃが装着状態にある時と装着状態にない時とで、異なる強度の信号を制御装置５１に出力する。

【0018】

また、本体筐体１１には、各給紙トレイ１５Ａ〜１５Ｃの各々に収納されたシートＰを給紙するための給紙ローラ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃが設けられている。各給紙トレイ１５Ａ〜１５Ｃ上のシートＰは、給紙ローラ２３Ａ〜２３Ｃの各々によって一枚毎に分離され搬送経路３１へ搬送される。搬送経路３１に搬送されたシートＰは、印刷部１７まで搬送される。つまり、装着状態にある給紙トレイ１５内に収納されたシートＰは、給紙ローラ２３Ａ〜２３ＣでシートＰを印刷部１７に供給することが可能な位置にあると言える。

【0019】

印刷部１７は、本体筐体１１内において給紙トレイ１５の上方に設けられ、シートＰに所望の画像を印字する。印刷部１７は、スキャナユニット３３、４つの画像形成ユニット３５、及びベルトユニット３７等を備えている。スキャナユニット３３は、本体筐体１１内の上部に設けられており、ポリゴンモータ、ポリゴンミラー、レーザ光源、反射ミラー、及びレンズ等（図示略）を備えている。スキャナユニット３３は、所望の画像に起因したレーザ光をレーザ光源から出射し、ポリゴンミラー、反射ミラー、及びレンズ等を介して、各画像形成ユニット３５の感光体ドラム３８の表面に静電潜像を生成する。

【0020】

４つの画像形成ユニット３５は、スキャナユニット３３とベルトユニット３７との上下方向の間に設けられ、前後方向に沿って並設されている。各画像形成ユニット３５は、例えば、前方から順に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー色に対応している。画像形成ユニット３５は、帯電器（図示略）によって感光体ドラム３８の表面を一様に正極性に帯電させる。画像形成ユニット３５は、感光体ドラム３８の表面に生成された静電潜像に現像剤（トナー）を供給し、当該静電潜像を現像してトナー像を生成する。

【0021】

ベルトユニット３７は、４つの画像形成ユニット３５の下方であって、給紙トレイ１５の上方に設けられている。ベルトユニット３７は、環状のベルトを回転させることで、シートＰを定着部１９へ搬送する。また、ベルトユニット３７の内側に転写ローラ３９が設けられている。転写ローラ３９は、負極性の転写バイアスを印加されることによって、感光体ドラム３８の表面のトナー像をシートＰへ転写する。

【0022】

定着部１９は、ベルトユニット３７の後方に設けられ、シートＰに転写したトナー像を熱定着させる。定着部１９は、加熱ローラ４１、及びニップローラ４３を備えている。加熱ローラ４１は、ハロゲンランプ等のヒータ４９を備え、回転駆動可能に設けられている。尚、ヒータ４９は、交流電源から供給される電力によって加熱ローラ４１を加熱する加熱装置であり、後述のように交流電源とヒータ４９との間に設けられる切替素子によって、交流電源とヒータ４９とを導通させる状態であるオン状態と、交流電源とヒータ４９とを導通させない状態であるオフ状態とが切り替わる。ニップローラ４３は、加熱ローラ４１の下方に配置され、加熱ローラ４１を押圧するように接触している。定着部１９は、トナー像を坦持したシートＰを加熱しつつ、加熱ローラ４１とニップローラ４３とによって狭持することによって、シートＰを通過させる。

【0023】

定着部１９の内部には、定着部１９の温度を検出するための温度センサ４７が設けられている。温度センサ４７は、加熱ローラ４１の軸方向に沿って、加熱ローラ４１に接触しない程度の近い位置に設けられている。温度センサ４７は、サーミスタ等であり、加熱ローラ４１の外周温度に応じた信号を出力する。

【0024】

定着部１９の下流であって本体筐体１１の上部には、排紙トレイ４５が設けられている。搬送経路３１は、図１に示すように、給紙トレイ１５の給紙位置から印刷部１７を介して排紙トレイ４５までの略Ｓ字形状の経路を備えている。

【0025】

［プリンタの電気的構成］
図２は、プリンタ１０の電気的構成を示している。プリンタ１０は、制御装置５１、タイマ５３、及びメモリ５５等を備えている。制御装置５１は、ＣＰＵ及びＲＡＭを備え、メモリ５５に格納された制御プログラムに基づく処理を実行することによって、プリンタ１０の各部を統括的に制御する。ここでいう各部とは、上記した操作パネル１３、印刷部１７、及び定着部１９（ヒータ４９を含む）等である。例えば、制御装置５１は、シートＰが定着部１９を通過中に、後述のように定着部１９（より具体的には定着部１９を構成する加熱ローラ４１）の温度を目標温度に維持するように制御する。それによって、加熱ローラ４１の温度は、目標温度を含んだ許容温度範囲内に収められる。目標温度は、例えば、２００℃である。尚、以下の説明では、加熱ローラ４１の温度は、定着部１９の温度とも表記する。また、制御装置５１は、ＣＰＵで制御プログラムを実行するソフト処理に限らず、ＡＳＩＣ等の専用のハードウェアを備え、ハード処理を実行することによって、プリンタ１０の各部を制御する構成でもよい。

【0026】

タイマ５３は、制御装置５１の信号を入力したことに応じて、時間の計測を開始又は停止する。タイマ５３は、時間の計測を開始すると、一定時間が経過する毎にタイマカウント値をカウントアップする。尚、タイマ５３は、制御装置５１に内蔵されたハードウェアであってもよいし、ＣＰＵで制御プログラムを実行するソフト処理で構成してもよい。

【0027】

メモリ５５には、プリンタ１０を制御するための各種制御プログラムや、後述の温度テーブル、各種の設定データ等が記憶されている。メモリ５５には、シート情報及び印刷データが記憶されている。メモリ５５内のシート情報は、給紙トレイ１５及び印刷ジョブに対応付けられて記憶されている。このシート情報には、シートＰのシート種別など情報が設定されている。メモリ５５内の印刷データは、印刷ジョブに対応付けられて記憶されている。制御装置５１は、印字を行う際に、給紙トレイ１５Ａ〜１５Ｃのうち、印刷ジョブに設定された給紙トレイからシートＰを供給し、印刷ジョブの印刷データに基づく画像を印刷部１７によって印字する。尚、図２中の「トレイ１〜３」は、給紙トレイ１５Ａ〜１５Ｃの各々に対応している。

【0028】

操作パネル１３は、ユーザによるタッチパネルへの入力操作に応じた信号を制御装置５１に出力する。また、操作パネル１３は、制御装置５１からの指令に応じた画像を表示する。

【0029】

トレイセンサ２１Ａ〜２１Ｃは、給紙トレイ１５の挿抜動作に応じた信号を制御装置５１に出力する。これにより、制御装置５１は、給紙トレイ１５の装着状態又は取り外し状態を検知することが可能となる。ここでいう、給紙トレイ１５の装着状態とは、本体筐体１１内に給紙トレイ１５の全体を収容した状態をいう。また、給紙トレイ１５の取り外し状態とは、例えば、本体筐体１１から給紙トレイ１５の一部又は全部を引き出した状態をいう。言い換えると、給紙トレイ１５の取り外し状態とは、給紙トレイ１５が装着状態にない状態をいう。尚、トレイセンサ２１Ａ〜２１Ｃは、光学式センサでなく、例えば、装着状態にある給紙トレイ１５に押下されるスイッチ式のセンサであってもよい。また、給紙ローラ２３Ａ〜２３ＣでシートＰを印刷部１７に供給することが可能な位置にシートＰがあるか否かを判断するために、トレイセンサ２１Ａ〜２１Ｃを用いて給紙トレイ１５が装着状態にあるか否かを検出するのに替えて、例えば、本体筐体１１における、装着状態にある給紙トレイ１５と対向する位置に設けられ、給紙トレイ１５内のシートＰの有無に応じた信号を制御装置５１に出力するセンサを用いて、給紙トレイ１５内のシートＰの有無を検出してもよい。

【0030】

温度センサ４７は、加熱ローラ４１の外周温度に応じた信号を制御装置５１に出力する。これにより、制御装置５１は、加熱ローラ４１の外周温度を、定着部１９の検出温度として取得することが可能となる。

【0031】

ゼロクロス検出回路５７及び切替素子５９は、制御装置５１が定着部１９の温度を制御する際に使用される。その詳細については、後述する。

【0032】

以下では、特に定着部１９の温度制御を行うために必要な電気的構成について図３を用いて説明する。

【0033】

ゼロクロス検出回路５７は、交流電源である電源６１から印加される駆動電圧のゼロクロスタイミングを検出して、その検出信号を制御装置５１に出力する。ゼロクロスタイミングは、駆動電圧波形において電圧が０（零）になるポイントである。このゼロクロスタイミングにおいて電流値も０になる。切替素子５９は、電源６１とヒータ４９との間に設けられ、制御装置５１による制御の下で、電源６１とヒータ４９とを導通させる状態であるオン状態と、電源６１とヒータ４９とを導通させない状態であるオフ状態とを切り替える。

【0034】

そして、制御装置５１は、ゼロクロス検出回路５７の検出信号に基づいた位相制御及び波数制御を切替素子５９で行うことによって、ヒータ４９の通電制御を行う。その際、制御装置５１は、温度センサ４７によって取得された定着部１９の検出温度と目標温度との温度差と、メモリ５５に記憶された温度テーブルと用いて上記オン状態とオフ状態とを切り替える。

【0035】

より具体的には、温度テーブルは、交流電源の波形の連続する複数の半波を制御周期として、異なる温度毎に、制御周期において切替素子５９をオン状態にする期間を示す情報であるオン情報を対応させたテーブルである。そして、制御装置５１は、温度テーブルを参照して、温度センサ４７によって取得された定着部１９の検出温度に対応するオン情報を設定し、設定したオン情報で示される期間、切替素子５９がオン状態となるように、切替素子５９を制御する。これにより、定着部１９の温度制御が行われる。尚、温度テーブルの詳細について後述する。

【0036】

また、本実施形態では定着部１９の温度制御として、半波単位でオン又はオフに制御する波数制御と、半波内の任意の位相角でオン又はオフに制御する位相制御（又は逆位相制御）を組み合わせた制御を行う。例えば、波数制御では半波が始まるゼロクロスタイミングによって切替素子５９がオン状態となってから、半波が終わるゼロクロスタイミングまで切替素子５９のオン状態が継続するように、切替素子５９を制御する。尚、位相制御及び波数制御については、公知技術であるので、その詳細な説明は省略する。また、以下の説明では、ヒータ４９の通電比率をデューティ（Duty）比と表記する。

【0037】

［温度テーブル］
次に、図４を用いてメモリ５５に記憶されている温度テーブルを示す。図４は定着部１９の温度制御に用いる温度テーブルの一例を示す。
図４に示すように交流電源の波形の連続する複数の半波を制御周期として、異なる温度毎に、制御周期において切替素子５９をオン状態にする期間を示す情報（以下、オン情報という）を対応させたテーブルである。尚、温度は特に目標温度に対する差分の温度を対応させており、特に図４では目標温度に対して下回っている温度の差分（℃）を『目標温度からの差分』として対応付けている。例えば、『目標温度からの差分』が１．０であれば目標温度から１℃低い温度であることを示す。また、“オン情報”は、図４に示す温度テーブルの内、特に『Total』、『波数』、『波数パターン』、『位相』、『半波中の位相Duty比』の各情報が相当する。

【0038】

また、“オン情報”に含まれる各情報について説明する。
『波数パターン』・・・制御周期を構成する複数の半波のうち切替素子５９が第１期間オン状態とされる一又は複数の半波（波数制御の為の半波）を示す情報であり、本発明の“第１情報”に相当する。例えば［１００］は半波単位でオン、オフ、オフの順に制御された３つの半波からなる波形パターンを示す。
『波数』・・・制御周期に対する、『波数パターン』で示される各半波における第１期間の合計の割合である第１割合を示す情報であり、本発明の“第２情報”に相当する。
『半波中の位相Duty比』・・・制御周期を構成する複数の半波のうち『波数パターン』で示される半波以外の一又は複数の半波（位相制御の為の半波）それぞれにおいて、切替素子５９がオン状態とされる第２期間であって、第１期間よりも短い第２期間を示す情報であり、本発明の“第３情報”に相当する。
『位相』・・・制御周期に対する、『半波中の位相Duty比』で示される各半波における第２期間の合計の割合である第２割合を示す情報であり、本発明の“第４情報”に相当する。
『Total』・・・上記『波数』の第１割合と『位相』の第２割合を合計した値である。

【0039】

ここで、図５は温度テーブルに含まれるオン情報で制御する場合に、ヒータ４９に供給される電流の波形パターンの一例を示した図である。図５に示す例では特に『Total』４３％、『波数』３３％、『波数パターン』[100]、『位相』１０％、『半波中の位相Duty比』１５％のオン情報で制御する場合の電流の波形パターンを示す。なお、『波数パターン』は、本実施形態においては例えば『波数』３３％のときに[100]に設定されているが、[010]や[001]のように、オンする半波とオフする半波の順番は適宜変えてもよい。

【0040】

図５に示すようにオン情報に基づいて制御された場合の電流の波形パターンは、波数制御の為の半波と位相制御の為の半波が組み合わされた波形パターンとなる。波数制御の為の半波は半波単位でオン又はオフされる半波であり、特にオン状態とされる期間が上述した第１期間となる。一方、位相制御の為の半波は半波内の任意の位相角でオンに制御される半波であり、特にオン状態とされる期間が上述した第２期間となる。尚、本実施形態では半波内の任意の位相角でオンに制御する位相制御を用いているが、半波内の任意の位相角でオフに制御する逆位相制御を用いても良い。

【0041】

また、図５に示す温度テーブルは一例であり、『波数』の第１割合と『位相』の第２割合の各数値は適宜変更可能であるが、第２割合の最大値は１０％以下とするのが望ましい。更に、交流電源の半周期に対する第１期間の割合については９０％以上とするのが望ましい。

【0042】

また、図４に示すように温度テーブルは、『波数』で示される第１割合が同値で『位相』で示される第２割合が互いに異なるオン情報をまとめてグループ単位で区分する。例えば、図４に示す例ではグループ１〜１０の１０のグループに区分されるが、グループ数は適宜変更可能である。以下の説明では、『波数』で示される第１割合が小さい順にグループ１、グループ２、・・・・（以下略）と称する。

【0043】

［定着部の温度制御処理］
続いて、前記構成を有するプリンタ１０の制御装置５１が実行する定着部１９の温度制御処理について図６に基づき説明する。図６は本実施形態に係る定着部１９の温度制御処理プログラムのフローチャートである。ここで、温度制御処理プログラムは、プリンタ１０の印刷動作が開始された後に実行され、定着部１９の目標温度との温度差と温度テーブル（図４）とに基づいて、ヒータ４９の通電状態を最適なパターンに順次切り替えることによって、定着部１９を目標温度へと到達させるとともに、到達後は目標温度に対して一定に保つ為のプログラムである。尚、以下の図６にフローチャートで示されるプログラムは、プリンタ１０が備えているメモリ５５に記憶されており、制御装置５１により実行される。

【0044】

先ず、ステップ（以下、Ｓと略記する）１において、制御装置５１は、温度テーブル（図４）に規定されるオン情報の内、特にパターンＡのオン情報を設定する。尚、パターンＡのオン情報は、各グループ内で最も『位相』の第２割合が高いオン情報である。

【0045】

尚、印刷動作の開始直後はできる限り早く定着部１９の温度を目標温度まで到達させる為に、『Total』の割合が高いオン情報を優先的に設定するのが望ましい。例えば、最初は最も『Total』の割合が高いグループ１のパターンＡのオン情報を設定し、温度センサ４７により検出した定着部１９の温度が上昇するのに従って、段階的に『Total』の割合がより低いパターンＡのオン情報へと切り替える。尚、目標温度との差分が−３３℃以下となった時点で、図４の温度テーブルの差分温度と対応させて設定するオン情報を選択するのが望ましい。例えば、差分温度が−２４℃となった場合には、グループ４のパターンＡのオン情報を設定し、その後に差分温度が−２０．５℃となった場合には、グループ５のパターンＡのオン情報を設定する。

【0046】

続いて、Ｓ２において制御装置５１は、温度センサ４７により検出した定着部１９の温度に基づいて、定着部１９の温度が目標温度に到達し、且つ温度リップルが規定値以下（温度変化がある程度落ち着いた）となった否か判定する。

【0047】

そして、定着部１９の温度が目標温度に到達し、且つ温度リップルが規定値以下となったと判定された場合（Ｓ２：ＹＥＳ）には、Ｓ３へと移行する。それに対して、定着部１９の温度が目標温度に到達していない、或いは到達していたとしても温度リップルが規定値以下でないと判定された場合（Ｓ２：ＹＥＳ）には、Ｓ１へと戻る。

【0048】

Ｓ３において制御装置５１は、温度テーブル（図４）に規定されるオン情報の内、パターンＡのオン情報を継続して設定する。尚、前記Ｓ３で継続設定されるパターンＡのオン情報は、直近に実施された前記Ｓ１、或いはＳ８、Ｓ１３、Ｓ１６で最終的に設定されたオン情報となる。

【0049】

次に、Ｓ４において制御装置５１は、温度センサ４７により検出した定着部１９の温度が上昇したか否かを判定する。

【0050】

そして、定着部１９の温度が上昇したと判定された場合（Ｓ４：ＹＥＳ）には、Ｓ５へと移行する。それに対して、定着部１９の温度が下降したと判定された場合（Ｓ４：ＮＯ）には、Ｓ１５へと移行する。

【0051】

Ｓ５において制御装置５１は、現在設定されているオン情報が属する同グループにおいて位相がより小さいパターンＢのオン情報へと切り替える。尚、位相が現在のオン情報よりも１段階のみ小さいパターンＢのオン情報へと切り替えても良いし、現在の温度差分に対応するパターンＢのオン情報（即ち位相が現在のオン情報よりも２段階以上小さいオン情報）へと切り替えても良い。

【0052】

次に、Ｓ６において制御装置５１は、温度センサ４７により検出した定着部１９の温度が上昇したか否かを判定する。

【0053】

そして、定着部１９の温度が上昇したと判定された場合（Ｓ６：ＹＥＳ）には、Ｓ７へと移行する。それに対して、定着部１９の温度が下降したと判定された場合（Ｓ６：ＮＯ）には、Ｓ１２へと移行する。

【0054】

Ｓ７において制御装置５１は、現在設定されているパターンＢのオン情報が、該オン情報が属するグループ内で最小の位相（第２割合が最も小さい）であるか否かを判定する。

【0055】

そして、現在設定されているパターンＢのオン情報が、該オン情報が属するグループ内で最小の位相であると判定された場合（Ｓ７：ＹＥＳ）には、Ｓ８へと移行する。それに対して、現在設定されているパターンＢのオン情報が、該オン情報が属するグループ内で最小の位相ではないと判定された場合（Ｓ７：ＮＯ）には、Ｓ９へと移行する。

【0056】

Ｓ８において制御装置５１は、現在設定されているオン情報が属するグループよりも波数が一段階小さいグループのパターンＡのオン情報へと切り替える。例えば、図４に示すグループ６のパターンＡのオン情報が設定されていた場合には、グループ７のパターンＡのオン情報へと切り替える。その後、Ｓ１０へと移行する。

【0057】

一方、Ｓ９において制御装置５１は、現在設定されているオン情報が属する同グループにおいて位相がより小さいパターンＢのオン情報へと切り替える。尚、位相が現在のオン情報よりも１段階のみ小さいパターンＢのオン情報へと切り替えても良いし、現在の温度差分に対応するパターンＢのオン情報（即ち位相が現在のオン情報よりも２段階以上小さいオン情報）へと切り替えても良い。

【0058】

その後、Ｓ１０において制御装置５１は、定着部１９の温度制御を継続するか否か、即ち印刷動作を継続するか否かを判定する。

【0059】

そして、定着部１９の温度制御を継続すると判定された場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、即ち印刷動作を継続すると判定された場合には、Ｓ１１へと移行する。それに対して、定着部１９の温度制御を継続しないと判定された場合（Ｓ１０：ＮＯ）、即ち印刷動作を終了すると判定された場合には、当該温度制御処理プログラムを終了する。

【0060】

続いて、Ｓ１１において制御装置５１は、現在設定されているオン情報がパターンＡのオン情報であるか否かを判定する。

【0061】

そして、現在設定されているオン情報がパターンＡのオン情報であると判定された場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）には、Ｓ４へと移行する。それに対して、現在設定されているオン情報がパターンＢのオン情報であると判定された場合（Ｓ１１：ＮＯ）には、Ｓ６へと移行する。

【0062】

一方、Ｓ１２において制御装置５１は、現在設定されているパターンＢのオン情報が、該オン情報が属するグループ内で最大の位相（第２割合が最も大きい）であるか否かを判定する。

【0063】

そして、現在設定されているパターンＢのオン情報が、該オン情報が属するグループ内で最大の位相であると判定された場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）には、Ｓ１３へと移行する。それに対して、現在設定されているパターンＢのオン情報が、該オン情報が属するグループ内で最大の位相でもないと判定された場合（Ｓ１２：ＮＯ）には、Ｓ１４へと移行する。

【0064】

Ｓ１３において制御装置５１は、現在設定されているオン情報が属する同グループにおいて位相が最も大きいパターンＡのオン情報へと切り替える。その後、Ｓ１０へと移行する。

【0065】

一方、Ｓ１４において制御装置５１は、現在設定されているオン情報が属する同グループにおいて位相がより大きいパターンＢのオン情報へと切り替える。尚、位相が現在のオン情報よりも１段階のみ大きいパターンＢのオン情報へと切り替えても良いし、現在の温度差分に対応するパターンＢのオン情報（即ち位相が現在のオン情報よりも２段階以上大きいオン情報）へと切り替えても良い。その後、Ｓ１０へと移行する。

【0066】

また、Ｓ１５において制御装置５１は、定着部１９の温度が、現在設定されているオン情報が属するグループよりも波数が一段階大きいグループのパターンＡのオン情報に対応する温度まで下がったか否か判定する。例えば、図４に示すグループ６のパターンＡのオン情報が設定されていた場合には、グループ５のパターンＡのオン情報に対応する温度である目標温度−２０．５℃まで下がったか否か判定される。

【0067】

そして、定着部１９の温度が、現在設定されているオン情報が属するグループよりも波数が一段階大きいグループのパターンＡのオン情報に対応する温度まで下がったと判定された場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）には、Ｓ１６へと移行する。それに対して、定着部１９の温度が、現在設定されているオン情報が属するグループよりも波数が一段階大きいグループのパターンＡのオン情報に対応する温度まで下がっていないと判定された場合（Ｓ１５：ＮＯ）には、Ｓ１７へと移行する。

【0068】

Ｓ１６において制御装置５１は、現在設定されているオン情報が属するグループよりも波数が一段階大きいグループのパターンＡのオン情報へと切り替える。例えば、図４に示すグループ６のパターンＡのオン情報が設定されていた場合には、グループ５のパターンＡのオン情報へと切り替える。その後、Ｓ１０へと移行する。

【0069】

その後、Ｓ１７において制御装置５１は、定着部１９の温度が、現在設定されているオン情報が属するグループよりも波数が一段階大きいグループのパターンＡのオン情報に対応する温度まで下がりきる前に、安定してしまったか否か判定する。例えば、図４に示すグループ６のパターンＡのオン情報が設定されていた場合には、グループ５のパターンＡのオン情報に対応する温度である目標温度−２０．５℃よりも高い目標温度−１８℃〜−１９℃前後で安定する（それよりも下がらない）状況となった場合が該当する。

【0070】

そして、定着部１９の温度が、現在設定されているオン情報が属するグループよりも波数が一段階大きいグループのパターンＡのオン情報に対応する温度まで下がる前に安定したと判定された場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）には、Ｓ１８へと移行する。それに対して、定着部１９の温度が安定していないと判定された場合（Ｓ１７：ＮＯ）には、Ｓ３へと移行する。

【0071】

Ｓ１８において制御装置５１は、現在設定されているオン情報が属するグループよりも波数が一段階大きいグループの内、安定した検出温度に対応するパターンＢのオン情報へと切り替える。例えば、図４に示すグループ６のパターンＡのオン情報が設定されていた場合であって、定着部１９の目標温度−１９℃まで下がった後に安定した場合には、グループ５のパターンＢのオン情報の内、目標温度−１９℃に対応するオン情報へと切り替える。その後、Ｓ１０へと移行する。

【0072】

以上説明したＳ１〜Ｓ１８の各処理を実行した場合のオン情報の切り換え態様について、以下に２つの具体例を挙げて説明する。
例えば、図７に示す第１の例では、最初にグループ７のパターンＡのオン情報が設定されていた場合において、検出温度が下がる。このような場合には、グループ６のパターンＡのオン情報に対応する温度（目標温度−１７℃）まで下がるのを待って、グループ６のパターンＡのオン情報へと切り替える。従って、オン情報の切換えを行う場合において位相が変化しない（切り替え前も後も１０％である）のでフリッカを抑制できる。
また、グループ６のパターンＡのオン情報が設定された後において、検出温度が上がった場合には、同じグループ６に属するオン情報の内、より位相の小さいパターンＢのオン情報へと切り替える。従って、オン情報の切換えを行う場合において波数は変化せず、且つ位相も大きく変化しない（１段階下げても１％のみしか変化しない）のでフリッカを抑制でき、温度リップルも低減可能となる。
その後、検出温度が上昇するにつれて段階的に位相の小さいオン情報へと切り替え、最終的に温度が安定した場合には、安定した温度に対応するオン制御が設定されることとなる。尚、本実施形態のような波数制御と位相制御を組み合わせた制御では、急峻な電流も流れないので、高調波も抑えることが可能となる。

【0073】

一方、図８に示す第２の例では、最初にグループ７のパターンＡのオン情報が設定されていた場合において、検出温度が上がる。このような場合には、同じグループ７のより位相の小さいパターンＢのオン情報へと段階的に切り替える。従って、オン情報の切換えを行う場合において波数は変化せず、且つ位相も大きく変化しない（１段階下げても１％のみしか変化しない）のでフリッカを抑制でき、温度リップルも低減可能となる。
その後、グループ７において最も位相の小さいパターンＢのオン情報が設定された後において検出温度が更に上がった場合には、グループ８のパターンＡのオン情報へと切り替える。
その後、最終的に温度が安定した場合には、安定した温度に対応するオン制御が設定されることとなる。尚、本実施形態のような波数制御と位相制御を組み合わせた制御では、急峻な電流も流れないので、高調波も抑えることが可能となる。

【0074】

ちなみに、本実施形態において、プリンタ１０は、「画像形成装置」の一例である。

【0075】

［実施例の効果］
上記した実施形態によれば、以下の効果を奏する。

【0076】

制御装置５１は、いずれかのグループに含まれるオン情報の内、第２割合が最大値となるパターンＡのオン情報を設定しているときに、検出温度が下降した場合には、現在よりも波数が１段階大きいグループに含まれるオン情報のうち第２割合が最大値となるパターンＡのオン情報に対応する温度に到達するまでは現在のオン情報を維持して設定し、対応する温度に到達した後に当該オン情報へと切り替えて設定する。それによって、設定するオフ情報の切り換えによって位相が大きく変化することを防止し、温度リップルやフリッカを抑制可能となる。

【0077】

制御装置５１は、いずれかのグループに含まれるオン情報の内、第２割合が最大値となるパターンＡのオン情報を設定しているときに、検出温度が下降した場合であって、検出温度が現在よりも波数が１段階大きいグループに含まれるオン情報のうち第２割合が最大値となるパターンＡのオン情報に対応する温度に到達する前に安定した場合には、安定した検出温度に対応するオン制御へと切り替えて設定する。それによって、検出温度が下降中に安定した場合であっても、安定した温度に応じたオフ情報へ切り換えることが可能となる。

【0078】

制御装置５１は、いずれかのグループに含まれるオン情報の内、第２割合が最大値となるパターンＡのオン情報を設定しているときに、検出温度が上昇した場合には、同グループに含まれるオン情報の内、第２割合が最大値より小さい値となるオン情報へと切り替えて設定する。また、その後更に検出温度が上昇した場合には、第２割合が段階的に小さいオン情報へと切り替えて設定する。それによって、設定するオフ情報の切り換えによって位相や波数が大きく変化することを防止し、温度リップルやフリッカを抑制可能となる。

【0079】

制御装置５１は、いずれかのグループに含まれるオン情報の内、第２割合が最小値となるオン情報を設定しているときに、検出温度が上昇した場合には、現在よりも波数が１段階小さいグループに含まれるオン情報のうち第２割合が最大値となるパターンＡのオン情報へと切り替えて設定する。それによって、設定するオフ情報の切り換えによって位相や波数が大きく変化することを防止し、温度リップルやフリッカを抑制可能となる。

【0080】

制御装置５１は、いずれかのグループに含まれるオン情報の内、第２割合が最大値より小さい第３値となるパターンＢのオン情報を設定しているときに、検出温度が下降した場合には、同グループに含まれるオン情報の内、第２割合が第３値より大きい第４値となるオン情報へと切り替えて設定する。それによって、設定するオフ情報の切り換えによって位相や波数が大きく変化することを防止し、温度リップルやフリッカを抑制可能となる。

【0081】

制御装置５１は、検知温度が目標温度に到達するまで或いは温度リップルが閾値以下となるまでの間において、各グループ内で第２割合が最大値となるパターンＡのオン情報のみを設定する。それによって、目標温度への到達を迅速に行うことが可能となる。

【0082】

また、温度テーブルでは、第２割合の最大値を１０％以下とし、交流電源の半周期に対する第１期間の割合を９０％以上とするので、位相が大きく変化することが無いのでフリッカを抑制できる。また、急峻な電流が流れることなく高調波を抑えることが可能となる。

【0083】

［変更例］
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施形態では波数制御と位相制御を組み合わせる場合に、図９に示すように波数制御のオフ状態の半波に対して、半波内の任意の位相角でオンに制御する位相制御を組み合わせているが以下のような制御も可能である。
（変形例１）波数制御のオフ状態の半波に対して、半波内の任意の位相角でオフに制御する逆位相制御を組み合わせるパターン。
（変形例２）波数制御の代わりに半波内の任意の位相角でオンに制御する位相制御を入れ、更にオフ状態の半波に対して、半波内の任意の位相角でオンに制御する位相制御を組み合わせるパターン。
（変形例３）波数制御の代わりに半波内の任意の位相角でオンに制御する位相制御を入れ、更にオフ状態の半波に対して、半波内の任意の位相角でオフに制御する逆位相制御を組み合わせるパターン。
（変形例４）波数制御の代わりに半波内の任意の位相角でオフに制御する逆位相制御を入れ、更にオフ状態の半波に対して、半波内の任意の位相角でオンに制御する位相制御を組み合わせるパターン。
（変形例５）波数制御の代わりに半波内の任意の位相角でオフに制御する逆位相制御を入れ、更にオフ状態の半波に対して、半波内の任意の位相角でオフに制御する逆位相制御を組み合わせるパターン。

【0084】

また、本実施形態では、図４に示す温度テーブルを用いているが、温度テーブルに含めるオフ情報の数やグループの数は適宜変更可能である。

【符号の説明】

【0085】

１０ プリンタ
１９ 定着部
４９ ヒータ
５１ 制御装置
５９ 切替素子
Ｐ シート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】