特許 6984260 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】6984260

(24)【登録日】2021年11月29日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20211206BHJP

   H05B 3/00 20060101ALI20211206BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/20 555

   H05B3/00 310B

【請求項の数】4

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-176046(P2017-176046)

(22)【出願日】2017年9月13日

(65)【公開番号】特開2019-53136(P2019-53136A)

(43)【公開日】2019年4月4日

【審査請求日】2020年8月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石原 康弘

(72)【発明者】

【氏名】近澤 幸利

(72)【発明者】

【氏名】酒井 克英

【審査官】 中澤 俊彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−０２９０８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３２５７４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１０１７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００１／０００４０７３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ １５／２０

Ｈ０５Ｂ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

用紙上の未定着画像を定着させるためのヒータを含む定着部と、
前記ヒータに流れる電流をＰＷＭ制御することにより、前記ヒータに供給する電力量を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記ＰＷＭ制御の駆動周波数幅を、前記ＰＷＭ制御での１周期に供給する電力量に応じた周波数幅とするための周波数処理を実行する、画像形成装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記周波数処理が実行される１周期でのデューティー比を、前記周波数処理が実行されなかった場合の１周期でのデューティー比に補正する、請求項１記載の画像形成装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記ＰＷＭ制御での１周期に供給する電力量が小さい程、前記ＰＷＭ制御の駆動周波数幅を小さい周波数幅とするための処理を前記周波数処理として実行する、請求項１または請求項２記載の画像形成装置。

【請求項4】

前記用紙上に未定着画像が形成された状態で、該用紙を前記定着部に搬送させる搬送部をさらに備え、
前記ヒータは、前記用紙の前記搬送の方向における両端の領域を加熱する第１ヒータと前記用紙の中央の領域を加熱する第２ヒータとを含み、
前記制御部は、前記第１ヒータに流れる電流をＰＷＭ制御することにより、前記第１ヒータに供給する電力量を制御し、
前記画像形成装置は、前記第１ヒータに電流が流れているときに、前記第２ヒータに電流を流すか否かを切替える切替部をさらに備え、
前記制御部は、前記ＰＷＭ制御の駆動周波数幅を、前記ＰＷＭ制御での１周期に前記第１ヒータに供給する電力量と前記第２ヒータに供給する電力量との合計量に応じた周波数幅とするための周波数処理を実行する、請求項１〜請求項３いずれかに記載の画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、ヒータ等の温調を目的とした電力制御の方法の１つとして、ＰＷＭ制御がある。特許文献１では、ヒータを含む定着装置を備えた画像形成装置が開示されている。この画像形成装置では、ヒータに流れる電流をＰＷＭ制御することによりヒータに供給する電力量を制御する制御手段において、ＰＷＭ信号の周波数を常に変化させて端子雑音の発生を抑制するものであった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−８６３５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の画像形成装置では、ＰＷＭ制御の周波数をスペクトラム拡散させているのみであったため、十分にノイズレベルを低減させることができなかった。

【0005】

本開示は、係る実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、ノイズレベルを十分に低減させることができる画像形成装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のある局面に従うと、用紙上の未定着画像を定着させるためのヒータを含む定着部と、前記ヒータに流れる電流をＰＷＭ制御することにより、前記ヒータに供給する電力量を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記ＰＷＭ制御の駆動周波数幅を、前記ＰＷＭ制御での１周期に供給する電力量に応じた周波数幅とするための周波数処理を実行する、画像形成装置が提供される。

【0007】

好ましくは、前記制御部は、前記周波数処理が実行される１周期でのデューティー比を、前記周波数処理が実行されなかった場合の１周期でのデューティー比に補正する。好ましくは、前記制御部は、前記ＰＷＭ制御での１周期に供給する電力量が小さい程、前記ＰＷＭ制御の駆動周波数幅を小さい周波数幅とするための処理を前記周波数処理として実行する。

【0008】

好ましくは、前記用紙上に未定着画像が形成された状態で、該用紙を前記定着部に搬送させる搬送部をさらに備え、前記ヒータは、前記用紙の前記搬送の方向における両端の領域を加熱する第１ヒータと前記用紙の中央の領域を加熱する第２ヒータとを含み、前記制御部は、前記第１ヒータに流れる電流をＰＷＭ制御することにより、前記第１ヒータに供給する電力量を制御し、前記画像形成装置は、前記第１ヒータに電流が流れているときに、前記第２ヒータに電流を流すか否かを切替える切替部をさらに備え、前記制御部は、前記ＰＷＭ制御の駆動周波数幅を、前記ＰＷＭ制御での１周期に前記第１ヒータに供給する電力量と前記第２ヒータに供給する電力量との合計量に応じた周波数幅とするための周波数処理を実行する。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、十分にノイズレベルを低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】画像形成装置の構成例を説明するための図である。

【図2】画像形成装置のハードウェア構成例を説明するための図である。

【図3】定着装置を説明するための図である。

【図4】ジッタ処理を説明するための図である。

【図5】ジッタ制御テーブルを説明するための図である。

【図6】ジッタ制御に関連する処理を説明するための図である。

【図7】第１正弦波および第１三角波を説明するための図である。

【図8】第２正弦波および第２三角波を説明するための図である。

【図9】第１ヒータおよび第２ヒータを説明するための図である。

【図10】第１実施形態の効果を説明するための図である。

【図11】ヒータへの供給電力と規格値マージンとの関係を説明するための図である。

【図12】電流波形などを説明するための図である。

【図13】定着装置を説明するための図である。

【図14】ジッタ制御テーブルを説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、図面を参照しつつ、発明を実施するための形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらの説明は繰り返さない。

【0012】

＜実施形態１＞
［画像形成装置の構成］
本実施形態の画像形成装置について説明する。図１は、この画像形成装置１５０１を説明するための図である。実施の形態における画像形成装置１５０１は、その内部の略中央部にベルト部材として中間転写ベルト１５０２を備えている。

【0013】

中間転写ベルト１５０２の下部水平部の下には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色にそれぞれ対応する４つの作像ユニット１５０６Ｙ，１５０６Ｍ，１５０６Ｃ，１５０６Ｋが中間転写ベルト１５０２に沿って並んで配置されている。

【0014】

作像ユニット１５０６Ｙ，１５０６Ｍ，１５０６Ｃ，１５０６Ｋは、感光体ドラム１５０７Ｙ，１５０７Ｍ，１５０７Ｃ，１５０７Ｋをそれぞれ有している。各感光体ドラム１５０７Ｙ，１５０７Ｍ，１５０７Ｃ，１５０７Ｋの周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電器１５０８と、プリントヘッド部１５０９と、現像器１５１０と、中間転写ベルト１５０２を挟んで各感光体ドラム１５０７Ｙ，１５０７Ｍ，１５０７Ｃ，１５０７Ｋと対向する１次転写ローラ１５１１Ｙ，１５１１Ｍ，１５１１Ｃ，１５１１Ｋがそれぞれ配置されている。

【0015】

中間転写ベルト１５０２の中間転写ベルト駆動ローラ１５０５で支持された部分には、２次転写ローラ１５０３が圧接されており、２次転写ローラ１５０３と中間転写ベルト１５０２とのニップ部が、２次転写領域１５３０になっている。２次転写領域１５３０の後流側の搬送路１５４１の下流位置には、定着装置１００が配置されている。

【0016】

画像形成装置１５０１の下部には、給紙カセット１５１７が着脱可能に配置されている。給紙カセット１５１７の内部に積載収容された用紙Ｐは、給紙ローラ１５１８の回転によって最上部のものから１枚ずつ搬送路１５４０に送り出されることになる。中間転写ベルト１５０２の最下流側の作像ユニット１５０６Ｋと２次転写領域１５３０との間には、レジストセンサを兼用する画像濃度（ＡＩＤＣ）センサ１５１９が設置されている。

【0017】

次に、以上の構成からなる画像形成装置１５０１の概略動作について説明する。外部装置（例えばパソコン）から画像形成装置１５０１の画像信号処理部（図示せず）に画像信号が入力される。画像信号が入力された画像信号処理部では、この画像信号をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックに色変換したデジタル画像信号を作成する。各作像ユニット１５０６Ｙ，１５０６Ｍ，１５０６Ｃ，１５０６Ｋのプリントヘッド部１５０９は、それぞれデジタル画像信号に基づいて発光し、各感光体ドラム１５０７Ｙ，１５０７Ｍ，１５０７Ｃ，１５０７Ｋに対して露光を行なう。

【0018】

各感光体ドラム１５０７Ｙ，１５０７Ｍ，１５０７Ｃ，１５０７Ｋの上に形成された静電潜像は、各現像器１５１０によりそれぞれ現像されて各色のトナー画像となる。各色のトナー画像は、各１次転写ローラ１５１１Ｙ，１５１１Ｍ，１５１１Ｃ，１５１１Ｋの作用により、矢印Ａ方向に移動する中間転写ベルト１５０２上に順次重ね合わされて１次転写される。

【0019】

中間転写ベルト１５０２上に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト１５０２の移動にしたがって２次転写領域１５３０に達する。この２次転写領域１５３０において、重ね合わされた各色トナー画像は、２次転写ローラ１５０３の作用により、用紙Ｐに一括して２次転写される。

【0020】

トナー画像が２次転写された用紙Ｐ（未定着画像が形成された用紙Ｐ）は、搬送路１５４１を経由して搬送装置（図２のＣＰＵ３０１）により、定着装置１００に搬送される。この定着装置１００において、トナー像は、用紙Ｐに定着される。

【0021】

図２は、画像形成装置１５０１のハードウェア構成を示した図である。図２を参照して、画像形成装置１５０１は、プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、データを不揮発的に格納するＲＯＭ（Read Only Memory）３０２と、データを揮発的に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）３０３と、フラッシュメモリ３０４と、タッチスクリーン３０５と、スピーカ３０６とを備える。

【0022】

タッチスクリーン３０５は、表示装置としてのディスプレイ３０５１と、入力装置としてのタッチパネル３０５２とにより構成される。具体的には、タッチスクリーン３０５は、ディスプレイ３０５１（たとえば液晶ディスプレイ）上にタッチパネル３０５２を位置決めした上で固定することにより実現される。なお、タッチスクリーンは、タッチパネルディスプレイ、タッチパネル付きディスプレイ、あるいはタッチパネルモニタとも称される。なお、タッチスクリーン３０５においては、タッチ位置の検出方法として、たとえば抵抗膜方式または静電容量方式を用いることができる。

【0023】

フラッシュメモリ３０４は、不揮発性の半導体メモリである。フラッシュメモリ３０４は、ＣＰＵ３０１が実行するオペレーティングシステムおよび各種のプログラム、各種のコンテンツおよびデータを格納している。また、フラッシュメモリ３０４は、画像形成装置１５０１が生成したデータ、画像形成装置１５０１の外部装置から取得したデータ等の各種データを揮発的に格納する。

【0024】

スピーカ３０６は、ＣＰＵ３０１からの指令に応じて音を発生させる。ＣＰＵ３０１は、タッチパネル３０５２からの出力に基づいて入力位置を特定し、当該特定した入力位置に基づいた画面表示を行なう。

【0025】

画像形成装置１５０１（定着装置１００）における処理は、各ハードウェアおよびＣＰＵ３０１により実行されるソフトウェアによって実現される。このようなソフトウェアは、フラッシュメモリ３０４に予め記憶されている場合がある。同図に示される画像形成装置１５０１を構成する各構成要素は、一般的なものである。したがって、本発明の本質的な部分は、フラッシュメモリ３０４、メモリカードその他の記憶媒体に格納されたソフトウェア、あるいはネットワークを介してダウンロード可能なソフトウェアであるともいえる。なお、画像形成装置１５０１の各ハードウェアの動作は周知であるので、詳細な説明は繰り返さない。

【0026】

［定着装置の構成］
次に、定着装置１００の構成を説明する。図３は、定着装置１００を説明するための図である。定着装置１００は、整流回路１０２、第１チョッパ回路１０４、第２チョッパ回路１０６、定着ユニット１０９、制御部１１４などを含む。定着ユニット１０９は、第１ヒータ１０８、第２ヒータ１１０、および温度センサ１１２を含む。また、第１ヒータ１０８および第２ヒータ１１０は共に、ハロゲンヒータである。なお、変形例として、第１ヒータ１０８および第２ヒータ１１０の少なくとも１は、他のヒータでもよい。たとえば、他のヒータとは、カーボンヒータ、セラミックヒータなどである。また、図３の構成について、実際には、ノイズフィルタなども含まれる。また、制御部１１４は、画像形成装置１５０１の制御部としてもよく、定着装置１００の専用の制御部としてもよい。

【0027】

整流回路１０２は、ＡＣ電源２からのＡＣ（alternating current）電流をＤＣ（Direct Current）電流に整流する。第１チョッパ回路１０４および第２チョッパ回路は、整流回路１０２の後段に配置される。第１チョッパ回路１０４および第２チョッパ回路は、リアクトル、還流素子、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのスイッチング素子から構成される。以下では、第１チョッパ回路１０４および第２チョッパ回路をまとめて、「チョッパ回路」ともいう。

【0028】

第１チョッパ回路１０４は、第１ヒータ１０８に接続されている。第２チョッパ回路１０６は、第２ヒータ１１０に接続されている。温度センサ１１２は、定着ユニット１０９の温度を検出し、該検出した温度は、制御部１１４に対して送信される。制御部１１４は、該送信された温度に基づいて、定着ユニット１０９への供給電力を決定する。制御部１１４は、該決定された供給電力に基づいて、第１チョッパ回路１０４のＤｕｔｙ比、および第２チョッパ回路１０６のＤｕｔｙ比を決定する。制御部１１４は、第１チョッパ回路１０４のＤｕｔｙ比に基づいて、第１チョッパ回路１０４への第１ＰＷＭ信号のＯＮ（送信）またはＯＦＦ（非送信）を繰り替えす。また、制御部１１４は、第２チョッパ回路１０６のＤｕｔｙ比に基づいて、第２チョッパ回路１０６への第２ＰＷＭ信号のＯＮ（送信）またはＯＦＦ（非送信）を繰り替えす。制御部１１４からチョッパ回路に対してＰＷＭ信号が出力されると、チョッパ回路（スイッチング素子）は決定されたＤｕｔｙ比に応じた比率の時間ＯＮとなる。これにより、チョッパ回路と接続されているヒータにはＤｕｔｙ比(とヒータ定格電力)に応じた電力が供給される。

【0029】

このように、制御部１１４は、第１ヒータ１０８に流れる電流をＰＷＭ制御することにより、第１ヒータ１０８に供給する電力量を制御する。また、制御部１１４は、第２ヒータ１１０に流れる電流をＰＷＭ制御することにより、第２ヒータ１１０に供給する電力量を制御する。

【0030】

本実施形態では、チョッパ回路を制御するＰＷＭ信号は、ＰＷＭ周波数が２０ｋＨｚ以上で制御される。ＰＷＭ周波数は、ＰＷＭ信号のパルスの周波数であり、ＰＷＭ信号のＯＮ時のチョッピング制御の周波数である。仮に、ＰＷＭ周波数が２０ｋＨｚ以下では、人間の可聴周波数領域となるため製品動作音が大きくなりユーザーが該製品動作音に対して気になってしまうという問題がある。また、ＰＷＭ周波数を上げ過ぎるとその分ＩＧＢＴの動作回数が増えてスイッチングロスが大きくなってしまう。本実施形態では、これらの実情を鑑みて、本実施形態の画像形成装置は、ＰＷＭ周波数を２０ｋＨｚ以上で、かつＰＷＭ周波数を上げ過ぎないようにしている。

【0031】

また、一般的に、２０ｋＨｚのチョッパ回路（ＩＧＢＴ）のスイッチングノイズがＥＭＣ（electromagnetic compatibility：エミッション）を悪化させるため、ノイズ対策が必要となる。このノイズ対策として、ＩＧＢＴのゲート抵抗値調整、スナバ回路の追加、フェライトビーズ追加といった対策が考えられる。また、このノイズ対策として、ＡＣ２電源と整流回路１０２との間に、ノーマルモードコイル、コモンモードチョークコイル、Ｘコンデンサ、Ｙコンデンサ、ＡＣ束線へのフェライトコアの追加といった入力部でのノイズフィルタによる対策も考えられる。しかしながら、これらの対策では、損失悪化、基板大型化、コストＵＰなどを引き起こすことから、有用な対策ではない。

【0032】

［ジッタ制御について］
本実施形態では、画像形成装置のノイズ対策として、ジッタ制御を実行する。ジッタ制御とは、ＰＷＭ制御のＰＷＭ周波数幅（駆動周波数幅）を、ＰＷＭ制御での１周期に供給する電力量（またはＤｕｔｙ比）に応じた周波数幅とするための制御である。また、このジッタ制御は、第１チョッパ回路１０４（第１ヒータ１０８）および第２チョッパ回路１０６（第２ヒータ１１０）それぞれに対して実行される。

【0033】

図４は、本実施形態のＰＷＭ制御によるＰＷＭ信号の波形を説明するための図である。図４（Ａ）〜図４（Ｃ）について「ＯＮ」はチョッパ回路のＯＮ時間を示し、「ＯＦＦ」はチョッパ回路のＯＦＦ時間を示す。また、図４では、ＰＷＭ周期のうち、第１周期、第２周期、および第３周期とともに、第４周期の途中部分を示す。図４（Ａ）は、ジッタ制御が実行されていない場合を示す図である。この場合のＰＷＭ周波数を２０ｋＨｚであるとすることから、第１周期〜第４周期を含む全てのＰＷＭ周期は５０μｓｅｃであるとする。

【0034】

図４（Ａ）において、第１周期のＤｕｔｙ比は２０％であるとする。この場合には、ＰＷＭ信号が出力される時間（以下、ＯＮ時間という。）は、１０μｓｅｃである。また、第２周期のＤｕｔｙ比は５０％であるとする。この場合のＯＮ時間は、２５μｓｅｃである。また、第３周期のＤｕｔｙ比は７０％であるとする。この場合のＯＮ時間は、３５μｓｅｃである。

【0035】

図４（Ｂ）は、ジッタ制御が実行された場合を示す図である。図４（Ｂ）の第１周期に相当する箇所に示すように、Ｄｕｔｙ比が２０％である場合には、本実施形態ではジッタ制御は実行されない。図４（Ｂ）の第２周期に相当する箇所に示すように、Ｄｕｔｙ比が５０％である場合には、２０ｋＨｚのＰＷＭ周波数に１ｋＨＺを加算することにより、２１ｋＨｚに変更する（変調する）。また、図４（Ｂ）の第３周期に相当する箇所に示すように、Ｄｕｔｙ比が７０％である場合には、２０ｋＨｚのＰＷＭ周波数に３ｋＨＺを加算することにより、２３ｋＨｚに変更する（変調する）。

【0036】

図５は、ジッタ制御で用いられるジッタ制御テーブルを模式的に示したものである。図５のジッタ制御テーブルは、たとえば、ＲＯＭ３０２に格納されている。図５の左端の欄は、ジッタ制御が行われなかった場合の１周期（ＰＷＭ周期）でのＰＷＭ比を示している。また、括弧書きは、該１周期においてヒータに供給された電力を示している。たとえば、Ｄｕｔｙ比が３０％以下である場合には、供給される電力は０〜３９０Ｗであることを示している。また、図５のジッタ制御テーブルは、第１ヒータ１０８についてのＰＷＭ制御、および第２ヒータ１１０についてのＰＷＭ制御それぞれについて適用される。

【0037】

また、右側の欄は、ＰＷＭ周期のジッタ設定を示したものである。図５のジッタ量とは、変更後のＰＷＭ周波数の幅をいう。換言すると、ジッタ量とは、変更後のＰＷＭ周波数の最大値と最小値との差分をいう。ジッタ量を変調度ともいう。

【0038】

たとえば、３０％以下であるＤｕｔｙ比には、ジッタ量として「無し」が対応付けられている。したがって、Ｄｕｔｙ比が３０％以下である場合には、ＰＷＭ周期は変更されることなく、２０ｋＨｚのままとなる（図４（Ｂ）の第１周期の相当する箇所参照）。

【0039】

また、３０％より大きく６０％未満であるＤｕｔｙ比には、ジッタ量として「小」が対応付けられている。図５の例では、小のジッタ量は「１ｋＨｚ」とされる。これは、ＰＷＭ周波数に対して、０〜１ｋＨｚのいずれかの周波数が付加されることを示す。したがって、Ｄｕｔｙ比が３０％より大きく６０％未満である場合には、変更後（周波数付加後）のＰＷＭ周波数は、２０〜２１ｋＨｚのいずれかとなる。図４（Ｃ）の第２周期の相当する箇所では、変更後のＰＷＭ周波数が２１ｋＨｚである場合が示されている。

【0040】

また、６０％以上であるＤｕｔｙ比には、ジッタ量として「大」が対応付けられている。図５の例では、大のジッタ量は「３ｋＨｚ」とされる。これは、ＰＷＭ周波数に対して、０〜３ｋＨｚのいずれかの周波数が付加されることを示す。したがって、Ｄｕｔｙ比が３０％より大きく６０％未満である場合には、変更後（周波数付加後）のＰＷＭ周波数は、２０〜２３ｋＨｚのいずれかとなる。図４（Ｃ）の第３周期の相当する箇所では、変更後のＰＷＭ周波数が２３ｋＨｚである場合が示されている。

【0041】

次に、ジッタ制御に関連する処理のフローチャートを説明する。この処理は、制御部１１４により、所定時間毎に実行されるタイマ割込処理である。図６は、このフローチャートを示す図である。

【0042】

Ｓ２に示すように、制御部１１４は、カウンタ値ｎを１インクリメントする。ここで、カウンタ値ｎとは、ＰＷＭ信号が送信された回数を示す値である。つまり、カウンタ値は、１のＰＷＭ周期経過毎に、１増加される値である。

【0043】

次に、Ｓ４において、制御部１１４は、Ｄｕｔｙ比を取得する。ここでは、制御部１１４は、温度センサ１１２により検出された定着ユニット１０９の温度に基づいて、Ｄｕｔｙ比を取得する。

【0044】

Ｓ６において、制御部１１４は、Ｄｕｔｙ比≦３０％であるか否かが判断される。Ｓ６において、ＹＥＳと判断された場合には、図５でも説明したように、ＰＷＭ周波数は変更されないことから、処理を終了する。

【0045】

Ｓ６においてＮＯと判断された場合には、Ｓ８に進む。Ｓ８において、３０％＜Ｄｕｔｙ比＜６０％であるか否かが判断される。Ｓ８においてＹＥＳと判断された場合には、Ｓ１０に進む。Ｓ１０において制御部１１４はカウンタ値を取得する。

【0046】

次に、Ｓ１２において、第１正弦波およびＳ１０で取得したカウンタ値に基づいてＰＷＭ周波数を特定する。そして、該特定されたＰＷＭ周波数に変更する。図７（Ａ）は、第１正弦波の一例を示した図である。

【0047】

図７（Ａ）では、横軸はカウンタ値を示しており、縦軸はＰＷＭ周波数（変更後のＰＷＭ周波数）を示している。図７（Ａ）の第１正弦波は、正弦波の一部である。また、カウンタ値が０またはＮである場合には、ＰＷＭ周波数として２０ｋＨｚが設定されており、カウンタ値がＮ／２である場合には、ＰＷＭ周波数として２３ｋＨｚが設定されている。

【0048】

ここで、Ｎとは、カウンタ値の最大値である。図６のＳ２のインクリメント処理において、カウンタ値がＮに到達した場合には、カウンタ値は初期化される（０にされる）。Ｓ１２では、Ｓ１０で取得したカウンタ値に対応する周波数を、図７（Ａ）の正弦波に基づいて特定する。たとえば、図７（Ａ）の正弦波を示す式（以下、第１正弦波式という。）であるＹ＝ＡｓｉｎＸを用いるようにすればよい。ここで、Ｘは、横軸のカウンタ値を示し、Ｙは、縦軸の周波数を示し、Ａは定数を示す。制御部１１４は、この第１正弦波式のＸに、取得したカウンタ値を代入してＰＷＭ周波数を特定する。そして、制御部１１４は、該特定したＰＷＭ周波数に変更する。制御部１１４は、該変更後のＰＷＭ周波数となるように、ＰＷＭ制御を実行する。

【0049】

また、Ｓ１２では、第１正弦波を用いずに、図７（Ｂ）に示す三角波（以下、第１三角波）を用いて、制御部１１４は、周波数を特定するようにしてもよい。たとえば、制御部１１４は、図７（Ｂ）の第１三角波を示す式（以下、三角波式という。）を用いて、ＰＷＭ周波数を特定するようにしてもよい。

【0050】

また、Ｓ８でＮＯと判断された場合には、Ｓ１４に進む。Ｓ１４において制御部１１４はカウンタ値を取得する。

【0051】

次に、Ｓ１６において、第１正弦波およびＳ１４で取得したカウンタ値に基づいてＰＷＭ周波数を特定する。そして、該特定されたＰＷＭ周波数に変更する。図８（Ａ）は、第２正弦波の一例を示した図である。

【0052】

図８（Ａ）では、横軸はカウンタ値を示しており、縦軸はＰＷＭ周波数（変更後のＰＷＭ周波数）を示している。図８（Ａ）の第２正弦波は、正弦波の一部である。また、カウンタ値が０またはＮである場合には、ＰＷＭ周波数として２０ｋＨｚが設定されており、カウンタ値がＮ／２である場合には、ＰＷＭ周波数として２１ｋＨｚが設定されている。Ｓ１６では、Ｓ１４で取得したカウンタ値に対応する周波数を、図８（Ａ）の正弦波に基づいて特定する。たとえば、図８（Ａ）の正弦波を示す式（以下、第２正弦波式という。）であるＹ＝ＢｓｉｎＸを用いるようにすればよい。ここで、Ｘは、横軸のカウンタ値を示し、Ｙは、縦軸の周波数を示し、Ｂは定数を示す。制御部１１４は、この第２正弦波式のＸに、取得したカウンタ値を代入してＰＷＭ周波数を特定する。そして、制御部１１４は、該特定したＰＷＭ周波数に変更する。制御部１１４は、該変更後のＰＷＭ周波数となるように、ＰＷＭ制御を実行する。

【0053】

また、Ｓ１６では、第２正弦波を用いずに、図８（Ｂ）に示す三角波（以下、第２三角波）を用いて、制御部１１４は、周波数を特定するようにしてもよい。たとえば、制御部１１４は、図７（Ｂ）の第２三角波を示す式（以下、三角波式という。）を用いて、ＰＷＭ周波数を特定するようにしてもよい。

【0054】

また、変形例として、正弦波式または三角波式を用いずに、他の式を用いて、ＰＷＭ周波数を特定するようにしてもよい。また、変形例として、Ｓ１２およびＳ１６において正弦波式または三角波式を用いずに、カウンタ値とＰＷＭ周波数とが対応付けられたテーブル表を用いるようにしてもよい。たとえば、Ｓ１２で用いられる第１テーブルと、Ｓ１６で用いられる第２テーブルとが予め作成されて、所定領域（たとえば、ＲＯＭ３０２）に格納されている。制御部１１４は、Ｓ１２において、第１テーブルを参照してＰＷＭ周波数を特定するようにしてもよい。また、制御部１１４は、Ｓ１６において、第２テーブルを参照してＰＷＭ周波数を特定するようにしてもよい。

【0055】

［第１ヒータと第２ヒータ］
次に、第１ヒータ１０８および第２ヒータ１１０の加熱領域について説明する。図９は、第１ヒータ１０８および第２ヒータ１１０の加熱領域を説明するための図である。図９において、矢印αは、定着装置１００の搬送方向を示す。また、図９では、第１用紙と第２用紙とを示しており、第１用紙はＡ３サイズの用紙であり、第２用紙はＡ４サイズの用紙であるとする。

【0056】

第１ヒータ１０８は、搬送方向αにおいて、第１用紙の両端の領域Ｂを加熱する。第２ヒータ１１０は、搬送方向αにおいて、第２用紙の中央の領域Ａを加熱する。領域Ａと領域Ｂとは互いに異なる領域である。

【0057】

定着装置１００は、第１ヒータ１０８および第２ヒータ１１０を有することにより、たとえば、Ａ４用紙に対して定着処理を行う場合には、第１ヒータ１０８による加熱を実行せずに、第２ヒータ１１０による加熱を実行する。また、Ａ３用紙に対して定着処理を行う場合には、第１ヒータ１０８による加熱および第２ヒータ１１０による加熱の双方を実行する。したがって、用紙のサイズに応じて、細やかな定着処理を実行できる。

【0058】

なお、第１ヒータ１０８および第２ヒータ１１０は、それぞれの加熱領域の面積や熱容量に比例するようなヒータが用いられる。

【0059】

［本実施形態の効果］
次に、本実施形態の効果について説明する。チョッパ回路による高周波チョッパ制御は、力率悪化や高調波の発生が少ない反面、ＥＭＣノイズ（電源ノイズ：雑音端子電圧）が大きく、大規模なノイズフィルタや損失の大きなスナバ回路が必要となり、基板大型化・損失悪化・コストＵＰを引き起こしていた。本実施形態では、Ｄｕｔｙ比が３０％よりも大きい周期については、ＰＷＭ周波数に意図的にジッタを与えるジッタ制御を実行する。これにより、装置サイズを増大させずかつ部品コストも低減できつつ、２０ｋＨｚで発生するＥＭＣノイズエネルギーをスペクトラム拡散させることでノイズレベルを低減させることができる。

【0060】

図１０は、本実施形態の効果を説明するための図である。図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）それぞれの横軸は、ＰＷＭ周波数に基づく周波数を示し、縦軸は規格値マージンを示す。図１０（Ａ）は、ジッタ制御が実行されていない場合を示すものであり、図１０（Ｂ）は、ジッタ制御が実行された場合を示すものである。図１０（Ｂ）でのジッタ制御は、変調度（ジッタ量）が１ｋＨｚであり、ＰＷＭ周波数を求める式として第１三角波式（図７（Ｂ））を用いている。また、該第１三角波の周期（図１０（Ｂ）では、変長周期）は、１ｋＨｚであるとする。

【0061】

図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）からも明らかなように、ジッタ制御が実行された場合には、ジッタ制御が実行されなかった場合と比較して、マージンＱＰ値は約５ｄＢ改善され、マージンＣＩＳＰＲ−ＡＶ値は約７ｄＢ改善された。

【0062】

また、制御部１１４は、ＰＷＭ制御のＰＷＭ周波数の幅を、ＰＷＭ制御での１周期に供給する電力量（Ｄｕｔｙ比）に応じた周波数幅とするための周波数処理（ジッタ処理）を実行する。ここで、図５などにも示すように、ＰＷＭ制御での１周期に供給する電力量（Ｄｕｔｙ比）が小さい程、ＰＷＭ制御の駆動周波数幅を小さい周波数幅（ジッタ量）とするための処理が実行される。この処理の効果について説明する。

【0063】

ＰＷＭ周波数は前述したとおり人の可聴周波数領域から外すために２０ｋＨｚとしている。ジッタ量を付与する際は同じく可聴周波数領域から外すために周波数を２０ｋＨｚより大きくする方向で制御される。ＰＷＭ周波数を上げることはＩＧＢＴ（チョッパ回路）のスイッチング回数を増やすことと同意となる。そうすると、ＩＧＢＴでのスイッチングロスが増えて装置全体のエネルギー効率が低下する（以下、「スイッチング損失」という）。昨今の画像形成装置においてエネルギー効率の低下は商品競争力の低下を意味するため、ジッタ制御による製品エネルギー効率の低下は抑制する必要がある。

【0064】

ＥＭＣノイズエネルギーはヒータ投入電力と相関があり、ヒータ投入電力が小さいほどＥＭＣノイズエネルギーも小さくなる。図１１は、この相関を説明するための図である。図１１は１３００Ｗのヒータを示したものであり、横軸は該ヒータへの供給電力（Ｄｕｔｙ比）を示したものであり、縦軸は規格値マージンを示したものである。図１１に示すように、ヒータ供給電力を小さくする（Ｄｕｔｙ比を下げる）ほど、ＥＭＣノイズレベルが下がっている現象が存在することが分かる。

【0065】

この現象を鑑みて、本実施形態の画像形成装置は、図５に示したテーブルに基づいたジッタ制御を実行する。図５では、Ｄｕｔｙ比が６０%以上ではＥＭＣノイズも大きい為、ジッタ量を大きく（＋３ｋＨｚ）設定することでスペクトラム拡散を広くとりノイズ抑制効果を大きくすることができる。また、３０％〜６０％であるＤｕｔｙ比ではＥＭＣノイズレベルも小さくなるため、ジッタ量を小さく（＋１ｋＨｚ）設定することでＥＭＣノイズ抑制とスイッチング損失の抑制を両立させる設定としている。また、３０％以下のＤｕｔｙ比ではＥＭＣノイズレベルは更に小さくなるため、ジッタ制御を行わずにスイッチング損失を増加させない設定としている。

【0066】

このように、ＰＷＭ周波数を、ＰＷＭ制御での１周期に供給する電力量に応じた周波数幅とするためのジッタ処理を実行していることから、ＥＭＣノイズ抑制とスイッチング損失の抑制とを考慮した制御を実行することができる。

【0067】

＜実施形態２＞
次に、実施形態２を説明する。図４（Ｂ）でも説明したように、ＰＷＭ周波数にジッタを付与するとＯＮ時間が変動する。たとえば、ＰＷＭ周波数を２０ｋＨｚ（ＰＷＭ周期は５０μｓｅｃ）であるときにおいて、１周期のＤｕｔｙ比を５０％で制御する際にはＯＮ時間は２５μｓｅｃとなる。この２０ｋＨｚのＰＷＭ周波数を２１ｋＨｚ（ＰＷＭ周期は４７μｓｅｃ）に変更した場合には、Ｄｕｔｙ比は５３％となり、該Ｄｕｔｙ比は変動することになる。該Ｄｕｔｙ比が変動すると、画像形成装置の生産性が低下する。

【0068】

図１２は、画像形成装置の生産性が低下することを示す図である。図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）の上図は、ＰＷＭ周波数を示したものであり、下図は電流波形を示したものである。上図のＰＷＭ周波数は、２０ｋＨｚからの変化を示しており、下図の実線Ｄｕｔｙ比が１００％であるときにヒータに流された電流を示し、破線が設定されたＤｕｔｙ比に応じてヒータに流された電流を示す。また、曲線内の縦線の太さは、ＰＷＭ周波数を示す。つまり、太い縦線はＰＷ周波数が大きいことを示し、細い縦線はＰＷ周波数が小さいことを示す。

【0069】

図１２（Ａ）に示すように、ＰＷＭ周波数が一定（たとえば、２０ｋＨｚ）である場合には、破線で示す電流波形に歪みがないことから、力率は良くなる。一方、図１２（Ｂ）に示すように、ＰＷＭ周波数の変動が周期的に行われた場合には、破線で示す電流波形に歪みが生じることになり、力率は悪化する。

【0070】

このようにジッタ制御によるＰＷＭ周波数の変動が周期的に行われると図１２（Ｂ）に示すようにヒータに供給される電流レベルも周期的に変動するため、ＳＩＮ波形状の電流波形に歪が生じて力率が悪化する。力率が悪化するとヒータ発熱量に対してより多くの電流が必要となり、画像形成装置の生産性を低下させる。

【0071】

そこで、本実施形態では、該生産性の低下を防止するために、ジッタ処理が実行される１周期でのＤｕｔｙ比を、ジッタ処理が実行されなかった場合の１周期でのＤｕｔｙ比に補正する。この補正処理は、補正部１１４２（図３参照）が実行する。

【0072】

この補正処理を図４（Ｃ）を用いて説明する。第１周期については、ジッタ制御は実行されないことから、補正部１１４２は、補正処理を実行しない。第２周期については、ジッタ制御が実行されていることから、補正部１１４２は、補正処理を実行する。

【0073】

補正部１１４２は、まず、ジッタ制御が実行されなかった場合の２周期でのＤｕｔｙ比を取得する。該Ｄｕｔｙ比は５０％である。また、ジッタ制御後の第２周期は、４７μｓｅｃであり、Ｄｕｔｙ比は５３％である。補正部１１４２は、ジッタ制御後の第２周期について、５３％であるＤｕｔｙ比を５０％となるように、該Ｄｕｔｙ比を補正する。たとえば、補正部１１４２は、ＯＮ時間を２３．５μｓｅｃと設定することにより、５３％であるＤｕｔｙ比を５０％に補正することができる。制御部１１４は、該設定されたＯＮ時間に基づいて、ＰＷＭ信号を送信する。

【0074】

次に、第３周期について説明する。補正部１１４２は、まず、ジッタ制御が実行されなかった場合の３周期でのＤｕｔｙ比を取得する。該Ｄｕｔｙ比は７０％である。ジッタ制御後の第３周期は、４３μｓｅｃであり、Ｄｕｔｙ比は８１％である。補正部１１４２は、ジッタ制御後の第３周期について、８１％であるＤｕｔｙ比を７０％となるように、該Ｄｕｔｙ比を補正する。たとえば、補正部１１４２は、ＯＮ時間を３０μｓｅｃと設定することにより、８１％であるＤｕｔｙ比を７０％に補正することができる。制御部１１４は、該設定されたＯＮ時間に基づいて、ＰＷＭ信号を送信する。

【0075】

図６の処理では、Ｓ１２の処理の後に、破線で示すＳ１３の処理として、補正部１１４２は、Ｄｕｔｙ比を補正する。また、Ｓ１６の処理の後に、破線で示すＳ１７の処理として、補正部１１４２は、Ｄｕｔｙ比を補正する。

【0076】

このように、補正部１１４２は、ジッタ制御が実行される１のＰＷＭ周期でのＤｕｔｙ比を、ジッタ制御が実行されなかった場合の１のＰＷＭ周期でのデューティー比に補正する。したがって、図１２（Ｂ）に示した電流の波形（破線の波形）を、図１２（Ａ）に示す電流の波形（破線の波形）と同一の波形とする、または図１２（Ａ）に示す電流の波形（破線の波形）に近い波形とすることができる。よって、電流の波形（破線の波形）生じる歪みを消失させる、または低減させることから、力率の悪化を防止できる。

【0077】

＜実施形態３＞
次に、実施形態３について説明する。図１３は、実施形態３の定着装置１５０を説明するための図である。図１３と、図３とを比較すると、図３では２つのチョッパ回路（第１チョッパ回路１０４および第２チョッパ回路１０６）を備えているのに対し、図１３では１つのチョッパ回路２０４と、遮断部２０６とを備えている点で両図面は異なる。遮断部２０６は、トライアックやサイリスタ等のスイッチング素子を用いて構成される。また、遮断部２０６の後段に、突入電流防止素子、および短絡手段を設置するようにしてもよい。突入電流防止素子は、たとえば、ＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスタにより構成される。

【0078】

遮断部２０６は、チョッパ回路２０４は後段に設置されている。チョッパ回路２０４は、第２ヒータ１１０に接続されており、遮断部２０６は第１ヒータ１０８に接続されている。

【0079】

制御部１２４は、チョッパ回路２０４に対してＰＷＭ信号を送信することにより、ＰＷＭ制御を実行できる。また、制御部１２４は、遮断部２０６に対して切替信号を送信することにより第１ヒータ１０８の加熱・非加熱を切替えることができる。また、第２ヒータ１１０に通電されており、かつ遮断部２０６がＯＮにされているときに、第２ヒータ１１０へは通電される。

【0080】

図１３の構成は２つのヒータに対して１つのチョッパ回路で電力供給を行うため、図３の構成よりも定着装置のサイズを小さくでき、かつ部品コストも小さくできるというメリットがある。しかしながら、図１３の構成では、図５記載のテーブルが適用できない。たとえば、Ｄｕｔｙ比を６０％とした制御を実行する場合において、ＰＷＭ制御により第１ヒータ１０８のみに電力供給している場合（以下、「第１の場合」という。）と、ＰＷＭ制御により第１ヒータ１０８および第２ヒータ１１０の双方に電力供給している場合（以下、「第２の場合」という。）とで実際のヒータ供給電力が異なる。したがって、第１の場合と第２の場合とでＥＭＣノイズレベルも異なり図３のテーブルではＥＭＣノイズ抑制とスイッチング損失抑制を両立できる設定が定まらない。

【0081】

そこで、本実施形態では、チョッパ回路２０４に接続されている第２ヒータ１１０に対して通電されているときにおいて、第１ヒータ１０８に通電されているか否か（通電であるか非通電であるか）によって、ジッタ量を異ならせるテーブルとする。

【0082】

図１４は、本実施形態のジッタ制御テーブルを模式的に示したものである。図１４の例では、第２ヒータ１１０に対して通電され、かつ第１ヒータ１０８に対して通電されていないという条件を第１条件とする。また、第１ヒータ１０８および第２ヒータ１１０に対して通電されるという条件を第２条件とする。第１条件であるときには、１のＰＷＭ周期での第１ヒータ１０８の電力量（＝通電されていないことから０Ｗ）と、Ｄｕｔｙ比が１００％である第２ヒータ１１０の電力量との合計量は、８７０Ｗとなる。また、第１条件であるときにおいて、１のＰＷＭ周期での第１ヒータ１０８の電力量（＝通電されていないことから０Ｗ）と、Ｄｕｔｙ比が７０％である第２ヒータ１１０の電力量との合計量は、６０９Ｗとなる。

【0083】

また、第２条件であるときには、１のＰＷＭ周期でのＤｕｔｙ比が１００％である第２ヒータ１１０の電力量と、１のＰＷＭ周期での第１ヒータ１０８の電力量との合計量は、１３００Ｗとなる。また、第２条件であるときにおいて、１のＰＷＭ周期でのＤｕｔｙ比が７０％である第２ヒータ１１０の電力量と、１のＰＷＭ周期での第１ヒータ１０８の電力量との合計量は、９１０Ｗとなる。

【0084】

そして、図１４の例では、２つのヒータの電力合計量が小さい方（つまり、第１条件であるとき）では、ジッタ量を「小（１ｋＨｚ）」とする。また、２つのヒータの電力合計量が大きい方（つまり、第２条件であるとき）では、ジッタ量を「大（３ｋＨｚ）」とする。

【0085】

また、制御部１２４は、実施形態２で説明した補正部１１４２の機能を備えるようにしてもよい。

【0086】

本実施形態３の構成によれば、２つのヒータ（第１ヒータ１０８および第２ヒータ１１０）を備える場合において、一方のヒータに対してはＰＷＭ制御を行い、他方のヒータに対してはＰＷＭ制御とは異なる制御（たとえば、スイッチング制御）を実行するようにできる。したがって、２つのヒータそれぞれについてＰＷＭ制御を実行する定着装置と比較して、定着装置のサイズを小さくでき、かつ部品コストも小さくできるというメリットがある。

【0087】

また、本実施形態３の構成であっても、ＰＷＭ制御のＰＷＭ周波数の幅を、ＰＷＭ制御での１周期に第１ヒータ１０８に供給する電力量と第２ヒータ１１０に供給する電力量との合計量に応じた周波数幅（ジッタ量）とするためのジッタ処理を実行する。したがって、ノイズレベルを適切に低減させることができる。

【0088】

［その他］
実施形態１では、ＰＷＭ制御の対象となるヒータの数は２つであるとして説明した。しかしながら、ＰＷＭ制御の対象となるヒータの数は１つとしてもよく、３つとしてもよい。また、実施形態３では、ＰＷＭ制御の対象となるヒータの数は１つであり、ＰＷＭ制御とは異なる制御の対象となるヒータの数も１つであるとして説明した。しかしながら、ＰＷＭ制御の対象となるヒータの数を２以上としてもよい。ＰＷＭ制御の対象となるヒータの数が２以上となる場合には、たとえば、図１４のテーブルを、該２以上のヒータそれぞれのＰＷＭ制御に適用される。

【0089】

また、ＰＷＭ制御とは異なる制御の対象となるヒータの数が２つ以上であるときには、ユーザから入力されたジョブなどに基づいて、通電するヒータを選択するようにしてもよい。

【0090】

また、今回開示された各実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、実施の形態および各変形例において説明された発明は、可能な限り、単独でも、組合わせても、実施することが意図される。

【符号の説明】

【0091】

１０２ 整流回路、１０４ 第１チョッパ回路、１０６ 第２チョッパ回路、１０８ 第１ヒータ、１０９ 定着ユニット、１１０ 第２ヒータ、１１２ 温度センサ、１１４，１２４ 制御部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】