特開 2022-189383 定着装置および画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022189383

(43)【公開日】2022-12-22

(54)【発明の名称】定着装置および画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20221215BHJP

【ＦＩ】

G03G15/20 555

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021097933

(22)【出願日】2021-06-11

(71)【出願人】

【識別番号】000005049

【氏名又は名称】シャープ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000947

【氏名又は名称】弁理士法人あーく事務所

(72)【発明者】

【氏名】光岡 徹典

【テーマコード（参考）】

2H033

【Ｆターム（参考）】

2H033AA03

2H033AA41

2H033BA25

2H033BA31

2H033BB17

2H033BE03

2H033CA07

2H033CA23

2H033CA27

2H033CA46

(57)【要約】

【課題】供給する電力量を自在に調整することができる定着装置を提供する。
【解決手段】定着装置は、回転可能に設けられた定着ローラ１７１および加圧ローラ１７４と、定着ローラ１７１を加熱する熱源１７２ａと、熱源１７２ａへ供給する交流電力を制御する制御部５０とを備え、定着ローラ１７１と加圧ローラ１７４とで挟持搬送した用紙上に未定着画像を定着させる。制御部５０は、予め設定された制御周期中において、半波単位で位相角が異なる通電波形を含む通電を行う。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転可能に設けられた定着部材および加圧部材と、
前記定着部材を加熱する熱源と、
前記熱源へ供給する交流電力を制御する制御部とを備え、
前記定着部材と前記加圧部材とで挟持搬送した用紙上に未定着画像を定着させる定着装置であって、
前記制御部は、予め設定された制御周期中において、半波単位で位相角が異なる通電波形を含む通電を行うこと
を特徴とする定着装置。

【請求項2】

請求項１に記載の定着装置であって、
前記制御部は、前記制御周期と隣り合う前記制御周期との継ぎ目において、前記通電波形を連続させること
を特徴とする定着装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の定着装置であって、
前記制御部は、前記制御周期中において、前記通電波形を連続させること
を特徴とする定着装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の定着装置であって、
前記通電波形は、互いに重複しない位相角の範囲が設定された複数のグループのうちのいずれかに分類されており、
前記制御部は、前記制御周期中において、それぞれ異なるグループに属する前記通電波形同士を連続させた一群を設けること
を特徴とする定着装置。

【請求項5】

請求項４に記載の定着装置であって、
前記通電波形における位相角は、９０度以下である場合に低位相角とされ、９０度を超え１２０度以下である場合に中位相角とされ、１２０度を超え１８０度未満である場合に高位相角とされていること
を特徴とする定着装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載の定着装置であって、
前記制御部は、前記制御周期と隣り合う前記制御周期との継ぎ目において、隣接する前記通電波形の実効電圧の差を所定の値以下にすること
を特徴とする定着装置。

【請求項7】

請求項１から請求項６までのいずれか１つに記載の定着装置であって、
前記制御部は、前記制御周期毎に実効電圧を制御しており、現在の制御周期全体の実効電圧と次の制御周期全体の実効電圧との差を所定の値以下にすること
を特徴とする定着装置。

【請求項8】

請求項１から請求項７までのいずれか１つに記載の定着装置を備えた画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、用紙上に未定着画像を定着させる定着装置および画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置では、未定着のトナー像（未定着画像）が形成された用紙を加圧および加熱することで、トナー像の定着が行われる。定着装置に設けられたヒータでは、供給電力が大きいと突入電流が過大になって、電源系統に電圧変動フリッカを発生させることがあった。これを低減するため、ヒータの制御方法として、位相制御を用いたものがある（例えば、特許文献１ないし特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－２６８４４７号公報

【特許文献2】特開２００４－１９１７１０号公報

【特許文献3】特開平１０－１６２９３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の電子写真装置（画像形成装置）は、ヒータと、交流電源と、制御手段とを備える。そして、ヒータへ電源を供給する際、ヒータへの通電を指定位相角にて一定時間保持させた後、指定位相角よりも大きい位相角にて一定時間保持する制御を複数回繰り返してから全点灯させる。また、ヒータへの電源供給をオフする際、ヒータへの通電を指定位相角にて一定時間保持させた後、指定位相角よりも小さい位相角にて一定時間保持する制御を複数回繰り返してから全消灯させる。

【0005】

特許文献２に記載の画像形成装置は、ヒータと、定着部材と、温度検知手段と、制御手段とを備え、制御手段は、ヒータのＯＮ時に、交流電力をソフトスタート方式で位相制御し、所定のデューティ比で所定時間だけ位相制御を続けた後、所定のデューティ比と同じデューティ比の半波制御に切り替える。

【0006】

特許文献３に記載の画像形成装置は、ヒータの初期通電時の電気抵抗値に基づいて電圧－時間変化線を予め設定し、ヒータに実際に印加する電圧が所定の許容電圧範囲内に収まるように、位相制御信号を出力する位相制御手段と、位相制御信号に基づいてヒータに電圧を印加する電圧印加手段とを備える。

【0007】

近年、画像形成装置は、オフィスや家庭、店舗など様々な場所に設置されているが、ヒータのオン／オフに同期した電圧変動が、他の設置された機器に影響を与えることがあった。例えば、照明機器（以下、照明と称する）においては、電圧変動によって照度が変化し、ちらつきとしてユーザに不快感を与えることがあった。また、制御周期を設定した制御方法においては、制御周期の切り替わり時などに電力を変更する際にも、電圧変動が生じていた。

【0008】

上述した特許文献１ないし特許文献３では、制御周期中において、位相角を調整した半波波形を組み合わせることについて言及されておらず、供給する電力量を緻密に調整することができないという課題がある。また、位相角が大きい波形の多用は、高調波ノイズの増加をもたらし、特に、高次高調波成分が多いと、周辺機器の誤動作や焼損など重大な影響を及ぼす虞がある。

【0009】

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、供給する電力量を自在に調整することができる定着装置および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】

【0010】

本発明に係る定着装置は、回転可能に設けられた定着部材および加圧部材と、前記定着部材を加熱する熱源と、前記熱源へ供給する交流電力を制御する制御部とを備え、前記定着部材と前記加圧部材とで挟持搬送した用紙上に未定着画像を定着させる定着装置であって、前記制御部は、予め設定された制御周期中において、半波単位で位相角が異なる通電波形を含む通電を行うことを特徴とする。

【0011】

本発明に係る定着装置では、前記制御部は、前記制御周期と隣り合う前記制御周期との継ぎ目において、前記通電波形を連続させる構成としてもよい。

【0012】

本発明に係る定着装置では、前記制御部は、前記制御周期中において、前記通電波形を連続させる構成としてもよい。

【0013】

本発明に係る定着装置では、前記通電波形は、互いに重複しない位相角の範囲が設定された複数のグループのうちのいずれかに分類されており、前記制御部は、前記制御周期中において、それぞれ異なるグループに属する前記通電波形同士を連続させた一群を設ける構成としてもよい。

【0014】

本発明に係る定着装置では、前記通電波形における位相角は、９０度以下である場合に低位相角とされ、９０度を超え１２０度以下である場合に中位相角とされ、１２０度を超え１８０度未満である場合に高位相角とされている構成としてもよい。

【0015】

本発明に係る定着装置では、前記制御部は、前記制御周期と隣り合う前記制御周期との継ぎ目において、隣接する前記通電波形の実効電圧の差を所定の値以下にする構成としてもよい。

【0016】

本発明に係る定着装置では、前記制御部は、前記制御周期毎に実効電圧を制御しており、現在の制御周期全体の実効電圧と次の制御周期全体の実効電圧との差を所定の値以下にする構成としてもよい。

【0017】

本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る定着装置を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明によると、位相角が互いに異なる複数の通電波形を、１つの制御周期中に含むことで、供給する電力量を自在に調整することができ、極端な電圧差の発生を避けつつ、波形の歪みによる高調波ノイズを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す概略側面図である。

【図2】定着装置の要部を抜き出して示す模式側面図である。

【図3】本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。

【図4】画像形成装置に供給される交流電力と、設置場所の照明との関係を示す説明図である。

【図5】位相制御における電圧の変化を示す説明図である。

【図6】位相制御における通電パターンを示す説明図である。

【図7】従来のデューティ制御における電圧の変化を示す説明図である。

【図8】本発明の実施の形態に係る画像形成装置での第１電圧制御の一例を示す説明図である。

【図9】本発明の実施の形態に係る画像形成装置での第２電圧制御の一例を示す説明図である。

【図10】画像形成装置での制御フローを示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施の形態に係る画像形成装置および定着装置について、図面を参照して説明する。

【0021】

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す概略側面図である。

【0022】

画像形成装置１は、外部から伝達された画像データに応じて、所定の用紙に対して多色および単色の画像を形成し、露光装置１１、現像装置１２、感光体ドラム１３、クリーナ装置１４、帯電器１５、中間転写ベルト装置１６、定着装置１７、給紙カセット１８、および排紙トレイ１９を備える構成とされている。

【0023】

画像形成装置１において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。従って、現像装置１２、感光体ドラム１３、帯電器１５、クリーナ装置１４は、各色に応じた４種類の潜像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられ、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローに設定され、これらによって４つの画像ステーションが構成されている。

【0024】

感光体ドラム１３は、画像形成装置１の略中央に配置されている。帯電器１５は、感光体ドラム１３の表面を所定の電位に均一に帯電させる。露光装置１１は、感光体ドラム１３の表面を露光して静電潜像を形成する。現像装置１２は、感光体ドラム１３の表面の静電潜像を現像して、感光体ドラム１３の表面にトナー像を形成する。上述した一連の動作によって、各感光体ドラム１３の表面に各色のトナー像が形成される。クリーナ装置１４は、現像および画像転写の後に感光体ドラム１３の表面の残留トナーを除去および回収する。

【0025】

中間転写ベルト装置１６は、感光体ドラム１３の上側に配置され、中間転写ベルト２１、中間転写ベルト駆動ローラ２２、中間転写ベルト従動ローラ２３、中間転写ローラ２４、中間転写ベルトクリーニング装置２５、およびテンションローラ２６を備えている。なお、中間転写ローラ２４は、ＹＭＣＫ用の各色の画像ステーションに対応して４本設けられている。

【0026】

中間転写ベルト駆動ローラ２２、中間転写ベルト従動ローラ２３、中間転写ローラ２４、およびテンションローラ２６は、中間転写ベルト２１を張架して、中間転写ベルト２１の表面を所定方向（図中矢符Ｃ方向）に移動させるように構成されている。

【0027】

中間転写ベルト２１は、矢符Ｃの方向へ周回移動し、中間転写ベルトクリーニング装置２５によって残留トナーを除去および回収され、各感光体ドラム１３の表面に形成された各色のトナー像が順次転写して重ね合わされて、中間転写ベルト２１の表面にカラーのトナー像が形成される。

【0028】

２次転写装置２７の転写ローラ２７ａは、中間転写ベルト２１との間にニップ域が形成されており、シート搬送経路Ｓを通じて搬送されて来た用紙Ｐをニップ域に挟み込んで搬送する。用紙Ｐは、ニップ域を通過する際に、中間転写ベルト２１の表面のトナー像が転写される。

【0029】

給紙カセット１８は、画像形成に使用する用紙Ｐを蓄積しておくためのカセットであり、露光装置１１の下側に設けられている。また、排紙トレイ１９は、画像形成部１ａの上側に設けられており、画像形成済みの用紙Ｐを載置するためのトレイである。

【0030】

また、画像形成装置１において、給紙カセット１８の用紙Ｐは、シート搬送経路Ｓを通じて、２次転写装置２７や定着装置１７を経由して排紙トレイ１９に送られる。シート搬送経路Ｓに沿って、給紙ローラ３１、レジストローラ３２、レジスト前ローラ３３、定着装置１７、および排紙ローラ３４が配置されている。

【0031】

給紙ローラ３１は、給紙カセット１８の端部近傍に備えられ、給紙カセット１８から用紙Ｐを１枚ずつシート搬送経路Ｓに供給する。レジストローラ３２は、給紙カセット１８から搬送されている用紙Ｐを一旦保持し、感光体ドラム１３上のトナー像の先端と用紙Ｐの先端とを合わせるタイミングで用紙Ｐを転写ローラ２７ａに搬送する。レジスト前ローラ３３は、用紙Ｐの搬送を促進補助するための小型のローラである。

【0032】

定着装置１７は、ベルト定着方式の定着装置とされており、複数のローラ（ここでは定着ローラ１７１および加熱ローラ１７２）に定着ベルト１７３（定着部材の一例）が巻き掛けられている。定着ベルト１７３は、加熱ローラ１７２から定着ローラ１７１へ熱伝達できるようになっている。定着装置１７では、定着ベルト１７３を介して定着ローラ１７１に加圧ローラ１７４（加圧部材の一例）が押圧されるようになっている。定着装置１７では、未定着のトナー像が形成された用紙Ｐを受け取り、用紙Ｐを定着ベルト１７３と加圧ローラ１７４との間に挟み込んで搬送する。定着ベルト１７３の近傍には、温度検知部６０が設けられている。定着後の用紙Ｐは、排紙ローラ３４によって排紙トレイ１９上に排出される。なお、定着装置１７については、後述する図２を参照して詳細を説明する。

【0033】

本実施の形態では、定着装置１７は、ベルト定着方式の定着装置とされているがこれに限定されず、加圧ローラ１７４で定着ローラ１７１を直接押圧する方式としてもよいし、定着ローラ１７１の替わりに回動しない定着パッドで定着ベルト１７３を加圧ローラ１７４に押圧する方式としてもよい。前者の方式では、上述した定着部材は、定着ローラ１７１に相当し、後者の方式では、定着ベルト１７３に相当する。

【0034】

次に、本発明の実施の形態に係る定着装置について、図面を参照して説明する。

【0035】

図２は、定着装置の要部を抜き出して示す模式側面図である。なお、図１では、画像形成装置１の正面側から示しているのに対して、図２は、画像形成装置１の背面側から示しているため、左右が反転している。

【0036】

本実施の形態において、加圧ローラ１７４は、定着ローラ１７１に対して、圧接された圧接状態と、離間された圧解状態とを切り換え可能な構成とされている。加熱ローラ１７２は、内側に、例えば、ヒータなどの熱源１７２ａが収められている。熱源１７２ａが発する熱によって、加熱ローラ１７２および定着ベルト１７３が暖められる。定着ベルト１７３は、定着ローラ１７１の回転によって移動し、熱源１７２ａに近い部分が徐々にずれて、全体が暖められる。温度検知部６０は、非接触式の温度センサであって、加熱ローラ１７２の近傍であり、定着ベルト１７３に面して設けられている。

【0037】

図３は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。なお、図３では、画像形成装置１のうち、定着装置１７に関わる一部の部材を抽出して示しており、他の部材を備えていてもよい。

【0038】

画像形成装置１は、上述した定着ローラ１７１、加圧ローラ１７４、熱源１７２ａ、および温度検知部６０に加えて、さらに、制御部５０を備えている。制御部５０は、熱源１７２ａへ供給する交流電力を制御する。画像形成装置１には、一般の家庭やオフィスなどの設置場所に用いられる電源から、照明と同様に交流電力が供給される。次に、画像形成装置１に供給される交流電力と、設置場所の照明との関係について、図４を参照して説明する。

【0039】

図４は、画像形成装置に供給される交流電力と、設置場所の照明との関係を示す説明図である。

【0040】

図４では、画像形成装置１に供給される交流電力に対応する電圧波形が上段に示され、設置場所の照明における照明照度が中段に示され、制御部５０から熱源１７２ａへの指示に対応するヒータ信号が下段に示されている。図４において、横軸は時間の経過を示し、縦軸はそれぞれの項目に応じた値を示している。具体的に、上段では、交流電圧の値を示し、０を示す基準の線から離れるに従って、正または負の方向に大きくなることを表している。中段では、０を示す基準の線から上に向かうに従って、照度が大きくなることを表している。下段では、ヒータ信号のオン（ＯＮ）とオフ（ＯＦＦ）との切り替わりを表している。

【0041】

時間Ｔ０から時間Ｔ１の期間において、電圧波形は大きく振幅しており、照明照度は明るく、ヒータ信号はＯＦＦになっている。時間Ｔ１において、ヒータ信号がＯＮになり、時間Ｔ２までこれを維持する。熱源１７２ａがオンになったことで、電圧が降下し、電圧波形の振幅が小さくなる。また、これに伴って、照明照度が暗くなる。時間Ｔ２において、ヒータ信号がＯＦＦになり、時間Ｔ３までこれを維持する。時間Ｔ２から時間Ｔ３の期間は、ヒータ信号がＯＦＦになっているので、時間Ｔ０から時間Ｔ１の期間と同じ状態になり、照明照度が明るくなる。その後、時間Ｔ３において、ヒータ信号がＯＮになり、時間Ｔ１と同じ状態に戻る。つまり、時間Ｔ１から時間Ｔ３までの制御周期ＳＰを繰り返している。

【0042】

画像形成装置１において、画像形成中は、定着ローラ１７１等を所望の温度に保つことが望ましく、熱源１７２ａによって周期的に加熱している。熱源１７２ａのオンとオフとを繰り返しに伴って、照明が暗くなったり、明るくなったりする照度変化が現れる。この照度変化は、照明の種類、点灯方式、電源環境、照明の周囲の壁や天井、床などの反射状況、人と照明との配置状況、および個人差により、不快と感じるレベルが異なるものの、人間の目は、照度変化の周期にもよるが、短時間で４００Ｌｕｘ以上の照度変化があると、激しいちらつきと感じることが多い。一方、１００～２００Ｌｕｘ程度の照度変化では、ほとんど不快感を覚えない。そこで、画像形成装置１では、不快感を覚えない程度の照度変化となるように電圧変動を小さくするため、位相制御が行われる。

【0043】

図５は、位相制御における電圧の変化を示す説明図である。

【0044】

図５では、図４に示す電圧波形の欄と同じように、横軸は時間の経過を示し、縦軸は電圧の値を示している。画像形成装置１に供給される交流電力において、電圧は、正弦波のように、０となる点（ゼロクロス点、図５では、時間ＳＴ１の地点）から徐々に上昇し、正の最大値（図５では、時間ＳＴ２の地点）になった後、徐々に下降する。その後、ゼロクロス点（図５では、時間ＳＴ３の地点）を経て、負の最大値になった後、再度、上昇する。図５において、破線は、１００％出力にした際の電圧の変化を示し、実線は、位相制御した際の電圧の変化を示している。なお、以下では説明のため、電圧波形について、いずれかのゼロクロス点（例えば、時間ＳＴ１の地点）から、次のゼロクロス点（例えば、時間ＳＴ３の地点）までを半波波形と呼ぶことがある。

【0045】

位相制御では、交流電力の周期毎におけるオン時間の割合を変化させることで、出力電圧を制御している。具体的に、図５では、時間ＳＴ１から時間ＳＴ２までがオフ時間とされており、電圧が０になっている。また、時間ＳＴ２から時間ＳＴ３までがオン時間とされており、１００％出力にした際と同じように電圧が変化する。図５に示す位相制御において、位相角ＰＡは、オフからオンに切り替えるタイミングに関し、オフ時間に対応している。また、導通角ＣＡは、オン時間に対応している。図５において、位相角ＰＡは、９０度とされている。位相制御では、オン時間となっている期間の面積によって、電圧の値が決定される。

【0046】

図６は、位相制御における通電パターンを示す説明図である。

【0047】

図６では、位相制御における通電パターンの一例であって、位相角ＰＡを変化させた電圧波形を示しており、以下では、図６に示す通電パターンのうち、５つの半波波形（第１半波ＳＷ１ないし第５半波ＳＷ５）について説明する。第１半波ＳＷ１における位相角（第１角ω１）は、３０度とされており、第２半波ＳＷ２における位相角（第２角ω２）は、６０度とされており、第３半波ＳＷ３における位相角（第３角ω３）は、９０度とされており、第４半波ＳＷ４における位相角（第４角ω４）は、１２０度とされており、第５半波ＳＷ５における位相角（第５角ω５）は、１５０度とされている。

【0048】

ところで、従来の画像形成装置では、出力電圧を調整する際、デューティ制御を行う場合がある。次に、デューティ制御における電圧波形について、図７を参照して説明する。

【0049】

図７は、従来のデューティ制御における電圧の変化を示す説明図である。

【0050】

従来のデューティ制御では、通電時間ＴＫと非通電時間ＨＫとを組み合わせた１つの制御周期を繰り返している。通電時間ＴＫは、オン時間とされており、通常の交流電力が供給される。非通電時間ＨＫは、オフ時間とされており、電力の供給が停止される。デューティ制御においては、通電時間ＴＫと非通電時間ＨＫとの割合を変えることで、出力する電力の強さを調整している。つまり、通電時間ＴＫの割合が増えると、出力が大きくなり、非通電時間ＨＫの割合が増えると、出力が小さくなる。

【0051】

従来のデューティ制御では、通電時間ＴＫと非通電時間ＨＫとを切り替えているため、電圧が大きく増減し、照明のちらつきを生じさせてしまう。

【0052】

これに対し、本発明では、位相制御を取り入れることで、電圧変動を小さくしている。次に、本発明の実施の形態に係る画像形成装置での第１電圧制御および第２電圧制御について、図８および図９を参照して説明する。

【0053】

図８は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置での第１電圧制御の一例を示す説明図である。

【0054】

第１電圧制御では、全波時間Ｐ１と位相制御時間Ｐ２とを組み合わせた１つの制御周期を繰り返している。全波時間Ｐ１では、位相角が０度であり、常にオン時間とされた全波Ｗａを出力する。次に、位相制御時間Ｐ２では、所定の位相角が設定された位相波Ｗｂを出力する。位相波Ｗｂにおける位相角は、位相制御時間Ｐ２の実効電圧に応じて変化させればよく、図５に示すように、位相角を大きくすると実効電圧が小さくなり、位相角を小さくすると実効電圧が大きくなる。なお、位相制御時間Ｐ２において、位相波Ｗｂの位相角は、一定とされているが、一部の位相波Ｗｂの位相角を異ならせてもよい。

【0055】

画像形成装置１では、全波時間Ｐ１と位相制御時間Ｐ２とを合わせて、１つの制御周期での実効電圧を制御し、熱源１７２ａの加熱量を決定している。このように、制御周期中において、半波単位で位相角が異なる通電波形を含む連続通電を行うことで、供給する電力量を自在に調整することができ、極端な電圧差の発生を避けつつ、波形の歪みによる高調波ノイズを抑制することができる。つまり、本実施の形態では、従来のデューティ制御のように、電力が出力されない非通電時間ＨＫを設けないので、熱源１７２ａを連続点灯させながらも、加熱量を細かく変化させることができる。また、１つの制御周期における全波時間Ｐ１と位相制御時間Ｐ２との割合については、適宜変更してもよく、これに合わせて位相角も調整すればよい。具体的に、位相制御時間Ｐ２をより長くすることで、位相角を小さくしても、制御周期での実効電圧を十分に下げることができる。位相角を小さくすると、位相波Ｗｂの波形が全波Ｗａの波形に近づき、波形の歪みを小さくでき、高調波ノイズを抑制することができる。

【0056】

図９は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置での第２電圧制御の一例を示す説明図である。

【0057】

第２電圧制御では、位相角が異なる半波を複数組み合わせた１つの制御周期を繰り返している。図９においては、第２波Ｗ２から第８波Ｗ８までが１つの制御周期に含まれている。第１波Ｗ１は、１つ前の制御周期に含まれており、第２波Ｗ２の直前の半波とされている。また、第９波Ｗ９は、１つ後の制御周期に含まれており、第８波Ｗ８の直後の半波とされている。

【0058】

本実施の形態において、互いに重複しないように複数に分割された位相角の範囲からなる複数のグループが設定されている。そして、通電波形は、位相角が属する範囲によって、複数のグループのうちのいずれかに分類されている。具体的に、通電波形（半波）における位相角は、９０度以下である場合に低位相角とされ、９０度を超え１２０度以下である場合に中位相角とされ、１２０度を超え１８０度未満である場合に高位相角とされている。また、低位相角である半波は、第１グループに分類され、中位相角である半波は、第２グループに分類され、高位相角である半波は、第３グループに分類される。

【0059】

図９に示す一例の場合、第１波Ｗ１、第７波Ｗ７、および第９波Ｗ９が低位相角に対応し、第４波Ｗ４および第８波Ｗ８が中位相角に対応し、第２波Ｗ２、第３波Ｗ３、および第６波Ｗ６が高位相角に対応する。第５波Ｗ５は、位相角ＰＡが０度とされた全波であり、低位相角に相当する。連続した第１波Ｗ１と第２波Ｗ２とでは、低位相角と高位相角との組み合わせとされている。また、連続した第３波Ｗ３と第４波Ｗ４と第５波Ｗ５とでは、低位相角と中位相角と高位相角との組み合わせとされている。第２電圧制御では、それぞれ異なるグループに属する通電波形同士を連続させた一群を設けられている。このように、隣接する通電波形の位相角にある程度の差を設けることで、電力量を柔軟に設定できる。また、位相角が大きい通電波形を連続させないことで、高調波ノイズの発生を避けることができる。さらに、制御周期同士の継ぎ目や、制御周期中において、通電波形を連続させることで、通電が途切れる区間をなくし、電圧変動を小さくすることができる。

【0060】

なお、高調波ノイズが悪化しにくい組み合わせは、上述したものに限らず、「高位相角＋低位相角」、「高位相角＋中位相角」、「低位相角＋中位相角」、「低位相角＋高位相角＋中位相角」、「低位相角＋高位相角＋低位相角」、および「中位相角＋高位相角＋中位相角」などが挙げられる。

【0061】

次に、画像形成装置での制御フローについて、図１０を参照して説明する。

【0062】

図１０は、画像形成装置での制御フローを示すフロー図である。

【0063】

ステップＳ０１では、温度検知部６０によって、温度を検知する。

【0064】

ステップＳ０２では、制御部５０によって、温度検知部６０の検知結果に基づいて、加熱が必要かどうかを判断する。熱源１７２ａの温度については、設定値や上昇速度を考慮して制御すればよく、オーバーシュートなどが起きないように適宜調整すればよい。また、制御部５０が判断するのは、制御周期が切り替わるタイミングを考慮してもよく、所定の間隔毎に温度を制御するようにしてもよい。制御部５０での判断の結果、加熱が必要な場合（ステップＳ０１：Ｙｅｓ）は、ステップＳ０３へ進む。一方、加熱の必要がない場合（ステップＳ０１：Ｎｏ）は、ステップＳ０１へ戻る。

【0065】

ステップＳ０３では、制御部５０によって、実効電圧を参照する。実効電圧については、前の制御周期全体を参照してもよいし、前の制御周期における最後の半波を参照してもよい。また、次の制御周期については、制御部５０が算出した加熱量に基づいて、実効電圧を推測する。

【0066】

ステップＳ０４では、制御部５０によって、直前の制御周期と次の制御周期とで、実効電圧の差が所定の値、ここでは第１閾値を超えているかどうかを判断する。本実施の形態において、第１閾値は、３０Ｖとされている。その結果、実効電圧の差が第１閾値を超えている場合（ステップＳ０４：Ｙｅｓ）は、ステップＳ０６へ進む。一方、実効電圧の差が第１閾値を超えていない場合（ステップＳ０４：Ｎｏ）は、ステップＳ０５へ進む。

【0067】

ステップＳ０５では、制御部５０によって、制御周期の最初の２つの半波（２波）について、実効電圧が１段階で変化する位相角を適用する。制御部５０は、制御周期の最初の２つの半波について、位相角を段階的に変化させる。つまり、直前の半波から、最初の２つの半波、以降の半波の順に段階的に位相角が変化するようにして、電圧を変動させる。このように、制御周期同士の継ぎ目において、隣接する半波の実効電圧の差を所定の値以下にして、電圧変動を小さくすることで、照明のちらつきを抑制しながら、高調波が増えない位相角の組み合わせパターンでの通電となる波形を組み合わせて、高調波ノイズを抑制することができる。なお、実効電圧の差が３０Ｖ以下の場合では、照明の種類によるが、ほとんどの条件で照度変化が小さく、１００Ｌｕｘ程度の変化に収まるので、ちらつきと感じにくくなる。

【0068】

電圧の制御については、上述した第１電圧制御および第２電圧制御のいずれを用いてもよく、いずれにおいても半波の位相角を調整することで、要求される実効電圧が得られる。なお、第１電圧制御および第２電圧制御では、予め点灯する半波毎の位相角を設定したテーブルを設けてもよく、制御部５０は、テーブルから加熱量に応じた位相角を選択してもよい。上述したテーブルでは、デューティ比を１％刻みで変化させるように、位相角が設定されていてもよい。

【0069】

ステップＳ０６では、制御部５０によって、直前の制御周期と次の制御周期とで、実効電圧の差が第２閾値を超えているかどうかを判断する。本実施の形態において、第２閾値は、６０Ｖとされている。その結果、実効電圧の差が第２閾値を超えている場合（ステップＳ０６：Ｙｅｓ）は、ステップＳ０８へ進む。一方、実効電圧の差が第２閾値を超えていない場合（ステップＳ０６：Ｎｏ）は、ステップＳ０７へ進む。

【0070】

ステップＳ０７では、制御部５０によって、制御周期の最初の３つの半波（３波）について、実効電圧が１段階で変化する位相角を適用する。制御部５０は、制御周期の最初の３つの半波について、位相角を段階的に変化させる。つまり、直前の半波から、最初の３つの半波、以降の半波の順に段階的に位相角が変化するようにして、電圧を徐々に変動させる。

【0071】

具体的には、実効電圧の差が３０Ｖ以上６０Ｖ未満の場合、１回の切り替えだと電圧変動が大きいが、波数を２半波から３半波に増やし、変化を滑らかにすることで、ちらつきとして認識し難くなる。すなわち、数個の半波単位、あるいは複数の半波のブロック毎に、段階的に切り替えていくことも可能である。

【0072】

ステップＳ０８では、制御部５０によって、実効電圧が２段階で変化する位相角を適用する。制御部５０は、制御周期の最初の２つの半波について、位相角を段階的に変化させる。つまり、直前の半波から、最初の２つの半波のうちの一方、最初の２つの半波のうちの他方、以降の半波の順に段階的に位相角が変化するようにして、電圧を徐々に変動させる。

【0073】

ステップＳ０５、ステップＳ０７、およびステップＳ０８の後は、ステップＳ０１に戻って処理を繰り返す。

【0074】

ステップＳ０５、ステップＳ０７、およびステップＳ０８では、制御周期の最初の２つまたは３つの半波の位相角を段階的に変化するようにしたが、これに限定されず、制御周期単位で実効電圧を段階的に変化させてもよい。つまり、現在の制御周期と次の制御周期とで、実効電圧の差が所定の値を超える場合、次の制御周期については、直前の制御周期との実効電圧の差が所定の値以下になるように設定し、さらに、その後の制御周期を所望の実効電圧に設定する。つまり、大きく加熱する場合、段階的に分けて加熱することで、十分な加熱量を確保しつつ、電圧変動を小さくすることができる。

【0075】

なお、今回開示した実施の形態は数値を含め全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。消費電力の大きい交流電力を要する機器であれば熱源を備えた画像形成装置に限らず、例えば照明装置、圧縮機を備えた空気調和機や冷蔵庫であっても本発明が実施できる。照明装置であれば本発明を照度の制御に適用でき、空気調和機であれば圧縮機の能力の制御、つまり空調強度の制御に適用できる。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、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。

【符号の説明】

【0076】

１ 画像形成装置
１７ 定着装置
１７１ 定着ローラ（定着部材の一例）
１７２ａ 熱源
１７４ 加圧ローラ（加圧部材の一例）
５０ 制御部
６０ 温度検知部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】