特許 7443861 ヒータ制御装置、ヒータ制御方法、及び画像形成装置

(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】

(24)【登録日】2024-02-27

(45)【発行日】2024-03-06

(54)【発明の名称】ヒータ制御装置、ヒータ制御方法、及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20240228BHJP

   G03G 21/00 20060101ALI20240228BHJP

【ＦＩ】

G03G15/20 555

G03G21/00 398

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020049828

(22)【出願日】2020-03-19

(65)【公開番号】P2021148988

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2023-01-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】110000442

【氏名又は名称】弁理士法人武和国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100186853

【弁理士】

【氏名又は名称】宗像 孝志

(72)【発明者】

【氏名】山内 智仁

(72)【発明者】

【氏名】大野 築

【審査官】金田 理香

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０８７９２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０７３４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１３８９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２１２５１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１２８１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０６４９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０８７２３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１４２５３５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｇ １３／２０

１３／３４

１５／００

１５／２０

１５／３６

２１／００－２１／０２

２１／１４

２１／２０

Ｈ０５Ｂ １／００－３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ヒータに通電する交流電圧の位相角を制御する位相制御により、前記交流電圧の周期の整数倍の制御周期毎に所定の点灯Ｄｕｔｙ比となるようにした第１の点灯パターンと、第２の点灯パターンと、を切り替えて用いて、前記ヒータを点灯制御する制御手段を有し、
前記第１の点灯パターンは、交流電圧の全ての半波区間で位相制御を行い、前記制御周期毎の位相制御を行う半波区間毎の電力配分が均一で、当該半波区間毎のプラス側とマイナス側の対称性が保たれていて、偶数次高調波の発生を抑制する点灯パターンであり、
前記第２の点灯パターンは、交流電圧の１周期おきの２つの半波区間で位相制御を行い、前記制御周期毎の位相制御を行う半波区間の数、及び当該位相制御により前記交流電圧のプラス側とマイナス側の対称性が保たれる半波区間の数が、前記第１の点灯パターンより少ない、奇数次高調波を抑制する点灯パターンであり、
前記制御手段は、前記ヒータの点灯制御における前記第１の点灯パターンと前記第２の点灯パターンの使用回数をそれぞれ計測し、
当該使用回数において、予め設定された前記第１の点灯パターンの最大連続使用回数に達したときには、当該第１の点灯パターンから前記第２の点灯パターンに切り替え、
また、予め設定された第２の点灯パターンの最大連続使用回数に達したときには、前記第２の点灯パターンから前記第１の点灯パターンに切り替える、
ことを特徴とするヒータ制御装置。

【請求項2】

媒体に顕像材を付着させて画像を形成する画像形成部と、
加熱により、前記媒体に付着した前記顕像材を前記媒体に定着させる定着装置と、
を有し、
前記定着装置の定着ローラを交流電圧により点灯させるヒータの点灯制御を、請求項１に記載のヒータ制御装置により行うことを特徴とする画像形成装置。

【請求項3】

前記第１の点灯パターンの最大連続使用回数及び前記第２の点灯パターンの最大連続使用回数が、前記定着ローラに対する前記媒体の線速に応じて設定されていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。

【請求項4】

ヒータに通電する交流電圧の位相角を制御する位相制御により、前記交流電圧の周期の整数倍の制御周期毎に所定の点灯Ｄｕｔｙ比となるようにした第１の点灯パターンと、第２の点灯パターンと、を切り替えて用いて、前記ヒータを点灯制御する制御ステップを有し、
前記第１の点灯パターンは、交流電圧の全ての半波区間で位相制御を行い、前記制御周期毎の位相制御を行う半波区間毎の電力配分が均一で、当該半波区間毎のプラス側とマイナス側の対称性が保たれていて、偶数次高調波の発生を抑制する点灯パターンであり、
前記第２の点灯パターンは、交流電圧の１周期おきの２つの半波区間で位相制御を行い、前記制御周期毎の位相制御を行う半波区間の数、及び当該位相制御により前記交流電圧のプラス側とマイナス側の対称性が保たれる半波区間の数が、前記第１の点灯パターンより少ない、奇数次高調波を抑制する点灯パターンであり、
前記制御ステップにおいて、前記ヒータの点灯制御における前記第１の点灯パターンと前記第２の点灯パターンの使用回数をそれぞれ計測し、
当該使用回数において、予め設定された前記第１の点灯パターンの最大連続使用回数に達したときには、当該第１の点灯パターンから前記第２の点灯パターンに切り替え、
また、予め設定された第２の点灯パターンの最大連続使用回数に達したときには、前記第２の点灯パターンから前記第１の点灯パターンに切り替える、
ことを特徴とするヒータ制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヒータ制御装置、ヒータ制御方法、及び画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

用紙などの記録部材に転写されたトナー像を定着ユニットで加熱して定着させる画像形成装置では、ユーザの利便性やエネルギー効率を考慮して定着ユニットの温度を適切に制御している。定着ユニットは、ハロゲンヒータなどのヒータを内蔵した加熱ローラ、加熱ローラの表面温度を検知する温度センサ等を備え、ヒータ制御装置は、ヒータの表面温度と目標温度とに基づいて、ヒータの点灯制御を行って、定着ユニットの温度を設定温度に制御する。

【0003】

制御方法としては、交流電源からの交流電圧の半周期（半波区間）毎の通電率を設定し、交流電圧の周期の整数倍の制御周期毎に所定の平均通電率となるようにした通電パターンにより、ヒータを点灯制御（通電制御）する制御方法が知られている（例えば特許文献１）。ここで、通電率とは、交流電圧の半周期（半波区間）に対してヒータに通電する時間の比率であり、交流電圧のオン／オフのタイミングにより通電する位相角を制御する位相制御により変化させることができる。なお、「平均通電率」、「通電パターン」は、それぞれ「点灯Ｄｕｔｙ比」、「点灯パターン」とも称されることもある。以下、本明細書においては「平均通電率」、「通電パターン」については、「点灯Ｄｕｔｙ比」、「点灯パターン」と表記する。

【0004】

ところで定着ユニットは、印刷の短時間化の要求から、表面温度が設定温度にまで上昇するのに要する時間を短縮するために大型のヒータを実装している。大型のヒータは消費電力が大きいのでヒータに通電した際には、温度制御の初期段階において突入電流が生じ。特に、ハロゲンヒータは温度が低い状態では抵抗値が小さいため、温度が低下している温度制御の初期段階において突入電流がより大きくなりやすい。この突入電流の発生によって、電源の交流電圧が低下して、定着ユニットと電源系統を共にする蛍光灯などにフリッカ（蛍光灯のチラツキ等となって現れる）を生じさせる。

【0005】

位相制御を行う場合、ヒータの立ち上げ時には点灯Ｄｕｔｙ比を低くすることで突入電流を小さくし、電圧変動によるフリッカの発生を抑制することはできる。しかし、位相制御を行うことによって、ヒータに供給される交流電圧波形が大きく歪められてしまうため、高調波電流が発生しやすくなる。高調波電流は、周辺機器や電源系統を誤動作させる原因となる。

【0006】

この高調波電流を抑制するため、特許文献１に記載された定着装置では、複数の異なる点灯Ｄｕｔｙ比の各々に対して、半波区間の通電率の組み合わせの異なる複数の点灯パターンを用意する。そして、新たに使用する点灯パターンを決定する際、新たに使用する点灯パターンによって生じる高調波電流と、過去の所定期間に使用された点灯パターンによって生じる高調波電流との平均値を各点灯パターンについて算出する。さらに、算出した平均値が平均高調波電流の規格値を超えない点灯パターンの中から、必要な電力に対応する点灯Ｄｕｔｙ比を有するいずれかの点灯パターンを選択する。また、必要な電力に対応する点灯Ｄｕｔｙ比のどの点灯パターンを使用しても高調波電流の規制値を超えてしまう場合は、点灯Ｄｕｔｙ比を下げて点灯パターンを選択する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、特許文献１に記載されたヒータ制御装置では、点灯Ｄｕｔｙ比を維持したまま高調波電流を抑制することができないため、制御周期の長期化を招き、結果として電力応答性を悪化させてしまうという問題がある。

【0008】

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、電力応答性を悪化させることなく、高調波電流の抑制を可能にすることである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、ヒータ制御装置に関し、ヒータに通電する交流電圧の位相角を制御する位相制御により、前記交流電圧の周期の整数倍の制御周期毎に所定の点灯Ｄｕｔｙ比となるようにした第１の点灯パターンと、第２の点灯パターンと、を切り替えて用いて、前記ヒータを点灯制御する制御手段を有し、前記第１の点灯パターンは、交流電圧の全ての半波区間で位相制御を行い、前記制御周期毎の位相制御を行う半波区間毎の電力配分が均一で、当該半波区間毎のプラス側とマイナス側の対称性が保たれていて、偶数次高調波の発生を抑制する点灯パターンであり、前記第２の点灯パターンは、交流電圧の１周期おきの２つの半波区間で位相制御を行い、前記制御周期毎の位相制御を行う半波区間の数、及び当該位相制御により前記交流電圧のプラス側とマイナス側の対称性が保たれる半波区間の数が、前記第１の点灯パターンより少ない、奇数次高調波を抑制する点灯パターンであり、前記制御手段は、前記ヒータの点灯制御における前記第１の点灯パターンと前記第２の点灯パターンの使用回数をそれぞれ計測し、当該使用回数において、予め設定された前記第１の点灯パターンの最大連続使用回数に達したときには、当該第１の点灯パターンから前記第２の点灯パターンに切り替え、また、予め設定された第２の点灯パターンの最大連続使用回数に達したときには、前記第２の点灯パターンから前記第１の点灯パターンに切り替える、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、電力応答性を悪化させることなく、高調波電流の抑制が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示すブロック図。

【図2】第１の実施形態に係るヒータ制御装置の要部構成を示すブロック図。

【図3】第１点灯パターンテーブルを示す図。

【図4】第２点灯パターンテーブルを示す図。

【図5】第３点灯パターンテーブルを示す図。

【図6】第４点灯パターンテーブルを示す図。

【図7】第１の実施形態に係るヒータ制御方法を示すフローチャート。

【図8】第２の実施形態に係るヒータ制御装置の要部構成を示すブロック図。

【図9】第２の実施形態に係るヒータ制御方法を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。

【0013】

〈本発明の実施形態に係る画像形成装置〉
図１に示すように、画像形成装置１００は、シート状の記録媒体である記録材（例えば、「転写紙」）に形成されている画像を光学的に読み取るスキャナ部１０と、スキャナ部１０で読み取った画像に対して所定の画像処理を施した後の画像に応じたトナー像を記録材に転写するエンジン部２０と、記録材を格納するための記録材収容部としての給紙トレイ３０と、エンジン部２０で記録材に転写されたトナー像を定着させるための定着装置５０と、から構成されている。なお、本発明の実施形態に係るヒータ制御装置は定着装置５０に設けられている。

【0014】

スキャナ部１０は、画像が形成された記録材を光学的にスキャンすることによって、記録材に付されている情報を画像信号に変換してエンジン部２０に出力する。

【0015】

画像形成部としてのエンジン部２０は、スキャナ部１０から出力された画像信号に対して、色変換、階調補正などの画像処理を施し、画像処理後の画像に応じて静電潜像を像担持体に作像し、作像した静電潜像に顕像材としての付着物であるトナーを付着してトナー像を形成する。エンジン部２０は、さらに、形成したトナー像を給紙トレイ３０から搬送路４０を介して搬送された媒体としての記録材に転写して、当該記録材を、搬送路４０を介して定着装置５０に向けて送り出す。

【0016】

定着装置５０は、トナー像が付着した記録材に対して、円筒状の定着ローラ５１ａによる熱と加圧ローラ５１ｂによる圧力を付加し、記録材に付着したトナー像を熱と圧力によって定着させて、排紙トレイに向けて排紙する。

【0017】

〈第１の実施形態に係るヒータ制御装置〉
次に、本発明の第１の実施形態に係るヒータ制御装置について説明する。図２は、本発明の第１の実施形態に係るヒータ制御装置である加熱制御装置６０の要部構成を示すブロック図である。

【0018】

図２に示すように、加熱制御装置６０は、定着装置５０に備えられていて、トライアック５４と、温度センサ５５と、制御部５６と、ゼロクロス検知部５７と、を有する。加熱制御装置６０は、記録材を加熱する加熱部材である定着ローラ５１ａを加熱するヒータ５２の加熱動作（点灯動作、通電動作）を制御する装置である。ヒータ５２は、加熱制御装置６０の制御によって定着ローラ５１ａを加熱する加熱状態（点灯状態、通電状態）と加熱しない状態（消灯状態、非通電状態）が制御される。

【0019】

定着ローラ５１ａは、ヒータ５２からの熱を受けるとともに、加圧ローラ５１ｂ（図１）と圧接しながら回転して、記録材に転写されているトナー像を定着させる。定着ローラ５１ａは、加熱部材の一例である。

【0020】

また、ヒータ５２は、加熱部材としての定着ローラ５１ａを加熱する加熱手段の一例である。加熱手段としてのヒータ５２は、例えば、定着ローラ５１ａに内蔵されている。ヒータ５２の熱は、定着ローラ５１ａを介して記録材に付されたトナー像を熱で溶かす程度の温度である。ヒータ５２は、定着ローラ５１ａを加熱して記録材にトナー画像を定着させる熱源となる。なお、ヒータ５２には、例えば、ハロゲンランプを点灯した際に発生する放射熱によって加熱を行うハロゲンヒータが用いられる。

【0021】

交流電源５３は、ヒータ５２に対して交流電圧を供給する。本実施形態では、時間とともに正弦波状に変化する交流電圧を供給するものとする。また、本実施形態では、交流電源５３からの供給電圧に係る電圧波形の周期に基づき、ヒータ５２の加熱動作の制御を行う周期を「制御周期」とする。すなわち、ヒータ５２の加熱動作の制御をフィードバック制御として行うときの周期は、交流電源５３からの交流電圧に係る電圧波形周期に基づくものとする。本実施形態では、例えば、交流電源５３からの交流電圧の２周期（４半波区間）を１制御周期とする。なお、制御周期は、ヒータ５２の加熱に用いられる供給電圧の周期に基づき、その整数倍とするものであれば、上記の例に限定するものではない。この交流電源５３は、画像形成装置１００に供給される動作用電源や、定着装置５０に供給される動作用電源を共用してもよいし、個別に設けてもよい。

【0022】

トライアック５４は、スイッチング手段であり、交流電源５３から供給される交流電圧を、制御部５６から指示されたタイミングでスイッチング（オン／オフ）する。そして、トライアック５４は、スイッチングされた交流電圧をヒータ５２に供給する。なお、トライアック５４がオン時には、ヒータ５２が点灯状態（通電状態）となり発熱する。そして、トライアック５４がオフ時には、ヒータ５２が消灯状態（非通電状態）となる。

【0023】

温度センサ５５は、温度検知手段の一例であり、定着ローラ５１ａの表面温度を測定する。温度センサ５５は、例えば、温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタを内蔵しており、当該サーミスタの抵抗値に基づいて定着ローラ５１ａの表面温度を測定する。温度センサ５５は、定着ローラ５１ａに内蔵してもよい。また、温度センサ５５を定着ローラ５１ａの表面に対向する位置に設置して、定着ローラ５１ａの表面温度を非接触で測定してもよい。温度センサ５５により測定された定着ローラ５１ａの表面温度は、制御部５６によって取得される。

【0024】

ゼロクロス検知部５７は、交流電源５３から供給される交流電圧が０ボルトを横切るタイミング、すなわちプラス側（正電圧）からマイナス側（負電圧）へ移行するタイミング、またはマイナス側（負電圧）からプラス側（正電圧）へ移行するタイミングを検知する。供給電圧が０ボルトを横切るタイミングを、以降では「ゼロクロスのタイミング」と称する。そして、ゼロクロス検知部５７は、ゼロクロスのタイミングを検知したときに、制御部５６に対して、ゼロクロス検知信号を出力する。

【0025】

制御手段としての制御部５６は、温度センサ５５が測定した定着ローラ５１ａの表面温度と、ゼロクロス検知部５７が検知した交流電圧のゼロクロスのタイミングとに基づいて、交流電圧をスイッチングするタイミングを決定する。そして、制御部５６は、決定したタイミングに基づいてトライアック５４を動作させる。

【0026】

制御部５６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、入出力インタフェースとがバスを介して接続されたコンピュータとして実装される情報処理装置と同等のハードウェアにより構成される。また、制御部５６において実現される機能ブロックは、ハードウェア資源としてのＣＰＵが、ＲＯＭが記憶しているプログラムを読み出して実行することにより実現される。

【0027】

制御部５６は、ハードウェア資源とコンピュータプログラムによって実現される以下の機能ブロックを有する。すなわち、制御部５６は、加熱制御部５６１と、点灯パターン記憶部５６２と、連続使用回数カウンタ５６３と、最大連続使用回数設定値記憶部５６４と、点灯パターン切替判定部５６５と、を有する。

【0028】

加熱制御部５６１は、温度センサ５５により検知された定着ローラ５１ａの表面温度、及び点灯パターン切替判定部５６５から通知される判定結果に基づいて、特定点灯パターンが格納されている点灯パターンテーブルを選択する。特定点灯パターンとは、点灯パターン記憶部５６２に記憶されている点灯パターンテーブルの中から上記の判定結果に基づいて特定される電圧波形パターンである。本実施形態において、特定点灯パターンには、偶数次の高調波電流の抑制に有利であり、奇数次の高調波電流の抑制に不利な点灯パターンと、奇数次の高調波電流の抑制に有利であり、偶数次の高調波電流の抑制に不利な点灯パターンと、が含まれる。加熱制御部５６１は、選択した特定点灯パターンに基づいて、トライアック５４のスイッチング動作を制御する。

【0029】

記憶手段としての点灯パターン記憶部５６２には点灯パターンテーブルが記憶されている。点灯パターンテーブルは、トライアック５４のスイッチング動作によって、交流電源５３からヒータ５２に通電する交流電圧の位相角を制御し、ヒータ５２に通電する交流電圧が制御周期毎に所定の点灯Ｄｕｔｙ比となるようにするためのデータである点灯パターンを記憶しているテーブルである。点灯パターンは複数あり、それぞれが格納されている複数の点灯パターンテーブルがある。本実施形態では、偶数次の高調波電流の抑制に有利であり、奇数次の高調波電流の抑制に不利な第１点灯パターン、奇数次の高調波電流の抑制に有利であり、偶数次の高調波電流の抑制に不利な第２乃至第４点灯パターンからなる４つの点灯パターンを保持する４つの点灯パターンテーブルがある。ただし、これは一例であって、奇数次の高調波電流の抑制に不利な点灯パターン、奇数次の高調波電流の抑制に有利であり、偶数次の高調波電流の抑制に不利な点灯パターンは、それぞれ１つ以上あればよい。これらの点灯パターン及び点灯パターンテーブルの詳細については後述する。

【0030】

連続使用回数カウンタ５６３は、加熱制御部５６１がいずれかの点灯パターンによるヒータ点灯制御を開始してから、その点灯パターンによる連続点灯制御回数をカウントする。本実施形態では、連続使用回数カウンタ５６３は、第１点灯パターンによる連続点灯制御回数をカウントする第１カウント手段、第２点灯パターンによる連続点灯制御回数をカウントする第２カウント手段、第３点灯パターンによる連続点灯制御回数をカウントする第３カウント手段、第４点灯パターンによる連続点灯制御回数をカウントする第４カウント手段を含む。

【0031】

最大連続使用回数設定値記憶部５６４は、各点灯パターンの最大連続使用回数の設定値を記憶している。本実施形態では、第１点灯パターンの最大連続使用回数の設定値である第１設定値を記憶する第１設定値記憶部、第２点灯パターンの最大連続使用回数の設定値である第２設定値を記憶する第２設定値記憶部、第３点灯パターンの最大連続使用回数の設定値である第３設定値を記憶する第３設定値記憶部、第４点灯パターンの最大連続使用回数の設定値である第４設定値を記憶する第４設定値記憶部を含む。

【0032】

点灯パターン切替判定部５６５は、連続使用回数カウンタ５６３のカウント値が最大連続使用回数設定値記憶部５６４に記憶されている設定値を超えたか否かを判定し、その判定結果を加熱制御部５６１に通知する。本実施形態では、点灯パターン切替判定部５６５は、第１カウント手段のカウント値が第１設定値を超えたか否かを判定し、その判定結果を加熱制御部５６１に通知する第１判定手段、第２カウント手段のカウント値が第２設定値を超えたか否かを判定し、その判定結果を加熱制御部５６１に通知する第２判定手段、第３カウント手段のカウント値が第３設定値を超えたか否かを判定し、その判定結果を加熱制御部５６１に通知する第３判定手段、第４カウント手段のカウント値が第４設定値を超えたか否かを判定し、その判定結果を加熱制御部５６１に通知する第４判定手段を構成する。

【0033】

加熱制御部５６１は、第１判定手段、第２判定手段、第３判定手段、第４判定手段のいずれかから、最大連続使用回数の設定値を超えたとの判定結果が通知された場合、使用する点灯パターンを切り替えて点灯制御を行う。この点灯制御の切替えの詳細については後述する。

【0034】

〈点灯パターンテーブル〉
ここで、点灯パターン記憶部５６２に記憶されている各点灯パターンテーブルに格納されている点灯パターンについて、図３乃至図６を用いて説明する。

【0035】

図３、図４、図５、図６は、それぞれ第１点灯パターン、第２点灯パターン、第３点灯パターン、第４点灯パターンが格納されている第１点灯パターンテーブル、第２点灯パターンテーブル、第３点灯パターンテーブル、第４点灯パターンテーブルを示す図である。ここでは、説明の便宜上、これらの図において第１乃至第４の点灯パターンとして図示されている交流電圧の波形は、点灯パターンテーブル上のデータ、すなわち点灯パターン自身ではなく、その点灯パターンによりトライアック５４をスイッチングした場合にヒータ５２に供給される電圧の波形を例示したものである。また、各点灯パターンにおける電圧波形の半波毎の比率は通電率である。

【0036】

第１点灯パターンは、偶数次の高調波電流の抑制に有利であり、奇数次の高調波電流の抑制に不利な点灯パターンである。また、第２点灯パターン、第３点灯パターン、及び第４点灯パターンは、どれも奇数次の高調波電流の抑制に有利であり、偶数次の高調波電流の抑制に不利な点灯パターンである。すなわち、第１点灯パターンは、本発明に係る第１の点灯パターンの例であり、第２点灯パターン、第３点灯パターン、第４点灯パターンは、いずれも本発明に係る第２の点灯パターンの例である。

【0037】

図３に示されているように、第１点灯パターンテーブル５６２１に格納されている第１点灯パターンでは、制御周期の全ての半波区間、すなわち第１半波区間ａ、第２半波区間ｂ、第３半波区間ｃ、及び第４半波区間ｄで位相制御を行い、各半波区間で均一に通電率を増加させていく。ここでは、点灯Ｄｕｔｙ比、すなわち制御周期毎の各半波区間の通電率の平均値が１０％、５０％、及び９０％の場合について図示した（以後説明する図４、図５、図６についても同様）。加熱制御部５６１は、温度センサ５５が検知した定着ローラ５１ａの表面温度に基づいて、所要の点灯Ｄｕｔｙ比の点灯パターンを選択する。

【0038】

第１点灯パターンでは、半波区間毎の電力配分が均一であるため、半波区間毎のプラス側とマイナス側の対称性が保たれ、偶数次高調波の発生を抑えることができる。このため、偶数次の高調波電流の抑制に有利である。しかし、半波区間毎に位相制御を行うため、奇数次高調波が多くなる。したがって、奇数次の高調波電流の抑制には不利である。

【0039】

図４に示されているように、第２点灯パターンテーブル５６２２に格納されている第２点灯パターンでは、点灯Ｄｕｔｙ比に応じて、制御周期の前半（第１半波区間ａ及び第２半波区間ｂ）又は後半（第３半波区間ｃ及び第４半波区間ｄ）で位相制御を行う。すなわち、まず第１半波区間ａ及び第２半波区間ｂで位相制御を行って、それらの区間の通電率を増加させていく。この間、第３半波区間ｃ及び第４半波区間ｄでは位相制御を行わず、通電率は０％に固定されている。第１半波区間ａ及び第２半波区間ｂの通電率が１００％（点灯Ｄｕｔｙ比が５０％）になったら、第１半波区間ａ及び第２半波区間ｂの通電率を１００％に固定するとともに、第３半波区間ｃ及び第４半波区間ｄで位相制御を行い、第３半波区間ｃ及び第４半波区間ｄの通電率を増加させていく。つまり、第２の点灯パターンは、交流電圧の１周期置きの２つの半波区間で位相制御を行う点灯パターンである。

【0040】

この第２点灯パターンは、制御周期毎の半波区間の位相制御数が２つであり、第１の点灯パターンより少ないため、第１点灯パターンよりも奇数次高調波が少なくなる。したがって、奇数次の高調波電流の抑制に有利である。

【0041】

図５に示されているように、第３点灯パターンテーブル５６２３に格納されている第３点灯パターンでは、まず第１半波区間ａ及び第３半波区間ｃで位相制御を行い、それらの区間の通電率を増加させていく。この間、第２半波区間ｂ及び第４半波区間ｄでは位相制御を行わず、通電率は０％に固定されている。第１半波区間ａ及び第３半波区間ｃの通電率が１００％（点灯Ｄｕｔｙ比が５０％）になったら、第１半波区間ａ及び第３半波区間ｃの通電率を１００％に固定するとともに、第２半波区間ｂ及び第４半波区間ｄで位相制御を行い、第２半波区間ｂ及び第４半波区間ｄの通電率を増加させていく。つまり、第３点灯パターンは、交流電圧の各周期の１つの半波区間で位相制御を行うパターンである。

【0042】

この第３点灯パターンも、第２点灯パターンと同様に制御周期毎の半波区間の位相制御数が２つであり、第１点灯パターンより少ないため、第１点灯パターンよりも奇数次高調波が少なくなる。したがって、奇数次の高調波電流の抑制に有利である。また、１半波区間置きに通電されるため、第２点灯パターンより突入電流が少なくなる。

【0043】

図６に示されているように、第４点灯パターンテーブル５６２４に格納されている第４点灯パターンでは、まず第１半波区間ａで位相制御を行い、その区間の通電率を増加させていく。この間、他の３つの半波区間では位相制御を行わず、通電率は０％に固定されている。そして、第１半波区間ａの通電率が１００％（点灯Ｄｕｔｙ比が２５％）になったら、の通電率を第１半波区間ａ１００％に固定するとともに、第２半波区間ｂで位相制御を行い、第２半波区間ｂの通電率を増加させていく。そして、第２半波区間ｂの通電率が１００％（点灯Ｄｕｔｙ比が５０％）になったら、第３半波区間ｃで位相制御を行い、第３半波区間ｃの通電率を増加させていく。以後、第３半波区間ｃ、第４半波区間ｄでも同様に通電率を増加させていく。つまり、第４点灯パターンは、交流電圧の１周期おきの１つの半波区間で位相制御を行うパターンである。

【0044】

この第４点灯パターンは、制御周期毎の半波区間の位相制御数が１つであり、第１乃至第３の点灯パターンより少ないため、第１乃至第３点灯パターンよりも奇数次高調波が少なくなる。したがって、第１乃至第４点灯パターンのうち、奇数次の高調波電流の抑制に最も有利である。

【0045】

なお、以上の各点灯パターンテーブルに格納されている点灯パターンの同一の点灯Ｄｕｔｙ比において、ヒータに対する供給電力が等しくなるようにする。また、各点灯パターンは実際のヒータに合わせて通電率を調整し、供給電力を設定することが必要である。

【0046】

〈第１の実施形態に係るヒータ制御方法〉
偶数次の高調波電流の抑制に有利であり、奇数次の高調波電流の抑制に不利な点灯パターンである第１点灯パターン、又は奇数次の高調波電流の抑制に有利であり、偶数次の高調波電流の抑制に不利な点灯パターン、例えば第２点灯パターンを続けて使用してヒータ５２の点灯制御を行った場合、奇数次又は偶数次の高調波電流が規制を満たさない場合がある。

【0047】

そこで、本実施形態に係るヒータ制御方法では、第１点灯パターンを用いたヒータ点灯制御を連続Ｎ回（前述した第１設定値）行う度に、第２点灯パターンを用いてヒータ点灯制御を連続Ｍ回（前述した第２設定値）行う。以下、図７に示されているフローチャートを用いて説明する。このフローは、加熱制御装置６０の制御部５６が実行する。

【0048】

まず、加熱制御部５６１は、連続使用回数カウンタ５６３における第１点灯パターンの連続使用回数をカウントする第１カウント手段のカウント値ｎ、及び第２点灯パターンの連続使用回数をカウントする第２カウント手段のカウント値ｍをゼロクリアする（ステップＳ１）。

【0049】

次に加熱制御部５６１は、ヒータ５２の点灯要求の有無を監視する（ステップＳ２）。点灯要求がない間は（ステップＳ２：Ｎｏ）、第１カウント手段のカウント値ｎ、及び第２カウント手段のカウント値ｍをゼロクリアし（ステップＳ３）、点灯要求の監視を続ける。

【0050】

点灯要求あれば（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、点灯パターン切替判定部５６５は、第１カウント手段のカウント値ｎがＮ以下か否かを判定する（ステップＳ４）。すなわち、第１点灯パターンの連続使用回数が、最大連続使用回数設定値記憶部５６４に記憶されている第１点灯パターンの最大連続使用回数の設定値である第１設定値Ｎ以下か否かを判定する。点灯パターン切替判定部５６５は判定結果を加熱制御部５６１に通知する。

【0051】

第１カウント手段のカウント値ｎが第１設定値Ｎ以下であれば（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、加熱制御部５６１は、点灯パターン記憶部５６２に記憶されている第１点灯パターンによりヒータを点灯制御し（ステップＳ５）、点灯制御が終了したら、第１カウント手段のカウント値ｎを１インクリメントし（ステップＳ６）、ステップＳ２に戻る。

【0052】

第１カウント手段のカウント値ｎが第１設定値Ｎを超えていた場合は、加熱制御部５６１は、点灯パターン記憶部５６２に記憶されている第２点灯パターンによりヒータを点灯制御し（ステップＳ７）、点灯制御が終了したら、第２カウント手段のカウント値ｍを１インクリメントする（ステップＳ８）。そして、第２カウント手段のカウント値ｍがＭ以下か否かを判定する（ステップＳ９）。すなわち、第２点灯パターンの連続使用回数が、最大連続使用回数設定値記憶部５６４に記憶されている第２点灯パターンの最大連続使用回数の設定値である第２設定値Ｍ以下か否かを判定する。

【0053】

第２カウント手段のカウント値ｍが第２設定値Ｍ以下であれば（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、そのままステップＳ２に戻る。また、第２カウント手段のカウント値ｍが第２設定値Ｍを超えていた場合は（ステップＳ９：Ｎｏ）、第１カウント手段のカウント値ｎ、及び第２カウント手段のカウント値ｍをゼロクリアし（ステップＳ１０）、ステップＳ２に戻る。

【0054】

以上のように、本発明の第１の実施形態に係るヒータ制御装置、及びその装置により実行されるヒータ制御方法によれば、偶数次の高調波電流の抑制に有利であり、奇数次の高調波電流の抑制に不利な点灯パターンと、奇数次の高調波電流の抑制に有利であり、偶数次の高調波電流の抑制に不利な点灯パターンのそれぞれの連続使用回数を予め設定した最大値以下に制限している。このため、奇数次の高調波電流が多くなるタイミングと偶数次の高調波電流が多くなるタイミングとが分散されることで、交流電圧の４半波程度の短い制御周期でも電力応答性を悪化させることなく、高調波電流規制を満たすことができる。

【0055】

〈第２の実施形態に係るヒータ制御装置〉
次に本発明の第２の実施形態に係るヒータ制御装置ついて説明する。
図８は、本発明の第２の実施形態に係るヒータ制御装置である加熱制御装置６０の要部構成を示すブロック図である。この図において、図２（第１の実施形態に係るヒータ制御装置）と同一又は対応する部分については、図２と同一の参照符号が付されており、それらの部分については、説明を省略又は簡略化する。

【0056】

図８に示されているように、本実施形態に係るヒータ制御装置である加熱制御装置６０における制御部５６が線速設定値記憶部５６６を備えていることが第１の実施形態に係る加熱制御装置６０との構成上の主な相違である。

【0057】

線速設定値記憶部５６６は、定着装置５０によりトナー像が定着される記録材の線速の設定値を保持する。線速の値は、例えば給紙トレイ３０から搬送される記録材の種類（普通紙、厚紙、薄紙等）に応じて低線速、中線速、高線速が設定される。また、最大連続使用回数設定値記憶部５６４には、記録材の低線速、中線速、高線速のそれぞれに対する最大連続使用回数の設定値が記憶されている。本実施形態では、第１点灯パターンの最大連続使用回数の第１設定値Ｎとして、低線速用の第１設定値Ｎ_１、中線速用の第１設定値Ｎ_２、高線速用の第１設定値Ｎ_３が、第２点灯パターンの最大連続使用回数の第２設定値Ｍとして、低線速用の第２設定値Ｍ_１、中線速用の第２設定値Ｍ_２、高線速用の第２設定値Ｍ_３が記憶されている。

【0058】

〈第２の実施形態に係るヒータ制御方法〉
次に本実施形態に係るヒータ制御方法について説明する。本実施形態に係るヒータ制御装置のヒータ点灯制御手順も基本的には第１の実施形態に係るヒータ制御装置のヒータ点灯制御手順と同じである。すなわち、偶数次の高調波電流の抑制に有利であり、奇数次の高調波電流の抑制に不利な点灯パターンと、奇数次の高調波電流の抑制に有利であり、偶数次の高調波電流の抑制に不利な点灯パターンのそれぞれの連続使用回数を予め設定した最大値以下に制限している。

【0059】

第１の実施形態に係るヒータ制御方法との主な相違点は、本実施形態では、各点灯パターンの最大連続使用回数の設定値が定着装置５０における記録材の線速に応じて異なることである。以下、図９に示されているフローチャートを用いて説明する。

【0060】

この図において、ステップＳ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０３は、それぞれ図７におけるステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３と同じであるから、説明を省略する。ステップＳ１０４では、加熱制御部５６１は、線速設定値記憶部５６６の設定値に基づき、定着装置５０における記録材の線速が低線速か否かを判定する（ステップＳ１０４）。

【0061】

低線速であった場合は（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、加熱制御部５６１は、第１点灯パターンの最大連続使用回数の第１設定値Ｎとして、線速設定値記憶部５６６から低線速用の第１設定値Ｎ_１を選択し、第２点灯パターンの最大連続使用回数の第２設定値Ｍとして低線速用の第２設定値Ｍ_１を選択する（ステップＳ１０５）。

【0062】

低線速でなかった場合は（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、加熱制御部５６１は、中線速であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。中線速であった場合は（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、加熱制御部５６１は、第１点灯パターンの最大連続使用回数の第１設定値Ｎとして、線速設定値記憶部５６６から中線速用の第１設定値Ｎ_２を選択し、第２点灯パターンの最大連続使用回数の第２設定値Ｍとして中線速用の第２設定値Ｍ_２を選択する（ステップＳ１０５）。

【0063】

中線速でなかった場合は（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、加熱制御部５６１は、加熱制御部５６１は、第１点灯パターンの最大連続使用回数の第１設定値Ｎとして、線速設定値記憶部５６６から高線速用の第１設定値Ｎ_３を選択し、第２点灯パターンの最大連続使用回数の第２設定値Ｍとして高線速用の第２設定値Ｍ_３を選択する（ステップＳ１０５）。

【0064】

加熱制御部５６１がステップＳ１０５，Ｓ１０７，Ｓ１０８のいずれかを実行した後、点灯パターン切替判定部５６５は、第１カウント手段のカウント値ｎが第１設定値Ｎ以下か否かを判定する（ステップＳ１０９）。この処理は図７におけるステップＳ４と同じである。

【0065】

ここで、第１点灯パターンの最大連続使用回数の低速用、中速用、高速用の第１設定値Ｎ_１、Ｎ_２、Ｎ_３の関係、及び第２点灯パターンの最大連続使用回数の低線速、中線速、高線速用の第２設定値Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３の関係について説明する。定着装置５０における記録材の線速が遅い程、低い点灯Ｄｕｔｙ比の点灯パターンが使用されるため、第２点灯パターンで点灯制御を行うと、奇数次の高調波がより多くなりやすい。そこで、線速が遅い程、第２点灯パターンの連続使用回数が少なくなり、第１点灯パターンの連続使用回数が多くなるように、それぞれの初期設定値を決めておく。すなわち、「Ｎ_１＞Ｎ_２＞Ｎ_３」、「Ｍ_１＜Ｍ_２＜Ｍ_３」の関係になる。

【0066】

図９の説明に戻る。第１カウント手段のカウント値ｎが第１設定値Ｎ（Ｎ_１又はＮ_２又はＮ_３）以下であれば（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、加熱制御部５６１は、点灯パターン記憶部５６２に記憶されている第１点灯パターンによりヒータを点灯制御し（ステップＳ１１０）、点灯制御が終了したら、第１カウント手段のカウント値ｎを１インクリメントし（ステップＳ１１１）、ステップＳ１０２に戻る。

【0067】

第１カウント手段のカウント値ｎが第１設定値Ｎを超えていた場合は、加熱制御部５６１は、点灯パターン記憶部５６２に記憶されている第２点灯パターンによりヒータを点灯制御し（ステップＳ１１２）、点灯制御が終了したら、第２カウント手段のカウント値ｍを１インクリメントする（ステップＳ１１３）。そして、第２カウント手段のカウント値ｍがＭ（Ｍ_１又はＭ_２又はＭ_３）以下か否かを判定する（ステップＳ１１４）。すなわち、第２点灯パターンの連続使用回数が、最大連続使用回数設定値記憶部５６４に記憶されている第２点灯パターンによる連続点灯制御回数の設定値である第２設定値Ｍ以下か否かを判定する。

【0068】

第２カウント手段のカウント値ｍが第２設定値Ｍ以下であれば（ステップＳ１１４：Ｙｅｓ）、そのままステップＳ１０２に戻る。また、第２カウント手段のカウント値ｍが第２設定値Ｍを超えていいた場合は（ステップＳ１１４：Ｎｏ）、第１カウント手段のカウント値ｎ、及び第２カウント手段のカウント値ｍをゼロクリアし（ステップＳ１１５）、ステップＳ１０２に戻る。

【0069】

以上のように、本発明の第２の実施形態に係るヒータ制御装置、及びその装置により実行されるヒータ制御方法によれば、第１の実施形態に係るヒータ制御装置、及びその装置により実行されるヒータ制御方法が有する効果に加えて、定着装置５０における記録材の線速に応じて、点灯パターンの選択が可能になるため、低い点灯Ｄｕｔｙ比の第２点灯パターンの使用に起因する奇数次高調波の増加を抑えることができるという効果を有する。

【0070】

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、その技術的要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。上記実施形態は、好適な例を示したものであるから、当業者であれば、開示した内容から様々な変形例を実現することが可能である。そのような変形例も、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

【0071】

以下、変形例を挙げる。
（１）図７に示されているフローチャートにおいて、奇数次の高調波電流の抑制に有利であり、偶数次の高調波電流の抑制に不利な点灯パターンとして、第２点灯パターンの代わりに第３点灯パターン又は第４点灯パターンを用いる。
（２）図７に示されているフローにおいて、第１点灯パターンと切り替える点灯パターンを第２乃至第４点灯パターンのいずれか１つに固定するのではなく、２つ以上を順番に用いる。
（３）図９に示されているフローチャートにおいて、線速を２つ、又は４つ以上とする。
（４）図７に示されているフロー、及び図９に示されているフローにおいて、第２点灯パターンと第３点灯パターンの切替え、第３点灯パターンと第４点灯パターンの切替えを行う。

【符号の説明】

【0072】

１０：スキャナ部
２０：エンジン部
３０：給紙トレイ
４０：搬送路
５０：定着装置
５１ａ：定着ローラ
５１ｂ：加圧ローラ
５２：ヒータ
５３：交流電源
５４：トライアック
５５：温度センサ
５６：制御部
５７：ゼロクロス検知部
６０：加熱制御装置
１００：画像形成装置
５６１：加熱制御部
５６２：点灯パターン記憶部
５６３：連続使用回数カウンタ
５６４：最大連続使用回数設定値記憶部
５６５：点灯パターン切替判定部
５６６：線速設定値記憶部
５６２１：第１点灯パターンテーブル
５６２２：第２点灯パターンテーブル
５６２３：第３点灯パターンテーブル
５６２４：第４点灯パターンテーブル

【先行技術文献】

【特許文献】

【0073】

【文献】特開２０１２－１３２９４６号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】