特許 7500352 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】2024-06-07

(45)【発行日】2024-06-17

(54)【発明の名称】画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20240610BHJP

   G03G 21/00 20060101ALI20240610BHJP

【ＦＩ】

G03G15/20 555

G03G21/00 370

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020143869

(22)【出願日】2020-08-27

(65)【公開番号】P2022039063

(43)【公開日】2022-03-10

【審査請求日】2023-08-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099324

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 正剛

(72)【発明者】

【氏名】鵜澤 裕彰

【審査官】河内 悠

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１８１０５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０７６８８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０７２６６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１１２５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００６２２８４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｇ １５／２０

Ｇ０３Ｇ １５／００

Ｇ０３Ｇ ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

記録材に画像を形成する画像形成手段と、
商用電源から供給される電力により発熱する定着ヒータを有し、前記定着ヒータの発熱により前記画像が形成された前記記録材を加熱することで、該記録材に該画像を定着させる定着手段と、
前記定着ヒータの抵抗値を表す抵抗値情報を格納する格納手段と、
前記商用電源から前記定着ヒータに供給される交流電圧のゼロクロスタイミングを検知するゼロクロス検知手段と、
前記商用電源から前記定着ヒータに供給される交流電圧の電圧値を検出する電圧検出手段と、
前記定着ヒータに流れる電流の電流値を検出する電流検出手段と、
前記商用電源から前記定着ヒータへ電力を供給する経路上に設けられており、オン状態になることで定着ヒータに電力を供給するスイッチ手段と、
前記ゼロクロスタイミングから所定の設定時間が経過すると前記スイッチ手段をオン状態にすることで前記定着ヒータへ電力を供給する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記電圧検出手段で検出した前記電圧値と、前記電流検出手段で検出した前記電流値と、前記定着ヒータの前記抵抗値情報と、に基づいて前記スイッチ手段の導通比を算出し、算出した前記導通比が所定の導通比に一致するように前記設定時間を調整することで、前記スイッチ手段がオン状態になるタイミングを補正することを特徴とする、
画像形成装置。

【請求項2】

前記制御手段は、前記電圧値と前記抵抗値情報に基づいて算出した電流値と、前記電流検出手段で検出した電流値との差を比較することで前記スイッチ手段の実際の導通比を算出し、前記実際の導通比と前記所定の導通比とが一致するように前記設定時間を補正することを特徴とする、
請求項１記載の画像形成装置。

【請求項3】

前記制御手段は、前記実際の導通比と前記所定の導通比とが一致するような時間差を算出し、算出した前記時間差を前記設定時間に加算することを特徴とする、
請求項２記載の画像形成装置。

【請求項4】

前記制御手段は、前記電圧検出手段から取得した前記電圧値から実効電圧値を算出し、前記電流検出手段から取得した前記電流値から実効電流値を算出し、前記実効電圧値と前記抵抗値情報に基づいて算出した電流値と、前記実効電流値との差を比較することで前記実際の導通比を算出することを特徴とする、
請求項２又は３記載の画像形成装置。

【請求項5】

前記格納手段は、前記定着ヒータの消費電力を表す消費電力情報を格納しており、
前記制御手段は、前記電圧値と前記抵抗値情報と前記所定の導通比とから前記スイッチ手段を前記所定の導通比でオンしたときの前記定着ヒータの消費電力を算出し、算出した前記消費電力と前記消費電力情報とを比較することで前記スイッチ手段の実際の導通比を算出し、実際の前記スイッチ手段の導通比と前記所定の導通比とが一致するように前記設定時間を補正することを特徴とする、
請求項１記載の画像形成装置。

【請求項6】

前記制御手段は、前記実際の導通比と前記所定の導通比とが一致するような時間差を算出し、算出した前記時間差を前記設定時間に加算することを特徴とする、
請求項５記載の画像形成装置。

【請求項7】

前記制御手段は、前記電圧検出手段から取得した前記電圧値から実効電圧値を算出し、前記実効電圧値と前記抵抗値情報と前記所定の導通比とに基づいて前記消費電力を算出することを特徴とする、
請求項５又は６記載の画像形成装置。

【請求項8】

前記画像形成装置に電力を供給するために操作される電源スイッチをさらに有し、
前記制御手段は、前記画像形成装置の動作開始が、前記電源スイッチがオフ状態からオン状態へ変化による起動である場合に、前記定着ヒータの前記消費電力を算出し、算出した前記消費電力と前記消費電力情報との比較の結果に基づいて前記スイッチ手段の実際の導通比を算出し、実際の前記スイッチ手段の導通比と前記所定の導通比とが一致するように前記設定時間を補正することを特徴とする、
請求項５～７のいずれか１項記載の画像形成装置。

【請求項9】

前記制御手段は、前記電圧値と前記抵抗値情報と５０［％］の導通比とから前記スイッチ手段を前記５０［％］の導通比でオンしたときの前記定着ヒータの前記消費電力を算出し、算出した前記消費電力と前記消費電力情報とを比較することで前記スイッチ手段の実際の導通比を算出し、実際の前記スイッチ手段の導通比と前記所定の導通比とが一致するように前記設定時間を補正することを特徴とする、
請求項８記載の画像形成装置。

【請求項10】

前記制御手段は、実際の前記スイッチ手段の導通比と前記所定の導通比との差分が所定値以下になるまで前記設定時間の補正を繰り返し行うことを特徴とする、
請求項８又は９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、画像が形成されたシート等の記録材を加熱することで、記録材に画像を定着させる画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電子写真方式を利用して画像形成を行う画像形成装置は、記録材を加熱して画像を定着させる定着器を備えるものがある。定着器に電力を効率よく供給して定着器の温度制御を迅速に行うことは、画像形成装置による印刷処理の高速化に重要である。

【0003】

例えば複写機能を有する画像形成装置では、動作の開始指示から１枚目の成果物の出力までの時間（ＦＣＯＴ：First Copy Output Time）の短縮化が求められている。定着器に対する温度制御を迅速に行うことがＦＣＯＴの短縮につながる。定着器への電力供給量を可能な限り多くすることが、定着器の迅速な温度制御を実現する。しかし画像形成装置が使用可能な電力量には上限があるために、定着器の迅速な温度制御に限界がある。特許文献１には、定着器に供給される電圧及び電流を検出して定着器へ供給される電力量を精度よく検出することで、画像形成装置の定格電力及び定格電流の上限付近の電力を定着器へ効率よく供給してＦＣＯＴを短縮する技術が開示される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１１２５８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

定着器へ供給される電力を検出し、その検出結果に基づいて定着器の最適な温度制御を行うためには、定着器への電力供給を正確に制御する必要がある。定着器への電力供給を位相制御により行う場合、商用電源から供給される交流電圧が０［Ｖ］となるタイミング（ゼロクロスタイミング）が検知される。ゼロクロスタイミングを基準として双方向サイリスタ（トライアック）をオンするタイミングを決定することで、定着器への電力供給が制御される。

【0006】

この場合、トライアックをオンにするタイミングは、ゼロクロスタイミングの検知精度に依存する。例えば、ゼロクロスタイミングの検知精度が低い場合には、トライアックをオンするタイミングが理想的なタイミングからズレてしまい、定着器へ供給する電力量と理想的な電力量との間に誤差が発生する。定着器の温度制御を行う場合、この誤差を含めて画像形成装置の定格電力及び定格電流を超えないような制御が必要になる。そのために定着ヒータへ最大電力を供給できなくなる可能性がある。そこで本発明では、定着器への電力供給を正確に行い、定着器の温度制御を高精度に行う画像形成装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の画像形成装置は、記録材に画像を形成する画像形成手段と、商用電源から供給される電力により発熱する定着ヒータを有し、前記定着ヒータの発熱により前記画像が形成された前記記録材を加熱することで、該記録材に該画像を定着させる定着手段と、前記定着ヒータの抵抗値を表す抵抗値情報を格納する格納手段と、前記商用電源から前記定着ヒータに供給される交流電圧のゼロクロスタイミングを検知するゼロクロス検知手段と、前記商用電源から前記定着ヒータに供給される交流電圧の電圧値を検出する電圧検出手段と、前記定着ヒータに流れる電流の電流値を検出する電流検出手段と、前記商用電源から前記定着ヒータへ電力を供給する経路上に設けられており、オン状態になることで定着ヒータに電力を供給するスイッチ手段と、前記ゼロクロスタイミングから所定の設定時間が経過すると前記スイッチ手段をオン状態にすることで前記定着ヒータへ電力を供給する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記電圧検出手段で検出した前記電圧値と、前記電流検出手段で検出した前記電流値と、前記定着ヒータの前記抵抗値情報と、に基づいて前記スイッチ手段の導通比を算出し、算出した前記導通比が所定の導通比に一致するように前記設定時間を調整することで、前記スイッチ手段がオン状態になるタイミングを補正することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、定着器への電力供給を正確に行い、定着器の温度制御を高精度に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】画像形成装置の構成例示図。

【図2】定着器の動作を制御するドライバの説明図。

【図3】定着ヒータをオンにする制御のタイミングチャート。

【図4】定着ヒータのオンタイミングの補正処理を表すフローチャート。

【図5】導通比と実効電流値との関係を表すグラフ。

【図6】定着ヒータのオンタイミングの補正処理を表すフローチャート。

【図7】導通比と消費電力との関係を表すグラフ。

【図8】定着ヒータのオンタイミングの補正処理を表すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の画像形成装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0011】

（第１実施形態）
図１は、本実施形態の画像形成装置の構成例示図である。画像形成装置１は、印刷手段としてのプリンタ９００を備える。プリンタ９００は、イエロー（ｙ）の画像形成部９３０ｙ、マゼンタ（ｍ）の画像形成部９３０ｍ、シアン（ｃ）の画像形成部９３０ｃ、及びブラック（ｋ）の画像形成部９３０ｋ、中間転写ベルト９０６、給紙カセット９１０、及び定着器９１１を備える。

【0012】

各色の画像形成部９３０ｙ、９３０ｍ、９３０ｃ、９３０ｋは同じ構成である。ここでは、イエローの画像形成部９３０ｙの構成について説明し、他の色の画像形成部９３０ｍ、９３０ｃ、９３０ｋの構成についての説明を省略する。イエローの画像形成部９３０ｙは、感光体９０１ｙ、帯電器９０２ｙ、レーザユニット９０３ｙ、及び現像器９０４ｙを備える。

【0013】

感光体９０１ｙは、ドラム形状であり、ドラム軸を中心に図中反時計回りに回転する。帯電器９０２ｙは、回転する感光体９０１ｙの表面を均一に帯電させる。レーザユニット９０３ｙは、イエローの画像データに応じて変調されたレーザ光を、表面が帯電された感光体９０１ｙに照射する。レーザ光の照射により、感光体９０１ｙは、表面にイエローの画像データに応じた静電潜像が形成される。現像器９０４ｙは、イエローの現像剤により感光体９０１ｙ表面の静電潜像を現像する。これにより、感光体９０１ｙは、表面にイエローの画像データに応じた現像剤像が形成される。

【0014】

同様にして、マゼンタの画像形成部９３０ｍの感光体９０１ｍの表面に、マゼンタの画像データに応じた現像剤像が形成される。シアンの画像形成部９３０ｃの感光体９０１ｃの表面に、シアンの画像データに応じた現像剤像が形成される。ブラックの画像形成部９３０ｋの感光体９０１ｋの表面に、ブラックの画像データに応じた現像剤像が形成される。

【0015】

各感光体９０１ｙ、９０１ｍ、９０１ｃ、９０１ｋは中間転写ベルト９０６に接する。各感光体９０１ｙ、９０１ｍ、９０１ｃ、９０１ｋの中間転写ベルト９０６を挟んで対向する位置には、一次転写ローラ９０５ｙ、９０５ｍ、９０５ｃ、９０５ｋが設けられる。一次転写ローラ９０５ｙ、９０５ｍ、９０５ｃ、９０５ｋに電圧が印加されることで、各感光体９０１ｙ、９０１ｍ、９０１ｃ、９０１ｋに形成された各色の現像剤像が、中間転写ベルト９０６に転写される。中間転写ベルト９０６は、図中時計回りに回転する。中間転写ベルト９０６の回転速度に応じたタイミングで各感光体９０１ｙ、９０１ｍ、９０１ｃ、９０１ｋから現像剤像が順次転写されることで、中間転写ベルト９０６に現像剤像が重畳して形成される。これにより中間転写ベルト９０６にはフルカラーの現像剤像が形成される。

【0016】

中間転写ベルト９０６に形成された現像剤像は、中間転写ベルト９０６の回転により、二次転写内ローラ９０７及び二次転写外ローラ９０８で構成される二次転写部９１２に搬送される。二次転写部９１２には、中間転写ベルト９０６上の現像剤像が二次転写部９１２に搬送されるタイミングに合わせて、シート等の記録材９１３が搬送される。二次転写部９１２は、二次転写内ローラ９０７と二次転写外ローラ９０８との間に中間転写ベルト９０６及び記録材９１３を挟持搬送する。この際、二次転写部９１２に電圧が印加されることにより中間転写ベルト９０６から記録材９１３へ現像剤像が転写される。なお、記録材９１３は、給紙カセット９１０に収容されており、画像形成部９３０ｙ、９３０ｍ、９３０ｃ、９３０ｋで現像剤像が形成されるタイミングに応じて１枚ずつ給紙される。記録材９１３は、給紙後に斜行等を補正され、タイミングを調整して二次転写部９１２に搬送される。

【0017】

現像剤像が転写された記録材９１３は、定着器９１１に搬送される。定着器９１１は、記録材９１３を加熱し、現像剤像が柔らかくなったところで加圧することで、記録材９１３の表面に現像剤像を定着させる。これにより記録材９１３への画像形成が終了する。画像形成が終了した記録材９１３は、定着器９１１から画像形成装置１の外部へ排出される。

【0018】

プリンタ９００の上部にはユーザインタフェースとして操作部９２０が設けられる。操作部９２０は、キーボタンやタッチパネルを含む入力装置及びディスプレイやスピーカを含む出力装置を備える。画像形成装置１は、操作部９２０から入力される指示に応じて記録材９１３への印刷処理を実行する。ユーザは、操作部９２０のディスプレイに表示される設定画面から画像形成時の各種の条件（枚数、サイズ、紙種等）を設定することができる。

【0019】

図２は、定着器９１１の動作を制御するドライバの説明図である。定着器９１１は、ドライバ１００により駆動制御される。定着器９１１は、ドライバ１００を介して外部の商用電源５００から供給される電力により発熱する。定着器９１１への電力供給は、ドライバ１００により制御される。ドライバ１００は、例えば画像形成装置１の全体動作を制御する不図示のメインコントローラからの指示により、定着器９１１の動作を制御する。

【0020】

定着器９１１は、記録材９１３を加熱するための定着ヒータ６００を備える。定着ヒータ６００は、内部に熱源となる発熱体６２０を備える。発熱体６２０は、供給される電力量に応じた発熱量で発熱する。定着ヒータ６００の中央付近には、温度を検出するための不図示のサーミスタが配置される。また、定着器９１１は、メモリ６３０を内蔵する。メモリ６３０は、定着ヒータ６００（発熱体６２０）の抵抗値を表す抵抗値情報が格納される。メモリ６３０には、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）が用いられる。

【0021】

ドライバ１００は、ゼロクロス検知部１０１、電圧検出部１０２、電流検出部１０３、双方向サイリスタであるトライアック１０４、及びＣＰＵ（Central Processing Unit）１０５を備える。ＣＰＵ１０５は、トライアック１０４に対して制御信号であるヒータオン信号（Ｈ－ＯＮ）を送信することで、トライアック１０４を所定の導通比でオン（導通）させることができる。トライアック１０４は、商用電源５００から定着器９１１へ電力を供給する経路上に設けられており、オン状態になることで定着ヒータ６００（発熱体６２０）に電力を供給するスイッチ素子である。

【0022】

ゼロクロス検知部１０１は、商用電源５００から供給される交流電圧のゼロクロスタイミングを検知する。ゼロクロス検知部１０１は、商用電源５００から供給される交流電圧の絶対値が所定値以下になったタイミングをゼロクロスタイミングとして検知する。ゼロクロス検知部１０１は、ゼロクロスタイミングを検知すると、ＣＰＵ１０５に対してゼロクロスタイミングを検知したことを表すパルス信号（ゼロクロス信号）を送信する。電圧検出部１０２は、商用電源５００から供給される交流電圧の電圧値Ｖを検出してＣＰＵ１０５へ送信する。電流検出部１０３は、定着器９１１に流される電流の電流値Ｉを検出してＣＰＵ１０５へ送信する。

【0023】

ＣＰＵ１０５は、ゼロクロス検知部１０１からゼロクロス信号を取得することでゼロクロスタイミングを検知する。ＣＰＵ１０５は、ゼロクロスタイミングを基点として、所定のサンプリング周波数（本実施形態では２０［ｋＨｚ］）で、電圧検出部１０２から取得する電圧値Ｖの瞬時値を二乗して積算する。ｎ回目（ｎは自然数）にサンプリングした電圧値Ｖの瞬時値をＶ（ｎ）、次のゼロクロスタイミングまでのサンプリング回数をＮ（Ｎは自然数）とすると、交流電圧の電圧値Ｖの実効電圧値Ｖrmsは、以下の式で表される。

【0024】

【数1】

【0025】

ＣＰＵ１０５は、ゼロクロスタイミングを基点として、所定のサンプリング周波数（本実施形態では２０［ｋＨｚ］）で、電流検出部１０３から取得する電流値Ｉの瞬時値を二乗して積算する。ｎ回目（ｎは自然数）にサンプリングした電流値Ｉの瞬時値をＩ（ｎ）、次のゼロクロスタイミングまでのサンプリング回数をＮ（Ｎは自然数）とすると、電流値Ｉの実効電流値Ｉrmsは、以下の式で表される。

【0026】

【数2】

【0027】

図３は、定着ヒータ６００をオンにする制御のタイミングチャートである。

【0028】

ＣＰＵ１０５は、ゼロクロス信号の取得タイミング（ゼロクロスタイミング）を基点にして、所定の設定時間Ｔｎ経過後にトライアック１０４にヒータオン信号を送信する。設定時間Ｔｎは、予めテーブルに保存されており、制御周期毎に設定される。図３では、制御周期（商用電源５００から供給される交流電圧の２周期）毎に設定時間Ｔ１～Ｔ４が設定される。ＣＰＵ１０５は、１つの制御周期中の最後の交流電圧の半波を除く期間でトライアック１０４がオンしている少なくとも一つの半波において、トライアック１０４の実際の導通比と理想的な所定の導通比との比較を行う。ＣＰＵ１０５は、電圧検出部１０２から取得する電圧値Ｖ、電流検出部１０３から取得する電流値Ｉ、及びメモリ６３０に格納される抵抗値情報に基づいて、トライアック１０４の実際の導通比を算出する。

【0029】

実際のゼロクロスタイミングが想定からズレている場合（図３中の実線）、トライアック１０４へのヒータオン信号の送信タイミングも、ゼロクロスタイミングのズレに応じたズレが生じる。そのために、実際の導通比と所定の導通比とに、ゼロクロスタイミングのズレ分の差が生じる。ＣＰＵ１０５は、実際の導通比と所定の導通比との差を抑制して一致するように、ゼロクロスタイミングからヒータオン信号を出力するまでの時間（トライアック１０４をオンにするまでの時間）を補正する。具体的には、ＣＰＵ１０５は、実際の導通比と所定の導通比とが一致するような時間差Ｔｘを算出して設定時間Ｔｎに加算する。

【0030】

なお、１つの制御周期の最後の交流電圧の半波でトライアック１０４をオンにする時間の補正を行わないのは、次の制御周期までに補正のフィードバックが間に合わないためである。

【0031】

図４は、ＣＰＵ１０５により実行される定着ヒータ６００のオンタイミングの補正処理を表すフローチャートである。

【0032】

ＣＰＵ１０５は、メモリ６３０から定着ヒータ６００の抵抗値情報を取得する（Ｓ１１）。ＣＰＵ１０５は、画像形成装置１全体の動作を制御する不図示のメインコントローラから定着ヒータ６００の加熱要求を取得するまで待機する（Ｓ１２：N）。加熱要求を取得すると（Ｓ１２：Y）、ＣＰＵ１０５は、ゼロクロス検知部１０１からゼロクロス信号を取得することで、ゼロクロスタイミングを検知する（Ｓ１３）。

【0033】

ＣＰＵ１０５は、ゼロクロスタイミングを基点にして、予め設定された設定時間Ｔの経過後にヒータオン信号を出力してトライアック１０４をオンにする（Ｓ１４）。ＣＰＵ１０５は、制御周期中の最後の交流電圧の半波を除く期間でトライアック１０４をオンしている少なくとも一つの半波において、電圧検出部１０２及び電流検出部１０３の検出結果から実効電圧値Ｖrms及び実効電流値Ｉrmsを取得する（Ｓ１５）。実効電圧値Ｖrmsと抵抗値情報とから、トライアック１０４の導通比を１００％として定着ヒータ６００に電力供給した場合の実効電流値が算出可能である。ＣＰＵ１０５は、実効電圧値Ｖrmsと抵抗値情報とによる実効電流値の算出結果と、Ｓ１５の処理で取得した実効電流値Ｉrmsとを比較することでトライアック１０４の実際の導通比を算出する（Ｓ１６）。導通比の詳しい算出方法は後述する。

【0034】

ＣＰＵ１０５は、次の制御周期までに、算出した実際の導通比と理想的な所定の導通比とが一致するように、ゼロクロスタイミングからヒータオン信号を出力するまでの時間（トライアック１０４をオンするまでの時間）を補正する（Ｓ１７）。ＣＰＵ１０５は、Ｓ１３～Ｓ１７の処理をヒータ加熱要求が終了するまで繰り返し行う（Ｓ１８：N）。ヒータ加熱要求が終了すると（Ｓ１８：Y）、ＣＰＵ１０５は、処理を終了する。

【0035】

トライアック１０４の実際の導通比の算出方法について説明する。トライアック１０４を所定の導通比Ｃ［％］でオンしたときに定着ヒータ６００に流れる電流の実効電流値の算出結果（Ｉrms）は、以下の式により得られる。なお、この式は、商用電源５００から供給される交流電圧の実効値を表す実効電圧値Ｖrms、発熱体６２０の抵抗値Ｒ、及び導通角θ（＝ｃπ／１００）を含む。

【0036】

【数3】

【0037】

【数4】

【0038】

図５は、導通比Ｃと実効電流値Ｉrmsとの関係を表すグラフである。図５は、（式４）をグラフ化したものである。ＣＰＵ１０５は、実効電圧値Ｖrms、実効値Ｉrms、及びメモリ６３０から取得した抵抗値情報による抵抗値Ｒを式（４）に代入して実際の導通比Ｃを算出することができる。

【0039】

以上のように定着ヒータ６００の電流値に応じてトライアック１０４がオンになるタイミングを調整することで、定着ヒータ６００に効率よく電力を供給することが可能となる。これにより、定着ヒータ６００に供給可能な最大の電力が供給されることになる。そのために、ＦＣＯＴの短縮が可能になる。

【0040】

（第２実施形態）
第１実施形態では、実効電流値に基づいて定着ヒータ６００への電力の供給タイミングを調整しているが、第２実施形態では有効電力値に基づいてこの調整が行われる。画像形成装置１の構成及び定着器９１１の動作を制御するコントローラの構成は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

【0041】

ＣＰＵ１０５は、ゼロクロス検知部１０１から取得したゼロクロス信号によりゼロクロスタイミングを検知する。ＣＰＵ１０５は、ゼロクロスタイミングを基点として、所定のサンプリング周波数（本実施形態では２０［ｋＨｚ］）で、電圧検出部１０２から取得する電圧値Ｖの瞬時値と電流検出部１０３から取得する電流値Ｉの瞬時値との積を積算する。ｎ回目（ｎは自然数）にサンプリングした電圧値Ｖと電流値Ｉの瞬時値をそれぞれＶ（ｎ）、Ｉ（ｎ）、次のゼロクロスタイミングまでのサンプリング回数をＮ（Ｎは自然数）とすると、定着ヒータ６００の消費電力Ｐは、以下の式で表される。

【0042】

【数5】

【0043】

図６は、第２実施形態の定着ヒータ６００のオンタイミングの補正処理を表すフローチャートである。図４の第１実施形態のＳ１１～Ｓ１４の処理と同様に、ＣＰＵ１０５は、抵抗値情報の取得からトライアック１０４をオンするまでの処理を行う（Ｓ２１～Ｓ１４）。

【0044】

ＣＰＵ１０５は、１つの制御周期中の最後の交流電圧の半波を除く期間でトライアック１０４をオンしている少なくとも一つの半波において、実効電圧値Ｖrms及び定着ヒータ６００の消費電力情報を取得する（Ｓ２５）。定着ヒータ６００の消費電力情報は、定着ヒータ６００（発熱体６２０）の消費電力を表しており、例えばメモリ６３０に予め格納されてＣＰＵ１０５により読み取られる。実効電圧値Ｖrms、抵抗値情報、及び所定の導通比から、トライアック１０４を所定の導通比でオンしたときの定着ヒータ６００の消費電力Ｐが算出される。そのためにＣＰＵ１０５は、算出した消費電力Ｐと消費電力情報とを比較することで実際のトライアック１０４の導通比を算出することができる（Ｓ２６）。導通比の詳しい算出方法は後述する。

【0045】

ＣＰＵ１０５は、次の制御周期までに、算出した実際の導通比と理想的な所定の導通比とが一致するように、ゼロクロスタイミングからヒータオン信号を出力するまでの時間（トライアック１０４をオンするまでの時間）を補正する（Ｓ２７）。ＣＰＵ１０５は、Ｓ２３～Ｓ２７の処理をヒータ加熱要求が終了するまで繰り返し行う（Ｓ２８：N）。ヒータ加熱要求が終了すると（Ｓ２８：Y）、ＣＰＵ１０５は、処理を終了する。

【0046】

トライアック１０４の実際の導通比の算出方法について説明する。トライアック１０４を所定の導通比Ｃ［％］でオンしたときの定着ヒータ６００の消費電力Ｐは、以下の式により得られる。なお、この式は、商用電源５００から供給される交流電圧の実効値を表す実効電圧値Ｖrms、発熱体６２０の抵抗値Ｒ、及び導通角θ（＝ｃπ／１００）を含む。

【0047】

【数6】

【0048】

【数7】

【0049】

図７は、導通比Ｃと消費電力Ｐとの関係を表すグラフである。図７は、（式７）をグラフ化したものである。ＣＰＵ１０５は、実効電圧値Ｖrms及びメモリ６３０から取得した抵抗値情報Ｒを式（７）に代入して実際の導通比Ｃを算出することができる。

【0050】

以上のように定着ヒータ６００の消費電力に応じてトライアック１０４のオンになるタイミングを調整することで、定着ヒータ６００に効率よく電力を供給することが可能となる。これにより、定着ヒータ６００に供給可能な最大の電力が供給されることになる。そのために、ＦＣＯＴの短縮が可能になる。

【0051】

（第３実施形態）
第３実施形態は、定着ヒータ６００のオンタイミングの補正方法が第１実施形態及び第２実施形態とは異なる。画像形成装置１の構成及び定着器９１１の動作を制御するコントローラの構成は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

【0052】

図８は、第３実施形態の定着ヒータ６００のオンタイミングの補正処理を表すフローチャートである。

【0053】

ＣＰＵ１０５は、画像形成装置１の動作開始の要因が、電源スイッチがオフ状態からオン状態に変化することによる起動か、或いはスリープ状態からの復帰であるかを判断する（Ｓ３１）。ゼロクロスタイミングが想定から外れる原因には、供給される交流電圧及び周波数の変化がある。これらは画像形成装置１の電源スイッチがオフ状態になることで電力の供給が一旦遮断されないかぎり、大きく変動することはない。そのためにＣＰＵ１０５は、動作開始の要因が、電源スイッチがオフの状態からオン状態に変化することによる起動ではなくスリープ状態からの復帰の場合（Ｓ３１：N）、定着ヒータ６００への電力の供給タイミングの調整を行わずに処理を終了する。

【0054】

動作開始の要因が、電源スイッチがオフ状態からオン状態に変化することによる起動である場合（Ｓ３１：Y）、ＣＰＵ１０５は、メモリ６３０から抵抗値情報を取得する（Ｓ３２）。その後、ＣＰＵ１０５は、ゼロクロス検知部１０１からゼロクロス信号を取得することで、ゼロクロスタイミングを検知する（Ｓ３３）。ＣＰＵ１０５は、ゼロクロスタイミングを基点にして設定時間経過後にヒータオン信号を出力してトライアック１０４を５０［％］の導通比でオンにする（Ｓ３４）。ここで、はじめに導通比を５０［％］とするのは、ゼロクロスタイミングのズレによる定着ヒータ６００への電力供給のタイミングのズレが最も大きくなり、ゼロクロスタイミングの補正精度が上がるためである。

【0055】

ＣＰＵ１０５は、図６のＳ２５の処理と同様に、実効電圧値Ｖrms及び定着ヒータ６００の消費電力情報を取得する（Ｓ３５）。実効電圧値Ｖrms及び抵抗値情報から、トライアック１０４を５０［％］の導通比でオンしたときの定着ヒータ６００の消費電力Ｐが算出される。ＣＰＵ１０５は、算出した消費電力Ｐと消費電力情報とを比較することで実際のトライアック１０４の導通比を算出することができる（Ｓ３６）。算出方法は第２実施形態と同様である。

【0056】

ＣＰＵ１０５は、５０［％］の導通比と実際の導通比とを比較した差分が所定値を超えているか否かを判断する（Ｓ３７）。差分が所定値を超えている場合（Ｓ３７：Y）、ＣＰＵ１０５は、実際の導通比が５０［％］になるように、ゼロクロスタイミングを補正する（Ｓ３８）。ＣＰＵ１０５は、Ｓ３３～Ｓ３７の処理を差分が所定値以下になるまで繰り返し行う。差分が所定値以下になる場合（Ｓ３７：N）、ＣＰＵ１０５は、処理を終了する。

【0057】

以上のようにゼロクロスタイミングの補正精度が向上し、トライアック１０４のオンになるタイミングを高精度に調整することで、定着ヒータ６００に効率よく電力を供給することが可能となる。これにより、定着ヒータ６００に供給可能な最大の電力が供給されることになる。そのために、ＦＣＯＴの短縮が可能になる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】