JP2009237070A - ヒータ制御装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度調整の精度を下げることなくフリッカを抑制することが可能なヒータ制御装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】
画像形成装置の制御部は、交流電源からヒータへの導通状態（ヒータ状態）をゼロクロスタイミングでＯＮ状態またはＯＦＦ状態に切り替えるヒータ制御回路に対して、交流電源電圧の半波周期を一単位とした区間（単位区間）毎に、ヒータ状態をＯＮ状態またはＯＦＦ状態にするためのヒータ制御信号を、配列パターン５２に従って出力する。また、配列パターン５２は、ヒータ状態をＯＮ状態にすべき単位区間（ＯＮ区間）およびヒータ状態をＯＦＦ状態にすべき単位区間（ＯＦＦ区間）のうち、その繰り返し周期（制御周期）内における単位区間（半波）の合計数の少ない方の区間が全て非連続となるように配列されている。このため、制御周期内におけるヒータ状態を切り替える頻度が多くなる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ヒータを制御するヒータ制御装置、及び、このヒータ制御装置を適用した画像形成装置に関する。

従来より、静電式複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に設けられ、ヒータローラと加圧ローラとの間に用紙を通過させてその用紙上にトナー画像を熱融着（定着）させるために、その用紙の形態（例えば、普通紙やＯＨＰ等）に適した温度（以下、目標温度という）となるように、ヒータローラに内蔵されているヒータの温度調整を行うヒータ制御装置が知られている。

なお、この種のヒータ制御装置では、その制御対象であるヒータに比較的消費電力の大きいハロゲンランプ等が用いられるため、交流電源からヒータへの導通状態をＯＮ／ＯＦＦいずれかに切り替えるときに生じる大きな電流変動（例えば、突入電流）により、画像形成装置と同じ電源ラインに接続された照明（又はハロゲンランプ自体）のちらつき（所謂、フリッカ）が発生してしまうことが問題とされている。

このようなフリッカ対策の一例としては、任意の位相で電流を断続する位相制御を取り入れることによって、ヒータに供給する電力を連続的に制御することが考えられるが、ヒータに流れる電流の波形が正弦波ではなく不連続なものとなるため、高調波電流が電源ラインに流れてしまい、端子雑音（ノイズ）が増大してしまうことになる。

このため、交流電源電圧がゼロになる周期タイミング（所謂、ゼロクロスタイミング）でヒータのＯＮ／ＯＦＦ状態を切り替えることによって、交流電源電圧の半波単位でヒータの導通状態の制御（いわゆる波数制御）を行い、高調波電流の発生を抑制するヒータ波数制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このヒータ波数制御装置では、交流電源電圧の半周期の整数倍に設定された制御周期内で、ヒータの導通状態を、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替えるタイミングを固定しておき、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えるタイミングを、目標温度とヒータ温度との差に応じて変化させることによって、ヒータの温度調整を行なっている。
特開平９−８０９６１号公報

ところで、フリッカにより人が不快感を覚えるレベルは、照明の照度や個人差にも依るが、その照度の変化頻度が概ね１秒間に８．８回（即ち、８．８Ｈｚ）程度となった場合であることが知られている。つまり、ヒータの導通状態を切り替える頻度が多いほど、照明の照度が変化する周期（以下、照度変化周期という）が短くなり、フリッカが無視できるようになる。

しかし、従来のヒータ波数制御装置では、温度調整の精度を維持するためにヒータ出力の設定段階を細分化したヒータ制御を行おうとすると、制御周期を長めに設定する必要があるため、この制御周期の長さに応じて照度変化周期が長くなってしまい、フリッカが発生してしまう可能性があるという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するために、温度調整の精度を下げることなくフリッカを抑制することが可能なヒータ制御装置、及び、このヒータ制御装置を適用した画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載のヒータ制御装置は、切替手段が、交流電源からヒータへの導通状態（以下、ヒータ状態という）を、交流電源電圧がゼロになるタイミング（所謂、ゼロクロスタイミング）でＯＮ状態又はＯＦＦ状態に切り替え、制御手段が、交流電源電圧の半波周期を一単位とした区間（以下、単位区間という）で切替手段を制御する。

ここで、制御手段は、ヒータ状態をＯＮ状態にすべきＯＮ区間およびヒータ状態をＯＦＦ状態にすべきＯＦＦ区間のうち、交流電源電圧の半波周期の整数倍となる制御周期内における単位区間（半波）の合計数の少ない方の区間が全て非連続となるように配列された配列パターンに基づき、ヒータ状態を切り替えるための切替信号を切替手段に出力する。

したがって、本発明のヒータ制御装置によれば、配列パターンの繰り返し周期（制御周期）内においてヒータ状態を切り替える頻度が多くなるため、温度調整の精度を維持するために制御周期を長めに設定した場合であっても、ヒータと同じ電源ラインに接続された照明の照度が変化する周期（照度変化周期）の増大を抑制し、ひいては温度調整の精度を下げることなくフリッカを抑制することができる。

また、ヒータ制御装置は、請求項２に記載のように、温度検出手段が、ヒータの温度を検出し、割合設定手段が、温度検出手段の検出結果に基づいて、制御周期内におけるＯＮ区間またはＯＦＦ区間の割合（以下、ＯＮ／ＯＦＦ割合という）を設定する。そして、制御手段は、制御周期を、割合設定手段により設定したＯＮ／ＯＦＦ割合を表すために最低限必要な長さに設定することが望ましい。

このように構成されたヒータ制御装置によれば、配列パターンの繰り返し周期（制御周期）を極力短くすることによって、他の配列パターンへの移行を速やかに行うことが可能となり、ひいては温度調整の精度を向上させることができる。

さらに、ヒータ制御装置は、請求項３に記載のように、ゼロクロス検出手段が、交流電源電圧がゼロになるタイミング（ゼロクロスタイミング）を検出する毎にゼロクロス信号を出力する。そして、制御手段は、ゼロクロス検出手段により出力されるゼロクロス信号の積算回数が、制御周期の間に含まれる単位区間の数（半波数）に達したときに、その積算回数をゼロに戻すと共に、割合設定手段により設定したＯＮ／ＯＦＦ割合に応じて配列パターンを変更することが望ましい。

このように構成されたヒータ制御装置によれば、配列パターンの繰り返し周期（制御周期）内の最後の単位区間（半波）が経過した時点で、他の配列パターンに移行することが可能となるため、配列パターンを乱すことがなく、ひいては制御の可用性を向上させることができる。

ところで、割合設定手段による設定タイミングは、請求項４に記載のように、制御周期内における最後の単位区間に行われることが望ましい。
この場合、他の配列パターンへの移行時直近の単位区間（半波）に検出されたヒータの温度に基づいて、ＯＮ／ＯＦＦ割合が設定されるため、温度調整の精度をさらに向上させることができる。

なお、ヒータ制御装置は、請求項５に記載のように、記憶手段が、ＯＮ／ＯＦＦ割合と配列パターンとを対応づけた制御テーブルを記憶する。そして、制御手段は、記憶手段により記憶された制御テーブルを用いて、切替手段を制御することが望ましい。

このように構成されたヒータ制御装置によれば、予め設定された制御テーブルを用いて速やかに配列パターンを決定することができる。
そして、配列パターンは、請求項６に記載のように、ＯＮ区間が連続するＯＮ連続区間、又は、ＯＦＦ区間が連続するＯＦＦ連続区間に含まれる単位区間の数が最少となるように配列されていることが望ましい。

この場合、配列パターンの繰り返し周期（制御周期）内においてＯＮ区間およびＯＦＦ区間がなるべく均等となるパターンが形成されるため、ヒータ状態の切替周期が平滑化され、ヒータと同じ電源ラインに接続された照明の照度が変化する周期（照度変化周期）の増大をさらに抑制することができる。

また、配列パターンは、請求項７に記載のように、制御周期内における最初と最後の単位区間の導通状態が異なるように配列されていることが望ましい。
この場合、前回用いられた配列パターンにおける最後の単位区間（半波）から他の配列パターンに移行する際に、ヒータ状態が確実に切り替わるため、ヒータ状態の切替周期が間延びしてしまうことを防止し、ひいてはフリッカを好適に抑制することができる。

具体的に、配列パターンは、制御周期内における最初の単位区間が、請求項８に記載のように、ＯＮ区間となるように配列されていてもよいし、請求項９に記載のように、ＯＦＦ区間となるように配列されていてもよい。

前者の場合、ヒータの温度上昇を速やかに行うことができ、後者の場合、ヒータの温度下降を速やかに行うことができる。
なお、ヒータ制御装置は、請求項１０に記載のように、ヒータにより記録シートに転写されたトナーを加熱することにより記録シートにトナーを定着させる定着部を有する画像形成装置に対しても好適に用いられる。

以下に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［画像形成装置の全体構成］
図１は、本発明が適用された画像形成装置１の構成を示すブロック図、図２は、画像形成装置１おいて本発明に関わる主要部を示す概略図である。

なお、画像形成装置１は、プリンタ，スキャナ，コピー機，ＦＡＸとしての機能を有する、いわゆる複合機として構成されたものである。
図１に示すように、画像形成装置１は、印刷媒体に画像情報を印刷する画像形成部２と、原稿に記録された画像情報を読み取る画像読取部３と、各種設定や指令を入力するためのカーソルキーやスイッチ、及び各種メニュー項目が示されたメニュー画面や、利用者が入力した内容やエラー表示などを行う操作パネル４と、パラレルケーブルを介して外部のパーソナルコンピュータ等と画像データの入出力を行うためのパラレルＩ／Ｆ５とを備えている。

また、画像形成装置１は、操作パネル４を介して入力される指令や設定に従って、装置各部を制御したり一般公衆回線を介して画像情報を通信することにより、プリンタ，スキャナ，コピー機，ＦＡＸとしての機能（複合機能）を実現すると共に、これら複合機能のうち、紙やＯＨＰシート等の印刷媒体（以下、印刷用紙という）にトナー像を定着させる際に必要なヒータ制御を行う制御部１０を備えている。

さらに、画像形成装置１は、制御部１０が行うヒータ制御に必要な構成要素として、交流電源４０（図３参照）から後述するヒータ１４ａへの導通状態を切り替えるヒータ制御回路２０と、交流電源電圧がゼロになるタイミング（所謂、ゼロクロスタイミング）を検出するゼロクロス検出回路３０と、後述するヒータ１４ａの温度を検出してその検出結果を制御部１０に入力する温度センサ１６とを備えている。

なお、画像形成部２は、図２に示すように、感光ドラム１１ａを露光する露光器１２と、露光器１２により露光された感光ドラム１１ａにトナーを供給し、印刷用紙に転写するためのトナー像を生成する現像器１１と、現像器１１により生成され、印刷用紙に転写されたトナー像を印刷用紙に定着させる定着器１３等から構成されている。

このうち、定着器１３は、比較的消費電力の大きいヒータ（例えば、ハロゲンヒータ）１４ａを内蔵するヒータローラ１４と、ヒータローラ１４に対して加圧される加圧ローラ１５とを備え、これらのローラ１４，１５間に印刷用紙を通過させることにより、印刷用紙上のトナー像を熱融着させるように構成されている。但し、ヒータ１４ａは、商用電源等の交流電源４０（図３参照）からの供給電力により発熱し、このヒータ１４ａの長手方向に対して中央部付近に温度センサ１６が設けられている。

［ヒータ制御回路］
図３は、本実施形態におけるヒータ制御回路２０の構成を示す回路図である。
図３に示すように、ヒータ制御回路２０は、交流電源４０からヒータ１４ａへの通電，遮断（ＯＮ，ＯＦＦ）を行うトライアック２１と、トライアック２１のスイッチとして機能するフォトトライアックカプラ２２と、ベース側からの入力信号に従って動作するトランジスタ２３とを備える周知のものである。

このうち、フォトトライアックカプラ２２は、ヒータ１４ａに接続される一次回路と制御部１０に接続される二次回路との沿面距離を確保するためのものであり、発光素子である発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）２２ａと、受光素子であるフォトトライアック素子２２ｂとを備えている。なお、本実施形態では、一次回路および二次回路は同一の絶縁基板上に設けられており、ここで言う沿面距離とは、一次回路と二次回路との導電性部分間の距離を絶縁基板の表面に沿った最短距離で表したものをいう。

また、フォトトライアックカプラ２２は、ゼロクロス検出回路３０にて出力されたゼロクロス信号を制御部１０を介して入力されることにより、ゼロクロスタイミングに同期して動作する所謂ゼロクロスタイプと称されるものであり、ＬＥＤ２２ａから光が出射されている期間のうち最初のゼロクロスタイミングでトライアック２１をＯＮにすると共に、ＬＥＤ２２ａから光が出射されていない期間のうち最初のゼロクロスタイミングでトライアック２１をＯＦＦにする。

トランジスタ２３は、そのベース側に接続された制御部１０から温度センサ１６の検出結果に基づいて入力されるヒータ制御信号（後述する）に基づいて、ヒータ制御信号がＯＮ状態であればＬＥＤ２２ａを通電させ、ヒータ制御信号がＯＦＦ状態であればＬＥＤ２２ａを通電させないように構成されている。

このように構成されたヒータ制御回路２０は、制御部１０から入力されるヒータ制御信号に従うと共に、交流電源電圧がゼロになるタイミングでヒータ１４ａの導通状態をＯＮ状態またはＯＦＦ状態に切り替える。

［ゼロクロス検出回路］
図４は、本実施形態におけるゼロクロス検出回路３０の構成を示す回路図である。
図４に示すように、ゼロクロス検出回路３０は、交流電源４０からの交流信号を全波整流するダイオードブリッジ３１と、ダイオードブリッジ３１により整流された信号波形のレベルが低くなる時点でパルス信号を出力するフォトカプラ３２と、フォトカプラ３２を介して入力されたパルス信号に基づくゼロクロス信号を生成するヒステリシスインバータ３３とを備える周知のものである。

このように構成されたゼロクロス検出回路３０は、交流電源電圧がゼロになるタイミングを検出する毎にゼロクロス信号を制御部１０に出力する。
［制御部］
制御部１０は、ＣＰＵ１０ａ，ＲＯＭ１０ｂ，ＲＡＭ１０ｃ，不揮発性のメモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ）１０ｄ及びこれらの構成要素を接続するバスライン等からなる周知のマイクロコンピュータを中心に構成されており、ＲＯＭ１０ｂに記憶されたプログラムに基づき、ＲＡＭ１０ｃを作業エリアとして、複合機能を実現させるための各種制御を行うと共に、後述するヒータ制御処理を実行する。

なお、ＲＡＭ１０ｃには、操作パネル４を介して利用者によってなされた各種設定の内容を示す設定データを記憶するための設定領域が少なくとも設けられており、メモリ１０ｄには、ヒータ１４ａの温度制御を行うために用いられる以下の制御テーブル５０が記憶されている。

［制御テーブル］
図５は、本実施形態における制御テーブル５０の配列を示すマトリックス図である。
図５に示すように、制御テーブル５０では、ヒータ１４ａを加熱する割合を表すヒータ加熱率５１と、ヒータ加熱率５１を実現するために用いられる配列パターン５２と、配列パターンの繰り返し周期（以下、制御周期という）５３とが対応づけられている。

このうち、配列パターン５２は、交流電源電圧の半波周期を単位区間として、制御周期５３内の単位区間毎に、交流電源４０からヒータ１４ａへの導通状態（以下、ヒータ状態という）を表すものである。なお、ヒータ状態は、ＯＮ状態にすべき単位区間であるＯＮ区間と、ＯＦＦ状態にすべき単位区間であるＯＦＦ区間とで表される。

また、配列パターン５２では、制御周期５３内における最初の単位区間（半波１）がＯＮ区間（但し、ヒータ加熱率５１が０％の場合を除く）となり、最後の単位区間がＯＦＦ区間（但し、ヒータ加熱率５１が１００％の場合を除く）となるように配列されると共に、ＯＮ区間とＯＦＦ区間とがなるべく均等となるように配列されている。

つまり、配列パターン５２では、ＯＮ区間およびＯＦＦ区間のうち制御周期５３内における単位区間（半波）の合計数の少ない方の区間が全て非連続となるように配列され、且つ、ＯＮ区間が連続するＯＮ連続区間、又は、ＯＦＦ区間が連続するＯＦＦ連続区間に含まれる単位区間（半波）の数が最少となるように配列されている。例えば、図５に示すように、ヒータ加熱率５１が７１％の場合、ＯＮ区間が５区間あり、ＯＦＦ区間が２区間あるので、合計数の少ないＯＦＦ区間が全て非連続となるように配列されている。一方、ヒータ加熱率５１が２９％の場合、ＯＮ区間が２区間あり、ＯＦＦ区間が５区間あるので、合計数の少ないＯＮ区間が全て非連続となるように配列されている。つまり、ヒータ加熱率５１が５０％より大きい場合、ＯＮ区間よりもＯＦＦ区間のほうが合計数の少ない区間となるので、ＯＦＦ区間が全て非連続となるように配列され、ヒータ加熱率５１が５０％より小さい場合、ＯＦＦ区間よりもＯＮ区間のほうが合計数の少ない区間となるので、ＯＮ区間が全て非連続となるように配列される。

制御周期５３は、最大値が７個である単位区間の数（以下、半波数という）Ｎで表される。なお、半波数Ｎは、Ｍ／Ｎのヒータ加熱率５１を、Ｍ個のＯＮ区間とＮ−Ｍ個のＯＦＦ区間とからなる配列パターン５２で表した場合に、Ｍ／Ｎが既約分数となる数に設定されている。つまり、半波数Ｎは、ヒータ加熱率５１を表すために最低限必要な数に設定され、例えば７５％（３／４）のヒータ加熱率５１であれば４個に設定される。

なお、本実施形態のヒータ加熱率５１は、１００％，７５％（３／４），７１％（５／７），６７％（２／３），６０％（３／５），５７％（４／７），５０％（１／２），４３％（３／７），４０％（２／５），３３％（１／３），２９％（２／７），２５％（１／４），０％にそれぞれ切り替えられるように設定されている。

［ヒータ制御処理］
ここで、ＣＰＵ１０ａが実行するヒータ制御処理を、図６に示すフローチャートに沿って詳細に説明する。なお、本処理は、操作パネル４やパラレルＩ／Ｆ５或いは電話回線などを介して画像情報を印刷用紙に印刷するための指令を受け付けると起動され、その指令に基づく印刷が終了するまで実行される。また、本処理では、ゼロクロス信号が入力される毎にカウント値ＣＮＴ１が更新されるカウンタ（以下、半波数カウンタという）が用いられる。

まず、本処理が起動されると、半波数カウンタのカウント値ＣＮＴ１を０にリセットする（Ｓ１１０）。
次に、ＲＡＭ１０ｃの設定領域に記憶されている設定データに基づいて、利用者によって選択されている印刷用紙の形態（ＯＨＰ，薄紙，再生紙，普通紙，厚紙）に応じた目標温度を設定し（Ｓ１２０）、温度センサ１６からヒータ温度を取得する（Ｓ１２５）。

なお、本実施形態の目標温度は、図７（ａ）に示すように、印刷用紙の形態が、ＯＨＰの場合は１８５℃、薄紙の場合は１９５℃、再生紙の場合は２０５℃、普通紙の場合は２１３℃、厚紙の場合は２２０℃にそれぞれ設定される。

そして、Ｓ１２０で設定した目標温度とＳ１２５で取得したヒータ温度との差ΔＴ（目標温度−ヒータ温度）に基づいて、ヒータ加熱率５１を設定する（Ｓ１３０）ことにより、メモリ１０ｄに記憶されている制御テーブル５０の中から、Ｓ１３０で設定したヒータ加熱率５１に対応づけられている配列パターン５２を選択する（Ｓ１３５）。

なお、本実施形態のヒータ加熱率５１は、図７（ｂ）に示すように、目標温度とヒータ温度との差ΔＴが、６℃を超える場合は１００％、５℃〜６℃の場合は７５％、４℃〜５℃の場合は７１％、３℃〜４℃の場合は６７％、２℃〜３℃の場合は６０％、１℃〜２℃の場合は５７％、０℃〜１℃の場合は５０％、…、−５℃以下の場合は０％にそれぞれ設定される。

次に、ゼロクロス検出回路３０からゼロクロス信号が入力されるまで待機し（Ｓ１４０；ＮＯ）、ゼロクロス信号が入力されると（Ｓ１４０；ＹＥＳ）、半波数カウンタのカウント値ＣＮＴ１を＋１にインクリメントする（Ｓ１５０）。なお、ここでゼロクロス検出回路３０から入力されたゼロクロス信号は、ヒータ制御回路２０に出力される。

そして、メモリ１０ｄに記憶されている制御テーブル５０を用いて、Ｓ１３５で選択した配列パターン５２のうち、Ｓ１５０でインクリメントしたカウント値ＣＮＴ１に対応する単位区間（ＯＮ区間，ＯＦＦ区間）を参照し、ヒータ状態をＯＮ状態またはＯＦＦ状態にするためのヒータ制御信号を出力する（Ｓ１６０）。

例えば、Ｓ１３５で７１％のヒータ加熱率５１に対応する配列パターン５２が選択されている場合、Ｓ１５０でインクリメントしたカウント値ＣＮＴ１が４であれば、そのカウント値ＣＮＴ１に対応する単位区間（半波４）はＯＦＦ区間となるため（図５参照）、ヒータ状態をＯＦＦ状態にするためのヒータ制御信号が出力される。

最後に、Ｓ１５０でインクリメントしたカウント値ＣＮＴ１が、Ｓ１３０で設定したヒータ加熱率５１に対応づけられている半波数Ｎと一致するか否かを判断し（Ｓ１７０）、カウント値ＣＮＴ１が、半波数Ｎと一致しない場合（Ｓ１７０；ＮＯ）にはＳ１４０を再実行し、半波数Ｎと一致する場合（Ｓ１７０；ＹＥＳ）にはＳ１１０を再実行する。

つまり、本処理が繰り返し実行されることによって、配列パターン５２毎に設定された制御周期５３内における最後の単位区間で必ずヒータ加熱率５１が再設定される。また、ゼロクロス信号の入力毎にＯＮ状態またはＯＦＦ状態のヒータ制御信号が出力される。

なお、ヒータ制御信号を入力したヒータ制御回路２０は、次回のゼロクロスタイミングで、ヒータ１４ａの導通状態をＯＮ状態またはＯＦＦ状態に切り替えることになる。
［動作例］
このように構成された画像形成装置１では、操作パネル４やパラレルＩ／Ｆ５或いは電話回線などを介して画像情報を印刷用紙に印刷するための指令を受け付けると、ヒータ温度を調整し（ヒータ制御処理）、ヒータ温度が目標温度付近（例えば、−２℃≦ΔＴ≦２℃）に達すると印刷が開始され、すべての印刷が終了するとヒータ１４ａがＯＦＦされる。

また、ヒータ制御処理の実行時におけるヒータ状態は、図８に示すように、ゼロクロスタイミングでの切り替えを確保しつつヒータ加熱率５１に応じて最小の長さに設定された制御周期５３内で、例えば交流電源４０が５０Ｈｚの商用電源である場合、その切替頻度が１秒間に２５回（即ち、繰り返し周波数Ｆが２５Ｈｚ）以上で、ＯＮ状態またはＯＦＦ状態に切り替えられる。

例えば、本実施形態におけるヒータ加熱率５１が２９％のヒータ状態は、図９（ａ）に示すように、その切替頻度が１秒間に２５回または３３回（即ち、繰り返し周波数Ｆが２５Ｈｚまたは３３Ｈｚ）となる。この切替頻度（繰り返し周波数Ｆ）は、フリッカにより人が不快感を覚えるレベルである８．８Ｈｚより高い値であってなるべく大きく離れている値であるほどよい。ちなみに、同一のヒータ加熱率５１（＝２９％）に対応する配列パターン５２が、制御周期５３内においてＯＮ区間が連続するパターンであれば、図９（ｂ）に示すように、切替頻度が１秒間に１４回（即ち、繰り返し周波数Ｆが１４Ｈｚ）となり、本実施形態の場合と比べて８．８Ｈｚにより近い値となることがわかる。

なお、上記実施形態において、ヒータ制御回路２０が切替手段、ヒータ制御処理が制御手段、温度センサ１６が温度検出手段、Ｓ１１０〜Ｓ１２０が割合設定手段、ゼロクロス検出回路３０がゼロクロス検出手段、メモリ１０ｄが記憶手段に相当する。

［効果］
以上説明したように、本実施形態の画像形成装置１では、制御部１０が、ＯＮ区間およびＯＦＦ区間のうち制御周期５３内における単位区間（半波）の合計数の少ない方の区間が全て非連続となるように配列された配列パターン５２に従って、ヒータ状態をＯＮ状態またはＯＦＦ状態にするためのヒータ制御信号をヒータ制御回路２０に出力する。

したがって、本実施形態の画像形成装置１によれば、配列パターン５２の繰り返し周期内においてヒータ状態を切り替える頻度が多くなるため、ヒータと同じ電源ラインに接続された照明の照度が変化する周期（照度変化周期）の増大を抑制し、ひいては温度調整の精度を下げることなくフリッカを抑制することができる。

また、本実施形態の配列パターン５２は、交流電源電圧の半波周期を単位区間として、最大７個の単位区間を用いて、ヒータ状態をＯＮ／ＯＦＦ状態にすべきＯＮ／ＯＦＦ区間が配置されるため、ヒータ加熱率５１を多段階に変化させることができ、ひいては温度調整の精度を向上させることができる。

さらに、本実施形態の配列パターン５２では、ＯＮ区間が連続するＯＮ連続区間、又は、ＯＦＦ区間が連続するＯＦＦ連続区間に含まれる単位区間の数が最少となるように配列されており、例えば交流電源４０が５０Ｈｚの商用電源である場合、ヒータ状態の切替頻度が１秒間に２５回（即ち、繰り返し周波数Ｆが２５Ｈｚ）以上となる。このため、照度変化周期の増大をさらに抑制することができる。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。

例えば、上記実施形態の配列パターン５２では、ヒータ状態をＯＮ／ＯＦＦ状態にすべきＯＮ／ＯＦＦ区間が、半波数Ｎの最大値が７個である制御周期５３内に配置されているが、この半波数Ｎの最大値はこれに限定されるものではなく、フリッカを抑制するために必要な繰り返し周波数Ｆが担保される範囲で制御設計に応じた数に設定されればよい。

但し、繰り返し周波数Ｆは、ヒータ状態がＯＮ状態またはＯＦＦ状態に切り替わる周期の逆数で表され、フリッカにより人が不快感を覚えるレベルである８．８Ｈｚより高い値であってなるべく大きく離れている値であるほどよい。

また、上記実施形態の配列パターン５２では、ＯＮ区間が連続するＯＮ連続区間、又は、ＯＦＦ区間が連続するＯＦＦ連続区間に含まれる単位区間の数が最少となるように配列されているが、これに限定されずに、制御周期５３内における単位区間（半波）の合計数の少ない方の区間が全て非連続となるように配列されていればよい。

さらに、上記実施形態の配列パターン５２では、制御周期５３内における最初の単位区間（半波１）がＯＮ区間、最後の単位区間がＯＦＦ区間となるように配列されているが、これに限るものではなく、最初の単位区間（半波１）がＯＦＦ区間となるように配列されてもよいし、ヒータ加熱率５１に応じて最後の単位区間が異なるようにしてもよい。

なお、上記実施形態のヒータ制御処理は、画像形成装置１に適用されているが、これに限定されるものではなく、ヒータを備える各種装置に用いられる。

本発明が適用された画像形成装置１の構成を示すブロック図。 画像形成装置１おいて本発明に関わる主要部を示す概略図。 本実施形態におけるヒータ制御回路２０の構成を示す回路図。 本実施形態におけるゼロクロス検出回路３０の構成を示す回路図。 本実施形態における制御テーブル５０の配列を示すマトリックス図。 ＣＰＵ１０ａが実行するヒータ制御処理の詳細を示すフローチャート。 目標温度およびヒータ加熱率の設定例を示す一覧表。 本実施形態における繰り返し周波数Ｆを示す交流波形図。 本実施形態における繰り返し周波数Ｆと従来におけるものとの比較を示す交流波形図。

符号の説明

１…画像形成装置、２…画像形成部、３…画像読取部、４…操作パネル、１０…制御部、１１…現像器、１１ａ…感光ドラム、１２…露光器、１３…定着器、１４…ヒータローラ、１４ａ…ヒータ、１５…加圧ローラ、１６…温度センサ、２０…ヒータ制御回路、２１…トライアック、２２…フォトトライアックカプラ、２３…トランジスタ、３０…ゼロクロス検出回路、３１…ダイオードブリッジ、３２…フォトカプラ、３３…ヒステリシスインバータ、４０…交流電源。

Claims (10)

1. 交流電源からヒータへの導通状態を、交流電源電圧がゼロになるタイミングでＯＮ状態又はＯＦＦ状態に切り替える切替手段と、
   前記交流電源電圧の半波周期毎の単位区間で前記切替手段を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記導通状態をＯＮ状態にすべきＯＮ区間および前記導通状態をＯＦＦ状態にすべきＯＦＦ区間のうち、前記半波周期の整数倍となる制御周期内における半波の合計数の少ない方の区間が全て非連続となるように配列された配列パターンに基づき、前記導通状態を切り替えるための切替信号を前記切替手段に出力することを特徴とするヒータ制御装置。
2. 前記ヒータの温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記制御周期内における前記ＯＮ区間の割合または前記ＯＦＦ区間の割合であるＯＮ／ＯＦＦ割合を設定する割合設定手段とを備え、
   前記制御手段は、前記制御周期を、前記割合設定手段により設定したＯＮ／ＯＦＦ割合を表すために最低限必要な長さに設定することを特徴とする請求項１に記載のヒータ制御装置。
3. 交流電源電圧がゼロになるタイミングを検出する毎にゼロクロス信号を出力するゼロクロス検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記ゼロクロス検出手段により出力される前記ゼロクロス信号の積算回数が、前記制御周期の間に含まれる前記単位区間の数に達したときに、該積算回数をゼロに戻すと共に、前記割合設定手段により設定したＯＮ／ＯＦＦ割合に応じて前記配列パターンを変更することを特徴とする請求項２に記載のヒータ制御装置。
4. 前記割合設定手段による設定タイミングは、前記制御周期内における最後の前記単位区間に行われることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のヒータ制御装置。
5. 前記ＯＮ／ＯＦＦ割合と前記配列パターンとを対応づけた制御テーブルを記憶する記憶手段を備え、
   前記制御手段は、前記記憶手段により記憶された前記制御テーブルを用いて、前記切替手段を制御することを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれかに記載のヒータ制御装置。
6. 前記配列パターンは、前記ＯＮ区間が連続するＯＮ連続区間、又は、前記ＯＦＦ区間が連続するＯＦＦ連続区間に含まれる前記単位区間の数が最少となるように配列されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のヒータ制御装置。
7. 前記配列パターンは、前記制御周期内における最初と最後の前記単位区間の導通状態が異なるように配列されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のヒータ制御装置。
8. 前記配列パターンは、前記制御周期内における最初の前記単位区間が前記ＯＮ区間となるように配列されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のヒータ制御装置。
9. 前記配列パターンは、前記制御周期内における最初の前記単位区間が前記ＯＦＦ区間となるように配列されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のヒータ制御装置。
10. ヒータにより記録シートに転写されたトナーを加熱することにより前記記録シートに前記トナーを定着させる定着部と、
    交流電源から前記ヒータへの導通状態を、交流電源電圧がゼロになるタイミングでＯＮ状態又はＯＦＦ状態に切り替える切替手段と、
    前記交流電源電圧の半波周期毎の単位区間で前記切替手段を制御する制御手段とを備え、
    前記制御手段は、前記導通状態をＯＮ状態にすべきＯＮ区間および前記導通状態をＯＦＦ状態にすべきＯＦＦ区間のうち、前記半波周期の整数倍となる制御周期内における半波の合計数の少ない方の区間が全て非連続となるように配列された配列パターンに基づき、前記導通状態を切り替えるための切替信号を前記切替手段に出力することを特徴とする画像形成装置。

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