JP2017078824A - 加熱装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フリッカおよび雑音端子電圧を抑制することができる加熱装置を提供する。【解決手段】制御部は、検出された加熱対象物の温度に応じて、単位期間に対する交流電源からの電力が加熱部へ供給される供給期間の比率であるデューティー比を設定する設定手段と、スイッチ部に対する制御を、デューティー比が予め定められた設定値以上の場合に、予め定められた制御周期に含まれる複数の交流電圧のサイクルのうち、デューティー比に応じた第１の数のサイクル期間において電力を供給する第１のモードと、デューティー比が設定値より低い場合に、第２の数のサイクル期間において、デューティー比に応じた位相期間にわたって電力を供給する第２のモードとに切り替える切替手段を含む。第２の数は、第１のモードにおいてデューティー比が設定値である場合の第１の数よりも大きい。設定値は、加熱部の定格消費電力が大きいほど高く設定される。【選択図】図１３

Description

この開示は、加熱装置に関し、より特定的には、画像形成装置に用いられる加熱装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、一般に、定着ローラに加圧ローラを圧接させた定着装置が用いられている。定着装置は、定着ローラを加熱するためにハロゲンヒータを備えることが多い。

ハロゲンヒータは昇温性に優れているが比較的消費電力が高いという特性がある。そのため、定着装置と同じ交流電源に接続されている周辺機器、たとえば照明機器がちらつく等のフリッカ現象が生じるという問題がある。

このフリッカを抑制する技術に関し、特開２０１２−３７８０４号公報（特許文献１）は、所定の制御周期を単位とし、前記制御周期内の交流電圧の半波長に全点灯または全消灯が点灯デューティーごとに割り当てられた点灯パターンに基づいて、ヒータを点灯制御するヒータ制御装置を開示している。より具体的には、このヒータ制御装置は、点灯デューティーが所定値以下の場合には、フリッカ抑圧パターンおよびソフトスタートパターンを組み込んだ合成パターンを使用して、ヒータの点灯制御を行なう。

また、特開２００８−４００７２号公報（特許文献２）は、画像形成装置等の電気機器が設置された環境における電源配線およびこれと同系統の電源配線のインピーダンスがどのような場合であっても、突入電流を抑えて蛍光灯のちらつきを抑制できるヒータ電力制御装置を開示している。より具体的には、このヒータ電力制御装置は、電気機器が設置されている環境や室内の天井等に配置された蛍光灯の照度をモニタし、蛍光灯のその時々のちらつき具合に応じてヒータの電力制御を位相制御または半波制御に切り替える。

特開２０１２−３７８０４号公報 特開２００８−４００７２号公報

しかしながら、特許文献１に開示される技術は、ヒータの消費電力を考慮しておらず点灯デューティーが所定値以下になると一律に合成パターンを用いたヒータの点灯制御を行なう。そのため、ヒータの消費電力によっては、フリッカを十分に抑制できないという問題があった。

また、特許文献２に開示される技術は、蛍光灯のその時々のちらつき具合にのみ応じて半波制御および位相制御の切り替えを行なうため、場合によっては雑音端子電圧が高くなってしまうという問題があった。

本開示は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、フリッカおよび雑音端子電圧を抑制することができる加熱装置を提供することである。

交流電源からの電力を受けて対象物を加熱する加熱部と、対象物の温度を検出する検出部と、交流電源から加熱部へ供給される電力を断続するスイッチ部と、スイッチ部と電気的に接続された制御部とを備える。制御部は、検出された温度に応じて、単位期間に対する交流電源からの電力が加熱部へ供給される供給期間の比率であるデューティー比を設定する設定手段と、スイッチ部に対する制御を、デューティー比が予め定められた設定値以上の場合に、予め定められた制御周期に含まれる複数の交流電圧のサイクルのうち、デューティー比に応じた第１の数のサイクル期間において電力を供給する第１のモードと、デューティー比が設定値より低い場合に、第２の数のサイクル期間において、デューティー比に応じた位相期間にわたって電力を供給する第２のモードとに切り替える切替手段を含む。第２の数は、第１のモードにおいてデューティー比が設定値である場合の第１の数よりも大きい。設定値は、加熱部の定格消費電力が大きいほど高く設定される。

好ましくは、切替手段は、第１のモードから第２のモードへの切り替え、および第２のモードから第１のモードへの切り替えを行なう。

好ましくは、制御部は、制御周期ごとに切替手段による第１のモードと第２のモードとの切り替えを判断する。

好ましくは、設定手段は、所定の温度から検出された温度を差し引いた温度差に応じて、デューティー比を設定する。

好ましくは、交流電源から出力される交流電圧がゼロになるタイミングを検出して信号を制御部へと出力するゼロクロス検知部とをさらに備える。制御部は、信号に基づいてスイッチ部に対する制御を行なう。

好ましくは、スイッチ部は、交流電源から出力される交流電圧が所定の位相角とは異なる位相角で交流電源と加熱部への導通を指示する信号の入力を受けた場合に、位相角で交流電源と加熱部への導通を行なう。

好ましくは、交流電源からの電力を受けて対象物を加熱する第２の加熱部と、交流電源から第２の加熱部へ供給される電力を断続する第２のスイッチ部とをさらに備える。制御部は、検出された温度に応じて、単位期間に対する交流電源からの電力が第２の加熱部へ供給される供給期間の比率である第２のデューティー比を設定する第２の設定手段をさらに含み、第２のスイッチ部を制御して、制御周期に含まれる複数の交流電圧のサイクルのうち、第２のデューティー比に応じた第３の数のサイクル期間において電力を供給する。

さらに好ましくは、第２の加熱部の定格消費電力は所定の定格消費電力以下である。
さらに好ましくは、第２のスイッチ部は、交流電源から出力される交流電圧が所定の位相角とは異なる位相角で交流電源と加熱部への導通を指示する信号の入力を受けた場合に、所定の位相角で交流電源と加熱部への導通を行なう。

他の局面に従うと、画像形成装置は、トナー像を記録材に形成する画像形成部と、トナー像を記録材に定着させる定着加熱部とを備える。定着加熱部は、交流電源からの電力を受けて対象物を加熱する加熱部と、対象物の温度を検出する検出部と、交流電源から加熱部へ供給される電力を断続するスイッチ部と、スイッチ部と電気的に接続された制御部とを含む。制御部は、検出された温度に応じて、単位期間に対する交流電源からの電力が加熱部へ供給される供給期間の比率であるデューティー比を設定する設定手段と、スイッチ部に対する制御を、デューティー比が予め定められた設定値以上の場合に、予め定められた制御周期に含まれる複数の交流電圧のサイクルのうち、デューティー比に応じた第１の数のサイクル期間において電力を供給する第１のモードと、デューティー比が設定値より低い場合に、第２の数のサイクル期間において、デューティー比に応じた位相期間にわたって電力を供給する第２のモードとに切り替える切替手段を有する。第２の数は、第１のモードにおいてデューティー比が設定値である場合の第１の数よりも大きい。設定値は、加熱部の定格消費電力が大きいほど高く設定される。

一実施形態に従う加熱装置によれば、フリッカおよび雑音端子電圧を抑制することができる。

フリッカについて説明する図である。 実施形態に従う画像形成装置の構成例を説明する図である。 実施形態に従う定着加熱部を説明する図である。 本実施形態に従う加熱部を含む加熱装置を説明する図である。 本実施形態に従うスイッチ部を説明する図である。 本実施形態に従う加熱部への電力供給の制御モードについて説明する図である。 本実施形態に従う半波制御モードを説明する図である。 本実施形態に従う加熱部の点灯制御について説明する図である。 本実施形態に従う位相制御モードを説明する図である。 位相制御時におけるデューティー比と雑音端子電圧の関係について説明する図である。 本実施形態に従う加熱部の点灯制御について説明する図である。 本実施形態に従う加熱部の点灯制御について説明する図である。 本実施形態に従うデューティー比の設定方法について説明するフローチャートである。 図１３のステップＳ６（デューティー比の選定）を説明する図である。 本実施形態に従う制御部の機能構成を説明するブロック図である。 本実施形態に従う電源投入時および印刷時における点灯制御について説明する図である。 他の実施形態に従う定着加熱部を説明する図である。 他の実施形態に従う加熱装置を説明する図である。 他の実施形態に従う加熱部の点灯制御について説明する図である。 他の実施形態に従うデューティー比の合計値の設定方法について説明するフローチャートである。 図２０のステップＳ４４（デューティー比の合計値の選定）を説明する図である。 変形例に従う加熱部の点灯制御について説明する図である。 図２２の点灯パターンを各加熱部ごとに分解した図である。 変形例に従う各加熱部の点灯制御について説明するフローチャートである。 変形例に従うスイッチ部２３Ａを説明する図である。 ゼロクロス型のスイッチ部を用いた加熱部への電力供給の制御について説明する図である。

以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。

＜Ａ．導入＞
図１は、フリッカについて説明する図である。図１では、定着装置が接続される交流電源に照明装置がさらに接続されているとする。この定着装置は、加熱装置に電力を周期的に供給する構成を採用している。図１（Ａ）は、横軸に加熱装置に電力を供給する周波数を、縦軸に照明装置のちらつき度合い（フリッカ）をプロットしている。

図１（Ａ）に示されるように、人間の眼は、おおよそ１０Ｈｚ程度で照明装置のちらつきを最も感じ、不快感を覚える。また、人間の眼は、加熱装置に供給される周期あたりの電力が大きければ大きいほど、ちらつきを感じやすい。以下、図１（Ｂ）の例を用いて説明を行なう。

図１（Ｂ）の状態（ａ）では、定着装置は、加熱装置に３０Ｈｚで電力を供給し、周期あたりの電力は「中」に設定される。状態（ａ）は図１（Ａ）の点Ａに対応しており、状態（ａ）における照明装置のちらつき度合いは、人間の眼が照明装置のちらつきに気づく閾値を十分に下回っている。よって、状態（ａ）において、照明装置の周囲にいる人は不快感を覚えない。

状態（ｂ）では、定着装置は、加熱装置に１５Ｈｚで電力を供給し、周期あたりの電力は「中」に設定される。状態（ｂ）は図１（Ａ）の点Ｂに対応しており、状態（ｂ）における照明装置のちらつき度合いは、人間の眼が照明装置のちらつきに気づく閾値を少し上回っている。よって、状態（ｂ）において、照明装置の周囲にいる人は不快感を覚える。

状態（ｃ）では、定着装置は、加熱装置に１５Ｈｚで電力を供給し、周期あたりの電力は「大」に設定される。状態（ｃ）は図１（Ａ）の点Ｃに対応しており、状態（ｃ）における照明装置のちらつき度合いは、人間の眼が照明装置のちらつきに気づく閾値を大きく上回っている。よって、状態（ｃ）において、照明装置の周囲にいる人は著しく不快感を覚える。

状態（ｄ）では、定着装置は、加熱装置に３０Ｈｚで電力を供給し、周期あたりの電力は「小」に設定される。状態（ｄ）は図１（Ａ）の点Ｄに対応しており、状態（ｄ）における照明装置のちらつき度合いは、人間の眼が照明装置のちらつきに気づく閾値を大きく下回っている。よって、状態（ｄ）において、照明装置の周囲にいる人は不快感を覚えない。

一定時間における加熱装置に供給される電力は、状態（ｄ）と状態（ｂ）とで等しくなるように設定される。そのため、状態（ｄ）と状態（ｂ）とでは、加熱装置が対象物を加熱する能力は概ね等しい。したがって、電力を供給する周波数を下げることによって、加熱装置に供給する電力を下げる場合、照明装置のちらつきが大きくなると、周期あたりの電力を小さくし、加熱装置に電力を供給する周波数を上げることが好ましい。その結果、照明装置の周囲にいる人の不快感を抑制できるためである。

一方で、周期あたりの電力を制御する場合、高調波が発生し雑音端子電圧が高くなる可能性がある。そこで、以下に、フリッカおよび雑音端子電圧を抑制することができる加熱装置の構成・制御について説明を行なう。

＜Ｂ．実施形態１−加熱手段が１つの場合＞
（ｂ１．画像形成装置１００）
図２は、実施形態に従う画像形成装置１００の構成例を説明する図である。画像形成装置１００は、レーザプリンタやＬＥＤプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置である。図１に示されるように、画像形成装置１００は、内部のほぼ中央部にベルト部材として中間転写ベルト１を備えている。中間転写ベルト１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２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋが中間転写ベルト１に沿って並んで配置され、感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋをそれぞれ有している。

各感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋと、プリントヘッド部５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋと、現像器６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋと、中間転写ベルト１を挟んで各感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋと対向する１次転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋがそれぞれ配置されている。

中間転写ベルト１の中間転写ベルト駆動ローラ８で支持された部分には、２次転写ローラ９が圧接されており、当該領域で２次転写が行なわれる。２次転写領域後方の搬送路Ｒの下流位置には、定着加熱部２０が配置されている。

画像形成装置１００の下部には、給紙カセット３０が着脱可能に配置されている。給紙カセット３０内に積載収容された用紙Ｐは、給紙ローラ３１の回転によって最上部のものから１枚ずつ搬送路Ｒに送り出されることになる。

なお、本実施形態において、画像形成装置１００は、一例として、複数の作像ユニット（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ）を有する中間転写方式を採用しているがこれに限定されるものではない。画像形成装置は、電子写真方式であって定着加熱部を備えていればよい。具体的には、画像形成装置は、単一の作像ユニットを備えていてもよいし、ロータリー方式であってもよい。

（ｂ２．画像形成装置１００の概略動作）
次に、以上の構成からなる画像形成装置１００の概略動作について説明する。外部装置（たとえば、パソコン等）から画像形成装置１００に画像信号が入力されると、画像形成装置１００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し、入力されたデジタル信号に基づいて、各作像ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの各プリントヘッド部５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋを発光させて露光を行なう。

これにより、各感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ上に形成された静電潜像は、各現像器６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ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７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの作用により、図１中の矢印Ａ方向に移動する中間転写ベルト１上に順次重ね合わせて１次転写される。

このようにして中間転写ベルト１上に形成されたトナー画像は、２次転写ローラ９の作用により、用紙Ｐに一括して２次転写される。

用紙Ｐに２次転写されたトナー画像は、定着加熱部２０に達する。トナー画像は、定着加熱部２０よって用紙Ｐに定着される。トナー画像が定着された用紙Ｐは、排紙ローラ５０を介して排紙トレイ６０に排出される。以下、より具体的に定着加熱部の構成、制御について説明する。

（ｂ３．定着加熱部２０）
図３は、実施形態に従う定着加熱部２０を説明する図である。図３（ａ）は定着加熱部２０を画像形成装置１００の正面から見たときの図である。定着加熱部２０は、定着ローラ１０、加圧ローラ１１、加熱部２１とを含む。トナー画像は、定着ローラ１０と加圧ローラ１１との圧接部によって用紙Ｐに定着される。

本実施形態において、加熱部の加熱手段の一例として、ハロゲンヒータ（赤外線加熱装置）を用いるが、これに限定されるものではない。ハロゲンヒータの代わりに、たとえば、サーマルヒータやセラミックヒータなどの抵抗体加熱装置を用いてもよい。また、図示しない磁束発生装置を用いて定着ローラ１０を誘導加熱してもよい。

図３（ｂ）は、定着加熱部２０を画像形成装置１００の側面から見たときの図である。加熱部２１（ハロゲンヒータ）は、定着ローラ１０の長手方向にわたって設けられ、定着ローラ１０全体を加熱する。温度検出部２２は、加熱された定着ローラ１０の温度を測定する。温度検出部２２の温度測定手段として、たとえば、サーミスタを用いてもよい。

図４は、本実施形態に従う加熱部２１を含む加熱装置２００を説明する図である。加熱装置２００は、交流電源４０と、加熱部２１と、温度検出部２２と、スイッチ部２３と、ゼロクロス検知部４２と、制御部４４とを備える。

制御部４４は、温度検出部２２、スイッチ部２３、およびゼロクロス検知部４２と電気的に接続されている。温度検出部２２は、加熱部２１の加熱対象物である定着ローラ１０の温度を測定し、測定結果を制御部４４へ出力する。ゼロクロス検知部４２は、交流電源４０の出力する交流電圧をモニタし、この交流電圧がゼロまたはゼロ付近になると制御部４４へ検知信号を出力する。制御部４４は、スイッチ部２３に制御信号を出力し、交流電源４０から加熱部２１に供給される電力を断続することによって、加熱部２１に供給する電力を調節する。

（ｂ４．スイッチ部２３）
図５は、本実施形態に従うスイッチ部２３を説明する図である。図５に示されるように、スイッチ部２３は、フォトトライアックカプラ７０と、トライアックＴｒと、抵抗Ｒ１〜３と、コンデンサＣとを備える。

フォトトライアックカプラ７０は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）７１と、光トライアック７２とを備える。制御部４４は、ＬＥＤ７１に予め定められた電圧の制御信号を出力し、ＬＥＤ７１を発光させる。ＬＥＤ７１が発光すると、光トライアック７２のゲートに光が入力され、光トライアック７２が導通する。

光トライアック７２が導通すると、トライアックＴｒのゲートに電流が入力され、トライアックＴｒが導通し、コンデンサＣと抵抗Ｒ３とから構成されるスナバ回路を介して加熱部２１に電力が供給される。スナバ回路とは、スイッチの遮断時に生じる過渡的な高電圧を吸収する保護回路である。

フォトトライアックカプラ７０は、交流電源４０の出力する交流電圧がゼロまたはゼロ付近になったことを検出するゼロクロス回路を内蔵しない非ゼロクロス型である。そのため、スイッチ部２３は、制御部４４から交流電圧がゼロではない任意の位相角で制御信号の入力を受けた場合に、当該任意の位相角で交流電源４０と加熱部２１との導通を行なう。

制御部４４は、フォトトライアックカプラ７０に制御信号を入力するタイミングを制御することによって、加熱部２１への電力供給モードを切り替えることができる。

（ｂ５．電力供給モード）
図６は、本実施形態に従う加熱部への電力供給の制御モードについて説明する図である。制御部４４は、加熱部２１へ電力を供給する制御モードとして、半波制御モードと、位相制御モードとを有する。

図６（ａ）は、半波制御モードを説明する図である。制御部４４は、交流電圧がゼロになるゼロクロス点でゼロクロス検知部４２から検知信号の入力を受ける。半波制御モードにおいて、制御部４４は、検知信号の入力を受けたタイミングでスイッチ部２３への制御信号を出力する。光トライアック７２は、自己保持機能によって一度導通すると次のゼロクロス点まで導通を維持する。そのため、半波制御モードにおいて、制御部４４は、交流電源４０の交流半波ごとに加熱部２１を点灯する（加熱部２１に電力を供給する）。

図６（ｂ）は、位相制御モードを説明する図である。制御部４４は、ゼロクロス検知部４２から検知信号の入力を受け、交流電圧がゼロになるタイミングを把握する。位相制御モードにおいて、制御部４４は、検知信号を受けたタイミングを基準としてスイッチ部２３に制御信号を出力する。すなわち、制御部４４は、光トライアック７２の点弧角（θ）を制御することによって、加熱部２１へ供給する電力量を調節する。

なお、制御部４４は、位相制御モードによる点灯制御を行なうにあたって、必ずしもゼロクロス検知部からの検知信号に基づいて制御を行なう必要はない。別の局面において、加熱装置２００は図示しない電流計をさらに有し、当該電流計は交流電源４０の出力電流を測定し、測定結果を制御部４４へ出力する。制御部４４は、当該電流値がゼロになるタイミング、あるいはピークになるタイミングに基づいて位相制御を行なってもよい。なお、ピークになるタイミングを用いる場合、制御部４４は、予め交流電源の電源周波数を把握しておく必要がある。

半波制御モードにおいて、制御部４４は、予め定められた制御周期に含まれる複数の交流電圧のサイクルのうち点灯するサイクル数を制御することによって、加熱部２１へ供給する電力量を調節する。

図７は、半波制御モードを説明する図である。一例として、制御周期に交流半波１５サイクルが含まれるものとする。図７に示される局面において、制御部４４は、制御周期内の１、６、１１番目の交流半波を点灯し、その他の交流半波は消灯する。このとき、単位期間である制御周期（１５サイクル）に対して交流電源からの電力が加熱部２１へ供給される供給期間（３サイクル）の比率であるデューティー比は、２０％となる。

（ｂ６．点灯制御）
図８は、本実施形態に従う加熱部２１の点灯制御について説明する図である。図８を参照して、デューティー比が２０％のとき、制御部４４は、点灯サイクル数を３／１５サイクルとし、制御周期内の１、６、１１番目の交流半波を点灯する。デューティー比が６０％のとき、制御部４４は、点灯サイクル数を９／１５サイクルとし、制御周期内の２，３，５，７，８，１０，１２，１３，１５番目の交流半波を点灯する。このように、制御部４４はデューティー比に応じて、制御周期内の交流半波の点灯サイクル数、および点灯タイミングを制御する。

「フリッカ値」とは、図８に示される各点灯パターンで加熱部２１への電力供給を制御した場合の、交流電源４０と同じ電力系統に接続される図示しない照明装置のちらつき度合いをいう。図８において、加熱部２１の定格消費電力が１０００Ｗ、交流電源４０の電源周波数が５０Ｈｚであるとする。

一例として、フリッカ値が０．９を上回ると、照明装置の周囲にいる人は不快感を覚えるとする。図８を参照して、加熱部２１に電力を供給するデューティー比が７％〜２０％になるとフリッカ値が０．９以上になり、照明装置の周囲にいる人は不快感を覚える。

そのため、半波制御モードにおいてフリッカ値が高くなる（たとえば、０．９以上になる）所定のデューティー比未満になると、制御部４４は、加熱部２１へ電力を供給する制御モードを半波制御モードから位相制御モードに切り替える。たとえば、デューティー比が２０％の場合、図９のように制御周期内の各サイクルにおいて、交流半波を全点灯したときの電力（面積）の２０％の電力が供給されるように、スイッチ部２３の断続が制御される。なお、図９に示される例では制御周期内のすべてのサイクルにおいて点灯しているが、これに限られない。具体的には、位相制御モードへと切り替える直前の所定のデューティー比における半波制御モードの点灯サイクル数よりも、位相制御モードにおける点灯サイクル数が多ければよい。上記より、制御部４４は、位相制御時において、デューティー比に応じた位相期間にわたって加熱部への点灯を行なう。

加熱装置２００は、位相制御モードによって点灯サイクル数を増やすことにより、フリッカの抑制を行なうことができる。一方で、位相制御モードは、ゼロクロス点以外でスイッチ部２３による導通が行われるため、高調波による雑音端子電圧が高くなるという問題がある。

一般的に、ＶＣＣＩ等に規定される雑音端子電圧規格値を満たすために、ノイズフィルタを設けるなどの対策がとられる。ノイズフィルタには様々な種類が存在するが、工業製品に搭載する場合はできるだけ安価なノイズフィルタであることが好ましい。

図１０は、位相制御時におけるデューティー比と雑音端子電圧の関係について説明する図である。図１０において、制御部４４は、位相制御モード時に制御周期内の各サイクルの点灯制御を行なうものとする。また、加熱部２１の定格消費電力が１０００Ｗ、交流電源４０の電源周波数が５０Ｈｚであって、加熱装置２００は図示しない安価なノイズフィルタをさらに搭載するものとする。

位相制御時におけるデューティー比を高くするにつれて、加熱装置２００の雑音端子電圧は高くなる。そのため、図１０に示されるように、位相制御時におけるデューティー比を高くするにつれて、雑音端子電圧の所定の規制値（たとえば、６６ｄＢμＶ）に対するマージンが少なくなっている。

一例として、所定の規制値に対する目標マージンを６ｄＢμＶ以上と設定すると、少なくともデューティー比が４０％を上回ると、雑音端子電圧の目標レベルを達成することができない。

所定のデューティー比未満になると、制御部４４は、加熱部２１へ電力を供給する制御モードを半波制御モードから位相制御モードに切り替える。この所定のデューティー比は、フリッカ値が高くならない（たとえば、０．９以上にならない）、かつ、雑音端子電圧の目標レベルを達成できるように設定される。本実施形態において、一例として、加熱部２１の定格消費電力が１０００Ｗ、交流電源４０の電源周波数が５０Ｈｚである場合において、所定のデューティー比は２７％に設定される。

なお、図１で説明した通り、加熱部２１へ供給する周期あたりの電力が高くなると、言い換えれば、加熱部２１の定格消費電力が高くなると、フリッカ値は高くなる。加熱部２１に代えて定格消費電力が１３００Ｗの加熱部２１Ａを用いた場合の半波制御モード時におけるフリッカ値を図１１に示す。

図８および図１１において、加熱部に電力を供給する点灯パターンは等しい。しかし、加熱部の定格消費電力が１０００Ｗから１３００Ｗに変更されたことによって、デューティー比２７％の半波制御モード時におけるフリッカ値が０．９以上となる。そのため、加熱部の定格消費電力が１３００Ｗ、交流電源４０の電源周波数が５０Ｈｚである場合において、所定のデューティー比は３３％に設定される。

一方で、加熱部２１に代えて定格消費電力が７００Ｗの加熱部２１Ｂを用いた場合の半波制御モード時におけるフリッカ値を図１２に示す。図８および図１２において、加熱部に電力を供給する点灯パターンは等しい。しかし、加熱部の定格消費電力が１０００Ｗから７００Ｗに変更されたことによって、デューティー比２０％の半波制御モード時におけるフリッカ値が０．９未満となる。そのため、加熱部の定格消費電力が７００Ｗ、交流電源４０の電源周波数が５０Ｈｚである場合において、所定のデューティー比は２０％に設定される。

以上のように、半波制御モードから位相制御モードへと切り替える所定のデューティー比は、加熱部の定格消費電力が大きいほど高く設定される。

上記によれば、本実施形態に従う加熱装置は、加熱部の定格消費電力に応じて半波制御モードと位相制御モードとを切り替える所定のデューティー比を設定することができる。そのため、本加熱装置は、加熱部の定格消費電力によらず、フリッカおよび雑音端子電圧を抑制することができる。

（ｂ７．デューティー比の設定）
次に、デューティー比の設定方法について説明を行なう。図１３は、デューティーの設定方法について説明するフローチャートである。図１３に示される処理は、制御部４４のプロセッサ（不図示）が記憶部（不図示）に格納される制御プログラムを実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子その他のハードウェアによって実行されてもよい。これらの前提（条件）は、図１３以降のフローチャート図においても同様とする。

図１３を参照して、ステップＳ２において、制御部４４は、加熱部２１によって加熱される対象物（定着ローラ１０）の温度を温度検出部２２から取得する。ステップＳ４において、制御部４４は、目標温度から取得した温度を差し引いた温度（以下、「差分温度」とも称する。）を計算する。一例として、目標温度は１８０℃とする。

ステップＳ６において、制御部４４は、差分温度に基づいてデューティー比を選定する。デューティー比の選定方法については後述する。

ステップＳ８において、制御部４４は、選定したデューティー比と図８に示されるデューティー比のテーブルとを照らし合わせ、選定したデューティー比に最も近いデューティー比を設定する。

その理由は、本実施形態において、交流半波１５サイクルを制御周期としており、半波制御モードにおいて約７％刻みでしかデューティー比の設定を行なうことができないためである。

ステップＳ１０において、制御部４４は、設定したデューティー比が加熱部の定格消費電力に応じた所定のデューティー比以上であるか否かを判断する。加熱部２１の定格消費電力は１０００Ｗであるため、所定のデューティー比は２７％に設定される。

制御部４４は、設定したデューティー比が所定のデューティー比以上であると判断した場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、当該制御をステップＳ１２に進める。一方、制御部４４は、設定したデューティー比が所定のデューティー比未満であると判断した場合（ステップＳ１０においてＮＯ）、当該制御をステップＳ１４に進める。

ステップＳ１２において、制御部４４は、設定されたデューティー比に応じて、図８に示される点灯パターンに従い半波制御モードによる点灯制御を行なう。ステップＳ１４において、制御部４４は、設定されたデューティー比に応じて位相制御モードによる点灯制御を行なう。

制御部４４は、ステップＳ１２またはステップＳ１４において設定したデューティー比に応じた点灯制御を行なった後、当該制御を再びステップＳ２に戻す。制御部４４は、予め定められた制御周期ごとに差分温度に基づいた点灯制御の判断を行なう。

上記によれば、制御部４４は、加熱対象物の温度に基づいて加熱部２１に電力を供給するデューティー比を設定することができる。

図１４は、図１３のステップＳ６（デューティー比の選定）を説明する図である。図１４を参照して、ステップＳ２０において、制御部４４は、差分温度が７℃以上であるか否かを判断する。

制御部４４は、差分温度が７℃以上であると判断した場合（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、ステップＳ２２においてデューティー比として１００％を選定する。

ステップＳ２４において、制御部４４は、差分温度が７℃未満２℃以上であるか否かを判断する。制御部４４は、差分温度が７℃未満２℃以上であると判断した場合（ステップＳ２４においてＹＥＳ）、ステップＳ２６においてデューティー比として９５％を選定する。

ステップＳ２８において、制御部４４は、差分温度が２℃未満０℃以上であるか否かを判断する。制御部４４は、差分温度が２℃未満０℃以上であると判断した場合（ステップＳ２８においてＹＥＳ）、ステップＳ２６においてデューティー比として５５％を選定する。

ステップＳ３２において、制御部４４は、差分温度が０℃未満−２℃以上であるか否か、すなわち、検出した温度から目標温度を差し引いた温度が０℃より高く２℃以下であるか否か、を判断する。制御部４４は、検出した温度から目標温度を差し引いた温度が０℃より高く２℃以下であると判断した場合（ステップＳ３２においてＹＥＳ）、ステップＳ３４においてデューティー比として１５％を選定する。

制御部４４は、差分温度が−２℃未満である、すなわち、検出した温度から目標温度を差し引いた温度が２℃より高いと判断した場合（ステップＳ３２においてＮＯ）、ステップＳ３６においてデューティー比を０％に設定し、加熱部２１への電力供給を停止する。

たとえば、差分温度が１℃である場合、制御部４４は、デューティー比として５５％を選定する（ステップＳ６）。その後、制御部４４は、図８に示されるデューティー比のテーブルを参照し、５５％に最も近い値の５３％を、デューティー比として設定する（ステップＳ８）。続いて制御部４４は、５３％が所定のデューティー比（２７％）以上であると判断し（ステップＳ１０）、半波制御モードによって制御周期（１５サイクル）の内、２，４，６，７，９，１１，１３，１５番目の交流半波を点灯する（ステップＳ１２）。

また、検出温度から目標温度を差し引いた温度が１℃である場合、制御部４４は、デューティー比として１５％を選定する（ステップＳ６）。その後、制御部４４は、図８に示されるデューティー比のテーブルを参照し、１５％に最も近い値の１３％を、デューティー比として設定する（ステップＳ８）。続いて制御部４４は、１３％が所定のデューティー比（２７％）未満であると判断し（ステップＳ１０）する。そして、制御部４４は、位相制御モードによって、制御周期内の各サイクルにおいて、交流半波を全点灯したときの電力（面積）の１３％の電力が供給されるように、光トライアック７２の点弧角θを制御する。

上記によれば、制御部４４は、加熱対象物の温度に基づいて加熱部２１に電力を供給するデューティー比を選定し、設定することができる。

上記の例では、制御部４４は、差分温度からデューティー比を設定し、当該設定したデューティー比に基づいて位相制御モード／半波制御モードの切り替えを行っているが、これに限られない。別の局面において、制御部４４は、算出した差分温度に基づいて位相制御モード／半波制御モードの切り替えを行ってもよい。たとえば、差分温度が０℃未満の場合に位相制御モードによる点灯制御を行ない、その他の温度領域では半波制御モードによる点灯制御を行なうとしてもよい。

図１５は、本実施形態に従う制御部４４の機能構成を説明するブロック図である。図１３および１４に示される処理を制御部４４が如何にして行なうかを、図１５を用いて説明する。

図１５を参照して、制御部４４は、差分計算部８１と、記憶部８２と、デューティー比設定部８３と、比較部８４とを備える。まず、差分計算部８１は、温度検出部２２から加熱部２１の対象物の温度を取得するとともに、記憶部８２に格納された目標温度（１８０℃）を取得する。さらに、差分計算部８１は、目標温度から加熱対象物の温度を差し引いて差分温度を算出し、デューティー比設定部８３に出力する。

デューティー比設定部８３は、差分温度が図１４に示されるどの温度範囲に存在するかを判断し、温度範囲に応じたデューティー比を選定する。続いて、デューティー比設定部８３は、選定したデューティー比と記憶部８２に格納される図８に示されるデューティー比のテーブルとを照らし合わせる。そして、デューティー比設定部８３は、選定したデューティー比に最も近い値をデューティー比として設定し、設定したデューティー比を比較部８４に出力する。

比較部８４は、設定されたデューティー比が記憶部８２に格納された所定のデューティー比以上であるか否かを比較する。設定されたデューティー比が所定のデューティー比以上であると判断すると、制御部４４は、半波制御モードによってスイッチ部２３のオンオフを制御する。一方、設定されたデューティー比が所定のデューティー比未満であると判断すると、制御部４４は、位相制御モードによってスイッチ部２３のオンオフを制御する。なお、所定のデューティー比は、加熱部の定格消費電力の別に記憶部８２に格納されていてもよい。

（ｂ８．制御モードを切り替える場面）
位相制御によってフリッカを抑制する場面として、典型的には、加熱装置２００を含む画像形成装置１００への電源投入時と、画像形成装置１００を用いた印刷時が挙げられる。

図１６は、電源投入時および印刷時における点灯制御について説明する図である。
画像形成装置１００への電源投入時は、加熱部２１などの負荷に定格電流よりも大きい突入電流が流れる。突入電流が生じると、急激な電圧変動により、画像形成装置１００と同じ交流電源に接続される照明機器がちらつく。この突入電流による照明装置のちらつきを抑制するため、電源投入時は位相制御によって加熱装置に供給する電力を低くし、突入電流を抑制する。より具体的には、画像形成装置１００への電力供給が開始されたことにより加熱部２１への電力供給が開始されると、制御部４４は、光トライアック７２の点弧角θを徐々に小さくする、スロースタート制御を行なう。これにより、フリッカの抑制および、加熱対象物である定着ローラ１０の急速な温度上昇の両立を図ることができる。

一方、画像形成装置１００の印刷時において、制御部４４は、加熱部２１を目標温度（１８０℃）にする。定着ローラ１０の温度が目標温度から離れているとき（たとえば、５０℃のとき）は、デューティー比を１００％に設定し、加熱対象物である定着ローラ１０を急速に温度上昇させる。定着ローラ１０の温度が目標温度に近づくにつれて、デューティー比を低く設定し、目標温度を上回るとデューティー比をさらに低く設定する。このとき、デューティー比が所定のデューティー比以下になるため、制御部４４は半波制御モードから位相制御モードへと切り替える。

上記より、制御部４４は、位相制御モードから半波制御モードへの切り替え、および半波制御モードから位相制御モードへの切り替えを行なうことによって、フリッカおよび雑音端子電圧の抑制と、定着ローラ１０の急速加熱とを両立することができる。

＜Ｃ．実施形態２−加熱手段が複数の場合＞
図８において、加熱部２１に電力を供給するデューティー比が８０％を超えると、フリッカ値は、０．９未満ではあるものの、高い。フリッカ値は、あくまでも人の主観によって定められた指標であるため、人によってはフリッカ値が０．９未満であっても不快感を覚える。そのため、フリッカ値はなるべく低い方が好ましい。

そこで、本実施形態では、デューティー比が高い領域において、単体ではなく複数の加熱部によって対象物を加熱することによって、フリッカを抑制する制御について説明を行なう。

（ｃ１．定着加熱部２０Ａ）
図１７は、他の実施形態に従う定着加熱部２０Ａを説明する図である。なお図３と同一符号を付している部分については同じであるので、その説明は繰り返さない。

図１７（ａ）は定着加熱部２０Ａを画像形成装置１００の正面から見たときの図である。定着加熱部２０Ａは、加熱部２１に加え、さらに加熱部２４を含む。図１７（ｂ）は、定着加熱部２０Ａを画像形成装置１００の側面から見たときの図である。加熱部２４（ハロゲンヒータ）は、定着ローラ１０の側面に設けられる。これは、定着ローラの側面は表面積が増えるため、加熱部２１だけで加熱した場合に温度ムラが生じる（側面の温度が低くなる）ことを避けるためである。温度検出部２５は、定着ローラ１０の側面付近の温度を測定する。温度検出部２５の温度測定手段として、たとえば、サーミスタを用いてもよい。

なお、本実施形態において加熱部２４は、定着ローラ１０の側面に設けられているが、これに限られない。たとえば、加熱部２１と同様に、定着ローラ１０の長手方向にわたって設けられていてもよい。

図１８は、他の実施形態に従う加熱装置２００Ａを説明する図である。なお、図４と同一符号を付している部分については同じであるので、その説明は繰り返さない。

加熱装置２００Ａは、加熱部２４と、温度検出部２５と、スイッチ部２６と、制御部４６とを含む。制御部４６は、温度検出部２２、スイッチ部２３、およびゼロクロス検知部４２に加え、さらに温度検出部２５およびスイッチ部２６と電気的に接続されている。温度検出部２５は、定着ローラ１０の側面付近の温度を測定し、測定結果を制御部４６へ出力する。制御部４６は、スイッチ部２３および２６に制御信号を出力し、交流電源４０から加熱部２１および２４に供給される電力を断続することによって、加熱部２１および２４に供給する電力を調節する。

（ｃ２．点灯制御）
図１９は、他の実施形態に従う加熱部２１および２４の点灯制御について説明する図である。本実施形態において、加熱部２１および２４は、５０Ｈｚの交流半波１５サイクルを制御周期とする。また、図１９において、加熱部２１および２４の定格消費電力が１０００Ｗ、交流電源４０の電源周波数が５０Ｈｚであるとする。

図１９を参照して、「デューティー比の合計値」とは、加熱部２１および２４におけるデューティー比の総和のことをいう。詳しい制御は後述するが、目標温度（たとえば、１８０℃）に対して定着ローラ１０の温度が離れている場合、制御部４６は、各加熱部のデューティー比を高く（たとえば、デューティー比の合計値を１７５％）に設定する。

制御部４６は、定着ローラ１０の温度が目標温度に近づくにつれて、デューティー比の合計値を低く設定する。このとき、まず加熱部２４のデューティー比を徐々に下げ、その次に加熱部２１のデューティー比を下げる制御を行なう。

また、制御部４６は、加熱部２４のデューティー比が０％に設定された後に加熱部２１のデューティー比を徐々に下げるのではなく、デューティー比の合計値が１００％未満であっても、場合によって加熱部２４を点灯する。図８において、加熱部２１に電力を供給するデューティー比が８０％〜９３％の場合、フリッカ値が０．８程度と人によっては不快感を覚える可能性がある。これを避けるため、本実施形態における加熱装置２００Ａは、デューティー比の合計値が８０％〜９３％において、加熱部２１だけでなく加熱部２４を用いる。その結果、フリッカ値を０．６程度に抑制することができる。

ただし、デューティー比の合計値が７％〜２０％の場合、加熱装置２００Ａは、加熱部２１のみを用いて加熱を行なうため図８の場合と同様にフリッカ値が０．９以上になる。そのため、デューティー比の合計値が所定のデューティー比（２７％）未満の場合、制御部４６は、実施形態１と同様に加熱部２１を半波制御モードから位相制御モードに切り替えて加熱部２１の点灯制御を行なう。

上記によれば、加熱装置２００Ａは、加熱装置２００よりもさらにフリッカを抑制することができる。また、加熱装置２００Ａは、複数の加熱部を備えることにより、加熱対象物である定着ローラ１０の急速な温度上昇を実現することができる。

（ｃ３．デューティー比の設定）
次に、図２０を用いてデューティー比の設定方法について説明を行なう。図２０を参照して、ステップＳ４０において、制御部４６は、温度検出部２２および２５のそれぞれから定着ローラ１０の温度を取得する。ステップＳ４２において、制御部４６は、目標温度から平均温度を差し引いた温度（以下、「ギャップ温度」とも称する。）を算出する。「平均温度」とは、温度検出部２２および２５のそれぞれから取得した定着ローラ１０の温度の平均温度をいう。

ステップＳ４４において、制御部４６は、ギャップ温度に応じてデューティーの合計値を選定する。デューティー比の合計値の選定方法については後述する。

ステップＳ４６において、制御部４６は、選定したデューティー比の合計値と、図１９に示されるデューティー比の合計値テーブルとを照らし合わせ、選定したデューティー比の合計値に最も近いデューティー比の合計値を設定する。

ステップＳ４８において、制御部４６は、設定したデューティー比の合計値が加熱部２１の定格消費電力に応じた所定のデューティー比の合計値以上であるか否かを判断する。一例として、加熱部２１の定格消費電力は１０００Ｗであるため、所定のデューティー比の合計値は２７％に設定される。

制御部４６は、設定したデューティー比の合計値が所定のデューティー比の合計値以上であると判断した場合（ステップＳ４８においてＹＥＳ）、当該制御をステップＳ５０に進める。一方、制御部４４は、設定したデューティー比の合計値が所定のデューティー比の合計値未満であると判断した場合（ステップＳ１０においてＮＯ）、当該制御をステップＳ５２に進める。

ステップＳ５０において、制御部４６は、設定されたデューティー比の合計値に応じて、図１９に示される点灯パターンに従い、加熱部２１および２４を半波制御モードによる点灯制御を行なう。ステップＳ５２において、制御部４４は、設定されたデューティー比の合計値に応じて、加熱部２４を位相制御モードによる点灯制御を行なう。

制御部４６は、ステップＳ５０またはステップＳ５２において設定したデューティー比の合計値に応じた点灯制御を行なった後、当該制御を再びステップＳ４０に戻す。制御部４６は、予め定められた制御周期ごとにギャップ温度に基づいた点灯制御の判断を行なう。

上記によれば、制御部４６は、加熱対象物の温度に基づいてデューティー比の合計値を設定することができる。

図２１は、図２０のステップＳ４４（デューティー比の合計値の選定）を説明する図である。図２１を参照して、ステップＳ６０において、制御部４６は、ギャップ温度が２０℃以上であるか否かを判断する。

制御部４６は、ギャップ温度が２０℃以上であると判断した場合（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、ステップＳ６２においてデューティー比の合計値として１７５％を選定する。

ステップＳ６４において、制御部４６は、ギャップ温度が２０℃未満７℃以上であるか否かを判断する。制御部４６は、ギャップ温度が２０℃未満７℃以上であると判断した場合（ステップＳ６４においてＹＥＳ）、ステップＳ６６においてデューティー比の合計値として１３５％を選定する。

ステップＳ６８において、制御部４６は、ギャップ温度が７℃未満２℃以上であるか否かを判断する。制御部４６は、ギャップ温度が７℃未満２℃以上であると判断した場合（ステップＳ６８においてＹＥＳ）、ステップＳ７０においてデューティー比の合計値として９５％を選定する。

ステップＳ７２において、制御部４６は、ギャップ温度が２℃未満０℃以上であるか否かを判断する。制御部４６は、ギャップ温度が２℃未満０℃以上であると判断した場合（ステップＳ７２においてＹＥＳ）、ステップＳ７４においてデューティー比の合計値として５５％を選定する。

ステップＳ７６において、制御部４６は、ギャップ温度が０℃未満−２℃以上であるか否か、すなわち、平均温度から目標温度を差し引いた温度が０℃より高く２℃以下であるか否か、を判断する。制御部４６は、平均温度から目標温度を差し引いた温度が０℃より高く２℃以下であると判断した場合（ステップＳ７６においてＹＥＳ）、ステップＳ７８においてデューティー比の合計値として１５％を選定する。

制御部４６は、ギャップ温度が−２℃未満である、すなわち、平均温度から目標温度を差し引いた温度が２℃より高いと判断した場合（ステップＳ７６においてＮＯ）、ステップＳ８０においてデューティー比の合計値を０％に設定し、加熱部２１および２４への電力供給を停止する。

たとえば、ギャップ温度が１０℃である場合、制御部４６は、デューティー比の合計値として１３５％を選定する（ステップＳ４４）。その後、制御部４６は、図１９に示されるデューティー比の合計値テーブルを参照し、１３５％に最も近い値の１３３％を、デューティー比の合計値として設定する（ステップＳ４６）。続いて制御部４６は、設定したデューティー比の合計値（１３３％）が所定のデューティー比の合計値（２７％）以上であると判断する（ステップＳ４８）。制御部４６は、設定したデューティー比の合計値に応じて図１９に示される点灯パターンに従い加熱部２１および２４を半波制御モードによって点灯制御する。具体的には、制御部４６は、制御周期（１５サイクル）のうち、加熱部２１にはすべてのサイクルの交流半波を点灯し、加熱部２４には１，４，７，１０，１３番目の交流半波を点灯する（ステップＳ５０）。

上記によれば、制御部４６は、加熱対象物の温度に基づいてデューティー比の合計値を選定し、設定することができる。

なお、本実施形態において、デューティー比の合計値の選定・設定にあたってギャップ温度と目標温度との差分に基づいているが、これに限られない。他の局面において、制御部４６は、温度検出部２２および２５から検出された温度の各々について目標温度の差分を算出し、図１３に従う制御に従って設定されるデューティー比を算出する。これら算出されたデューティー比を足し合わせた値を、デューティー比の合計値としてもよい。

＜Ｄ．変形例＞
図１９に示されるように、デューティー比の合計値が２０％未満の場合に半波制御モードによる制御を行なうと、フリッカ値が０．９以上となり、照明装置の周囲にいる人が不快感を覚える。これは、デューティー比の合計値が２０％未満の場合に用いている加熱部として、定格消費電力が比較的大きい１０００Ｗという加熱部２１を用いていることに起因する。

図１で説明した通り、定格消費電力が小さい負荷を用いた場合、フリッカは抑制される。そこで、本変形例において、加熱部２１に替えて定格消費電力が小さい加熱部２１Ｃを用いて、デューティー比の合計値が低い場合に半波制御モードによる制御を行なった場合であってもフリッカを抑制できる構成について説明を行なう。なお、その他の装置構成については図１８と同じであるので、その説明は繰り返さない。

（ｄ１．点灯制御）
図２２は、変形例に従う加熱部２１Ｃおよび２４の点灯制御について説明する図である。本変形例において、加熱部２１Ｃおよび２４は、５０Ｈｚの交流半波１５サイクルを制御周期とする。また、加熱部２１Ｃの定格消費電力が５００Ｗ、加熱部２４の定格消費電力が１０００Ｗ、交流電源４０の電源周波数が５０Ｈｚであるとする。

図２２を参照して、デューティー比の合計値が２０％未満の場合であってもフリッカ値が０．９未満となっている。これは、加熱部２１Ｃの定格消費電力が５００Ｗであって、加熱部２１の定格消費電力に比して小さいためである。

一方で、加熱部２４の定格消費電力が加熱部２１Ｃの定格消費電力よりも５００Ｗ大きいため、フリッカ値への影響は、加熱部２４の方が加熱部２１Ｃよりも大きい。そのため、加熱部２４のデューティー比が低い場合に、図１９の場合と比べてフリッカ値が高いことが読み取れる。

図２３は、図２２の点灯パターンを加熱部２１Ｃと加熱部２４とに分解した図である。図２０に示される制御によって、デューティー比の合計値が設定される。デューティー比の合計値が定まると、図２３に示されるように、各加熱部の点灯パターンおよびデューティー比が定まる。

本変形例において、定格消費電力の大きい加熱部２４のデューティー比が所定のデューティー比未満の場合に、制御部４６は、加熱部２４への電力供給を位相制御モードによって制御する。所定のデューティー比は、一例として、２７％とする。なお、当該所定のデューティー比は、加熱部の定格消費電力の別に定義されることが好ましい。

次に、図２４を用いて、本変形例に従う点灯制御を説明する。なお、図２０と同一符号を付している部分については同じであるため、その説明は繰り返さない。

ステップＳ４８Ａにおいて、制御部４６は、設定したデューティー比の合計値に基づく加熱部２４のデューティー比が、所定のデューティー比以上であるか否かを判断する。

制御部４６は、加熱部２４のデューティー比が、所定のデューティー比以上であると判断した場合（ステップＳ４８ＡにおいてＹＥＳ）、設定されたデューティー比の合計値に応じて、図２４に示される点灯パターンに従い、加熱部２１Ｃおよび２４を半波制御モードによる点灯制御を行なう。

一方、制御部４６は、加熱部２４のデューティー比が、所定のデューティー比未満であると判断した場合（ステップＳ４８ＡにおいてＮＯ）、設定されたデューティー比の合計値に応じて、図２４に示される点灯パターンに従い、加熱部２１Ｃを半波制御モードによる点灯制御を行なう。さらに、制御部４６は、設定されたデューティー比の合計値に応じて、加熱部２４を位相制御モードによる点灯制御を行なう。

制御部４６は、ステップＳ５０ＡまたはステップＳ５２Ａにおいて設定したデューティー比の合計値に応じた点灯制御を行なった後、当該制御を再びステップＳ４０に戻す。

たとえば、ギャップ温度が５℃である場合、制御部４６は、デューティー比の合計値として９５％を選定する（ステップＳ４４）。その後、制御部４６は、図２４に示されるデューティー比の合計値テーブルを参照し、９５％に最も近い値の９３％を、デューティー比の合計値として設定する（ステップＳ４６）。続いて制御部４６は、図２３（ｂ）に示されるテーブルを参照して、設定したデューティー比の合計値（９３％）に対応する加熱部２４のデューティー比（２０％）が所定のデューティー比（２７％）未満であると判断する（ステップＳ４８Ａ）。制御部４６は、設定したデューティー比の合計値に応じて図２４に示される点灯パターンに従い加熱部２１Ｃを半波制御モードによって点灯制御する。また、制御部４６は、設定したデューティー比の合計値に応じて加熱部２４を位相制御モードによって点灯制御する。

上記によれば、デューティー比の合計値が低い場合の点灯制御に用いる加熱部の定格消費電力が所定の定格消費電力が以下である場合に、制御部４６は、デューティー比の合計値が低い場合であっても半波制御モードによって加熱部への電力供給を制御することができる。本変形例において、一例として、所定の定格消費電力は、５００Ｗとする。

なお、本変形例において、デューティー比の合計値の選定・設定にあたってギャップ温度と目標温度との差分に基づいているが、これに限られない。他の局面において、制御部４６は、温度検出部２２および２５から検出された温度の各々について目標温度の差分を算出し、図１３に従う制御に従って設定されるデューティー比を算出する。これら算出されたデューティー比を足し合わせた値を、デューティー比の合計値としてもよい。

（ｄ２．スイッチ部）
本変形例において、制御部４６は、加熱部２１Ｃに対して半波制御モードによる点灯制御のみを行なう。したがって、非ゼロクロス型であるスイッチ部２３に替えてゼロクロス回路を内蔵したゼロクロス型のスイッチ部２３Ａを用いることができる。

図２５は、本変形例に従うスイッチ部２３Ａを説明する図である。なお、図５と同一符号を付している部分は同じであるので、その説明は繰り返さない。

図２５を参照して、スイッチ部２３Ａは、ゼロクロス回路７３をさらに備える。ゼロクロス回路７３は、交流電源４０の出力する交流電圧をモニタし、当該交流電圧がゼロまたはゼロ付近になったことを検出するタイミングでトライアックＴｒを導通させるトリガ信号を出力する。

図２６は、ゼロクロス型のスイッチ部を用いた加熱部への電力供給の制御について説明する図である。制御部４６は、交流電圧の任意の位相角でスイッチ部２３Ａに制御信号を出力する。スイッチ部２３Ａは、交流電圧がゼロ以外となる位相角で制御部４６から制御信号の入力を受けた場合であっても、ゼロクロス回路７３によって、交流電圧がゼロまたはゼロ付近となる位相角でトライアックＴｒのゲートにトリガ電流を出力する。その結果、トライアックＴｒは、交流電圧がゼロまたはゼロ付近となる位相角で導通される。

上記によれば、制御部４６は、加熱部２１Ｃの半波制御モードによる点灯制御を行なうにあたって、交流電圧の任意の位相角でスイッチ部２３Ａに制御信号を出力してもよい。そのため、制御部４６は、ゼロクロス検知部４２が出力する検知信号に基づいて交流電圧がゼロになるタイミングで制御信号を出力する必要がなく、処理の負担が軽減される。

今回開示された実施の形態はすべ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すべての変更が含まれることが意図される。

１０ 定着ローラ、１１ 加圧ローラ、２０，２０Ａ 定着加熱部、２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２４ 加熱部、２２，２５ 温度検出部、２３，２３Ａ，２６ スイッチ部、４０ 交流電源、４２ ゼロクロス検知部、４４，４６ 制御部、７０ フォトトライアックカプラ、７２ 光トライアック、７３ ゼロクロス回路、１００ 画像形成装置、Ｔｒ トライアック。

Claims (10)

1. 交流電源からの電力を受けて対象物を加熱する加熱部と、
   前記対象物の温度を検出する検出部と、
   前記交流電源から前記加熱部へ供給される電力を断続するスイッチ部と、
   前記スイッチ部と電気的に接続された制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記検出された温度に応じて、単位期間に対する前記交流電源からの電力が前記加熱部へ供給される供給期間の比率であるデューティー比を設定する設定手段と、
   前記スイッチ部に対する制御を、前記デューティー比が予め定められた設定値以上の場合に、予め定められた制御周期に含まれる複数の交流電圧のサイクルのうち、前記デューティー比に応じた第１の数のサイクル期間において電力を供給する第１のモードと、前記デューティー比が前記設定値より低い場合に、第２の数のサイクル期間において、前記デューティー比に応じた位相期間にわたって電力を供給する第２のモードとに切り替える切替手段を含み、
   前記第２の数は、前記第１のモードにおいて前記デューティー比が前記設定値である場合の前記第１の数よりも大きく、
   前記設定値は、前記加熱部の定格消費電力が大きいほど高く設定される、加熱装置。
2. 前記切替手段は、前記第１のモードから前記第２のモードへの切り替え、および前記第２のモードから前記第１のモードへの切り替えを行なう、請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記制御部は、前記制御周期ごとに前記切替手段による前記第１のモードと前記第２のモードとの切り替えを判断する、請求項１または２に記載の加熱装置。
4. 前記設定手段は、所定の温度から前記検出された温度を差し引いた温度差に応じて、前記デューティー比を設定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱装置。
5. 前記交流電源から出力される交流電圧がゼロになるタイミングを検出して信号を前記制御部へと出力するゼロクロス検知部とをさらに備え、
   前記制御部は、前記信号に基づいて前記スイッチ部に対する制御を行なう、請求項１〜４のいずれか１項に記載の加熱装置。
6. 前記スイッチ部は、前記交流電源から出力される交流電圧が所定の位相角とは異なる位相角で前記交流電源と前記加熱部への導通を指示する信号の入力を受けた場合に、前記位相角で前記交流電源と前記加熱部への導通を行なう、請求項１〜５のいずれか１項に記載の加熱装置。
7. 前記交流電源からの電力を受けて前記対象物を加熱する第２の加熱部と、
   前記交流電源から前記第２の加熱部へ供給される電力を断続する第２のスイッチ部とをさらに備え、
   前記制御部は、
   前記検出された温度に応じて、単位期間に対する前記交流電源からの電力が前記第２の加熱部へ供給される供給期間の比率である第２のデューティー比を設定する第２の設定手段をさらに含み、
   前記第２のスイッチ部を制御して、前記制御周期に含まれる複数の交流電圧のサイクルのうち、前記第２のデューティー比に応じた第３の数のサイクル期間において電力を供給する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の加熱装置。
8. 前記第２の加熱部の定格消費電力は所定の定格消費電力以下である、請求項７に記載の加熱装置。
9. 前記第２のスイッチ部は、前記交流電源から出力される交流電圧が所定の位相角とは異なる位相角で前記交流電源と前記加熱部への導通を指示する信号の入力を受けた場合に、前記所定の位相角で前記交流電源と前記加熱部への導通を行なう、請求項７または８に記載の加熱装置。
10. トナー像を記録材に形成する画像形成部と、
    前記トナー像を前記記録材に定着させる定着加熱部とを備え、
    前記定着加熱部は、
    交流電源からの電力を受けて対象物を加熱する加熱部と、
    前記対象物の温度を検出する検出部と、
    前記交流電源から前記加熱部へ供給される電力を断続するスイッチ部と、
    前記スイッチ部と電気的に接続された制御部とを含み、
    前記制御部は、
    前記検出された温度に応じて、単位期間に対する前記交流電源からの電力が前記加熱部へ供給される供給期間の比率であるデューティー比を設定する設定手段と、
    前記スイッチ部に対する制御を、前記デューティー比が予め定められた設定値以上の場合に、予め定められた制御周期に含まれる複数の交流電圧のサイクルのうち、前記デューティー比に応じた第１の数のサイクル期間において電力を供給する第１のモードと、前記デューティー比が前記設定値より低い場合に、第２の数のサイクル期間において、前記デューティー比に応じた位相期間にわたって電力を供給する第２のモードとに切り替える切替手段を有し、
    前記第２の数は、前記第１のモードにおいて前記デューティー比が前記設定値である場合の前記第１の数よりも大きく、
    前記設定値は、前記加熱部の定格消費電力が大きいほど高く設定される、画像形成装置。

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