JP2018077265A - ヒータ制御装置、ヒータ制御方法、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１つのＰＷＭ制御信号に基づいて、複数のヒータについてＰＷＭ制御を行いかつヒータごとに個別のソフトスタートを行う。【解決手段】第１の駆動回路５１および第２の駆動回路５２を制御するヒータ制御装置６は、第１の駆動回路５１を制御する信号である第１のＰＷＭ信号Ｓ１、および第２のヒータへの電力の供給を指令するオンオフ信号Ｓ３を生成する第１制御部６１と、オンオフ信号Ｓ３がオン状態であるときに第２の駆動回路５２を制御する信号である第２のＰＷＭ信号Ｓ２を第１のＰＷＭ信号Ｓ１を用いて生成する第２制御部とを有し、第２のＰＷＭ信号Ｓ１は、ソフトスタートパルス列とそれに続く定常制御パルス列とからなり、ソフトスタートパルス列は、第１のＰＷＭ信号Ｓ１に同期しかつ各パルスがデューティ比の設定条件を満たすパルスからなり、定常制御パルス列は第１のＰＷＭ信号Ｓ１に同期したパルスからなる。【選択図】図６

Description

本発明は、ヒータ制御装置、ヒータ制御方法、および画像形成装置に関する。

電子写真法によって用紙に画像を印刷する画像形成装置は、トナー像が転写された用紙を加熱する定着器を有している。加熱によって色材であるトナーが溶融して用紙に定着する。例えば、ローラ式の定着器は、加熱ローラと加熱ローラに当接してニップ部を形成する加圧ローラとを備え、ニップ部に送られてきた用紙を搬送しながら加熱する。加熱ローラのヒータとしてハロゲンランプがしばしば用いられる。

加熱ローラのヒータに電力を供給する駆動回路として、スイッチング電源回路がしばしば用いられる。スイッチング電源回路のスイッチング素子をパルス幅変調（PWM: Pulse Width Modulation ）によりオンオフするすることにより、すなわちＰＷＭ制御を行うことにより、ヒータに供給する電力を微調整することができる。また、多様なＰＷＭ制御信号の生成が可能な制御装置によると、駆動の開始に際して突入電流を低減するために電力の供給量を少なくする制御であるソフトスタートを行うことができるともとに、ソフトスタートの条件（期間の長さ、デューティ比など）を適宜変更することができる。

定着器の駆動に伴う画像形成装置の消費電力の変動を低減するための先行技術として、特許文献１に記載の技術がある。特許文献１には、定着器に複数のヒータを設け、複数のヒータに対して個々にＰＷＭ制御を行い、その際に、電流の流れる時期が集中しないようＰＷＭ制御信号のＯＮタイミングをヒータごとに制御することが開示されている。

また、ハロゲンランプをヒータとして用いる場合における突入電流を低減するための先行技術として、特許文献２に記載の技術がある。特許文献２には、定着ベルトの幅方向中央部を加熱するハロゲンヒータと幅方向両端部を加熱するハロゲンヒータとに対してＰＷＭ制御を行う際に、これらのハロゲンヒータの点灯開始タイミングをずらすことが開示されている。ただし、点灯開始タイミングをずらす手法について具体的な開示はない。

特開平１１−７３０５７号公報 特開２０１３−１３０８９１号公報

複数のヒータに対してそれぞれに適したソフトスタートを行いたい場合がある。例えば、定格電力が互いに異なる複数のヒータを用いる場合には、ヒータ間に昇温特性の差異があるので、ヒータごとに条件を設定してソフトスタートを行う必要がある。

特許文献２に記載の技術は、突入電流の発生する時期をヒータごとにずらすことができる。しかし、複数のヒータについて一律のソフトスタートを行うので、複数のヒータの間に温度差または昇温特性の差がある場合に、複数のヒータのいずれかについて突入電流の低減が不十分になるおそれがある。突入電流の低減が不十分であると、駆動に用いる回路の部品が破損したり、画像形成装置の周囲の機器（照明器具など）に影響を及ぼすノイズが発生したりすることがある。

仮に、ソフトスタート制御を行う時間を突入電流が十分に低減されるよう長くすると、ヒータによる加熱の対象が所望の温度になるのが遅くなる。このため、画像形成装置においては、定着の開始が遅れて画像形成の生産性が低下してしまう。

特許文献１に記載の技術は、複数のヒータに対して個別にＰＷＭ制御を行うので、複数のヒータのそれぞれに適したソフトスタート制御を行うことができる。しかし、少なくともソフトスタート制御の条件が互い異なる複数のＰＷＭ制御信号を生成するヒータ制御装置が必要である。

ところで、画像形成装置においては、汎用のＣＰＵ(Central Processing Unit) または専用のＡＳＩＣ(application specific integrated circuit) などの制御用部品が搭載される。この制御用部品は、複数の制御対象との信号のやりとりを可能にする多数の入出力端子（ポート）を有している。そして、定着器のヒータの制御の他に、例えばプリンタエンジンおよび搬送機構などの制御をも受け持つ。

一般に、この種の制御用部品は、互いに異なる複数のＰＷＭ制御信号を生成する機能および生成した複数のＰＷＭ制御信号を個別に出力するための複数の出力端子（以下、「ＰＷＭポート」という）を有している。つまり、この種の制御用部品によると、特許文献１に記載されているように、複数のヒータに対する個別のＰＷＭ制御を行うことができる。

しかし、近年、画像形成装置においては、ＰＷＭ制御を行うべき制御対象（モータ、ヒータなど）が増加している。すなわち、ＰＷＭポートの需要が増している。

このような状況において、ＰＷＭポートの数には限りがあることから、複数のヒータの制御に際してヒータごとに１つずつＰＷＭポートを使用すると、当該複数のヒータ以外の１つまたは複数の制御対象についてＰＷＭ制御を行うことができなくなる、という問題があった。

搭載する制御用部品をそれよりもＰＷＭポートの数の多い上位の制御用部品に変更したり、ヒータの制御のために別の制御用部品を追加したりすると、画像形成装置の製造コストが上昇してしまう。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、１つのＰＷＭ制御信号に基づいて、複数のヒータについてＰＷＭ制御を行いかつヒータごとに個別のソフトスタートを行うことのできるヒータ制御装置およびヒータ制御方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係るヒータ制御装置は、第１のヒータに電力を供給する第１の駆動回路および第２のヒータに電力を供給する第２の駆動回路を制御するヒータ制御装置であって、前記第１の駆動回路をパルス幅変調により制御する信号である第１のＰＷＭ信号、および前記第２のヒータへの電力の供給または供給停止を指令するオンオフ信号を生成する第１制御部と、前記オンオフ信号が前記供給を指令するオン状態であるときに、前記第２の駆動回路をパルス幅変調により制御する信号である第２のＰＷＭ信号を当該第１のＰＷＭ信号を用いて生成する第２制御部と、を有する。前記第２のＰＷＭ信号は、ソフトスタートパルス列とそれに続く定常制御パルス列とからなり、前記ソフトスタートパルス列は、前記第１のＰＷＭ信号に同期しかつ各パルスがデューティ比の設定条件を満たすパルスからなり、前記定常制御パルス列は、前記第１のＰＷＭ信号に同期したパルスからなる。

ヒータ制御方法は、第１の駆動回路をパルス幅変調により制御する信号である第１のＰＷＭ信号を生成し、前記第１のＰＷＭ信号に同期しかつ各パルスがデューティ比の設定条件を満たすパルスからなるソフトスタートパルス列とそれに続いて前記第１のＰＷＭ信号に同期したパルスからなる定常制御パルス列とからなる第２のＰＷＭ信号を生成し、前記第１のＰＷＭ信号によって前記第１の駆動回路を制御し、前記第２のヒータに電力を供給する指令信号がオン状態であるときに前記第２のＰＷＭ信号によって前記第２の駆動回路を制御する。

なお、ここで「第１のＰＷＭ信号に同期」とは、第１のＰＷＭ信号の各パルスと時間的に一定の関係を持たせることである。

本発明によると、１つのＰＷＭ制御信号に基づいて、複数のヒータについてＰＷＭ制御を行いかつヒータごとに個別のソフトスタートを行うことのできるヒータ制御装置およびヒータ制御方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るヒータ制御装置を備えた画像形成装置の構成の概要を示す図である。 ヒータユニットの構成の例を示す図である。 ヒータ駆動部およびヒータ制御装置の構成の概要を示す図である。 ヒータ駆動部を制御する信号の例を示す図である。 ヒータ駆動部の回路構成を示す図である。 ヒータ制御装置の回路構成の第１例を示す図である。 図６のヒータ制御装置の動作のタイミングを示す図である。 ヒータ制御装置の回路構成の第２例を示す図である。 図８のヒータ制御装置の動作のタイミングを示す図である。 ヒータ制御装置の回路構成の第３例を示す図である。 図１０のヒータ制御装置の動作のタイミングを示す図である。 ヒータ制御装置の回路構成の第４例を示す図である。 ヒータ制御装置の回路構成の第５例を示す図である。 図１３のヒータ制御装置の動作のタイミングを示す図である。

図１には本発明の一実施形態に係るヒータ制御装置６を備えた画像形成装置１の構成の概要が、図２にはヒータユニット４の構成の例が示されている。

図１において、画像形成装置１は、電子写真式のプリンタエンジン１０を備えたカラープリンタである。画像形成装置１のユーザは、ハウジングの上部に設けられた操作パネル１９を用いて画像形成装置１を直接に操作することができる。

プリンタエンジン１０は４個のイメージングステーション１１，１２，１３，１４を有しており、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の４色のトナー像を並行して形成する。イメージングステーション１１，１２，１３，１４のそれぞれは、筒状の感光体、帯電チャージャ、現像器、クリーナ、および露光用の光源などを有している。

４色のトナー像は中間転写ベルト１６に一次転写され、用紙カセット２０から給紙ローラ１５Ａによって引き出されてレジストローラ対１５Ｂを経て搬送されてきた用紙２に二次転写される。二次転写の後、用紙２は定着器１７の内部を通って上部の排紙トレイ１８へ送り出される。定着器１７を通過するとき、加熱および加圧によってトナー像が用紙２に定着する。

定着器１７は、加熱ローラ１７１と加圧ローラ１７２とを有し、これらのローラで用紙２を搬送しながら熱と圧力とを用紙２に加える。加熱ローラ１７１は、その筒状の芯金内に熱源としてランプ加熱式のヒータユニット４を内蔵している。ヒータユニット４は、ヒータ駆動部５から供給される電力により発熱し、加熱ローラ１７１の周面を昇温させる。ヒータ駆動部５は、ヒータ制御装置６により制御される。用紙２が定着器１７を通過するときに、加熱ローラ１７１が定着に適した温度になるように、ヒータ制御装置６によってヒータ駆動部５が制御される。

図２において、ヒータユニット４は、第１のヒータ４１と第２のヒータ４２とを有する。第１のヒータ４１は、例えばハロゲンランプであり、加熱ローラ１７１における回転軸方向Ｍ７の中央部を加熱するように配置されている。第１のヒータ４１は、使用される用紙２のサイズにかかわらず、画像を形成する際には必ず点灯駆動される。

第２のヒータ４２は、例えば第１のヒータ４１よりも定格電力の小さい２個のハロゲンランプ４２Ａ，４２Ｂから構成され、加熱ローラ１７１における回転軸方向Ｍ７の両端部を加熱するように配置されている。ハロゲンランプ４２Ａ，４２Ｂは、例えば直列接続されている。

第２のヒータ４２は、加熱ローラ１７１の両端部を昇温させる必要がある場合に、例えば加熱ローラ１７１の中央部および両端部と接する大きなサイズの用紙２を使用する場合に、点灯駆動される。通常、第２のヒータ４２が点灯駆動される場合には、第１のヒータ４１も点灯駆動される
加熱ローラ１７１の近傍には、周面における回転軸方向Ｍ７の中央部の温度を検出するセンサ７１、および同じく両端部を検出するセンサ７２，７３が配置されている。

図３にはヒータ駆動部５およびヒータ制御装置６の構成の概要が、図４にはヒータ駆動部を制御する信号の例が、それぞれ示されている。

図３において、ヒータ駆動部５は、第１のヒータ４１に電力を供給する第１の駆動回路５１および第２のヒータ４２に電力を供給する第２の駆動回路５２を有する。

そして、ヒータ制御装置６は、第１の駆動回路５１を制御する第１制御部６１および第２の駆動回路５２を制御する第２制御部６２を有する。

第１制御部６１は、第１の駆動回路５１をパルス幅変調により制御する信号である第１のＰＷＭ信号Ｓ１、および第２のヒータへの電力の供給または供給停止を指令するオンオフ信号Ｓ３を生成する。第１のＰＷＭ信号Ｓ１は、第１の駆動回路５１に入力され、オンオフ信号Ｓ３は、第２制御部６２に入力される。

第１制御部６１には、センサ７１，７２，７３が接続されている。第１制御部６１は、センサ７１の出力に応じて、加熱ローラ１７１が所定の温度になるように第１のＰＷＭ信号Ｓ１を生成する。また、第１制御部６１は、第２のヒータ４２を点灯駆動する必要があるときに、オンオフ信号Ｓ３の状態を第２のヒータ４２への電力の供給を指令するオン状態とする。第２のヒータ４２を点灯駆動する必要がないときには、オンオフ信号Ｓ３の状態を第２のヒータ４２への電力の供給停止を指令するオフ状態とする。

第２制御部６２は、オンオフ信号Ｓ３がオン状態であるときに、第２の駆動回路５２をパルス幅変調により制御する信号である第２のＰＷＭ信号Ｓ２を、第１のＰＷＭ信号Ｓ１を用いて生成する。

図４において、第１のＰＷＭ信号Ｓ１は、ソフトスタートパルス列Ｓ１１とそれに続く定常制御パルス列Ｓ１２とから構成される。第１のＰＷＭ信号Ｓ１のパルス周期Ｔ０は例えば５００μＳである。

ソフトスタートパルス列Ｓ１１は、第１のヒータ４１の駆動の開始に際して第１の駆動回路５１における突入電流を低減するためのソフトスタートに係る信号である。ソフトスタートパルス列Ｓ１１の長さおよび各パルスのデューティ比は、第１のヒータ４１の使用状況（前回の画像形成からの経過時間）などに応じて適宜変更される。

定常制御パルス列Ｓ１２は、加熱ローラ１７１を所定の温度に加熱しまたは温度を保つように第１の駆動回路５１を制御する信号である。定常制御パルス列Ｓ１２の各パルスのデューティ比は、加熱ローラ１７１で検出された温度に応じて適宜変更される。

第２のＰＷＭ信号Ｓ２は、第１のＰＷＭ信号Ｓ１が出力される時点ｔ１より遅れた時点ｔ２に出力される。信号の出力を開始するタイミングをずらすことにより、ヒータユニット４による電力消費の集中を緩和することができる。ただし、第１のＰＷＭ信号Ｓ１の出力と同時に第２のＰＷＭ信号Ｓ２を出力することは可能である。

第２のＰＷＭ信号Ｓ２は、ソフトスタートパルス列Ｓ２１とそれに続く定常制御パルス列Ｓ２２とから構成される。

ソフトスタートパルス列Ｓ２１は、第２のヒータ４２の駆動の開始に際して第２の駆動回路５２における突入電流を低減するためのソフトスタートに係る信号である。ソフトスタートパルス列Ｓ２１は、第１のＰＷＭ信号Ｓ１に同期しかつ各パルスが後に述べるデューティ比の設定条件を満たすパルスからなる。

なお、「第１のＰＷＭ信号Ｓ１に同期」とは、第１のＰＷＭ信号Ｓ１の各パルスと時間的に一定の関係を持たせることである。したがって、パルスエッジが一致する状態のみでなく、パルスエッジがずれている状態をも含み、またパルス幅が異なってもよい。以下同様である。

定常制御パルス列Ｓ２２は、第２の駆動回路５２を第１の駆動回路５１と同様に制御する信号であり、第１のＰＷＭ信号Ｓ１に同期したパルスからなる。

以下、第２制御部６２における第２のＰＷＭ信号Ｓ２を生成する機能を中心にモータ制御装置６の構成および動作をさらに説明する。

図５にはヒータ駆動部６の回路構成が、図６にはヒータ制御装置６の回路構成の第１例が、図７には図６のヒータ制御装置６の動作のタイミングが、それぞれ示されている。

図５において、第１の駆動回路５１は、商用電源５００から供給される交流電力を整流し、所定の電圧の電力に変換して出力するスイッチング電源回路である。

第１の駆動回路５１は、ダイオードブリッジからなる整流器７１、コンデンサ５０２，５０４とコイル５０３とからなるπ型ノイズフィルタ、スイッチング素子５１３とダイオード５１１とコイル（リアクトル）５１２とからなる降圧チョッパ部、およびドライバ５１４を有する。スイッチング素子５１３は、例えばパワートランジスタである。ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）またはＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor ）であってもよい。

コイル５１２と第１のヒータ４１とスイッチング素子５１３のコレクタ・エミッタ間とがこの順に直列に接続され、この直列回路がπ型ノイズフィルタの出力側のコンデンサ５０４に並列に接続される。コイル５１２と第１のヒータ４１との直列回路に対して並列になるようダイオード５１１のカソードがコイル５１２に接続されるとともにアノードが第１のヒータ４１に接続されている。ダイオード５１１は、スイッチング素子５１３が閉状態から開状態になったときに、コイル５１２に溜まっている磁気エネルギーを回生電流として第１のヒータ４１に流すための還流素子である。

ドライバ５１４は、第１制御部６１から入力される第１のＰＷＭ信号Ｓ１をスイッチング素子５１３の制御に適した電圧レベルの信号に変換してスイッチング素子５１３のベースに入力する。

第１の駆動回路５１は、第１のＰＷＭ信号Ｓ１のデューティ比に応じた電圧の電力を第１のヒータ４１に供給する。パルス幅変調により、正弦波に近い波形の電流が第１のヒータ４１に供給される。

第２の駆動回路５２は、コイル５２２、ダイオード５２１、スイッチング素子５２３、およびドライバ５２４を有する。第２の駆動回路５２の回路構成は、第１の駆動回路５１の高周波チョッパ部と同様である。すなわち、コイル５２２と第２のヒータ４２とスイッチング素子５２３のコレクタ・エミッタ間とがこの順に直列に接続される。この直列回路に並列に接続されるようダイオード５２１がコイル５２２とスイッチング素子５２３のコレクタとに接続されている。ダイオード５２１は、スイッチング素子５２３が閉状態から開状態になったときに、コイル５２２に溜まっている磁気エネルギーを回生電流として第２のヒータ４２に流すための還流素子である。

ドライバ５２４は、第２制御部６２から入力される第２のＰＷＭ信号Ｓ２をスイッチング素子５２３の制御に適した電圧レベルの信号に変換してスイッチング素子５２３のベースに入力する。

第２の駆動回路５２には、第１の駆動回路５１におけるπ型ノイズフィルタを経た後の電力が入力される。第２の駆動回路５２は、入力された電力を第２のＰＷＭ信号Ｓ２のデューティ比に応じた電圧の電力に変換して第２のヒータ４２に供給する。

図６において、第１制御部６１は、制御用のプログラムを実行するＣＰＵ１００、プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）１０１、およびプログラムを実行するためのワークエリアとなるＲＡＭ（Random Access Memory）１０２などを有する。ＣＰＵ１００は、プログラムに従って第１のＰＷＭ信号Ｓ１およびオンオフ信号Ｓ３などの制御信号を生成する機能を有している。ＣＰＵ１００は、ＡＳＩＣであってもよい。

ＣＰＵ１００により生成された第１のＰＷＭ信号Ｓ１は、端子（ポート）６１１から出力され、第２制御部６２を経由して第１の駆動回路５１のドライバ５１４に入力される。また、ＣＰＵ１００により生成されたオンオフ信号Ｓ３は、端子６１２から出力されて第２制御部６２に入力される。

なお、第１制御部６１と第２制御部６２とを別体としてもよいし、１つの基板または素子として混載して設けてもよい。つまり、第１制御部６１および第２制御部６２の回路構成、部品構成、および実装方法などは、本実施形態に係わらず種々変更することができる。後に述べる変形例においても同様である。

第２制御部６２は、期間設定タイマー６２１、デューティ設定タイマー６２２、論理積回路６２３、およびマルチプレクサ６２４（信号選択回路）を有する。

図７をも参照して、期間設定タイマー６２１は、オンオフ信号Ｓ３がオフ状態からオン状態に切り替わったときから所定時間が経過するまでの期間Ｔ４にアクティブとなるソフトスタート期間信号Ｓ４を生成する第１のタイマー回路である。期間設定タイマー６２１は、オンオフ信号Ｓ３のオン状態に切り替りを契機として所定時間の計時を開始し、計時中のみ出力がアクティブとなるものであればよい。プログラムによる制御が不要の簡単な構成の回路により期間設定タイマー６２１の機能を実現することができる。

デューティ設定タイマー６２２は、第１のＰＷＭ信号Ｓ１の各パルスのパルス幅ｗ１１、ｗ１２を所定値（ｗ５）に変更する第２のタイマー回路であり、第１のＰＷＭ信号Ｓ１に同期したデューティ設定信号Ｓ５を生成する。デューティ設定タイマー６２２の機能も期間設定タイマー６２１と同様にプログラムによる制御が不要の簡単な構成の回路により実現することができる。

図７に示すように、デューティ設定信号Ｓ５は、第１のＰＷＭ信号Ｓ１の各パルスと立上りエッジが同期した複数のパルスから構成される。デューティ設定信号Ｓ５を構成する複数のパルスにおいて、パルス幅ｗ５は一律である。図７の例において、パルス幅ｗ５は、第１のＰＷＭ信号Ｓ１におけるソフトスタートパルス列Ｓ１１におけるパルス幅ｗ１１と同じである。しかし、パルス幅ｗ５は、第１のＰＷＭ信号Ｓ１における定常制御パルス列Ｓ１２におけるパルス幅ｗ１２よりも短い。

論理積回路６２３には、第１のＰＷＭ信号Ｓ１およびオンオフ信号Ｓ３が入力される。論理積回路６２３は、当該オンオフ信号Ｓ３がオン状態であるときに当該第１のＰＷＭ信号Ｓ１を通過させる。すなわち、第１のＰＷＭ信号Ｓ１とオンオフ信号Ｓ３との論理積信号Ｓ６を出力する。

マルチプレクサ６２４は、ソフトスタート期間信号Ｓ４がアクティブのときには、デューティ設定タイマー６２２によりパルス幅の変更された第１のＰＷＭ信号Ｓ１であるデューティ設定信号Ｓ５をソフトスタートパルス列Ｓ２１として選択する。また、ソフトスタート期間信号Ｓ４がアクティブではないときには、論理積回路６２３を通過した第１のＰＷＭ信号Ｓ１である論理積信号Ｓ６を定常制御パルス列Ｓ２２として選択する。これらの選択により、マルチプレクサ６２４は、第２のＰＷＭ信号Ｓ２を出力する。

第２制御部６２においては、ソフトスタートパルス列Ｓ２１は、パルス幅ｗ５が一律のデューティ設定信号Ｓ５の一部である。つまり、ソフトスタートパルス列Ｓ２１の各パルスが満たすデューティ比の設定条件として、デューティ比を所定値（ｗ５／Ｔ０）に限定することが定められている。

なお、本実施形態においては、第１のＰＷＭ信号Ｓ１のパルス周期Ｔ０が一定であるので、デューティ比を限定することはパルス幅を限定することと同等である。

ヒータ制御装置６の回路構成の変形例として、以下の第２例〜第５例がある。

図８にはヒータ制御装置６の回路構成の第２例が、図９には図８のヒータ制御装置６ｂの動作のタイミングが、それぞれ示されている。

図８において、ヒータ制御装置６ｂは、第１の駆動回路５１を制御する第１制御部６１ｂおよび第２の駆動回路５２を制御する第２制御部６２ｂを有する。ヒータ制御装置６ｂの基本的な構成は、図６のヒータ制御装置６の構成と同様である。

ヒータ制御装置６ｂにおいては、第２制御部６２ｂに、図６のヒータ制御装置６の期間設定タイマー６２１に代えて、２個の期間設定タイマー６２１ａ，６２１ｂおよびマルチプレクサ６２５が設けられている。期間設定タイマー６２１ａは、図８に示すように期間Ｔ４ａにおいてアクティブとなるソフトスタート期間信号Ｓ４ａを生成し、期間設定タイマー６２１ｂは、期間Ｔ４ａよりも短い期間Ｔ４ｂにおいてアクティブとなるソフトスタート期間信号Ｓ４ｂを生成する。そして、第１制御部６１ｂは、第１のＰＷＭ信号Ｓ１およびオンオフ信号Ｓ３の他に、第２のヒータに対する電力の供給におけるソフトスタートの長さの切替えを指令する期間切替え信号Ｓ７を端子６１３から出力する。

マルチプレクサ６２５は、第１制御部６１ｂからの期間切替え信号Ｓ７が図９に実線で示すようにアクティブでないときには（ローレベル）、マルチプレクサ６２４に与えるソフトスタート期間信号Ｓ４として、ソフトスタート期間信号Ｓ４ａを選択する。期間切替え信号Ｓ７が図９に一点鎖線で示すようにアクティブであるときには（ハイレベル）、ソフトスタート期間信号Ｓ４ｂを、ソフトスタート期間信号Ｓ４として選択する。

つまり、ヒータ制御装置６ｂは、期間Ｔ４ａと期間Ｔ４ｂとの切替えが可能に構成されており、第２制御部６１ｂは、期間切替え信号Ｓ７に従って、第２のＰＷＭ信号Ｓ２におけるソフトスタートパルス列Ｓ２１ａ，Ｓ２１ｂの長さを切り替える。

例えば、第２のヒータ４２の前回の駆動からの経過時間が２時間未満と短くて第２のヒータ４２が冷め切っていないと判断した場合には、第１制御部６１ｂは、期間切替え信号Ｓ７をアクティブとする。この場合には、比較的に短いソフトスタートパルス列Ｓ２１ｂとそれに続く定常制御パルス列Ｓ２２ｂとからなる第２のＰＷＭ信号Ｓ２ｂが第２の駆動回路５２へ出力される。期間切替え信号Ｓ７がアクティブでない場合には、比較的に長いソフトスタートパルス列Ｓ２１ａとそれに続く定常制御パルス列Ｓ２２ａとからなる第２のＰＷＭ信号Ｓ２ａが第２の駆動回路５２へ出力される。なお、期間切替え信号Ｓ７は、期間Ｔ４ｂが経過した後の適時にローレベルとされる。

図１０にはヒータ制御装置６の回路構成の第３例が、図１１には図１０のヒータ制御装置６ｃの動作のタイミングが、それぞれ示されている。

図１０において、ヒータ制御装置６ｃは、第１の駆動回路５１を制御する第１制御部６１ｃおよび第２の駆動回路５２を制御する第２制御部６２ｃを有する。ヒータ制御装置６ｃの基本的な構成は、図６のヒータ制御装置６の構成と同様である。

ヒータ制御装置６ｃにおいては、第２制御部６２ｃに、図６のヒータ制御装置６のデューティ設定タイマー６２２に代えて、２個のデューティ設定タイマー６２２ａ，６２２ｂおよびマルチプレクサ６２６が設けられている。そして、第１制御部６１ｃは、第１のＰＷＭ信号Ｓ１およびオンオフ信号Ｓ３の他に、ソフトスタートパルス列Ｓ２１のパルス幅の切替えを指令するデューティ切替え信号Ｓ８を端子６１４から出力する。

デューティ設定タイマー６２２ａは、図１１に示すように、第１のＰＷＭ信号Ｓ１の各パルスのパルス幅ｗ１１、ｗ１２を所定値（ｗ５１）に変更する第２のタイマー回路であり、第１のＰＷＭ信号Ｓ１に同期したデューティ設定信号Ｓ５ａを生成する。

同様に、デューティ設定タイマー６２２ｂは、第１のＰＷＭ信号Ｓ１の各パルスのパルス幅ｗ１１、ｗ１２を所定値（ｗ５２）に変更する第２のタイマー回路であり、第１のＰＷＭ信号Ｓ１に同期したデューティ設定信号Ｓ５ｂを生成する。デューティ設定信号Ｓ５ｂのパルス幅ｗ５２は、デューティ設定信号Ｓ５ｂのパルス幅ｗ５１よりも短い。

マルチプレクサ６２６は、第１制御部６１ｃからのデューティ切替え信号Ｓ８が図１１に示すようにアクティブでないときには（ローレベル）、マルチプレクサ６２４に入力すべきデューティ設定信号Ｓ５として、デューティ設定信号Ｓ５ｂ選択する。デューティ切替え信号Ｓ８がアクティブであるときには（ハイレベル）、ソフトスタート期間信号Ｓ４として、ソフトスタート期間信号Ｓ４ｂを選択する。

ヒータ制御装置６ｃは、ソフトスタートパルス列Ｓ２１ｃにおけるパルス幅（すなわちデューティ）の切替えが可能に構成されており、第２制御部６１ｃは、デューティ切替え信号Ｓ８に従って、第２のＰＷＭ信号Ｓ２におけるソフトスタートパルス列Ｓ２１ｃのパルス幅を切り替える。

図１１の例では、ソフトスタートパルス列Ｓ２１ｃの前半のパルス幅ｗ５１よりも後半のパルス幅ｗ５２を長くするようデューティ切替え信号Ｓ８がソフトスタートの途中で切り替えられている。ソフトスタートパルス列Ｓ２１ｃは、パルス幅がｗ５２であるパルス列Ｓ２１１とそれに続くパルス幅がｗ５１であるパルス列Ｓ２１２とから構成される。つまり、ソフトスタートパルス列Ｓ２１ｃの各パルスが満たすデューティ比の設定条件として、デューティ比を先頭側から段階的に大きくすることが定められている。

デューティ比を段階的に大きくすることにより、突入電流を低減しつつ第２のヒータ４２をより速く昇温させることができる。

第２制御部６１ｃの生成する第２のＰＷＭ信号Ｓ２ｃは、ソフトスタートパルス列Ｓ２１ｃとそれに続く定常制御パルス列Ｓ２２ｃとから構成される。

なお、図１１の例では、ソフトスタートにおけるパルス幅の切替えを２段階としたが、計時する時間が互いに異なる３以上のデューティ設定タイマーを設け、３段階以上の切替えを行うことができる。

図１２にはヒータ制御装置６の回路構成の第４例が示されている。第４例のヒータ制御装置６ｄは、第２例と第３例とを組み合わせた例である。

ヒータ制御装置６ｄは、第１制御部６１ｄと第２制御部６２ｄとを有する。第１制御部６１ｄは、第１のＰＷＭ信号Ｓ１、オンオフ信号Ｓ３、期間切替え信号Ｓ７、およびデューティ切替え信号Ｓ８を出力する。第２制御部６２ｄは、２個の期間設定タイマー６２１ａ，６２１ｂ、２個のデューティ設定タイマー６２２ａ，６２２ｂ、論理積回路６２３、および３個のマルチプレクサ６２４，６２５，６２６を有する。

図９および図１１をも参照して、ヒータ制御装置６ｄは、ソフトスタートを行う期間Ｔ４ａ，Ｔ４ｂの切替え、およびソフトスタートにおけるパルス幅ｗ５１，ｗ５２の切替えが可能に構成されている。

図１３にはヒータ制御装置６の回路構成の第５例が、図１４には図１３のヒータ制御装置６ｅの動作のタイミングが、それぞれ示されている。

図１３において、ヒータ制御装置６ｅは、第１制御部６１と第２制御部６２ｅとを有する。第２制御部６２ｅには、図６の第２制御部６２と同様の構成要素に加えて、第２のＰＷＭ信号Ｓ２ｅの各パルスの立上りエッジを第１のＰＷＭ信号Ｓ１の各パルスの立上りエッジに対して遅延させる遅延部６２７が設けられている。

遅延部６２７は、マルチプレクサ６２４から出力されるＰＷＭ信号Ｓ２０を遅延させて第２のＰＷＭ信号Ｓ２ｅとして第２の駆動回路５２へ出力する。遅延部６２７による遅延の長さＴｄは、第１のＰＷＭ信号Ｓ１のパルス周期Ｔ０よりも短い値に設定されている。

以上の実施形態によると、１つのＰＷＭ制御信号（第１のＰＷＭ信号Ｓ１）に基づいて、複数のヒータ４１，４２についてＰＷＭ制御を行いかつヒータ４１，４２ごとに個別のソフトスタートを行うことができる。プログラムによらずに信号を生成する簡単な構成の回路（タイマー、論理回路、およびマルチプレクサ）により、第１のＰＷＭ信号Ｓ１とはソフトスタートの条件が異なる第２のＰＷＭ制御Ｓ２を生成することができる。したがって、ＰＷＭポートを有するプロセッサを複数個用いたり、複数のＰＷＭポートを有するプロセッサを用いたりするよりも、ヒータ制御装置６，６ｂ〜ｅの製造コストを低減することができる。

上に述べた実施形態において、ヒータユニット４は、複数のヒータ４１，４２を加熱ローラ１７１における回転軸方向Ｍ７の同じ部位を昇温させるように配置したものでもよい。

デューティ設定タイマー６２２ａ、６２２ｂに加えてさらに１個または複数個のデューティ設定タイマーを設け、ソフトスタートにおけるデューティの選択肢を３以上としてもよい。

期間設定タイマー６２１ａ、６２１ｂに加えてさらに１個または複数個の期間設定タイマーを設け、ソフトスタートの長さの選択肢を３以上としてもよい。

第１のヒータ４１と第２のヒータ４２と個別に制御する２系統の制御を例示したが、第３のヒータを追加して３系統の制御を行うことが可能である。その場合には、第２制御部６２，６２ｂ〜６２ｅと同様の構成をもつ第３制御部を設け、第２のヒータと第３のヒトとについて個別にオンオフを指令する２つのオンオフ信号を第１制御部６１，６１ｂ〜６１ｄに出力させるようにすればよい。

第２のＰＷＭ信号Ｓ２ｃだけでなく、第１のＰＷＭ信号Ｓ１のソフトスタートパルス列Ｓ１１を、デューティ比が先頭側から段階的に大きくなるパルス列とすることができる。第１のＰＷＭ信号Ｓ１については、ＣＰＵ１００により生成されるので、ソフトスタートパルス列Ｓ１１の長さおよびデューティ比の切替えを容易に行うことができる。

図８の第２例、図１０の第３例、および図１２の第４例についても、図１３の第５例と同様に遅延部６２７を設けてもよい。遅延部６２７を設けることにより、第１のＰＷＭ信号Ｓ１の出力タイミングと第２のＰＷＭ信号Ｓ２ｂ，Ｓ２ｃ，Ｓ２ｄの出力タイミングとをずらして第２のヒータ４２による電力消費の集中を緩和することができる。

その他、画像形成装置１およびヒータ制御装置６，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ２１のそれぞれの全体または各部の構成、パルス幅変調のパルス周期Ｔ０、処理の内容、順序、またはタイミングなどは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

１ 画像形成装置
２ 用紙
６，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ ヒータ制御装置
４１ 第１のヒータ
４２ 第２のヒータ
５１ 第１の駆動回路
５２ 第２の駆動回路
６１，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ 第１制御部
６２，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，６２ｅ 第２制御部
７１ センサ（第１温度センサ）
７２，７３ センサ（第２温度センサ）
１７１ 加熱ローラ（ローラ）
６２１，６２１ａ、６２１ｂ 期間設定タイマー（第１のタイマー回路）
６２２，６２２ａ、６２２ｂ デューティ設定タイマー（第２のタイマー回路）
６２３ 論理積回路（論理回路）
６２４ マルチプレクサ（信号選択回路）
６２７ 遅延部
Ｍ７ 回転軸方向（軸方向）
Ｓ１ 第１のＰＷＭ信号
Ｓ２，Ｓ２ｂ，Ｓ２ｃ，Ｓ２ｄ，Ｓ２ｅ
Ｓ３ オンオフ信号
Ｓ４，ｓ４ａ、Ｓ４ｂ ソフトスタート期間信号
Ｓ７ 期間切替え信号
Ｓ８ デューティ切替え信号
Ｓ２１，Ｓ２１ｂ，Ｓ２１ｃ ソフトスタートパルス列
Ｓ２２，Ｓ２２ｂ，Ｓ２２ｃ 定常制御パルス列
Ｔ０ パルス周期
Ｔ４，Ｔ４ａ，Ｔ４ｂ 期間（ソフトスタートの長さ）
Ｔｄ 遅延の長さ
ｗ５，ｗ５１，ｗ５２ パルス幅（所定値）

Claims (13)

1. 第１のヒータに電力を供給する第１の駆動回路および第２のヒータに電力を供給する第２の駆動回路を制御するヒータ制御装置であって、
   前記第１の駆動回路をパルス幅変調により制御する信号である第１のＰＷＭ信号、および前記第２のヒータへの電力の供給または供給停止を指令するオンオフ信号を生成する第１制御部と、
   前記オンオフ信号が前記供給を指令するオン状態であるときに、前記第２の駆動回路をパルス幅変調により制御する信号である第２のＰＷＭ信号を当該第１のＰＷＭ信号を用いて生成する第２制御部と、を有し、
   前記第２のＰＷＭ信号は、ソフトスタートパルス列とそれに続く定常制御パルス列とからなり、
   前記ソフトスタートパルス列は、前記第１のＰＷＭ信号に同期しかつ各パルスがデューティ比の設定条件を満たすパルスからなり、
   前記定常制御パルス列は、前記第１のＰＷＭ信号に同期したパルスからなる、
   ことを特徴とするヒータ制御装置。
2. 前記設定条件として、デューティ比を所定値に限定することが定められている、
   請求項１記載のヒータ制御装置。
3. 前記設定条件として、デューティ比を先頭側から段階的に大きくすることが定められている、
   請求項１記載のヒータ制御装置。
4. 前記第１制御部は、前記ソフトスタートパルス列のパルス幅の切替えを指令するデューティ切替え信号を出力し、
   前記第２制御部は、前記デューティ切替え信号に従って、前記第２のＰＷＭ信号における前記前記ソフトスタートパルス列のパルスのパルス幅を切り替える、
   請求項３記載のヒータ制御装置。
5. 前記第１制御部は、前記第２のヒータに対する電力の供給におけるソフトスタートの長さの切替えを指令する期間切替え信号を出力し、
   前記第２制御部は、前記期間切替え信号に従って、前記第２のＰＷＭ信号における前記ソフトスタートパルス列の長さを切り替える、
   請求項１ないし４のいずれかに記載のヒータ制御装置。
6. 第２制御部には、前記第２のＰＷＭ信号の各パルスの立上りエッジを前記第１のＰＷＭ信号の各パルスの立上りエッジに対して遅延させる遅延部が設けられている、
   請求項１ないし５のいずれかに記載のヒータ制御装置。
7. 前記遅延部による遅延の長さは、前記第１のＰＷＭ信号のパルス周期よりも短い、
   請求項６記載のヒータ制御装置。
8. 前記第２制御部は、
   前記オンオフ信号が前記供給停止を指令するオフ状態から前記オン状態に切り替わったときから所定時間が経過するまでの期間にアクティブとなるソフトスタート期間信号を生成する第１のタイマー回路と、
   前記第１のＰＷＭ信号の各パルスのパルス幅を前記所定値に変更する第２のタイマー回路と、
   前記第１のＰＷＭ信号および前記オンオフ信号が入力され、当該オンオフ信号が前記オン状態であるときに当該第１のＰＷＭ信号を通過させる論理回路と、
   前記ソフトスタート期間信号がアクティブのときには、前記第２のタイマー回路によりパルス幅の変更された前記第１のＰＷＭ信号を前記ソフトスタートパルス列として選択し、前記ソフトスタート期間信号がアクティブではないときには、前記論理回路を通過した前記第１のＰＷＭ信号を前記定常制御パルス列として選択することにより、前記第２のＰＷＭ信号を出力する信号選択回路と、を有する、
   請求項２記載のヒータ制御装置。
9. 前記第１のＰＷＭ信号は、デューティ比が先頭側から段階的に大きくなるソフトスタート用のパルス列を有する、
   請求項１ないし８のいずれかに記載のヒータ制御装置。
10. 画像が形成された用紙を加熱するためのローラを有する画像形成装置であって、
    前記ローラにおける軸方向の中央部を加熱する第１のヒータと、
    前記ローラにおける前記軸方向の端部を加熱する第２のヒータと、
    前記第１のヒータに電力を供給する第１の駆動回路と、
    前記第２のヒータに電力を供給する第２の駆動回路と、
    前記第１の駆動回路および前記第２の駆動回路を制御するヒータ制御装置と、を有し、
    前記ヒータ制御装置は、
    前記第１の駆動回路をパルス幅変調により制御する信号である第１のＰＷＭ信号、および前記第２のヒータへの電力の供給または供給停止を指令するオンオフ信号を生成する第１制御部と、
    前記オンオフ信号が前記供給を指令するオン状態であるときに、前記第２の駆動回路をパルス幅変調により制御する信号である第２のＰＷＭ信号を当該第１のＰＷＭ信号を用いて生成する第２制御部と、を有しており、
    前記第２のＰＷＭ信号は、ソフトスタートパルス列とそれに続く定常制御パルス列とからなり、
    前記ソフトスタートパルス列は、前記第１のＰＷＭ信号に同期しかつ各パルスがデューティ比の設定条件を満たすパルスからなり、
    前記定常制御パルス列は、前記第１のＰＷＭ信号に同期したパルスからなる、
    ことを特徴とする画像形成装置。
11. 前記中央部の温度を検出する第１温度センサと、
    前記端部の温度を検出する第２温度センサと、を有し、
    前記第１制御部は、前記第１温度センサにより検出された温度に応じて、前記第１のＰＷＭ信号を生成して出力するとともに、前記第１温度センサにより検出された温度に応じて、前記オンオフ信号の状態を切り替える、
    請求項１０記載の画像形成装置。
12. 前記第１のヒータは、ハロゲンランプであり、
    前記第２のヒータは、前記第１のヒータよりも定格電力の小さいハロゲンランプである、
    請求項１０または１１記載の画像形成装置。
13. 第１のヒータに電力を供給する第１の駆動回路および第２のヒータに電力を供給する第２の駆動回路を制御してヒータの電力を制御するヒータ制御方法であって、
    前記第１の駆動回路をパルス幅変調により制御する信号である第１のＰＷＭ信号を生成し、
    前記第１のＰＷＭ信号に同期しかつ各パルスがデューティ比の設定条件を満たすパルスからなるソフトスタートパルス列とそれに続いて前記第１のＰＷＭ信号に同期したパルスからなる定常制御パルス列とからなる第２のＰＷＭ信号を生成し、
    前記第１のＰＷＭ信号によって前記第１の駆動回路を制御し、
    前記第２のヒータに電力を供給する指令信号がオン状態であるときに前記第２のＰＷＭ信号によって前記第２の駆動回路を制御する、
    ことを特徴とするヒータ制御装置。

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