JP5424066B2 - 加熱装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は加熱装置および当該加熱装置を備えた画像形成装置に関し、詳しくは加熱装置の通電に係る高周波の発生を抑制する技術に関する。

従来、加熱装置の通電に係る高周波の発生を抑制する技術として、例えば、特許文献１には、ヒータ温度が下限値以下であれば１００％通電し、上限値を超えると通電をオフし、上限値と下限値との間であれば、正弦波交流のゼロクロスに同期して正弦波交流を周期的にオン、オフする技術が開示されている。

特開平０８−２９７４２９号公報

上記従来技術文献では、正弦波交流のオン、オフ時に発生する高周波を低減できる。しかしながら、昨今、ヒータの高調波電流の規格値が厳しくなり、ヒータの加熱制御において、さらなる高調波電流を抑制させる技術が所望されていた。

本発明は、ヒータの加熱制御において、高調波電流の抑制効果を向上させる術を提供するものである。

本明細書によって開示される加熱装置は、加熱体と、交流電源から前記加熱体への通電のオン、オフを切り替える切替部と、前記加熱体の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部による検出温度が目標範囲内に収まるように、単位時間に対する前記交流電源から前記加熱体への通電比率を、前記切替部の切替えを制御することによって変更する第１通電モードを実行する通電制御部と、を備え、前記通電制御部は、前記第１通電モード実行中に、該第１通電モードに代えて、前記通電比率をほぼ１００％、あるいは、ほぼ０％に固定する第２通電モードを実行する。
前記第２通電モードにおいて、前記通電比率を固定する固定期間が所定時間以上とされることが好ましい。
また、前記通電制御部は、前記加熱体の消費電力が大きいほど、前記第２通電モードにおいて、前記通電比率を固定する固定期間を長くするようにしてもよい。
また、前記通電制御部は、前記第１通電モードの実行期間内において、所定の間隔を開けて前記第２通電モードを複数回実行するようにしてもよい。
また、前記固定期間は、前記加熱体の加熱制御に起因する照明フリッカを抑制する時間以上の期間であるようにしてもよい。
また、前記第２通電モードにおいて前記通電比率がほぼ１００％に固定され、前記通電制御部は、前記第２通電モードを実行後、前記第１通電モードを実行する前に、前記第１通電モードにおける通電比率よりも小さい通電比率で前記切替部を制御する第３モードを実行するようにしてもよい。その際、前記通電制御部は、前記検出温度が加熱目標温度未満となる期間、前記第３モードを実行するようにしてもよい。
また、前記第２通電モードにおいて前記通電比率がほぼ０％に固定され、前記通電制御部は、前記第２通電モードを実行後、前記第１通電モードを実行する前に、前記第１通電モードにおける通電比率よりも大きい通電比率で前記切替部を制御する第４通電モードを実行するようにしてもよい。
また、前記第２通電モードにおいて前記通電比率がほぼ１００％に固定され、
前記通電制御部は、前記検出温度が加熱目標下限値より高く、加熱目標温度より低いタイミングにおいて、前記第２通電モードを実行するようにしてもよい。その際、前記通電制御部は、前記検出温度が下降しているタイミングで、前記第２通電モードを実行するようにしてもよい。
また、前記第２通電モードにおいて前記通電比率がほぼ０％に固定され、前記通電制御部は、前記検出温度が加熱目標温度より高く、加熱目標上限値より低いタイミングにおいて、前記第２通電モードを実行するようにしてもよい。その際、前記通電制御部は、前記検出温度が上昇しているタイミングで、前記第２通電モードを実行するようにしてもよい。
また、加熱装置は、前記検出温度を用いて、前記検出温度の温度勾配を検出する温度勾配検出部をさらに備え、前記通電制御部は、検出された温度勾配が大きいほど、前記第２通電モードにおいて、前記通電比率を固定する固定期間を短くするようにしてもよい。
また、加熱装置は、前記加熱体への通電電流に含まれる高周波電流値を、第１期間において算出する高周波算出部をさらに備え、前記通電制御部は、算出された前記高周波電流値に基づいて、前記第１期間の後の第２期間に必要とされる前記第２通電モードの期間を決定するようにしてもよい。
また、前記通電制御部は、前記第１通電モードにおいて、前記通電比率を前記単位時間内における前記交流電源の波数の比率とする波数制御を実行することが好ましい。
また、本明細書によって開示される画像形成装置は、被記録媒体上にトナー画像を形成する画像形成部と、前記被記録媒体上に形成されたトナー画像を、該被記録媒体上に定着させる定着部としての上記いずれかの加熱装置とを備える。
また、上記画像形成装置において、前記第２通電モードにおいて前記通電比率がほぼ１００％に固定され、前記通電制御部は、前記定着部に前記被記録媒体が搬送されるインターバル期間である紙間のタイミングにおいて、前記第２通電モードの実行を禁止するようにしてもよい。
また、前記通電制御部は、前記定着部に前記被記録媒体が搬送されるインターバル期間である紙間中において、前記通電比率がほぼ０％に固定された状態での前記第２通電モードを実行するようにしてもよい。
また、前記定着部は、前記加熱体と対向配置され、回転することによって前記被記録媒体を搬送する回転体とを含み、前記通電制御部は、前記被記録媒体が前記加熱体と前記回転体とによって挟持されるタイミングに応じて、前記通電比率がほぼ１００％に固定された状態での前記第２通電モードを実行するようにしてもよい。

本発明の加熱装置によれば、通電制御部は、単位時間に対する交流電源から加熱体への通電比率を変更する第１通電モード実行中に、第１通電モードに代えて、通電比率をほぼ１００％、あるいは、ほぼ０％に固定する第２通電モードを実行する。このように、第１通電モード実行中に、通電比率をほぼ１００％あるいは、ほぼ０％に固定することによって、すなわち、交流を通電状態あるいは非通電状態とし、交流のスイッチングを行わない期間を一時的に設けることによって、高調波電流の抑制効果を向上させることができる。

本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す側断面図 実施形態１の加熱装置の概略的な構成を示すブロック図 加熱装置の通電切替回路の概略的な構成を示すブロック図 ＤＵＴＹ比と制御温度および波形パターンとの関係を示す表 ＤＵＴＹ比と波形パターンの例を示すタイムチャート 実施形態１の通電制御を示すタイムチャート 実施形態１におけるＤＵＴＹ比と各制御期間および波形パターンとの関係を示す表 実施形態２の通電制御を示すタイムチャート 実施形態２におけるＤＵＴＹ比と各制御期間および波形パターンとの関係を示す 実施形態３の通電制御を示すタイムチャート

＜実施形態１＞
次に本発明の実施形態１について図１から図７を参照して説明する。

１．レーザプリンタの構成
図１は、実施形態１のモノクロレーザプリンタ１（「画像形成装置」の一例）の縦断面を概略的に表した図である。なお、画像形成装置はモノクロレーザプリンタに限られず、例えば、カラーレーザプリンタ、カラーＬＥＤプリンタ、複合機等であってもよい。

モノクロレーザプリンタ（以下、単に「プリンタ」という）１では、本体ケーシング２内の下部に配置されたトレイ３またはトレイ４から供給される用紙５に対し、画像形成部６にてトナー像を形成した後、定着器７にてそのトナー像を加熱して定着処理を行い、最後にその用紙５を本体ケーシング２内の上部に位置する排紙トレイ８に排紙する。

画像形成部６は、スキャナ部１０、現像カートリッジ１３、感光ドラム１７、帯電器１８、転写ローラ１９等を含む。

スキャナ部１０は、本体ケーシング２内の上部に配置されており、レーザ発光部（図示せず）、ポリゴンミラー１１、複数の反射鏡１２及び複数のレンズ（図示せず）等を含む。スキャナ部１０は、レーザ発光部から発射されたレーザ光を、ポリゴンミラー１１、反射鏡１２、レンズを介して一点鎖線で示すように感光ドラム１７の表面上に高速走査にて照射させる。

現像カートリッジ１３は、本体ケーシング２に対して着脱可能に装着されており、その内部には、トナーが収容されている。また、現像カートリッジ１３のトナー供給口には、現像ローラ１４、供給ローラ１５が互いに対向した状態で設けられ、さらに現像ローラ１４は感光ドラム１７に対向した状態で配置されている。現像カートリッジ１３内のトナーは、供給ローラ１５の回転により現像ローラ１４に供給され、現像ローラ１４に担持される。

感光ドラム１７の上方には、帯電器１８が間隔を隔てて配置されている。また、感光ドラム１７の下方には、転写ローラ１９が感光ドラム１７に対向して配置されている。

感光ドラム１７は回転されつつ、その表面が帯電器１８によって一様に、例えば、正極性に帯電される。次いで、スキャナ部１０からのレーザ光により感光ドラム１７上に静電潜像が形成され、その後、感光ドラム１７が現像ローラ１４と接触して回転するときに、現像ローラ１４上に担持されているトナーが感光ドラム１７の表面上の静電潜像に供給されて担持されることによってトナー像が形成される。その後、トナー像は、用紙５が感光ドラム１７と転写ローラ１９との間を通る間に、転写ローラ１９に印加される転写バイアスによって、用紙５に転写される。

定着器（定着部、加熱装置の一例）７は、画像形成部６に対して用紙搬送方向の下流側に配置され、定着ローラ（加熱体の一例）２２、定着ローラ２２を押圧する加圧ローラ（回転体の一例）２３、および定着ローラ２２を加熱するハロゲンヒータ（加熱体の一例）３３等を含む。ハロゲンヒータ３３は定着ローラ２２の内部に設けられるとともに、回路基板２５に接続され、回路基板２５からの信号によって通電制御される。ここでは、定着ローラ２２およびハロゲンヒータ３３によって加熱体が構成される。定着ローラ２２と加圧ローラ２３とが対向する位置において用紙５がニップされ、ニップ位置（定着位置）Ｎにおいてトナー像が用紙５に熱定着される。
なお、定着器７の構成は、これに限られない。例えば、定着ローラ２２に代えて定着フィルムが用いられる、いわゆるフィルム定着方式の定着器であってよい。その場合、例えば、定着フィルムおよびハロゲンランプによって加熱体が構成される。

また、ハロゲンヒータ３３の近傍にはハロゲンヒータ３３の温度を検出する温度センサ（温度検出部の一例）２４が設けられている。

２．加熱装置の電気的構成
次に、図２および図３を参照して、プリンタ１に設けられた加熱装置３０を説明する。図２は加熱装置３０の概略的な構成を示すブロック図である。図３は、加熱装置３０の通電切替回路５０の概略的な構成を示すブロック図である。

加熱装置３０は、低圧電源回路（ＡＣ−ＤＣコンバータ）３１、ハロゲンヒータ３３、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）３４、ゼロクロス検出回路４０、および通電切替回路５０等を含む。ハロゲンヒータ３３を除き、各回路は、ここでは、回路基板２５上に設けられる。なお、低圧電源回路３１は、加熱装置３０に含まれなくてもよい。

低圧電源回路３１は、例えば、１００Ｖの交流電圧を２４Ｖおよび３．３Ｖの直流電圧に変換し、直流電圧を各部に供給する。ハロゲンヒータ３３は、交流電源ＡＣの通電に応じて発熱する。

ゼロクロス検出回路４０は、正弦波交流電源（以下、単に交流電源という）ＡＣのゼロクロスタイミングに同期したゼロクロス信号Ｓｚｃを生成する。ＡＳＩＣ３４は、ゼロクロス信号Ｓｚｃに同期して通電切替回路５０の通電を制御する。

通電切替回路（切替部の一例）５０は、ゼロクロス信号Ｓｚｃを基準として、ハロゲンヒータ３３への交流電源ＡＣの通電時間を調整する。通電切替回路５０は、詳しくは、図３に示されるように、例えば、トライアック５１およびトライアックゲート駆動回路５２等を含む。トライアックゲート駆動回路５２は、ＡＳＩＣ３４からゲート制御信号Ｓｇｃを受け取り、ゲート制御信号Ｓｇｃに応じて、トライアック５１をオン、オフすることによって、交流電源ＡＣからハロゲンヒータ３３への通電のオン、オフを切り替える。

ＡＳＩＣ（通電制御部の一例）３４は、インターフェイス回路３５、タイマ３６、メモリ３７等を含み、通電切替回路５０を制御して定着器７の通電制御を行う。また、ＡＳＩＣ３４は、画像形成部６に接続され、画像形成に係る制御も行う。インターフェイス回路３５は、ＡＳＩＣ外部との種々のデータのやり取りを仲介する。タイマ３６は、定着器７の通電制御の際に、各種通電時間の計測等に利用される。メモリ３７は、ＲＯＭおよびＲＡＭを含む。なお、通電制御部の構成はＡＳＩＣ３４にかぎられず、例えば、ＣＰＵあるいは個別の回路構成によって構成されてもよい。

ＡＳＩＣ３４は、基本的に、温度センサ２４による検出温度が目標範囲内に収まるように、波数デューティ比を、トライアック５１の切替えを制御することによって変更する第１通電モードを実行する。また、ＡＳＩＣ３４は、第１通電モード実行中に、第１通電モードの実行に代えて、波数デューティ比をほぼ１００％、あるいは、ほぼ０％に固定する第２通電モードを実行する。ここで、波数デューティ比は交流電源ＡＣを波数制御する場合のデューティ比であり、単位時間に対する交流電源ＡＣからハロゲンヒータ３３への通電比率の一例である。

３．加熱装置（定着器）の通電制御
次に、図４〜図７を参照して、実施形態１における定着器７の通電制御を説明する。まず図４および図５を参照して、実施形態１における波数制御を説明する。図４は波数デューティ比ＤＵＴＹと制御温度および波形パターンとの関係の一例を示す表である。図５は波数デューティ比ＤＵＴＹと波形パターンとの関係を示すタイムチャートである。なお、図４において高周波量は、高周波の発生が最大となるＤＵＴＹ５０％での高周波の発生量の平均値を「１．０」として規格化したものである。

実施形態１では、図４および図５に示されるように、波数制御は半波単位で行われる。また、図４のパターンで数字「１」は半波が有効であることを示し、数字「０」は半波が無効であることを示す（図５参照）。具体的には、交流電源ＡＣの周波数を５０Ｈｚとすると、交流電源ＡＣの周期は２０ミリ秒（ｍｓ）であり、ここで単位時間を２００ｍｓとすると、単位時間の波数は、「１０」となる。例えば、波数デューティ比ＤＵＴＹが２０％の場合の半波パターンは、図４に示されるように「１００００」となる。そのパターンが単位時間（２００ｍｓ）に４回繰り返され、単位時間の波数は、４×半波＝２波数となる。すなわち、この場合、波数デューティ比ＤＵＴＹは、（２／１０）×１００＝２０％となる。なお、ここで単位時間の「２００ｍｓ」は、高周波の発生量を求める際の測定単位時間とされる時間である。

なお、通常、各波数デューティ比ＤＵＴＹに対する高調波電流値（２次平均値）は、交流電源ＡＣの半波単位のオン・オフ切替え回数に応じて大きくなる。すなわち、波数デューティ比ＤＵＴＹ０％および１００％では、切替えが行われないため、最小値となる。波数デューティ比ＤＵＴＹ２０％では、高調波電流値は増加し、ＤＵＴＹ８０％とほぼ同一値となる。ＤＵＴＹ３０％（あるいは７０％）では、高調波電流値はさらに増加し、ＤＵＴＹ５０％で最大となる（図４参照）。

なお、波数デューティ比ＤＵＴＹは同一であっても、波形パターンの態様によって、オン・オフ切替え回数が異なるため、高調波電流値は異なる。波数制御において、通常、設定される各波数デューティ比ＤＵＴＹに対して高調波電流規格値の範囲内となるように、各波形パターンが決定される。あるいは、設定された波形パターンにおいて、高調波電流規格値の範囲外となる波数デューティ比ＤＵＴＹは使用しないことによって、高調波電流の規格を満たすように波数制御される。

次に、図６および図７を参照して、実施形態１における定着器７の通電制御を説明する。図６は、実施形態１における用紙５一枚当たりの定着処理に係る通電制御のタイムチャートである。なお、図６において温度センサ２４の検出温度に５００ｍｓほどの遅れが生じているのは、温度センサ２４はハロゲンヒータ３３の温度を直接検出するものではないためである。実際の通電制御は、この検出温度の遅延を見込んで行われる。図７は、実施形態１における波数デューティ比ＤＵＴＹと、制御温度および波形パターンとの関係の一例を示す表である。

定着器７の通電制御処理は、例えば、ユーザによってプリンタ１に印刷命令がなされると、メモリ３７に格納された所定のプログラムにしたがってＡＳＩＣ３４によって行われる。ＡＳＩＣ３４は温度センサ２４の検出温度に基づいて通電制御を行う。

図７に示されるように、通電制御処理の期間は、「波数制御期間」、「ＤＵＴＹ１００％移行波数制御期間」、および「低ＤＵＴＹ波数制御期間」に分けられ、それぞれの期間において、検出温度に対応したＤＵＴＹ比およびパターンが選択される。「波数制御期間」においては、通常のＤＵＴＹ比制御（第１通電モードに相当）が行われる。

また、「ＤＵＴＹ１００％移行波数制御期間」は、ＤＵＴＹ比をほぼ１００％に固定する制御（第２通電モードに相当）が可能な期間とされる。ここでは、図７に示されるように、検出温度が１７９℃以未満となった場合にのみ、ＤＵＴＹ比１００％が実行される。ＤＵＴＹ比を１００％に固定する固定期間Ｋ１の上限値は４００ｍｓとされ、ＤＵＴＹ比１００％の通電終了後の２００ｍｓは、ＤＵＴＹ比１００％通電の禁止期間とされる。なお、ここで「ほぼ１００％のＤＵＴＹ比」には、ＤＵＴＹ比９９％あるいは９８％等も含まれ、ＤＵＴＹ比１００％に限られない。

また、「低ＤＵＴＹ波数制御期間」は、ＤＵＴＹ比１００％を実行後、通常のＤＵＴＹ比制御を実行する前に、通常のＤＵＴＹ比制御におけるＤＵＴＹ比よりも小さいＤＵＴＹ比で切替回路５０を制御する（第３通電モードに相当）期間Ｋ２である。

さて、図６の時刻ｔ０において前回の用紙５の定着が終了し、前回の用紙５の定着器７への通紙が終了し、時刻ｔ１において次の用紙５の定着器７への通紙が開始されるものとする。時刻ｔ０から時刻ｔ１の紙間は、すなわち、定着器７に用紙５が搬送されるインターバル期間は、「波数制御期間」とされ、例えば、ＤＵＴＹ比４０％で制御される。

次いで、時刻ｔ１からは「ＤＵＴＹ１００％移行波数制御期間」とされ、ＡＳＩＣ３４は、検出温度Ｔｄを低下させるために、例えば、ＤＵＴＹ比を４０％→３８％→３３％→３０％→３３％→３８％→４０％と変更し、すなわち第１通電モードを実行する。そして、時刻ｔ２において、検出温度Ｔｄが１７９℃以未満に低下すると、ＡＳＩＣ３４は、ＤＵＴＹ比１００％の通電制御、すなわち、第２通電モードを固定期間Ｋ１実行する。

ここで、図６に示されるように、ＡＳＩＣ３４は、検出温度Ｔｄが加熱目標下限値より高く、加熱目標温度（１８０℃）より低いタイミングにおいて、第２通電モードを実行する。そのため、検出温度Ｔｄが目標温度の上限値以上となるのを低減できる。また、ＡＳＩＣ３４は、図６に示されるように、検出温度Ｔｄが下降しているタイミングで、第２通電モードを実行する（図６参照）。そのため、検出温度Ｔｄが目標温度の上限値以上となるのをより低減できる。

ここで、固定期間Ｋ１は、所定期間以上とされる。所定時間は、例えば、高調波電流規格で定められた高調波電流測定用の単位時間、例えば、２００ｍｓに設定され、固定期間Ｋ１は、ほぼ３５０ｍｓとされる。固定期間Ｋ１をこのように設定することによって、高調波電流規格に適合するように高調波電流を好適に抑制することができる。

なお、固定期間Ｋ１は高調波電流の観点からはできるだけ長い方がよいが、定着温度のリップルの観点からは、短い方がよく、ここでは、固定期間Ｋ１の上限が上記４００ｍｓに制限される。

また、固定期間Ｋ１は、ハロゲンヒータ３３の消費電力が大きいほど、長くすることが好ましい。通常、ハロゲンヒータ３３の消費電力が大きいほど、通電比率の変更に伴う高調波の強度は大きくなる。そのため、ハロゲンヒータ３３の消費電力が大きいほど、固定期間Ｋ１を長くすることによって、ハロゲンヒータ３３の消費電力に応じて、第２通電モードによる高調波電流の抑制と、第１通電モードによる検出温度の安定化とのバランスを取ることができる。

さらに、固定期間Ｋ１は、ハロゲンヒータ３３の加熱制御に起因する照明フリッカを抑制する時間以上の期間であることが好ましい。このように、固定期間Ｋ１を設定することによって、加熱制御に起因する照明フリッカを抑制できる。例えば、照明フリッカを抑制するために、固定期間Ｋ１は５００ｍｓ以上であることが好ましい。

次いで、図６の時刻ｔ３においてＤＵＴＹ比１００％の通電する固定期間Ｋ１（第２通電モード）が終了すると、時刻ｔ３から時刻ｔ４までは「低ＤＵＴＹ波数制御期間」とされ、ＡＳＩＣ３４は、所定期間、例えば、ＤＵＴＹ比を最高値３３％までの範囲で変更する、あるいはＤＵＴＹ比３３％に固定する通電制御（第３通電モード）を実行する。このように、第２通電モードの後に第３通電モードを実行することによって、検出温度が目標温度の上限値以上となるのを低減できる。

この場合、第３通電モードを実行する所定期間として、検出温度Ｔｄが加熱目標温度未満となる期間、すなわち検出温度Ｔｄが１８０℃未満となる期間、第３モードを実行することが好ましい。これによって、第３モードから第１通電モードに切り替えたときに、検出温度Ｔｄを安定化させやすくなる。

次いで、図６の時刻ｔ４から時刻ｔ５までは、再び「ＤＵＴＹ１００％移行波数制御期間」とされ、ＡＳＩＣ３４は、例えば、ＤＵＴＹ比を４０％→３８％→３３％→３８％→４０％と変更し、すなわち第１通電モードを実行する。次いで、図６の時刻ｔ５から、用紙５の通紙が終了する時刻ｔ６までは、再び「波数制御期間」とされ、ＡＳＩＣ３４は、例えば、ＤＵＴＹ比を４０％→４３％→４０％と変更し、すなわち第１通電モードを実行する。以下、印刷ジョブに係る全ての用紙５の定着処理が終了するまで、時刻ｔ０から時刻ｔ６までの処理が繰り返される。

なお、第２通電モードにおいてＤＵＴＹ比がほぼ１００％に固定される場合、ＡＳＩＣ３４は、紙間のタイミング（図６の時刻ｔ０〜ｔ１）において、第２通電モードの実行を禁止することが好ましい。この場合、紙間では用紙５がないため定着器７の温度が上がりやすく、第２通電モードの実行を禁止することにより、検出温度Ｔｄが目標温度の上限値以上となることを抑制できる。

４．実施形態１の効果
上記したように、実施形態１では、ＡＳＩＣ３４は、定着器７の加熱制御中において、波数制御におけるＤＵＴＹ比を変更する第１通電モード実行中に、第１通電モードに代えて、ＤＵＴＹ比をほぼ１００％に固定する第２通電モードを、固定期間Ｋ１実行する。このように、第１通電モード実行中に、ＤＵＴＹ比をほぼ１００％に固定する固定期間Ｋ１を一時的に設けることによって、すなわち、交流を通電状態とし、交流のスイッチングを行わない期間を一時的に設けることによって、高調波電流の抑制効果を向上させることができる。

＜実施形態２＞
次に、図８および図９を参照して、本発明における実施形態２を説明する。実施形態２と実施形態１とは、定着器７の通電制御のみが異なるため、以下において実施形態１との相違点のみ説明する。図８は、実施形態２における用紙５一枚当たりの定着処理に係る通電制御のタイムチャートである。また、図９は、実施形態２における波数デューティ比ＤＵＴＹと、制御温度および波形パターンとの関係の一例を示す表である。

実施形態２においては、図８および図９に示されるように、「ＤＵＴＹ１００％移行波数制御期間」に代えて、第１通電モード実行中に、ＤＵＴＹ比を強制的に１００％に固定するＤＵＴＹ１００％期間（固定期間Ｋ１）」が、所定間隔を開けて２回設けられている。

「ＤＵＴＹ１００％期間」は、実施形態１の「ＤＵＴＹ１００％移行波数制御期間」とは異なり、所定条件のもとにＤＵＴＹ１００％を強制的に移行する期間である。所定条件として、図９に示されるように、温度条件はない。なお、これに限られず、温度条件を設けてもよい。

所定条件としては、例えば、定期的に所定時間毎に所定時間移行する。あるいは、高調波の悪いＤＵＴＹ比、例えば、ＤＵＴＹ比５０％が所定時間続いたら移行する。あるいは所定時間の間に所定期間ＤＵＴＹ１００％の実行がない場合に移行する。

例えば、図８に示され例においては、時刻ｔ０〜時刻ｔ２、時刻ｔ４〜時刻ｔ５、および時刻ｔ７〜時刻ｔ８の期間は、「波数制御期間」とされ、検出温度Ｔｄに応じてＤＵＴＹ比を変更する第１通電モードが実行される。

また、図８の時刻ｔ２〜時刻ｔ３および時刻ｔ５〜時刻ｔ６は、「ＤＵＴＹ１００％期間」とされ、ＤＵＴＹ比をほぼ１００％に固定する第２通電モードが実行される。また、図８の時刻ｔ３〜時刻ｔ４および時刻ｔ６〜時刻ｔ７は、「低ＤＵＴＹ波数制御期間」とされ、第１通電モードより小さいＤＵＴＹ比、例えばＤＵＴＹ比３３％で波数制御する第３通電モードが実行される。

ここでは所定時間Ｋ１の「ＤＵＴＹ１００％期間」が、第１通電モードの実行期間（時刻ｔ０〜時刻ｔ８）内において、所定の間隔を開けて２回設けられる例が示される。ここで所定の間隔は、例えば１．５秒（ｓｅｃ）とされ、所定時間Ｋ１は、例えば、３７０ｍｓとされる。

また、最初の「ＤＵＴＹ１００％期間」の実行は、通紙開始の時刻ｔ１から所定時間が経過した時刻ｔ２に開始される。言い換えれば、実施形態２では、ＡＳＩＣ３４は、用紙５が定着ローラ２２と加圧ローラ２３とによって挟持されるタイミング（図８の時刻ｔ１）に応じて、ＤＵＴＹ比１００％での第２通電モードを実行する。そのため、印刷ジョブにおいて複数の用紙５に印刷される場合、各用紙５において定着状態がばらつくのを抑制できる。

５．実施形態２の効果
通電制御部は、第１通電モードの実行期間（時刻ｔ０〜時刻ｔ８）内において、所定の間隔を開けて第２通電モードを２回（複数回）実行する。そのため、例えば、定着器７の駆動電流を高周波電流値の規格範囲内とするために、第１通電モードの実行中に、第１通電モードに代えて所定期間、ＤＵＴＹ１００％の第２通電モードを実行する際、その所定期間を複数回の固定期間Ｋ１に分散させることができる。その結果、第２通電モードを実行する所定期間が長過ぎることによって、定着器７の温度が過度に上昇することを抑制できる。すなわち、高調波電流の抑制効果を向上させつつ、検出温度を目標範囲内に安定化させることができる。

＜実施形態３＞
次に、図１０を参照して、本発明における実施形態３を説明する。実施形態２と同様に、実施形態１とは、定着器７の通電制御のみが異なるため、以下において実施形態１との相違点のみ説明する。図１０は、実施形態３における用紙５一枚当たりの定着処理に係る通電制御のタイムチャートである。なお、実施形態３における波数デューティ比ＤＵＴＹと、制御温度および波形パターンとの関係は、図９に示される実施形態２と同様であるため、その図示は省略される。なお、ＤＵＴＹ比１００％後のＤＵＴＹ比１００％禁止期間は、実施形態３では、好ましくは、実施形態２より長く３００ｍｓとされる。

実施形態３では、第１通電モード実行中に、デューティ比ＤＵＴＹをほぼ１００％に固定する第２通電モードと、デューティ比ＤＵＴＹをほぼ０％に固定する第２通電モードとが併用される。すなわち、デューティ比ＤＵＴＹをほぼ１００％に固定する「ＤＵＴＹ１００％期間」と、デューティ比ＤＵＴＹをほぼ０％に固定する「ＤＵＴＹ０％期間」とが併用される。なお、ここで「ほぼ０％のＤＵＴＹ比」には、ＤＵＴＹ比１％あるいは２％等も含まれ、ＤＵＴＹ比０％に限られない。

例えば、図１０に示され例においては、紙間の開始時刻である時刻ｔ０から、紙間中である時刻ｔ１の期間は、「ＤＵＴＹ０％期間」とされる。また、「ＤＵＴＹ０％期間」に続いて、時刻ｔ１から、固定期間Ｋ１経過後の時刻ｔ３の期間は、「ＤＵＴＹ１００％期間」とされる。

また、図８の時刻ｔ３〜時刻ｔ４は、「低ＤＵＴＹ波数制御期間」とされ、第１通電モードより小さいＤＵＴＹ比、例えばＤＵＴＹ比３３％で波数制御する第３通電モードが実行される。また、時刻ｔ４から給紙終了時刻ｔ５までは、「波数制御期間」とされ、検出温度Ｔｄに応じてＤＵＴＹ比を、例えば３３％から４３％の間で変更する第１通電モードが実行される。

なお、紙間中において、「ＤＵＴＹ０％期間」を「ＤＵＴＹ１００％期間」に変更する時刻ｔ１は、例えば、ニップ部温度特性の事前のデータからニップ部温度を推定し、紙間の開始時刻ｔ０から所定時間後、例えば、時刻ｔ０から１５０ｍｓ後とされる。これ限られず、時刻ｔ１の決定は、センサ検出温度Ｔｄに基づいて行うようにしてもよい。

また、「ＤＵＴＹ０％期間」は紙間中（図１０の時刻ｔ０〜時刻ｔ２）に設けられればよく、必ずしも紙間の開始時刻ｔ０から「ＤＵＴＹ０％期間」が開始されなくてもよい。

６．実施形態３の効果
実施形態３では紙間中のタイミング（図１０の時刻ｔ０〜時刻ｔ１）において、ＤＵＴＹ比がほぼ０％に固定された状態での第２通電モードが実行される。通常、紙間では用紙５によって熱が奪われないため、定着器７温度が下がりにくいため、ＤＵＴＹ比をほぼ０％とする、すなわち、ハロゲンヒータ３３への通電をオフしても、検出温度Ｔｄが目標温度の下限値未満となりにくい。そのため、紙間開始から紙間中のタイミングまで高調波の発生が最小のＤＵＴＹ比をほぼ０％とすることによって、高調波の発生を抑制できる。

また、「ＤＵＴＹ０％期間」に引き続いて、「ＤＵＴＹ１００％期間」が設けられる。そのため、紙間において低下した定着器７の温度を好適に上昇させることができるとともに、用紙定着処理期間中（図１０の時刻ｔ０から時刻ｔ５まで）の高調波の発生が最小である期間を、図１０の時刻ｔ０〜時刻ｔ３と長くすることができ、高調波電流発生の時間平均値を好適に低減させることができる。すなわち、定着温度リップルの発生を抑制しつつ、高調波電流の抑制効果をさらに向上させることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記各実施形態においては、ＤＵＴＹ１００％の加熱を固定期間Ｋ１実行した後に「低ＤＵＴＹ波数制御期間」を設ける例を示したが、これに限られない。例えば、固定期間Ｋ１後に温度上昇を抑制する必要がない場合、「低ＤＵＴＹ波数制御期間」を設けなくてもよい。

（２）上記各実施形態においては、定着器７の通電制御の際に、通電比率を波数デューティ比とし、交流電源ＡＣを波数制御する例を示したがこれに限られない。本発明は、定着器７の通電制御の際に、通電比率を位相デューティ比とし、交流電源ＡＣを位相制御する場合にも適応できる。

（３）上記各実施形態において、検出温度Ｔｄを用いて、検出温度Ｔｄの温度勾配を検出する温度勾配検出部をさらに備え、通電制御部は、検出された温度勾配が大きいほど、第２通電モードにおいて、通電比率を固定する固定期間Ｋ１を短くするようにしてもよい。この場合、検出温度が目標温度の上限値を超えること、あるいは下限値を下回ることを抑制できる。すなわち、温度勾配（単位時間に対する温度の上昇幅、あるいは温度の下降幅）が大きいほど定着器７が同一熱量に対する温度変化の大きい状態にあるため、ＤＵＴＹ１００％あるいはＤＵＴＹ０％の通電期間Ｋ１を短くする方が、定着器７の温度変化を抑制できる。

（４）上記実施形態１，２においては、第１通電モード実行中に、ＤＵＴＹ比をほぼ１００％に固定する第２通電モードを実行する例を示したがこれに限られない。これに代えて、第１通電モード実行中に、ＤＵＴＹ比をほぼ０％に固定する第２通電モードを実行するようにしてもよい。この場合であっても、ＤＵＴＹ比がほぼ０％の場合、交流電源ＡＣの通電がほぼ行われない状態のため、第２通電モードの実行中（固定期間Ｋ１）において高調波の発生を抑制することができる。

第２通電モードにおいてＤＵＴＹ比がほぼ０％に固定される場合、ＤＵＴＹ比がほぼ０％に固定される場合とは逆に、ＡＳＩＣ３４は、第２通電モードを実行後、第１通電モードを実行する前に、第１通電モードにおけるＤＵＴＹ比よりも大きいＤＵＴＹ比で通電切替回路５０を制御する第４通電モードを実行することが好ましい。これによって、検出温度Ｔｄが目標温度の下限値以下となるのを低減できる。例えば、図６の時刻ｔ２〜ｔ３が「ＤＵＴＹ０％期間」とされる場合、図６の時刻ｔ３〜ｔ４−１（期間Ｋ３）が第４通電モードを実行する「高ＤＵＴＹ波数制御期間」とされ、それに続く図６の時刻ｔ４−１〜ｔ５（期間Ｋ４）が、ＤＵＴＹ比（波数）を所定値に制限する「制限波数制御期間」とされる。

また、第２通電モードにおいてＤＵＴＹ比がほぼ０％に固定される場合、ＡＳＩＣ３４は、検出温度Ｔｄが加熱目標温度より高く、加熱目標上限値より低いタイミングにおいて、第２通電モードを実行することが好ましい。これによって、検出温度Ｔｄが目標温度の下限値以下となるのを低減できる。
また、その際、ＡＳＩＣ３４は、検出温度Ｔｄが上昇しているタイミングで、第２通電モードを実行することが好ましい。これによって、定着器７の温度上昇を好適に抑制することができ、検出温度Ｔｄが目標温度の下限値以下となるのをより低減できる。

（５）ハロゲンヒータ３３（加熱体）への通電電流に含まれる高周波電流値を、第１期間において算出する高周波算出部をさらに備えるようにし、ＡＳＩＣ３４は、算出された高周波電流値に基づいて、第１期間の後の第２期間に必要とされる第２通電モードの期間（固定期間Ｋ１）を決定するようにしてもよい。この場合、第１期間と第２期間の合計期間において、通電電流に含まれる高周波電流値を所定値以下にすることができる。

１…モノクロレーザプリンタ、５…用紙、６…画像形成部、７…定着器、２４…温度センサ、３３…ハロゲンヒータ、３４…ＡＳＩＣ、５０…通電切替回路、５１…トライアック

Claims (15)

1. 加熱体と、
   交流電源から前記加熱体への通電のオン、オフを切り替える切替部と、
   前記加熱体の温度を検出する温度検出部と、
   前記温度検出部による検出温度が目標範囲内に収まるように、単位時間に対する前記交流電源から前記加熱体への通電比率を、前記切替部の切替えを制御することによって変更する第１通電モードを実行する通電制御部と、を備え、
   前記通電制御部は、
   前記第１通電モード実行中に、該第１通電モードに代えて、前記通電比率をほぼ１００％に固定するに固定する第２通電モードを実行し、
   前記加熱体の消費電力が大きいほど、前記第２通電モードにおいて、前記通電比率を固定する固定期間を長くし、
   前記第２通電モードを実行後、前記第１通電モードを実行する前に、前記第１通電モードにおける通電比率よりも小さい通電比率で前記切替部を制御する第３通電モードを実行する、加熱装置。
2. 請求項１に記載の加熱装置において、
   前記通電制御部は、前記検出温度が加熱目標温度未満となる期間、前記第３通電モードを実行する、加熱装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の加熱装置において、
   前記通電制御部は、前記検出温度が加熱目標下限値より高く、加熱目標温度より低いタイミングにおいて、前記第２通電モードを実行する、加熱装置。
4. 請求項３に記載の加熱装置において、
   前記通電制御部は、前記検出温度が下降しているタイミングで、前記第２通電モードを実行する、加熱装置。
5. 加熱体と、
   交流電源から前記加熱体への通電のオン、オフを切り替える切替部と、
   前記加熱体の温度を検出する温度検出部と、
   前記温度検出部による検出温度が目標範囲内に収まるように、単位時間に対する前記交流電源から前記加熱体への通電比率を、前記切替部の切替えを制御することによって変更する第１通電モードを実行する通電制御部と、を備え、
   前記通電制御部は、
   前記第１通電モード実行中に、該第１通電モードに代えて、前記通電比率をほぼ０％に固定する第２通電モードを実行し、
   前記加熱体の消費電力が大きいほど、前記第２通電モードにおいて、前記通電比率を固定する固定期間を長くし、
   前記第２通電モードを実行後、前記第１通電モードを実行する前に、前記第１通電モードにおける通電比率よりも大きい通電比率で前記切替部を制御する第４通電モードを実行する、加熱装置。
6. 請求項５に記載の加熱装置において、
   前記通電制御部は、前記検出温度が加熱目標温度より高く、加熱目標上限値より低いタイミングにおいて、前記第２通電モードを実行する、加熱装置。
7. 請求項６に記載の加熱装置において、
   前記通電制御部は、前記検出温度が上昇しているタイミングで、前記第２通電モードを実行する、加熱装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の加熱装置において、
   前記第２通電モードにおいて、前記通電比率を固定する固定期間が所定時間以上とされる、加熱装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の加熱装置において、
   前記通電制御部は、前記第１通電モードの実行期間内において、所定の間隔を開けて前記第２通電モードを複数回実行する、加熱装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の加熱装置において、
    前記固定期間は、前記加熱体の加熱制御に起因する照明フリッカを抑制する時間以上の期間である、加熱装置。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の加熱装置において、
    前記検出温度を用いて、前記検出温度の温度勾配を検出する温度勾配検出部をさらに備え、
    前記通電制御部は、検出された温度勾配が大きいほど、前記第２通電モードにおいて、前記通電比率を固定する固定期間を短くする、加熱装置。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の加熱装置において、
    前記通電制御部は、前記第１通電モードにおいて、前記通電比率を前記単位時間内における前記交流電源の波数の比率とする波数制御を実行する、加熱装置。
13. 被記録媒体上にトナー画像を形成する画像形成部と、
    前記被記録媒体上に形成されたトナー画像を、該被記録媒体上に定着させる定着部としての、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の加熱装置と、を備え、
    前記通電制御部は、前記定着部に前記被記録媒体が搬送されるインターバル期間である紙間のタイミングにおいて、前記第２通電モードの実行を禁止する、画像形成装置。
14. 請求項１３に記載の画像形成装置において、
    前記定着部は、前記加熱体と対向配置され、回転することによって前記被記録媒体を搬送する回転体とを含み、
    前記通電制御部は、前記被記録媒体が前記加熱体と前記回転体とによって挟持されるタイミングに応じて、前記通電比率がほぼ１００％に固定された状態での前記第２通電モードを実行する、画像形成装置。
15. 被記録媒体上にトナー画像を形成する画像形成部と、
    前記被記録媒体上に形成されたトナー画像を、該被記録媒体上に定着させる定着部としての、請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の加熱装置と、を備え、
    前記通電制御部は、前記定着部に前記被記録媒体が搬送されるインターバル期間である紙間中において、前記通電比率がほぼ０％に固定された状態での前記第２通電モードを実行する、画像形成装置。

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