JPH0980961A

JPH0980961A - 定着装置及び電子写真装置

Info

Publication number: JPH0980961A
Application number: JP23022595A
Authority: JP
Inventors: Tadao Kishimoto; 忠雄岸本
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1995-09-07
Filing date: 1995-09-07
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】ハロゲンランプヒータを定着熱源として使用
した構成であって、導通角制御をせずに、簡単な回路構
成でフリッカやノイズの問題を抑えることが可能な定着
装置又は電子写真装置を実現する。【解決手段】ヒータオン信号に従ってヒータに交流の
電力を供給する定着装置であって、入力電流波形が非正
弦波となる直流電源部と、ヒータのオンタイミングとオ
フタイミングとの少なくともオンタイミングから所定時
間は交流連続点灯による定格の通電電力より少ない電力
になるような交流不連続パターンによりゼロクロス点灯
をするようにヒータに電力を供給するスイッチング手段
と、を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、複写機やプリンタ
などに使用する定着熱源としてのヒータに対して供給す
る電力を制御する定着装置、及びこのような定着装置を
有する電子写真装置に関し、更に詳しくは、ヒータに流
れる電流の影響で周囲に生じる電圧降下によるフリッカ
に配慮された定着装置及び電子写真装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真方式の画像形成装置に
おいては、原稿の画像情報（原画像）の濃度に応じた電
気信号（画像信号）に変換し、その画像信号に応じてレ
ーザ光などを用いて感光体ドラム上に静電潜像を形成す
る。そして、この静電潜像を現像によりトナー像として
から記録紙に転写し、記録紙上のトナー像を定着装置の
ヒータにより加熱して溶融定着させている。

【０００３】このような定着装置のヒータ（定着ヒー
タ）としては、ハロゲンランプ等によるヒータが熱源と
して用いられている。そして、このような定着ヒータが
ヒートローラに内蔵されている。

【０００４】この種の定着ヒータとしては、小型の画像
形成装置においては数百Ｗ〜千Ｗ程度の定着ヒータが使
用されており、また高速に画像形成を行うものでは更に
大容量の定着ヒータが使用されている。

【０００５】尚、ヒータの本数は１本のものや、２〜３
本のものなど様々である。そして、ヒートローラ近傍に
配置された温度センサの検出結果に応じて生成されるヒ
ータオン信号に従って、定着ヒータに対する電力供給の
オン／オフ制御がなされて一定の定着温度を保つように
制御されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この種の定着装置にお
いては、定着ヒータに対して電力供給がオフからオンに
切り替わった瞬間に大きな突入電流が流れる。

【０００７】この様子を図１３を用いて説明する。この
図１３（ａ）は商用電源（ＡＣ１００Ｖ）の電圧波形を
示している。あるタイミングでヒータオン信号がＯＮ状
態になり（図１３（ｂ））、ハロゲンヒータに商用電源
からＡＣ１００Ｖが供給される。

【０００８】それまで電流が供給されていなかったハロ
ゲンヒータの抵抗値は極めて低い状態になっており、一
般的には赤熱時の１／１０程度である。従って、ハロゲ
ンヒータに対して電源供給と同時に低抵抗値に対して流
れ始めるため突入電流Ｉ′が流れる（図１３（ｃ））。
そして、抵抗値が定常値に上昇するにつれてヒータ電流
はＩに低下して収束する。例えば、オフ状態のハロゲン
ヒータの抵抗値が赤熱時の１／１０であったとして、商
用電源の電圧が高い状態でヒータオン信号がＯＮ状態に
なったとすると、瞬間的に約十倍の電流Ｉ’＝１０Ｉが
流れることになる。

【０００９】そして、このような突入電流Ｉ’が生じる
と、画像形成装置に電力を供給している商用電源のコン
セント周囲若しくは屋内配線の電気抵抗（インピーダン
ス）により電圧降下（Ｖ１）が発生する。その後、ヒー
タ電流がＩに収束すると電源電圧も多少回復する。

【００１０】この様子を、電圧のピーク値の波形として
示した図１４で説明する。ここでは、時刻ｔ１でヒータ
がＯＮになり突入電流が発生して瞬間的に大きな電圧降
下が発生している。そして、その後、電圧降下は小さな
値（一定値）に収束する。そして、時刻ｔ２でヒータが
ＯＦＦし、電圧が元に戻るようになる。

【００１１】特に、上述の突入電流によって生じる電圧
降下は瞬間的に大きなものであるので、周囲の機器や照
明機器に対しても影響を与えることがある。例えば、照
明機器に供給している電圧が低下すると、フリッカと呼
ばれる瞬間的に照度が低下する現象を発生することがあ
る。

【００１２】以上の場合、交流の電圧が高い状態でヒー
タオン信号がＯＮしたために、大きな突入電流が流れて
いた。そこで、ゼロクロス回路を設け、電源電圧が０Ｖ
であるタイミングでヒータオン信号をＯＮにすることが
考えられている。このようにすることで、電圧がピーク
に達するまでにヒータ抵抗がある程度上昇することにな
るため、突入電流の値を小さく抑えることができるよう
になる。

【００１３】このようなゼロクロス制御を行なった場合
には、図１３（ｄ）のタイミングでヒータオン信号がＯ
Ｎし、電流が図１３（ｅ）のように流れる。この場合、
電源電圧のピーク値が０ＶのタイミングでＯＮしている
ので、そのＯＮした瞬間の突入電流は、前述のものより
小さくなる。

【００１４】すなわち、ある条件で実験を行なったとこ
ろ、突入電流Ｉ”は５Ｉ程度であり、前述の突入電流の
半分の値であった。しかし、定常電流に比較して大きな
突入電流が流れることに変わりはなく、電圧降下による
フリッカが発生することに変わりはない。

【００１５】そこで、突入電流を防止するために、２本
のヒータを用いて、１本ずつ段階的に点灯する方法が考
えられている。しかし、２本のヒータを制御するための
２系統の制御回路が必要になり、また、定着ローラ内に
２本のヒータが入るようなローラ径にする必要が有る。
従って、製造コストが上昇する問題が有る。また、もと
もと１本のヒータ用に設計された定着ローラに対しては
適用することができない。

【００１６】また、ヒータと直列に抵抗又はサーミスタ
を設けておき、オンから所定期間はヒータと抵抗又はサ
ーミスタとを直列接続して通電し、その後に抵抗等を切
り離して通電することも考えられる。しかし、抵抗等か
ら発生する熱の問題や、抵抗等による損失（効率低下）
の問題や、接続／切り離しの回路の信頼性の問題などの
多くの問題が存在している。

【００１７】このため、このような突入電流を防止する
ものとして、２方向３端子サイリスタを使用して導通角
制御を行うソフトスターター回路と呼ばれる回路が使用
されることがある。

【００１８】図１５はこの種のソフトスターター回路に
おける波形を示すタイムチャートであり、図１５（ａ）
は電源圧の波形を示しており、図１５（ｂ）は導通角制
御された電流の波形を示している。尚、ここでは、電圧
と電流との位相に遅れは生じていないものとして示して
いる。

【００１９】この図１５（ｂ）において、実線の部分が
２方向３端子サイリスタが実際に導通状態にされた期間
である。すなわち、導通角（半サイクルのうち、導通し
ている期間）を徐々に大きくして行くことにより、突入
電流の発生を抑えるものである。

【００２０】このソフトスターター回路の場合、図１５
（ｂ）で明らかなように、各サイクルにおいて導通した
瞬間の立ち上がりが鋭い波形になっている。このため、
広い周波数にわたってノイズを輻射することになり、テ
レビやラジオの受信に妨害を与えることになる。このた
め、端子ノイズ規格として定められているノイズの規定
を満足するためには、電源ラインにノイズフィルタを設
けることが必須であり、コスト上昇の問題を生じる。

【００２１】図１６はサイリスタによる導通角制御を行
う場合の定着装置付近の電源ラインの構成を示すブロッ
ク図である。この図１６において、電源プラグ１１を介
して商用電源から電力が供給されるようになっており、
ノイズフィルタ２０により定着装置４０からのノイズが
商用電源に漏れることのないようにされている。ここ
で、フィルタ２０はコモンチョーク２１，Ｘコン２２，
Ｙコン２３及び２４から構成されている。尚、ＤＣ電源
３０は所定のＤＣ電圧を各部に供給するための電源であ
る。

【００２２】例えば、この図１６の構成において定着装
置４０側に８〜１０Ａ程度の電流が流れ、ＤＣ電源３０
側に１〜２Ａ程度の電流が流れるようになっている。従
って、ノイズフィルタ２０も、１２Ａ程度の大電流に耐
えるような構成になっており、大規模なフィルタにな
る。特に、コモンチョークが大型化することになり、装
置の大規模化を招くことにもつながる。

【００２３】また、ＤＣ電源３０において発生する奇数
次高調波電流と定着装置４０から発生する奇数次高調波
電流とが重畳することで、個々にはノイズ規格を満足す
る場合であっても、装置全体としてはノイズ規格を超え
るレベルに達することも有る。

【００２４】ここで、ＤＣ電源３０において発生する奇
数次高調波電流について簡単に説明する。ＤＣ電源３０
は例えば図１７のような回路構成になっており、ダイオ
ードブリッジ３１で整流された電流が電解コンデンサ３
２で充電され、ＳＷ素子３３でスイッチングされ、ＳＷ
トランス３４から必要な電圧として出力される。

【００２５】この場合、電解コンデンサ３２はピーク電
圧Ｖ0 付近まで充電されているので、商用電源からの電
流ｉは電圧ＶがＶ0 付近になったときのみパルス状に流
れる。この電流波形（図１８参照）は正負対称であるの
で、フーリエスペクトルは奇数次高調波のみとなること
がわかる。

【００２６】以上のような理由で、コモンチョークを大
きくせざるを得ないといった問題が生じている。以上説
明したように、突入電流によるフリッカの発生と、ノイ
ズ防止のコストとの問題とがトレードオフの関係に有
り、安価でフリッカを発生しない装置の実現が望まれて
いた。

【００２７】本発明は上記した課題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、ハロゲンランプヒータ
を熱源として使用した構成であって、導通角制御をせず
に、簡単な回路構成でフリッカやノイズの問題を抑える
ことが可能な定着装置又は電子写真装置を実現すること
である。

【００２８】

【課題を解決するための手段】すなわち、課題を解決す
る手段である本発明及びその好ましい範囲は以下の
（１）以降に説明するようなものである。

【００２９】（１）第１の発明は、ヒータオン信号に従
って定着熱源としてのヒータに交流の電力を供給する定
着装置であって、電源の位相のゼロクロスのタイミング
を検出するゼロクロス検出回路と、ヒータのオンタイミ
ングとオフタイミングとの少なくともオンタイミングか
ら所定時間は交流連続点灯による定格の通電電力より少
ない電力になるような交流不連続パターンによりゼロク
ロス点灯を行わせ、所定時間後に交流全波連続駆動を行
わせるため、不連続駆動信号と全波連続駆動信号とを生
成し、検出されたゼロクロスのタイミングにおいて不連
続駆動信号に応じた不連続駆動パルスと、全波連続駆動
信号に応じた全波駆動パルスとを選択的に発生して出力
する駆動パルス発生回路と、この駆動パルス発生回路か
らの不連続駆動パルスと全波駆動パルスとにより、ヒー
タに対して不連続駆動と連続駆動とを切り替えて電力を
供給するスイッチング手段とを備えたことを特徴とする
定着装置である。

【００３０】この第１の発明においては、外部からのヒ
ータオン信号に応じてスイッチング手段によるスイッチ
ングで不連続な駆動パターンのゼロクロス点灯でヒータ
に対して電力が供給される。この不連続な駆動パターン
により定格の通電電力より少ない電力が供給され、所定
時間後に交流連続点灯による定格の電力がヒータに供給
される。

【００３１】このように少なくともオンタイミングから
所定時間の間に交流不連続パターンのゼロクロス点灯を
行うと、所定の周波数の人間が感じやすいフリッカ成分
を低減させることができる。そして、導通角制御でなく
ゼロクロス制御を行っているために、スイッチングノイ
ズがほとんど発生しない。

【００３２】（２）上記（１）の第１の発明において、
駆動パルス発生回路が発生する不連続駆動パルスによる
交流不連続パターンとして、交流１サイクルのうち半サイクルのみ通電、交流１．５サイクルのうち１つ若しくは２つの半サイ
クルのみ通電、交流２サイクルのうち１以上３以下の半サイクルのみ
通電、交流２．５サイクルのうち１以上４以下の半サイクル
のみ通電、交流３サイクルのうち１以上５以下の半サイクルのみ
通電、交流３サイクルのうち同極性の２つの半サイクルのみ
通電、のいずれかを繰り返すパターンであることがフリ
ッカ低減のために好ましい。

【００３３】このような交流不連続パターンの駆動とす
ることで、フリッカ周波数が、５０Ｈｚ、３３Ｈ
ｚ、２５Ｈｚ、２０Ｈｚ、１６．６Ｈｚとな
り、人間が感じやすい８．８Ｈｚのフリッカ成分を低減
させることができる。

【００３４】（３）また、（１）に示した第１の発明に
おいて、定着熱源として色温度が２６００°ｋ以下のヒ
ータを使用することが、フリッカ低減のために好まし
い。このように色温度が２６００°ｋ以下のヒータを使
用した場合、２６００°ｋより色温度が高いものと比較
して、同じＷ数であっても消灯時（低温時）と点灯時
（高温時）との抵抗の比が小さくなる。この結果、突入
電流が低下することになり、フリッカの低減につなが
る。

【００３５】（４）第２の発明は、ヒータオン信号に従
って定着熱源としてのヒータに交流の電力を供給する電
子写真装置であって、入力電流波形が非正弦波となる直
流電源部と、ヒータのオンタイミングとオフタイミング
との少なくともオンタイミングから所定時間は交流連続
点灯による定格の通電電力より少ない電力になるような
交流不連続パターンによりゼロクロス点灯をするように
ヒータに電力を供給するスイッチング手段と、を備えた
ことを特徴とする電子写真装置である。

【００３６】この第２の発明においては、外部からのヒ
ータオン信号に応じてスイッチング手段によるスイッチ
ングで交流不連続パターンのゼロクロス点灯でヒータに
対して電力が供給される。この交流不連続パターンによ
り定格の通電電力より少ない電力が供給され、所定時間
後に交流連続点灯による定格の電力がヒータに供給され
る。

【００３７】このように少なくともオンタイミングから
所定時間の間に交流不連続パターンのゼロクロス点灯を
行うと、所定の周波数の人間が感じやすいフリッカ成分
を低減させることができる。そして、導通角制御でなく
ゼロクロス制御を行っているために、スイッチングノイ
ズがほとんど発生しない。

【００３８】（５）また、（４）に示した第２の発明に
おいて、スイッチング手段の交流不連続パターンは、一
定極性の半波駆動パターンであることが、フリッカ低減
とノイズ低減のために好ましい。

【００３９】このように交流半波駆動とすることで、フ
リッカ周波数が５０Ｈｚとなり、人間が感じやすい８．
８Ｈｚのフリッカ成分を低減させることができる。ま
た、交流半波駆動時に流れる電流に含まれる高調波は、
偶数時高調波であるため、直流電源部の奇数時高調波と
次数が異なる。従って、それぞれの高調波についてがノ
イズ規格の最大値であっても許容されるようになる。

【００４０】（６）また、（５）に示した第２の発明に
おいて、前記スイッチング手段の一定極性の半波駆動パ
ターンは、交流１サイクルのうち半サイクルでオン、交流２サイクルのうち半サイクルでオン、交流３サイクルのうち半サイクルでオン、交流３サイクルのうち同極性の２つの半サイクルでオ
ン、のいずれかを繰り返すパターンであることが、フリ
ッカ低減とノイズ低減のために好ましい。

【００４１】このように交流半波駆動とすることで、フ
リッカ周波数が、５０Ｈｚ、２５Ｈｚ、１６．６
Ｈｚとなり、人間が感じやすい８．８Ｈｚのフリッカ成
分を低減させることができる。

【００４２】また、交流半波駆動時に流れる電流に含ま
れる高調波は、偶数時高調波であるため、直流電源部の
奇数時高調波と次数が異なる。従って、それぞれの高調
波についてがノイズ規格の最大値であっても許容される
ようになる。

【００４３】（７）また、（４）に示した第２の発明に
おいて、定着熱源として色温度が２６００°ｋ以下のヒ
ータを使用することが、フリッカ低減のために好まし
い。このように色温度が２６００°ｋ以下のヒータを使
用した場合、２６００°ｋより色温度が高いものと比較
して、同じＷ数であっても消灯時（低温時）と点灯時
（高温時）との抵抗の比が小さくなる。この結果、突入
電流が低下することになり、フリッカの低減につなが
る。

【００４４】（８）第３の発明は、ヒータオン信号に従
ってヒータに商用電源からの交流の電力を供給する電子
写真装置であって、直流電源部としてのスイッチングレ
ギュレータと、ヒータのオンタイミングとオフタイミン
グとの少なくともオンタイミングから所定時間は交流連
続点灯による定格の通電電力より少ない電力になるよう
な交流不連続パターンによりゼロクロス点灯をするよう
にヒータに電力を供給するスイッチング手段とを備え、
商用電源から前記スイッチングレギュレータに流れるラ
イン側にのみノイズ低減用のコモンチョークを設けたこ
とを特徴とする電子写真装置である。

【００４５】この第３の発明においては、外部からのヒ
ータオン信号に応じてスイッチング手段によるスイッチ
ングで交流不連続パターンのゼロクロス点灯でヒータに
対して電力が供給される。この交流不連続パターンによ
り定格の通電電力より少ない電力が供給され、所定時間
後に交流連続点灯による定格の電力がヒータに供給され
る。このように少なくともオンタイミングから所定時間
の間に交流不連続パターンのゼロクロス点灯を行うと、
所定の周波数の人間が感じやすいフリッカ成分を低減さ
せることができる。そして、導通角制御でなくゼロクロ
ス制御を行っているために、スイッチングノイズがほと
んど発生しない。従って、ノイズ低減用のコモンチョー
クは直流電源部側だけで十分である。このため、コモン
チョークを流れる電流が少なくなり、線径の細い小型の
チョークで済むようになる。これにより、装置の小型化
を実現することが可能になる。

【００４６】（９）上記（８）の第３の発明において、
スイッチング手段の交流不連続パターンとして、交流１サイクルのうち半サイクルのみ通電、交流１．５サイクルのうち１つ若しくは２つの半サイ
クルのみ通電、交流２サイクルのうち１以上３以下の半サイクルのみ
通電、交流２．５サイクルのうち１以上４以下の半サイクル
のみ通電、交流３サイクルのうち１以上５以下の半サイクルのみ
通電、交流３サイクルのうち同極性の２つの半サイクルのみ
通電、のいずれかを繰り返すパターンであることが、フ
リッカ低減のために好ましい。

【００４７】このような交流不連続パターンの駆動とす
ることで、フリッカ周波数が、５０Ｈｚ、３３Ｈ
ｚ、２５Ｈｚ、２０Ｈｚ、１６．６Ｈｚとな
り、人間が感じやすい８．８Ｈｚのフリッカ成分を低減
させることができる。

【００４８】尚、これらの点灯パターン以外の変形も考
えられる。すなわち、連続点灯より電力が少なくなるよ
うに、オンとオフとを組み合わせる各種パターンが存在
している。周期性のないパターンでもかまわない。ただ
し、周期が大きくなるほど、人間が感じる８．８Ｈｚに
近づくため、効果が小さくなる。

【００４９】（１０）第４の発明は、定着熱源として１
本の５００Ｗ以上のハロゲンランプで構成され、色温度
が２２００°ｋ以下のヒータと、ヒータオン信号に従っ
て前記ヒータに交流の電力を供給する電源手段と、を備
えたことを特徴とする定着装置である。

【００５０】この第４の発明のように、色温度が２２０
０°ｋであれば、５００Ｗ以上のハロゲンランプ１本の
ヒータであっても、フリッカを十分小さく抑えることが
可能になる。

【００５１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態例を詳細に説明する。＜定着装置の構成＞図１は本発明の一実施の形態例の定
着装置１００の概略構成を示している。また、図２は定
着装置１００周囲の接続の様子を示している。

【００５２】これら図１及び図２において、電源１は定
着装置に電力を供給するための元となる電源であり、こ
の図１では交流（50Hzまたは60Hz）の商用電源をそのま
ま用いる場合を示している。尚、商用電源だけでなく、
同様な周波数の各種自家発電装置などの電源であっても
構わない。

【００５３】光サイリスタ１０２は照射された光により
ターンオンするサイリスタであり、後述する２方向３端
子サイリスタ１０３をトリガするものである。２方向３
端子サイリスタ１０３は光サイリスタ１０２によりトリ
ガされて、不連続駆動と連続駆動とに切り替えて使用さ
れるスイッチング素子である。

【００５４】ヒータ１０４は定着装置のハロゲンヒータ
であり、２方向３端子サイリスタ１０３により電流制御
がなされる。ゼロクロス検知回路１０５は電源１の電圧
のゼロクロスのタイミングを検出する回路であり、ゼロ
クロスのタイミングでパルス（ゼロクロスパルス）を出
力する。

【００５５】不連続駆動用パルス発生回路１０７はゼロ
クロス検知回路１０５からのゼロクロスパルスを受け
て、不連続駆動用に所定パターンのゼロクロスのタイミ
ングのパルス（不連続駆動用ゼロクロスパルス）のみを
出力する。連続／不連続駆動信号発生回路１０８はヒー
タオン信号を受けて、所定のタイミングで連続／不連続
駆動を切り替えるための駆動信号（連続駆動信号と不連
続駆動信号：または、連続／不連続駆動信号）を発生す
る回路であり、その出力はセレクタ１０９に供給されて
いる。セレクタ１０９はゼロクロスパルス，不連続駆動
用ゼロクロスパルス，連続／不連続駆動信号を受けて、
光サイリスタ１０２を駆動するためのパルス（駆動パル
ス）を生成する。

【００５６】尚、不連続駆動用パルス発生回路１０７，
連続／不連続駆動信号発生回路１０８，セレクタ１０９
を併せて、駆動パルス発生回路１０６と呼ぶことにす
る。発光部１１０は駆動パルスを受けて光サイリスタを
駆動する光を発生するものであり、光サイリスタ１０２
の内部の受光部近傍に設けられている。

【００５７】また、駆動パルス発生回路１０６，発光部
１１０，光サイリスタ及び２方向３端子サイリスタ１０
３により、スイッチング手段１０１を構成している。＜不連続駆動の具体例＞本発明ではフリッカ低減のた
め、少なくともオンタイミングから所定時間の間に不連
続駆動パターンのゼロクロス点灯を行うことを特徴とし
ている。そこで、この不連続駆動パターンについて、図
を参照して具体例を説明する。

【００５８】図３は１．５サイクルでオン／オフを繰り
返す駆動パターンであり、図３（ａ）は０．５サイクル
オン，１サイクルオフをくり返し、図３（ｂ）は１サイ
クルオン，０．５サイクルオフをくり返している。

【００５９】図４は２サイクルでオン／オフを繰り返す
駆動パターンであり、図４（ａ）は０．５サイクルオ
ン，１．５サイクルオフをくり返し、図４（ｂ）は１サ
イクルオン，１サイクルオフをくり返し、図４（ｃ）は
１．５サイクルオン，０．５サイクルオフをくり返して
いる。

【００６０】図５は２．５サイクルでオン／オフを繰り
返す駆動パターンであり、図５（ａ）は０．５サイクル
オン，２サイクルオフをくり返し、図５（ｂ）は１サイ
クルオン，１．５サイクルオフをくり返し、図５（ｃ）
は１．５サイクルオン，１サイクルオフをくり返し、図
５（ｄ）は２サイクルオン，０．５サイクルオフをくり
返している。

【００６１】図６は３サイクルでオン／オフを繰り返す
駆動パターンであり、図６（ａ）は０．５サイクルオ
ン，２．５サイクルオフをくり返し、図６（ｂ）は１サ
イクルオン，２サイクルオフをくり返し、図６（ｃ）は
１．５サイクルオン，１．５サイクルオフをくり返し、
図６（ｄ）は２サイクルオン，１サイクルオフをくり返
し、図６（ｅ）は２．５サイクルオン，０．５サイクル
オフをくり返している。

【００６２】図７は不連続駆動として半波駆動の例を示
しており、図７（ａ）は０．５サイクルオン，０．５サ
イクルオフをくり返し、図７（ｂ）は０．５サイクルオ
ン，１．５サイクルオフをくり返し、図７（ｃ）は０．
５サイクルオン，２．５サイクルオフをくり返し、図７
（ｄ）は３サイクルのうちの２半波のみオンするくり返
しを示している。

【００６３】＜フリッカの測定＞フリッカ測定の様子を
図８に示す。このフリッカ測定に関してはＩＥＣ８６８
として、以下のように行うことが定められている。電源電圧のＲＭＳ値を半サイクル毎に求める。０．０５Ｈｚ〜３５Ｈｚのバンドパスフィルタを通
す。中心周波数８．８Ｈｚのバンドパスフィルタを通す。２乗検波して、初期電源電圧で正規化して瞬時フリッ
カＳ（ｔ）を求める。

【００６４】このようにすることで、電源電圧に含まれ
る８．８Ｈｚを感度中心とした電圧変動成分のフリッカ
が求められる。尚、この８．８Ｈｚが人間に一番感じ易
い周波数であるとして定められている。

【００６５】このＳ（ｔ）を所定時間測定したデータか
ら、累積確率関数を求める。図９は横軸にＳ（ｔ）をと
り、縦軸にＳ（ｔ）の累積出現頻度を％でプロットした
累積確率関数のグラフである。

【００６６】この関数から以下の式で短時間フリッカＰ
stが求められる。Ｐ(50S) ＝｛Ｐ(30)＋Ｐ(50)＋Ｐ(80)｝／３Ｐ(10S) ＝｛Ｐ( 6)＋Ｐ( 8)＋Ｐ(10)＋Ｐ(13)＋Ｐ(1
7)｝／５Ｐ( 3S) ＝｛Ｐ( 2.2)＋Ｐ( 3)＋Ｐ( 4)｝／３Ｐ( 1S) ＝｛Ｐ( 0.7)＋Ｐ( 1)＋Ｐ( 1.5)｝／３Ｐst＝(0.0314 Ｐ(0.1) ＋0.0525Ｐ(1S)＋0.0657Ｐ(3S)
＋0.28Ｐ(10S) ＋0.08Ｐ(50S))^1/2 ここで、Ｐ(n) は確率 n％のときのＳ（ｔ）の値であ
る。

【００６７】このようにして求められた短時間フリッカ
値Ｐstについての限度値は、ＩＥＣ1000-3-3において定
められており、Ｐst≦１．０となっている。

【００６８】＜定着装置の動作＞以上のように構成され
た定着装置の動作について、図１０のタイムチャートを
参照して以下に説明する。

【００６９】図外の温度検知回路の検知結果としてヒー
タオン信号がＯＮされると、連続／不連続駆動信号発生
回路１０８は、ヒータオン直後に不連続駆動信号，一定
時間の交流不連続駆動の後に連続駆動信号，オフの際に
不連続駆動信号を生成する。尚、少なくともヒータオン
直後に不連続駆動信号を発生するようにすれば良い。従
って、オフの際には不連続駆動信号を発生することは任
意である。

【００７０】図１０（ａ）はヒータオン信号を示してお
り、ＯＮになった直後から不連続駆動信号がＯＮ状態に
なり（図１０（ｂ））、一定時間後から連続駆動信号が
ＯＮ状態になる（図１０（ｃ））。そして、ヒータオン
信号がＯＦＦになった直後から再び一定時間だけ不連続
駆動信号がＯＮ状態になる（図１０（ｂ））。

【００７１】まず、ヒータオン信号がＯＮした直後の一
定期間を考える。以上のような不連続駆動信号とを受け
たセレクタ１０９は、不連続駆動信号を受けた期間では
不連続駆動用ゼロクロスパルスを駆動パルスとして発光
部１１０に供給する。従って、発光部１１０からの光を
受けた光サイリスタは不連続の所定の期間だけトリガさ
れて導通状態になり、２方向３端子サイリスタ１０３も
不連続の所定の期間だけ導通状態（不連続整流状態）に
なる。

【００７２】尚、この場合の不連続駆動信号若しくは不
連続駆動用ゼロクロスパルスのいずれかが、図３〜図７
のいずれかの駆動パターンを実現するような信号若しく
はパルスであれば良い。

【００７３】ここでは、図７（ａ）に示した半波駆動の
場合を例にして説明を行う。従って、この不連続整流状
態の２方向３端子サイリスタ１０３を流れる電流の波形
は、不連続駆動の期間では図１０（ｄ）ののようにな
る。すなわち、ヒータ１０４のオフ状態での抵抗値が低
くなっているので電流が流れ始めた瞬間は電流値が大き
く、徐々に電流値が低下する。この場合、ピークの値は
図１３（ｅ）に示した従来のゼロクロス制御の場合と同
じ値になる。

【００７４】また、図１０（ｅ）は電圧降下の様子を示
したものであり、この場合も電源周波数で変動していお
り、ピーク値は従来のゼロクロス制御の場合と同じであ
る。しかし、人間の目の特性は 8.8Hz付近の変動に感度
が高く、それ以上でもそれ以下でも感度が低下すること
が一般的に知られている。このため、図１０（ｅ）の電
源周波数の変動部分を感じることはなく、実際には破線
になったように感じられる。

【００７５】すなわち、ヒータオン信号がＯＮになった
瞬間に、従来であればＶ１相当のフリッカを感じたもの
が、この実施の形態例の定着装置を使用することでＶ２
（＝１／２×Ｖ１）程度のフリッカしか感じなくなる。

【００７６】そして、不連続整流された電流値が定常電
流値の２倍程度になる時間を予め測定しておいて、この
タイミングで連続駆動信号をＯＮする。そして、連続駆
動信号とを受けたセレクタ１０９は、連続駆動用ゼロク
ロスパルスを駆動パルスとして発光部１１０に供給す
る。従って、発光部１１０からの光を受けた光サイリス
タは全波の期間トリガされて導通状態になり、２方向３
端子サイリスタ１０３も交流の両方向の期間で導通状態
（全波整流状態）になる（図１０（ｄ））。

【００７７】そして、ヒータオン信号がＯＦＦになった
直後に連続駆動信号はＯＦＦになり、同時に不連続駆動
信号がＯＮ状態になり（図１０（ｃ），（ｂ））一定期
間ＯＮ状態を続ける。

【００７８】このように再び不連続駆動信号を受けたセ
レクタ１０９は、不連続駆動信号を受けた期間では不連
続駆動用ゼロクロスパルスを駆動パルスとして発光部１
１０に供給する。従って、発光部１１０からの光を受け
た光サイリスタは不連続の所定の期間だけトリガされて
導通状態になり、２方向３端子サイリスタ１０３も不連
続の所定の期間だけ導通状態（不連続整流状態）にな
る。

【００７９】従って、この不連続整流状態の２方向３端
子サイリスタ１０３を流れる電流の波形は、不連続駆動
の期間では図１０（ｄ）のようになる。このため、図
１０（ｅ）の電源周波数の変動部分Ｖ３を感じること
はなく、実際には破線のように１／２・Ｖ３として半分
の変動として感じられる。

【００８０】すなわち、ヒータオン信号がＯＦＦになっ
た瞬間に、従来であればＶ３相当のフリッカを感じたも
のが、この実施の形態例の定着装置を使用することで１
／２×Ｖ３程度の半分のフリッカを、不連続駆動信号が
ＯＮした瞬間とＯＦＦした瞬間との２回に分けて感じる
ようになる。

【００８１】尚、以上の実施の形態例では、ヒータをＯ
Ｎする際とＯＦＦする際との両方のタイミングで不連続
駆動を行うようにしたが、少なくともヒータをＯＮする
際に不連続駆動を行うことで大きな効果が得られる。

【００８２】また、ヒータをＯＮする際とＯＦＦする際
の両方で不連続駆動を行う場合には、それぞれの不連続
駆動のパターンは同じであっても異なるパターンであっ
ても構わない。

【００８３】更に、以上の実施の形態例では、２方向３
端子サイリスタと光サイリスタとを使用して全波／半波
の切り替えを行うようにしたが、ヒータオン信号に従っ
てゼロクロスのタイミングで全波／半波の切り替えを行
えるような各種スイッチング素子を用いて回路を変形す
ることが可能である。

【００８４】このように少なくともオンタイミングから
所定時間の間に交流不連続パターンのゼロクロス点灯を
行うと、所定の周波数の人間が感じやすいフリッカ成分
を低減させることができる。そして、導通角制御でなく
ゼロクロス制御を行っているために、スイッチングノイ
ズがほとんど発生しない。

【００８５】従って、図２に示すように、ノイズ低減用
のコモンチョーク２１は直流電源部３０側だけで十分で
ある。このため、コモンチョーク２１を流れる電流が少
なくなり、線径の細い小型のチョークで済むようにな
る。これにより、装置の小型化を実現することが可能に
なる。

【００８６】尚、以上の実施の形態においては、連続／
不連続パターンを独立に発生させてセレクタで切替える
ようにしているが、パルス発生回路自体でヒータオン／
オフ信号に同期して所定時間の連続／不連続パターンを
発生させるようにしても良い。

【００８７】

【実施例】以上のような構成及び駆動パターンに従って
フリッカの変化の様子を測定した結果を以下に示す。

【００８８】＜実験例１：駆動パターンとフリッカ＞こ
こで実験例１について、点灯サイクル，点灯タイミン
グ，繰り返し周波数及び短時間フリッカ値Ｐstの結果を
以下の表１に示す。

【００８９】

【表１】

【００９０】＜比較例１：駆動パターンとフリッカ＞ま
た、比較のために、３サイクルより大きい点灯サイクル
について比較例として得た結果を、比較例１として以下
の表２に示す。

【００９１】

【表２】

【００９２】＜実験例１と比較例１との評価＞以上のよ
うな結果、図３〜図７に具体例として示したような３サ
イクルまでの点灯サイクルにおいて、短時間フリッカ値
Ｐstが１未満となる良好な結果が得られた。尚、これら
の図において、ハッチングで示した部分が点灯（オン）
であることを示している。

【００９３】＜実験例２：ヒータの色温度とフリッカ＞
また、本件出願の発明者は、ヒータとしてのハロゲンラ
ンプの色温度とフリッカとの関係にも着目し、フリッカ
を抑えることが可能な条件を見出した。図１１及び図１
２にその実験例を示す。

【００９４】ここで、７５０Ｗのランプを使用し、点灯
は３０秒オン・３０秒オフのくり返しである。これらの
図１１及び図１２から明らかなように、２２００°ｋの
色温度のヒータを使用することにより、通常使用する５
００Ｗ〜１０００Ｗの１本のランプでもフリッカ規格を
満足することが可能である。すなわち、色温度が２２０
０°ｋ以下のヒータを使用した場合、２２００°ｋより
色温度が高いものと比較して、同じＷ数であっても消灯
時（低温時）と点灯時（高温時）との抵抗の比が小さく
なる。この結果、突入電流が低下することになり、フリ
ッカの低減につながる。また、同じ色温度であれば、Ｗ
数が小さいほど良い結果が得られる。

【００９５】尚、この実験例２の条件以外であっても、
前述の実験例１の条件の範囲内であれば２６００°ｋ以
下のランプで良好な結果が得られることも実験により確
認した。

【００９６】＜実験例３：駆動パターンとノイズ＞前述
の図７の半波駆動による場合に流れる電流に含まれる高
調波は、偶数時高調波であることがフーリエ変換により
求められる。このため、図２の直流（ＤＣ）電源部３０
が図１８のような構成である場合に発生する奇数時高調
波と次数が異なる。従って、それぞれの高調波について
がノイズ規格の最大値であっても規格値をオーバーする
ことなく許容されることも確かめられた。

【００９７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、少なくとも
オンタイミングから所定時間の間に交流不連続パターン
のゼロクロス点灯を行う定着装置又は電子写真装置の発
明によれば、所定の周波数の人間が感じやすいフリッカ
成分を低減させることができ、導通角制御でなくゼロク
ロス制御を行っているために、スイッチングノイズがほ
とんど発生しなくなる。

【００９８】また、定着熱源の色温度に配慮することに
よってもフリッカを低減させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態例の定着装置の構成を示す
構成図である。

【図２】本発明の実施の形態例の定着装置の全体構成を
示す構成図である。

【図３】本発明の実施の形態例の点灯パターンを示す説
明図である。

【図４】本発明の実施の形態例の点灯パターンを示す説
明図である。

【図５】本発明の実施の形態例の点灯パターンを示す説
明図である。

【図６】本発明の実施の形態例の点灯パターンを示す説
明図である。

【図７】本発明の実施の形態例の点灯パターンを示す説
明図である。

【図８】フリッカの測定の様子を示す説明図である。

【図９】フリッカの測定の様子示す累積確率関数のグラ
フである。

【図１０】本発明の一実施の形態例の定着装置の動作を
示すタイムチャートである。

【図１１】本発明の一実施例の実験結果を示す特性図で
ある。

【図１２】本発明の一実施例の実験結果を示す特性図で
ある。

【図１３】従来の定着装置の動作における突入電流の様
子を示すタイムチャートである。

【図１４】従来の定着装置の動作における電源電圧の降
下の様子を示すタイムチャートである。

【図１５】導通角制御を用いたソフトスターター回路で
の電圧及び電流の波形を示すタイムチャートである。

【図１６】従来の定着装置の全体構成を示す構成図であ
る。

【図１７】従来のＤＣ電源の全体構成を示す構成図であ
る。

【図１８】ＤＣ電源の電流の様子を示す波形図である。

【符号の説明】

１電源（商用電源）１００定着装置１０２光サイリスタ１０３２方向３端子サイリスタ１０４ヒータ１０５ゼロクロス検知回路１０６駆動パルス発生回路１０７不連続駆動用パルス発生回路１０８連続／不連続駆動信号発生回路１０９セレクタ１１０発光部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ヒータオン信号に従って定着熱源として
のヒータに交流の電力を供給する定着装置であって、電源の位相のゼロクロスのタイミングを検出するゼロク
ロス検出回路と、ヒータのオンタイミングとオフタイミングとの少なくと
もオンタイミングから所定時間は交流連続点灯による定
格の通電電力より少ない電力になるような交流不連続パ
ターンによりゼロクロス点灯を行わせ、所定時間後に交
流全波連続駆動を行わせるため、不連続駆動信号と全波
連続駆動信号とを生成し、検出されたゼロクロスのタイ
ミングにおいて不連続駆動信号に応じた不連続駆動パル
スと、全波連続駆動信号に応じた全波駆動パルスとを選
択的に発生して出力する駆動パルス発生回路と、この駆動パルス発生回路からの不連続駆動パルスと全波
駆動パルスとにより、ヒータに対して不連続駆動と連続
駆動とを切り替えて電力を供給するスイッチング手段と
を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】前記駆動パルス発生回路が発生する不連
続駆動パルスによる交流不連続パターンとして、交流１
サイクルのうち半サイクルのみ通電、交流１．５サイク
ルのうち１つ若しくは２つの半サイクルのみ通電、交流
２サイクルのうち１以上３以下の半サイクルのみ通電、
交流２．５サイクルのうち１以上４以下の半サイクルの
み通電、交流３サイクルのうち１以上５以下の半サイク
ルのみ通電、交流３サイクルのうち同極性の２つの半サ
イクルのみ通電、のいずれかを繰り返すパターンである
ことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】前記定着熱源として色温度が２６００°
ｋ以下のヒータを備えたことを特徴とする請求項２記載
の定着装置。
【請求項４】ヒータオン信号に従って定着熱源として
のヒータに交流の電力を供給する電子写真装置であっ
て、入力電流波形が非正弦波となる直流電源部と、ヒータのオンタイミングとオフタイミングとの少なくと
もオンタイミングから所定時間は交流連続点灯による定
格の通電電力より少ない電力になるような交流不連続パ
ターンによりゼロクロス点灯をするようにヒータに電力
を供給するスイッチング手段と、を備えたことを特徴とする電子写真装置。
【請求項５】前記スイッチング手段の交流不連続パタ
ーンは、一定極性の半波駆動パターンであることを特徴
とする請求項４記載の電子写真装置。
【請求項６】前記スイッチング手段の一定極性の半波
駆動パターンは、交流１サイクルのうち半サイクルでオ
ン、交流２サイクルのうち半サイクルでオン、交流３サ
イクルのうち半サイクルでオン、交流３サイクルのうち
同極性の２つの半サイクルでオン、のいずれかを繰り返
すパターンであることを特徴とする請求項５記載の電子
写真装置。
【請求項７】前記定着熱源として色温度が２６００°
ｋ以下のヒータランプを備えたことを特徴とする請求項
６記載の電子写真装置。
【請求項８】ヒータオン信号に従ってヒータに商用電
源からの交流の電力を供給する電子写真装置であって、直流電源部としてのスイッチングレギュレータと、ヒータのオンタイミングとオフタイミングとの少なくと
もオンタイミングから所定時間は交流連続点灯による定
格の通電電力より少ない電力になるような交流不連続パ
ターンによりゼロクロス点灯をするようにヒータに電力
を供給するスイッチング手段とを備え、商用電源から前記スイッチングレギュレータに流れるラ
イン側にのみノイズ低減用のコモンチョークを設けたこ
とを特徴とする電子写真装置。
【請求項９】前記スイッチング手段の交流不連続パタ
ーンとして、交流１サイクルのうち半サイクルのみ通
電、交流１．５サイクルのうち１つ若しくは２つの半サ
イクルのみ通電、交流２サイクルのうち１以上３以下の
半サイクルのみ通電、交流２．５サイクルのうち１以上
４以下の半サイクルのみ通電、交流３サイクルのうち１
以上５以下の半サイクルのみ通電、交流３サイクルのう
ち同極性の２つの半サイクルのみ通電、のいずれかを繰
り返すパターンであることを特徴とする請求項８記載の
電子写真装置。
【請求項１０】定着熱源として１本の５００Ｗ以上の
ハロゲンランプで構成され、色温度が２２００°ｋ以下
のヒータと、ヒータオン信号に従って前記ヒータに交流の電力を供給
する電源手段と、を備えたことを特徴とする電子写真装置。