(57)【要約】【課題】長さの短い発熱体の通常動作時の温調制御性を低下させることなく、且つ、その発熱体が過昇温状態に陥った異常時の昇温速度を緩やかにできるようにした画像形成装置を提供すること。【解決手段】交流電源４１から供給される電力により発熱する長さの異なる複数の発熱体３５ａ，３５ｂのうち長さの短い発熱体３５ｂに通電する際、ゼロクロス信号の電圧レベルが切り替わるタイミング毎に所定パルス幅のマスク信号を出力する。このマスク信号によって、発熱体３５ｂへの通電を行うトライアック４４のトライアック駆動回路ｔｄを強制的にオフする構成とし、発熱体３５ｂに対して所定Ｄｕｔｙ以上では通電させないようにしながら、位相制御を実施する。これにより、通常時の温度制御性（温度リップル）を低下させることなく、且つ、発熱体３５ｂが過昇温状態に陥った異常時の昇温速度が緩やかになる。【選択図】図３
2014119477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と、記録材に画像を形成する画像形成部と、前記交流電源から供給される電力により発熱する長さの異なる複数の発熱体を有する加熱部材と、前記加熱部材と接触しつつ回転する筒状の定着回転体と、前記定着回転体を介して前記加熱部材とニップ部を形成するバックアップ部材と、有し、画像が形成された記録材を前記ニップ部で挟持しつつ加熱して画像を記録材に定着する定着部と、を有する画像形成装置において、
前記交流電源から前記複数の発熱体へ通電を行う通電手段と、前記複数の発熱体がそれぞれ所定の目標温度を維持するように前記通電手段の制御を行う制御手段と、前記複数の発熱体と前記交流電源とを結ぶ電力供給ラインに直列に接続され、前記複数の発熱体のそれぞれについて異常昇温を感知すると前記複数の発熱体への電力供給ラインを遮断する通電遮断手段と、前記交流電源の交流電源電圧のゼロクロスポイントに応じて第１のパルス信号を出力する第１のパルス出力手段と、前記第１のパルス信号が入力され、前記第１のパルス信号の電圧レベルが切り替わるタイミング毎に所定のパルス幅の第２のパルス信号を出力する第２のパルス出力手段と、第２のパルス信号に基づいて、前記通電手段を非通電側に保持する保持手段と、を有し、前記第２のパルス出力手段は、前記複数の発熱体のうち長さの短い発熱体に通電しているときに、前記第２のパルス信号を出力することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第２のパルス信号のパルス幅は、前記第１のパルス信号がハイレベルとなる期間に対応した第１のパルス幅と、前記第１のパルス信号がローレベルとなる期間に対応した第２のパルス幅とでそれぞれ異なることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】
前記第２のパルス信号において、前記第１のパルス幅は前記第１のパルス信号の直前の前記ハイレベルのパルス幅に基づいて決定され、前記第２のパルス幅は前記第１のパルス信号の直前の前記ローレベルのパルス幅に基づいて決定されることを特徴とする請求項２の画像形成装置。
【請求項４】
前記第２のパルス出力手段によって前記第２のパルス信号を出力し始めるタイミングは、前記交流電源電圧のゼロクロスポイントよりも早いことを特徴とした請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機や電子写真プリンタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式の複写機やプリンタ等の画像形成装置は、記録材に未定着トナー画像を形成する画像形成部と、記録材に形成された未定着トナー画像を記録材に定着する定着部（定着器）などを有している。定着器として、フィルム加熱方式の定着装置が知られている。このタイプの定着装置は、通電により発熱する発熱体をセラミック製の基板上に有するヒータ、ヒータに接触しつつ移動する定着フィルム、定着フィルムを介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラなどを有している。未定着トナー画像を担持する記録材は定着装置のニップ部で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録材上の画像は記録材に定着される。
【０００３】
定着装置のヒータは駆動回路によって制御される。駆動回路は、発熱体に電流を供給する交流電源と、交流電源から発熱体へ通電を行う通電手段と、発熱体近傍の温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段からの温度情報に基づいて通電手段を制御する制御手段などを有している。ここで、発熱体、交流電源、通電手段、温度検出手段、制御手段の何れか１つでも正常に機能しない場合には、定着装置は正常に動作できなくなってしまう。
【０００４】
そこで、定着装置は、定着装置にリレーやサーモスイッチ等の通電遮断手段を備えることによって、定着装置が正常に動作できない場合においても発熱体への通電を遮断できるように構成されている。
【０００５】
定着装置が正常に動作できない場合においても発熱体への通電を遮断できるようにする課題について、様々な技術が開発されている。
【０００６】
特許文献１においては、システム制御部とは別に、安全回路を設けた定着装置、及び、画像形成装置が開示されている。特許文献２においては、セラミックヒータに流れる電流のレベルに応じて複数のサーミスタによって異常過熱検知回路の検知温度を切換える画像形成装置が開示されている。
【０００７】
特許文献１と特許文献２に示されるように、発熱体の近傍にサーミスタ等の温度検出手段が配置される。そしてこの発熱体が異常過熱状態であると検知されると、通電回路に介入されたリレー等の通電遮断手段によって、セラミックヒータ上の複数の発熱体への通電が遮断される。
【０００８】
ここで、セラミックヒータを用いた定着装置は、短時間に昇温させることが可能であること、それゆえ待機中に定着装置を温めておく必要がないことなど、ウエイトタイムの短縮化や省エネを両立できる定着装置として利点がある。
【０００９】
セラミックヒータは、セラミック製の基板の記録材搬送方向と直交する長手方向に沿って抵抗体ペーストを用いて発熱体をパターン印刷したものである。この抵抗体ペーストには銀やパラジウムが含まれており、銀とパラジウムの比率を変えることで抵抗体ペーストの抵抗率を調整している。一般的には、銀とパラジウムの比率により調整できる最大抵抗率も限界があるため、セラミックヒータにおいて実現できる発熱体の最大抵抗値は、発熱体の長さ及び幅に依存することになる。
【００１０】
一般的に、セラミックヒータの発熱体の長さは、定着装置のニップ部を通過する記録材の記録材搬送方向と直交する方向の幅に依存する。
【００１１】
しかし、発熱体の長さよりも記録材の幅が短い場合には、発熱体の長手方向端部は記録材が通過しない非通紙部となる為、プリント時に発熱体の長手方向端部が過昇温状態になる（非通紙部昇温）。
【００１２】
この非通紙部昇温に対して、特許文献３には、小サイズ記録材をプリントする場合に、プリント速度を低下させるなどして、発熱体の長手方向端部の過昇温を防止する対策が開示されている。
【００１３】
特許文献４には、ユーザビリティの向上を目的とし、セラミックヒータ上に小サイズ記録材の幅に合わせた発熱体を別途設けることによって、小サイズ記録材のプリントの際に、発熱体の長手方向端部が過昇温状態とならない定着装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平０８−２４８８１３号公報
【特許文献２】特開２００５−３２１５７３号公報
【特許文献３】特開２０１１−３３７１３号公報
【特許文献４】特開２００１−２５５７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
セラミックヒータに小サイズ記録材専用の発熱体を設ける場合、小サイズ記録材用の発熱体の長さは大サイズ記録材用の発熱体よりも短い為、記録材に与える熱量が同じとすると、抵抗体ペーストの抵抗率を大きくする必要がある。
【００１６】
抵抗体ペーストに要求される抵抗率は、定着装置に要求される発熱量、および、対応する紙サイズ（発熱体の長さ）によって決まる。しかしながら、その条件によっては、銀とパラジウムの比率によって達成できる最大抵抗率よりも大きな抵抗率の抵抗体ペーストが必要となる場合もある。
【００１７】
ここで、抵抗体ペーストの抵抗率が想定した値よりも小さくなってしまった場合、その小サイズ記録材専用の発熱体が供給できる最大熱量は、想定していた最大熱量よりも大きくなってしまう。つまり、何かしらの原因によって、小サイズ記録材専用の発熱体が過昇温状態に陥った異常時に、その昇温速度は速くなる。
【００１８】
また、セラミックヒータに小サイズ記録材専用の発熱体を設ける場合、通常動作時にも通電遮断手段を用いてプロテクトを掛ける必要があり、プロテクトと温調制御性（温度リップル）の両立も必要とされる。
【００１９】
本発明の目的は、長さの短い発熱体の通常動作時の温調制御性を低下させることなく、且つ、その発熱体が過昇温状態に陥った異常時の昇温速度を緩やかにできるようにした画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の構成は、交流電源と、記録材に画像を形成する画像形成部と、前記交流電源から供給される電力により発熱する長さの異なる複数の発熱体を有する加熱部材と、前記加熱部材と接触しつつ回転する筒状の定着回転体と、前記定着回転体を介して前記加熱部材とニップ部を形成するバックアップ部材と、有し、画像が形成された記録材を前記ニップ部で挟持しつつ加熱して画像を記録材に定着する定着部と、を有する画像形成装置において、前記交流電源から前記複数の発熱体へ通電を行う通電手段と、前記複数の発熱体がそれぞれ所定の目標温度を維持するように前記通電手段の制御を行う制御手段と、前記複数の発熱体と前記交流電源とを結ぶ電力供給ラインに直列に接続され、前記複数の発熱体のそれぞれについて異常昇温を感知すると前記複数の発熱体への電力供給ラインを遮断する通電遮断手段と、前記交流電源の交流電源電圧のゼロクロスポイントに応じて第１のパルス信号を出力する第１のパルス出力手段と、前記第１のパルス信号が入力され、前記第１のパルス信号の電圧レベルが切り替わるタイミング毎に所定のパルス幅の第２のパルス信号を出力する第２のパルス出力手段と、第２のパルス信号に基づいて、前記通電手段を非通電側に保持する保持手段と、を有し、前記第２のパルス出力手段は、前記複数の発熱体のうち長さの短い発熱体に通電しているときに、前記第２のパルス信号を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、長さの短い発熱体の通常動作時の温調制御性を低下させることなく、且つ、その発熱体が過昇温状態に陥った異常時の昇温速度を緩やかにできるようにした画像形成装置の提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１に係る画像形成装置の概略構成を表わす横断面図である。
【図２】（ａ）は定着装置の概略構成を表わす横断面図である。（ｂ）は定着装置のセラミックヒータの発熱体側からの概略構成模式図である。
【図３】実施例１に係る画像形成装置のセラミックヒータの駆動回路の回路構成を表わす図である。
【図４】セラミックヒータの駆動回路におけるゼロクロス検出部の回路図である。
【図５】（ａ）はヒータ電流と、ゼロクロス信号と、ヒータ駆動信号のタイミングを示す波形図である。（ｂ）はヒータ駆動信号を出力するタイミングと、セラミックヒータに供給される電力の関係を示すテーブルである。
【図６】セラミックヒータの駆動回路におけるロジック回路部の内部のブロック図である。
【図７】ヒータ電流と、ゼロクロス信号と、リレー切替信号と、ヒータ駆動回路と、マスク信号のタイミングを示す波形図であり、（ａ）はマスク信号による電力制限時のタイミング波形図である。（ｂ）は通常時（マスク信号あり）のタイミング波形図である。（ｃ）は通常時（マスク信号なし）のタイミング波形図である。
【図８】セラミックヒータの温度と、サーモスイッチの作動温度と、の関係を表わす図である。
【図９】実施例２に係る画像形成装置のセラミックヒータの駆動回路におけるヒータ電流と、ゼロクロス信号と、リレー切替信号と、マスク信号と、ヒータ駆動信号のタイミングを示す波形図である。（ａ）はマスク信号のマスク信号幅が同じ場合のタイミング波形図である。（ｂ）はマスク信号のマスク信号幅が異なる場合のタイミング波形図である。
【図１０】実施例３に係る画像形成装置のセラミックヒータの駆動回路における交流電源電圧と、ゼロクロス信号と、内部クロックと、マスク信号のタイミングを示す波形図である。
【図１１】実施例４に係る画像形成装置のセラミックヒータの駆動回路における交流電源電圧と、ゼロクロス信号と、マスク信号のタイミングを示す波形図であり、交流電源波形とゼロクロス閾値電圧の関係を表わした図である。
【図１２】図１１に示す交流電源電圧の上半波と下半波に相当するマスク信号の立上げ／立下げを行う際の内部クロック生成部のカウンタ値の関係を表わす波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。
【００２４】
［実施例１］
（１）画像形成装置例
図１は本発明に係る画像形成装置の一例の概略構成を表わす横断面図である。この画像形成装置は、電子写真式のフルカラーレーザープリンタであり、記録材搬送方向と直交する方向において記録材搬送路の中央搬送基準ＣＬ（図２（ｂ）参照）に記録材Ｐの中央を一致させて記録材Ｐの搬送を行うようになっている。
【００２５】
本実施例に示す画像形成装置Ａは、記録紙等の記録材Ｐに未定着トナー像（画像）を形成する画像形成部Ｂと、記録材Ｐに未定着トナー像を加熱定着する定着部（以下、定着装置という）Ｃと、給紙駆動部Ｄを有している。更に、画像形成部Ｂ、定着部Ｃ及び給紙駆動部Ｄなどを制御する制御部Ｅを有している。
【００２６】
画像形成部Ｂには、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の色トナー像を形成する４つのプロセスカートリッジ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋが並列に配設してある。
【００２７】
各プロセスカートリッジ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、それぞれ、円筒状の電子写真感光体（像担持体（以下、感光ドラムと記す））１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと、帯電ローラ（帯電手段）２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋを有している。更に、現像装置（現像手段）３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋと、ドラム用クリーニング装置（クリーニング手段）４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋを有などを有している。
【００２８】
各現像装置３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋは、それぞれ、トナー容器３Ｙ１，３Ｍ１，３Ｃ１，３Ｋ１と、現像ローラ３Ｙ２，３Ｍ２，３Ｃ２，３Ｋ２などを備えている。トナー容器３Ｙ１にはイエロー色のトナー（現像剤）が収納されている。トナー容器３Ｍ１にはマゼンタ色のトナー（現像剤）が収納されている。トナー容器３Ｃ１にはシアン色のトナー（現像剤）が収納されている。トナー容器３Ｋ１にはブラック色のトナー（現像剤）が収納されている。ドラム用クリーニング装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、それぞれ、廃トナー容器４Ｙ１，４Ｍ１，４Ｃ１，４Ｋ１と、クリーニングブレード４Ｙ２，４Ｍ２，４Ｃ２，４Ｋ２などを備えている。
【００２９】
そして、感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと、帯電ローラ２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと、現像装置３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋと、クリーニング装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、カートリッジフレーム（不図示）に収納されて一体的に結合されている。
【００３０】
各プロセスカートリッジ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、画像形成装置の筐体を構成する画像形成装置本体Ｆに取り外し可能に装着されている。
【００３１】
各プロセスカートリッジ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの下方には、それぞれ、各プロセスカートリッジ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋと対向するようにレーザー走査露光光学系（露光手段）７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋが配設されている。
【００３２】
各プロセスカートリッジ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの上方には、プロセスカートリッジ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの並列方向に沿ってエンドレスの中間転写ベルト（第２の像担持体）８が配設してある。この中間転写ベルト８は、各プロセスカートリッジ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの外周面（表面）と接触するように駆動ローラ９と、二次転写対向ローラ１０に掛け回されている。
【００３３】
中間転写ベルト８の内側には、中間転写ベルト８を介して各感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと対向するように１次転写ローラ（転写手段）６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋが配設されている。中間転写ベルト８の外側には、中間転写ベルト８を介して二次転写対向ローラ１０と対向するように２次転写ローラ（第２の転写手段）１１が配設されている。また、中間転写ベルト８の外側には、中間転写ベルト８を介して駆動ローラ９と対向するようにベルト用クリーニング装置（第２のクリーニング手段）２２を有している。このベルト用クリーニング装置２２は、クリーニングブレード２１と、廃トナー容器２２などを備えている。
【００３４】
搬送駆動部Ｄは、Ａ６サイズ紙（小サイズ記録材）又はＬＴＲサイズ紙（大サイズ記録材）などの記録材Ｐを積載収納させた給紙カセット１３内から記録材Ｐを給紙する給紙ローラ１４と、給紙された記録材Ｐを搬送する搬送ローラ対１５などを有している。
【００３５】
制御部Ｅは、画像形成装置Ａ全体の制御を行うための電気回路が搭載された制御基板２５に搭載されている。この制御部ＥはＣＰＵ（制御手段）２６とＲＯＭ２６ａやＲＡＭ２６ｂなどのメモリとからなり、メモリには画像形成制御シーケンス、画像形成に必要な各種テーブルなどが記憶されている。ＣＰＵ２６は、画像形成制御シーケンスに基づいて、画像形成部Ｂ、定着装置及び給紙駆動部Ｄの動作に関する制御など、画像形成装置Ａ全体の動作を一括して制御するようになっている。
【００３６】
符号２７はスイッチング電源である。スイッチング電源２７は、電源ケーブル２８から入力される交流電圧を、画像形成装置Ａで使用する直流電圧に変換し、制御基板２５など画像形成装置本体Ｅに供給している。
【００３７】
本実施例の画像形成装置Ａは、画像形成装置ＡのＣＰＵ２６がホストコンピューターなどの外部装置（不図示）からのプリント指令を入力すると画像形成制御シーケンスを実行する。
【００３８】
画像形成制御シーケンスが実行されると、各プロセスカートリッジ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと、中間転写ベルト８が所定の周速度（プロセススピード）で矢印方向に回転される。
【００３９】
まず、プロセスカートリッジ５Ｙにおいて、感光ドラム１Ｙの外周面（表面）は帯電ローラ２Ｙにより所定の極性・電位に一様に帯電される（帯電工程）。そしてこの感光ドラム１Ｙ表面の帯電面に対して、レーザー走査露光光学系７Ｙが外部装置から入力した画像情報（画像データ）に基づきレーザ光で走査露光することによって、感光ドラム表面の帯電面が露光される。これにより、感光ドラム１Ｙ表面の帯電面に画像情報に応じた静電潜像が形成される（露光工程）。この潜像は、トナー容器３Ｙ１に収納されているイエロートナーを現像ローラ３Ｙ２により付着させることによって顕像化されイエロートナー像となる。これにより、感光ドラム１Ｙ表面にイエロートナー像が形成される（現像工程）。
【００４０】
プロセスカートリッジ５Ｍ，５Ｃ，５Ｋにおいても同様の帯電工程、露光工程、現像工程の画像形成プロセスが行なわれる。これにより、プロセスカートリッジ５Ｍの感光ドラム１Ｍ表面にマゼンタトナー像が形成される。プロセスカートリッジ５Ｃの感光ドラム１Ｃ表面にシアントナー像が形成される。プロセスカートリッジ５Ｋの感光ドラム１Ｋ表面にブラックトナー像が形成される。
【００４１】
感光ドラム１Ｙ表面のイエロートナー像は感光ドラム１Ｙの回転によって感光ドラム１Ｙ表面と中間転写ベルト８とで形成された１次転写ニップ部に送られる。感光ドラム１Ｍ表面のマゼンタトナー像は感光ドラム１Ｍの回転によって感光ドラム１Ｍ表面と中間転写ベルト８とで形成された１次転写ニップ部に送られる。感光ドラム１Ｃ表面のシアントナー像は感光ドラム１Ｃの回転によって感光ドラム１Ｃ表面と中間転写ベルト８とで形成された１次転写ニップ部に送られる。感光ドラム１Ｋ表面のブラックトナー像は感光ドラム１Ｋの回転によって感光ドラム１Ｋ表面と中間転写ベルト８とで形成された１次転写ニップ部に送られる。
【００４２】
各感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面に形成された各色のトナー像は、各感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと対応する１次転写ローラ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋにより中間転写ベルト８の外周面（表面）に順次重ねた状態に転写される（１次転写工程）。これにより、中間転写ベルト８表面に４色のフルカラーの未定着トナー像（画像）が担持される。
【００４３】
トナー像転写後の感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面はクリーニングブレード４Ｙ２，４Ｍ２，４Ｃ２，４Ｋ２により転写残トナーが除去されてクリーニングされ次の画像形成に供される。クリーニングブレード４Ｙ２，４Ｍ２，４Ｃ２，４Ｋ２により除去された転写残トナーは廃トナー容器４Ｙ１，４Ｍ１，４Ｃ１，４Ｋ１に収納される。
【００４４】
中間転写ベルト８表面のフルカラーの未定着トナー像は中間転写ベルト８の回転によって中間転写ベルト８表面と２次転写ローラ１１の外周面（表面）とで形成された２次転写ニップ部に送られる。
【００４５】
一方、給紙カセット１３内から給紙ローラ１４により給紙された記録材Ｐは搬送ローラ対１５によりレジストローラ対１６に搬送される。その記録材Ｐはレジストローラ対１６により所定のタイミングで２次転写ニップ部に搬送される。そしてその記録材Ｐは２次転写ニップ部で中間転写ベルト８表面と２次転写ローラ１１表面と挟持されその状態に搬送（挟持搬送）される。この搬送過程において中間転写ベルト８表面のフルカラーの未定着トナー像が２次転写ローラ１１により記録材Ｐ上に転写される（２次転写工程）。これにより、中間転写ベルト８表面に４色のフルカラーの未定着トナー像（画像）が担持される。
【００４６】
フルカラーの未定着トナー像転写後の中間転写ベルト８表面はクリーニングブレード２１により転写残トナーが除去されてクリーニングされ次の画像形成に供される。クリーニングブレード２１により除去された転写残トナーは廃トナー容器２２に収納される。
【００４７】
フルカラーの未定着トナー像を担持した記録材Ｐは、定着装置Ｂの後述する定着ニップ部（ニップ部）Ｎに導入される。そして定着ニップ部Ｎを通過することにより未定着トナー像は熱と圧力を受けて記録材Ｐの面上に加熱定着される。この記録材Ｐは定着装置Ｂから排出ローラ２０へと搬送され、排出ローラ２０によって排出トレイ２４に排出される。
【００４８】
（２）定着部（定着装置）
図２は定着装置の一例の概略構成を表わす横断面図である。この定着装置はフィルム加熱方式の定着装置である。
【００４９】
以下の説明において、定着装置及びこの定着装置を構成する部材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向である。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向である。幅とは短手方向の寸法である。記録材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向である。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向である。長さとは長手方向の寸法である。
【００５０】
（２）定着部（定着装置）Ｃ
以下の説明において、定着装置及び定着装置を構成する部材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向をいう。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向をいう。長手幅とは長手方向の寸法をいう。短手幅とは短手方向の寸法をいう。記録材に関し、幅方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向をいう。記録材幅とは幅方向の寸法をいう。
【００５１】
図２において、（ａ）は本実施例に係る定着装置Ｃの概略構成を表わす横断面図、（ｂ）は本実施例に係る定着装置Ｃの定着ヒータ３０の導電部３５ａ，３５ｂの長手幅と記録材Ｐの短手幅を表わす説明図である。図２の（ａ）に示す定着装置Ｃはフィルム加熱方式の定着装置である。
【００５２】
本実施例に示す定着装置Ｃは、加熱源としてのセラミックヒータ（加熱部材）３０と、ヒータホルダ（支持部材）２９と、筒状の定着フィルム（定着回転体）１８と、加圧ローラ（バックアップ部材）１８などを有している。セラミックヒータ３０と、ヒータホルダ２９と、定着フィルム１８と、加圧ローラ１８は何れも長手方向に長い部材である。
【００５３】
本実施例の定着装置Ｃは、セラミックヒータ３０を横断面半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するヒータホルダ２９の短手方向上面中央に支持させ、このヒータホルダ２９に定着フィルム１８をルーズに外嵌させる構成としてある。ヒータホルダ２９の長手方向両端部は定着装置Ｃの定着フレーム１７の長手方向両側の側板（不図示）に支持されている。
【００５４】
定着フィルム１８を介してセラミックヒータ３０と対向するように配置された加圧ローラ１９は、芯金３１の外周面上にシリコーンゴム等の耐熱性弾性層３２を有するものである。芯金３１の長手方向両端部は定着フレーム１７の長手方向両側の側板に軸受を介して回転可能に支持されている。そして芯金３１の長手方向両端部の軸受を加圧バネ（不図示）などの加圧部材により加圧して加圧ローラ１９を定着フィルム１８を挟んでセラミックヒータ３０に押圧させている。これにより加圧ローラ１９の耐熱性弾性層３２を弾性変形させ、加圧ローラ１９の外周面（表面）と定着フィルム１２３の外周面（表面）とで所定の短手幅の定着ニップ部（ニップ部）Ｎを形成している。
【００５５】
図２の（ｂ）に示すように、セラミックヒータ３０は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる細長いヒータ基板（以下、基板と記す）３４を有している。この基板３４の裏面（定着ニップ部Ｎとは反対側の面）には、基板３４の長手方向に沿って長手幅の異なる２つ（複数）の通電発熱抵抗体（以下、発熱体と記す）３５ａ，３５ｂがスクリーン印刷などにより形成してある。この２つの発熱体３５ａ，３５ｂのうち、発熱体３５ａは大サイズ記録材用であり、発熱体３５ｂは小サイズ記録材用である。更に、基板３４の裏面には、導電部３６ａ，３６ｂ，３６ｃと、共通電極３７ａと、給電電極３７ｂ，３７ｃがパターン印刷により形成してある。
【００５６】
大サイズ記録材用の発熱体３５ａは基板３４の記録材搬送方向上流側に形成され、小サイズ記録材用の発熱体３５ｂは基板３４の記録材搬送方向下流側に形成されている。発熱体３５ａの長手幅はＬＴＲサイズ紙の紙幅（２１５．９ｍｍ）よりも長い２２５ｍｍとしてある。一方、発熱体３５ｂの長手幅はＡ６サイズ紙の紙幅（１０５ｍｍ）よりも長い１１５ｍｍとしてある。そして２つの発熱体３５ａ，３５ｂは、それぞれ、中央搬送基準ＣＬに対し左右対称である。
【００５７】
発熱体３５ａは、基板３４の長手方向一端部に設けられた給電電極３７ｂと導電部３６ｂを介して電気的に接続され、基板３４の長手方向他端部に設けられた共通電極３７ａと導電部３６ａを介して電気的に接続されている。一方、発熱体３５ｂは、基板３４の長手方向一端部に設けられた給電電極３７ｃと導電部３６ｃを介して電気的に接続され、基板３４の長手方向他端部に設けられた共通電極３７ａと導電部３６ａを介して電気的に接続されている。
【００５８】
そしてこの発熱体３５ａ，３５ｂと、導電部３６ａ，３６ｂ，３６ｃと、共通電極３７ａと、給電電極３７ｂ，３７ｃは、基板３４ｂの裏面に設けられたガラス保護膜（電気絶縁層）２８によって被覆されている。
【００５９】
セラミックヒータ３０の長手方向中央付近には、サーミスタ（温度検知手段）３３が配設されている。このサーミスタ３３はヒータホルダ２９に支持されている。
【００６０】
（３）定着装置Ｃの動作
本実施例の定着装置Ｃは、プリント指令に応じて加圧ローラ１９が駆動モータ（不図示）により矢印の反時計方向に所定の周速度で回転される。この加圧ローラ１９の回転は定着ニップ部Ｎにおいて加圧ローラ１９表面と定着フィルム１８表面との摩擦力により定着フィルム１８表面に伝わる。これにより定着フィルム１８は定着フィルム１８の内周面（内面）がセラミックヒータ３０の基板３４の表面に接触しながら加圧ローラ１９の回転に追従してヒータホルダ２９の外回りを矢印方向に回転する。
【００６１】
画像形成部Ｂで小サイズの記録材（Ａ６サイズ紙）Ｐに未定着トナー画像が形成された場合、この記録材Ｐのプリント指令に応じて後述する駆動回路１００（図３参照）のＣＰＵ２６はリレー４３をセラミックヒータ３０の発熱体３５ｂ側に切り替える。これにより交流電源４１から発熱体３５ｂに通電がなされ、発熱体３５ｂが急速に昇温してセラミックヒータ３０は定着フィルム１８を加熱する。また、ＣＰＵ２６は、サーミスタ３３から出力された温度情報（出力信号）を取り込み、その温度情報に基づいてトライアック４４の駆動を制御してセラミックヒータ３０の温度を所定の定着温度（目標温度）に維持する。
【００６２】
駆動モータを回転し、かつ発熱体３５ｂに通電してセラミックヒータ３０の温度を所定の定着温度に維持した状態において、未定着トナー画像Ｔを担持した小サイズの記録材Ｐがトナー画像担持面を下向きにして定着ニップ部Ｎに通紙（導入）される。この記録材Ｐは定着ニップ部Ｎで定着フィルム１８表面と加圧ローラ１９表面とで挟持されその状態に搬送（挟持搬送）される。この搬送過程において記録材Ｐ上のトナー画像Ｔは定着フィルム１８により加熱されて溶融し定着ニップ部Ｎのニップ圧を受けて記録材上に定着される。トナー画像Ｔが定着された記録材Ｐは定着フィルム１８表面から分離して定着ニップ部Ｎより排出される。
【００６３】
画像形成部Ｂで大サイズの記録材（ＬＴＲサイズ紙）Ｐに未定着トナー画像が形成された場合、この記録材Ｐのプリント指令に応じて駆動回路１００のＣＰＵ２６はリレー４３をセラミックヒータ３０の発熱体３５ａ側に切り替える。これにより交流電源４１から発熱体３５ａに通電がなされ、発熱体３５ａが急速に昇温してセラミックヒータ３０は定着フィルム１８を加熱する。また、ＣＰＵ２６は、サーミスタ３３から出力された温度情報（出力信号）を取り込み、その温度情報に基づいてトライアック４４の駆動を制御してセラミックヒータ３０の温度を所定の定着温度（目標温度）に維持する。
【００６４】
駆動モータを回転し、かつ発熱体３５ａに通電してセラミックヒータ３０の温度を所定の定着温度に維持した状態において、未定着トナー画像Ｔを担持した大サイズの記録材Ｐがトナー画像担持面を下向きにして定着ニップ部Ｎに通紙（導入）される。この記録材Ｐは定着ニップ部Ｎで定着フィルム１８表面と加圧ローラ１９表面とで挟持されその状態に搬送（挟持搬送）される。この搬送過程において記録材Ｐ上のトナー画像Ｔは定着フィルム１８により加熱されて溶融し定着ニップ部Ｎのニップ圧を受けて大サイズ記録材上に定着される。トナー画像Ｔが定着された記録材Ｐは定着フィルム１８表面から分離して定着ニップ部Ｎより排出される。
【００６５】
（４）セラミックヒータ３０の駆動回路１００の説明
図３はセラミックヒータ３０の駆動回路１００の回路構成を表わす図である。
【００６６】
図３において、交流電源４１に対し、リレー４２，４３と、セラミックヒータ３０と、トライアック（通電手段）４４と、サーモスイッチ（通電遮断手段）４０が電気的に直列に接続してある。
【００６７】
リレー４２は、必要な時にセラミックヒータ３０への通電ラインの遮断を行うものであり、ＣＰＵ２６が出力するリレー駆動信号を基に、抵抗４５とトランジスタ４６などからなるリレー駆動回路ｒｄ１によって駆動されている。セラミックヒータ３０への通電は、トライアック４４によりオン／オフされている。ＣＰＵ２６は、ヒータ駆動信号を抵抗４７，４８とトランジスタ４９などからなるトライアック駆動回路（保持手段）ｔｄへ出力することにより、フォトトライアックカプラ５０のＬＥＤを点灯させている。
【００６８】
フォトトライアックカプラ５０のＬＥＤが点灯すると、フォトトライアックカプラ５０がオンとなり、トライアック４４のバイアス抵抗５１，５２によりトライアック４４をオンさせている。ここで、５３はトライアック４４のサージ保護用の部品である。
【００６９】
リレー４３は、セラミックヒータ３０への通電ライン切り替え用のリレーであり、抵抗５５とトランジスタ５６などからなるリレー駆動回路ｒｄ２によって駆動されている。セラミックヒータ３０には、前述の通り、ＬＴＲサイズ紙用の発熱体３５ａと、Ａ６サイズ紙の記録材幅よりも長い小サイズ紙用の発熱体３５ｂが備えられている。ＣＰＵ２６はプリント条件によってリレー４３をオン／オフして何れか一方の発熱体３５ａ，３５ｂに通電するかを切り替えるようになっている。
【００７０】
セラミックヒータ３０の温度は、サーミスタ３３を用いて監視している。サーミスタ３３と抵抗５４により分圧されたアナログ電圧値の温度情報をＣＰＵ２６に入力し、ＣＰＵ２６は入力された温度情報を基にトライアック４４の駆動を制御し、セラミックヒータ３０の温度が所定の定着温度となるようにしている。
【００７１】
サーモスイッチ４０は、交流電源４１と発熱体３５ａ及び発熱体３５ｂとを結ぶ電力供給ラインに直列に接続された通電遮断素子である。このサーモスイッチ４０は、セラミックヒータ３０の異常昇温（発熱体３５ａの異常昇温、又は発熱体３５ｂの異常昇温）を感知してサーモスイッチ４０の作動温度に達した場合に発熱体３５ａ又は発熱体３５ｂへの電力供給ラインを遮断するようになっている。本実施例におけるサーモスイッチ４０の通電遮断温度は２５０℃である。
【００７２】
図３の交流電源４１の両端（Ｌｉｖｅ、Ｎｅｕｔｒａｌ）には、ゼロクロス検出部（第１のパルス出力手段）５７が接続されている。図４は、ゼロクロス検出部５７の回路図である。
【００７３】
ゼロクロス検出部５７は、交流電源電圧のゼロクロスポイントに応じてゼロクロス信号を出力するように構成してある。図４において、交流電源４１のＮｅｕｔｒａｌ又はＬｉｖｅから供給された交流電圧は、それぞれ、整流ダイオード６０又は整流ダイオード６１によって、半波整流される。また、電流制限用の抵抗６２，６３，６６によって定められる電流が、トランジスタ６７のベースに供給される。ここで、コンデンサ６５は、外部からのノイズ除去のために挿入されている。
【００７４】
図４においては、１次と２次間の沿面距離を確保するために、フォトカプラ６９が用いられている。また、１次側の電源電圧Ｖｄ（図３では不図示）が、電流制限用の抵抗６８を介して、フォトカプラ７９の発光側に供給されている。更に、２次側の電源電圧Ｖｃｃ（図３では不図示）が電流制限用の抵抗７０を介して、フォトカプラ６９の出力トランジスタ７２のコレクタに供給されている。フォトカプラ６９の出力は、抵抗７１を介し、ゼロクロス信号としてＣＰＵ２６に送られる。
【００７５】
図４において、Ｌｉｖｅ点の交流電源電圧が、トランジスタ６７のゼロクロス閾値電圧（以下、閾値電圧と記す）よりも高くなると、トランジスタ６７及びフォトカプラ６９がオンし、ゼロクロス信号は“Ｌ”レベル（ローレベル）となる。一方、Ｌｉｖｅ点の交流電源電圧が、トランジスタ６７の閾値電圧よりも低くなると、ゼロクロス信号は“Ｈ”レベル（ハイレベル）となる。従って、ゼロクロス信号は、“Ｈ”及び“Ｌ”を出力するパルス信号（第１のパルス信号）となる。
【００７６】
トライアック４４の駆動制御は、ＣＰＵ２６がゼロクロス信号を基にトライアック４４に流れる交流電流を位相制御することによって、セラミックヒータ３０に供給する電力を制御している。位相制御とは、交流電源波形におけるゼロクロスポイント（振幅がゼロになる点）から通電するタイミングまでの時間を変化させることで位相制御する方式として一般的に知られている。
【００７７】
図５（ａ）は、ヒータ電流と、ゼロクロス信号と、ヒータ駆動信号のタイミングを示す波形図である。
【００７８】
交流電源４１からトライアック４４に供給される交流電流波形の１周期において、ＣＰＵ２６は、ゼロクロス信号の立上り／立下りエッジを基準とし、所定時間ｔ１遅延したタイミングでヒータ駆動信号を“Ｈ”レベルで出力する。ヒータ駆動信号が“Ｈ”レベルになると、トライアック４４に電流が流れる。ＣＰＵ２６の出力するヒータ駆動信号は、再び“Ｌ”レベルとなるものの、トライアック４４のオン状態は、交流電流波形のゼロクロスポイントまで維持される。これによりトライアック４４は、ヒータ駆動信号の立上がりからゼロクロスポイントまでの期間中、セラミックヒータ３０に対しヒータ電流を通電する。
【００７９】
図５（ｂ）は、ＣＰＵ２６がヒータ駆動信号を出力するタイミングｔ１と、セラミックヒータ３０に供給される電力の関係を示すテーブルである。本実施例では、ヒータ駆動信号がオンとなるタイミングｔ１を図５（ｂ）に示すテーブルに従って設定し、セラミックヒータ３０に所望の電力を供給することができる。また、図５（ｂ）のテーブルは、交流電源４１の周波数を５０Ｈｚとし、また、全ての位相において通電した場合の電力を１００％としている。
【００８０】
本実施例では、図３に示すトランジスタ５６がオンとなっている状態がＬＴＲサイズ用の発熱体３５ａ側にリレー４３の接点が接続されているものとする。トランジスタ５６がオンとなっている場合、トランジスタ５６のコレクタ電圧（“Ｌ”レベル）はコンパレータ８０で基準となる電圧（Ｖｍ／２）と比較され、コンパレータ８０は“Ｌ”レベルを出力する。一方、トランジスタ５６がオフとなり、発熱体３５ｂ側にリレー４３の接点が接続されている場合、コンパレータ８０は“Ｈ”レベルを出力する。
【００８１】
また、コンパレータ８０の出力（以下、リレー切替信号）及び、ゼロクロス信号はロジック回路部（第２のパルス出力手段）８１に入力される。ロジック回路部８１の内部の回路ブロックを図６に示す。
【００８２】
ロジック回路部８１には、外部から供給された外部クロック９０をもとに内部クロックを生成する内部クロック生成部９１と、入力されるゼロクロス信号のエッジ検出部９２と、内部クロックをカウントするカウンタ部９３が備えられている。更に、カウンタ部９３でカウントした値を格納する格納レジスタ９４と、ゼロクロス信号のエッジを基準として所定幅のパルス信号を生成するマスク信号生成部９５が備えられている。そしてマスク信号生成部９５が生成した内部のマスク信号は、リレー切替信号と共にＡＮＤ回路９６に入力される。そして、ＡＮＤ回路９６の出力がロジック回路部８１の出力するマスク信号（第２のパルス信号）となる。
【００８３】
本実施例におけるロジック回路部８１は、リレー切替信号が“Ｈ”の時に、マスク信号を出力する。つまり、ロジック回路部８１は、ゼロクロス信号が入力され、ゼロクロス信号の電圧レベルが切り替わるタイミング毎に所定パルス幅のマスク信号を出力する。このマスク信号は、電流制限抵抗８２を介し、トランジスタ８３をオン／オフする。
【００８４】
トランジスタ８３のコレクタは、ヒータ駆動信号のラインと接続されている。その為、トランジスタ８３がオンの期間中は、ＣＰＵ２６が行うヒータ駆動信号の出力レベル（“Ｈ”／“Ｌ”）に関わらず、トライアック駆動用のトランジスタ４９はオンできない。その結果、強制的にセラミックヒータ３０（発熱体３５ｂ）への通電がオフされることになる。つまり、トライアック駆動回路ｔｄはマスク信号に基づいてトライアック４４を非通電側に保持する。
【００８５】
図７は、ヒータ電流と、ゼロクロス信号と、リレー切替信号と、ヒータ駆動信号と、ロジック回路部８１が出力するマスク信号のタイミングを示す波形図である。
【００８６】
本実施例では、発熱体３５ｂの抵抗値を実際に必要としている抵抗値よりも小さくしている。その為、［発明が解決しようとする課題］の項で説明したように、抵抗体ペーストの抵抗率が想定した値よりも小さくなってしまった場合、その定着装置が供給できる最大熱量は、想定していた最大熱量よりも大きくなってしまう。本実施例では、発熱体３５ｂの最大発熱量は、想定していた最大発熱量の４／３倍として設定している。また、交流電源４１の周波数は５０Ｈｚとし、マスク信号は、図５（ｂ）より、セラミックヒータ３０（発熱体３５ｂ）への供給電力が７５％となるマスク信号幅ｔ２（＝３．６８［ｍｓｅｃ］）としている。
【００８７】
ここで、リレー４３の接点が、発熱体３５ｂ側に接続されている状態（リレー切替信号が“Ｈ”）において、何かしらの原因により、ＣＰＵ２６がヒータ駆動信号を“Ｈ”レベルで出力し続けた場合を想定する。この場合においても、図７（ａ）に示すように、セラミックヒータ３０（発熱体３５ｂ）への供給電力は、７５％までに制限している。
【００８８】
逆に、通常動作時において、発熱体３５ｂに通電する際は、本来、３／４倍の電力しか必要としていない前提を考慮すると、７５％以上の電力を供給しなくても温調制御は成り立つ。よって、図７（ｂ）に示すように、ヒータ駆動信号はマスク信号よりも小電力側の位相角で出力されるため、事実上、マスク信号は無視することができる。当然の事ながら、発熱体３５ａに通電する際は、リレー切替信号が“Ｌ”レベルとなる為、図７（ｃ）に示すようにロジック回路部８１はマスク信号も出力しない通常制御となる。
【００８９】
ここで、改めて電力を低減したことによる過昇温対策への効果を説明する。図８はセラミックヒータ３０の温度と、サーモスイッチ４０の作動温度の関係を示す図である。一般的に、サーモスイッチ４０の実際の作動温度は、熱容量に起因して、周囲の温度上昇速度によって変化する特徴を有している。直線Ａは、セラミックヒータ３０の温度変化が急峻である場合の、サーモスイッチ４０の実際の作動温度を示している。直線Ａの場合に、サーモスイッチ４０は、実際には、２５０℃よりもΔＴａ高い温度において作動し、通電経路を遮断する。
【００９０】
一方、直線Ｂは、セラミックヒータ３０の温度変化が緩やかである場合のサーモスイッチ４０の実際の作動温度を示している。直線Ｂの場合に、サーモスイッチ４０は、実際には、２５０℃よりもΔＴｂ（ΔＴｂ＜ΔＴａ）高い温度において作動し、通電経路を遮断する。つまり、サーモスイッチ４０の動作は、作動温度に到達するまでのセラミックヒータ３０の温度上昇が緩やかな程、より２５０℃に近い温度（作動温度）で動作する。
【００９１】
本実施例の効果としては、発熱体３５ｂへの印加電力を制限（７５％）することによって、図８の直線Ａの状態を直線Ｂの状態に変化させることができる為、サーモスイッチ４０の動作による過昇温防止効果を高めることが可能となる。
【００９２】
以上説明したように、小サイズ紙専用の発熱体パターン３５ｂを設けた際、発熱体ペーストの製造限界により、抵抗率が想定よりも小さくなった場合においても、図８で示したように、セラミックヒータ３０の昇温速度を緩やかにすることが可能となる。その為、過昇温防止対策に必要以上のコストをかける必要がなくなる。
【００９３】
更に、前述の通り、小サイズ記録材のプリントにおいて、正常にプリント動作している間は、マスク信号の影響を受けない。つまり、位相制御による温度リップルを抑えた最適なプリント温調制御を行うことができる。
【００９４】
以上説明したように、本実施例の画像形成装置は、セラミックヒータ３０の駆動回路１００において、発熱体３５ｂへ通電する際、ゼロクロス信号の電圧レベルが切り替わるタイミング毎に所定パルス幅のマスク信号を出力する。そしてこのマスク信号によって、発熱体３５ｂへの通電を行うトライアック４４のトライアック駆動回路ｔｄを強制的にオフする。その為、発熱体３５ｂに対して所定Ｄｕｔｙ以上では通電させないようにしながら、位相制御を実施する。これにより、通常時の温度制御性（温度リップル）を低下させることなく、且つ、発熱体３５ｂが過昇温状態に陥った異常時の昇温速度が緩やかになる為、温調制御の最適化と過昇温防止対策を低コストで両立することができる。
【００９５】
［実施例２］
図９は本実施例に係る画像形成装置Ａのセラミックヒータ３０の駆動回路１００におけるヒータ電流と、ゼロクロス信号と、リレー切替信号と、マスク信号と、ヒータ駆動信号のタイミングを示す波形図である。（ａ）はマスク信号のマスク信号幅が同じ場合のタイミング波形図である。（ｂ）はマスク信号のマスク信号幅が異なる場合のタイミング波形図である。
【００９６】
実施例１のセラミックヒータ３０の駆動回路１００では、ゼロクロス信号の“Ｈ”及び“Ｌ”に関わらず、マスク信号の幅は固定値ｔ２［ｍｓｅｃ］としていた。しかしながら、ゼロクロス検出部５７から出力されるゼロクロス信号は、交流電源電圧が０［Ｖ］となるポイントではなく、ある閾値電圧に対して交流電源電圧がクロスしたポイントとなる。つまり、図９（ａ）に示すようにゼロクロス信号の“Ｌ”レベル幅Ｔａ［ｍｓｅｃ］と“Ｈ”レベル幅Ｔｂ［ｍｓｅｃ］はＴａ≠Ｔｂである。
【００９７】
従って、ゼロクロス信号を基準に出力されるマスク信号のマスク信号幅を同じ（ｔ２［ｍｓｅｃ］）にした場合、発熱体３５ｂが過昇温状態に陥った異常時に発熱体３５ｂに通電し得る電力Ｄｕｔｙも、交流電源電圧の上半波と下半波で異なる。つまり、ＤｕｔｙＡ≠ＤｕｔｙＢである。以下、電力ＤｕｔｙをマスクＤｕｔｙと記す。ゼロクロス検出部５７の回路構成のバラツキも含めると、目標とするマスクＤｕｔｙと実際のマスクＤｕｔｙにズレが生じる。
【００９８】
これに対し、本実施例の画像形成装置Ａでは、図９（ｂ）のように、ゼロクロス信号の“Ｈ”／“Ｌ”周期に対して、マスク信号のマスク信号幅を別々に設定する。本実施例の画像形成装置は、この点を除いて実施例１の画像形成装置と同じ構成としてある。
【００９９】
図９（ｂ）においては、交流電源電圧波形の上半波に対するマスク信号幅をｔ２［ｍｓｅｃ］とした場合、交流電源電圧波形の下半波に対するマスク信号幅をｔ３（＞ｔ２）［ｍｓｅｃ］としている。その結果として、マスクＤｕｔｙも交流電源電圧波形の上半波と下半波で同じにしている（ＤｕｔｙＡ＝ＤｕｔｙＢ）。
【０１００】
つまり、マスク信号のパルス幅は、ゼロクロス信号が“Ｈ”レベルとなる期間に対応したマスク信号幅ｔ２（第１のパルス幅）と、ゼロクロス信号が“Ｌ”レベルとなる期間に対応したマスク信号幅ｔ３（第２のパルス幅）とでそれぞれ異なっている。このマスク信号において、マスク信号幅ｔ２はゼロクロス信号の直前の“Ｈ”レベルのパルス幅に基づいて決定され、マスク信号幅ｔ３はゼロクロス信号の直前の“Ｌ”レベルのパルス幅に基づいて決定される。
【０１０１】
この場合のマスク信号幅ｔ２、ｔ３の設定は、ゼロクロス検出部５７の回路構成及び目標とするマスクＤｕｔｙの値に応じて適宜設定すればよい（マスク信号幅の設定については、後述の実施例３で説明する）。
【０１０２】
以上のように、交流電源電圧波形の上半波と下半波のそれぞれに対して、マスク信号幅を設定することで、ゼロクロス検出部５７の影響を受けることなく、マスクＤｕｔｙを所望の値にすることが可能となる。
【０１０３】
以上説明したように、本実施例の画像形成装置は、発熱体３５ｂへ通電する際、ゼロクロス信号の電圧レベルが切り替わるタイミング毎にパルス信号幅の異なるマスク信号を出力する。そしてこのマスク信号によって、発熱体３５ｂへの供給電力の制御を行うトライアック４４のトライアック駆動回路ｔｄを強制的にオフする。その為、発熱体３５ｂに対して所定Ｄｕｔｙ以上では通電させないようにしながら、位相制御を実施する。よって、実施例１と同様な作用効果を得ることができる。
【０１０４】
［実施例３］
図１０は本実施例の画像形成装置Ａのセラミックヒータ３０の駆動回路１００におけるマスク信号幅の算出方法の説明図である。
【０１０５】
実施例２のセラミックヒータ３０駆動回路１００では、ゼロクロス検出部５７の出力が、交流電源電圧波形の上半波と下半波とで異なることによる対策方法について説明した。
【０１０６】
本実施例の画像形成装置Ａでは、実施例２の上記対策方法に加えて、交流電源電圧の周波数そのものが変動した場合の対策方法について図１０を用いて説明する。
【０１０７】
図６において、ロジック回路部８１は、エッジ検出部９２により、交流電源電圧波形の上半波（ゼロクロス信号の立下りエッジ〜立上りエッジまで）の間にカウンタ部９３がカウントした値を格納レジスタ９４Ａに格納する。また、交流電源電圧波形の下半波（ゼロクロス信号の立上りエッジ〜立下りエッジまで）の間にカウンタ部９３がカウントした値を格納レジスタ９４Ｂにそれぞれ格納している。
【０１０８】
図１０に示したように、マスク信号生成部９５は、例えばＮ番目の交流電源電圧波形の上半波に相当するカウント値をＡｎ、下半波に相当するカウント値をＢｎとする。そしてこのマスク信号生成部９５は、それらの値を用いて（Ｎ＋１）番目の交流電源電圧波形の上半波及び下半波に対応したマスク信号幅をそれぞれ算出する。
【０１０９】
本実施例では、マスクＤｕｔｙを７５％とし、交流電源電圧の周波数５０Ｈｚ（半波周期＝１０［ｍｓｅｃ］）とする。ここで、図５（ｂ）のテーブルより、電力Ｄｕｔｙを７５％にする為にＣＰＵ２６がヒータ駆動信号を出力するタイミングｔ１は３．６８［ｍｓｅｃ］である。よって、マスク信号生成部９５は、検出したゼロクロス信号幅（格納レジスタ９４（９４Ａ、９４Ｂ）の値）に対し、３．６８／１０倍のカウンタ値となるマスク信号幅ｔ２及びｔ３となる内部のマスク信号を生成して出力すればよい。
【０１１０】
以上のように、Ｎ番目の交流電源電圧の上半波と下半波のそれぞれに対し、マスク信号幅を算出する。そしてその算出した結果を（Ｎ＋１）番目の交流電源電圧の上半波と下半波のマスク信号幅とすることで、交流電源電圧の変動の影響を受けることなく、マスクＤｕｔｙを所望の値にすることが可能となる。
【０１１１】
以上説明したように、本実施例の画像形成装置は、交流電源電圧の周波数そのものが変動した場合でも、発熱体３５ｂへ通電する際、ゼロクロス信号の電圧レベルが切り替わるタイミング毎にパルス信号幅の異なるマスク信号を出力する。そしてこのマスク信号によって、発熱体３５ｂへの供給電力の制御を行うトライアック４４のトライアック駆動回路ｔｄを強制的にオフする。その為、発熱体３５ｂに対して所定Ｄｕｔｙ以上では通電させないようにしながら、位相制御を実施する。よって、実施例１と同様な作用効果を得ることができる。
【０１１２】
［実施例４］
図１１は本実施例に係る画像形成装置のセラミックヒータの駆動回路における交流電源電圧と、ゼロクロス信号と、マスク信号のタイミングを示す波形図であり、交流電源波形とゼロクロス閾値電圧の関係を表わした図である。図１２は図１１に示す交流電源電圧の上半波と下半波に相当するマスク信号の立上げ／立下げを行う際の内部クロック生成部のカウンタ値の関係を表わす波形図である。
【０１１３】
図３に示すトライアック４４は、トライアック４４の両端に所定以上の電圧Ｖ１がかかり、その両端にかかった電圧をトライアック４４のバイアス抵抗５１，５２によって分圧した電圧値が、トライアック４４の動作電圧以上にならないと動作しない。つまり、ゼロクロス検出部５７によるゼロクロス閾値電圧としてのゼロクロス検出電圧をＶ２とすると、Ｖ１＞Ｖ２の関係を満たすゼロクロス検出部５７の閾値電圧の設定を行う必要がある。
【０１１４】
ここで、実施例１乃至３においては、Ｖ１＞Ｖ２の関係が成り立つことが条件となる。しかしながら、Ｖ１＞Ｖ２の関係を満たす為には、ゼロクロス検出部５７の回路バラツキなどを含めたゼロクロス検出部５７の設計が困難な場合もある。
【０１１５】
そこで、本実施例では、Ｖ１＞Ｖ２の関係が成り立たない場合においても、マスク信号による過昇温防止を確実に行うための対策を行う。
【０１１６】
図１１において、斜線で示した領域Ａ及び領域Ｂは、実際のゼロクロスポイントとゼロクロス閾値電圧との間に位置する領域である。
【０１１７】
ここで、領域Ａに着目すると、領域Ａは、交流電源電圧の上半波の開始ポイントである。しかしながら図１１をみると、この領域Ａではマスク信号が“Ｈ”となっていない為、通電を禁止することができないことを意味する。つまり、この領域Ａでヒータ駆動信号が“Ｈ”となった場合、交流電源電圧の上半波ではほぼ１００％の電力が発熱体３５ｂに供給される。一方、領域Ｂでは、マスク信号が“Ｈ”となっている為、領域Ａのような問題はない。
【０１１８】
本実施例では、図１１に示す領域Ａでも、マスク信号が有効（通電を禁止）できる構成として、実施例３に対してマスク信号を“Ｈ”にするタイミングをロジック回路部８１の内部クロック生成部９１（図６参照）でＭ［ＣＬＫ］に相当する時間だけ前倒しする。
【０１１９】
図１２は、交流電源電圧の上半波及び下半波に相当するマスク信号の立上げ／立下げを行う際の内部クロック生成部９１のカウンタ値の関係を具体的に示したものである。マスク信号の立下げに関しては、実施例３で説明しているため、説明は省略する。
【０１２０】
図１２において「立上げＢ」と記載しているマスク信号の立上げタイミングは、ゼロクロス信号のＮ番目の立上りエッジ〜立下りエッジまでをカウントするカウンタ（Ｂｎ）を利用する。ロジック回路部８１は、ゼロクロス信号の（Ｎ−１）番目の立上りエッジ〜立下りエッジまでのカウント値（Ｂ（ｎ−１））と、上記マスク信号の前倒しする時間に相当するクロック数Ｍより以下の計算を行う。
【０１２１】
Ｂｎ＝Ｂ（ｎ−１）−Ｍ                                  ・・・（１）
そして、Ｎ番目の立上りエッジ〜立下りエッジまでをカウントするカウンタ（Ｂｎ）が、式（１）を満たしたタイミングで、ロジック回路部８１はマスク信号を“Ｈ”にする。
【０１２２】
図１２において「立上げＡ」と記載しているマスク信号の立上げタイミングは、ゼロクロス信号のＮ番目の立下りエッジ〜立上りエッジまでをカウントするカウンタ（Ａｎ）を利用する。ロジック回路部８１は、ゼロクロス信号の（Ｎ−１）番目の立下りエッジ〜立上りエッジまでのカウント値（Ａ（ｎ−１））と、上記マスク信号の前倒しする時間に相当するクロック数Ｍより以下の計算を行う。
【０１２３】
Ａｎ＝Ａ（ｎ−１）−Ｍ                                  ・・・（２）
そして、Ｎ番目の立下りエッジ〜立上りエッジまでをカウントするカウンタ（Ａｎ）が、式（２）を満たしたタイミングで、ロジック回路部８１はマスク信号を“Ｈ”にする。
【０１２４】
マスク信号を“Ｈ”にするタイミングの前倒し量は、ゼロクロス検出部５７の回路バラツキなどをふまえて、マスク信号が図１１の領域Ａにも有効になるように設定すればよい。
【０１２５】
本実施例では、駆動回路１００の共通化という観点より、マスク信号の前倒しをゼロクロス信号の立下り／立上りの両方で実施している。ただし、本実施例のゼロクロス検出部５７であれば、前述の通り、図１１の領域Ｂは、既にマスク信号が有効となっている為、必ずしもマスク信号を前倒しする必要はない。
【０１２６】
以上説明したように、マスク信号を“Ｈ”にするタイミングを前倒しすることによって、ゼロクロス検出部５７の回路バラツキに対しても、マスク信号を有効（通電を禁止）させることが可能となる。
【０１２７】
以上説明したように、本実施例の画像形成装置は、Ｖ１＞Ｖ２の関係が成り立たない場合でも、発熱体３５ｂへ通電する際、ゼロクロス信号の電圧レベルが切り替わるタイミング毎にパルス信号幅の異なるマスク信号を出力する。そしてこのマスク信号によって、発熱体３５ｂへの供給電力の制御を行うトライアック４４のトライアック駆動回路ｔｄを強制的にオフする。その為、発熱体３５ｂに対して所定Ｄｕｔｙ以上では通電させないようにしながら、位相制御を実施する。よって、実施例１と同様な作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１２８】
２６：ＣＰＵ、３０：セラミックヒータ、３５ａ：発熱体（大サイズの記録材用）、３５ｂ：発熱体（小サイズの記録材用）、４１：交流電源、４３：リレー、４４：トライアック、５７：ゼロクロス検出部、８１：ロジック回路部、Ａ：画像形成装置、Ｂ：画像形成部、Ｃ：定着装置、Ｐ：記録材、Ｔ：未定着トナー画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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