(57)【要約】【課題】ゼロクロス付近で変化率の大きい台形歪波形のような入力波形においても、正常にゼロクロス信号を検出する。【解決手段】交流電源１１に接続され交流電圧の正側の半波を検出し、当該半波に対応する矩形波を出力する第１のフォトカプラ１２と、交流電源に接続され交流電圧の負側の半波を検出し、当該半波に対応する矩形波を出力する第２のフォトカプラ１３と、第１のフォトカプラ１２から出力される矩形波の後エッジを検出する第１の後エッジ検出回路１４と、第２のフォトカプラ１３から出力される矩形波の後エッジを検出する第２の後エッジ検出回路１５と、第１および第２の後エッジ検出回路の２出力を受けてその論理和出力を生成する論理和回路１６とを備え、論理和回路１６の出力をゼロクロス信号として用いる。【選択図】図１
2006174191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源に接続され交流電圧の正側の半波と負側の半波とを検出し、各々の半波に基づいてゼロクロス信号を得ることを特徴とするゼロクロス検出装置。
【請求項２】
交流電源に接続され交流電圧の正側の半波を検出し、当該半波に対応する矩形波を出力する第１のフォトカプラと、
前記交流電源に接続され交流電圧の負側の半波を検出し、当該半波に対応する矩形波を出力する第２のフォトカプラと、
前記第１のフォトカプラから出力される矩形波の後エッジを検出する第１の後エッジ検出回路と、
前記第２のフォトカプラから出力される矩形波の後エッジを検出する第２の後エッジ検出回路と、
前記第１および第２の後エッジ検出回路の２出力を受けてその論理和出力を生成する論理和回路とを備え、
前記論理和回路の出力をゼロクロス信号として用いることを特徴とするゼロクロス検出装置。
【請求項３】
前記第１および第２の後エッジ検出回路は、前記矩形波の後エッジを検出したとき、所定のパルス幅のパルス信号を生成することを特徴とする請求項２記載のゼロクロス検出装置。
【請求項４】
交流電源の交流電圧のゼロクロスポイントを検出するゼロクロス検出装置と、前記交流電源に基づいて駆動される被駆動部を制御する画像形成装置において、
前記ゼロクロス検出装置は、
交流電源に接続され交流電圧の正側の半波を検出し、当該半波に対応する矩形波を出力する第１のフォトカプラと、
前記交流電源に接続され交流電圧の負側の半波を検出し、当該半波に対応する矩形波を出力する第２のフォトカプラと、
前記第１のフォトカプラから出力される矩形波の後エッジを検出する第１の後エッジ検出回路と、
前記第２のフォトカプラから出力される矩形波の後エッジを検出する第２の後エッジ検出回路と、
前記第１および第２の後エッジ検出回路の２出力を受けてその論理和出力を生成する論理和回路とを備え、
前記論理和回路の出力をゼロクロス信号として用いる
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記被駆動部はヒータおよび光源の少なくとも一方である請求項４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、交流電圧波形のゼロ電位点を検出するゼロクロス検出装置およびこれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ＦＡＸなどの画像形成装置に於いて、交流電源を用いてヒータや光源などの駆動対象を駆動する際、トライアックなどのスイッチング素子を用いて電力制御を行っている。この電力制御には波数制御と位相制御があり、いずれにせよ、スイッチング素子をＯＮにするタイミングの基準として、交流電圧波形の半波の切り替わり点（ゼロクロスポイント）を示す信号（以下ゼロクロス信号）を基に制御を行っている。
【０００３】
図３に従来のゼロクロス検出装置を示す。フォトカプラ３２の入力端子に接続された交流電圧３１によってフォトカプラ３２内の発光素子が点灯し、出力側の受光素子（フォトトランジスタ）をＯＮ／ＯＦＦすることで出力トランジスタ３４を介してゼロクロス信号を得ることが出来る。すなわち、交流電圧の電位に比例して発光素子の発光量が変化し、交流電圧の電位（絶対値）が所定レベル以下に低下したときにフォトトランジスタをＯＮすることが出来ない光量となり、その結果、出力側にゼロクロスポイントを示す信号が出力される。
【０００４】
特許文献１は、このようなゼロクロス検出装置において、フォトカプラの入力側に交流波形をフィルタリングするフィルタ手段を設ける技術を開示している。
【特許文献１】特開２００４−２１２７１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のゼロクロス検出装置においては、入力される交流電圧波形がノイズや変動のないきれいなサイン波であった場合は、問題なく図５に示したように正常にゼロクロス信号が検出される。しかし図４に示した様な、ゼロクロス付近で変化率の大きい歪波形、例えば台形歪波形のような波形においてゼロクロス信号を検出する場合、通常のサイン波のように交流電圧の電位が低下しフォトカプラ内のフォトトランジスタがＯＦＦになる時間が極めて短くなる。そのために、ゼロクロスを検出するための時間が極めて短くなる。その結果正常にゼロクロス信号が検出されず、ゼロクロス信号が消失してしまうという問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、ゼロクロス付近で変化率の大きい台形歪波形のような入力波形においても、正常にゼロクロス信号を検出することができるゼロクロス検出装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるゼロクロス検出装置は、交流電源に接続され交流電圧の正側の半波と負側の半波とを検出し、各々の半波に基づいてゼロクロス信号を得ることを特徴とする。
【０００８】
より具体的には、交流電源に接続され交流電圧の正側の半波を検出し、当該半波に対応する矩形波を出力する第１のフォトカプラと、前記交流電源に接続され交流電圧の負側の半波を検出し、当該半波に対応する矩形波を出力する第２のフォトカプラと、前記第１のフォトカプラから出力される矩形波の後エッジを検出する第１の後エッジ検出回路と、前記第２のフォトカプラから出力される矩形波の後エッジを検出する第２の後エッジ検出回路と、前記第１および第２の後エッジ検出回路の２出力を受けてその論理和出力を生成する論理和回路とを備え、前記論理和回路の出力をゼロクロス信号として用いることを特徴とする。
【０００９】
この構成では、第１および第２のフォトカプラが、交流電圧の正側の半波と負側の半波とを別々に検出し、それぞれ正側の半波と負側の半波に対応する矩形波を生成する。この矩形波の後エッジはゼロクロスポイントの始点に相当する。そこで、論理和回路で両矩形波の後エッジを１つの信号とすることにより、ゼロクロス信号が得られる。
【００１０】
前記第１および第２の後エッジ検出回路として、前記矩形波の後エッジを検出したとき、所定のパルス幅のパルス信号を生成する回路を用いることにより、ゼロクロス信号のパルス幅は一定となる。また、後エッジを利用することにより、ゼロクロスポイントを遅延なく検出することができる。
【００１１】
本発明による画像形成装置は、交流電源の交流電圧のゼロクロスポイントを検出するゼロクロス検出装置と、前記交流電源に基づいて駆動される被駆動部を制御する画像形成装置において、前記のようなゼロクロス検出装置を採用したものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、交流電源に接続され交流電圧の正側の半波と負側の半波とを検出し、各々の半波に基づいてゼロクロス信号を得るので、ゼロクロスポイントを通過する時間がいかに短くともその時間に左右されず、ゼロクロスポイントを通過する限りゼロクロス信号を確実に検出することができる。
【００１３】
その結果、入力される交流電圧波形が、ゼロクロス付近で変化率の大きい歪波形、例えば台形歪波形のような波形の場合においても、ゼロクロス信号を検出することが可能となる。また、後エッジを利用することにより、ゼロクロスポイントを遅延なくより正確なタイミングで検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本実施の形態に係るゼロクロス検出装置１００の回路構成を表した回路図である。本実施の形態においては、第１および第２のフォトカプラ１２，１３が抵抗を介して同一の交流電源１１に接続される。但し、フォトカプラ１２，１３内の入力側素子である発光ダイオード１２ａ，１３ａの向きは両フォトカプラで逆である。フォトカプラ１２の出力側素子であるフォトトランジスタ１２ｂの出力は立下り検出回路（後エッジ検出回路）１４を介して論理和（ＯＲ）回路１６の一方の入力端子に接続される。フォトカプラ１３の出力側素子であるフォトトランジスタ１３ｂの出力は立下り検出回路（後エッジ検出回路）１５を介して論理和回路１６の他方の入力端子に接続される。立下り検出回路１４，１５は同一構成の回路であり、例えばワンショットマルチバイブレータや５５５タイマＩＣ等、入力信号の立下りエッジ（この場合、後エッジ）に応じて所定のパルス幅のパルス信号を一つ出力する回路である。本実施の形態においては一例として立下りエッジを検出しているが、立上りエッジに基づいてゼロクロス信号を検出することもできる。
【００１６】
次に図１の回路の動作について説明する。図２は図１の回路の主要部の信号波形を示すタイミング図である。
【００１７】
図２において、交流電源より図２（ａ）に示す非測定波形としての交流波形を入力する。次に第１のフォトカプラ１２において正側の半波に対応する矩形波信号を出力する。図２（ｂ）は第１のフォトカプラ出力として正側の半波に対応する矩形波信号を示す信号波形である。同様に第２のフォトカプラにおいて負側の半波に対応する矩形波信号を出力する。その出力波形は図２（ｃ）のようになる。
【００１８】
第１のフォトカプラ１２によって出力された正側の半波に対応する矩形波信号の立下りエッジを検出する立下り検出回路１４によって、正側の半波に対応する矩形波信号の立下り時にワンショット（単発）のパルス波形を図２（ｄ）のように出力する。同様に、第２のフォトカプラ１３によって出力された負側の半波に対応する矩形波信号に基づいて、立下り検出回路１５によって、負側の半波に対応する矩形波信号の立下り時にワンショットのパルス波形を図２（ｅ）のように出力する。図２（ｂ）（ｃ）の波形から分かるように、矩形波信号の前エッジである立上りエッジは検出回路の特性により実際のゼロクロスポイントより遅延して現れるのに対し、矩形波信号の後エッジである立下りエッジは実際のゼロクロスポイントに先だって出力する。したがって、立下り検出回路１４，１５の遅延があっても、より正確なゼロクロスポイントに合致したゼロクロス信号が得られる。
【００１９】
次に、論理和回路１６において、正側、負側の半波に対応する矩形波信号の立下りを検出した検出信号の論理和をとる。論理和回路１６より出力された波形は図２（ｆ）に示す。
【００２０】
このように図１の回路では、図３に示した従来技術のように電圧がゼロ付近にある期間をゼロクロスポイントとして直接的に検出するのではなく、交流電圧波形の正側と負側で別個にそれぞれ正側の半波と負側の半波に相当するフォトカプラ出力を得て、それぞれの立下りエッジを立下り検出回路１４，１５で検出するようにしたので、台形的形状の交流波形であっても（すなわち電圧がゼロ付近にある期間がどんなに短くても）ゼロクロスポイントにおいて確実にゼロクロス信号を検出することができる。
【００２１】
図６は、図１に示したゼロクロス検出装置１００を利用する画像形成装置の制御ハードウェア構成を示すブロック図である。この装置全体はＣＰＵを含む制御部２００により制御される。制御部２００は、メモリ２０１に格納された制御プログラムに従って動作する。メモリ２０１は、制御プログラムの他、画像データ等、各種のデータを一時的に記憶することができる。画像入力部２０２は、複写機の場合にはイメージスキャナ、プリンタの場合には印刷データ通信部、ファクシミリの場合には回線通信部を含み、入力画像データを制御部２００に転送する。各種センサ２０３は、装置の動作に必要な各種のセンサを含むセンサ群であり、センサ出力を制御部２００に入力する。
【００２２】
画像形成部２０４は、周知の電子写真方式等により用紙上にトナー画像を形成する部位である。定着部２０８は、画像形成部２０４で形成されたトナー像を熱および圧力により用紙に定着させる部位であり、内部にヒータ制御回路４０を有し、ゼロクロス検出装置１００で得られたゼロクロス信号をヒータ制御に利用する。
【００２３】
給紙部２０５は、制御部２００の制御下で給紙段からの用紙のピックアップおよび給紙を行う機構であり、駆動源の動力をピックアップローラおよび給紙ローラに選択的に伝達するクラッチ等を含む。用紙搬送部２０６は制御部２００の制御下で給紙された用紙の搬送を行う機構であり、駆動源の動力を搬送ローラに選択的に伝達するクラッチ等を含む。操作パネル部２０７は、ユーザに対して種々の情報を提供する表示部（例えばＬＣＤ等）および各種の指示を入力するための入力部（例えばテンキーや操作ボタン等）を有する。各種の指示には、プリント指示、枚数設定、濃度設定、給紙段選択、モード選択、等を含む。なお、図６において交流電源は図示省略してある。
【００２４】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、上記で言及した以外にも種々の変形、変更を行うことが可能である。例えば、ゼロクロス検出装置の用途として画像形成装置の定着部への利用例を示したが、本発明は、定着部以外、あるいは、画像形成装置以外の装置への適用を排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態に係るゼロクロス検出装置の回路構成を表した回路図である。
【図２】図１の回路の主要部の信号波形を示すタイミング図である。
【図３】従来のゼロクロス検出装置を示す回路図である。
【図４】ゼロクロス付近で変化率の大きい歪波形、例えば台形歪波形のような波形においてゼロクロス信号を検出する場合の説明図である。
【図５】図３の従来のゼロクロス検出装置において正常にゼロクロス信号が検出される場合の説明図である。
【図６】図１に示したゼロクロス検出装置を利用する画像形成装置の制御ハードウェア構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２６】
１１…交流電源
１２，１３…フォトカプラ
１２ａ，１３ａ…発光ダイオード（発光素子）
１２ｂ，１３ｂ…フォトトランジスタ（受光素子）
１４，１５…立下り検出回路（後エッジ検出回路）
１６…論理和回路
３１…交流電圧
３２…フォトカプラ
３４…出力トランジスタ
【図１】
2006174191.tif 000003
【図２】
2006174191.tif 000004
【図３】
2006174191.tif 000005
【図４】
2006174191.tif 000006
【図５】
2006174191.tif 000007
【図６】
2006174191.tif 000008