(57)【要約】【課題】装置へ安定した電圧を供給でき、装置電源がオフせず、装置が正常に動作する。【解決手段】本発明は、ヒータ部により定着を行う定着器と、前記ヒータ部に電力を供給する電源部とを備えた画像形成装置において、前記電源部は、入力電圧を検知する電圧検知部と、前記ヒータ部をオンオフするヒータオンオフ切り替え部とを有し、前記ヒータオンオフ切り替え部は、前記ヒータオフ時に前記電圧検知部による検知電圧結果を元に、前記ヒータ部のオンオフを切り替えることを特徴とする。【選択図】      図３
2015004891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータ部により定着を行う定着器と、前記ヒータ部に電力を供給する電源部とを備えた画像形成装置において、
前記電源部は、入力電圧を検知する電圧検知部と、前記ヒータ部をオンオフするヒータオンオフ切り替え部とを有し、
前記ヒータオンオフ切り替え部は、前記ヒータオフ時に前記電圧検知部による検知電圧結果を元に、前記ヒータ部のオンオフを切り替えることを特徴とした画像形成装置。
【請求項２】
前記ヒータオンオフ切り替え部は、前記検知電圧結果を元に、１又は複数のヒータをオンオフさせることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記ヒータオンオフ切り替え部は、前記検知電圧結果を元に、１又は複数のヒータのオンタイミングをずらすことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記電圧検知部は、ツェナーダイオード、フォトカプラ及びトランジスタで構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記ツェナーダイオードにより閾値を設定することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記ヒータオンオフ切り替え部は回路であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記回路はスイッチ素子を使用することを特徴とした請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記ヒータオンオフ切り替え部は、制御部によってオンタイミングが制御されることを特徴とする請求項３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、定着器を有する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置は、定着器の熱源として複数のヒータを備えている。このような画像形成装置では、前記各ヒータへの通電を開始する際に、ヒータ通電時間を制限することで突入電流を抑制し、AC入力電圧の低下を緩和している。
【０００３】
従来は、無負荷（ヒータオフ）時のAC電圧と、ヒータオン時のAC電圧の差分を検出してヒータを制御していた。
【０００４】
このような従来の画像形成装置の例としては特許文献１に記載のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１７００７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、通常、画像形成装置では、ヒータ突入電流以外に、機器の設置場所や配電状態によって生じるラインインピーダンス、装置内部の配線抵抗やコイルなどによる影響を受ける。この影響により、AC入力電圧の低下が発生し、安定した電圧を供給できずに装置電源が動作せず、装置の正常な動作ができなくなるという問題がある。即ち、複数のヒータを同時にオンさせると、他の要素も合わさってAC入力電圧の低下が発生し、安定した電圧を供給できず、装置電源が動作せず、装置が正常動作できなくなるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記の課題を解決する為に、ヒータ部により定着を行う定着器と、前記ヒータ部に電力を供給する電源部とを備えた画像形成装置において、前記電源部は、入力電圧を検知する電圧検知部と、前記ヒータ部をオンオフするヒータオンオフ切り替え部とを有し、前記ヒータオンオフ切り替え部は、前記ヒータオフ時に前記電圧検知部による検知電圧結果を元に、前記ヒータ部のオンオフを切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は上記特徴を有するので、ヒータ突入電流、機器の設置場所や配電状態によって生じるラインインピーダンス、装置内部の配線抵抗やコイルなどによる入力電圧の低下を防止し、安定した電圧を供給でき、装置の正常動作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の構成を機能面から示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の電源部とヒータ部の詳細構成を示す回路図である。
【図４】比較例の画像形成装置の電圧等の変化を示すタイムチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の電圧等の変化を示すタイムチャートである。
【図６】図５の画像形成装置においてAC電圧値を変えた場合の電圧等の変化を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の構成を機能面から示すブロック図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の電源部を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の電圧等の変化を示すタイムチャートである。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の印刷制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る画像形成装置は、定着器のヒータオフ時のAC入力電圧を検出し、ヒータオンオフ制御するようにしたものである。以下に、本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
［第１実施形態］
（Ａ−１）構成
第１実施形態では、ヒータオフ時にAC電圧の低下を検出し、ウォーミングアップや印刷時に、複数ヒータのうち、１つ以上のヒータをオフすることで、安定した電圧を供給することができて、装置電源がオフせず、装置が正常に動作するようにしたものである。以下に、本実施形態の画像形成装置の具体的構成を説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態の画像形成装置１００の概略構成を示す断面図である。画像形成装置１００は、給紙部１、画像形成部２、定着部３及び用紙排出部４に大別される。以下に、画像形成装置１００の構成を、印刷動作の順で説明を行う。
【００１３】
給紙部１は、用紙をセットする為の用紙カセット５、用紙を給紙するためのピックアップローラ６、７、８、用紙を画像形成部２へ搬送する為のレジストローラ９、１０を含んで構成されている。
【００１４】
画像形成部２は、カラー印刷装置の場合、プロセス色毎に分けられている。即ち、カラー印刷装置では、図中の右側からブラック（K）、イエロー（Y）、マゼンダ（M）、シアン（C）の順に４つのユニットが配置されている。各ユニットは、静電潜像担持体である感光ドラム１１と、この感光ドラム１１に接触して感光ドラム１１の表面に均一に高電圧を帯電させる帯電ローラ１２と、感光ドラム１１に接触するトナー担持体である現像ローラ１３と、現像ローラ１３に接触しトナーを現像ローラ１３へ供給するトナー供給ローラ１４とを備えて構成されている。
【００１５】
また、露光部であるLEDヘッド１５は、感光ドラム１１の上部に配置されている。また、分離可能なトナーカートリッジ１６が各色に対応して配置されている。また、各ユニットの下側には、転写ベルト１７と転写ローラ１８とが配置されている。転写ベルト１７は、用紙を搬送すると共に、感光ドラム１１に形成されたトナー像を用紙へ転写させる転写体である。転写ローラ１８は、この転写ベルト１７を介して感光ドラム１１と当接されている。
【００１６】
定着部３は、ヒータ部により定着を行う定着器である。この定着部３には、用紙に転写されたトナーを定着させる定着ローラ１９が配置されている。この定着ローラ１９の内部には、ハロゲンランプに代表されるヒータ２０、定着ローラ１９の表面温度を検出する為のサーミスタに代表される温度検出センサ２１が配置されている。この定着部３では、ヒータ２０で加熱され、温度検出センサ２１の検出温度に基づいて設定温度に調整された定着ローラ１９が、用紙に転写されたトナーを、加熱し加圧して用紙に定着させる。
【００１７】
用紙排出部４には、定着部３で定着が完了した用紙を、装置筐体の上面のスタッカ２３に排出する為の排出ローラ２２が配置されている。
【００１８】
図２は、本実施形態の画像形成装置の構成を機能面から示すブロック図である。図２に示す画像形成装置では主に、電源部５００、定着部６００、制御部７００を備えている。
【００１９】
電源部５００は、ヒータ部に電力を供給するための電源部である。電源部５００は、整流／平滑回路５０１、電圧検出回路５０２、DC−DC変換部５０３、ACゼロクロス回路５０４及びヒータオンオフ回路５０５に大別される。電源部５００は、一般的には、商用電源１０００より出力されるAC電圧にて動作する。整流／平滑回路５０１は、AC電圧を整流し、平滑する。電圧検出回路５０２は、入力電圧を検知するための電圧検知部である。電圧検出回路５０２は、ヒータオフ時に入力電圧を検知する。ここでは電圧検出回路５０２は、整流、平滑されたAC電圧を検出する。DC−DC変換部５０３は、制御部７００へDC電圧を供給する。一例として、アクチュエータ系へDC２４V、ロジック系へDC５V、３．３Vを供給している。電源部５００より出力されるDC電圧の種類は、制御部とのマッチングで決定されるのが一般的である。ACゼロクロス回路５０４は、後述のCPU７０１へACゼロクロス信号を出力する回路である。ヒータオンオフ回路５０５は、後述のCPU７０１から出力されるヒータオンオフ制御信号により、ヒータオフ時に前記電圧検出回路５０２による検知電圧結果を元に、前記ヒータ部のオンオフを切り替える回路（ヒータオンオフ切り替え部）である。ヒータオンオフ回路５０５は、検知電圧結果を元に、１又は複数のヒータ部のオンオフを制御する。ここでは、メインヒータとサブヒータの２つのヒータがあるため、これら２つのヒータ部のオンオフを制御する。
【００２０】
定着部６００は、ヒータ部６０１及び温度検出センサ６０２に大別される。定着部６００の機能は前述した説明（図１に基づく説明）の通りである。
【００２１】
制御部７００は、CPU７０１、ROM７０２、RAM７０３、温度検出部７０６、センサオンオフ回路７０７、高圧電源７０８、ヘッド制御部７０９及びアクチュエータ駆動部７１０を備えて構成されている。
【００２２】
CPU７０１は、プログラムや設定データを保存している不揮発性の記憶部品のROM７０２に書き込まれたプログラムによって動作する装置であり、画像形成装置の全体制御やヒータオンオフ制御を行う。また、CPU７０１は、時間計測のカウンタ７１１などを内蔵している。RAM７０３は、データ保管、読み出しを行うメモリである。温度検出部７０６は、定着部６００の温度検出センサ６０２の出力を抵抗分圧し、CPU７０１へ温度検出信号を出力する。センサオンオフ回路７０７は、トランジスタで構成され、省電力モード時に、CPU７０１よりセンサオフ信号が出力され、後述の各種センサに供給する電源をオフする。高圧電源７０８は、前述の図１で説明した、画像形成部２の感光ドラムや各種ローラへ高圧電圧を印加する電源である。ヘッド制御部７０９は、前述の図１で説明した、LEDヘッド１５のオンオフを制御する制御部である。アクチュエータ駆動部７１０は、CPU７０１より出力されるロジック信号を元に、後述するアクチュエータ８０１へ駆動信号を出力する専用ドライバである。
【００２３】
また、給紙部１、画像形成部２、用紙排出部４は、前述の図１の説明の通りである。符号は図１と同一とする。
【００２４】
各種センサ８００は、給紙部１、画像形成部２、定着部６００、用紙排出部４に配設された用紙位置検出用の図示しない用紙走行路センサや、画像濃度、色ずれ補正用のセンサなどを指す。
【００２５】
アクチュエータ８０１は、前述のアクチュエータ駆動部７１０により駆動される、給紙部１、画像形成部２、定着部６００、用紙排出部４に配設された図示しないモータ、クラッチ、ソレノイドや空冷用のFAN等を指す。これらが制御部７００によって制御されて、画像形成動作が実現される。
【００２６】
図３は、前述の図２で説明した電源部５００とヒータ部６０１の詳細構成を示す回路図である。電源部５００は、保護素子２０００、フィルタ２００１、整流／平滑回路５０１、電圧検出回路５０２、DC−DC変換部５０３、ACゼロクロス回路５０４及びヒータオンオフ回路５０５に大別される。
【００２７】
保護素子２０００は、過電流保護用のヒューズや雷サージ保護用のバリスタなどで構成される。フィルタ２００１は、コモンあるいはチョークコイルとコンデンサで構成されることが一般的である。整流／平滑回路５０１は、整流ダイオード５００１と電解コンデンサ５００２で構成される。整流ダイオード５００１は、４つのダイオードで構成され、一般的に４素子入りのブリッジダイオードを使用することが多い。
【００２８】
また、電源オン時の電解コンデンサ５００２の突入電流を抑制する為に、入力部に図示しない突入抑制回路を備えている。サーミスタや、抵抗とスイッチ素子であるトライアックやリレーを組み合わせた回路を使用する。
【００２９】
電圧検出回路５０２は、ツェナーダイオード６００１、６００６と、フォトカプラ６００２、６００３と、トランジスタ６００４、６００５とで構成される。ツェナーダイオード６００１、６００６は、２個を図示しているが、検出電圧などに応じて３個以上選択する場合もある。トランジスタ６００４、６００５は、ＮＰＮトランジスタであり、コレクタ端子は、ヒータオンオフ制御信号に接続される。電圧低下を検出した場合、フォトカプラ６００２、フォトカプラ６００３の出力はHiレベルとなり、トラレジスタ６００４、トランジスタ６００５はオンする。電圧検出回路の構成は一例であり、構成は特に限定しない。
【００３０】
DC−DC変換部５０３は、前述の図２の説明の通りである。ACゼロクロス回路５０４は、整流ダイオード４００１とフォトカプラ４００２とにより構成され、CPU７０１へゼロクロス点でHiレベルを出力する回路である。ACゼロクロス回路５０４の構成は一例であり、構成は特に限定しない。
【００３１】
ヒータオンオフ回路５０５は、CPU７０１より出力される、メインヒータオンオフ制御信号によりオンオフするフォトトライアック３００１と、サブヒータオンオフ制御信号によりオンオフするフォトトライアック３００３と、フォトトライアック３００１がオンオフすることによりオンオフするスイッチ部であるトライアック３００２と、フォトトライアック３００３がオンオフすることによりオンオフするスイッチ部であるトライアック３００４とで構成されている。図３では２系統の回路を図示しているが、使用するヒータの数によっては、１回路あるいは３回路以上の構成となる場合もある。ヒータオンオフ回路５０５は、ヒータ部６０１に接続される。
【００３２】
ヒータ部６０１は、ハロゲンランプなどに代表される熱源７００１、７００２と、保護用としてサーモスタット７００３を備えている。前述のヒータオンオフ回路５０５のトライアック３００２がオンすることにより、熱源７００１に電圧を供給する。また、ヒータオンオフ回路５０５のトライアック３００４がオンすることにより、熱源７００２に電圧を供給する。この熱源７００１、７００２の温度は、常時認識される状態に置かれる。温度検出センサ６０２によって間接的に熱源７００１、７００２の温度を測定するようにしてもよいが、熱源７００１、７００２に温度センサ（図示せず）を取り付けて、熱源７００１、７００２の温度を直接測定するようにしてもよい。そして、電源投入時に、CPU７０１はサーミスタ信号からヒータ部６０１の熱源７００１、７００２の温度状態を検出する。
【００３３】
（Ａ−２）動作
次に、上記構成の画像形成装置の動作について説明する。以下では、本実施形態の画像形成装置の動作を従来の画像形成装置と比較しながら説明する。
【００３４】
図４は比較例の画像形成装置の電圧等の変化を示すタイムチャートである。図５、図６は本実施形態の画像形成装置の電圧等の変化を示すタイムチャートである。これらのタイムチャートの縦軸は電圧あるいは電流、横軸は時間である。
【００３５】
まず、図４の比較例のタイムチャートを説明する。図４の比較例の波形は上から、AC電圧、DC出力電圧、ACゼロクロス信号、メインヒータ制御信号、サブヒータ制御信号、ヒータ電流である。横軸は、装置の動作モードで分けて記載している。動作モードの順番は一例である。
【００３６】
図４の比較例の（ｔ１）地点にて、図示しない装置の電源スイッチオンにより、AC電圧V1rmsが電源部５００に供給される。ここで、V1rmsは、機器の設置場所や配電状態によって生じるラインインピーダンスによりAC電圧が低下していると仮定し、定格電圧未満とする。日本国内の場合、定格電圧の最小値は、定格１００Vから１０％引いた９０Vが一般的である。AC電圧V1rms供給後、電源部５００の平滑コンデンサ５００２を充電し、DC−DC変換部５０３により、DC出力電圧DC２４V、５V、３．３V出力を開始する。DC出力電圧が定常状態となるまでの時間は数百ｍｓ程度である。また、DC出力電圧の出力と共に、ACゼロクロス信号も出力される。
【００３７】
次に（ｔ２）地点にて、DC出力電圧が定常状態に達し、ウォームアップ開始となる。ウォームアップ開始時のヒータオンオフ制御は、複数ヒータの場合、複数ヒータを全てオンさせる。また、ヒータは、特にハロゲンランプの場合、コールドスタート時の抵抗値は数Ωと低く、ヒータへ通電開始時の突入電流が非常に高くなる。よってヒータオン開始時の所定時間は、突入電流抑制を目的に、ACゼロクロス信号を用いて位相制御を行っている。なお、スタート時に高温の場合、抵抗値は高くなるため、高温では電圧降下の影響が小さいが、低温では大きくなる。
【００３８】
ここで、位相制御の概要を説明する。最初に、CPU７０１にてACゼロクロス信号のエッジを２回以上検出する。ACゼロクロス回路５０４のダイオード４００１によりAC電圧を整流し、AC電圧がある閾値以下にてフォトカプラ４００２のフォトダイオードがオフする。つまりゼロクロス点付近のみ、フォトカプラ４００２のフォトダイオードがオフし、フォトカプラ４００２のフォトトランジスタがオフする。これにより、ゼロクロス点でCPU７０１へHiレベルのACゼロクロス信号を出力する。Hiレベルの時間幅は回路構成、AC入力電圧によるが、１〜２ms程度である。また、検出回数は任意であるが、誤検出を考慮して３−４回検出する。エッジ検出はネガエッジ、ポジエッジどちらの検出でも構わない。ACゼロクロス信号のエッジ検出確定後、ACゼロクロス点より、AC電圧の位相９０−１８０°の中の任意の地点でヒータをオンさせることにより突入電流を抑制する。この場合、ヒータ温度によって抵抗値が変化するため、温度センサで測定したヒータ温度が低いときは、位相制御のオン位相角を１８０°寄り（極力電圧が低いポイント）でオンにし、高いときは９０°寄り（電圧が高いポイント）でオンにする。
【００３９】
図４の比較例の（ｔ２）地点のメインヒータ制御信号、サブヒータ制御信号及びヒータ電流のオン開始時が上記を模した波形である。定格電圧±１０％、ヒータ抵抗−温度特性を元に、位相制御回数、位相角を設定する。以上が位相制御の概要となる。
【００４０】
次に、図４の比較例の（ｔ２）地点にて、CPU７０１はメインヒータ制御信号Hiレベル、サブヒータ制御信号Hiレベルを出力する。これにより、ヒータオンオフ回路のフォトトライアック３００１、３００３がオンとなり、トライアック３００２、３００４がオンとなる。これにより、熱源７００１、７００２へ通電を開始する。
【００４１】
この時、ヒータ突入電流により、AC電圧はヒータオフ時のV1rmsより低いV2rmsへ低下する。V2がDC−DC変換部５０３の内部の図示しない電源制御ICの動作電圧範囲外あるいはブラウンイン電圧より低い場合、電源制御ICのスイッチング動作は停止する。
【００４２】
図４の比較例の（ｔ３）地点は、電源スイッチング停止により、DC出力電圧が垂下開始するタイミングを模している。また、図４の比較例では、DC出力電圧が垂下後に復旧しない例を記載している。これにより、図示しないオペレーションパネルの表示は消灯状態となる。
【００４３】
回路構成、電源制御ICの種類などによっては、リスタート機能を有するものもある。このリスタート機能を有してAC電圧が復旧した場合、電源制御ICのスイッチング動作も復旧する。その場合、（ｔ１）から（ｔ４）区間を繰り返す動作となる。具体的には、電源スイッチング停止⇒DC出力電圧垂下⇒ヒータオフ⇒AC電圧復旧⇒電源スイッチング復旧⇒DC出力電源復旧⇒ヒータオン⇒AC電圧低下⇒電源スイッチング停止を繰り返す動作となり得る。この場合、図示しないオペレーションパネルの表示は、消灯と点灯を繰り返し、点滅のような状態となる。以上が比較例の説明である。
【００４４】
次に、図５の本実施形態のタイムチャートを説明する。図５の本実施形態の波形は上から、AC電圧、整流／平滑電圧、DC出力電圧、電圧検出カプラ６００２出力、電圧検出カプラ６００３出力、メインヒータ制御信号、サブヒータ制御信号、ヒータ電流である。ACゼロクロス信号については、上記図４の比較例と同一の為、省略する。横軸は、装置の動作モードで分けて記載している。動作モードの順番は一例である。図５の本実施形態の（ｔ１’）地点にて、図示しない装置の電源スイッチオンにより、AC電圧V1rmsが電源部５００に供給される。ここで、比較例と同様、AC電圧V1rmsは機器の設置場所や配電状態によって生じるラインインピーダンスにより低下していると仮定し、定格電圧未満とする。
【００４５】
次に（ｔ２’）地点にて、AC電圧V1rms供給後、DC出力電圧DC２４V、５V、３．３V出力を開始する。
【００４６】
ここで、電圧検出回路について説明する。電圧検出値はAC実効電圧を整流、平滑したピーク電圧を検出する為、AC１００V入力の場合、１００×√２＝１４１V程度となる。また、ツェナーダイオード６００１、６００６の選択により、二つの任意の閾値となるVz1、Vz2を持つことができる。これらの閾値は、AC定格電圧Min未満から電源制御IC動作電圧の範囲で決定する。一例として、二つの閾値を、Vz1＝電源制御IC動作電圧Min×マージン１．１＝５０×√２×１．１＝７８V、Vz2＝AC入力電圧Min×√２×マージン０．９５＝９０×√２×０．９５＝１２０Vとすると、ツェナーダイオード６００１のツェナー電圧が８０V近辺、ツェナーダイオード６００６のツェナーダイオード電圧が４０V近辺の物を選定する必要がある。マージンは任意で決定する。また、AC電圧を電源部５００の整流／平滑回路５０１にて整流、平滑した整流／平滑電圧V1peak、V3peakと電圧検出回路の閾値Vz1、Vz2との関係は、Vz2＞V1peak＞V3peak＞Vz1となる。
【００４７】
仮にAC８５V入力の場合、ツェナーダイオード６００１がオンとなり、フォトカプラ６００３の内部のフォトダイオードがオン、フォトカプラ６００３の内部のフォトトランジスタがオンとなる為、フォトカプラ６００３の出力がLoとなる。そして、フォトカプラ６００３の出力と接続されているトランジスタ６００４はオフの為、トランジスタ６００４に接続されているメインヒータオンオフ制御信号は、CPU７０１にて制御可能な状態となる。
【００４８】
一方、ツェナーダイオード６００６はオフであり、フォトカプラ６００２の内部のフォトダイオードがオフ、フォトカプラ６００２の内部のフォトトランジスタがオフとなる為、フォトカプラ６００２の出力はHiとなる。フォトカプラ６００２の出力と接続されているトランジスタ６００５はオンとなる為、トランジスタ６００５に接続されているサブヒータオンオフ制御信号はLo固定となる。CPU７０１より出力されるヒータオンオフ制御信号はHiアクティブの為、サブヒータオンオフ制御信号はハードでオフ固定となる。以上が電圧検出回路の説明である。
【００４９】
次に（ｔ３’）地点にて、電圧検出カプラ６００２の出力がLo、電圧検出カプラ６００３の出力がHiとなる為、メインヒータ制御信号は制御可能、サブヒータ制御信号はオフ固定の状態となる。
【００５０】
次に（ｔ４’）地点にて、DC出力電圧が定常状態に達し、ウォームアップ開始となる。比較例と異なり、サブヒータオフ固定の為、メインヒータのみオンを開始する。よって、AC電圧低下を抑制することができ、電源制御ICの動作電圧範囲外となることがなく、正常動作を継続できるという効果が得られる。
【００５１】
次に（ｔ５’）地点にて、ウォームアップ完了後、印刷指示が発生しない場合、待機状態となる。複数ヒータを備え、且つ、高電力ヒータ、低電力ヒータに分かれる場合、待機時は全ヒータオフあるいは低電力ヒータのみオンさせることが多い。サブヒータは主にウォームアップ補助として使用している。本実施形態では、AC電圧低下が発生した場合、サブヒータをハードでオフ固定とする為、待機時は、メインヒータオンかサブヒータオフが前提となる。図５では、AC電圧低下が継続する例であり、待機時はヒータオフとする。
【００５２】
次に（ｔ６’）地点にて、印刷指示が発生した場合、印刷開始となる。以上が図５のタイムチャートの説明である。
【００５３】
次に、図６の本実施形態のタイムチャートを説明する。上記図５のタイムチャートと異なる点は、AC電圧値である。図５のAC電圧V1rms、V3rmsと図６のV4rmsとの関係は、V1rms＞V3rms＞V4rmsである。また、整流／平滑後の電圧V4peakと電圧検出回路の閾値Vz1、Vz2との関係は、Vz2＞Vz1＞V4peakとなる。つまり、メインヒータ、サブヒータがオフ固定となる例である。
【００５４】
（ｔ１”）地点にて、図示しない装置の電源スイッチオンにより、AC電圧V1が電源部５００に供給される。
【００５５】
（ｔ２”）地点にて、AC電圧V1供給後、DC出力電圧DC２４V、５V、３．３V出力を開始する。
【００５６】
（ｔ３”）地点にて、ツェナーダイオード６００１がオフとなり、フォトカプラ６００３の内部のフォトダイオードがオフ、フォトカプラ６００３の内部のフォトトランジスタがオフとなる為、フォトカプラ６００３の出力がHiとなる。そして、フォトカプラ６００３の出力と接続されているトランジスタ６００４はオンの為、トランジスタ６００４に接続されているメインヒータオンオフ制御信号はLo固定なる。
【００５７】
一方、ツェナーダイオード６００６はオフであり、フォトカプラ６００２の内部のフォトダイオードがオフ、フォトカプラ６００２の内部のフォトトランジスタがオフとなる為、フォトカプラ６００２の出力はHiとなる。フォトカプラ６００２の出力と接続されているトランジスタ６００５はオンとなる為、トランジスタ６００５に接続されているサブヒータオンオフ御御信号はLo固定となる。
【００５８】
次に（ｔ４”）地点にて、ウォームアップ開始となり、CPU７０１より、メインヒータ制御信号Hi出力、サブヒータ制御信号Hi出力がされるが、トランジスタ６００４、６００５にてLo固定としている為、ヒータオンにはならない。
【００５９】
（ｔ５”）地点にて、前記定着部の温度検出センサ６０２にて所定時間温度を検出し、CPU７０１により低温と判断すると、図示しないオペレーションパネルの表示は低温エラーとなり、装置エラー状態で動作停止となる。
【００６０】
（Ａ−３）効果
以上のように、第１実施形態によれば、ヒータオフ時にAC電圧の低下を検出し、ウォーミングアップや印刷時に、複数ヒータのうち、１つ以上のヒータをオフすることで、安定した電圧を供給でき、装置電源がオフせず、装置が正常に動作するという効果が得られる。また、AC電圧の低下による装置エラー表示が可能となるという効果が得られる。
【００６１】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、ヒータオンオフ切り替え部としてのヒータオンオフ回路５０５は、検知電圧結果を元に、１又は複数のヒータのオンタイミングをずらす。本実施形態では、メインヒータとサブヒータの２つのヒータがあるため、具体的には、電圧検出結果をCPUへ出力し、メインヒータとサブヒータのオンタイミングをずらして両方オンさせることで、ウォームアップ時間短縮を可能とし、待機時にサブヒータオンを可能とし、印刷指示から印刷開始までの時間短縮を可能とするものである。
【００６２】
（Ｂ−１）構成
まず、第２実施形態に係る画像形成装置の構成を示す。図７は第２実施形態に係る画像形成装置の構成を機能面から示すブロック図である。本実施形態の画像形成装置が第１実施形態の画像形成装置と相違する点は、電源部５００の電圧検出回路９０００の出力を、制御部７００のCPU７０１へ接続する点である。他の構成は、図２に示す第１実施形態の画像形成装置と同様である。
【００６３】
また、図８は第２実施形態に係る電源部を示すブロック図である。この電源部が第１実施形態と相違する点は、電圧検出回路９０００のフォトカプラ９００４の出力を電圧低下２信号、フォトカプラ９００３の出力を電圧低下１信号とし、第１実施形態の電圧検出回路５０２のトランジスタ６００４、６００５を削除している点である。他の部分の構成は第１実施形態と同様である。このため、第１実施形態と同様の部分には、第１実施形態と同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６４】
上述の電圧検出回路９０００の電圧検出結果をCPU７０１へ出力し、メインヒータとサブヒータのオンタイミングをずらして両方オンさせることで、ウォームアップ時間の短縮が可能となる。この結果、第１実施形態のハード回路によるヒータオフと異なり、待機時にサブヒータオンが可能となり、印刷指示から印刷開始までの時間短縮が可能となる。
【００６５】
また、装置エラー表示をAC電圧低下エラーにするなど、電圧低下異常をユーザーに知らせることが可能となる。
【００６６】
（Ｂ−２）動作
次に、本実施形態の画像形成装置の動作を図９のタイムチャートを基に説明する。図９は本実施形態の画像形成装置の電圧等の変化を示すタイムチャートである。このタイムチャート縦軸は電圧あるいは電流、横軸は時間である。図９の本実施形態の波形は上から、AC電圧、整流／平滑電圧、DC出力電圧、電圧低下２信号、電圧低下１信号、メインヒータ制御信号、サブヒータ制御信号、ヒータ電流である。ACゼロクロス信号については、第１実施形態と同一の為、省略する。横軸は、装置の動作モードで分けて記載している。動作モードの順番は一例である。
【００６７】
図９の本実施形態の（Ｔ１）地点にて、図示しない装置の電源スイッチオンにより、AC電圧V1’rmsが電源部５００に供給される。ここで、第１実施形態と同様、V1’rmsは機器の設置場所や配電状態によって生じるラインインピーダンスによりAC電圧が低下していると仮定し、定格電圧未満とする。
【００６８】
次に（Ｔ２）地点にて、AC電圧V1’rms供給後、DC出力電圧DC２４V、５V1３．３V出力を開始する。
【００６９】
（Ｔ３）地点にて、電圧低下２信号がLo出力、電圧低下１信号がHi出力となる。
【００７０】
ここで、電圧検出回路について説明する。電圧検出値はAC実効電圧を整流、平滑したピーク電圧を検出する為、AC１００V入力の場合、１００×√２＝１４１V程度となる。また、ツェナーダイオード９００１、９００２の選択により、任意の閾値をVz1’、Vz2’と二つ持つことができ、AC入力電圧Min未満から電源制御IC動作電圧の範囲で決定する。一例として、二つの閾値を、Vz1’＝電源制御IC動作電圧Min×マージン１．１＝５０×√２×１．１＝７８V、Vz2’＝AC入力電圧Min×√２×マージン０．９５＝９０×√２×０．９５＝１２０Vとすると、ツェナーダイオード９００１のツェナー電圧が８０V近辺、ツェナーダイオード９００２のツェナーダイオード電圧が４０V近辺の物を選定する必要がある。マージンは任意で決定する。また、整流／平滑後の電圧V1’peak、V3’peakと電圧検出回路の閾値Vz1’、Vz2’との関係は、Vz2’＞V1’peak＞V3’peak＞Vz1’となる。
【００７１】
仮にAC８５V入力の場合、ツェナーダイオード９００１がオンとなり、フォトカプラ９００３の内部のフォトダイオードがオン、フォトカプラ９００３の内部のフォトトランジスタがオンとなる為、フォトカプラ９００３の出力がLoとなる。この出力が電圧低下１信号であり、CPU７０１に入力される。
【００７２】
一方、ツェナーダイオード９００２はオフであり、フォトカプラ９００４の内部のフォトダイオードがオフ、フォトカプラ９００４の内部のフォトトランジスタがオフとなる為、フォトカプラ９００４の出力はHiとなる。この出力が電圧低下２信号であり、CPU７０１に入力される。以上が電圧検出回路の説明である。
【００７３】
次に（Ｔ４）地点にて、DC出力電圧が定常状態に達し、ウォームアップ開始となる。電圧低下１信号がLo、電圧低下２信号がHiで入力されたCPU７０１は、メインヒータ制御信号Hiを出力してメインヒータをオンさせ、所定時間経過してからサブヒータ制御信号Hiを出力してサブヒータをオンさせる。経過時間は、メインヒータ突入電流が収束してからサブヒータオンとなるように設定する。ここでは一例として、６００msとする。電圧低下１信号、電圧低下２信号の極性と、メインヒータ、サブヒータのオンオフ制御との関係は以下のようになる。
【表１】
2015004891.tif 000003
【００７４】
次に（Ｔ５）地点にて、ウォームアップ完了後、印刷指示が発生しない場合、待機状態となる。複数ヒータを備え、且つ、高電力ヒータ、低電力ヒータに分かれる場合、待機時は全ヒータオフあるいは低電力ヒータのみオンさせることが多い。サブヒータは主にウォームアップ補助として使用している。
【００７５】
本実施形態では、ウォームアップ時間短縮のみでなく、印刷指示から印刷開始までの時間短縮を目的に、待機時にサブヒータをオンさせることを前提とする。消費電力削減の観点から第１実施形態と同様、待機時にサブヒータオフとする場合もある。
【００７６】
（Ｔ６）地点にて、印刷指示が発生した場合、印刷開始となる。電圧低下１信号がLo、電圧低下２信号がHi入力されたCPU７０１は、メインヒータ制御信号Hiを出力してメインヒータオンさせ、所定時間経過してからサブヒータ制御信号Hiを出力してサブヒータをオンさせる。本実施形態では、印刷時はメインヒータ、サブヒータオンとしているが、ヒータ電力構成により、ウォームアップ時はメインヒータ、サブヒータオン、印刷時はメインヒータのみオンでも構わない。以上が図９の本実施形態のタイムチャートの説明である。
【００７７】
次に、本実施形態の画像形成装置の印刷制御処理を、図１０のフローチャートを用いて説明する。
【００７８】
STEP１：図示しない装置の電源スイッチオンにより、DC出力電圧DC２４V、５V、３．３Vが制御部７００に供給される。
【００７９】
STEP２：制御部７００のCPU７０１は電圧検出回路９０００より出力される電圧低下１信号の極性により、第一の電圧低下であるか否かを判定する。Lo出力が正常、Hi出力が低下である。
【００８０】
STEP３：CPU７０１は電圧低下１信号出力LoがCPU７０１へ入力された場合、第一電圧正常と判定し、次に電圧検出回路９０００より出力される電圧低下２信号の極性により、第二の電圧低下であるか否かと判定する。電圧低下１信号と同様、Lo出力が正常、Hi出力が低下である。
【００８１】
STEP４：電圧低下２信号出力HiがCPU７０１へ入力された場合、第二電圧異常と判定し、ウォームアップ開始をする。
【００８２】
STEP５：CPU７０１よりメインヒータ制御信号Hiを出力し、所定時間経過後に、サブヒータ制御信号Hiを出力する。
【００８３】
STEP６：STEP３の判定結果がSTEP４と逆の電圧低下２信号出力LoがCPU７０１へ入力された場合、第二電圧正常と判定し、ウォームアップ開始をする。
【００８４】
STEP７：CPU７０１よりメインヒータ制御信号Hiの出力と、サブヒータ制御信号Hiの出力とを同時にする。
【００８５】
STEP８：定着部６００の温度検出センサ出力をCPU７０１へフィードバックし、ヒータオンオフ制御を行い、目標温度到達後にウォームアップ完了となる。
【００８６】
STEP９：ホスト８０２などによる印刷指示を制御部７００にて受け付ける。STEP９以前のウォームアップ中にも受付可能である。印刷指示を発生して印刷開始か否かを判定する。
【００８７】
STEP１０：印刷指示が発生しない場合、待機モードに移行する。
【００８８】
STEP１１：電圧検出回路９０００より出力される電圧低下１、２信号の極性により、第一の電圧低下であるか否かを判定する。Lo出力が正常、Hi出力が低下である。
【００８９】
STEP１２：電圧低下１、２信号出力LoがCPU７０１へ入力された場合、第一、第二電圧正常と判定し、サブヒータオンオフ制御を開始し、STEP９の印刷待ち状態に戻る。
【００９０】
STEP１３：STEP９にて印刷指示が発生した場合、CPU７０１より、メインヒータ制御信号Lo、サブヒータ制御信号Loを出力し、ヒータオンオフ制御終了とする。
【００９１】
STEP１４：CPU７０１は電圧検出回路９０００より出力される電圧低下１信号の極性により、第一の電圧低下であるか否かを判定する。上記と同様、Lo出力が正常、Hi出力が低下である。
【００９２】
STEP１５：CPU７０１は電圧低下１信号出力LoがCPU７０１へ入力された場合、第一電圧正常と判定し、次に電圧検出回路９０００より出力される電圧低下２信号の極性により、第二の電圧低下であるか否かと判定する。上記と同様、Lo出力が正常、Hi出力が低下である。
【００９３】
STEP１６：CPU７０１は電圧低下２信号出力HiがCPU７０１へ入力された場合、第二電圧異常と判定し、印刷開始をする。
【００９４】
STEP１７：CPU７０１よりメインヒータ制御信号Hiを出力し、所定時間経過後に、サブヒータ制御信号Hiを出力する。
【００９５】
STEP１８：STEP１５の判定結果がSTEP１６と逆の電圧低下２信号出力LoがCPU７０１へ入力された場合、第二電圧正常と判定し、印刷開始をする。
【００９６】
STEP１９：CPU７０１よりメインヒータ制御信号Hiの出力と、サブヒータ制御信号Hiの出力とを同時にする。
【００９７】
STEP２０：定着部６００の温度検出センサ出力をCPU７０１へフィードバックし、ヒータオンオフ制御を行い、印刷を完了させる。
【００９８】
STEP２１：印刷完了後、CPU７０１より、メインヒータ制御信号Lo、サブヒータ制御信号Loを出力し、ヒータオンオフ制御を終了する。
【００９９】
STEP２２：STEP２，１１，１４にて、電圧低下１信号出力HiがCPU７０１へ入力された場合、第一電圧異常と判定し、装置の動作を停止する。さらに、オペレーションパネルにAC電圧低下エラーを表示し、ユーザーに異常を知らせる。
【０１００】
（Ｂ−３）効果
以上のように、第２実施形態によれば、電圧検出結果をCPU７０１へ出力し、メインヒータとサブヒータのオンタイミングをずらして両方オンさせることで、ウォームアップ時間短縮が可能となる。また、第１実施形態のハード回路によるヒータオフと異なり、待機時にサブヒータオンが可能となり、印刷指示から印刷開始までの時間短縮が可能となる。さらに、装置エラー表示をAC電圧低下エラーにするなど、電圧低下異常をユーザーに知らせることが可能となる。
【０１０１】
（Ｃ）変形例
上述した各実施形態は、メインヒータ及びサブヒータの２つのヒータを備えた場合を例に説明したが、３つ以上のヒータを備えた装置でも本願発明を適用することができる。この場合は、各ヒータに接続されたヒータオンオフ回路５０５により、各ヒータをオンオフすることになる。例えば、前記３つ以上のヒータのうちの１又は２以上のヒータをオンオフしたり、各ヒータを順番にオンオフしたり、全てのヒータを同時にオンオフしたりすることになる。
【０１０２】
前記第１実施形態では、閾値を設けて入力電圧と閾値との比較により、メインヒータとサブヒータを選択的にオンオフするようにしたが、３つ以上のヒータを備えている場合は、１又は２以上のヒータを選択的にオンオフすることになる。
【０１０３】
前記第２実施形態では、メインヒータとサブヒータのオンタイミングをずらして、これらメインヒータ及びサブヒータの両方をオンさせるが、このオンタイミングをずらす時間即ちオンタイミング時間差は、各ヒータの温度に応じて調整するようにしてもよい。具体的には、各ヒータが低温の場合はメインとサブのオンタイミング時間差を長くし、各ヒータが高温の場合は短くする。この場合、温度検出センサ６０２でヒータ部６０１の温度を検出する。また、ヒータ部６０１の温度を直接検出する温度センサを新たに設けてもよい。この温度情報をCPU７０１が取り込み、予め設定した値と比較して、オンタイミング時間差を変更する。このオンタイミング時間差の変更は、１回だけ行う２段階の変更に限らず、３段階以上の変更でもよい。熱源７００１、７００２の特性等に合わせて、最適な時間差及びその変更回数を設定する。
【０１０４】
また、前記第１実施形態の複数のヒータを選択的にオンオフさせる機能と、前記第２実施形態のオンタイミングをずらす機能とを組み合わせてもよい。例えば、３つのヒータのうち１つをオフにし、他の２つをオンタイミングをずらしてオンさせるようにしてもよい。さらに、４つ以上のヒータを設けた場合も同様である。
【０１０５】
本発明は、各実施形態等に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。本発明の効果も上述した内容に限定されない。また、明細書全文に表れる部材の内容はあくまで例示であって、これらの記載に限定さるものではない。特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更、組み合わせおよび部分的削除等が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
上述した各実施形態は、プリンタ装置、特にタンデム方式のカラー４色プリンタ装置に対して説明を行ったが、本発明はこれに限るものではない。カラー５色以上のプリンタ装置、カラー４色未満のプリンタ装置、モノクロプリンタ装置、複写装置等の他の画像形成装置においても本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１：給紙部、２：画像形成部、３：定着部、４：用紙排出部、５：用紙カセット、６，７，８：ピックアップローラ、９，１０：レジストローラ、１１：感光ドラム、１２：帯電ローラ、１３：現像ローラ、１４：トナー供給ローラ、１５：LEDヘッド、１６：トナーカートリッジ、１７：転写ベルト、１８：転写ローラ、１９：定着ローラ、２０：ヒータ、２１：温度検出センサ、２２：排出ローラ、２３：スタッカ、１００：画像形成装置、５００：電源部、５０１：整流／平滑回路、５０２：電圧検出回路、５０３：DC−DC変換部、５０４：ACゼロクロス回路、５０５：ヒータオンオフ回路、６００：定着部、６０１：ヒータ部、６０２：温度検出センサ、７００：制御部、７０１：CPU、７０２：ROM、７０３：RAM、７０６：温度検出部、７０７：センサオンオフ回路、７０８：高圧電源、７０９：ヘッド制御部、７１０：アクチュエータ駆動部、７１１カウンタ、８００：センサ、８０１：アクチュエータ、１０００：商用電源、２０００：保護素子、２００１：フィルタ、３００１：フォトトライアック、３００２：トライアック、３００３：フォトトライアック、３００４：トライアック、４００１：整流ダイオード、４００２：フォトカプラ、５００１：整流ダイオード、５００２：電解コンデンサ、６００１，６００６：ツェナーダイオード、６００２，６００３：フォトカプラ、６００４，６００５：トランジスタ、７００１，７００２：熱源、７００３：サーモスタット、９０００：電圧検出回路、９００１，９００２：ツェナーダイオード、９００４：フォトカプラ、９００３：フォトカプラ。
【図１】
2015004891.tif 000004
【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】
2015004891.tif 000011
【図９】
2015004891.tif 000012
【図１０】
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