(57)【要約】【課題】加熱定着器への入力電流の検出精度を向上させる。【解決手段】発熱体３０６へ入力電流が流れると、この入力電流はパルストランス５０５により電圧に変換され、この電圧が半波整流回路部５０１により半波整流され、得られた半波整流出力が積分回路部５０２により積分され、積分結果と半波整流出力との差が差動増幅回路部５０３により増幅され、その最大出力がピークホールド回路部５０４により前記入力電流の最大値として保持される。そして、ゼロクロス検出回路５０９が発熱体３０６への入力電源電圧のゼロクロスを検出してゼロクロス信号を出力すると、リセット信号出力回路５１０はゼロクロス信号に応答してＦＥＴ５０６、５０８をそれぞれ制御し、積分回路部５０２のコンデンサＣと、ピークホールド回路部５０４のコンデンサ５０７とを放電させる。【選択図】        図４
2004309518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱定着装置を有する画像形成装置において、
前記加熱定着装置への入力電流を電圧に変換する電流電圧変換手段と、
該電流電圧変換手段により得られた電圧を半波整流する半波整流手段と、
該半波整流手段による半波整流により得られた半波整流出力を積分する積分手段と、
該積分手段による積分結果と前記半波整流出力との差を増幅する差動増幅手段と、
前記差動増幅手段からの最大出力を前記入力電流の最大値として保持する最大値保持手段と、
前記加熱定着装置への入力電源電圧が所定の閾値以下になった時これに応答してパルス信号を出力する第１パルス信号出力手段と、
該第１パルス信号出力手段からのパルス信号に応答して、前記積分手段を構成するコンデンサと前記最大値保持手段を構成するコンデンサをそれぞれ放電させる放電手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱定着装置を有する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電流検出回路としては、図８に示すような電流検出回路（例えば、特許文献１参照）が知られており、この電流検出回路は、カレントトランスＴ１、ブリッジダイオードＤ１、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１、電圧計を有する。
【０００３】
他方、ＡＣ電源Ｐ１は、ブリッジダイオードＤ２とコンデンサＣ２により平滑され、低圧電源に接続されており、ブリッジダイオードＤ２に接続されているラインには、抵抗Ｒ２を介してカレントトランスＴ１が接続されている。
【０００４】
このカレントトランスＴ１に電流が流れると、電源ラインと反対側（２次側）の巻線に、比例した電圧が発生する。この電圧がブリッジダイオードＤ１及びコンデンサＣ１で平滑され、抵抗Ｒ１の両端電圧、すなわち入力電流に比例した電圧が検出される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２８１８６４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カレントトランスＴ１の出力電圧を全波整流しているため、特に画像形成装置などの電力制御で多く行われている位相制御を行ったときに電流を検出することが非常に困難であった。
【０００７】
本発明の目的は、上記のような問題点を解決し、加熱定着器への入力電流の検出精度を向上させることができる画像成形装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、加熱定着装置を有する画像形成装置において、前記加熱定着装置への入力電流を電圧に変換する電流電圧変換手段と、該電流電圧変換手段により得られた電圧を半波整流する半波整流手段と、該半波整流手段による半波整流により得られた半波整流出力を積分する積分手段と、該積分手段による積分結果と前記半波整流出力との差を増幅する差動増幅手段と、前記差動増幅手段からの最大出力を前記入力電流の最大値として保持する最大値保持手段と、前記加熱定着装置への入力電源電圧が所定の閾値以下になった時これに応答してパルス信号を出力する第１パルス信号出力手段と、該第１パルス信号出力手段からのパルス信号に応答して、前記積分手段を構成するコンデンサと前記最大値保持手段を構成するコンデンサをそれぞれ放電させる放電手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態を示す。これは、加熱定着装置（以下「定着器」という。）を有するレーザビームプリンタの例であり、この構造を図２に示す。
【００１１】
図２を説明する。図２において、１０１は静電担持体である感光体ドラム、１０２は光源としての半導体レーザ、１０３はスキャナモータ１０４にて回転する回転多面鏡、１０５は半導体レーザ１０２から出射され、感光体ドラム１０１上を走査するレーザビームである。１０６は感光体ドラム１０１上を一様に帯電するための帯電ローラ、１０７は感光体ドラム１０１上に形成された静電潜像をトナーにて現像するための現像器である。１０８は現像器１０７にて現像されたトナー像を所定の記録用紙に転写するための転写ローラ、１０９は記録用紙に転写されたトナーを熱にて融着するための定着器である。
【００１２】
１１０は記録用紙のサイズを識別する機能を有し、用紙を格納する給紙カセット、１１１は１回転することにより、前記給紙カセット１１０から用紙を給紙し、搬送路に送り出すカセット給紙ローラ、１１２はカセットから給紙された記録用紙を搬送する搬送ローラである。１１３は給紙された用紙の先端と後端を検出するためのプレフィードセンサ、１１４は搬送された用紙を感光体ドラム１０１へ送り込む転写前ローラ、１１５は給紙された用紙に対し、感光体ドラム１０１への画像書き込み（記録／印字）と用紙搬送の同期をとるとともに、給紙された用紙の搬送方向の長さを測定するためのトップセンサである。１１６は定着後の用紙の有無を検出するための排紙センサ、１１７は定着後の用紙を排紙トレイ１１８へ搬送するための排出ローラ、１１９は排出ローラから搬送された用紙を排紙トレイ１１８へ排出するための排紙ローラである。
【００１３】
図３は図２の定着器１０９の構造を示す。図３において、３０１は加熱用回転体としての、厚みが２０〜１５０μｍの薄肉の可撓性のエンドレスベルト状の定着フィルムであり、表層には離型層を形成してある。このエンドレスベルト状の定着フィルム３０１は半円弧状のフィルムガイド部材（ステイ）３０２に対して周長に余裕を持たせた形で外嵌してある。フィルム３０１を採用したことにより、熱容量が小さくなりクイックスタート性が向上する。
【００１４】
３０３は加圧用回転体としての加圧ローラであり、鉄、アルミ等の芯金の上にシリコーンゴム層の上に離型層としてＰＦＡチューブ層を有する。フィルム３０１は加圧ローラ３０３の回転駆動により、少なくとも画像定着実行時は矢示の時計方向に加熱体（加熱用ヒータ）３０４面に密着して該加熱体面を摺動しながら所定の周速度、すなわち不図示の画像形成部側から搬送されてくる未定着トナー画像を担持した転写材３０５の搬送速度と略同一周速度でシワなく回転駆動される。加熱体３０４は例えばセラミックヒータであり、電力供給により発熱する発熱源としての通電発熱体（抵抗発熱体）３０６を含み、通電発熱体３０６の発熱により昇温する。通電発熱体３０６に対する電力供給により加熱体３０４が加熱され、またフィルム３０１が回転駆動されている状態において、加圧ローラ３０３の弾性層の変形によって生じる弾性力により加熱体３０４との間に形成された圧接ニップ部Ｎ（定着ニップ部）に転写材３０５が導入されることで、転写材３０５がフィルム３０１に密着してフィルムと一緒の重なり状態で定着ニップ部Ｎを通過していく。
【００１５】
転写材３０５の定着ニップ部通過過程で加熱体３０４からフィルム３０１を介して転写材３０５に熱エネルギーが付与されて転写材３０５上の未定着トナー画像が加熱溶融定着され、転写材３０５は定着ニップ部通過後、フィルム３０１から分離して排出される。加熱用ヒータである加熱体３０４は基板にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用い、基板上に銀・パラジウムからなる抵抗体を厚膜印刷し所望の抵抗値を有する発熱体パターン３０６を形成する。さらに発熱体上に保護層・定着フィルムとの摺動層としてのガラス層３０７を形成する。発熱体形成面の裏側に接着固定した温度検出素子であるサーミスタ３０８は、ヒータ温度をモニタする。
【００１６】
図１を説明する。図１において、３０４，３０６，３０８は図３と同一部分を示す。２０１は不図示のホストコンピュータ等の外部機器から送られる画像コードデータをプリンタの印字に必要なビットデータに展開するとともに、プリンタ内部情報を読み取りそれを表示するためのプリンタコントローラである。２０２はプリンタエンジンの各部をプリンタコントローラ２０１の指示に従ってプリント動作制御するとともに、プリンタコントローラ２０１へプリンタ内部情報を報知するためのプリンタエンジン制御部である。２０３は帯電、現像、転写等各工程における各高圧出力制御をプリンタエンジン制御部２０２の指示に従っておこなう高圧制御部である。２０４はスキャナモータ１０４の駆動／停止、レーザビームの点灯をエンジン制御部２０２の指示に従って制御する光学系制御部である。２０５は定着ヒータへの通電の駆動／停止をプリンタエンジン制御部２０２の指示に従って行う定着器制御部である。２０６はプレフィードセンサ１１４、トップセンサ１１６排紙センサ１１７の紙有無状態とをエンジン制御部２０２へ報知するセンサ入力部、２０７はプリンタエンジン制御部２０２の指示に従い、記録用紙搬送のためにモータ／ローラ等の駆動／停止を行う用紙搬送制御部で、図２の給紙ローラ１１１、搬送ローラ１１２、転写前ローラ１１４、定着器１０９のローラ、排紙ローラ１１９の駆動／停止の制御をつかさどるものである。
【００１７】
温度検出素子であるサーミスタ３０８がモニタした結果は定着器温調制御部２０５へ入力され、定着器温調制御部２０５はヒータ温度（定着ニップ部温度）を所定温度に維持するためにドライバ４０１を制御してＡＣ電源４０２から加熱体３０４の発熱体３０６への通電量を制御する。１１は電流検出回路であり、発熱体３０６への通電量を検出するものである。
【００１８】
上記通電量を制御する方法としては、幾つかあるが、ここでは位相制御方式を使用したときの電流検出方式、特に全波で入力されたときについて説明する。
【００１９】
図４は電流検出回路１１の構成を示す。図４において、５０５はカレントトランスであり、Ｐ側に入力電流が流れた時、Ｓ側に、巻線の巻数に比例した電圧を発生させるものである。５０１は半波整流回路部であって、ダイオードＤ１、Ｄ２、抵抗Ｒ１、Ｒ２を有し、カレントトランス５０５に発生した電圧を半波整流するものである。５０２は積分回路部であって、オペアンプＯＰ１、コンデンサＣ、抵抗Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、ＦＥＴ５０６を有し、半波整流回路部５０１の出力を積分するものである。５０３は差動増幅回路部であって、オペアンプＯＰ２、抵抗Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、ダイオードＤ３を有し、積分回路部５０２の出力と、半波整流回路部５０１の出力との差電圧を出力するものである。５０４はピークホールド回路部であって、コンデンサ５０７、ＦＥＴ５０８を有し、差動増幅回路部５０３の最大値をホールドするものである。
【００２０】
５０９はゼロクロス検出回路であり、入力電源電圧が所定の閾値以下になったことを検出してパルス信号（以下「ゼロクロス信号」という。）として検出するものである。５１０はリセット信号出力回路であり、ゼロクロス検出回路５０９からゼロクロス信号が出力されてから所定時間経過後にパルス信号（以下「リセット信号」という。）をＦＥＴ５０６、５０８に出力するものである。
【００２１】
図４の電流検出回路１１の動作波形の一例を図５に示す。入力電流（図５（ａ）参照）が半波整流回路部５０１内のカレントトランス５０５のＰ側に流れると、Ｓ側に、巻線の巻数に比例した電圧が発生する。この電圧を半波整流回路部５０１で整流した出力値は、図５（ｄ）に示すような波形となる。この波形が積分回路部５０２に入力されると、出力値は図５（ｅ）に示すような波形となる。ここで積分回路部５０２のコンデンサＣの放電を積極的に行う必要があり、ＦＥＴ５０６を接続してある。
【００２２】
そして、ＦＥＴ５０６をＯＮする信号が、リセット信号出力回路５１０よりゼロクロス信号（図５（ｂ）参照）から所定時間後に出力される。この遅延時間については、ピークホールド回路部５０４からの出力値をゼロクロス信号の立ち上がりエッジαでエンジン制御部２０２内のＣＰＵが検出を行うので、ゼロクロス信号の立ち上がりエッジから数ｍｓ（例えば２ｍｓ）後に、一定時間、論理ハイレベル（以下「Ｈ」という。）となるようになっている。そして、リセット信号（図５（ｃ）参照）がＨ期間の間に、コンデンサＣの放電が行われ、積分回路部５０２の出力値は図５（ｆ）に示すような波形となる。積分回路部５０２は非反転器で構成しているため、図５（ｆ）に示す波形の出力値は入力電圧Ｖｉｎ＋積分値となるので、差動増幅回路部５０３にて図５（ｆ）の波形から入力電圧Ｖｉｎ（図５（ｄ）参照）を減算している。
【００２３】
差動増幅回路部５０３の出力値を正確に検出するために、ピークホールド回路部５０４のコンデンサ５０７で最大値のホールドを行う。ここで、検出の応答速度を速くするため、コンデンサ５０７の放電を積極的に行う必要があり、ＦＥＴ５０８を接続してある。ＦＥＴ５０８も、ＦＥＴ５０６と同様にリセット信号がＨ期間の間に、コンデンサＣの放電が行われ、ピークホールド回路部５０４の出力値は図５（ｇ）に示すような波形となる。そして、ピークホールド回路部５０４の出力値（図５（ｇ）参照）の最大値が入力電流の出力として検出される。
【００２４】
本実施の形態では、ピークホールド回路部５０４の出力値を、ゼロクロス信号の立ち上がりエッジαで、エンジン制御部２０２内のＣＰＵが検出を行う例を説明したが、ゼロクロス信号の立ち上がりエッジαで、この出力値を、直接、ＯＰアンプなどの制御素子で検出を行うようにしてもよい。
【００２５】
また、本実施の形態では、リセット信号６０３は出力回路により出力するようにしたが、この出力回路に代えて、エンジン制御部２０２内のＣＰＵにより、リセット信号を出力するようにしてもよい。
【００２６】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は第１の実施の形態との比較でいえば、電流検出回路の構成が異なる。すなわち、第１の実施の形態では、電流検出回路１１を図４に示すように構成したが、本実施の形態では、電流検出回路６１を図６に示すように構成した。
【００２７】
図６の電流検出回路６１は、図４のゼロクロス検出回路５０９及びリセット信号出力回路に代えて、ゼロクロス検出回路７０９、時定数回路部７０１、時定数回路部７０２を採用したものである。ゼロクロス検出回路７０９は、入力電源電圧が所定の閾値以下になった時これに応答してゼロクロス信号を、抵抗とコンデンサで構成した時定数回路部７０１を介して、ＦＥＴ５０６に供給し、また、抵抗とコンデンサで構成した時定数回路部７０２を介して、ＦＥＴ５０８に供給するものである。
【００２８】
図７は図６の電流検出回路６１の動作波形の一例を示す。入力電流（図７（ａ）参照）が半波整流回路部５０１内のカレントトランス５０５のＰ側に流れると、Ｓ側に、巻線の巻数に比例した電圧が発生する。この電圧を半波整流回路部５０１で整流した出力値は、図７（ｃ）に示すような波形となる。この波形が積分回路部５０２に入力されると、出力値は図７（ｄ）に示すような波形となる。ここで積分回路部５０２のコンデンサＣの放電を積極的に行う必要があり、ＦＥＴ５０６を接続してある。そして、ＦＥＴ５０６をＯＮ／ＯＦＦする信号として、ゼロクロス回路部５０９からのゼロクロス信号をＦＥＴ５０６のゲート部に接続する。ゼロクロス信号がＨでＦＥＴ５０６がＯＮし、コンデンサＣを放電する。ここで、エンジン制御部２０２内のＣＰＵが電流検出するタイミングをゼロクロス信号の立ち上がりエッジαで行うため、ゼロクロス信号がＨとなる時にＦＥＴ５０６がＯＮになるまで所定時間遅延させる必要がある。そこで、Ｈのゼロクロス信号を、抵抗とコンデンサで構成する時定数回路部７０１を介して、ＦＥＴ５０６のゲートに供給している。上記のように、コンデンサＣの放電を行った時の積分回路部５０２の出力波形は、図７（ｅ）に示すようになる。
【００２９】
積分回路５０２は非反転器で構成しているため、出力値（図７（ｅ）参照）は入力電圧Ｖｉｎ＋積分値となるので、差動増幅回路部５０３にて、図７（ｅ）の波形から入力電圧Ｖｉｎ（図７（ｃ）参照）を減算している。
【００３０】
差動増幅回路部５０３の出力値を正確に検出するために、ピークホールド回路部５０４のコンデンサ５０７で最大値のホールドを行う。ここで、検出の応答速度を速くするため、コンデンサ５０７の放電を積極的に行う必要があり、ＦＥＴ５０８を接続している。ＦＥＴ５０８が、ＦＥＴ５０６と同様に、ゼロクロス信号のＨ期間の間に、コンデンサＣの放電が行われ、ピークホールド回路部５０４の出力値は、図７（ｆ）に示すような波形となる。そして、ピークホールド回路部５０４の出力値（図７（ｆ）参照）の最大値が入力電流の出力となる。
【００３１】
本実施の形態では、ピークホールド回路部５０４の出力値を、ゼロクロス信号の立ち上がりエッジαで、エンジン制御部２０２内のＣＰＵが検出を行うようにしたが、この出力値を直接ＯＰアンプなどの制御素子を用いて行うことも可能である。
【００３２】
以下に本発明の実施態様の例を列挙する。
【００３３】
〔実施態様１〕  加熱定着装置を有する画像形成装置において、
前記加熱定着装置への入力電流を電圧に変換する電流電圧変換手段と、
該電流電圧変換手段により得られた電圧を半波整流する半波整流手段と、
該半波整流手段による半波整流により得られた半波整流出力を積分する積分手段と、
該積分手段による積分結果と前記半波整流出力との差を増幅する差動増幅手段と、
前記差動増幅手段からの最大出力を前記入力電流の最大値として保持する最大値保持手段と、
前記加熱定着装置への入力電源電圧が所定の閾値以下になった時これに応答してパルス信号を出力する第１パルス信号出力手段と、
該第１パルス信号出力手段からのパルス信号に応答して、前記積分手段を構成するコンデンサと前記最大値保持手段を構成するコンデンサをそれぞれ放電させる放電手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【００３４】
〔実施態様２〕  実施態様１において、前記最大値保持手段は、前記第１パルス信号出力手段からのパルス信号の立ち上がりに応答して、保持している最大値を出力することを特徴とする画像形成装置。
【００３５】
〔実施態様３〕  実施態様１において、前記第１パルス信号出力手段を、前記加熱定着装置への入力電源電圧が所定の閾値以下になってから所定時間経過した時これに応答してパルス信号を出力する第２パルス信号出力手段と置換することを特徴とする画像形成装置。
【００３６】
〔実施態様４〕  実施態様３において、前記最大値保持手段は、前記第２パルス信号出力手段からのパルス信号の立ち上がりに応答して、保持されている最大値を出力することを特徴とする画像形成装置。
【００３７】
〔実施態様５〕  実施態様３において、前記放電手段は、前記第２パルス信号出力手段からのパルス信号に応答して、前記積分手段を構成するコンデンサと前記最大値保持手段を構成するコンデンサをそれぞれ放電させることを特徴とする画像形成装置。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、入力電流を精度良く検出でき、かつ応答性を速くすることができるので、きめ細かな制御ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１のレーザビームプリンタの構造を示す断面図である。
【図３】図２の加熱定着器１０９の構造を示す断面図である。
【図４】図１の電流検出回路１１の構成を示す回路図である。
【図５】図４の電流検出回路１１の動作波形の一例を示す図である。
【図６】本発明の第２実施の形態に係る電流検出回路６１の構成を示す回路図である。
【図７】図６の電流検出回路６１の動作波形の一例を示す図である。
【図８】従来の電流検出回路を示す回路図である。
【符号の説明】
１１  電流検出回路
２０１  プリンタコントローラ
２０２  プリンタエンジン制御部
２０３  高圧制御部
２０４  光学系制御部
２０５  定着器制御部
２０６  センサ入力部
２０７  用紙搬送制御部
３０４  加熱体
３０６  発熱体
３０８  サーミスタ
４０１  ドライバ
４０２  ＡＣ電源
【図１】
2004309518.tif 000003
【図２】
2004309518.tif 000004
【図３】
2004309518.tif 000005
【図４】
2004309518.tif 000006
【図５】
2004309518.tif 000007
【図６】
2004309518.tif 000008
【図７】
2004309518.tif 000009
【図８】
2004309518.tif 000010