(57)【要約】【課題】入力電源の状態が良くない状況においても、負荷を所定の設定状態に維持するように制御することができる電源装置及びその制御方法、加熱装置、並びに画像形成装置を提供する。【解決手段】交流電源１からの入力電源電圧がある閾値以下になったことをゼロクロス検出回路１２が検出したときに、エンジンコントローラ１１にその検出信号をパルス信号として出力する。エンジンコントローラ１１は、そのパルス信号に基づいて所定の位相角でオン信号を送出して、セラミックヒータ２４への電力供給を位相制御する。この電力供給を位相制御する際に、オン信号が送出されている期間中にゼロクロス検出回路１２からのパルス信号が検知された場合、あるいは、そのパルス信号のパルス周期が所定のパルス周期以外であった場合、該パルス信号を無視するようにする。【選択図】　　　図２
2004013668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に入力電源電圧を供給する電力供給手段と、
前記入力電源電圧がある閾値以下になったことを検出して検出信号を出力する電圧検出手段と、
前記検出信号に基づいて前記電力供給手段を制御する電力制御手段と、
を有し、
前記電力制御手段は所定の位相角でオン信号を送出して前記電力供給手段を位相制御し、該電力制御手段が前記オン信号を送出しているときに前記電圧検出手段からの検出信号を無視することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
負荷への所定の制御量を検知する制御量検知手段を有し、電力制御手段は、前記制御量検知手段により検知された制御量と予め設定された目標値とを比較して前記負荷に供給する供給電力を算出することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記電力制御手段は、オン信号を送出しているときに電圧検出手段から出力された検出信号を予め決められた所定の位相角でオンする場合のみ検出信号を無視することを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
【請求項４】
負荷に入力電源電圧を供給する電力供給手段と、
前記入力電源電圧がある閾値以下になったことを検出して検出信号を出力する電圧検出手段と、
前記検出信号に基づいて前記電力供給手段を制御する電力制御手段と、
を有し、
前記電圧検出手段から出力された検出信号が予め設定されている周期以外の場合に該検出信号を無視することを特徴とする電源装置。
【請求項５】
負荷への所定の制御量を検知する制御量検知手段を有し、電力制御手段は、前記制御量検知手段により検知された制御量と予め設定された目標値とを比較して前記負荷に供給する供給電力を算出することを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
【請求項６】
予め設定された目標値の周期は入力電源電圧の周波数の最大値の２倍程度であることを特徴とする請求項５に記載の電源装置。
【請求項７】
電圧検出手段から出力された検出信号の周期を所定の時期で測定し、該測定した周期を初期値として設定し、前記電圧検出手段から出力された検出信号が前記初期値として設定した周期以外で出力された場合に、該検出信号を無視することを特徴とする請求項４または５に記載の電源装置。
【請求項８】
電力供給手段から負荷に供給される入力電源電圧がある閾値以下になったことを検出したときに検出信号を出力し、該検出信号に基づいて前記電力供給手段を制御するとともに、
所定の位相角でオン信号を送出して前記電力供給手段を位相制御し、該オン信号を送出しているときに前記検出信号を無視するようにしたことを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項９】
負荷への所定の制御量を検知し、検知した制御量と予め設定された目標値とを比較して前記負荷に供給する供給電力を算出するようにしたことを特徴とする請求項８に記載の電源装置の制御方法。
【請求項１０】
オン信号を送出しているときに、出力された検出信号を予め決められた所定の位相角でオンする場合のみ検出信号を無視するようにしたことを特徴とする請求項８または９に記載の電源装置の制御方法。
【請求項１１】
電力供給手段から負荷に供給される入力電源電圧がある閾値以下になったことを検出したときに検出信号を出力し、該検出信号に基づいて前記電力供給手段を制御するとともに、
前記検出信号が予め設定されている周期以外の場合に該検出信号を無視するようにしたことを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項１２】
負荷への所定の制御量を検知し、検知した制御量と予め設定された目標値とを比較して前記負荷に供給する供給電力を算出するようにしたことを特徴とする請求項１１に記載の電源装置の制御方法。
【請求項１３】
予め設定された目標値の周期は入力電源電圧の周波数の最大値の２倍程度であることを特徴とする請求項１１に記載の電源装置の制御方法。
【請求項１４】
検出信号の周期を所定の時期で測定し、該測定した周期を初期値として設定し、前記検出信号が前記初期値として設定した周期以外で出力された場合に、該検出信号を無視するようにしたことを特徴とする請求項１１または１２に記載の電源装置の制御方法。
【請求項１５】
請求項１ないし７何れかに記載の電源装置を備えた加熱装置であって、負荷が加熱体であることを特徴とする加熱装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の加熱装置を備えた画像形成装置であって、加熱装置が画像形成部によって形成されたトナー像を記録材に熱定着させる発熱体を有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
加熱装置は、発熱体として面発熱タイプのセラミックヒータを使用するとともに、該セラミックヒータに対向して配置された加圧部材と、前記セラミックヒータと加圧部材との間にて挟持搬送される定着フィルムとを有し、前記加圧部材と定着フィルムとの間にて挟持搬送する記録材上のトナー像を前記セラミックヒータによって加熱することを特徴とする請求項１６に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
情報を外部に報知する外部出力手段を有し、電圧検出手段から出力された検出信号が予め設定されている周期以外で出力された場合に、入力電源状態が通常でないことを外部に報知することを特徴とする請求項１６または１７に記載の画像形成装置。
【請求項１９】
情報を外部に報知する外部出力手段を有し、電力制御手段がオン信号を送出しているときに電圧検出手段から検出信号が出力された場合、入力電源状態が通常でないことを外部に報知することを特徴とする請求項１６または１７に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に電子写真プロセスで形成されたトナ−像を転写紙上に定着させる画像形成装置の電源装置及びその制御方法、加熱装置、並びに画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子写真プロセスを用いた画像形成装置について説明する。
【０００３】
電子写真方式の画像形成装置における熱定着装置は、電子写真プロセスの画像形成手段により転写紙（記録紙）上に形成された未定着画像（トナー像）を転写紙上に定着させるものであり、例えばハロゲンヒータを熱源とする熱ローラ式の熱定着装置や、セラミック面発（熱）ヒータを熱源とするフィルム加熱式の熱定着装置が用いられている。
【０００４】
一般的に、これらのヒータはトライアック等のスイッチング素子を介して交流電源に接続されており、この交流電源により電力が供給される。また、ヒータを熱源とする定着装置には温度検出素子、例えばサーミスタ感温素子が設けられており、この温度検出素子により定着装置の温度が検出され、その検出温度情報を基にシーケンスコントローラがスイッチング素子をオン（ＯＮ）／オフ（ＯＦＦ）制御することによって定着装置の熱源であるヒータへの電力供給をオン／オフし、これにより定着装置の温度が目標の温度になるように温度制御される。このセラミック面発ヒータへのオン／オフ制御は、通常入力商用電源の位相制御または波数制御により行われる。
【０００５】
上記の位相制御または波数制御は、入力商用電源の正から負または負から正に切り替わるポイントを含み、電源電圧がある閾値以下になったことを報知する信号（以下「ゼロクロス（ＺＥＲＯＸ）信号」という）を基にトリガをかけて行う。一般に、このゼロクロス信号は、入力商用電源波形を全波整流あるいは半波整流し、ある所定の閾値電圧と比較して得られるパルス信号である。したがって、パルス周期は商用電源周波数もしくは２倍の周波数となる。
【０００６】
全波整流から得られるゼロクロス信号の場合、オフ状態からオン状態に変化する立ち上がりあるいは立ち下がりのエッジでトリガをかけてヒータの制御を行っている。半波整流から得られるゼロクロス信号の場合は、オフ状態からオン状態及びオン状態からオフ状態に変化するパルスのエッジでトリガをかけてヒータの制御を行っている。
【０００７】
図９は半波整流から得られるゼロクロス信号にトリガをかけて位相制御する場合の制御を示す波形図であり、商用電源電圧とゼリクロス信号とオン信号及びヒータ電流の関係を示している。同図に示すように、パルス信号であるゼロクロス信号の立ち上がり及び立ち下がりのエッジに対してトリガをかけて、位相角α，βで制御している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のゼロクロス信号は、オフ状態からオン状態あるいはオン状態からオフ状態へ変化するパルスエッジが検出され、これが割り込み信号としてシーケンスコントローラに報知される。そして、このゼロクロス信号を基に定着装置のヒータ制御が行われる。つまり、ゼロクロス信号のパルス周期が外乱の影響により商用電源周波数もしくは２倍の周波数から大きくずれると、一時的にシーケンスコントローラで算出される位相角とは異なる位相角で実際にヒータに電力が供給されることになる。
【０００９】
したがって、例えば図９に示すように商用電源にノイズが重畳した場合、ゼロクロスが誤検知される場合がある。このとき、本来であれば位相角βでヒータ電流を通電すべきところを、誤検知したゼロクロス信号にトリガをかけてβ’，β”の位相角でオンしようとするが、ゼロクロス信号のエッジが検出されたときに設定されている位相角がクリアされる構成をとっている場合には、図示のように位相角β”でヒータ電流が通電されることになる。
【００１０】
従来、このような現象が生じた場合、定着装置の温度を検出して温度制御を行うことにより、温度情報をフィードバックして定着装置を所定の設定温度に概ね維持するようにしている。しかしながら、商用電源の状態が急変したり、商用電源にノイズが重畳したり、商用電源のラインインピーダンスが非常に大きかったりして、商用電源の状態が劣悪な環境下にある場合、あるいは定着装置の構成によって温度制御の制御ゲインを外乱の影響を補正するほど大きくできない場合、ゼロクロス信号のパルス周期が正常な周期から外れると、定着装置の温度制御に影響を及ぼすことがあった。
【００１１】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、入力電源の状態が良くない状況においても、負荷を所定の設定状態に維持するように制御することができる電源装置及びその制御方法、加熱装置、並びに画像形成装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を特徴としている。
【００１３】
（１）負荷に入力電源電圧を供給する電力供給手段と、前記入力電源電圧がある閾値以下になったことを検出して検出信号を出力する電圧検出手段と、前記検出信号に基づいて前記電力供給手段を制御する電力制御手段と、を有し、前記電力制御手段は所定の位相角でオン信号を送出して前記電力供給手段を位相制御し、該電力制御手段が前記オン信号を送出しているときに前記電圧検出手段からの検出信号を無視するようにした。
【００１４】
（２）上記（１）において、負荷への所定の制御量を検知する制御量検知手段を有し、電力制御手段は、前記制御量検知手段により検知された制御量と予め設定された目標値とを比較して前記負荷に供給する供給電力を算出するようにした。
【００１５】
（３）上記（１）または（２）において、前記電力制御手段は、オン信号を送出しているときに電圧検出手段から出力された検出信号を予め決められた所定の位相角でオンする場合のみ検出信号を無視するようにした
（４）負荷に入力電源電圧を供給する電力供給手段と、前記入力電源電圧がある閾値以下になったことを検出して検出信号を出力する電圧検出手段と、前記検出信号に基づいて前記電力供給手段を制御する電力制御手段と、を有し、前記電圧検出手段から出力された検出信号が予め設定されている周期以外の場合に該検出信号を無視するようにした。
【００１６】
（５）上記（４）において、負荷への所定の制御量を検知する制御量検知手段を有し、電力制御手段は、前記制御量検知手段により検知された制御量と予め設定された目標値とを比較して前記負荷に供給する供給電力を算出するようにした（６）上記（５）において、予め設定された目標値の周期は入力電源電圧の周波数の最大値の２倍程度であるようにした。
【００１７】
（７）上記（４）または（５）において、電圧検出手段から出力された検出信号の周期を所定の時期で測定し、該測定した周期を初期値として設定し、前記電圧検出手段から出力された検出信号が前記初期値として設定した周期以外で出力された場合に、該検出信号を無視するようにした。
【００１８】
（８）電力供給手段から負荷に供給される入力電源電圧がある閾値以下になったことを検出したときに検出信号を出力し、該検出信号に基づいて前記電力供給手段を制御するとともに、所定の位相角でオン信号を送出して前記電力供給手段を位相制御し、該オン信号を送出しているときに前記検出信号を無視するようにした。
【００１９】
（９）負荷への所定の制御量を検知し、検知した制御量と予め設定された目標値とを比較して前記負荷に供給する供給電力を算出するようにした。
【００２０】
（１０）上記（８）または（９）において、オン信号を送出しているときに、出力された検出信号を予め決められた所定の位相角でオンする場合のみ検出信号を無視するようにした。
【００２１】
（１１）電力供給手段から負荷に供給される入力電源電圧がある閾値以下になったことを検出したときに検出信号を出力し、該検出信号に基づいて前記電力供給手段を制御するとともに、前記検出信号が予め設定されている周期以外の場合に該検出信号を無視するようにした。
【００２２】
（１２）上記（１２）において、負荷への所定の制御量を検知し、検知した制御量と予め設定された目標値とを比較して前記負荷に供給する供給電力を算出するようにした。
【００２３】
（１３）上記（１１）において、予め設定された目標値の周期は入力電源電圧の周波数の最大値の２倍程度であるようにした。
【００２４】
（１４）上記（１１）または（１２）において、検出信号の周期を所定の時期で測定し、該測定した周期を初期値として設定し、前記検出信号が前記初期値として設定した周期以外で出力された場合に、該検出信号を無視するようにした。
【００２５】
（１５）上記（１）ないし（７）何れかの電源装置を備えた加熱装置において、負荷が加熱体であるようにした。
【００２６】
（１６）上記（１５）の加熱装置を備えた画像形成装置であって、加熱装置が画像形成部によって形成されたトナー像を記録材に熱定着させる発熱体を有しているようにした。
【００２７】
（１７）上記（１６）において、加熱装置は、発熱体として面発熱タイプのセラミックヒータを使用するとともに、該セラミックヒータに対向して配置された加圧部材と、前記セラミックヒータと加圧部材との間にて挟持搬送される定着フィルムとを有し、前記加圧部材と定着フィルムとの間にて挟持搬送する記録材上のトナー像を前記セラミックヒータによって加熱するようにした。
【００２８】
（１８）上記（１６）または（１７）において、情報を外部に報知する外部出力手段を有し、電圧検出手段から出力された検出信号が予め設定されている周期以外で出力された場合に、入力電源状態が通常でないことを外部に報知するようにした。
【００２９】
（１９）上記（１６）または（１７）において、情報を外部に報知する外部出力手段を有し、電力制御手段がオン信号を送出しているときに電圧検出手段から検出信号が出力された場合、入力電源状態が通常でないことを外部に報知するようにした。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面について説明する。
【００３１】
（第１の実施例）
図１は本発明に係る画像形成装置の構成を示す断面図であり、電子写真プロセスを用いたレ−ザプリンタの概略構成を示している。
【００３２】
同図において、１０１はプリンタ本体で、記録紙Ｓを収納するカセット１０２を有し、またカセット１０２内の記録紙Ｓの有無を検知する記録紙有無センサ１０３、カセット１０２内の記録紙Ｓのサイズを検知する復数個のマイクロスイッチで構成されたサイズセンサ１０４、カセット１０２から記録紙Ｓを繰り出す給紙ローラ１０５等が設けられている。
【００３３】
上記給紙ローラ１０５の下流には、記録紙Ｓを同期搬送するレジストローラ対１０６が設けられている。また、レジストローラ対１０６の下流には、レーザスキャナ部１０７からのレーザ光に基づいて記録紙Ｓ上にトナー像を形成する画像形成部１０８が設けられている。
【００３４】
更に、画像形成部１０８の下流には、記録紙Ｓ上に形成されたトナー像を熱定着する定着器（加熱装置）１０９が設けられており、定着器１０９の下流には、排紙部の搬送状態を検知する排紙センサ１１０、記録紙Ｓを排紙する排紙ローラ１１１、記録の完了した記録紙Ｓを積載する積載トレイ１１２が設けられている。この記録紙Ｓの搬送基準は、記録紙Ｓの画像形成装置の搬送方向に直交する方向の長さ、つまり記録紙Ｓの幅に対して中央になるように設定されている。
【００３５】
上記レーザスキャナ部１０７は、後述する外部装置１３１から送出される画像信号（ＶＤＯ）に基づいて変調されたレーザ光を発光するレーザユニット１１３、このレーザユニット１１３からのレーザ光を後述する感光ドラム１１７上に走査するためのポリゴンモータ１１４、結像レンズ１１５、折り返しミラー１１６等により構成されている。
【００３６】
画像形成部１０８は、周知の電子写真プロセスに必要な上述の感光ドラム１１７、１次帯電ローラ１１９、現像器１２０、転写帯電ローラ１２１、クリーナ１２２等から構成されている。また定着器１０９は、定着フィルム１０９ａ、加圧ローラ１０９ｂ、定着フィルム１０９ａ内部に設けられたセラミックヒータ１０９ｃ、セラミックヒータ１０９ｃの表面温度を検出するサーミスタ（温度検出手段）１０９ｄから構成されている。
【００３７】
また、１２３はメインモータで、給紙ローラ１０５には給紙ローラクラッチ１２４を介して、レジストローラ対１０６にはレジストローラ１２５を介して駆動力を与えており、更に感光ドラム１１７を含む画像形成部１０８の各ユニット、定着器１０９、排紙ローラ１１１にも駆動力を与えている。
【００３８】
１２６はエンジンコントローラで、レーザスキャナ部１０７、画像形成部１０８、定着器１０９による電子写真プロセスの制御、プリンタ本体１０１内の記録紙の搬送制御を行っている。
【００３９】
１２７はビデオコントローラで、パーソナルコンピュータ等の外部装置１３１と汎用のインタフェース（セントロニクス、ＲＳ２３２Ｃ等）１３０で接続されており、この汎用インタフェース１３０を通して送られてくる画像情報をビットデータに展開し、そのビットデータをＶＤＯ信号として信号線１２８を介してエンジンコントローラ１２６へ送出している。また、インタフェース１３０は、外部装置１３１へ情報を報知するための外部出力手段として機能するものである。
【００４０】
図２は本実施例の加熱装置（定着器１０９）の回路構成を示す図であり、セラミックヒータ２４（セラミックヒータ１０９ｃ）の駆動回路及び制御回路を示している。
【００４１】
同図中、１は本画像形成装置に接続される商用の交流電源で、本画像形成装置は交流電源１からの入力電圧をＡＣフィルタ２を介してセラミックヒータ２４の発熱体３、発熱体２０あるいは発熱体４０へ供給することにより、セラミックヒータ２４を構成する発熱体３、発熱体２０あるいは発熱体４０を発熱させる。交流電源１はラインインピーダンスを含んでおり、このラインインピーダンスは等価的に抵抗分とインダクタンス分で表わすことができる。
【００４２】
上記発熱体３への電力の供給は、トライアック４の通電、遮断により制御が行われる。抵抗５、６はトライアック４のためのバイアス抵抗で、フォトトライアックカプラ７は一次、二次間の沿面距離を確保するためのデバイスである。そして、フォトトライアックカプラ７の発光ダイオードに通電することによりトライアック４をオンさせる。抵抗８は、フォトトライアックカプラ７の電流を制限するための抵抗であり、トランジスタ９によりフォトトライアックカプラ７をオン／オフする。トランジスタ９は、抵抗１０を介してエンジンコントローラ１１からのＯＮ１信号に従って動作する。
【００４３】
発熱体２０あるいは発熱体４０への電力の供給は、リレー４１によりそれぞれの発熱体に切り替えて行う。リレー４１のコイル側への通電を行うことにより発熱体２０へ電力が供給され、リレー４１のコイル側への通電が遮断されることにより発熱体４０へ電力が供給される。このリレー４１のコイル側への通電、遮断は、トランジスタ４３によりオン／オフ制御する。トランジスタ４３は、抵抗４４を介してエンジンコントローラ１１からのＨＳＷ信号に従って動作する。ダイオード４２は、トランジスタ４３がオフするときにリレー４１のコイルに発生する逆起電圧を吸収しトランジスタ４３を保護している。
【００４４】
上記リレー４１により選択された発熱体２０あるいは４０への電力供給は、トライアック１３の通電、遮断により制御を行う。抵抗１４、１５はトライアック１３のためのバイアス抵抗で、フォトトライアックカプラ１６は一次、二次間の沿面距離を確保するためのデバイスである。そして、フォトトライアックカプラ１６の発光ダイオードに通電することによりトライアック１３をオンする。抵抗１７は、フォトトライアックカプラ１６の電流を制限するための抵抗であり、トランジスタ１８によりフォトトライアックカプラ１６をオン／オフする。トランジスタ１８は、抵抗１９を介してエンジンコントローラ１１からのＯＮ２信号に従って動作する。
【００４５】
また、ＡＣフィルタ２を介して交流電源１からの入力電源電圧は、電圧検出手段であるゼロクロス検出回路１２にも入力され、入力電源電圧がある閾値以下になるとゼロクロス検出回路１２はそれを検出して検出信号（パルス信号）をエンジンコントローラ１１に出力する。図３にこのゼロクロス検出回路１２の詳細を示す。ここでは、半波整流回路の場合について示している。
【００４６】
交流電源１からの交流電圧は、ＡＣフィルタ２を介して図３のゼロクロス検出回路に入力され、整流器７０、７１により半波整流される。本駆動回路においては、Ｎｅｕｔｒａｌ側が整流されている。この半波整流された交流電圧は、抵抗７２、コンデンサ７５、抵抗７３、７６を介して、トランジスタ７７のベースに入力される。このとき、交流電源１の電圧が、抵抗７２、コンデンサ７５、抵抗７３，７６、トランジスタ７７によって決定されるスライス電圧−Ｖ０以上であれば、トランジスタ７７はオフとなり、上記スライス電圧−Ｖ０以下であれば、トランジスタ７７はオンとなる。
【００４７】
すなわち、Ｎｅｕｔｒａｌ側の電位がＨｏｔ側の電位よりもＶ０以上大きい場合にトランジスタ７７はオンとなり、Ｈｏｔ側の電位がＮｅｕｔｒａｌ側の電位よりも大きいかもしくはＨｏｔ側とＮｅｕｔｒａｌ側の電位差の大きさがＶ０以下の場合にトランジスタ７７はオフとなる。
【００４８】
フォトカプラ７９は、一次・二次間の沿面距離を確保するためのデバイスであり、抵抗７８、８０は、フォトカップラ７９に流れる電流を制限するための抵抗である。交流電源１の電圧が正側から負側に変化し、電位差がスライス電圧−Ｖ０以下となるとフォトカプラ７９はオフとなり、フォトカプラ７９の出力電圧はＨｉｇｈとなる。このとき、「交流電源１のＮｅｕｔｒａｌ側電位がＨｏｔ側電位よりも大きい」ことを表す信号をエンジンコントローラ１１に抵抗８１を介して出力（報知）する。
【００４９】
また、交流電源１の電圧が負側から正側に変化する際に、電位差が−Ｖ０以上となってＨｏｔ側の電位がＮｅｕｔｒａｌ側電位より大きくなると、フォトカプラ７９の出力電圧はＬｏｗ（低レベル）となる。このとき、「交流電源１のＨｏｔ側電位がＮｅｕｔｒａｌ電位よりも同等以上である」ことを表す信号をエンジンコントローラ１１に抵抗８１を介して出力する。以下、エンジンコントロ−ラ１１に送出されるこの信号をＺＥＲＯＸ信号と呼ぶ。
【００５０】
上記のＺＥＲＯＸ信号は、信号周期が商用交流電源の周波数とほぼ等しいパルス信号であり、商用交流電源の電位極性に応じて信号レベルが変化する。エンジンコントロ−ラ１１はこのＺＥＲＯＸ信号の立ち上がり及び立ち下がりのエッジを検知し、このエッジにトリガをかけて位相制御あるいは波数制御によりトライアック４あるいはトライアック１３をオン／オフする。
【００５１】
また図２中、２１は発熱体３、２０あるいは４０が形成されているセラミックヒータ２４の温度を検知するための温度検出素子で、例えばサーミスタ感温素子が用いられ、セラミックヒータ２４上に発熱体３、２０あるいは４０に対して絶縁距離を確保できるように絶縁耐圧を有する絶縁物を介して配置されている。この温度検出素子２１は、負荷（制御対象）であるセラミックヒータ２４の制御量を検知する制御量検知手段として設けられ、その制御量の検知信号はエンジンコントローラ１１に送られる。
【００５２】
上記の温度検出素子２１によって検出される温度は、抵抗２２と該温度検出素子２１により分圧された電圧として検出され、この電圧がエンジンコントローラ１１にＴＨ信号（検知信号）としてＡ／Ｄポートから入力される。つまり、セラミックヒータ２４の温度は、ＴＨ信号としてエンジンコントローラ１１により監視される。
【００５３】
そして、エンジンコントローラ１１は、セラミックヒータ２４の検出温度を内部で設定されている設定温度と比較することによって、セラミックヒータ２４を構成する発熱体３、２０あるいは４０に供給すべき電力を算出し、その供給電力に対応した位相角（位相制御）あるいは波数（波数制御）に換算し、その制御条件によりトランジスタ９にＯＮ１信号、あるいはトランジスタ１８にＯＮ２信号を送出する。
【００５４】
更に、発熱体３、２０あるいは４０に電力を供給して制御する電力供給制御手段であるエンジンコントローラ１１が故障し、発熱体３、２０あるいは４０が熱暴走に至った場合、過昇温を防止する一手段として、過昇温防止手段２３がセラミックヒータ２４上に配されている。この過昇温防止手段２３には、例えば温度ヒューズやサーモスイッチが用いられている。そして、電力供給制御手段の故障により発熱体３、２０あるいは４０が熱暴走に至り、過昇温防止手段２３が所定の温度以上になると、過昇温防止手段２３がＯＰＥＮになり、発熱体３、２０及び４０への通電が断たれる。
【００５５】
また、上記の位相制御によりトライアック４あるいは１３を制御して定着器を温度制御しているときに、オン信号を送出して所定の導通角でヒータ２４へ通電しようとした場合、交流電源１のラインインピーダンスが非常に大きいと、入力される商用電源電圧がドロップする。この電圧ドロップの大きさは、ヒータ２４へ通電される電流と上記のラインインピーダンスによって決定される。
【００５６】
その際、ヒータ２４への通電をオンしようとする位相角が９０°近辺であればあるほど、ヒータ２４の抵抗値が低いほど、またラインインピーダンスが大きいほど、特にインダクタンス分が大きいほど、位相制御によるヒータ電流導通オン時の電圧ドロップ分が大きくなる。
【００５７】
そして、上記の電圧ドロップ分が大きくなると、ゼロクロス検出回路が誤検出し、本来発生しないＺＥＲＯＸ信号のエッジをエンジンコントローラ１１に報知してしまう。
【００５８】
そこで、本実施例においては図４に示すように、エンジンコントローラ１１がトライアック４あるいは１３をオンさせようとしてオン信号を送出している間ｔｏｎ、例えば５０μｓｅｃ〜２ｍｓｅｃの間は、ＺＥＲＯＸ信号を無視するようにしている。このオン信号を送出しているｔｏｎの間、ＺＥＲＯＸ信号を無視することにより、オン信号の送出時に発生するＺＥＲＯＸ信号の誤検知をなくすことができ、本来の商用周波数に対応した位相制御を行うことができる。
【００５９】
図４は本実施例における位相制御の概略を示す波形図であり、商用電源電圧とＺＥＲＯＸ信号とオン信号及びヒータ電流の関係を示している。
【００６０】
また、オン信号を送出する位相角が深く本来のＺＥＲＯＸ信号のエッジにかかる場合、例えば１２５°以上の位相角でオンする場合、図４中のＡ部に示すように、オン信号の送出時間（ｔｏｎ）においてもエンジンコントローラ１１がＺＥＲＯＸ信号を監視することにより、本来のＺＥＲＯＸ信号を検知することができる。更にこの場合、ｔｏｎ期間中ｔｏｎ’経過時にＺＥＲＯＸ信号のエッジを検出した場合は、オン信号の送出時間をｔｏｎ’とすることにより、次の半周期の誤点弧を防ぐことができる。
【００６１】
このように、ヒータ２４への電力供給を制御するスイッチング素子を所定の位相角以下でオンさせる場合は、オン信号を送出している期間においてＺＥＲＯＸ信号を無視し、所定の位相角以上でオンする場合は、ＺＥＲＯＸ信号をエンジンコントローラ１１で監視し、ＺＥＲＯＸ信号のエッジを検知した場合はオン信号をオフとすることにより、ラインインピーダンスが大きい商用電源地域にいても正常なヒータ制御を行うことができる。
【００６２】
また、ヒータ２４への通電電流をオンする位相角が大きくなって９０°から離れるほど、位相制御のオン時にラインインピーダンスの影響により発生する入力交流電源の電圧ドロップが小さくなるので、ゼロクロス検出回路１２の誤検知も少なくなる。
【００６３】
（第２の実施例）
図５は本発明の第２の実施例におけるゼロクロス検出回路１２の構成を示す図である。ここでは全波整流の場合を示しているが、第１の実施例と同様半波整流によるゼロクロス検出回路であっても良い。また、図６は第２の実施例の位相制御を示す波形図である。
【００６４】
第１の実施例と重複する点は省略するが、図２の交流電源１からの交流電圧はＡＣフィルタ２を介して入力され、整流器５１により全波整流される。この全波整流された交流電圧は、抵抗５２、ツェナーダイオード５３、コンデンサ５５、及び抵抗５６を介してトランジスタ５７のベースに入力される。このとき、入力された商用交流電源電圧の大きさが抵抗５２、ツェナーダイオード５３、コンデンサ５５、抵抗５６、及びトランジスタ５７によって決定されるスライス電圧Ｖｚ以下であれば、トランジスタ５７はオフとなり、上記スライス電圧Ｖｚ以上であればオンとなる。
【００６５】
フォトカプラ５９は一次・二次間の沿面距離を確保するためのデバイスであり、抵抗５８、６０はこのフォトカップラ５９に流れる電流を制限するための抵抗である。交流電源１の電圧が上記スライス電圧Ｖｚ以下であるとき、フォトカプラ５９はオフとなり、抵抗６０の電圧はＬｏｗとなる。このとき、「交流電源１がスライス電圧Ｖｚ以下である」ことを表す信号が抵抗６１を介してエンジンコントローラ１１に出力（報知）される。エンジンコントローラ１１に送出されるこの信号をＺＥＲＯＸ信号と呼ぶ。
【００６６】
上記のＺＥＲＯＸ信号は、パルス周期が商用交流電源の周波数とほぼ等しいパルス信号である。エンジンコントローラ１１はこのＺＥＲＯＸ信号のパルスのエッジを検知し、位相制御あるいは波数制御によりトライアック４あるいは１３をオン／オフする。
【００６７】
位相制御あるいは波数制御は、エンジンコントローラ１１が監視しているＺＥＲＯＸ信号をトリガ信号として制御が行われる。エンジンコントローラ１１は、図６に示すようにＺＥＲＯＸ信号の立ち下がりエッジを検出した際に、直前のＺＥＲＯＸ信号の立ち下がりエッジからの時間が予め決められた所定の時間ｔｍ以内の場合は、検出したＺＥＲＯＸ信号を無視する。つまり、ＺＥＲＯＸ信号のパルス周期が所定の時間ｔｍ以上の場合のみ、ＺＥＲＯＸ信号をトリガ信号として認識し、ヒータ２４への電力供給制御を行う。このパルス周期が所定の時間ｔｍ以下のＺＥＲＯＸ信号を無視することにより、位相角αでヒータ２４への通電電流が位相制御される。
【００６８】
このように、本実施例においては、ＺＥＲＯＸ信号の立ち下がりエッジを検出してから所定時間内はＺＥＲＯＸ信号を無視することにより、商用電源に重畳されたノイズによるゼロクロス検出回路の誤検知を防止し、商用周波数に対応した電力制御を行うことができる。
【００６９】
また、この所定の時間ｔｍは、想定される商用電源周波数の最大値の２倍よりも大きい値とすることことにより、想定される商用電周波数地域で画像形成装置に使用される場合、本来検知すべきＺＥＲＯＸ信号を検知することができ、それ以外の外乱等の影響により生じるＺＥＲＯＸ信号の誤検知を低減することができる。
【００７０】
例えば、商用電源周波数を４０Ｈｚ〜７０Ｈｚと想定した場合、ＺＥＲＯＸ信号は半波毎に検出されるため、１２．５ｍｓｅｃ〜７．１４ｍｓｅｃ（８０Ｈｚ〜１４０Ｈｚ）の周期で検出されることになる。そして、予め設定する所定間ｔｍを７ｍｓｅｃ程度に設定することにより、４０Ｈｚ〜７０Ｈｚの商用周波数に対して、本来検知すべきＺＥＲＯＸ信号を検知することができる。更に、周波数が４０Ｈｚの場合でも、１００°の位相角までに生じるノイズは除去できるため、ＺＥＲＯＸ信号の誤検知による影響を低減することができる。
【００７１】
（第３の実施例）
図７は本発明の第３の実施例の位相制御を示す波形図である。また、図８は第３の実施例の制御動作を示すフローチャートであり、このフローチャートに示す制御処理は、図２のエンジンコントローラ１１により予め記憶されたプログラムに従って実行されるものである。
【００７２】
第１及び第２の実施例と重複する点は省略し、ここでは位相制御の場合について説明する。
【００７３】
エンジンコントローラ１１にて、セラミックヒータ２４への電力供給開始の要求が発生すると（Ｓ２０１）、ＺＥＲＯＸ信号の立ち下がりエッジを検出して、ＺＥＲＯＸ信号のパルス間隔（周期）Ｔｓを測定する（Ｓ２０２）。このＺＥＲＯＸ信号のパルス間隔Ｔｓを８回測定し（Ｓ２０３）、パルス間隔（パルス周期）Ｔｓとして平均値を求め、エンジンコントローラ１１で予め設定されている所定時間範囲内、例えば７．１４ｍｅｓｃ〜１２．５ｍｓｅｃであるかを判別する（Ｓ２０４）。
【００７４】
所定時間範囲外であれば、再度ＺＥＲＯＸ信号のパルス間隔の測定を８回行って判別する。ヒータ駆動要求があってから１ｓｅｃ以上経過しても、測定により平均されたパルス間隔Ｔｓが所定の時間範囲内にならない（Ｓ２０５）場合は、ゼロクロス検出回路が故障しているとみなし（Ｓ２０６）、シーケンスを終了させる。
【００７５】
ＺＥＲＯＸ信号のパルス間隔Ｔｓが所定時間範囲内であれば、ヒータ２４に電力を供給し、定着器の温度が目標温度になるように温度制御を開始する（Ｓ２０７）。このとき、ＺＥＲＯＸ信号の立ち下がりエッジを検出してから所定の位相角にてトライアック４あるいは１３をオンするようにオン信号を送出し、位相制御を行う。この所定の位相角は、エンジンコントローラ１１で目標温度と温度検出素子２１の検出温度を比較して投入すべき電力を算出し、その電力に対応するように得られた位相角である。
【００７６】
このとき、ＺＥＲＯＸ信号の立ち下がりエッジを検出してから所定時間（Ｔｓ−γ％）までの間に検出されるＺＥＲＯＸ信号は無視し（Ｓ２０８、Ｓ２０９）、所定時間（Ｔｓ−γ％）が経過していれば、ＺＥＲＯＸ信号の立ち下がりエッジを検出して、位相制御を行う（Ｓ２０８、Ｓ２１０）。
【００７７】
そして、ヒータ駆動停止要求がなければ、ヒータ２４への供給電力を位相制御して、定着器の温度制御を続ける（Ｓ２１１）。ヒータ駆動停止要求があれば、ヒータ駆動、温度制御を停止する（Ｓ２１２）。図７に示すように、パルス周期が所定の時間Ｔｓ以下のＺＥＲＯＸ信号を無視することにより、位相角αでヒータ２４への通電電流が位相制御される。
【００７８】
このように、本実施例においては、ヒータ駆動開始時に商用周波数の２倍の大きさとなるＺＥＲＯＸ信号のパルス周期Ｔｓを測定し、そのヒータ供給電力において、ＺＥＲＯＸ信号の立ち下がりエッジを検出してから所定時間（Ｔｓ−γ％）内はＺＥＲＯＸ信号を無視することにより、商用電源に重畳されたノイズによるゼロクロス検出回路の誤検知を防止し、商用周波数に対応した電力制御を行うことができる。ここで、γはパルス周期の測定誤差を考慮する場合の補正値である。
【００７９】
ヒータ駆動開始毎にＺＥＲＯＸ信号のパルス周期を測定し、そのパルス周期以外で検知されるＺＥＲＯＸ信号を無視することにより、本来検知すべきＺＥＲＯＸ信号を検知することができ、それ以外の外乱等の影響により生じるＺＥＲＯＸ信号の誤検知を低減することができる。また、ヒータ駆動開始毎にＺＥＲＯＸ信号のパルス周期を測定することにより、そのときの電源状態を反映できるため、電源変動やラインインピーダンスが大きく負荷変動が大きいような電源地域においても、それに影響されないヒータ制御を行うことができる。
【００８０】
（第４の実施例）
上述の第１〜第４の実施例において、ＺＥＲＯＸ信号のパルス周期が所定の周期以外で検知された場合、あるいは所定の位相角以下でヒータ２４への通電をオンする際にオン信号のオン期間中にＺＥＲＯＸ信号のエッジが検出された場合、その検出頻度がエンジンコントローラ１１で設定されている予め決められた頻度以上であれば、例えば「その画像形成装置が使用されている電源事情が、電源電圧変動が大きい、急変商用電源にノイズが重畳している、商用電源のラインインピーダンスが非常に大きい等の劣悪な環境である」とエンジンコントローラ１１が認識することができる。
【００８１】
本実施例では、このような状態をエンジンコントローラ１１が認識すると、画像形成装置に設けられた外部情報出力手段、例えばパネル等の表示手段に「電源状態が悪い」ことを報知し、ユーザに情報を与えることができる。また、インターネットを介して画像形成装置のサービスセンターに「電源状態が悪い」ことを報知することにより、地域別に商用電源の状態をモニタすることができる。このような構成をとることにより、電源事情の地域性を把握できるとともに、ユーザに情報を与えることによって電源環境の改善に役立つことになる。
【００８２】
以上、本発明の各実施例について説明したが、本発明では、入力電源電圧がある閾値以下になったことを検出したときに電力制御手段にパルス信号として報知する電圧検出手段（ゼロクロス検出手段）を有しており、そのパルス信号に基づいて所定の位相角でオン信号を送出して、電力供給を位相制御しており、この電力供給を位相制御する際にオン信号が送出されている期間中にゼロクロス検出手段から報知されるパルス信号が検知された場合、あるいは、上記電圧検出手段から報知されるパルス信号のパルス周期が所定のパルス周期以外であった場合、該パルス信号を無視するようにしている。
【００８３】
これにより、商用電源の状態が急変したり、商用電源にノイズが重畳したり、商用電源のラインインピーダンスが非常に大きかったりして商用電源の状態が劣悪な環境下である場合においても、正常な電力制御を行うことができる。そして、この電源装置で所定の温度を維持するように制御される発熱体によって、被加熱材を加熱する加熱装置を制御することにより、商用電源の事情に依存することなく、本来の温度制御を行うことができる。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、入力電源の状態が急変したり、入力電源にノイズが重畳したり、入力電源のラインインピーダンスが非常に大きかったりして入力電源の状態が劣悪な環境下である場合においても、正常な電力制御を行うことができる。
【００８５】
また、この電源装置で所定の温度を維持するように制御される発熱体によって、被加熱材を加熱する加熱装置を制御することにより、電源の事情に依存することなく、本来の温度制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による画像形成装置の構成を示す断面図
【図２】実施例の加熱装置の回路構成を示す図
【図３】第１の実施例のゼロクロス検出回路の構成を示す図
【図４】第１の実施例の位相制御を示す波形図
【図５】第２の実施例のゼロクロス検出回路の構成を示す図
【図６】第２の実施例の位相制御を示す波形図
【図７】第３の実施例の位相制御を示す波形図
【図８】第３の実施例の制御動作を示すフローチャート
【図９】従来の定着装置の位相制御を示す波形図
【符号の説明】
１　交流電源
３　発熱体
１１　エンジンコントローラ
１２　ゼロクロス検出回路
２０　発熱体
２１　温度検出素子
２３　過昇温防止手段
２４　セラミックヒータ
４０　発熱体
１０１　プリンタ本体
１０７　レーザスキャナ部
１０８　画像形成部
１０９　定着器
１０９ｃ　セラミックヒータ
１０９ｄ　サーミスタ
１１７　感光ドラム
１２０　現像器
１２６　エンジンコントローラ
１２７　ビデオコントローラ
１３１　外部装置
【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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