(57)【要約】【課題】商用電源の状態に依存することなく、本来の温度制御をおこなうことができる加熱装置、及びそれを具備する画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】制御された入力電源電圧を供給する電力供給手段と、入力電源電圧がある閾値以下になったことを検出して電力制御手段にパルス信号として報知する電圧検知手段（ゼロクロス検知手段）と、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号に基づき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いる電力制御手段を有しており、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号のパルス周期が所定の周期以外であった場合、または、電力供給を位相制御する際にオン信号を送出している期間中にパルス信号を検知した場合、前記電力制御手段が該パルス信号を無視することを特徴とする。【選択図】図５
2004157659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御された入力電源電圧を供給する電力供給手段と、
電力が供給される制御対象に設けられた所定の制御量を検知する制御量検知手段と、
入力電源電圧がある閾値以下になったことを検出して電力制御手段にパルス信号を報知する電圧検知手段と、
前記制御量検知手段により検知された制御量と電力制御手段に予め設定された目標値を比較して前記制御対象に供給する供給電力を算出し、前記電圧検知手段が報知するパルス信号に基づき電力供給手段を制御する電力制御手段と、
を有しており、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号が、予め設定されているパルス周期以外で報知された場合、該パルス信号を無視することを特徴とする電力制御手段。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位相制御にて制御対象を制御する電力制御手段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の場合について説明する。
【０００３】
画像形成装置の熱定着器（熱定着装置：以下定着器と記す）は、電子写真プロセスなどの画像形成手段により記録材（転写紙、感光紙、静電記録紙等）上に形成された未定着画像（トナ−像）を記録材上に定着させるものであり、ハロゲンヒ−タを熱源とする熱ロ−ラ式の定着器や、セラミック面発ヒ−タを熱源とするフィルム加熱式の定着器が用いられている。
【０００４】
一般的に、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。ヒータを熱源とする定着器には温度検出素子、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器の温度が検出され、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／オフ制御することにより定着器の熱源であるヒータへの電力供給をオン／オフし、定着器の温度が目標の温度になるように温度制御される。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おこなわれる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
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、「ゼロクロス信号」という）を基に、トリガをかけて位相制御または波数制御をおこなう。
【０００６】
一般に、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得られるパルス信号である。
【０００７】
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。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りのエッジでトリガをかけてヒータの制御をおこなっている。
【０００８】
半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おこなっている。
【０００９】
図１３に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。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。
【００１０】
従来、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の変かするパルスエッジを検出し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、このゼロクロス信号を基に定着器のヒータ制御をおこなっていた（例えば、特許文献２参照）。
【００１１】
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。
【００１２】
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する場合がある。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。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と、図示しているように位相角β”でヒータ電流が通電されることになる。
【００１３】
従来、このような現象が生じると、従来定着器温度を検出して温度制御をおこなっていることにより、温度情報をフィードバックし定着器を所定の設定温度に維持することができていた。
【特許文献１】
特開平１０−１１５９９７号公報
【特許文献２】
特開平０７−２３４７２９号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
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する商用電源の状態が劣悪な環境下である場合、あるいは定着器の構成により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はずれると、ヒータの温度制御に影響することがあった。
【００１５】
本発明では、上記のような状況においても、定着器を所定の設定温度に維持するように制御することができるようにした電力制御手段、この電力制御手段を有する加熱装置、及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
制御された入力電源電圧を供給する電力供給手段と、
電力が供給される制御対象に設けられた所定の制御量を検知する制御量検知手段と、
入力電源電圧がある閾値以下になったことを検出して電力制御手段にパルス信号を報知する電圧検知手段と、
前記制御量検知手段により検知された制御量と電力制御手段に予め設定された目標値を比較して前記制御対象に供給する供給電力を算出し、前記電圧検知手段が報知するパルス信号に基づき電力供給手段を制御する電力制御手段と、
を有しており、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号が、予め設定されているパルス周期以外で報知された場合、該パルス信号を無視することを特徴とする電力制御手段、である。
【００１７】
すなわち本発明は、制御された入力電源電圧を供給する電力供給手段と、入力電源電圧がある閾値以下になったことを検出して電力制御手段にパルス信号として報知する電圧検知手段（ゼロクロス検知手段）と、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号に基づき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いる電力制御手段を有しており、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号のパルス周期が所定の周期以外であった場合、または、電力供給を位相制御する際にオン信号を送出している期間中にパルス信号を検知した場合、前記電力制御手段が該パルス信号を無視することを特徴とするもので、これにより、商用電源の状態に依存することなく、本来の温度制御をおこなうことができる加熱装置、及びそれを具備する画像形成装置を提供することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
〈第１の実施例〉
（１）画像形成装置
図１は本実施例における画像形成装置の概略構成図である。本実施例の画像形成装置は転写式電子写真プロセスを用いたレ−ザプリンタである。
【００１９】
レーザプリンタ本体１０１は、記録材（転写材、以下記録紙と記す）Ｓを収納するカセット１０２を有し、カセット１０２の記録紙Ｓの有無を検知するカセット有無センサ１０３、カセット１０２の記録紙Ｓのサイズを検知するカセットサイズセンサ１０４（復数個のマイクロスイッチで構成される）、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。そして、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。さらに、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。
【００２０】
また、前記レーザスキャナ１０７は、外部装置１３１から送出される画像信号（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。
【００２１】
そして、前記画像部１０８は、公知の電子写真プロセスに必要な、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。
【００２２】
また、メインモータ１２３は、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。
【００２３】
そして１２６はエンジンコントローラであり、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、前記本体１０１内の記録紙の搬送制御を行なっている。
【００２４】
そして、１２７はビデオコントローラであり、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から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、インタフェース１２８を介してエンジンコントローラ１２６へ送出している。１２９は排熱ファンである。
【００２５】
（２）定着器１０９
図２は本実施例で用いた定着器１０９の横断面模型図である。この定着器１０９は例えば特開平０４−４４０５７号公報・特開平０４−４４０７７号公報等に記載の、エンドレスフィルム（円筒状フィルム）を用いた、加圧ローラ駆動タイプのフィルム加熱方式の加熱装置であり、ヒータ１０９ｃ、このヒータを固定保持させた横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するヒータホルダ１０９ｄ、ヒータ１０９ｃを取付けたヒータホルダ１０９ｄにルーズに外嵌した円筒状の薄耐熱フィルム（定着フィルム）１０９ａ、定着フィルム１０９ａを挟んでヒータ１０９ｃと相互圧接して定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ１０９ｂ等からなる。
【００２６】
加圧ローラ１０９ｂは駆動手段により矢印の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ１０９ｂの回転による該加圧ローラ１０９ｂの外面と定着フィルム１０９ａとの、定着ニップ部Ｎにおける圧接摩擦力により円筒状の定着フィルム１０９ａに回転力が作用して定着フィルム１０９ａがその内面がヒータ１０９ｃの下向き面に密着して摺動しながらヒータホルダ１０９ｄの外回りを矢印の時計方向に従動回転状態になる。
【００２７】
ヒータ１０９ｃはセラミックヒータ（セラミック面発ヒータ）である。このヒータ１０９ｃについては次の（３）項で詳述する。
【００２８】
加圧ローラ１０９ｂが回転駆動され、それに伴って円筒状の定着フィルム１０９ａが従動回転状態になり、またヒータ１０９ｃに通電がなされ、該ヒータ１０９ｃが昇温して所定の温度に立ち上がり温調された状態において、定着ニップ部Ｎの定着フィルム１０９ａと加圧ローラ１０９ｂとの間に未定着トナー像Ｔを担持した記録紙Ｓが導入され、定着ニップ部Ｎにおいて記録紙Ｓのトナー像担持面側が定着フィルム１０９ａの外面に密着して定着フィルム１０９ａと一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、ヒータ１０９ｃの熱が定着フィルム１０９ａを介して記録紙Ｓに付与され、記録紙Ｓ上の未定着トナー像Ｔが記録紙Ｓ上に加熱及び加圧されて溶融定着される。
【００２９】
定着ニップ部Ｎを通過した記録紙Ｓは定着フィルム１０９ａから曲率分離される。
【００３０】
（３）ヒータ１０９ｃ
図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれヒータ１０９ｃの拡大横断面模型図、ヒータ裏面側の平面模型図、ヒータ表面側の平面模型図である。図４は発熱体と導電体のパターン模型図である。
【００３１】
このヒータ１０９ｃは裏面加熱型のセラミック面発ヒータであり、
▲１▼．ＳｉＣ（炭化ケイ素）・ＡｌＮ（チッ化アルミニウム）・Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）等の電気絶縁性・良熱伝導性・低熱容量のセラミック系絶縁基板（ヒータ基板、以下、絶縁基板と記す）３１、
▲２▼．この絶縁基板３１の裏面側に形成具備させた、３本の通電発熱体３２・３３・３４及びこれらの通電発熱体に対する給電用電極３５・３６・３７・３８並びに延長電路３５ａ・３６ａ・３７ａ・３８ａ、
▲３▼．上記の通電発熱体３２・３３・３４と延長電路３５ａ・３６ａ・３７ａ・３８ａを覆わせて形成した保護ガラス層４０、
からなる。
【００３２】
通電発熱体３２・３３・３４は例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジューム）・等の通電発熱抵抗材料のペーストをスクリーン印刷（厚膜印刷）等でパターン形成し、焼成して形成具備させたものである。
【００３３】
３５・３６・３７・３８並びに延長電路３５ａ・３６ａ・３７ａ・３８ａは例えばＡｇ（銀）等の導電材料ペーストをスクリーン印刷等でパターン形成し、焼成して形成具備させたものである。給電用電極３５は上記３本の通電発熱体３２・３３・３４に対する共通電極であり、通電発熱体３２・３３・３４の各一端部に対してそれぞれ分岐延長電路３５ａを介して導通させてある。給電用電極３６は通電発熱体３２の他端部に対して延長電路３６ａを介して導通させてある。給電用電極３７は通電発熱体３３の他端部に対して延長電路３７ａを介して導通させてある。給電用電極３８は通電発熱体３４の他端部に対して延長電路３８ａを介して導通させてある。
【００３４】
保護ガラス層４０は耐熱ガラスペーストをスクリーン印刷等でパターン形成し、焼成して形成具備させたものであり、通電発熱体３２・３３・３４と延長電路３５ａ・３６ａ・３７ａ・３８ａを保護する。
【００３５】
２１は温度検出素子（サーミスタ）、２３は過昇温防止手段（サーモスタット）であり、これらはヒータ１０９ｃの裏面側において保護ガラス層４０に夫々感熱部を当接させて配設してある。この温度検出素子２１と過昇温防止手段２３は、記録紙の搬送基準（本例では中央搬送基準）、つまり通電発熱体部３２・３３・３４の長さ方向の中心に対して左右対称な位置であり、かつ通紙可能な最小の記録紙幅よりも内側の位置に配設されている。
【００３６】
絶縁基板３１の上記通電発熱体パターン・導電パターン・保護ガラス層を形成した側とは反対面側がフィルム１０９ａが摺動するヒータ表面側であり、ヒータ１０９ｃはこのヒータ表面側を下向きに外部露呈させてヒータホルダ１０９ｄに固定保持させてある。
【００３７】
このヒータ１０９ｃの給電用電極３５・３６・３７・３８は給電用コネクタを介して次の（４）項で説明するヒータ駆動及び制御回路と電気的に接続されて、通電発熱体３２・３３・３４に対する選択的な通電制御がなされて該通電発熱体の発熱により迅速に昇温し、その昇温温度が温度検出素子２１で検出されて昇温温度情報がヒータ駆動及び制御回路にフィードバックされる。ヒータ駆動及び制御回路は温度検出素子２１で検出されるヒータ温度が所定のほぼ一定温度（定着温度）に維持されるように通電発熱体に対する通電を制御する。
【００３８】
（４）ヒータ駆動及び制御回路
図５にセラミックヒ−タ１０９ｃの駆動及び制御回路を示す。１は本画像形成装置を接続する交流電源で、本画像形成装置は商用電源をＡＣフィルタ２を介してセラミックヒ−タ１０９ｃの通電発熱体３２，３３または３４へ、通紙使用される記録紙Ｓのサイズや種類に応じて選択的に供給することによりセラミックヒ−タ１０９ｃを発熱させる。通電発熱体３２への電力の供給は、トライアック４の通電、遮断により制御をおこなう。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。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をオンする。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−ラ１１からのＯＮ１信号にしたがって動作する。
【００３９】
通電発熱体３３または３４への電力の供給は、リレー４１により電力を供給する発熱体を切り替えておこなう。リレー４１のコイル側への通電をおこなうことにより発熱体３３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３４へ電力が供給される。リレー４１のコイル側への通電、遮断はとトランジスタ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信号にしたがって動作する。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。
【００４０】
リレー４１により選択された通電発熱体３３または３４への電力供給はトライアック１３の通電、遮断により制御をおこなう。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。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−ラ１１からのＯＮ２信号にしたがって動作する。
【００４１】
また、ＡＣフィルタ２を介して交流電源１は、ゼロクロス検出回路１２に入力される。
【００４２】
図６に前記ゼロクロス検出回路の詳細を示す。全波整流回路の場合について示す。交流電源１はＡＣフィルタ２を介して、整流器５１により全波整流される。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、抵抗５６を介して、トランジスタ５７に入力される。商用交流電源１の電圧の大きさが、抵抗５２、ツェナーダイオード５３、コンデンサ５５、抵抗５６、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。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となり、「交流電源１がスライス電圧Ｖｚ以下である」ことを抵抗６１を介してエンジンコントローラ１１に報知する。
【００４３】
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。この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−ラ１１はＺＥＲＯＸ信号のパルスのエッジを検知し、位相制御または波数制御によりトライアック４または１３をＯＮ／ＯＦＦする。
【００４４】
また、２１は発熱体３２・３３・３４が形成されているセラミックヒ−タ１０９ｃの温度を検知するための温度検出素子、例えば、サ−ミスタ感温素子であり、セラミックヒータ１０９ｃ上に発熱体３２・３３・３４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によって検出される温度は、抵抗２２と、温度検出素子２１との分圧として検出され、エンジンコントロ−ラ１１にＴＨ信号としてＡ／Ｄ入力される。セラミックヒ−タ１０９ｃの温度は、ＴＨ信号としてエンジンコントロ−ラ１１において監視され、エンジンコントロ−ラ１１の内部で設定されているセラミックヒ−タ１０９ｃの設定温度と比較することによって、セラミックヒ−タ１０９ｃを構成する発熱体３２・３３・３４に供給するべき電力を算出し、その供給する電力に対応した位相角（位相制御）または波数（波数制御）に換算し、その制御条件によりエンジンコントロ−ラ１１がトランジスタ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。
【００４５】
さらに、発熱体３２・３３・３４に電力を供給し、制御する手段が故障し、発熱体３２・３３・３４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１０９ｃ上に配されている。過昇温防止手段２３は、例えば温度ヒューズやサーモスイッチである。電力供給制御手段の故障により、発熱体３２・３３・３４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３２・３３・３４への通電が断たれる。
【００４６】
位相制御または波数制御は、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おこなわれる。エンジンコントローラ１１は、ＺＥＲＯＸ信号の立ち下りエッジを検出した際に直前のＺＥＲＯＸ信号の立下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、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、ヒータへの電力制御をおこなう。
【００４７】
図７に本実施例における位相制御の場合の概略波形を示す。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でヒータへの通電電流が位相制御されている。
【００４８】
上記のように、本実施例において、ＺＥＲＯＸ信号の立ち下がりエッジを検出してから所定時間内は、ＺＥＲＯＸ信号を無視することにより、商用電源に重畳されるノイズによるゼロクロス検知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おこなうことができる。
【００４９】
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により、想定される商用電周波数地域で画像形成が使用される場合、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。
【００５０】
〈第２の実施例〉
図８、図９に第２の実施例を示す。第１の実施例と重複する点は省略する
図８の本実施例における制御の概略図に基づき、説明する。ただし、位相制御の場合について説明する。
【００５１】
エンジンコントローラ１１にて、セラミックヒータ１０９ｃへの電力供給開始の要求が発生すれば（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、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であることを判別する（Ｓ２０３）。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回おこない、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、測定し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。
【００５２】
ＺＥＲＯＸ信号のパルス間隔Ｔｓが所定時間範囲内であれば、ヒータに電力供給し、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（Ｓ２０４）。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または１３をオンするようにＯＮ信号を送出し位相制御をおこなう。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が検出する温度を比較して投入するべき電力を算出し、その電力に対応した位相角である。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信号を無視し（Ｓ２０７，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、位相制御する（Ｓ２０７，Ｓ２０８）。ヒータ駆動停止要求がなければ、ヒータへの供給電力を位相制御、
つまり定着器の温度制御を続ける（Ｓ２１０）。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（Ｓ２１１）。
【００５３】
上述の場合の制御の概略波形を図９に示す。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でヒータへの通電電流が位相制御されている。
【００５４】
上記のように、本実施例において、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るノイズによるゼロクロス検知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おこなうことができる。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。
【００５５】
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おこなうことができる。
【００５６】
〈第３の実施例〉
図１０，図１１に第３の実施例を示す。第１および第２実施例と重複する点は省略する。
【００５７】
図１０に本実施例における半波整流の場合のゼロクロス検出回路を示す。本実施例は、実施例１と同様の全波整流によるゼロクロス検出回路であってもよい。交流電源１はＡＣフィルタ２を介して、整流器７０，７１により半波整流される。本駆動回路において、Ｎｅｕｔｒａｌ側が整流されている。半波整流された交流電圧は、抵抗７２、コンデンサ７５、抵抗７３、抵抗７６を介して、トランジスタ７７に入力される。商用交流電源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以下であればオンとなる。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。
【００５８】
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以下となったとき、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となり、「交流電源１のＮｅｕｔｒａｌ側電位がＨｏｔ側電位よりも大きい」ことをエンジンコントローラ１１に抵抗８１を介して報知し、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以上となり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となり、「交流電源１のＨｏｔ側電位がＮｅｕｔｒａｌ電位よりも同等以上である」ことをエンジンコントローラ１１に抵抗８１を介して報知する。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。この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ＺＥＲＯＸ信号の立ち上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、位相制御または波数制御によりトライアック４または１３をＯＮ／ＯＦＦする。
【００５９】
位相制御によりトライアック４または１３を制御し定着器を温度制御しているときに、ＯＮ信号を送出し所定の導通角でヒータ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、入力される商用電現の電圧がドロップする。この電圧ドロップの大きさは、ヒータへ通電される電流とラインインピーダンスによって決定される。ヒータの通電をＯＮしようとする位相角が９０°近辺であればあるほど、ヒータ抵抗値が低いほど、ラインインピーダンスが大きい、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。
【００６０】
この電圧ドロップ分が大きくなると、ゼロクロス検知回路が誤検知し、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。本実施例において、エンジンコントローラ１１がトライアック４または１３をオンさせようとしてＯＮ信号を送出している間ｔｏｎ、例えば５０μｓｅｃ〜２ｍｓｅｃの間は、ＺＥＲＯＸ信号を無視することを特徴とする。ＯＮ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、ＯＮ信号を送出時に発生する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おこなうことができる。
【００６１】
本実施例における制御の概略波形を図１１に示す。
【００６２】
また、ＯＮ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１３０°以上の位相角でオンする場合、図１１中のＡ部に示すように、ＯＮ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信号を監視するようにることにより、本来のＺＥＲＯＸ信号を検知することができる。さらに、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、ＯＮ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。
【００６３】
上記のように、ヒータ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、ＯＮ信号を送出している期間においてＺＥＲＯＸ信号を無視して、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で監視し、ＺＥＲＯＸ信号のエッジを検知した場合はＯＮ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、正常なヒータ制御をおこなうことができる。ヒータへの通電電流をオンする位相角が大きくなり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、ゼロクロス検知回路の誤検知も少なくなる。
【００６４】
〈第４の実施例〉
第１から第３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、または所定の位相角以下でヒータへの通電をオンする際にＯＮ信号のオン期間中にＺＥＲＯＸ信号のエッジが検出された場合、上記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、「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、インターネトを介して、画像形成装置のサービスセンタに「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共に、ユーザに情報を与えることにより電源環境の改善に役立つことになる。
【００６５】
〈その他〉
１）ヒータ１０９ｃは図１２のように絶縁基板３１の通電発熱体３２・３３・３４を形成具備させた面側をフィルムを摺動させるヒータ表面側とした表面加熱型ヒータとして用いることもできる。温度検知素子２１や過昇温防止手段２３はヒータ裏面側に設けられる。
【００６６】
２）通電発熱体等の各形成パターンは実施例のヒータに限られるものではないことは勿論である。
【００６７】
３）ヒータ１０９ｃを用いた加熱装置は実施例のフィルム加熱方式の熱定着装置に限られるものではないことは勿論である。その他、例えば、画像を担持した記録材を加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置、仮定着処理する像加熱装置、シート状物を給送して乾燥処理・ラミネート処理・しわ取り熱プレス処理する等の加熱装置、インクジェットプリンタ等に用いられる乾燥用の加熱装置等として広く使用出来ることは勿論である。
【００６８】
本発明の様々な例と実施例が示され説明されたが、当業者であれば、本発明の趣旨と範囲は本明細書内の特定の説明と図に限定されるのではなく、本願特許請求の範囲に全て述べられた様々の修正と変更に及ぶことが理解されるであろう。
【００６９】
本発明の実施態様の例を以下に列挙する。
【００７０】
〔実施態様１〕
制御された入力電源電圧を供給する電力供給手段（４，１３）と、
電力が供給される制御対象（１０９ｃ）に設けられた所定の制御量を検知する制御量検知手段（２１）と、
入力電源電圧がある閾値以下になったことを検出して電力制御手段（１１）にパルス信号を報知する電圧検知手段（１２）と、
前記制御量検知手段により検知された制御量と電力制御手段（１１）に予め設定された目標値を比較して前記制御対象（１０９ｃ）に供給する供給電力を算出し、前記電圧検知手段が報知するパルス信号に基づき電力供給手段を制御する電力制御手段（１１）と、
を有しており、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号が、予め設定されているパルス周期以外で報知された場合、該パルス信号を無視することを特徴とする電力制御手段（１１）。
【００７１】
〔実施態様２〕
前記電圧検知手段（１２）から報知されるパルス信号の周期を所定の時期で測定し、該測定したパルス周期を初期値として設定し、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号が前記初期値として設定した周期以外で報知された場合、該パルス信号を無視することを特徴とする実施態様１に記載の電力制御手段。
【００７２】
〔実施態様３〕
制御された入力電源電圧を供給する電力供給手段（４，１３）と、
電力が供給される制御対象（１０９ｃ）に設けられた所定の制御量を検知する制御量検知手段（２１）と、
入力電源電圧がある閾値以下になったことを検出して電力制御手段（１１）にパルス信号を報知する電圧検知手段（１２）と、
前記制御量検知手段により検知された制御量と電力制御手段（１１）に予め設定された目標値を比較して前記制御対象（１０９ｃ）に供給する供給電力を算出し、前記電圧検知手段が報知するパルス信号に基づき電力供給手段を制御する電力制御手段（１１）と、
を有しており、前記電力制御手段が上記算出された供給電力に対応した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ており、前記電力制御手段が前記オン信号を送出している時に前記電圧検知手段から報知されるパルス信号を無視することを特徴とする電力制御手段（１１）。
【００７３】
〔実施態様４〕
前記電力制御手段（１１）が前記電力供給手段（４，１３）を位相制御しており、前記電力制御手段が前記オン信号を送出している時に前記電圧検知手段から報知されるパルス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無視することを特徴とする実施態様３に記載の電力制御手段（１１）。
【００７４】
〔実施態様５〕
所定の設定温度を維持するように制御された発熱体（３２，３３，３４）によって、被加熱部材（Ｐ）を加熱する加熱装置において、
前記制御対象が発熱体であり、
前記加熱手段（１０９ｃ）に電力を供給する電力供給手段（４，１３）と、
前記加熱手段の温度を検知する温度検出手段（２１）と、
入力電源電圧が所定の閾値電圧以下になったことを検出してパルス信号として電力制御手段（１１）に報知する電圧検知手段（１２）と、
該温度検出温度によって検出された温度と予め設定された所定の設定温度を比較して前記加熱手段に供給する電力を決定し、前記電圧検知手段が報知するパルス信号に基づき電力供給手段を制御する電力制御手段（１１）と、
を有しており、前記電力制御手段が実施態様１から４のいずれかに記載の電力制御手段であることを特徴とする加熱装置。
【００７５】
〔実施態様６〕
記録材上にトナー像を形成する画像形成部と、前記トナー像を加熱して前記記録材に定着させる定着装置と、を具備する画像形成装置において、
前記定着装置を実施態様５に記載の加熱装置によって構成し、前記発熱体としてセラミック面発ヒータを使用すると共に、該セラミック面発ヒータに対向配置した加圧部材と、前記セラミック面発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、を備え、
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面発ヒータによって加熱することを特徴とする画像形成装置。
【００７６】
〔実施態様７〕
情報を外部に報知する外部出力手段を有する画像形成装置において、
前記電圧検知手段（１２）から報知されるパルス信号が、予め設定されているパルス周期以外で報知された場合、または、前記電力制御手段（１１）が前記電力供給手段（４，１３）を位相制御しており、前記電力制御手段が前記オン信号を送出している時に前記電圧検知手段からパルス信号が報知された場合、入力電源状態が通常でないことを外部出力手段に報知することを特徴とする実施態様６に記載の画像形成装置。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、入力電源がある閾値以下になったことを検知して電力制御手段にパルス信号として報知する電圧検知手段（ゼロクロス検知手段）を有しており、前記電圧検知手段のパルス信号に基づき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、前記電圧検知手段、ゼロクロス検知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、または、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知手段から報知されるパルス信号が検知された場合、該パルス信号を無視することにより、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する商用電源の状態が劣悪な環境下である場合においても、正常な電力制御をすることができる。
【００７８】
この電力制御手段で、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、本来の温度制御をおこなうことができる加熱装置、及びそれを具備する画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の一例を示した図。
【図２】熱定着装置の概略構成模型図。
【図３】ヒータの構成模型図。
【図４】ヒータの通電発熱体パターンと導電パターンを示した図。
【図５】定着器の制御及び駆動回路を示した図。
【図６】ゼロクロス検出回路を示した図。
【図７】定着器の位相制御の概略波形図。
【図８】第２の実施例を説明する図。
【図９】第２の実施例を説明する図。
【図１０】第３の実施例を説明する図。
【図１１】第３の実施例を説明する図。
【図１２】表面加熱型ヒータの横断面模型図。
【図１３】従来の定着器の位相制御の概略波形図。
【符号の説明】
１０１は画像形成装置、１０９は熱定着器、１０９ｃはセラミックヒータ、２１は温調制御用の温度検出素子、１１はエンジンコントローラ、１２はゼロクロス検出回路。
【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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【図１３】
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