(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータと、
トランジスタを有するスイッチング手段と、
前記スイッチング手段で前記ヒータを駆動する駆動手段と、
商用交流電源のゼロクロスを検出し、ゼロクロス検出信号を出力するゼロクロス検出手段と、
逓倍パルスに基づいて前記ゼロクロス検出信号に同期したエッジを含む位相同期信号を出力する位相同期手段と、
前記位相同期信号を分周して前記駆動手段へＰＷＭ信号を出力する信号出力手段と、
を有し、
前記位相同期手段は、前記逓倍パルスに基づく前記位相同期信号を分周したパルスと、前記ゼロクロス検出信号とを用いて、位相同期させた前記エッジを含む位相同期信号を出力し、
前記信号出力手段は、前記位相同期信号を分周した信号を生成するとともに、該分周された信号の１周期と同じ周波数に分周されたＰＷＭ信号により前記駆動手段にＰＷＭ信号を供給し、前記ヒータへの導通位相角を制御することを特徴とする電力制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力制御装置において、
前記スイッチング手段は、互いの導通方向が逆向きになる２つのトランジスタを有することを特徴とする電力制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電力制御装置において、
前記スイッチング手段は、前記トランジスタへの導通方向を常に同じ方向にするブリッジダイオードを有することを特徴とする電力制御装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の電力制御装置において、
前記トランジスタは、ＮチャンネルシリコンカーバイドパワーＭＯＳＦＥＴであることを特徴とする電力制御装置。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載の電力制御装置において、
前記トランジスタは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタであることを特徴とする電力制御装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の電力制御装置において、
前記ヒータは、ハロゲンヒータであることを特徴とする電力制御装置。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の電力制御装置において、
前記ヒータは、セラミックヒータであることを特徴とする電力制御装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の電力制御装置において、
前記トランジスタによる前記ヒータへの導通期間は、任意の位相角から商用電源のゼロクロス点までの間であることを特徴とする電力制御装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の電力制御装置において、
前記ゼロクロス検出信号は、商用電源のゼロクロス点とオーバーラップした信号であり、
前記信号出力手段が生成する、前記位相同期信号を分周した信号のハイレベルまたはローレベルのパルス幅は、前記ゼロクロス検出信号のエッジから前記ゼロクロス点と等しいことを特徴とする電力制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電力制御装置において、
前記信号出力手段は、パルス幅の情報を記憶手段に保持し、前記パルス幅の情報に基づいて前記位相同期信号を分周した信号を生成し、
前記パルス幅の情報は、前記位相同期信号を分周した信号のエッジから前記ゼロクロス点までの時間と等しいことを特徴とする電力制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電力制御装置において、
前記信号出力手段は、前記パルス幅の情報を商用電源の周波数に応じて記憶手段に保持し、商用電源の周波数に応じて前記パルス幅の情報を選択することを特徴とする電力制御装置。
【請求項１２】
請求項８から請求項１１のいずれかに記載の電力制御装置において、
前記ゼロクロス検出信号のエッジは、前記ゼロクロス点となる信号であり、
前記位相同期信号のエッジは、前記ゼロクロス点となる信号であることを特徴とする電力制御装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれかに記載の電力制御装置において、
前記信号出力手段は、前記ゼロクロス検出信号と、前記位相同期信号の周期とを検出し、前記ゼロクロス検出信号と、前記位相同期信号の周期とが同期したと判断すると前記ヒータへの導通位相角制御を行うことを特徴とする電力制御装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の電力制御装置において、
前記信号出力手段は、前記ゼロクロス検出信号の周期の平均値を用いて前記ゼロクロス検出信号と、前記位相同期信号の周期とが同期したと判断することを特徴とする電力制御装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の電力制御装置において、
前記信号出力手段は、前記位相同期信号の周期が、前記平均値の±２％以内であるとき、前記ゼロクロス検出信号と、前記位相同期信号の周期とが同期したと判断することを特徴とする電力制御装置。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のいずれかに記載の電力制御装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータに供給する電力を制御する電力制御装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力制御装置は、ヒータ部に接続されたヒータオンオフ回路のトライアックによる位相制御により、ヒータ部に供給する電力を制御するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２３５１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術においては、トライアックのような消弧特性を有する素子をシリコンカーバイドＦＥＴや絶縁ゲートバイポーラトランジスタに置き換えようとしたとき、正確にＡＣ電圧のゼロクロス点で電流をオフさせる必要が生じるが、ヒータのような突入電流が大きい負荷を駆動する場合、位相制御により徐々にヒータへの電力を増加させるが、位相角が小さい場合、ヒータオンからゼロクロスまでの時間が短く、突入電流によってＡＣ電圧の電圧降下等の乱れが生じると、ゼロクロス信号のタイミングに乱れが生じてオンオフ回路のオンオフタイミングがずれてしまうことがあり、それにより伝導ノイズの増大、フリッカの発生を招き、さらにオフタイミングがずれてＡＣ電圧が０Ｖから上昇したタイミングでヒータへの電力が遮断されると、逆起電力により高い電圧が発生し、スイッチング素子の損失の増大や破壊を招くという問題がある。
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、ゼロクロス信号のタイミングの乱れを抑制し、正確なタイミングでオンオフ制御を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そのため、本発明は、ヒータと、トランジスタを有するスイッチング手段と、前記スイッチング手段で前記ヒータを駆動する駆動手段と、商用交流電源のゼロクロスを検出し、ゼロクロス検出信号を出力するゼロクロス検出手段と、逓倍パルスに基づいて前記ゼロクロス検出信号に同期したエッジを含む位相同期信号を出力する位相同期手段と、前記位相同期信号を分周して前記駆動手段へＰＷＭ信号を出力する信号出力手段と、を有し、前記位相同期手段は、前記逓倍パルスに基づく前記位相同期信号を分周したパルスと、前記ゼロクロス検出信号とを用いて、位相同期させた前記エッジを含む位相同期信号を出力し、前記信号出力手段は、前記位相同期信号を分周した信号を生成するとともに、該分周された信号の１周期と同じ周波数に分周されたＰＷＭ信号により前記駆動手段にＰＷＭ信号を供給し、前記ヒータへの導通位相角を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
このようにした本発明は、ゼロクロス信号のタイミングの乱れを抑制し、正確なタイミングでオンオフ制御を行うことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施例における画像形成装置の構成を示す概略側断面図
【図２】第１の実施例における画像形成装置の制御構成を示すブロック図
【図３】第１の実施例における低圧電源のヒータ制御回路の構成を示す説明図
【図４】第１の実施例における位相同期信号生成回路の構成を示す説明図
【図５】第１の実施例におけるマイクロコンピュータの構成を示すブロック図
【図６】第１の実施例におけるゼロクロス信号とＰＷＭ信号の説明図
【図７】第１の実施例におけるゼロクロス信号の説明図
【図８】第１の実施例におけるゼロクロス信号の説明図
【図９】第１の実施例におけるＳｉＣＦＥＴのゲート電圧とドレイン電流の関係を示すグラフ
【図１０】第１の実施例におけるヒータ回路のＡＣ伝導ノイズの測定結果を示す波形
【図１１】第１の実施例におけるヒータ回路のＡＣ伝導ノイズの測定結果を示す波形
【図１２】第１の実施例におけるヒータ回路のＡＣ伝導ノイズの測定結果を示す波形
【図１３】第１の実施例におけるヒータ回路のＡＣ伝導ノイズの測定結果を示す波形
【図１４】第１の実施例におけるヒータ回路のＡＣ伝導ノイズの測定結果を示す波形
【図１５】第１の実施例におけるヒータ回路のＡＣ伝導ノイズの測定結果を示す波形
【図１６】第１の実施例におけるヒータ回路のＡＣ伝導ノイズの測定結果を示す波形
【図１７】第１の実施例におけるヒータ回路のＡＣ伝導ノイズの測定結果を示す波形
【図１８】第１の実施例におけるヒータ回路のＡＣ伝導ノイズの測定結果を示す波形
【図１９】第１の実施例におけるヒータ回路のＡＣ伝導ノイズの測定結果を示す波形
【図２０】第１の実施例におけるヒータ回路のＡＣ伝導ノイズの測定結果を示す波形
【図２１】第１の実施例におけるヒータ回路のＡＣ伝導ノイズの測定結果を示す波形
【図２２】第２の実施例における低圧電源のヒータ制御回路の構成を示す説明図
【図２３】第２の実施例における位相同期信号生成回路の構成を示す説明図
【図２４】第２の実施例におけるゼロクロス信号の説明図
【図２５】第２の実施例におけるＩＧＢＴのゲート電圧とドレイン電流の関係を示すグラフ
【図２６】第３の実施例における低圧電源のヒータ制御回路の構成を示す説明図
【図２７】第４の実施例における低圧電源のヒータ制御回路の構成を示す説明図
【図２８】第４の実施例における位相同期信号生成回路の構成を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明による電力制御装置および画像形成装置の実施例を説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は第１の実施例における画像形成装置の構成を示す概略側断面図である。
図１において、画像形成装置１０１は、例えばカラープリンタであり、高圧電源装置を備えたものである。
この画像形成装置１０１は、現像器１０２Ｋ、１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃと、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）ヘッド１０３Ｋ、１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃと、トナーカートリッジ１０４Ｋ、１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃと、転写ローラ１０５Ｋ、１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃと、転写ベルト１０８と、用紙カセット１１３と、定着器１１８とを備えている。なお、ＫＹＭＣは取扱う現像剤としてのトナーの色を表し、Ｋはブラック色、Ｙはイエロー色、Ｍはマゼンタ色、Ｃはシアン色を表している。
【００１０】
現像器１０２Ｋ、１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃは、感光体ドラム１３２Ｋ、１３２Ｙ、１３２Ｍ、１３２Ｃと、供給ローラ１３３Ｋ、１３３Ｙ、１３３Ｍ、１３３Ｃと、現像ローラ１３４Ｋ、１３４Ｙ、１３４Ｍ、１３４Ｃと、現像ブレード１３５Ｋ、１３５Ｙ、１３５Ｍ、１３５Ｃと、帯電ローラ１３６Ｋ、１３６Ｙ、１３６Ｍ、１３６Ｃと、クリーニングブレード１３７Ｋ、１３７Ｙ、１３７Ｍ、１３７Ｃとを備えている。
感光体ドラム１３２Ｋ、１３２Ｙ、１３２Ｍ、１３２Ｃは、感光体ドラム１３２Ｋ、１３２Ｙ、１３２Ｍ、１３２Ｃに接した帯電ローラ１３６Ｋ、１３６Ｙ、１３６Ｍ、１３６Ｃによって一様に帯電される。
【００１１】
帯電された感光体ドラム１３２Ｋ、１３２Ｙ、１３２Ｍ、１３２Ｃは、ＬＥＤヘッド１０３Ｋ、１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃの発光によって潜像が形成される。
供給ローラ１３３Ｋ、１３３Ｙ、１３３Ｍ、１３３Ｃが現像ローラ１３４Ｋ、１３４Ｙ、１３４Ｍ、１３４Ｃにトナーを供給し、現像ブレード１３５Ｋ、１３５Ｙ、１３５Ｍ、１３５Ｃにより、帯電ローラ１３６Ｋ、１３６Ｙ、１３６Ｍ、１３６Ｃの表面に一様にトナー層が形成され、そのトナーにより感光体ドラム１３２Ｋ、１３２Ｙ、１３２Ｍ、１３２Ｃの潜像が現像されトナー像が形成される。
クリーニングブレード１３７Ｋ、１３７Ｙ、１３７Ｍ、１３７Ｃは、転写後の感光体ドラム１３２Ｋ、１３２Ｙ、１３２Ｍ、１３２Ｃ上に残った残トナーを除去する。
【００１２】
トナーカートリッジ１０４Ｋ、１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃは、現像器１０２Ｋ、１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃに着脱可能に取り付けられている。
転写ローラ１０５Ｋ、１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃは、転写ベルト１０８を介して感光体ドラム１３２Ｋ、１３２Ｙ、１３２Ｍ、１３２Ｃと対向配置され、転写ベルト１０８の内周面から転写ニップ部にバイアス電圧が印加できるように設けられている。転写ベルト１０８は、転写ベルト駆動ローラ１０６および転写ベルト従動ローラ１０７に張架され、転写ベルト駆動ローラ１０６の駆動によって図中矢印が示す方向に回転し、用紙１１５を搬送可能になっている。
また、転写ベルト１０８には、クリーニングブレード１１１が接触していて転写ベルト１０８上のトナーを掻き落せるようになっており、掻き落されたトナーは転写ベルトクリーナー容器１１２に収容される。
【００１３】
用紙カセット１１３は、画像形成装置１０１に着脱可能に取り付けられ、用紙１１５が積載される。用紙カセット１１３に収容された用紙１１５はホッピングローラ１１４により給紙、搬送され、レジストローラ１１６、１１７により転写ベルト１０８に所定のタイミングで搬送される。このとき、用紙１１５は用紙検出センサ１４０により接触または非接触で通過が検知される。
定着器１１８は、転写ローラ１０５Ｋ、１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃによって用紙１１５に転写されたトナー像を熱と圧力によって定着させる。トナー像が定着された用紙１１５は用紙ガイド１１９に案内されて排紙トレイ１２０にフェースダウンで排出される。
【００１４】
図２は第１の実施例における画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。
図２において、画像形成装置１０１は、ホストインターフェース部２５０と、コマンド／画像処理部２５１と、ＬＥＤヘッドインターフェース部２５２と、プリンタエンジン制御部２５３と、高圧発生部２８０と、ホッピングモータ２５４と、レジストモータ２５５と、ベルトモータ２５６と、定着ヒータモータ２５７と、ドラムモータ（Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃ）２５８と、サーミスタ２６５と、定着器ヒータ２５９と、低圧電源２６０とにより構成されている。
【００１５】
ホストインターフェース部２５０は、上位装置としてのホストコンピュータから受信したデータをコマンド／画像処理部２５１に送信し、またコマンド／画像処理部２５１から受信したデータをホストコンピュータへ送信する。
コマンド／画像処理部２５１は、ホストインターフェース部２５０から受信したデータから画像データを生成し、その画像データをＬＥＤヘッドインターフェース部２５２に出力する。また、コマンド／画像処理部２５１は、処理結果をホストインターフェース部２５０へ送信する。
ＬＥＤヘッドインターフェース部２５２は、プリンタエンジン制御部２５３によってヘッド駆動パルス等が制御され、ＬＥＤヘッド１０３Ｋ、１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃを発光させる。
【００１６】
プリンタエンジン制御部２５３は、高圧発生部２８０に信号を送り高電圧を発生させ、現像器１０２Ｋ、１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃの帯電ローラ１３６Ｋ、１３６Ｙ、１３６Ｍ、１３６Ｃおよび現像ローラ１３４Ｋ、１３４Ｙ、１３４Ｍ、１３４Ｃ（図１参照）にバイアス電圧を印加するとともに、転写ローラ１０５Ｋ、１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃにバイアス電圧を印加する。なお、用紙検出センサ１４０は、転写ローラ１０５Ｋ、１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃにバイアス電圧を印加するタイミングを調整するために用いられる。
【００１７】
また、プリンタエンジン制御部２５３は、ホッピングモータ２５４、レジストモータ２５５、ベルトモータ２５６、定着ヒータモータ２５７、およびドラムモータ（Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃ）２５８を所定のタイミングで駆動する。
定着器ヒータ２５９は、低圧電源２６０のヒータ制御回路から出力される信号およびサーミスタ２６５の検出値に応じてプリンタエンジン制御部２５３から出力される制御信号によって温度制御される。
【００１８】
図３は第１の実施例における低圧電源のヒータ制御回路の構成を示す説明図である。
図３において、低圧電源２６０は、ヒータ３２７に供給する電力を制御するヒータ制御回路であり、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０１、ゲートドライブ回路３０２、スイッチ手段３２５、および位相同期信号生成回路３５０を含んで構成されている。なお、ヒータ３２７は、例えば図２に示す定着器ヒータ２５９であり、５００ワットのハロゲンヒータである。
フローティング電源としてのＤＣ−ＤＣコンバータ３０１は、２４ＶのＤＣ電源からフローティングの２８Ｖの電圧を生成するものである。
【００１９】
駆動手段としてのゲートドライブ回路３０２は、スイッチング手段３２５でヒータ３２７を駆動するものであり、フォトカプラ３０３と、デジタルトランジスタ３６０と、抵抗（３００Ω）３６１と、抵抗（５．１ｋΩ）３０４と、ＮＰＮトランジスタ３０５と、抵抗（５．１ｋΩ）３０６と、抵抗（１００ｋΩ）３０８およびコンデンサ（３３００ｐＦ）３０９で構成される遅延回路３０７と、ＮＰＮトランジスタ３１０と、ＰＮＰトランジスタ３１１と、抵抗（５．１ｋΩ）３１２と、抵抗（２．７ｋΩ）３１３と、ツェナーダイオード（１０Ｖ）３１４と、抵抗（３００Ω）３１５と、ツェナーダイオード（２０Ｖ）３１６と、ツェナーダイオード（１０Ｖ）３１７と、抵抗（３００Ω）３１８と、ツェナーダイオード（２０Ｖ）３１９と、ツェナーダイオード（１０Ｖ）３２０とにより構成されている。
【００２０】
スイッチ手段３２５は、互いの導通方向が逆向きになる２つのトランジスタとしてのＮチャンネルシリコンカーバイドパワーＭＯＳＦＥＴ（以下、「ＳｉＣ  ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ」という。）３２１、３２３を有している。このＳｉＣ  （ＮチャンネルＭＯＳ）ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）３２１、３２３は、ダイオード３２２、３２４から構成されている。なお、本実施例では、ダイオード３２２、３２４が内蔵されたＲＯＨＭ社製ＳＣＴ２０８０ＫＥを用いた。
また、３２９は２４ＶのＤＣ出力である。３３０は５ＶのＤＶ出力である。３３１は２４Ｖの直流を５Ｖの直流に変換するＤＣ−ＤＣコンバータである。３３２は整流回路である。３３３はトランスである。３３４はスイッチング手段である。３３５はコンデンサである。３３６はブリッジダイオードである。
【００２１】
位相同期信号生成回路３５０は、交流ゼロクロス検出回路（以下、「ゼロクロス検出回路」という。）３３７と、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）位相同期回路（以下、「ＰＬＬ回路」という。）３４４と、マイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という。）３４５とにより構成されている。なお、ゼロクロス検出回路３３７、ＰＬＬ回路３４４、およびマイコン３４５の構成は後述する。
３３８はコモンモードチョークコイルである。３３９はＡＣスイッチである。３４１、３４２、３４３はコンデンサである。３４０は商用の１００Ｖ交流電源（商用交流電源）である。
【００２２】
図４は第１の実施例における位相同期信号生成回路の構成を示す説明図である。
図４において、位相同期信号生成回路３５０は、ゼロクロス検出回路３３７と、ＰＬＬ回路３４４と、マイコン３４５とを有している。
ゼロクロス検出手段としてのゼロクロス検出回路３３７は、商用交流電源３４０のゼロクロスを検出し、ゼロクロス検出信号を出力するものである。このゼロクロス検出回路３３７は、抵抗（１ｋΩ）４１４と、デジタルトランジスタ４１５と、抵抗（１ｋΩ）４１６と、抵抗（５．１ｋΩ）４１７と、ＦＥＴ４１８と、フォトカプラ３２８と、ブリッジダイオード４１９と、抵抗（１０ｋΩ）４２１と、抵抗（１０ｋΩ）４２２と、コンデンサ（０．０１μＦ）４２０とを備えている。
【００２３】
位相同期手段としてのＰＬＬ回路３４４は、逓倍パルスに基づいてゼロクロス検出信号に同期した位相同期信号（ＶＣＯ）を出力するものである。このＰＬＬ回路３４４は、ＰＬＬ＿ＩＣ４０７（例えば、テキサス・インスツルメンツ株式会社製ＣＤ７４ＨＣ４０６）と、コンデンサ（１０００ｐＦ）４０８と、コンデンサ（１０μＦ）４０９と、抵抗（１ｋΩ）４１０と、抵抗（４７ｋΩ）４１１と、抵抗（９００ｋΩ）４１２と、コンデンサ（０．０１μＦ）４１３とを備えている。
【００２４】
信号出力手段としてのマイコン３４５は、ＰＬＬ回路３４４から出力された位相同期信号を分周して図３に示すゲートドライブ回路３０２へＰＷＭ信号を出力するものである。このマイコン３４５は、ＶＣＣ４００と、ＶＳＳ４０１と、シリアル送信ポートとしてのＴＸＤ４２３と、シリアル受信ポートとしてのＲＸＤ４２４と、タイマＤ出力ポートしてのＴＲＤＩＯＢ１（４０６）と、タイマＤクロック入力ポートとしてのＴＲＤＣＬＫ４０５と、タイマＡ入力ポートしてのＴＲＡＩＯ（Ｐ１＿５）４０４と、タイマＡ入力ポートしてのＴＲＡＩＯ（Ｐ１＿７）４０３と、タイマＤ出力ポートしてのＴＲＤＩＯＤ１（４０２）とを端子として備えている。
マイコン３４５は、ＰＬＬ回路３４４から出力された位相同期信号と同じ周波数に分周されたＰＷＭ信号により図３に示すゲートドライブ回路３０２にＰＷＭ信号を供給し、図３に示すヒータ３２７への導通位相角を制御する。
【００２５】
図５は第１の実施例におけるマイクロコンピュータの構成を示すブロック図である。
図５において、マイコン３４５は、演算を行う処理部５０１と、ＳＣＩ５０２と、タイマＡ５０３と、タイマＡ５０３の入力切換器５０４と、タイマＤ５０５と、ＴＲＤＩＯＢ１（４０６）の分周器５０６と、ＴＲＤＩＯＤ１（４０２）の分周器５０７と、ＴＲＤＩＯＤ１（４０２）の出力のイネーブルとディセーブルを切り替える切換器５０８とを備えている。
【００２６】
上述した構成の作用について説明する。
まず、画像形成装置の動作を図１に基づいて図２を参照しながら説明する。
画像形成装置１０１は、上位装置としてのホストコンピュータからホストインターフェース部２５０を介してＰＤＬ（Ｐａｇｅ  Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）等で記述された印刷データを入力する。入力された印刷データは、コマンド／画像処理部２５１によってビットマップデータに変換される。
【００２７】
画像形成装置１０１は、定着器１１８の熱定着ローラをサーミスタ２６５の検知値に応じて定着器ヒータ２５９を制御することにより所定の温度に加熱した後、印字動作を開始する。
画像形成装置１０１は、給紙カセット１１３に収容された用紙１１５をホッピングローラ１１４で給紙する。用紙１１５は、画像形成動作に同期したタイミングでレジストローラ１１６および１１７によって転写ベルト１０８上に搬送される。
【００２８】
現像器１０２Ｋ、１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃは、電子写真プロセスにより現像器内の感光体ドラム１３２Ｋ、１３２Ｙ、１３２Ｍ、１３２Ｃにトナー像を形成する。このとき、ビットマップデータに応じてＬＥＤヘッド１０３Ｋ、１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃが点灯される。
現像器１０２Ｋ、１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃによって現像されたトナー像は、転写ベルト１０８上を搬送される用紙１１５に、転写ローラ１０５Ｋ、１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃに印加されたバイアス電圧によって転写される。用紙１１５には４色のトナー像が転写された後、定着器１１８によって定着される。
【００２９】
トナーカートリッジ１０４Ｋ、１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃは、現像器１０２Ｋ、１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃに着脱可能であり、内部に収容したトナーを現像器１０２Ｋ、１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃに供給することができるようになっている。
プリンタエンジン制御部２５３は、高圧発生部２８０で高電圧を発生させ、その高電圧を帯電ローラ１３６Ｋ、１３６Ｙ、１３６Ｍ、１３６Ｃ、現像ローラ１３４Ｋ、１３４Ｙ、１３４Ｍ、１３４Ｃ、および転写ローラ１０５Ｋ、１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃへそれぞれ印加する。
【００３０】
定着器１１８は、プリンタエンジン制御部２５３からの信号により低圧電源２６０から定着器ヒータ２５９に電圧が印加されて制御される。例えば、定着器ヒータ２５９として図３に示すハロゲンヒータ３２７に、図６の説明図で示すように、所定の位相角の間だけ電圧を印加する。これは、ゼロクロス検出回路３３７からの信号を基準としてゼロクロス検出信号（以下、「ゼロクロス信号」という。）の周波数、商用ＡＣ１００Ｖ／５０Ｈｚの場合は１００Ｈｚ、商用ＡＣ１００Ｖ／６０Ｈｚの場合は１２０ＨｚのＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号がプリンタエンジン制御部２５３から出力され、そのデューティーを可変とすることにより位相角を可変とする。
【００３１】
ＰＷＭ信号は、商用電源の周波数と同期をとるため、ゼロクロス信号によりタイミングが補正される。その補正の方法は、ゼロクロス信号の検出に同期してＰＷＭ信号のカウンタをセットまたはリセットする方法としても良く、またゼロクロス信号に同期させたＰＬＬ回路によるクロックを入力としたＰＷＭ信号を生成するようにしても良い。また、商用電源の交流周波数は、大きな変動がないのでフィルタを設けてゼロクロスタイミング以外に入力される信号を排除するようにしても良い。
【００３２】
次に、ヒータ制御回路の動作を図３に基づいて説明する。
商用の交流電源（１００Ｖ／５０Ｈｚ）３４０は、ＡＣスイッチ３３９をオンにすることにより、低圧電源２６０に供給される。コンデンサ３４１、３４２、３４３およびコモンモードチョークコイル３３８により電源ラインからのノイズを除去する。
ゼロクロス検出回路３３７は、ＡＣ１００Ｖのゼロクロスタイミングにオーバーラップしたタイミングでゼロクロス検出信号としてパルスを出力する。ゼロクロス検出回路３３７から出力されたパルスは、ＰＬＬ回路３４４およびマイコン３４５に入力される。
【００３３】
また、商用の交流電源３４０は、ブリッジダイオード３３６およびコンデンサ３３５でＤＣ１４０Ｖも直流に整流され、スイッチング手段３３４およびトランス３３３により変圧されて整流回路３３２により２４Ｖの直流に変換される。
２４Ｖの直流は、さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータ３３１により５Ｖに降圧され、この２４Ｖおよび５Ｖの２系統の直流のうち、５Ｖの直流がプリンタエンジン制御部２５３、マイコン３４５、およびＰＬＬ回路３４４に供給され、２４Ｖの直流がモータや高圧電源等に供給される。
【００３４】
ＤＣ−ＤＣコンバータ３０１は、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータであり、２４Ｖの直流をスイッチングによりＡＣに変換、トランスにより昇圧し、再度整流して２８Ｖの直流に変換する。このトランスは１次、２次間が絶縁されており、フローティング電源を構成する。
ＳｉＣ  ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ３２１および３２３は、互いにソース側が接続され、ＡＣ１００Ｖをオンオフする構成をとっている。ＳｉＣ  ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ３２１および３２３の双方のゲートには等価な信号が入力され、ゲートがオン状態となった場合は、片方のＳｉＣ  ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴはドレインとソースとの間に電流が流れ、もう片方のＳｉＣ  ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴは内蔵の還流ダイオード３２２または３２４に電流が流れることにより、ハロゲンヒータ３２７に電流を流す。
【００３５】
また、ＳｉＣ  ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ３２１とＳｉＣ  ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ３２３の接続点であるソース端子の電位はＡＣ１００Ｖの電圧に応じて変動する。よって、ゲートをコントロールするためには、ソース電位相対のゲート電圧を入力する必要がある。
ＤＣ−ＤＣコンバータ３０１から出力される２８Ｖの電圧は、抵抗３１２およびツェナーダイオード（１０Ｖ）の両者を介して電流が流れることによりＳｉＣ  ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴのソース電位に対して相対電圧で＋１８Ｖ、−１０Ｖの電圧がゲートドライブ回路に供給されることになる。
【００３６】
マイコン３４５から出力されるＰＷＭ信号はフォトカプラ３０３により絶縁され、ＮＰＮトランジスタ３０５のベースをドライブする。ＮＰＮトランジスタ３０５のコレクタからＮＰＮトランジスタ３１０、ＰＮＰトランジスタ３１１に入力される信号は抵抗（１００ｋΩ）３０８とコンデンサ（３３００ｐＦ）３０９により立ち上がりが緩やかにされ、ＮＰＮトランジスタ３１０とＰＮＰトランジスタ３１１のエミッタからゲートドライブ信号として抵抗３１５および抵抗３１８を介してＳｉＣ  ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ３２１および３２３のゲートに信号が入力される。
【００３７】
マイコン３４５は、プリンタエンジン制御部２５３からのシリアル通信により制御される。プリンタエンジン制御部２５３は、マイコン３４５から出力するＰＷＭ信号のオン／オフのデューティーをマイコン３４５に対してシリアル通信により設定する。マイコン３４５は、ＰＬＬ回路３４４から出力されるＶＣＯ出力を１０２４分周し、ＰＬＬ回路３４４に出力する。ＰＬＬ回路３４４は、１０２４分周された信号とゼロクロス信号の同期をとる。
【００３８】
マイコン３４５は、１０２４分周した信号の出力と別のポートからの１０２４分周でデューティーを可変にしたＰＷＭ信号をゲートドライブ回路へ出力する。また、マイコン３４５は、ＰＬＬ回路３４４へ出力する１０２４分周した１００Ｈｚの信号とゼロクロス信号の１００Ｈｚ信号を比較し、比較結果が略等しくなったときに、ＰＬＬ回路３４４がロックしたと判断し、ＰＷＭ信号出力をイネーブルにする。
【００３９】
次に、位相同期信号生成回路の動作を図４に基づいて説明する。
ゼロクロス検出回路３３７は、交流電源３４０を抵抗（１０ｋΩ）４２１、抵抗（１０ｋΩ）４２２と、ブリッジダイオード４１９と、コンデンサ（０．０１μＦ）４２０とにより整流し、フォトカプラ３２８の発光ダイオードに電流を流す。
フォトカプラ３２８の２次側、ＦＥＴ４１８のゲートには、図６および図７（ａ）に示すように、ＡＣゼロクロス点にオーバーラップしたゼロクロス信号が入力される。このゼロクロス信号は、図６および図７（ａ）に示すように、矩形波でないのでＦＥＴ４１８で矩形波に変換される。変換されたゼロクロス信号は、極性が反転するのでデジタルトランジスタ４１５によりさらに極性を反転させ、元の信号と同極性にする。このように生成されたゼロクロス信号は、図６および図７（ｂ）に示すように、矩形波になる。
【００４０】
ＰＬＬ回路３４４は、電源が供給され、初期状態ではＰＬＬ＿ＩＣ４０７のＶＣＯｏｕｔ出力から非同期パルス（逓倍パルス）を出力する。マイコン３４５は、ＶＣＯｏｕｔ出力から出力された非同期パルスを１０２４分周したパルスをＰＬＬ回路３４４のＰＬＬ＿ＩＣ４０７のＣＯＭＰ入力端子に入力する。なお、本実施例では、１０２４分周としているが、分周比は任意に選択可能である。
ゼロクロス検出回路３３７から出力されるゼロクロス信号は、ＰＬＬ＿ＩＣ４０７のＳＩＧ端子に入力される。ＰＬＬ＿ＩＣ４０７は、ＣＯＭＰ入力端子に入力されるパルスとＳＩＧ端子に入力されるパルスの位相差に応じてＰＣ２端子から信号を出力する。ＰＣ２端子から出力された位相差信号は、抵抗４１０とコンデンサ４０９により平滑され、ＶＣＯｉｎ端子に入力される。
【００４１】
その結果、ＣＯＭＰ入力端子に入力される信号と、ＳＩＧ端子に入力される信号との立ち上がりエッジの位相が同期するようにＶＣＯｏｕｔ出力の周波数が調整される。図８（ａ）および（ｂ）にＰＬＬ  ＶＣＯパルスの波形、ＣＯＭＰ入力端子に入力される位相同期信号（同期信号）の波形、およびＳＩＧ端子に入力される信号（ゼロクロス信号）の波形を示す。
同期信号は、ＶＣＯｏｕｔ出力信号を１０２４分周して生成され、ＬＯＷ（ローレベル）期間が９８０サイクル、ＨＩＧＨ（ハイレベル）期間が４４サイクルのＰＷＭ信号として出力される。このＨＩＧＨ期間の４４サイクルは、波形整形されたゼロクロス信号の立ち上がりエッジからゼロクロス点までの時間が４３０μ秒であったので、下記式（１）により決定した。
【００４２】
１（秒）／１００（Ｈｚ）／１０２４（サイクル）＝１００００００（μ秒）／１００（Ｈｚ）／１０２４（サイクル）＝９．７７（μ秒）
４３０（μ秒）／９．７７（μ秒）＝４４  ・・・式（１）
上記のＨＩＧＨ期間の４４サイクルは、本実施例の回路の実測値であり、平均的な値を記憶手段としてのＲＯＭ等のメモリに保持しても良いし、部品のバラツキを考慮して１台ずつ測定した値をＦＬＡＳＨメモリ等の不揮発性メモリに保持して微調整可能にしても良い。
このように、マイコン３４５は、位相同期信号のエッジからゼロクロス点までの時間と等しいパルス幅の情報を記憶手段に保持し、そのパルス幅の情報に基づいて位相同期信号を生成する。
【００４３】
また、本実施例では、商用電源が交流電源（１００Ｖ／５０Ｈｚ）の場合で説明したが、交流電源（１００Ｖ／６０Ｈｚ）の場合にはＨＩＧＨ期間を５０／６０倍して３７サイクルとしても良いし、６０Ｈｚで実測した値をパルス幅の情報として記憶手段に保持して適用するようにしても良い。この場合、商用電源の周波数を周波数検知手段で検知し、検知した周波数に応じてパルス幅の情報を選択するようにする。さらに、同期信号を逆極性としても良い。
このように、本実施例では、位相同期信号のハイレベルまたはローレベルのパルス幅は、ゼロクロス信号のエッジからゼロクロス点と等しくなるようにしている。
【００４４】
マイコン３４５は、ＴＲＤＣＬＫ４０５端子をタイマＤの入力クロック端子として設定し、そこに入力されたクロックを分周してＰＷＭ信号をＴＲＤＩＯＢ１（４０６）およびＴＲＤＩＯＤ１（４０２）から出力する。
ＴＲＤＩＯＢ１（４０６）は、１周期をＬＯＷから開始し、ＨＩＧＨ期間は上述した通り位相同期がとれた状態でゼロクロス信号の立ち上がりエッジからＡＣゼロクロス点までの期間の信号として出力する。
【００４５】
ＴＲＤＩＯＤ１（４０２）の出力は、ＴＲＤＩＯＢ１（４０６）と同周期の信号で１周期をＬＯＷから開始し、プリンタエンジン制御部２５３から送信されるデータにしたがってＰＷＭデューティーを可変とする。
したがって、マイコン３４５から出力されるＰＷＭ信号は、ＨＩＧＨ期間の位相同期がとれた状態でゼロクロス信号の立ち上がりエッジからＡＣゼロクロス点までの期間の信号として出力され、図３に示すスイッチング手段３２５によるヒータ３２７への導通期間が任意の位相角から商用電源３４０のゼロクロス点までの間となる。
【００４６】
また、ＴＲＡＩＯ（Ｐ１＿５）４０４端子に、ＴＲＤＩＯＢ１（４０６）の出力を入力し、ＴＲＡＩＯ（Ｐ１＿７）４０３端子に、ゼロクロス信号を入力する。ＴＲＡＩＯ（Ｐ１＿５）４０４端子およびＴＲＡＩＯ（Ｐ１＿７）４０３端子に入力された双方の信号はマイコン３４５の内部レジスタの設定により交互に切り替えられ、入力されるパルス周期がカウントされ、メモリに保持される。
ゼロクロス信号が入力されるＴＲＡＩＯ（Ｐ１＿７）４０３端子からのパルス周期のカウント結果は、例えば８サイクルの移動平均が計算（８サイクルより大きな値でも良い）され、所定のメモリに保持される。
【００４７】
ＴＲＡＩＯ（Ｐ１＿５）４０４端子からのパルス周期のカウント結果は、上述した移動平均と比較され、所定範囲、例えば当該移動平均の±２％以内であるか比較される。マイコン３４５は、±２％以内であれば、ゼロクロス検出信号と位相同期信号の周期とが同期したと判断し、ＴＲＤＩＯＤ１（４０２）端子のＰＷＭ出力をイネーブルに設定する。
この±２％以内という範囲は、一例であり、実装に合わせて適宜調整するようにしても良い。本実施例では、パルス周期カウント数１６０に対して±３％以内とした。これは、移動平均値を整数としたときの丸め誤差等の要因を加味した値である。
【００４８】
本実施例では、パルス周期測定をマイコン３４５のクロック２０ＭＨｚの８分周に設定し、パルス周期測定によりＡＣ５０Ｈｚ、ゼロクロス信号１００Ｈｚの周期を、上述した処理によりゼロクロス信号とＰＷＭ信号の同期がとれているときのみ、ヒータのオンオフ制御が可能になる。
このように、マイコン３４５は、ゼロクロス検出信号と、位相同期信号の周期とを検出し、ゼロクロス検出信号と、位相同期信号の周期とが同期したと判断するとヒータへの導通位相角制御を行う。
【００４９】
ヒータへの突入電流によるＡＣ電圧変動や外部機器の負荷影響によるＡＣ電圧変動によりゼロクロス点以外でゼロクロス信号が検出されてしまった場合などゼロクロス信号とＰＷＭ信号の同期が外れてしまう場合があったが、本実施例では、同期が外れたタイミングでヒータをオンすることがなくなる。また、同期が外れたとしても、再度同期を取り直すのでヒータの通電が遮断される時間は０．５〜１秒程度であるので画像形成装置の動作に対する影響は殆どない。
【００５０】
図５に示すマイコン３４５のＴＲＤＩＯＢ１（４０６）およびＴＲＤＩＯＤ１（４０２）は、ＴＲＤＣＬＫ４０５を外部クロックとして分周したＰＷＭ信号を出力する。切換器５０８は、ＴＲＤＩＯＤ１（４０２）のイネーブル／ディセーブルを切り替えるものであり、レジスタのビット設定により切り替え可能になっている。ＴＲＤＩＯＢ１（４０６）にも同様の設定はあるが、初期化処理時にイネーブルとし、常に出力を行う。
【００５１】
ＴＲＡＩＯ（Ｐ１＿５）４０４およびＴＲＡＩＯ（Ｐ１＿７）４０３は、入力切換器５０４により入力の切り替えが行われる。これは、レジスタのビット設定により切り替え可能であり、処理部５０１は、ビット設定に応じて入力される信号がゼロクロス信号かＰＷＭ信号かを判断し、処理を切り替える。この入力切換を交互に行うことにより、実質、２つの入力を同時にモニタすることができる。
なお、上述したパルス周期の測定は、全パルスの周期を測定する必要はなく、１００ＭＨｚの１００パルスのうち、数パルスずつ測定することで十分である。マイコン３４５の処理能力に応じて適宜決定すれば良い。また、本実施例では、マイコン３４５のパルス周期測定でＰＬＬ回路のロック判断をするようにしているが、他の方法で実現することも可能である。
【００５２】
図９は、ＳｉＣ  ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴのゲート電圧とドレイン電流の関係を示すグラフである。
図９に示すように、ゲート電圧に応じてドレイン電流の最大位置が変化する。この特性を用いてゲート電圧の立ち上がりを抵抗３０８およびコンデンサ３０９（図３参照）で緩やかにすることにより、ヒータへの突入電流が大きくなることを防いでいる。そのことにより、チョークコイルが不要となり、大きな突入電流によるＡＣ電圧降下が低減され、ゼロクロス点でない箇所において電圧降下によるゼロクロス信号が発生することがなくなり、ＰＬＬ回路によるゼロクロス信号の位相同期が容易になった。
【００５３】
図１０〜図２１は、図３に示すヒータ制御回路のＡＣ伝導ノイズの測定結果を示している。なお、ＡＣ伝導ノイズの測定は、画像形成装置としてではなく、ヒータ制御回路のみで行った。本実施例では、ゲートドライブを行うためのマイコン３４５が出力するＰＷＭデューティーを３１．２５％から６．２５％刻みで１００％まで変化させ、５００Ｗのハロゲンヒータ３２７の位相角を変更して測定を行った。ＰＷＭデューティーが３１．２５％で位相角が約４６°、１００％で１８０°となる。
【００５４】
図１０ではＰＷＭデューティーが３１．２５％、図１１では３７．５％、図１２では４３．７５％、図１３では５０．０％、図１４では５６．２５％、図１５では６２．５％、図１６では６８．７５％、図１７では７５．０％、図１８では８１．２５％、図１９では８７．５％、図２０では９３．７５％、図２１では１００．０％である。このように、各図の実線Ａで示すＶＣＣＩクラスＢ規格に対して十分なマージンを確保することができた。
【００５５】
以上説明したように、第１の実施例では、ヒータの電力制御を行う場合、ゲートドライブのタイミングにＡＣゼロクロス信号に同期したＰＬＬ回路によるクロックを分周したＰＷＭ信号を用いるようにしたことにより、ゲートドライブのオフタイミングを正確にすることができるという効果が得られる。
また、伝導ノイズやフリッカの発生を低減させることができるという効果が得られる。
さらに、オフタイミングのずれにより発生する逆起電力による高い電圧の発生を防止し、スイッチング素子の損失の増大や破壊を防ぐことができるという効果が得られる。
また、ＰＬＬ回路での同期が外れた場合、ヒータ電力をオフするようにしたことにより、不意の電圧変動時の伝導ノイズの低減、ＦＥＴ損失の低減を図ることができる効果が得られる。
【実施例２】
【００５６】
第２の実施例の構成は、第１の実施例の構成に対してヒータ制御回路の構成が異なっている。その第２の実施例の構成を図２２および図２３に基づいて説明する。なお、上述した第１の実施例と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図２２は第２の実施例における低圧電源のヒータ制御回路の構成を示す説明図である。
図２２において、ゲートドライブ回路３０２は、コンデンサ（０．１μＦ）１３０９を備えている。また、スイッチ手段３２５は、互いの導通方向が逆向きになる２つのトランジスタとしての絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下、「ＩＧＢＴ」という。）１３２１および１３２３と、ＩＧＢＴに内蔵されたダイオード１３２２および１３２４とを備えている。
【００５７】
また、位相同期信号生成回路１３５０は、ゼロクロス検出回路１３３７と、第１の実施例と同様のＰＬＬ回路３４４と、マイコン３４５とを備えている。なお、マイコン３４５は第１の実施例と内蔵する制御プログラムが異なっている。
図２３は第２の実施例における位相同期信号生成回路の構成を示す説明図である。
図２３において、位相同期信号生成回路１３５０のＰＬＬ回路３４４およびマイコン３４５は、第１の実施例と同様である。
【００５８】
位相同期信号生成回路１３５０のゼロクロス検出回路１３３７は、抵抗（５ｋΩ）１４２１と、抵抗（５ｋΩ）１４２２と、コンデンサ（０．０１μＦ）１４２０と、ブリッジダイオード４１９と、抵抗（３００ｋΩ）１４５０と、抵抗（１５０ｋΩ）１４５１と、ＮＰＮトランジスタ１４５２と、電解コンデンサ（１０００μＦ）１４５３と、フォトカプラ３２８と、抵抗（５．１ｋΩ）１４５４と、抵抗（１ｋΩ）１４５５と、抵抗（１ｋΩ）１４５６と、コンデンサ（１０μＦ）１４５９と、抵抗（５．１ｋΩ）１４７２と、ＮＰＮトランジスタ１４５７と、ＮＰＮトランジスタ１４５８と、抵抗（１ｋΩ）１４６０と、抵抗（１ｋΩ）１４６１と、抵抗（１ｋΩ）１４６２と、コンデンサ（１μＦ）１４６５と、抵抗（５．１ｋΩ）１４６３と、ＮＰＮトランジスタ１４７３と、ＮＰＮトランジスタ１４７４と、ＮＰＮトランジスタ１４７５と、抵抗（５．１ｋΩ）１４６４と、抵抗（５．１ｋΩ）１４６７と、抵抗（１ｋΩ）１４６６と、ダイオード１４６８と、ダイオード１４６９と、抵抗（５．１ｋΩ）１４７０と、ＮＰＮトランジスタ１４７１とを備えている。
【００５９】
上述した構成の作用について説明する。なお、第１の実施例と同様な作用の説明は省略する。
ヒータ制御回路の動作を図２２に基づいて説明する。
本実施例では、コンデンサ１３０９を０．０１μＦ（図３に示す第１の実施例では３３００ｐＦのコンデンサ３０９）として立ち上がりの遅延時間を大きくしてある。また、本実施例では、図３に示す第１の実施例のＳｉＣ  ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ３２１および３２３をＩＧＢＴにしてあるため、図２５に示すＩＧＢＴのゲート電圧とコレクタ電流の関係がゲート電圧の変化に対してＳｉＣ  ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴより大きいのでオン時の電流立ち上がりが等しくなるように調整した。
【００６０】
次に、位相同期信号生成回路の動作を図２３に基づいて説明する。
マイコン３４５のＴＲＤＩＯＢ１（４０６）の出力は、図２４（ａ）に示すように、第１の実施例に対して出力極性が反転される。これは、ゼロクロス信号の立ち上がりエッジとゼロクロス点が等しくなるからである。ＰＷＭデューティーに関しては第１の実施例と同様にしたが、ＰＷＭデューティーを変化させても立下りエッジのタイミングが変化するだけなので任意のＰＷＭデューティーが設定可能である。
【００６１】
第１の実施例では、ＰＷＭデューティーとゼロクロス点のタイミングに相関があったが、本実施例では相関はない。図２４（ｂ）に示すように、ゼロクロス信号と同期信号の位相がずれているが、これは実測の結果であってＰＬＬ回路のジッタによるものである。この位相のずれは、約２０μ秒であり、ヒータのオフタイミングに対して小さく無視することができる。第１の実施例および本実施例ともに、１０ｍ秒の±１％のずれを許容しているため、位相のずれは１００μ秒以下であれば良い。
【００６２】
ゼロクロス検出回路１３３７のダイオードブリッジ４１９で整流されたＡＣ電圧は、抵抗１４５１と電解コンデンサ１４５３で平滑され、ＮＰＮトランジスタ１４５２でフォトカプラ３２８がオン／オフされる。これにより、ＡＣ電圧が矩形波に変換された信号がフォトカプラ３２８によって伝達される。この信号は、５０Ｈｚの矩形波であり、これを２系統のトランジスタで構成された回路に分割し、分割された信号をダイオード１４６８および１４６９で混合することにより、図２４（ａ）に示すように、第１の実施例と同様に、１００Ｈｚの矩形波を得る。ただし、第１の実施例と異なるのは、ゼロクロス信号の立ち上がりエッジがＡＣゼロクロス点となることである。その他の部分については第１の実施例と同様である。
【００６３】
以上説明したように、第２の実施例では、ゼロクロス信号を、ゼロクロス点をエッジとした信号とし、ＰＬＬ回路で位相同期したＰＷＭ信号によりＩＧＢＴを用いてヒータのオンオフ制御を行うようにしたことにより、無停電電源装置（ＵＰＳ）のような正弦波でない電源が使用された場合でも第１の実施例と同様の効果が得られる。
【実施例３】
【００６４】
第３の実施例の構成は、第１の実施例の構成に対してヒータ制御回路の構成が異なっている。その第３の実施例の構成を図２６に基づいて説明する。なお、上述した第１の実施例と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図２６は第３の実施例における低圧電源のヒータ制御回路の構成を示す説明図である。
図２６において、スイッチ手段２３２５は、ＳｉＣ  ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ３２１と、ＳｉＣ  ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ３２１への導通方向を常に同じ方向にするブリッジダイオード２３２４とにより構成されている。その他の構成は、第１の実施例と同様である。
【００６５】
上述した構成の作用について説明する。なお、第１の実施例と同様な作用の説明は省略する。
ヒータ制御回路の動作を図２６に基づいて説明する。
商用の交流電源（１００Ｖ／５０Ｈｚ）３４０は、ＡＣスイッチ３３９をオンにすることにより、低圧電源２６０に供給される。コンデンサ３４１、３４２、３４３およびコモンモードチョークコイル３３８により電源ラインからのノイズを除去する。
ゼロクロス検出回路３３７は、ＡＣ１００Ｖのゼロクロスタイミングにオーバーラップしたタイミングでパルスを出力する。ゼロクロス検出回路３３７から出力されたパルスは、ＰＬＬ回路３４４およびマイコン３４５に入力される。
【００６６】
また、商用の交流電源３４０は、ブリッジダイオード３３６およびコンデンサ３３５でＤＣ１４０Ｖも直流に整流され、スイッチング手段３３４およびトランス３３３により変圧されて整流回路３３２により２４Ｖの直流に変換される。
２４Ｖの直流は、さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータ３３１により５Ｖに降圧され、この２４Ｖおよび５Ｖの２系統の直流のうち、５Ｖの直流がプリンタエンジン制御部２５３、マイコン３４５、およびＰＬＬ回路３４４に供給され、２４Ｖの直流がモータや高圧電源等に供給される。
【００６７】
ＤＣ−ＤＣコンバータ３０１は、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータであり、２４Ｖの直流をスイッチングによりＡＣに変換、トランスにより昇圧し、再度整流して２８Ｖの直流に変換する。このトランスは１次、２次間が絶縁されており、フローティング電源を構成する。
ＳｉＣ  ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ３２１は、ＡＣ１００Ｖをオンオフする。ゲートがオン状態となった場合は、ＳｉＣ  ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ３２１のドレインとソースとの間に電流が流れる。交流電圧は、ブリッジダイオード２３２４によりＳｉＣ  ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ３２１に対して同極性の電流が流れるようになっており、ハロゲンヒータ３２７に電流が流れる。
【００６８】
また、ＳｉＣ  ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ３２１のソース端子の電位はＡＣ１００Ｖの電圧に応じて変動する。よって、ゲートをコントロールするためには、ソース電位相対のゲート電圧を入力する必要がある。
ＤＣ−ＤＣコンバータ３０１から出力される２８Ｖの電圧は、抵抗３１２およびツェナーダイオード（１０Ｖ）の両者を介して電流が流れることによりＳｉＣ  ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴのソース電位に対して相対電圧で＋１８Ｖ、−１０Ｖの電圧がゲートドライブ回路に供給されることになる。
【００６９】
マイコン３４５から出力されるＰＷＭ信号はフォトカプラ３０３により絶縁され、ＮＰＮトランジスタ３０５のベースをドライブする。ＮＰＮトランジスタ３０５のコレクタからＮＰＮトランジスタ３１０、ＰＮＰトランジスタ３１１に入力される信号は抵抗（１００ｋΩ）３０８とコンデンサ（３３００ｐＦ）３０９により立ち上がりが緩やかにされ、ＮＰＮトランジスタ３１０とＰＮＰトランジスタ３１１のエミッタからゲートドライブ信号として抵抗３１５および抵抗３１８を介してＳｉＣ  ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ３２１および３２３のゲートに信号が入力される。
【００７０】
マイコン３４５は、プリンタエンジン制御部２５３からのシリアル通信により制御される。プリンタエンジン制御部２５３は、マイコン３４５から出力するＰＷＭ信号のオン／オフのデューティーをマイコン３４５に対してシリアル通信により設定する。マイコン３４５は、ＰＬＬ回路３４４から出力されるＶＣＯ出力を１０２４分周し、ＰＬＬ回路３４４に出力する。ＰＬＬ回路３４４は、１０２４分周された信号とゼロクロス信号の同期をとる。
【００７１】
マイコン３４５は、１０２４分周した信号の出力と別のポートからの１０２４分周でデューティーを可変にしたＰＷＭ信号をゲートドライブ回路へ出力する。また、マイコン３４５は、ＰＬＬ回路３４４へ出力する１０２４分周した１００Ｈｚの信号とゼロクロス信号の１００Ｈｚ信号を比較し、比較結果が略等しくなったときに、ＰＬＬ回路３４４がロックしたと判断し、ＰＷＭ信号出力をイネーブルにする。
なお、位相同期信号生成回路の動作は第１の実施例と同様である。
【００７２】
以上説明したように、第３の実施例では、ヒータの電力制御を行う場合、ゲートドライブのタイミングにＡＣゼロクロス信号に同期したＰＬＬ回路によるクロックを分周したＰＷＭ信号を用いるようにしたことにより、ゲートドライブのオフタイミングを正確にすることができるという効果が得られる。
また、伝導ノイズやフリッカの発生を低減させることができるという効果が得られる。
さらに、オフタイミングのずれにより発生する逆起電力による高い電圧の発生を防止し、スイッチング素子の損失の増大や破壊を防ぐことができるという効果が得られる。
また、ＰＬＬ回路での同期が外れた場合、ヒータ電力をオフするようにしたことにより、不意の電圧変動時の伝導ノイズの低減、ＦＥＴ損失の低減を図ることができる効果が得られる。
【実施例４】
【００７３】
第４の実施例の構成は、第３の実施例の構成に対してヒータ制御回路の構成が異なっている。その第４の実施例の構成を図２７および図２８に基づいて説明する。なお、上述した第１および第３の実施例と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図２７は第４の実施例における低圧電源のヒータ制御回路の構成を示す説明図である。
図２７において、ゲートドライブ回路３０２は、コンデンサ（０．１μＦ）３３０９を備えている。また、スイッチ手段２３２５は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下、「ＩＧＢＴ」という。）３３２１と、ＩＧＢＴ３３２１への導通方向を常に同じ方向にするブリッジダイオード２３２４とを備えている。
【００７４】
また、位相同期信号生成回路３３５０は、ゼロクロス検出回路１３３７と、第１および第３の実施例と同様のＰＬＬ回路３４４と、マイコン３４５とを備えている。なお、マイコン３４５は第１および第３の実施例と内蔵する制御プログラムが異なっている。
図２８は第４の実施例における位相同期信号生成回路の構成を示す説明図である。
図２８において、位相同期信号生成回路３３５０のＰＬＬ回路３４４およびマイコン３４５は、第１および第３の実施例と同様である。
【００７５】
位相同期信号生成回路３３５０のゼロクロス検出回路３３３７は、抵抗（５ｋΩ）３４２１と、抵抗（５ｋΩ）３４２２と、コンデンサ（０．０１μＦ）３４２０と、ブリッジダイオード４１９と、抵抗（３００ｋΩ）３４５０と、抵抗（１５０ｋΩ）３４５１と、ＮＰＮトランジスタ３４５２と、電解コンデンサ（１０００μＦ）３４５３と、フォトカプラ３２８と、抵抗（５．１ｋΩ）３４５４と、抵抗（１ｋΩ）３４５５と、抵抗（１ｋΩ）３４５６と、コンデンサ（１０μＦ）３４５９と、抵抗（５．１ｋΩ）３４７２と、ＮＰＮトランジスタ３４５７と、ＮＰＮトランジスタ３４５８と、抵抗（１ｋΩ）３４６０と、抵抗（１ｋΩ）３４６１と、抵抗（１ｋΩ）３４６２と、コンデンサ（１μＦ）３４６５と、抵抗（５．１ｋΩ）３４６３と、ＮＰＮトランジスタ３４７３と、ＮＰＮトランジスタ３４７４と、ＮＰＮトランジスタ３４７５と、抵抗（５．１ｋΩ）３４６４と、抵抗（５．１ｋΩ）３４６７と、抵抗（１ｋΩ）３４６６と、ダイオード３４６８と、ダイオード３４６９と、抵抗（５．１ｋΩ）３４７０と、ＮＰＮトランジスタ３４７１とを備えている。
【００７６】
上述した構成の作用について説明する。なお、第１および第３の実施例と同様な作用の説明は省略する。
ヒータ制御回路の動作を図２７に基づいて説明する。
本実施例では、コンデンサ３３０９を０．０１μＦ（図２６に示す第３の実施例では３３００ｐＦのコンデンサ３０９）として立ち上がりの遅延時間を大きくしてある。また、本実施例では、図２６に示す第３の実施例のＳｉＣ  ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ３２１をＩＧＢＴにしてあるため、第２の実施例と同様に、図２５に示すＩＧＢＴのゲート電圧とコレクタ電流の関係がゲート電圧の変化に対してＳｉＣ  ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴより大きいのでオン時の電流立ち上がりが等しくなるように調整した。
【００７７】
次に、位相同期信号生成回路の動作を図２８に基づいて説明する。
マイコン３４５のＴＲＤＩＯＢ１（４０６）の出力は、第２の実施例と同様に、図２４（ａ）に示すように、第３の実施例に対して出力極性が反転される。これは、ゼロクロス信号の立ち上がりエッジとゼロクロス点が等しくなるからである。ＰＷＭデューティーに関しては第３の実施例と同様にしたが、ＰＷＭデューティーを変化させても立下りエッジのタイミングが変化するだけなので任意のＰＷＭデューティーが設定可能である。
【００７８】
第３の実施例では、ＰＷＭデューティーとゼロクロス点のタイミングに相関があったが、本実施例では相関はない。第２の実施例と同様に、図２４（ｂ）に示すように、ゼロクロス信号と同期信号の位相がずれているが、これは実測の結果であってＰＬＬ回路のジッタによるものである。この位相のずれは、約２０μ秒であり、ヒータのオフタイミングに対して小さく無視することができる。第３の実施例および本実施例ともに、１０ｍ秒の±１％のずれを許容しているため、位相のずれは１００μ秒以下であれば良い。
【００７９】
ゼロクロス検出回路３３３７のダイオードブリッジ４１９で整流されたＡＣ電圧は、抵抗３４５１と電解コンデンサ３４５３で平滑され、ＮＰＮトランジスタ３４５２でフォトカプラ３２８がオン／オフされる。これにより、ＡＣ電圧が矩形波に変換された信号がフォトカプラ３２８によって伝達される。この信号は、５０Ｈｚの矩形波であり、これを２系統のトランジスタで構成された回路に分割し、分割された信号をダイオード３４６８および３４６９で混合することにより、図２４（ａ）に示すように、第３の実施例と同様に、１００Ｈｚの矩形波を得る。ただし、第３の実施例と異なるのは、ゼロクロス信号の立ち上がりエッジがＡＣゼロクロス点となることである。その他の部分については第３の実施例と同様である。
【００８０】
以上説明したように、第４の実施例では、ゼロクロス信号を、ゼロクロス点をエッジとした信号とし、ＰＬＬ回路で位相同期したＰＷＭ信号によりＩＧＢＴを用いてヒータのオンオフ制御を行うようにしたことにより、無停電電源装置（ＵＰＳ）のような正弦波でない電源が使用された場合でも第３の実施例と同様の効果が得られる。
なお、第１から第４の実施例では、画像形成装置をカラーの画像形成装置として説明したが、それに限られることなく、モノクロの画像形成装置としても良い。また、ヒータをハロゲンヒータとして説明したが、セラミックヒータ等のヒータとしても良い。さらに、画像形成装置をプリンタとして説明したが、複写機、ファクシミリ装置、複合機（ＭＦＰ）等としても良い。
【符号の説明】
【００８１】
１０１  画像形成装置
２５３  プリンタエンジン制御部
２５９  定着ヒータ
２６０  低圧電源
３０１、３３１  ＤＣ−ＤＣコンバータ
３０２  ゲートドライブ回路
３２５、２３２５  スイッチ手段
３２７  ハロゲンヒータ
３３７、１３３７、３３３７  ゼロクロス検出回路
３４０  交流電源
３４４  ＰＬＬ回路
３４５  マイコン
３５０、１３５０、３３５０  位相同期信号生成回路
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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