(57)【要約】【課題】  交流電源の周波数が変動しても、本来意図した通りの温度制御をすることができる画像形成装置を供給する。【解決手段】  電源からの電圧を所定の閾値と比較し、該電圧が前記閾値より大きいときに正の信号を、小さいときに負の信号をゼロクロス信号として出力するゼロクロス検出手段と、前記正及び負の信号のパルス幅を検知するパルス幅検知手段と、記録材に形成された画像を加熱して該記録材に定着される熱定着装置と、前記熱定着装置への電力供給を、波数制御で行う画像形成装置において、前記ゼロクロス信号が負から正に変わる第１タイミングから、正パルス幅に基づいて決定した第１の所定時間経過した第２タイミングと、前記ゼロクロス信号が正から負に変わる第３タイミングから、負パスル幅に基づいて決定した第２の所定時間経過した第4タイミングで、前記熱定着装置に供給する電力の制御を行うことを特徴とする画像形成装置。【選択図】  図３
2007047473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源からの電圧を所定の閾値と比較し、該電圧が前記閾値より大きいときに正の信号を、小さいときに負の信号をゼロクロス信号として出力するゼロクロス検出手段と、前記正及び負の信号のパルス幅を検知するパルス幅検知手段と、記録材に形成された画像を加熱して該記録材に定着される熱定着装置と、前記熱定着装置への電力供給を、波数制御で行う画像形成装置において、前記ゼロクロス信号が負から正に変わる第１タイミングから、正パルス幅に基づいて決定した第１の所定時間経過した第２タイミングと、前記ゼロクロス信号が正から負に変わる第３タイミングから、負パスル幅に基づいて決定した第２の所定時間経過した第4タイミングで、前記熱定着装置に供給する電力の制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成装置において、第１の所定時間を、正パルス幅の1/4より大きく、3/4未満とし、第2の所定時間を、負パルス幅の1/4より大きく3/4未満とすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は商用電源の状態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画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真プロセスを用いた複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置では、転写材や感光紙などの被記録材に転写方式、あるいは直接方式で担持させた未定着画像を熱定着させる加熱装置として、ハロゲンヒータを熱源とする熱ローラ指式の熱定着装置や、セラミックヒータを熱源とするフィルム加熱式の熱定着装置が知られている．一般に、熱定着装置は、トライアックなどのスイッチング素子を会して交流電源に接続されており、交流電源によって電力が供給される。加熱装置には、サーミスタ感温素子などの温度検出素子が設けられており、温度検出素子による検出温度を元に、画像形成装置はスイッチング素子のオン、オフ制御を行い、熱定着装置への電力供給を制御し、熱定着装置の温度が、任意の目標温度となるようにしている。
【０００３】
この熱定着素子のオン、オフ制御の代表として、波数制御がある。波数制御は、交流電源の電源電圧が正から負、または負から正に切り替わるポイントを含み、電源電圧が所定の閾値より大であるか小であるかをレベル信号で報知する信号(以下、ゼロクロス信号とする)にトリガをかけて、波数制御を行う。例えば、特開２００１−０５２８４１では、ゼロクロス信号の周期を測定し、ゼロクロス信号の立ち上がり、もしくは立ち下がりのタイミングと、周期の半分の時間が経過したタイミングで、熱定着装置への電力供給の制御を行っている。
【特許文献１】特開２００１−０５２８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、商用電源が何らかの原因によって周波数変動が発生した場合、画像形成装置が認識している周期と異なるため、本来意図した電力供給を行うことができなくなる恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本出願にかかる第１の発明では、波数制御において、ゼロクロス信号の正パルス幅Ｔ１と、ゼロクロス信号の負パルス幅Ｔ２を元に、ゼロクロス信号の立ち上がりタイミングからＴ１/ｎ時間後と、ゼロクロス信号の立ち下がりタイミングからＴ２/ｎ時間後に、熱定着装置への電力制御を行う。
【０００６】
また、第２の発明では、第１の発明において、熱定着装置への電力供給タイミングを決定する定数nを、1/4＜ｎ＜3/4とする
【発明の効果】
【０００７】
以上説明したように、本発明によれば、周波数が大きく変動しても、本来の温度制御を行うことができる画像形成装置を提供することができる。さらに、ヒータの駆動タイミングを、ゼロクロス信号の立ち上がりタイミングからＴ１×ｎ時間後と、ゼロクロス信号の立ち下がりタイミングからＴ２×ｎ時間後に行う場合において、1/4＜ｎ＜3/4とすることにより、ゼロクロス検知回路のスライス電圧レベル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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１で使用する画像形成装置の構成を示している。感光ドラム１０１は、帯電ローラ１０２で表面を一様にある極性に帯電された後に、レーザーなどの露光手段１０３によって感光ドラム１０１の露光下領域のみを除電され、潜像が形成される。現像器１０４のトナー１０５は、現像ブレード１０４ａと現像スリーブ１０４ｂの間で感光ドラム１０１の帯電表面と同極性に摩擦帯電される。そして感光ドラム１０１と現像スリーブ１０４ｂが対向する現像ギャップ部に、ＤＣ及びＡＣバイアスを重畳印加することで、トナー１０５は電解の作用により浮遊振動しつつ感光ドラム１０１の潜像形成部に選択的に付着した後に、転写ローラ１０６と感光ドラム１０１の回転によって搬送される。
【０００９】
一方、用紙は、給紙カセット１０７にセットされており、給紙ローラ１０８によって搬送され、用紙背面の転写ローラ１０６により、トナー１０５と逆極性の高電圧が印加される。高電圧が印加された用紙は、トナー１０５を静電的に用紙側に引き付け、画像を転写する。さらに、用紙裏面は、トナー１０５と逆極性に印加され、転写されたトナー１０５を保持し続けるために転写電荷が付与される。そして、画像を転写された用紙は、定着器１０９によって加熱、加圧されることにより、画像を定着させ、ＦＤローラ１１０によって排紙される。
【００１０】
図２は、定着器１０９の駆動回路の構成と、ゼロクロス検知回路を示している。図２において、２０１は画像形成装置に供給される交流電源である。画像形成装置は、トライアック２０２、リレー２０３を介し、ヒータ２０４の電力を制御し、ヒータ２０４を発熱させる。抵抗２０５、２０６は、トライアックのバイパス抵抗である。フォトトライアックカプラ２０７は、１次、2次の沿面距離を確保するためのデバイスであり、フォトトライアックカプラ２０７の発光ダイオードに通電することによって、トライアック２０２はオンとなる。抵抗２０８は、フォトトライアックカプラ２０７への電流を制限するための抵抗であり、フォトトライアックカプラ２０７への電流は、トランジスタ２０９によってオン、オフ制御される。フォトトライアックカプラ２０７は、ゼロクロス検知機能を備えており、印加される交流電源のゼロクロス点において、フォトトライアックカプラ２０７がオンの場合、ゼロクロス点以降の半波を通電し、オフの場合は、ゼロクロス点以降の半波を遮断する。トランジスタ２０９は、ＣＰＵ２１０からのヒータ駆動信号に従って動作する。なお、このヒータ駆動信号は、サーミスタ２１１によって検知した検知温度に基づき、ＣＰＵ２１０によって、駆動パターンを生成される。リレー２０３は、トランジスタ２１２によって、オン、オフ制御される。トランジスタ２１２は、ＣＰＵ２１０からのリレー駆動信号に従って動作する。
【００１１】
次に、ゼロクロス検知回路について説明する。ダイオードブリッジ２１３は、交流電源２０１を半波整流しており、半波整流した電圧は、抵抗２１４、２１５によって分圧し、フォトカプラ２１６の発光側に印加する。フォトカプラ２１６は、印加された電圧が、フォトカプラ２１６内の発光ダイオードの動作電圧に相当するスライス電圧Vfに達すると、発光ダイオードが発光し、受光側のトランジスタがオンとなり、ゼロクロス信号が負となる。フォトカプラ２１６に印加される電圧が、スライス電圧Vf以下となると、フォトカプラ２１６内の発光ダイオードは消灯して、受光側のトランジスタがオフなり、ゼロクロス信号が正となる。
図３は、ヒータ２０４の通電制御を行う際の、信号変化を示すタイミングチャートである。図３において、ゼロクロス信号の正パルスの時間をＴ３０１とし、負パルスの時間をＴ３１１とする。ヒータ２０４のオン、オフを決定するタイミングは、ゼロクロス信号の立ち上がりから、Ｔ３２１経過したタイミングと、ゼロクロス信号の立ち下がりから、Ｔ３３１経過したタイミングで行う。Ｔ３２１とＴ３３１は、それぞれＴ３０１とＴ３１１のｎ倍であるとする。
【００１２】
上記の制御は、ゼロクロス信号の立ち上がりと立ち下がりによって割り込みが発生する外部割り込みと、一定周期で割り込みが発生する測定用タイマと、ヒータ駆動信号の出力開始タイミングと、ヒータ駆動信号生成タイマによって行われる。図４は、外部割込み発生時の処理を示したフローチャートである。外部割り込みが発生すると、立ち上がり検知フラグがオンであるかどうかを判定する(Ｔ４０１)。このフラグは、立ち上がり検知フラグがオンの時に立ち上がりを検知した場合、もしくは、立ち上がりフラグがオフのときに立ち下がりを検知した場合に反転し、初期値はオンである。
【００１３】
立ち上がり検知フラグがオンの場合、現在のゼロクロス信号が正であるか判定を行う(Ｔ４０２)。ゼロクロス信号が負の場合は処理を中断し、再度割り込みが発生するまで待機する。ゼロクロス信号が正であった場合は、ヒータ駆動信号生成タイマをオンにする(Ｔ４０３)。このときのタイマの設定時間は、後に説明する正パルス幅測定カウンタの値と任意の定数ｎの積とする。そして、正パルス幅測定フラグをオン(Ｔ４０４)、立ち上がり検知フラグをオフ(Ｔ４０５)、パルス幅測定完了フラグをオン(Ｔ４０６)にして、処理を終了する。
【００１４】
立ち上がり検知フラグがオフの場合、現在のゼロクロス信号が負であるか判定を行う(Ｔ４０７)。ゼロクロス信号が正の場合は処理を中断し、再度割り込みが発生するまで待機する。ゼロクロス信号が負であった場合ハ、ヒータ駆動信号生成タイマをオンにする(Ｔ４０８)。このときのタイマの設定時間は、後に説明する負パルス幅測定カウンタの値と、任意の定数ｎの積とする。そして、正パルス幅測定フラグをオフ(Ｔ４０９)、立ち上がり検知フラグをオン(Ｔ４１０)、パルス幅測定完了フラグをオン(Ｔ４１１)にして、処理を終了する。
【００１５】
図５は測定用タイマの処理を示したフローチャートである。測定用タイマによって割り込みが発生すると、正パルス幅測定フラグの状態を判定する(Ｔ５０１)。
【００１６】
正パルス幅測定フラグがオンの場合、正パルス幅測定用カウンタをインクリメントする(Ｔ５０２)。そして、測定完了フラグがオンの場合(Ｔ５０３)は、負パルス幅測定用カウンタをバッファ(Ｔ５０４)し、測定完了フラグをオフにする(Ｔ５０５)。
【００１７】
正パルス幅測定フラグがオフの場合、負パルス幅測定用カウンタをインクリメントする(Ｔ５０６)。そして、測定完了フラグがオンの場合、正パルス幅測定用カウンタをバッファ(Ｔ５０７)し、測定完了フラグをオフにする(Ｔ５０９)。
【００１８】
図６はヒータ駆動信号生成タイマの処理を示したフローチャートである。ヒータ駆動信号生成タイマによって割り込みが発生すると、次の半波をオンにするか、オフにするか判定を行う(Ｔ６０１)。次の半波をオンにするときは、ヒータ駆動信号をオン(Ｔ６０２)に、次の半波をオフにするときは、ヒータ駆動信号をオフにする(Ｔ６０３)。
【００１９】
以上で説明した制御方法を用いることにより、ヒータ駆動信号の出力開始タイミングから、次の交流電源のゼロクロス点までの時間を任意に設定することができる。例えば、ヒータ駆動信号の出力開始タイミングを、ゼロクロス信号の立ち上がりから、正パルス幅Ｔ３０１の半分の時間が経過したタイミングと、ゼロクロス信号の立ち下がりから、負パルス幅Ｔ３１１の半分の時間が経過したタイミングとした場合、ゼロクロス点までのマージンは、現在の交流電源の1/4周期分のマージンを得ることができる。仮に交流電源の周波数が変動しても、周期の変動量が、元の周期の1/4以下であれば、本来意図したとおりにヒータを駆動することができる。
【００２０】
（実施例２）
第１の発明で使用したゼロクロス検知回路は、入力された交流電源が、ある一定のスライス電圧Vfに達したときにゼロクロス信号が正となり、スライス電圧Vf以下となったときにゼロクロス信号が負となる。しかし、このスライス電圧Vfは、ゼロクロス検知回路の回路構成によって変化し、部品が本来もつ誤差のために、必ずしも一定とはならない。そこで、本出願にかかる第２の発明では、第１の発明におけるヒータ駆動タイミングを決定する定数ｎを1/4＜ｎ＜3/4とすることにより、スライス電圧Vfに依存することなく、第１の発明における制御を行う。
【００２１】
本出願にかかる第２の発明を、図７を用いて説明する。画像形成装置に印加される交流電源２０１は、ピーク電圧がＶ７０１、周期がＴ７０１であるとし、交流電源が、スライス電圧Vfとなるタイミングから、交流電源２０１のゼロクロス点までの時間を、Ｔ７０２とする。本来意図したとおりにヒータを駆動するためには、ヒータ駆動開始タイミングＴ７０３が交流電源２０１のゼロクロス点Ｔ７０４よりも遅く、交流電源のゼロクロス点Ｔ７０５よりも早くなくてはならない。同様に、ヒータ駆動開始タイミンナグＴ７０６は、交流電源２０１のゼロクロス点Ｔ７０５よりも遅く、交流電源のゼロクロス点Ｔ７０７よりも早くなくてはならない。よって、上記の条件から、以下の式が成り立つ。
【００２２】
【数１】
2007047473.tif 000003
【００２３】
上記の式において、Ｔ３２１、Ｔ３３１は、それぞれＴ３０１、Ｔ３０２のｎ倍なので、式７１０、式７１１、式７１２は、以下のようになる。
【００２４】
【数２】
2007047473.tif 000004
【００２５】
また、Ｔ３０１とＴ３１１は、交流電源２０１の周期Ｔ７０１と、ゼロクロス検知信号の立ち上がりタイミングから、交流電源のゼロクロス点までの時間Ｔ７０２に関して、以下の関係を持つ。
【００２６】
【数３】
2007047473.tif 000005
【００２７】
よって、式７１３、式７１４、式７１５は、式７１６、式７１７により、以下のようになる。
【００２８】
【数４】
2007047473.tif 000006
【００２９】
上式を、ｎについて整理すると、以下のようになる。
【００３０】
【数５】
2007047473.tif 000007
【００３１】
式７２１、式７２２、式７２３から、任意の定数ｎは、以下の条件となる。
【００３２】
【数６】
2007047473.tif 000008
【００３３】
ここで、ゼロクロス検知回路は、交流電源の電圧がＶ７０１となるまでに立ち上がるため、以下の条件が成り立つ。
【００３４】
【数７】
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【００３５】
よって、式７２４を、式７２５を用いて極限値を取ると、以下の条件が成立する。
【００３６】
【数８】
2007047473.tif 000010
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施例１で使用する画像形成装置
【図２】実施例1で使用するヒータ駆動回路とゼロクロス検知回路
【図３】実施例1で使用するヒータ駆動信号のタイミングチャート
【図４】実施例1で使用するフローチャート
【図５】実施例1で使用するフローチャート
【図６】実施例1で使用するフローチャート
【図７】実施例2で使用するタイミングチャート
【符号の説明】
【００３８】
Ｔ３０１  ゼロクロス信号の正パルス幅
Ｔ３１１  ゼロクロス信号の負パルス幅
Ｔ３２１  ゼロクロス信号の立ち上がりから、ヒータ駆動タイミングまでの時間
Ｔ３３１  ゼロクロス信号の立ち下がりから、ヒータ駆動タイミングまでの時間
【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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