(57)【要約】【課題】定着器の熱源として発熱体を備えた画像形成装置では、ウォームアップ時など、冷えて抵抗値が低下した状態の発熱体への通電を行う場合、過剰の電流が流れるのを防止する対策を取っているが、このためウォームアップ時間が長くなってしまうという問題があった。【解決手段】ハロゲンランプ３２への通電をオンオフするヒータオンオフ回路１２４と、ヒータオンオフ回路１２４と並列に接続されたサーミスタ１３０と、サーミスタ１３０と直列に接続され、サーミスタ１３０への通電をオンオフするサーミスタオンオフ回路１２３と、両回路を制御する制御部１６０と、ＡＣゼロクロス検出を制御部１６０に通知するＡＣゼロクロス回路１２２とを有し、制御部１６０が、ＡＣゼロクロス検出時にサーミスタオンオフ回路１２３をオンし、更に半周期内の所定時間経過後にヒータオンオフ回路１２４をオンするように制御する。【選択図】図３
2013235107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体により熱せられる定着器を備えた画像形成装置において、
前記発熱体へのＡＣ電源の通電をオンオフする第１スイッチ部と、
前記第１スイッチ部と並列に接続された抵抗体と、
前記抵抗体と直列に接続され、前記抵抗体へのＡＣ電源の通電をオンオフする第２スイッチ部と、
前記第１スイッチ部及び前記第２スイッチ部を制御する制御部と、
前記ＡＣ電源のＡＣゼロクロス検出を示すゼロクロス信号を前記制御部に送信するゼロクロス検出部と
を有し、
前記制御部は、ＡＣゼロクロス検出時に前記第２スイッチ部をオンし、該ＡＣゼロクロス検出から半周期内の所定時間経過後に前記第１スイッチ部をオンすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、ＡＣゼロクロス検出から前記半周期内の所定時間だけ前記抵抗体によって前記発熱体への電流を抑制する電流抑制を、前記半周期毎に順次複数回行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第１スイッチ部及び前記第２スイッチ部は、それぞれ前記制御部の指示によってオンし、該オンした直近のＡＣゼロクロス点でオフとなることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第１スイッチ部及び前記第２スイッチ部は、トライアックを用いて構成したことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、ＡＣゼロクロス検出時に前記第２スイッチ部をオンし、該ＡＣゼロクロス検出から前記半周期内の所定時間経過後に前記第１スイッチ部をオンする電流抑制を、前記半周期毎に順次複数回行うことを特徴とする請求項３又は４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記電流抑制を複数回行う際に、前記半周期内の所定時間を順次短くすることを特徴とする請求項２又は５記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記電流抑制を前記半周期毎に順次複数回行った後、前記第１のスイッチ部を所定期間オンにすることを特徴とする請求項２、５、６の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記半周期内の所定時間を、前記ＡＣゼロクロス検出から１／４周期以後で、且つ増加した電流値が１／４周期時のピーク電流値未満となるように設定したことを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記発熱体への通電を開始する際に、先ず前記第２スイッチ部のみを前記半周期以上の所定期間オンすることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記発熱体と直列にコイルを接続したことを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記発熱体と直列にサーモスタットを接続したことを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記発熱体がハロゲンランプであることを特徴とする請求項１乃至１１の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記抵抗体がサーミスタであることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか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、定着器を有する画像形成装置に関し、特に定着器の温度制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置では、定着器の熱源となるハロゲンランプ等の発熱体を備えており、発熱体への通電を開始するウォームアップ時など、冷えて抵抗値が低下した状態の発熱体への通電を行う場合、過剰の電流が流れるのを防止するため、ヒータ通電時間を制限することで突入電流を制御するものが知られている（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２００３−１３１５１６号公報（第５頁、図１）
【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、ヒータ通電時間を制限することで、例えばウォームアップ時などの、ヒータ通電開始から終了まで時間、つまりウォームアップ時間が長くなってしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による画像形成装置は、発熱体により熱せられる定着器を備えた画像形成装置であって、
前記発熱体へのＡＣ電源の通電をオンオフする第１スイッチ部と、前記第１スイッチ部と並列に接続された抵抗体と、前記抵抗体と直列に接続され、前記抵抗体へのＡＣ電源の通電をオンオフする第２スイッチ部と、前記第１スイッチ部及び前記第２スイッチ部を制御する制御部と、前記ＡＣ電源のＡＣゼロクロス検出を示すゼロクロス信号を前記制御部に送信するゼロクロス検出部とを有し、
前記制御部は、ＡＣゼロクロス検出時に前記第２スイッチ部をオンし、該ＡＣゼロクロス検出から半周期内の所定時間経過後に前記第１スイッチ部をオンすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ＡＣ電源の半波ごとに、発熱体に流れる極値付近を含む電流を部分的に抑制し、不必要な電流制限を行わなくすることができるため、例えばウォームアップ開始時など、過度に流れる突入電流を抑制すると共に必要以上にウォームアップ時間が長くなるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明による実施の形態１の画像形成装置の要部構成を示す要部構成図である。
【図２】画像形成装置の制御系の、電源部、定着部、及び制御部の要部構成を示すブロック図である。
【図３】図２で説明した電源部とヒータ部の詳細構成を示す実施の形態１のブロック図である。
【図４】定着部の定着ローラの温度を、環境温度から稼動可能な所定値まで上げるウォームアップ時の画像形成装置のタイムチャートである。
【図５】画像形成装置の待機時のタイムチャートである。
【図６】画像形成装置の印刷時のタイムチャートである。
【図７】画像形成装置のウォームアップ時の各部の波形を時間経過と共に示す実施の形態１のタイムチャートである。
【図８】図２で説明した電源部とヒータ部の詳細構成を示す実施の形態２のブロック図である。
【図９】画像形成装置のウォームアップ時の各部の波形を時間経過と共に示す実施の形態２のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、本発明による実施の形態１の画像形成装置の要部構成を示す要部構成図である。
【０００９】
同図に示すように、画像形成装置１００は、給紙部１、画像形成部２、定着部３、及び用紙排出部４に大別される。給紙部１は、記録用紙をセットするための用紙カセット５、記録用紙を１枚に捌いて用紙カセット５から取り出して用紙搬送路（図１に太線で示された略Ｓ字状の経路）に送り出すピックアップローラ６，７，８、記録用紙を画像形成部２に搬送するためのレジストローラ９，１０を含む。
【００１０】
画像形成部２は、記録用紙の搬送方向の上流側から順に直列に配設された４つのトナー像形成部１９Ｋ、１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ（特に区別する必要がない場合は単にトナー像形成部１９と称す場合がある）、各トナー像形成部１９に対応して配置されたＬＥＤヘッド１５Ｋ、１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ（特に区別する必要がない場合は単にＬＥＤヘッド１５と称す場合がある）、及びトナー像形成部１９により形成されたトナー像を用紙上面にクーロン力により転写する転写部２１を備える。
【００１１】
トナー像形成部１９Ｋはブラック（Ｋ）のトナー画像を、トナー像形成部１９Ｙはイエロー（Ｙ）のトナー画像を、トナー像形成部１９Ｍはマゼンタ（Ｍ）のトナー画像を、トナー像形成部１９Ｃはシアン（Ｃ）のトナー画像をそれぞれ形成する。
【００１２】
各トナー像形成部１９は、静電潜像担持体である感光体ドラム１１、感光体ドラム１１に接触し、感光ドラムｌ１の表面を均一に高電圧に帯電する帯電ローラ１２、感光体ドラム１１の上部に配置されたＬＥＤヘッド１５によって、感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像をトナーによって現像する現像ローラ１３、現像ローラ１３に接触してトナーを現像ローラ１３へ供給するトナー供給ローラ１４、トナーを収容して供給すべく着脱可能に備えられたトナーカートリッジ１６等を有する。尚、ＬＥＤヘッド１５は、帯電された感光体ドラム１１表面を選択的に露光して静電潜像を形成する。
【００１３】
転写部２１は、給紙部１から搬送された記録用紙を矢印方向に搬送する転写ベルト１７と、転写ベルト１７を介して各トナー像形成部１９の感光体ドラム１１に対向して配置された４つの転写ローラ１８を備え、クーロン力により、各トナー像形成部１９の感光体ドラム１１に形成された各色のトナー像を記録用紙に順次重ねて転写する。
【００１４】
定着部３は、定着ローラ３１、定着ローラ３１の内部に配置された発熱体としてのハロゲンランプ３２、定着ローラ３１の表面温度を検出する為のサーミスタに代表される温度検出センサ３３、及び定着ローラ３１に圧接して配置された加圧ローラ３４を配置し、熱と圧力により、記録用紙に転写されたトナー像を記録用紙上に定着する。用紙排出部４には、定着が完了した記録用紙を排出する為の排出ローラ４１，４２が配置されている。
【００１５】
図２は、画像形成装置１００の制御系の、電源部１２０、定着部１４０、及び制御部１６０の要部構成を示すブロック図である。
【００１６】
同図に示すように、電源部１２０は、ＡＣ−ＤＣ変換部１２１、ＡＣゼロクロス回路１２２、サーミスタオンオフ回路１２３、及びヒータオンオフ回路１２４を含み、一般的には、ＡＣ電源としての商用電源２０５より出力されるＡＣ電圧にて動作する。
【００１７】
ＡＣ−ＤＣ変換部１２１は、制御部１６０へＤＣ電圧を供給する。一例であるがアクチュエータ系へＤＣ２４Ｖ、ロジック系へＤＣ５Ｖ、３．３Ｖを供給している。電源部１２０より出力されるＤＣ電圧の種類は、制御部１６０とのマッチングで決定されることが一般的である。ゼロクロス検出部としてのＡＣゼロクロス回路１２２は、後述するＣＰＵ１６１へＡＣゼロクロス信号を出力する回路である。
【００１８】
第２のスイッチ部としてのサーミスタオンオフ回路１２３は、ＣＰＵ１６１から出力されるサーミスタオンオフ制御信号に基づいて、抵抗体としてのサーミスタ１３０（図３）を介した、後述するハロゲンランプ３２（図３）への通電をオンオフさせる回路である。第１のスイッチ部としてのヒータオンオフ回路１２４は、ＣＰＵ１６１から出力されるヒータオンオフ制御信号に基づいて、ハロゲンランプ３２（図３）への直接的な通電をオンオフさせる回路である。尚、電源部１２０については、後で更に詳しく説明する。
【００１９】
定着部３には、ヒータ部１４１と温度検出センサ３３が備えられ、ヒータ部１４１に属する熱源となる発熱体としてのハロゲンランプ３２（図３）と温度検出センサ３３の配置関係は、図１で説明した通りである。
【００２０】
制御部１６０は、ＣＰＵ１６１、ＲＯＭ１６２、ＲＡＭ１６３、温度検出部１６４、センサオンオフ回路１６５、高圧電源１６６、ヘッド制御部１６７、及びアクチュエータ駆動部１６８を備える。
【００２１】
ＣＰＵ１６１は、プログラムや設定データを保存している不揮発性の記憶部品のＲＯＭ１６２に書き込まれたプログラムによって動作する装置で、時間計測のカウンタ１６９などを内蔵している。ＲＡＭ１６３は、データ保管、読み出しを行うメモリである。温度検出部１６４は、定着部３の温度検出センサ３３の出力を抵抗分圧した温度検出信号を、ＣＰＵ１６１へ出力する。センサオンオフ回路１６５は、トランジスタで構成され、省電力モード時には、ＣＰＵ１６１より出力されるセンサオフ信号を受けて、後述の各種センサに供給する電源をオフする。
【００２２】
高圧電源１６６は、前述の図１で説明した、画像形成部２の感光体ドラム１１や各種ローラへ高圧電圧を印加する電源であり、ヘッド制御部１６７は、前述の図１で説明した、ＬＥＤヘッド１５のオンオフを制御する制御部であり、アクチュエータ駆動部１６８は、ＣＰＵ１６１より出力されるロジック信号の下に、後述するアクチュエータ２０２へ駆動信号を出力する専用ドライバである。
【００２３】
また、給紙部１、画像形成部２、用紙排出部４は、前述の図１で説明した通りである。各種センサ２０１は、給紙部１、画像形成部２、定着部３、及び用紙排出部４に配設された図示しない用紙位置検出用の用紙走行路センサ、画像濃度及び色ずれ補正用のセンサなどを指す。アクチュエータ２０２は、アクチュエータ駆動部１６８により駆動される、給紙部１、画像形成部２、定着部３、用紙排出部４等に配設された図示しないモータ、クラッチ、及び空冷用のファン等を指す。
【００２４】
図３は、図２で説明した電源部１２０とヒータ部１４１の詳細構成を示すブロック図である。
【００２５】
電源部１２０は、ＡＣ−ＤＣ変換部１２１、ＡＣゼロクロス回路１２２、サーミスタオンオフ回路１２３、ヒータオンオフ回路１２４、保護素子１２５及びサーミスタ１３０に大別される。保護素子１２５は、過電流保護用のヒューズや雷サージ保護用のバリスタなどで構成される。
【００２６】
第１スイッチ部としてのヒータオンオフ回路１２４は、ＣＰＵ１６１（図２）より出力されるヒータオンオフ制御信号によりオンオフするフォトトライアック５２１、フォトトライアック５２１がオンオフすることによりオンオフするスイッチ部であるトライアック５２２、及びフォトトライアック５２１がオンオフすることによりトライアック５２２をオンオフするのに必要な回路を構成する抵抗Ｒ３，Ｒ４、コンデンサＣ２で構成される。ヒータオンオフ回路１２４は、ヒータ部１４１に直接で接続され、トライアック５２２がオン（導通）のとき、保護素子１２５を介したＡＣ電源（以後、単にＡＣ電源と称す）とヒータ部１４１とを直接接続する。
【００２７】
第２スイッチ部としてのサーミスタオンオフ回路１２３は、ＣＰＵ１６１（図２）より出力されるサーミスタオンオフ制御信号によりオンオフするフォトトライアック５１１、ヒータオンオフ回路１２４と並列に接続されたサーミスタ１３０と直列に接続され、フォトトライアック５１１がオンオフすることによりオンオフするスイッチ部であるトライアック５１２、及びフォトトライアック５１１がオンオフすることによりトライアック５１２をオンオフするのに必要な回路を構成する抵抗Ｒ１，Ｒ２、コンデンサＣ１で構成される。サーミスタオンオフ回路１２３は、トライアック５１２がオン（導通）のとき、ＡＣ電源とヒータ部１４１とをサーミスタ１３０を介して接続する。
【００２８】
ここでは、伝導ノイズ対策用のノーマルチョークコイル１２６が、ＡＣ電源とヒータ部１４１の間に接続される。
【００２９】
ヒータ部１４１は、熱源となる発熱体としてのハロゲンランプ３２とハロゲンランプ３２と直列に接続された保護用のサーモスタット５３１を備えており、ヒータオンオフ回路１２４のトライアック５２２及びサーミスタオンオフ回路１２３のトライアック５１２がそれぞれ所定のタイミングでオンオフすることにより、そのハロゲンランプ３２への、サーミスタ１３０を介した通電、又はサーミスタ１３０を介さない通電が行われる。
【００３０】
ＡＣゼロクロス回路１２２は、全波整流用のダイオード５０１、ゼロクロス点近傍でのみオフになるフォトカプラ５０２、及びプルアップ抵抗Ｒ５を備え、ゼロクロス点近傍でのみＨｉレベルとなるＡＣゼロクロス信号をＣＰＵ１６１（図２）へ出力する。ここでのＡＣゼロクロス回路１２２の構成は一例であり、構成は特に限定しない。ＡＣ−ＤＣ変換部１２１は、前記した図２で説明した通りである。
【００３１】
以上の構成において、ＣＰＵ１６１からの指示に基づいて行われる電源部１２０の電流抑制動作について説明する。
【００３２】
図４は、定着部３の定着ローラ３１の温度を、環境温度から稼動可能な所定値まで上げるウォームアップ時のタイムチャートであり、図５は待機時のタイムチャートであり、図６は印刷時のタイムチャートである。各タイムチャートにおいて、上からＡＣ電源（縦軸は電圧）、ＡＣゼロクロス信号（縦軸は電圧）、サーミスタオンオフ制御信号（縦軸は電圧）、サーミスタオンオフ制御信号（縦軸は電圧）、及びヒータ電流（縦軸はハロゲンランプ３２を流れる電流）の各波形を示し、横軸は時間経過を示している。但し、ここではヒータ電流の波形は、簡単のため仮にヒータオンオフ制御信号が常時オンの場合（即ちサーミスタ１３０を介さない通電が行われている場合）の波形を示している。実際の波形については、図７を参照して後述する。
【００３３】
図４のウォームアップ時の各波形は、冷えた状態の、発熱体としてのハロゲンランプ３２に対して通電が開始されるコールドスタート時の各波形を示している。このウォームアップ時に行なわれる電流抑制動作について、図７のタイムチャートを参照しながら更に説明する。
【００３４】
図７に示す時刻ｔ１の時点で、図示しない電源スイッチのオン時、装置カバーオープンからのクローズ時、ヒータオフ状態の待機（一般的にはパワーセーブやスリープと称す）からの立上げ時など、コールドスタートとなるウォームアップが開始するものとする。ウォームアップが開始すると、最初に、ＣＰＵ１６１（図２）にてＡＣゼログロス信号のエッジを２回以上検出する。検出回数は任意であるが、ここでは誤検出を考慮し３〜４回検出する。尚、図７ではネガエッジ検出の表現としたが、ポジエッジ検出でも構わない。
【００３５】
ここでのＡＣゼロクロス信号は以下のようにして形成される。即ち、ＡＣゼロクロス回路１２２（図３）のダイオード５０１は、ＡＣ電源電圧を全波整流し、フォトカプラ５０２は、全波整流されたＡＣ電圧がある閾値以下のときにそのフォトダイオードがオフする。つまりゼログロス点付近のみ、フォトカプラ５０２のフォトダイオードがオフし、更にフォトカプラ５０２のフォトトランジスタがオフする。従って、ＡＣゼロクロス回路１２２は、ゼロクロス点付近でＨｉレベル（プルアップ抵抗Ｒ５が接続されたＤＣ値）となるＡＣゼロクロス信号をＣＰＵ１６１（図２）へ出力する。Ｈｉレベルの時間幅は回路構成によるが、ここでは１〜２ｍｓ程度に設定されている。
【００３６】
ＣＰＵ１６１は、ウォームアップ開始後にＡＣゼロクロス信号のゼロクロスを３〜４回検出した後、次に出現したＡＣゼロクロス信号のエッジ検出確定後の、時刻ｔ２のＡＣゼロクロス点より、サーミスタオンオフ制御信号Ｈｉレベルを出力し、サーミスタオンオフ回路１２３のフォトトライアック５１１をオンし、トライアック５１２をオンする。ここで、サーミスタオンオフ制御信号Ｈｉレベル出力からトライアック５１２オンまでの遅れ時間は数百μｓあるが、図７のタイムチャートではこの遅れ時間の記載を省略している。
【００３７】
サーミスタオンオフ回路１２３のトライアック５１２がオン（ショート状態に相当）することにより、直列に接続するハロゲンランプ３２とサーミスタ１３０とにＡＣ電源電圧が印加される。尚、実際には、サーモスタット５３１及びノーマルチョークコイル１２６もハロゲンランプ３２と直列に接続されているが、簡単のため、ここではこれらの影響を省略して説明する。
【００３８】
図７では、時刻ｔ２から後述する時刻ｔ３まで、このときハロゲンランプ３２及びサーモスタット５３１に流れる電流波形(実線)を示している。尚、点線波形は、ＡＣ電源電圧がハロゲンランプ３２に直接印加された場合（トライアック５２２のショート状態に相当）の電流波形を示す。発熱体であるハロゲンランプ３２の場合、特にコールドスタート時の抵抗値は数Ωと低いため、ウォームアップ開始時に過度に流れる電流（以下、突入電流と称す場合がある）が非常に高くなる。
【００３９】
尚、ＡＣ電源電圧がハロゲンランプ３２のみに印加された場合の電流波形を示す前記した図４のヒータ電流は、この通電開始時の突入電流の様子を示すもので、時間経過と共にハロゲンランプ３２の抵抗値が増加してある一定値に漸近し、それに伴ってハロゲンランプ３２を流れるヒータ電流が減少してある一定値に漸近する。
【００４０】
このときの実線波形と点線波形の比較で明らかなように、サーミスタ１３０の抵抗を加えることにより、サーミスタ１３０に流れる突入電流を抑制している。例えば、ＡＣ電源電圧の実効値が１１０Ｖの場合、コールドスタート時の抵抗値が２〜３Ωのハロゲンランプ３２のみでは、ヒータ電流が５０〜８０Ａ程度となるが、抵抗値が２Ωのサーミスタ１３０を直列に加えた場合、ハロゲンランプ３２のピーク印加電圧は８０〜９０Ｖとなり、ヒータ電流が３０〜４０Ａ程度に抑制される。
【００４１】
尚、本実施の形態では、ヒータ電流抑制素子にサーミスタを使用している。これは、コールドスタート時に低抵抗であるという温度特性と、定数や空冷条件によるが、サーミスタオンオフトライアックがショートモードで破壊した場合、抵抗素子の熱破壊を防止するという目的がある。そのため、セメント抵抗など抵抗体を使用する場合は、温度ヒューズなどの保護素子を入れる必要がある。
【００４２】
ＣＰＵ１６１は、カウンタ１６９にてゼロクロス点の時刻ｔ２から時間Ｔ１だけ計測した、ＡＣ位相角で９０°〜１８０°（１／４周期〜１／２周期）の範囲にある時刻ｔ３で、ヒータオンオフ制御信号Ｈｉレベルを出力し、ヒータオンオフ回路１２４のフォトトライアック５２１をオンし、トライアック５２２をオンする。これにより、トライアック５２２がショート状態となるため、ハロゲンランプ３２にＡＣ電源電圧が直接印加される状態に切り換わる。この時刻ｔ３で増加した電流値が、ＡＣ位相角で９０°（１／４周期）のピーク電流値未満となるように、時間Ｔ１を設定する必要がある。
【００４３】
また、サーミスタオンオフ制御信号のハイ出力とは異なり、ヒータオンオフ制御信号のＨｉ出力の時間は、次のゼロクロス検出時刻である時刻ｔ４より前にロー出力となるように、フォトトライアック、トライアックの反応時間Ｍｉｎを目安に極力短く設定する必要がある。これは、ヒータオンオフ回路１２４のトライアック５２２をＡＣ半波毎にオフをさせる為である。尚、トライアック５１２，５２２は、それぞれの制御信号のＨｉ出力によって一端オン状態になると、制御信号がＬｏ出力にかわっても、ＡＣ電圧の次のゼロクロスまでその状態を維持するものである。
【００４４】
従って、次にゼロクロスとなる時刻ｔ４で、ヒータオンオフ回路１２４のトライアック５２２はオフ（オープン状態）になり、サーミスタオンオフ回路１２３のトライアック５１２は引き続きオン（ショート状態）を継続するため、再び、直列に接続するハロゲンランプ３２とサーミスタ１３０とにＡＣ電源電圧が印加される。
【００４５】
同様にして、ＣＰＵ１６１は、時刻ｔ４から時間Ｔ２経過した時刻ｔ５において、ヒータオンオフ制御信号Ｈｉレベルを出力し、ヒータオンオフ回路１２４のフォトトライアック５２１をオンし、トライアック５２２をオンする。これにより、トライアック５２２がショート状態となるため、ハロゲンランプ３２にＡＣ電源電圧が直接印加される状態に切り換わる。
【００４６】
ここでも、時刻ｔ５で増加した電流値が、ＡＣ位相角で９０°（１／４周期）のピーク電流値未満となるように、時間Ｔ２を設定する必要があるが、前記したように、時間経過と共にハロゲンランプ３２の抵抗値が増加し、それに伴ってＡＣ電源電圧がハロゲンランプ３２のみに印加された場合のハロゲンランプ３２を流れるヒータ電流（点線波形）が減少するため、Ｔ１＞Ｔ２とすることができる。以上の動作を、数百ｍｓを目安に繰り返す。Ｎ回にて終了とすると、同様にして設定される時間は、Ｔ１＞Ｔ２＞・・・＞ＴＮとすることで、過度の電流抑制を防ぐことができる。尚、ここでの数百ｍｓの目安は、ウォームアップ開始から、ハロゲンランプ３２の抵抗増加が落ち着くあたりとすることができる。
【００４７】
図７に示す時刻ｔ６をＮ回動作の終了直前とすると、ＣＰＵ１６１は、次のゼロクロスが検出される前の、時刻ｔ６から時間Ｔａ経過した時刻ｔ７で、サーミスタオンオフ制御信号をＬｏレベル出力とする。一方、ＣＰＵ１６１は、時刻ｔ６から時間ＴＮ経過した時刻ｔ８に、ヒータオンオフ制御信号をＨｉレベル出力としてヒータオンオフ回路１２４のトライアック５２２をオン（ショート状態）とし、以後、ウォームアップを終了する時刻ｔ９までこの状態を維持する。
【００４８】
従って、次のＡＣゼロクロス点にてサーミスタオンオフ回路１２３のトライアック５１２はオフ（オープン状態）となるが、時刻ｔ８以後、時刻ｔ９まで、ハロゲンランプ３２にＡＣ電源電圧が直接印加される状態が継続される。その後、時刻ｔ９になってウォームアップが終了すると、ヒータオンオフ制御信号がＬｏレベル出力となり、ヒータオンオフ回路１２４のトライアック５２２がオフ（オープン状態）となるため、ハロゲンランプ３２への電圧印加が終了する。以上のようにして、図４に示すウォームアップ時のヒータ電流の制御が行われる。尚、図４中の時刻ｔ１、ｔ７、ｔ８、ｔ９は、図７の各時刻と対応している。
【００４９】
ここで、トライアック５１２とトライアック５２２を共にショートした場合、各部の抵抗の関係でサーミスタ１３０にも電流が僅かに流れることが想定されるため、時刻ｔ７以後、サーミスタオンオフ制御信号をＬｏレベル出力としてトライアック５１２をオフ（オープン状態）とし、サーミスタ１３０に電流が流れるのを防止することで、サーミスタに対する負荷を軽減している。
【００５０】
上記した電流抑制動作は、図５に示す待機時、図６に示す印刷時にも行われる。ユーザからの印刷指示待ちの待機時、及びユーザからの印刷指示を受けた印刷時には、それぞれ所定の間隔で発熱体としてのハロゲンランプ３２にＡＣ電源が通電されるが、各通電時には、それぞれ突入電流を抑制するため、上記した電流抑制動作を行うものである。但し、図５、図６のヒータ電流の波形は、前記した図４の場合と同様に、簡単のため仮にヒータオンオフ制御信号が常時オンの場合（即ちサーミスタ１３０を介さない通電が行われている場合）の波形を示している（実際の波形については、前記した図７を参照）。
【００５１】
ＡＣ電圧半波の抑制動作を一回とすると、ウォームアップ時、印刷時、待機時の回数を比較した場合、
ウォームアップ＞印刷＞待機
となる。ハロゲンランプ３２の定格電力、空冷条件などによってかわるが、目安としては、ウォームアップが２０〜３０回、印刷が１０〜２０回、待機が５〜１０回程度となる。このように設定することで、各モードでハロゲンランプ３２に必要とされる電力を無駄なく供給することができる。尚、図４、図５、図６に示す制御動作回数は、一例であり正確な回数を示すものではない。
【００５２】
尚、本実施の形態では、ハロゲンランプ３２への通電をオンオフする素子としてトライアック５１２，５２２を用いたが、これに限定されるものではなく、他のスイッチング手段とその制御方法とによって、同様のオンオフ動作が得られるものであればよいなど、種々の態様を取り得るものである。
【００５３】
以上のように本実施の形態の画像形成装置によれば、ゼロクロス点検出に基づく通電制御により、ＡＣ電源の半波ごとに、発熱体としてのハロゲンランプ３２に流れる極値付近を含む電流を部分的に抑制することができるため、不要な電流制限を避けることにより、例えばウォームアップ開始時など、コールドスタート時に、過度に流れる突入電流を抑制すると共に必要以上にウォームアップ時間が長くなるのを防止できる。
【００５４】
実施の形態２．
図８は、本発明に基づく実施の形態２の画像形成装置に採用される、電源部３２０とヒータ部１４１の詳細構成を示すブロック図である。
【００５５】
この電源部３２０及びヒータ部１４１を採用する画像形成装置が、前記した図３に示す実施の形態１の電源部１２０及びヒータ部１４１と主に異なる点は、伝導ノイズ対策用のノーマルチョークコイル１２６（図３）に換えてショート線３２６を採用した、即ちノーマルチョークコイル１２６を削除した点である。従って、この電源部３２０を採用する画像形成装置が、前記した実施の形態１の画像形成装置１００（図１）と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。尚、本実施の形態の画像形成装置の要部構成は、電源部以外において図１に示す実施の形態１の画像形成装置１００の要部構成と共通するため、必要に応じて図１を参照する。
【００５６】
この電源部３２０では、伝導ノイズ対策用のノーマルチョークコイル１２６（図３）を除いてショート線３２６によって直結した構成としているが、この場合でも、後述するような電流抑制を行うことによって、電源部３２０から外部へ悪影響を及ぼすノイズの発生を抑制している。
【００５７】
以上の構成において、ＣＰＵ１６１（図２）からの指示に基づいて行われる電源部３２０の電流抑制動作について、冷えた状態のハロゲンランプ３２に対して通電が開始されるコールドスタートを想定したウォームアップ時を例として、図９のタイムチャートを参照しながら説明する。
【００５８】
図９のタイムチャートにおいて、上からＡＣ電源（縦軸は電圧）、ＡＣゼロクロス信号（縦軸は電圧）、サーミスタオンオフ制御信号（縦軸は電圧）、サーミスタオンオフ制御信号（縦軸は電圧）、及びヒータ電流（縦軸はハロゲンランプ３２を流れる電流）の各波形を示し、横軸は時間経過を示している。
【００５９】
ＣＰＵ１６１(図２)は、前記した実施の形態１と同様にウォームアップを開始し、ＡＣゼロクロス信号のエッジ検出確定後の、図９に示す時刻ｔ１１のＡＣゼロクロス点より、サーミスタオンオフ制御信号Ｈｉレベルを出力し、サーミスタオンオフ回路１２３（図８）のフォトトライアック５１１をオンし、トライアック５１２をオンする。
【００６０】
図９に示す時刻ｔ１２の時点では、時刻ｔ１１と同様に、サーミスタオンオフ制御信号はＨｉレベルを維持し、ヒータオンオフ制御信号はＬｏレベルを維持する。このとき、サーミスタオンオフ回路１２３のトライアック５１２がオン（ショート状態に相当）状態となっているため、直列に接続するハロゲンランプ３２とサーミスタ１３０とにＡＣ電源電圧が印加される。尚、実際には、サーモスタット５３１も直列に接続されているが、ここではこの影響を無視して説明する。
【００６１】
図９では、このときハロゲンランプ３２及びサーモスタット５３１に流れる電流波形(実線)を示している。尚、点線波形は、ＡＣ電源電圧がハロゲンランプ３２に直接印加された場合（トライアック５２２のショート状態に相当）の電流波形を示す。発熱体であるハロゲンランプ３２の場合、特にコールドスタート時の抵抗値は数Ωと低いため、通電開始時の突入電流が非常に高くなるが、同図に示すように、ここではＡＣ正弦波の波形のまま突入電流を抑制しているため、このとき、急激な電流変化によって電源部３２０から外部へ悪影響を及ぼすノイズが発生することはない。以上の電流抑制動作を、数十ｍｓを目安に繰り返す。
【００６２】
ＣＰＵ１６１は、上記した時刻ｔ１１，ｔ１２の電流抑制動作を数十ｍｓ繰り返した後の時刻ｔ１３から、カウンタ１６９にて時間Ｔ１１だけ計測した、ＡＣ位相角で９０°〜１８０°（１／４周期〜１／２周期）の範囲にある時刻ｔ１４で、ヒータオンオフ制御信号Ｈｉレベルを出力し、ヒータオンオフ回路１２４のフォトトライアック５２１をオンし、トライアック５２２をオンする。これにより、トライアック５２２がショート状態となるため、ハロゲンランプ３２にＡＣ電源電圧が直接印加される状態に切り換わる。
【００６３】
この時刻ｔ１４で増加した電流値が、ＡＣ位相角で９０°（１／４周期）のピーク電流値未満となるように時間Ｔ１１を設定する点は、前記した実施の形態１の場合と同様である。また、サーミスタオンオフ制御信号のハイ出力とは異なり、ヒータオンオフ制御信号のＨｉ出力の時間は、次のゼロクロス検出時刻である時刻ｔ１５より前にロー出力となるように、フォトトライアック、トライアックの反応時間Ｍｉｎを目安に極力短く設定する点も前記した実施の形態１の場合と同様である。
【００６４】
次にゼロクロスとなる時刻ｔ１５で、ヒータオンオフ回路１２４のトライアック５２２はオフ（オープン状態）になり、サーミスタオンオフ回路１２３のトライアック５１２は引き続きオン（ショート状態）を継続するため、再び、直列に接続するハロゲンランプ３２とサーミスタ１３０とにＡＣ電源電圧が印加される。
【００６５】
同様にして、ＣＰＵ１６１は、時刻ｔ１５から時間Ｔ１２経過した時刻ｔ１６において、ヒータオンオフ制御信号Ｈｉレベルを出力し、ヒータオンオフ回路１２４のフォトトライアック５２１をオンし、トライアック５２２をオンする。これにより、トライアック５２２がショート状態となるため、ハロゲンランプ３２にＡＣ電源電圧が直接印加される状態に切り換わる。
【００６６】
ここでも、時刻ｔ１６で増加した電流値が、ＡＣ位相角で９０°（１／４周期）のピーク電流値未満となるように、時間Ｔ１２を設定する必要があるが、前記したように、時間経過と共にハロゲンランプ３２の抵抗値が増加し、それに伴ってＡＣ電圧がハロゲンランプ３２のみに印加された場合のハロゲンランプ３２を流れるヒータ電流（点線波形）が減少するため、Ｔ１１＞Ｔ１２とすることができる。以上の動作を、数百ｍｓを目安に繰り返す。Ｎ回にて終了とすると、同様にして設定される時間は、Ｔ１１＞Ｔ１２＞・・・＞ＴＮとすることで、過度の電流抑制を防ぐことができる。
【００６７】
図９に示す時刻ｔ１７をＮ回動作の終了直前とすると、ＣＰＵ１６１は、次のゼロクロスが検出される前の、時刻ｔ１７から時間Ｔｂ経過した時点で、サーミスタオンオフ制御信号をＬｏレベル出力とする。一方、ＣＰＵ１６１は、時刻ｔ１７から時間ＴＮ経過した時刻ｔ１８に、ヒータオンオフ制御信号をＨｉレベル出力としてヒータオンオフ回路１２４のトライアック５２２をオン（ショート状態）とし、以後、ウォームアップを終了する時刻ｔ１９までこの状態を維持する。
【００６８】
従って、次のＡＣゼロクロス点にてサーミスタオンオフ回路１２３のトライアック５１２はオフ（オープン状態）となるが、時刻ｔ１８以後、時刻ｔ１９まで、ハロゲンランプ３２に電源のＡＣ電圧が直接印加される状態が継続される。その後、時刻ｔ１９になってウォームアップが終了すると、ヒータオンオフ制御信号がＬｏレベル出力となり、ヒータオンオフ回路１２４のトライアック５２２がオフ（オープン状態）となるため、ハロゲンランプ３２への電圧印加が終了する。以上のようにして、ここでのウォームアップ時のヒータ電流の制御が行われる。
【００６９】
時刻ｔ１３から時刻ｔ１８までの間に、例えば時刻ｔ１４，ｔ１６，ｔ１８等で急激な電流変化が起きるが、この時点では変化レベルが小さいため、ノーマルチョークコイル１２６（図３）が省かれた状態であっても、電源部３２０から外部への影響は僅かなものとなる。
【００７０】
本実施の形態においても、上記した電流抑制動作が、図５に示す待機時、図６に示す印刷時にも行われる。ユーザからの印刷指示待ちの待機時、及びユーザからの印刷指示を受けた印刷時には、それぞれ所定の間隔で発熱体としてのハロゲンランプ３２にＡＣ電源が通電されるが、各通電時には、それぞれ突入電流を抑制すため、上記した電流抑制動作を行うものである。ここでの各モードでの通電時間は、前記した実施の形態１で説明した通りであるため、ここでの説明は省略する。
【００７１】
以上のように、本実施の形態の画像形成装置によれば、実施の形態１の画像形成装置と同様に、コールドスタート時に発熱体としてのハロゲンランプ３２に過度に流れる突入電流を抑制すると共に必要以上にウォームアップ時間が長くなるのを防止できる他、電源部から外部に及ぼすノイズの発生を減少できるため、伝導ノイズ対策用のノーマルチョークコイルを省略することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
前記した実施の形態では、本願発明をプリンタ装置、特にタンデム方式のプリンタ装置に採用した例を示したが、これに限定されるものではなく、他にもＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ  Ｐｒｉｎｔｅｒ）やファクシミリ、複写機等にも利用できる。
【符号の説明】
【００７３】
１  給紙部、  ２  画像形成部、  ３  定着部、  ４  用紙排出部、  ５  用紙カセット、  ６  ピックアップローラ、  ７  ピックアップローラ、  ８  ピックアップローラ、  ９  レジストローラ、  １０  レジストローラ、  １１  感光体ドラム、  １２  帯電ローラ、  １３  現像ローラ、  １４  トナー供給ローラ、  １５  ＬＥＤヘッド、  １６  トナーカートリッジ、  １７  転写ベルト、  １８  転写ローラ、  １９  トナー像形成部、  ２１  転写部、  ３１  定着ローラ、  ３２  ハロゲンランプ、  ３３  温度検出センサ、  ３４  加圧ローラ、  ４１  排出ローラ、  ４２  排出ローラ、  １００  画像形成装置、  １２０  電源部、  １２１  ＡＣ−ＤＣ変換部、  １２２  ＡＣゼロクロス回路、  １２３  サーミスタオンオフ回路、  １２４  ヒータオンオフ回路、  １２５  保護素子、  １２６  ノーマルチョークコイル、  １３０  サーミスタ、  １４０  定着部、  １４１  ヒータ部、  １６０  制御部、  １６１  ＣＰＵ、  １６２  ＲＯＭ、  １６３  ＲＡＭ、  １６４  温度検出部、  １６５  センサオンオフ回路、  １６６  高圧電源、  １６７  ヘッド制御部、  １６８  アクチュエータ駆動部、  １６９  カウンタ、  ２０２  アクチュエータ、  ２０５  商用電源、  ３２０  電源部、  ３２６  ショート線、  ５１１  フォトトライアック、  ５１２  トライアック、  ５２１  フォトトライアック、  ５２２  トライアック、  ５３１  サーモスタット。
【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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