JP2004147474A

JP2004147474A - 電力制御手段と加熱装置及びそれを具備した画像形成装置

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Publication number: JP2004147474A
Application number: JP2002312567A
Authority: JP
Inventors: Takao Kawazu; 河津　孝夫
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-10-28
Filing date: 2002-10-28
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】ゼロクロス回路故障と商用電源の周波数異常を切り分け、周波数異常であってもプリト動作をおこなうことができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】入力商用電源のゼロクロス検知手段と、ゼロクロス検知手段からのパルス信号を基に電力制御をおこなう手段を有しており、電力制御手段がゼロクロス検知手段からのパルス周期を測定する場合、所定時間パルスエッジが検出されない場合は、回路故障とする。所定範囲外であった場合は、周波数異常と判断し、予め決められた周期で該パルス信号と非同期に電力制御をおこなう。
パルス信号と非同期に電力制御をおこなっている際に、ゼロクロス検知手段からのパルス信号の周期が所定範囲内になった場合は、通常の該パルス信号に同期した電力制御をおこなう。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゼロクロス信号をトリガとして供給電力を制御する制御システム、特に電子写真プロセスで形成されるトナ−像を転写紙上に定着させる加熱装置、及びこれを備えた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の場合について説明する。
【０００３】
画像形成装置の熱定着装置は、電子写真プロセスなどの画像形成手段により転写紙上に形成された未定着画像（トナ−像）を転写紙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−ラ式の熱定着装置やセラミック面発ヒ−タを熱源とするフィルム加熱式の熱定着装置用いられている。
【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／オフ制御することにより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、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。
【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。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。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。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。
【０００６】
また、電源オン時や熱定着器の加熱装置の立上げ時などの所定のタイミングでシーケンスコントローラがゼロクロスの信号のパルス周期を測定し、このパルス周期に基づき所定の位相角に対応した時間を算出し、ゼロクロス信号にトリガをかけてヒータへの電力供給を制御する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来、電源オン時や熱定着器の加熱装置の立上げ時などの所定のタイミングでシーケンスコントローラがゼロクロスの信号のパルス周期を測定し、このパルス周期がシーケンスコントローラにおいて設定されている所定の周波数範囲内であった場合は、このパルス周期を入力されている商用電源の周波数として、このパルス周期を基に所定の位相角に対応した時間を算出し、スイッチング素子を位相制御する。また、測定されたパルス周期が所定の周波数範囲外であった場合は、入力商用電源異常もしくはゼロクロス回路故障と判断しゼロクロス故障としていた。
【０００８】
パルス周期の測定は、所定時間内に所定回数繰り返し、平均化処理やノイズ除去シーケンスによって、商用周波数もしくは２倍の周波数が検出できるようにしている。しかしながら、周期的に商用電源にインパルスまたはパルス状のノイズが重畳しているような商用電源の状態が劣悪な環境下である場合は、所定時間内に測定されるパルス周期が不安定であったり、所定の周波数よりも高い周波数を検知したりしてしまいゼロクロス故障となっていた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記のような周波数異常と判断してしまった状況においても、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。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は以下の特徴を有している。
【００１１】
［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、
前記電力制御手段が、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号のパルスエッジが全く検出されない場合は前記電圧検知手段の故障と判断し前記電力供給手段が電力を供給するのを停止し、
前記電圧検知手段から報知されるパルス信号のパルスエッジの間隔が所定の周波数範囲以外であった場合、入力された電源電圧が周波数異常であると判断することを特徴とする電力制御手段。
【００１２】
［２］　前記電力制御手段が前記周波数異常であると判断した場合、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号を無視し前記パルス信号と非同期で前記電力供給手段が供給する電力を前記電力制御手段が制御することを特徴とする［１］項に記載の電力制御手段。
【００１３】
［３］　前記電力制御手段が前記周波数異常であると判断し、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号に非同期で供給する電力を制御する場合、予め決められた周波数の波数制御で供給電電力を制御することを特徴とする［２］項に記載の電力制御手段。
【００１４】
［４］　前記電力制御手段が検知した前記パルス信号の直前の周波数を記憶しており、
前記電力制御手段が前記周波数異常であると判断し、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号に非同期で供給する電力を制御する場合、前記電力制御手段が記憶している前記パルス信号の周波数にて波数制御で供給電電力を制御することを特徴とする［２］項に記載の電力制御手段。
【００１５】
［５］　前記電力制御手段が前記周波数異常であると判断し、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号を無視し前記パルス信号と非同期で前記電力供給手段が供給する電力を制御している時に、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号が所定の周波数範囲になった場合は、入力された電源電圧が正常な状態に戻ったと判断し、前記パルス信号に基づき電力供給手段を制御することを特徴とする［２］項から［４］項までのいずれかに記載の電力制御手段。
【００１６】
［６］　前記電力制御手段が前記パルス信号に基づき、前記電力供給手段が供給する電力を制御する場合、位相制御もしくは波数制御によって制御していることを特徴とする［１］項から［５］項までのいずれかに記載の電力制御手段。
【００１７】
［７］　前記電圧検知手段から報知されるパルス信号のパルスエッジの間隔が所定の周波数範囲以外であり、入力された電源電圧が周波数異常であると判断した場合、入力電圧周波数異常として警告を報知することを特徴とする［１］項から［６］項までのいずれかに記載の電力制御手段。
【００１８】
［８］　所定の設定温度を維持するように制御された発熱体によって、被加熱部材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、
前記加熱手段に電力を供給する電力供給手段と、
前記加熱手段の温度を検知する温度検出手段と、
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に報知する電圧検知手段と、
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と、
を有しており、
前記電力制御手段が［１］項から［７］項まで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。
【００１９】
［９］　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［８］項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。
【００２０】
［１０］　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、
入力電圧周波数異常として外部出力手段に報知することを特徴とする［９］項に記載の画像形成装置。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
以下、添付図面に基づき説明する。
【００２２】
図１は電子写真プロセスを用いた画像形成装置の概略構成図であり、例えばレ−ザプリンタの場合を示している。
【００２３】
レーザプリンタ本体１０１（以下、本体１０１）は、記録紙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。
【００２４】
また、前記レーザスキャナ１０７は、後述する外部装置１２８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。
【００２５】
そして、前記画像形成装置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。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、セラミックヒータの表面温度を検出するサーミスタ１０９ｄ，１０９ｅから構成されている。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、エンジンコントローラ１２６へ送出している。
【００２９】
図２に本発明におけるセラミックヒ−タ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、本画像形成装置は交流電源をＡＣフィルタ２を介してセラミックヒ−タ２４の発熱体３，発熱体２０または発熱体４０へ供給することによりセラミックヒ−タ２４を構成する発熱体３，発熱体２０または発熱体４０を発熱させる。交流の商用電源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現することができる。
【００３０】
この発熱体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。
【００３１】
発熱体２０または発熱体４０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。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。
【００３２】
リレー４１により選択された発熱体２０または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。
【００３３】
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。図３に前記ゼロクロス検出回路の詳細を示す。半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。
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。
【００３４】
また、２１は発熱体３，２０または４０が形成されているセラミックヒ−タ２４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２４上に発熱体３，２０または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２４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２４の設定温度と比較することによって、セラミックヒ−タ２４を構成する発熱体３，２０または４０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。
【００３５】
さらに、発熱体３，２０または４０に電力を供給し、制御する手段が故障し、発熱体３，２０または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。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３，２０または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および２０，４０への通電が断たれる。
【００３６】
本実施例におけるゼロクロス検出及びヒータへの電力制御のシーケンスの概略を図４に示す。
【００３７】
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れば（Ｓ１）、ＺＥＲＯＸ信号の立ち上がり及び立ち下がりエッジとを検出して、ＺＥＲＯＸ信号のパルス間隔（周期）Ｔｓを測定する。所定時間、例えば１ｓｅｃ間測定してもＺＥＲＯＸ信号のパルスエッジを検出できない場合（Ｓ２）は、ゼロクロス回路故障と判断し（Ｓ３）、シーケンスを終了させる。ＺＥＲＯＸ信号のパルス間隔Ｔｓが測定できる場合は、４回測定しパルス間隔（パルス周期）Ｔｓ１として平均値を求める。さらに、４回測定しパルス間隔（パルス周期）Ｔｓ２として平均値を求める。Ｔｓ１とＴｓ２の差分が２ｍｓｅｃ以下であり、かつ、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（Ｓ４）。
【００３８】
ＺＥＲＯＸ信号のパルス間隔Ｔｓが安定して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（Ｓ５）。ＺＥＲＯＸ信号の立ち上がり及び立ち下がりエッジを検出してから、所定の位相角に対応した位相時間でトライアック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。位相時間は、Ｓ４で測定したＺＥＲＯＸ信号のパルス間隔Ｔｓ１とＴｓ２の平均値Ｔｓを基準周期（１８０°の時間）として算出した所定の位相角に対応した時間である。ヒータ駆動停止要求がなければ、ヒータへの供給電力、つまり定着器の温度制御を位相制御により続ける（Ｓ６）。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（Ｓ９）。上述の場合の制御の概略波形を図５に示す。
【００３９】
Ｓ４でＺＥＲＯＸ信号のパルス間隔Ｔｓが所定範囲外もしくは不安定であると判断した場合は、入力商用電源の異常とみなし、ＺＥＲＯＸ信号と非同期にエンジンコントローラ１１で予め設定されている固定の周期Ｔｆで波数制御をおこなう（Ｓ７）。固定の周期で波数制御により、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おこなう。予め設定されている固定の周期Ｔｆ、例えば、１８．２ｍｓｅｃ毎に所定の波数パターンに対応してトライアック４または１３をオン／オフできるようにＯＮ信号を送出し、波数制御をおこなう。エンジンコントローラ１１には各供給電力に対応した波数パターンが設定されており、エンジンコントローラ１１が、目標温度と温度検出素子２１から検出され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波数パターンを選択しトライアック４または１３のオン／オフ制御をおこなう。ヒータ駆動停止要求がなければ、ヒータへの供給電力、つまり定着器の温度制御を固定周波数による波数制御により続ける（Ｓ８）。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（Ｓ９）。上述の場合の制御の概略波形を図６に示す。通常時に位相制御をおこなうために、フォトトライアックカプラ７，１６としてゼロクロス非内臓タイプのものを使用している。この場合、ＺＥＲＯＸ信号と非同期に波数制御をおこなうと、本来の波数制御とは異なる制御となるものの、温度検出素子２１が検出する温度によってフィードバックがかかるため、それなりの温度制御をすることができる。
【００４０】
上記のように、本実施例において、ヒータ制御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、ＺＥＲＯＸ信号を検出できない場合は回路故障と判断しヒータ制御を終了させる。また、Ｔｓが不安定もしくは所定範囲外であった場合は入力商用電源異常とみなし、ＺＥＲＯＸ信号とは非同期に予め設定された固定の周期で波数制御により電力制御をおこなう。このような制御により、回路故障と入力商用電源の周波数異常とを切り分けるこができるとともに、商用電源に重畳されるノイズによりゼロクロス検知回路の誤検知が生じた場合でも、定着ヒータの温度制御、つまりヒータへの電力制御をおこなうことができる。
【００４１】
（第２の実施例）
図７に第２の実施例を示す。
【００４２】
第１の実施例と重複する点は省略する。
【００４３】
図７に本実施例におけるゼロクロス検出及びヒータへの電力制御のシーケンスの概略を示す。
【００４４】
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れば（Ｓ１）、ＺＥＲＯＸ信号の立ち上がり及び立ち下がりエッジとを検出して、ＺＥＲＯＸ信号のパルス間隔（周期）Ｔｓを測定する。所定時間、例えば１ｓｅｃ間測定してもＺＥＲＯＸ信号のパルスエッジを検出できない場合（Ｓ２）は、ゼロクロス回路故障と判断し（Ｓ３）、シーケンスを終了させる。ＺＥＲＯＸ信号のパルス間隔Ｔｓが測定できる場合は、４回測定しパルス間隔（パルス周期）Ｔｓ１として平均値を求める。さらに、４回測定しパルス間隔（パルス周期）Ｔｓ２として平均値を求める。Ｔｓ１とＴｓ２の差分が２ｍｓｅｃ以下であり、かつ、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（Ｓ４）。
【００４５】
ＺＥＲＯＸ信号のパルス間隔Ｔｓが安定して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（Ｓ５）。ＺＥＲＯＸ信号の立ち上がり及び立ち下がりエッジを検出してから、所定の位相角に対応した位相時間でトライアック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。位相時間は、Ｓ４で測定したＺＥＲＯＸ信号のパルス間隔Ｔｓ１とＴｓ２の平均値Ｔｓを基準周期（１８０°の時間）として算出した所定の位相角に対応した時間である。ヒータ駆動停止要求がなければ、ヒータへの供給電力、つまり定着器の温度制御を位相制御により続ける（Ｓ６）。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（Ｓ９）。Ｓ４でＺＥＲＯＸ信号のパルス間隔Ｔｓが所定範囲外もしくは不安定であると判断した場合は、入力商用電源の異常とみなし、ＺＥＲＯＸ信号と非同期にエンジンコントローラ１１で予め設定されている固定の周期Ｔｆで波数制御をおこなう（Ｓ７）。固定の周期で波数制御により、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おこなう。予め設定されている固定の周期Ｔｆ、例えば、１８．２ｍｓｅｃ毎に所定の波数パターンに対応してトライアック４または１３をオン／オフできるようにＯＮ信号を送出し、波数制御をおこなう。エンジンコントローラ１１には各供給電力に対応した波数パターンが設定されており、エンジンコントローラ１１が、目標温度と温度検出素子２１から検出され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波数パターンを選択しトライアック４または１３のオン／オフ制御をおこなう。通常時に位相制御をおこなうために、フォトトライアックカプラ７，１６としてゼロクロス非内臓タイプのものを使用している。この場合、ＺＥＲＯＸ信号と非同期に波数制御をおこなうと、本来の波数制御とは異なる制御となるものの、温度検出素子２１が検出する温度によってフィードバックがかかるため、それなりの温度制御をすることができる。ヒータ駆動停止要求がなければ、ヒータへの供給電力、つまり定着器の温度制御を固定周波数による波数制御により続ける（Ｓ８）。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（Ｓ９）。温度制御を続ける場合、エンジンコントローラ１１で常にもしくは定期的にＺＥＲＯＸ信号を監視しており、ＺＥＲＯＸ信号周期Ｔｓが安定してかつ所定範囲内に入った場合は（Ｓ１１）、その時点から通常のＺＥＲＯＸ信号の立ち上がり及び立ち下がりエッジに同期した位相制御に切り替える（Ｓ５）。
上記のように、本実施例において、ヒータ制御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、ＺＥＲＯＸ信号を検出できない場合は回路故障と判断しヒータ制御を終了させる。また、Ｔｓが不安定もしくは所定範囲外であった場合は入力商用電源異常とみなし、ＺＥＲＯＸ信号とは非同期に予め設定された固定の周期で波数制御により電力制御をおこなう。さらに、ＺＥＲＯＸ信号と非同期の波数制御中にＺＥＲＯＸ信号を監視していて、パルス周期Ｔｓが安定して所定範囲内となった場合は、その時点から測定されたパルス周期Ｔｓを基準周期として通常のＺＥＲＯＸ信号にトリガをかけて位相制御または波数制御により電力制御をおこなう。このような制御により、回路故障と入力商用電源の周波数異常とを切り分けるこができるとともに、ヒータ制御開始時に商用電源に重畳されるノイズによりゼロクロス検知回路の誤検知が生じた場合でも、定着ヒータの温度制御、つまりヒータへの電力制御を開始することができる。さらに、制御中に商用電源の周波数を検知できれば、通常のＺＥＲＯＸ信号の同期した制御に戻すため、より安定した温度制御をすることができる。
【００４６】
（第３の実施例）
第１及び第２の実施例と重複する点は省略する。
ヒータ制御開始時にＺＥＲＯＸ信号のパルス間隔Ｔｓを測定し、安定して所定範囲内であった場合、ＺＥＲＯＸ信号に同期して電力制御をおこなう。このヒータ制御を終了させる時に基準周期として制御に使用していたパルス周期ＴｓをＴｓ０とエンジンコントローラ１１内に記憶しておく。次のヒータ制御開始時に、ＺＥＲＯＸ信号のパルス間隔Ｔｓを測定し、不安定もしくは所定範囲外であった場合、固定周期Ｔｆをエンジンコントローラ１１内に記憶しているパルス周期Ｔｓ０として、ＺＥＲＯＸ信号と非同期に波数制御をおこなう。
【００４７】
上記のように、本実施例において、以前検出したパルス周期を、ヒータ制御開始時にＺＥＲＯＸ信号のパルス周期が不安定もしくは所定範囲外であった場合の固定周期として使用することにより、その画像形成装置が使用されている地域の商用電源に対応した制御をすることができる。つまり、ノイズ等が商用電源に重畳し、ゼロクロス検出回路の誤検知が生じた場合でも、その地域の入力商用電源に対応した周波数で制御することができ、より安定した温度制御を提供することができる。
【００４８】
（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不安定もしくは所定の周期以外で検知された場合、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、商用電源に急峻な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、インターネットを介して、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。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の発明によれば、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、前記電力制御手段が、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号のパルスエッジが全く検出されない場合は前記電圧検知手段の故障と判断し前記電力供給手段が電力を供給するのを停止し、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号のパルスエッジの間隔が所定の周波数範囲以外であった場合、入力された電源電圧が周波数異常であると判断することにより、前記電圧検知手段の回路故障か入力商用電源の周波数異常なのかを切り分けることができる。
【００５０】
第２の発明によれば、前記電力制御手段が前記周波数異常であると判断した場合、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号を無視し前記パルス信号と非同期で前記電力供給手段が供給する電力を前記電力制御手段が制御することにより、入力商用電源が周波数異常であった場合でも、電力制御をおこなうことができる。
【００５１】
第３の発明によれば、前記電力制御手段が前記周波数異常であると判断し、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号に非同期で供給する電力を制御する場合、予め決められた周波数をトリガにして波数制御で供給電電力を制御することにより、入力商用電源が周波数異常であった場合でも、供給するべき電力比率にある程度対応した電力制御をおこなうことができる。
【００５２】
第４の発明によれば、前記電力制御手段が検知した前記パルス信号の直前の周波数を記憶しており、前記電力制御手段が前記周波数異常であると判断し、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号に非同期で供給する電力を制御する場合、前記電力制御手段が記憶している前記パルス信号の周波数にて波数制御で供給電電力を制御することにより、使用されている地域の入力商用電源に対応した電力制御をおこなうことができる。
【００５３】
第５の発明によれば、前記電力制御手段が前記周波数異常であると判断し、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号を無視し前記パルス信号と非同期で前記電力供給手段が供給する電力を制御している時に、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号が所定の周波数範囲になった場合は、入力された電源電圧が正常な状態に戻ったと判断し、前記パルス信号に基づき電力供給手段を制御することにより、　制御開始時に入力商用電源の周波数が異常なときのみ前記パルス信号に非同期な制御となる、より安定した電力制御を提供することができる。
【００５４】
第６の発明によれば、前記電力制御手段が前記パルス信号に基づき、前記電力供給手段が供給する電力を制御する場合、位相制御もしくは波数制御によって制御することにより、供給するべき所定の電力に対して適切な電力制御をおこなうことができる。
【００５５】
第７の発明によれば、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号のパルスエッジの間隔が所定の周波数範囲以外であり、入力された電源電圧が周波数異常であると判断した場合、入力電圧周波数異常として警告を報知することにより、ユーザもしくはサービスセンタに「電源事情が悪い」という情報を提供することができる。
【００５６】
第８の説明によれば、所定の設定温度を維持するように制御された発熱体によって、被加熱部材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、前記加熱手段に電力を供給する電力供給手段と、前記加熱手段の温度を検知する温度検出手段と、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に報知する電圧検知手段と、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と、を有しており、前記電力制御手段を第１から第７の発明のいずれかの電力制御手段とすることにより、前記電圧検知手段の回路故障と入力商用電源の周波数異常と切り分け、入力商用電源が周波数異常であっても安定した温度制御をおこなう加熱装置を提供することができる。
【００５７】
第９の説明によれば、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、
前記定着装置を第８の説明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により、
前記電圧検知手段の回路故障と入力商用電源の周波数異常と切り分けることができ、入力商用電源が周波数異常であっても定着装置の温度を安定して制御することができる画像形成装置を提供する。
【００５８】
第１０の発明によれば、情報を外部に報知する外部出力手段を有する第９の発明に記載の画像形成装置において、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、入力電圧周波数異常として外部出力手段に報知することにより、ユーザもしくはサービスセンタに「電源事情が悪い」という情報を外部出力手段を通じて提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における画像形成装置を示した図。
【図２】本発明における定着器の制御及び駆動回路を示した図。
【図３】本発明におけるゼロクロス検出回路を示した図。
【図４】本発明におけるゼロクロス検出及び電力制御のシーケンスの概略を説明する図。
【図５】本発明における制御波形の概略を説明する図。
【図６】本発明における制御波形の概略を説明する図。
【図７】本発明における第２の実施例を説明する図。
【符号の説明】
１０１　画像形成装置
１０９　熱定着器
１０９ｃ，２４　セラミックヒータ
１０９ｄ，２１　温調制御用の温度検出素子
１２６，１１　エンジンコントローラ
１２　ゼロクロス検出回路

Claims

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、
前記電力制御手段が、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号のパルスエッジが全く検出されない場合は前記電圧検知手段の故障と判断し前記電力供給手段が電力を供給するのを停止し、
前記電圧検知手段から報知されるパルス信号のパルスエッジの間隔が所定の周波数範囲以外であった場合、入力された電源電圧が周波数異常であると判断することを特徴とする電力制御手段。
前記電力制御手段が前記周波数異常であると判断した場合、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号を無視し前記パルス信号と非同期で前記電力供給手段が供給する電力を前記電力制御手段が制御することを特徴とする請求項１に記載の電力制御手段。
前記電力制御手段が前記周波数異常であると判断し、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号に非同期で供給する電力を制御する場合、予め決められた周波数の波数制御で供給電電力を制御することを特徴とする請求項２に記載の電力制御手段。
前記電力制御手段が検知した前記パルス信号の直前の周波数を記憶しており、
前記電力制御手段が前記周波数異常であると判断し、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号に非同期で供給する電力を制御する場合、前記電力制御手段が記憶している前記パルス信号の周波数にて波数制御で供給電電力を制御することを特徴とする請求項２に記載の電力制御手段。
前記電力制御手段が前記周波数異常であると判断し、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号を無視し前記パルス信号と非同期で前記電力供給手段が供給する電力を制御している時に、前記電圧検知手段から報知されるパルス信号が所定の周波数範囲になった場合は、入力された電源電圧が正常な状態に戻ったと判断し、前記パルス信号に基づき電力供給手段を制御することを特徴とする請求項２から４までのいずれかに記載の電力制御手段。
前記電力制御手段が前記パルス信号に基づき、前記電力供給手段が供給する電力を制御する場合、位相制御もしくは波数制御によって制御していることを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の電力制御手段。
前記電圧検知手段から報知されるパルス信号のパルスエッジの間隔が所定の周波数範囲以外であり、入力された電源電圧が周波数異常であると判断した場合、入力電圧周波数異常として警告を報知することを特徴とする請求項１から６までに記載の電力制御手段。
所定の設定温度を維持するように制御された発熱体によって、被加熱部材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、
前記加熱手段に電力を供給する電力供給手段と、
前記加熱手段の温度を検知する温度検出手段と、
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に報知する電圧検知手段と、
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と、
を有しており、
前記電力制御手段が請求項１から７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。
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、
前記定着装置を請求項８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。
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、
入力電圧周波数異常として外部出力手段に報知することを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。