JP2004303469A - 加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも確実にフリッカを軽減できる加熱装置等を提供する。
【解決手段】ＤＣコントローラ回路が、ゼロクロス検出回路からのオン信号からオフ信号への変化時にＣＰＵに対してゼロクロス検出割り込みをかけ、ＣＰＵ７１はゼロクロス検出割り込み時に割り込み回数をカウントする。このカウントを行うカウンタの値が１の時に／ＯＮ信号をオンとし、２の時に／ＯＮ信号をオフとし、３の時には／ＯＮ信号をオフのままとした上、カウンタをリセットする。さらにオンにした回数をカウントし、オンにした回数が４回目からは、ゼロクロス割り込みが発生しても連続的に／ＯＮ信号をオンとする。その結果、図に示すタイミングで、／ＯＮ信号はオンオフを３回繰り返し、定着用ヒータ４２の電流の実効値は、図に示す値となる。このように従来より確実に商用電源の電圧値のゼロクロスの際の／ＯＮ信号をオン状態またはオフ状態に確定させることができる。
【選択図】図９

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
加熱装置及び当該加熱装置を備えた画像形成装置に関し、特に、フリッカを軽減することが可能な加熱装置及び当該加熱装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、通電に応じて発熱する発熱手段と発熱手段によって加熱され、上記記録媒体上にトナー画像を定着させる加熱ローラと、該発熱手段への通電を断続的に行って上記加熱ローラの温度を調整する通電手段と、を備えたトナー画像定着装置が考えられている。この種の定着装置は、例えば電子写真法によりトナー画像を形成する複写機やレーザプリンタ等に使用され、用紙等の記録媒体上に感光ドラム等から転写されたトナーを加熱・定着する。また、この種の定着装置では、発熱手段として、例えばハロゲンランプ等からなるヒータを使用することが考えられており、そのランプを内蔵した加熱ローラの表面が所望の温度となるように、トライアック等を介してランプへの通電を制御することも考えられている。
【０００３】
ところが、このランプへの通電を開始した直後、突入電流と呼ばれる大きな電流がランプに流れる。そのため、事務所等で、照明機器と共通の電源を用いて複写機等を使用する場合、上記突入電流が流れる度に照明機器の電源電圧が低下する。この電圧低下が例えば８．８Ｈｚ前後の周波数で発生すると、人間に照明光のちらつき（フリッカ）として不快に感じられる。近年では、発熱手段としてのランプに１０ＫＷ程度の大型のものを使用する場合も増えており、突入電流に伴うフリッカの発生を抑制することが喫緊の課題といえる。そして、この課題に対して、フリッカの発生を抑制するために、通電手段が通電を行うとき、その通電開始時にパルス状の不連続な通電を行うことにより、突入電流をパルス状に分断し、突入電流に起因する電圧低下の周波数を高くすることで、照明光の強さを人間に不快と感じさせない高い周波数で変化させて、フリッカの発生を良好に抑制するトナー画像定着装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
こうした不連続なパルスを発生させる方法としては、通電手段に、前記通電の開始時に通電をパルス状に不連続に行うための通電開始時通電制御手段を備え、この通電開始時通電制御手段は、交流電源の電圧値がゼロクロスした際に制御信号がオンの場合に通電を行い、交流電源の電圧値がゼロクロスした際に制御信号がオフの場合に通電を停止する通電制御手段と、前記制御信号をオンオフする制御信号生成手段とから構成する方法が考えられる。このようにゼロクロス時から通電を開始することによって、突入電流を軽減することができる。
【０００５】
そして、図１３に示すように、従来、制御信号生成手段は、電源の周期の１／２の時間の間オンにし、電源の周期の間オフにすることを３回繰り返していた。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−９５６０６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、通電制御手段は、交流電源の電圧値がゼロクロスした際に制御信号がオンの場合に通電を行い、交流電源の電圧値がゼロクロスした際に制御信号がオフの場合に通電を停止するため、図１３に示すように、制御信号のオンオフの変化点と交流電源の電圧値のゼロクロス点が一致するような場合、交流電源周期の変動や、制御信号のオン時間・オフ時間の変動によって、オフとなる場合とオンとなる場合がでてくる。（すなわち、図１３では、電源のゼロクロス点の直前で制御信号がオンになるように記載しているが、実際は、交流電源として供給される商用電源の周期の変動や、制御信号のオン時間・オフ時間の変動（ばらつき）によって、例えば電源のゼロクロス点を通過した後に制御信号がオンとなり次のゼロクロス点の直前でオフとなる場合などがある。）そのため、例えば、交流電源の電圧値がゼロクロスする際の制御信号が、連続的にオフとなったり、連続的にオンになってしまう場合が生じる。交流電源の電圧値がゼロクロスした際の制御信号がすべてオフであると、図１３の「ヒーター電流値Ａ」に示すように加熱手段にパルス状の通電が全くなされず、フリッカの発生を抑制することができなくなる。また、交流電源の電圧値がゼロクロスした際に制御信号が連続的にオンになると、例えば図１３の「ヒータ電流Ｂ」に示すように加熱手段にパルス状の通電が電源周期の１周期分流れてしまい、パルス状電流が低周波化してしまいフリッカの軽減の度合いが低くなってしまうことがあった。
【０００８】
そこで、本発明は、従来よりも確実に、フリッカを軽減できる加熱装置等を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の加熱装置は、通電に応じて発熱する発熱手段と、前記発熱手段への通電を行う通電手段とを備え、前記通電手段は、少なくとも前記通電の開始時に前記通電をパルス状に不連続に行うための通電開始時通電制御手段を備える加熱装置である。そして、前記通電開始時通電制御手段は、交流電源の電圧値がゼロクロスした際に制御信号がオンの場合に通電を行い、交流電源の電圧値がゼロクロスした際に制御信号がオフの場合に通電を停止する通電制御手段と、前記制御信号をオンオフする制御信号生成手段とを備える。
【００１０】
そして、前記制御信号生成手段は、前記オンオフを２回以上行い、かつ、前記制御信号のオンオフの周期を、前記交流電源の周期の１／２の整数倍と一致しない周期にする。すなわち、制御信号の周期をＴ_ＡＣとし、電源の周期をＴとした場合、Ｔ≠１／２×Ｔ_ＡＣ ×ｎ（ｎは整数）とする。
【００１１】
このように、制御信号のオンオフの周期を交流電源の周期の１／２の整数倍と一致しない周期にし、かつ、制御信号生成手段によるオンオフを２回以上行うため、たとえば、パルス状の通電を行うために最初に制御信号をオンにした際にすでに交流電源の電圧値がゼロクロス点を通過しておりパルスが発生しなかったとしても、次にオンにした際には交流電源の電圧値がゼロクロス点でオンとなることが期待できるため、通電開始時におけるパルス状の不連続な通電が実行され、より確実にフリッカを軽減できる。
【００１２】
つまり、パルス状の通電を開始したいにもかかわらず、交流電源の電圧値がゼロクロスした際の制御信号がオフとなっておりパルス状の通電を行うことができなかった場合に、交流電源の周期と制御信号の周期との関係がＴ＝１／２Ｔ_ＡＣ ×ｎ（ｎは整数）であると、Ｔ時間後にも同様に、制御信号がオフとなる確率が高く、パルス状の通電を行うことができない可能性が高い。
【００１３】
また逆に、パルス状の通電を終了したいにもかかわらず、交流電源の電圧値がゼロクロスした際の制御信号がオンとなっていると連続的に通電してしまい、その結果パルス状電流が低周波化し、フリッカの軽減の度合いが低くなってしまう。特に、交流電源の周期と制御信号の周期との関係がＴ＝１／２Ｔ_ＡＣ ×ｎ（ｎは整数）であると、Ｔ時間後にも同様に、制御信号がオフとなる確率が高く、パルス状の通電とならずに連続的な通電となってしまい、フリッカの軽減がされなくなってしまう可能性が高い。
【００１４】
このようにＴ＝１／２Ｔ_ＡＣ ×ｎ（ｎは整数）とすると、連続的に不都合が発生されることが想定されるが、請求項１に示すように、Ｔ≠１／２×Ｔ_ＡＣ ×ｎ（ｎは整数）とすれば、このような不都合を回避することができるのである。
さらに、例えば、請求項２に示すように、前記制御信号生成手段は、前記オンの時間を、前記交流電源の周期の１／２の整数倍の時間と一致しない時間にするとよい。また、請求項４に示すように、前記制御信号生成手段は、前記オフの時間を、前記交流電源の周期の１／２の整数倍の時間と一致しない時間にするとよい。オンの時間あるいはオフの時間が、交流電源の周期の１／２の整数倍の時間と一致していると、例えば、パルス状の電流を交流電源の半周期分流したい（あるいは停止したい）のに、１周期分流れてしまう（停止してしまう）場合がある。狙い通りにパルス状の電流を加熱手段に通電させたいのであれば、オンまたはオフの制御信号の出力時間を交流電源の周期の１／２の整数倍と一致させないほうがよいのである。
【００１５】
特に、前記オンの時間を、請求項３に示すように、前記交流電源の周期の１／２の時間より短い時間にするとよい。このようにすれば、パルスの通電時間を電源の周期の１／２の時間に抑えることができるので、パルス状の電流を高周波化することができ、フリッカをより良好に軽減することができる。
【００１６】
また、特に、前記オフの時間を、請求項５に示すように、前記交流電源の周期の１／２の時間の１〜６倍の時間にするとよい。このようにすれば、長時間通電されないという状況を回避することができるので、突入電流を小さくすることができ、フリッカをより良好に軽減することができる。
【００１７】
そして、請求項６に示すように、前記制御信号生成手段は、前記オンの時間を前記通電の開始時から時間が経過するにつれて長くするとよい。このようにすれば、もっとも突入電流の大きい最初のパルス幅を小さくすることができ、それを過ぎたら、徐々にパルス幅を広げて早く発熱手段を発熱させることができる。このように、フリッカの発生を軽減しつつ、早く発熱手段を発熱させることができる。
【００１８】
上記目的を達成するためになされた請求項７に記載の加熱装置は、通電に応じて発熱する発熱手段と、前記発熱手段への通電を行う通電手段とを備え、前記通電手段は、少なくとも前記通電の開始時に前記通電をパルス状に不連続に行うための通電開始時通電制御手段を備える加熱装置である。そして、前記通電開始時通電制御手段は、交流電源の電圧値がゼロクロスした際に制御信号がオンの場合に通電を行い、交流電源の電圧値がゼロクロスした際に制御信号がオフの場合に通電を停止する通電制御手段と、前記制御信号をオンオフする制御信号生成手段とを備える。そして、前記制御信号生成手段は、交流電源の電圧値のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段を備え、前記ゼロクロス検出手段による検出結果に基づいて前記制御信号のオンオフを切り替える。したがって、従来より確実に交流電源の電圧値のゼロクロスの際の制御信号をオン状態またはオフ状態に容易に確定させることができる。よって、従来よりも確実に、パルス状の電流を高周波化することができ、また、突入電流を小さくすることができる。そして、その結果、従来よりも確実にフリッカを軽減できる。
【００１９】
例えば、請求項８に示すように、前記ゼロクロス検出手段によって検出された電源のゼロクロスに応じた前記制御信号のオンオフの切り替えは、前記ゼロクロス検出手段によって検出された電源のゼロクロスをカウントし、そのカウント値に基づいて、オンオフ切り替えを行うか否かを決定して行うとよい。例えば、ゼロクロスの際にカウントを行うカウンタの値が、１の時に制御信号をオンとし、２の時に制御信号をオフとし、３の時には制御信号をオフにしたままカウンタをリセットする構成などが考えられる。
【００２０】
また、請求項９に示すように、前記制御信号生成手段は、前記通電の開始時から時間が経過するにつれて、前記制御信号をオンからオフに切り替えるまでに必要な前記カウントの回数を増加させていくと、請求項６の場合と同様に、もっとも突入電流の大きい最初のパルス幅を小さくすることができ、それを過ぎたら、徐々にパルス幅を広げて早く発熱手段を発熱させることができる。したがって、フリッカの発生を軽減しつつ、早く発熱手段を発熱させることができる。
【００２１】
そして、前記発熱手段を複数備える加熱装置の場合、請求項１０に示すように、各発熱手段毎に前記通電手段を備え、各制御信号生成手段が生成した制御信号を重ね合わせた場合に、その重ね合わせた結果オン状態が連続しないように各制御信号生成手段を制御する統合制御手段を備えるとよい。このようにすれば、加熱装置全体として、連続的に電流が流れることを防止することができ、パルス状の電流を高周波化することができる。その結果、従来よりも確実にフリッカを軽減できる。
【００２２】
例えば、請求項１１に示すように、前記重ね合わせた結果についてオン状態が連続しないようにする制御として、前記各制御信号生成手段による制御信号の周期及び位相を合わせるとよい。このようにすれば、各制御信号生成手段が生成した制御信号を重ね合わせた結果オン状態が連続しない。よって、加熱装置全体として、連続的に電流が流れることを防止することができ、パルス状の電流を高周波化することができる。その結果、従来よりも確実にフリッカを軽減できる。
【００２３】
また、例えば、請求項１２に示すように、前記統合制御手段は、前記重ね合わせた結果についてオン状態が連続しないようにする制御に加え、さらに、各々の前記制御信号生成手段が順番に前記オンオフを行うように制御するようにしてもよい。このようにすれば、各加熱装置のオフ状態が長くならないようにすることができる。
【００２４】
さて、これまで述べた制御信号制御手段は、ハードウェアのみで実現することも可能であるが、特に請求項１３に示すようにＣＰＵによる処理にて実現する場合に効果が大きい。特に、加熱装置を備え、制御信号制御手段としての機能の他に複数の機能を１つのＣＰＵで制御する機器などで、顕著なのであるが、ＣＰＵへの割り込み処理などの影響もあって、正確なタイミングで制御信号のオンオフができない場合があり、それゆえ、パルスを全く出力できなかったり、連続的なパルスになってしまったりしてしまい、結果としてフリッカを軽減できない場合があったからである。
【００２５】
なお、このような加熱装置は、様々な機器に備えることができる。例えば、ラミネータや温風器のような機器に備えることもできる。また、請求項１４に示すように、画像形成装置に備え、例えば、前記発熱手段は、記録媒体上に形成されたトナー画像を加熱し、前記記録媒体上に定着させるものとすることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
尚、以下の説明で用いる図面のうち、図１は本発明が適用されたファクシミリ装置の外観を表す斜視図、図２はその内部機構を表す説明図である。
１）外観構成
本実施例のファクシミリ装置２は、原稿から画像を読み取り、その画像データをファクシミリデータとして電話回線を介して他のファクシミリ装置に送信すると共に、電話回線を介して他のファクシミリ装置から送信されてきたファクシミリデータ（ＦＡＸデータ）を受信して、記録紙にその画像を形成する通常のファクシミリ装置としての機能（ファクシミリ機能）の他、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンという）やワードプロセッサ等からプリンタケーブルを介して伝送されてきたコードデータ（ＰＣデータ）等を受けて、そのデータに応じた画像を記録紙に形成するプリンタとしての機能（プリンタ機能）、及び、原稿から画像を読み取り、その画像データに基づいて記録紙に画像を複写する機能（コピー機能）を有する。
【００２７】
このファクシミリ装置２は、図１に示すように、その本体１０の側部に受話器１２が取り付けられ、上面の前部には操作パネル１４が設けられている。また、本体１０の上面後部には、記録紙用の第１給紙トレイ１６が設けられ、その上には同じく記録紙用の第２給紙トレイ１８、さらにその上には原稿用の第３給紙トレイ２０が形成されている。
【００２８】
操作パネル１４は、次のように構成されている。すなわち、図１に示すように、相手側のＦＡＸ番号を入力するための数字キー１４１やスタートボタン１４２等の各種操作キー１４０と、各種機能に関連する情報を表示する液晶ディスプレイ１４３とを備えている。
２）内部構成
本体１０には、図２に示すように、第３給紙トレイ２０に載置された原稿から画像を読み取るためのスキャナ部２２、第１給紙トレイ１６に収容された記録紙２４に画像を形成するための記録部２６、およびこれら各部を駆動制御する制御ユニット７０が内蔵されている。
【００２９】
スキャナ部２２では、第３給紙トレイ２０に載置された原稿が、給紙ローラ３２および分離パッド３１等からなる給紙機構によって一枚ずつ取り込まれる。そして、原稿は、搬送ローラ３３により画像読取装置３５まで搬送され、画像が読み取られる。また画像読取後の原稿は、排出ローラ３６を介して、本体１０の前面に設けられた排出トレイ３９に排出される。その他、このスキャナ部２２には、第３給紙トレイ２０から給紙機構に至る経路に、第３給紙トレイ２０の先頭を検出する原稿フロントセンサ３７と、原稿の後端を検出する原稿リアセンサ３８とが設けられている。
【００３０】
記録部２６では、第１給紙トレイ１６あるいは第２給紙トレイ１８に収容された記録紙２４が、給紙ローラ５１および分離パッド５２等からなる給紙機構によって一枚ずつ取り込まれる。そして、記録紙２４は、搬送ローラ５３を介して画像形成装置５５に送られ、画像形成装置５５において、トナーにより画像が形成される。また、画像形成後の記録紙２４は、定着装置４０に送られ、定着装置４０にてトナーが定着された後、排紙ローラ５７を介して、本体１０の前面に設けられた排紙トレイ５８に排出される。
【００３１】
このうち画像形成装置５５は、感光ドラム６１と、感光ドラム６１にレーザ光を照射してその表面に静電潜像を形成するレーザ光走査装置６２と、静電潜像形成後の感光ドラム６１にトナーを付着する現像装置６３と、感光ドラム６１に付着したトナーを記録紙２４に転写させる転写ローラ６４と、トナーを貯留するトナータンク６５とにより構成され、更に、レーザ光走査装置６２は、制御ユニット７０からの指令に従ってレーザ光を発射するレーザダイオードやポリゴンミラーなどから構成されるレーザ発光部６７、レーザ発光部６７から発射されたレーザ光を感光ドラム６１に導く反射ミラー６９等を備えている。すなわち、記録部２６は、いわゆるレーザプリンタとして構成されており、制御ユニット７０からの指令に従い、記録紙２４に画像を形成する。
３）主構成
次に、制御ユニット７０について説明する。図３はその制御ユニット７０及び制御ユニット７０に関連する構成を示すブロック図である。制御ユニット７０は、ＣＰＵ７１と、種々の制御プログラムが格納されたＲＯＭ７２と、パーソナルコンピュータやホストコンピュータ等の外部のデータ送信機器ＰＣから送信された送信データを受けて格納する受信バッファ等の各種メモリが設けられたＲＡＭ７３と、受信データを受信バッファに書き込み／読み出すタイミングのためのタイミング信号を発生するタイミング制御回路（ＴＣ）７４と、送信された印字データを受信するインターフェース（Ｉ／Ｆ）７５と、スキャンバッファを有しビットイメージデータに変換された印字情報を順次ＤＣコントローラ回路８２へ出力するビデオインターフェース（Ｖ・Ｉ／Ｆ）７６と、トナーセンサ４４、給紙センサ（例えば、原稿フロントセンサ３７及び原稿リアセンサ３８）及びその他のセンサからの検出信号を受信するセンサ用インターフェース（Ｓ・Ｉ／Ｆ）７７と、操作パネル１４から各種制御モードを選択でき、その切り換えた信号を受けるパネルインターフェース（Ｐ・Ｉ／Ｆ）７８とを備えており、これらはバス８１を介してＣＰＵ７１にそれぞれ接続されている。
【００３２】
ＤＣコントローラ回路８２には、給紙ローラ５１、搬送ローラ５３、感光ドラム６１等からなる給紙側搬送機構部と、定着装置４０のローラ、排紙ローラ５７からなる排出側搬送機構部を駆動するメインモータ８４のための駆動回路８７と、上記レーザ発光部６７を構成するレーザダイオード・ポリゴンミラー等を駆動するための駆動回路８９と、定着装置４０内のハロゲンランプからなる定着用ヒータ４２のための駆動回路９１と、感光ドラム６１、転写ローラ６４、現像装置６３等に高電圧を供給する高圧基板９２とが、それぞれ接続されている。
【００３３】
ＲＯＭ７２には、前述した機能を実現するための種々の制御プログラムに加えて、文字や記号等の多数のキャラクタに関する印字用ドットパターンデータを格納したフォントメモリ、ＲＡＭ７３に設けられた受信データバッファや印字イメージメモリ等の各メモリのメモリ容量及び先頭アドレスを管理するメモリ管理プログラム等が予め格納されている。
【００３４】
次に、駆動回路９１及びその周辺の構成について、図４を用いて詳細に説明する。図４に示すように、駆動回路９１は、トランジスタ９３，フォトトライアックカプラ９５，及びトライアック９７等の各種素子と、以下に述べる各種抵抗器とを主要部として構成されている。ＤＣコントローラ回路８２はトランジスタ９３のベースに抵抗器９３ａを介して接続され、このトランジスタ９３をスイッチングしている。トランジスタ９３のコレクタにはフォトトライアックカプラ９５の発光ダイオード９５ａが抵抗器９３ｂを介して接続され、フォトトライアックカプラ９５のトライアック９５ｂ両端には、それぞれ抵抗器９７ａ，９７ｂを介してトライアック９７の両端が接続されている。なおフォトトライアックカプラ９５はゼロクロス検知付きであり、トライアック９５ｂは、トライアック９５ｂの両端の電圧値がゼロクロスした際に発光ダイオード９５ａが発光している場合にＯＮとなり、トライアック９５ｂの両端の電圧値がゼロクロスした際に発光ダイオード９５ａが発光していない場合に、ＯＦＦとなる。また、トライアック９７のゲートは抵抗器９７ａとトライアック９５ｂとの間に接続され、トライアック９７のゲートに電流が流れたとき、その電圧降下に応じたゲート電流が供給される。
【００３５】
トライアック９７の両端の間には、ＡＣ１００Ｖの商用電源１０１，電源スイッチ１０３，及び前述の定着用ヒータ４２が直列に接続されている。更に、商用電源１０１及び電源スイッチ１０３からなる直列回路の両端には、５Ｖ及び２４Ｖの直流電圧を出力する低圧電源１０５が接続されている。
【００３６】
また、定着用ヒータ４２の近傍には、サーミスタ１０７が配設されている。サーミスタ１０７は、一端が抵抗器１０９を介して接地されると共に他端が５Ｖの直流電源に接続され、サーミスタ１０７，抵抗器１０９間の電位が図示しないＡ／Ｄコンバータを介してＣＰＵ７１に入力される。このため、ＣＰＵ７１は、上記電位を読み込むことによって定着用ヒータ近傍の温度を検出することができる。そこで、ＣＰＵ７１は、定着用ヒータ４２近傍の温度に基づき、ＤＣコントローラ回路８２を介して、トランジスタ９３のＯＮ／ＯＦＦ（オンオフ）を切り換えている。トライアック９５ｂの両端の電圧値がゼロクロスした際に、トランジスタ９３がＯＮの場合に、フォトトライアックカプラ９５がＯＮとなり、抵抗器９７ａに電流が流れてトライアック９７がＯＮする。トライアック９５ｂの両端の電圧値がゼロクロスした際に、トランジスタ９３がＯＦＦの場合に、フォトトライアックカプラ９５がＯＦＦし、トライアック９７のゲートに電流が流れなくなりトライアック９７がＯＦＦする。これによって定着用ヒータ４２への通電／非通電が切り換えられる。
【００３７】
このように構成された定着装置４０では、ＣＰＵ７１は、サーミスタ１０７を介して検出される定着用ヒータ４２近傍の温度を最高値ｔｂと最低値ｔａとの間に制御し、上記トナーの定着を可能としている。すなわち、図５に示すように、上記温度（Ａ）がｔａまで下がるとフォトトライアックカプラ９５（ＰＨ９５）をＯＮし、温度が上昇してｔｂに達するまでＯＮの状態を継続する。この間、定着用ヒータ４２に通電がなされ、上記温度が上昇する。温度がｔｂに達するとフォトトライアックカプラ９５をＯＦＦし、温度がｔａに下がるまでＯＦＦの状態を継続する。温度がｔａまで下がると、再びフォトトライアックカプラ９５をＯＮして同様の制御を繰り返す。
【００３８】
また、ＣＰＵ７１は、フォトトライアックカプラ９５をＯＮして上記通電を開始したとき、図５（Ｂ）に示すように、そのフォトトライアックカプラ９５にパルス状の不連続な通電を行うためにＣＰＵ１１が駆動回路９１への信号を制御する。この信号は負論理（アクティブロー）であり、以降の説明では、この信号を／ＯＮ信号と表記する。ＤＣコントローラ回路８２は、ＣＰＵ１１の出力する／ＯＮ信号がオンの場合に、トランジスタ９３をＯＮさせる信号を出力する。またＤＣコントローラ回路８２は、ＣＰＵ１１の出力する／ＯＮ信号がオフの場合に、トランジスタ９３をＯＦＦさせる信号を出力する。
【００３９】
ＣＰＵ１１による／ＯＮ制御の例と、この／ＯＮ信号の制御によって、定着用ヒータ４２に流れる電流の実効値との関係を図に示して、次に実施例として説明する。
［第一実施例］
ＣＰＵ１１は、／ＯＮ信号のオン時間をＴ_ＯＮ、オフ時間をＴ_ＯＦＦとし、／ＯＮ信号の周期（Ｔ_ＯＮ＋Ｔ_ＯＦＦ）をＴとし、商用電源１０１の供給元が規定している周期をＴ_ＡＣとした場合、Ｔ≠１／２×Ｔ_ＡＣ ×ｎ、Ｔ_ＯＮ≠１／２×Ｔ_ＡＣ ×ｎ、Ｔ_ＯＦＦ≠１／２×Ｔ_ＡＣ ×ｎとなるオン時間Ｔ_ＯＮ、オフ時間Ｔ_ＯＦＦで、前記通電を開始したときにオンオフを複数回繰り返し、その後、連続的にオンとする。なお、ｎは１以上の整数である。
【００４０】
例えば、オン時間Ｔ_ＯＮ＜Ｔ_ＡＣ／２として、
（３／２）Ｔ_ＡＣ−２Ｔ_ＯＮ＋（Ｔ_ＡＣ／２）ｎ＜Ｔ_ＯＦＦ＜（Ｔ_ＡＣ／２）＋（Ｔ_ＡＣ／２）ｎ
の範囲の時間に、オフ時間Ｔ_ＯＦＦを設定して、オンオフを複数回繰り返し、その後、連続的にオンとする。
【００４１】
例えば、Ｔ_ＯＦＦ を最小化して、
（３／２）Ｔ_ＡＣ − ２Ｔ_ＯＮ ＜ Ｔ_ＯＦＦ ＜ Ｔ_ＡＣ
とする。
また、商用電源１０１の周期のばらつきを考慮し、商用電源１０１の周期Ｔ_ＡＣ’＝Ｔ_ＡＣ±ａとし、
（３／２）Ｔ_ＡＣ’−２Ｔ_ＯＮ＋（Ｔ_ＡＣ’／２）ｎ ＜Ｔ_ＯＦＦ＜ Ｔ_ＡＣ’＋（Ｔ_ＡＣ’／２）ｎ
の範囲の時間に、オフ時間Ｔ_ＯＦＦを設定してオンオフを複数回繰り返し、その後、連続的にオンとするようにしてもよい。
【００４２】
特に、オン時間Ｔ_ＯＮ、オフ時間Ｔ_ＯＦＦがばらつくことを考慮して、最もパルスを少なくするためには、オン時間Ｔ_ＯＮのばらつきをα、オフ時間Ｔ_ＯＦＦ のばらつきをβとし、マージンをｍとした場合、
Ｔ_ｏｎ＝Ｔ’±α−ｍ
（３／２）Ｔ_ＡＣ’−２（Ｔ_ＡＣ’±α−ｍ）＋（Ｔ_ＡＣ’／２）ｎ ＜ Ｔ_ＯＦＦ±β＜ （Ｔ_ＡＣ’／２）＋（Ｔ’／２）ｎ
すなわち、
（１＋ｎ）（Ｔ_ＡＣ’／２）±２α＋２ｍ＜Ｔ_ＯＦＦ±β＜（１＋ｎ）Ｔ_ＡＣ’としてもよい。
【００４３】
また、例えば、オン時間Ｔ_ＯＮ＞Ｔ／２と設定して、
Ｔ_ＡＣ／２＋（Ｔ_ＡＣ／２）×（ｎー１） ＜ Ｔ_ＯＦＦ ＜ Ｔ_ＡＣ＋（Ｔ／２）×（ｎー１）
の範囲の時間に、オフ時間Ｔ_ＯＦＦを設定して前記通電を開始したときオンオフを複数回繰り返し、その後、連続的にオンとするようにする。例えば、（Ｔ_ＡＣ／２）＜Ｔ_ＯＦＦ＜Ｔ_ＡＣとする。
【００４４】
また、上述した例と同様に、ばらつきを考慮して、
ｎ×Ｔ_ＡＣ’／２ ＜ Ｔ_ＯＦＦ±β ＜ ｛（ｎ＋１）／２｝×Ｔ_ＡＣ’
の範囲の時間に、オフ時間Ｔ_ＯＦＦを設定してオンオフを複数回繰り返し、その後、連続的にオンとするようにしてもよい。
【００４５】
上述した範囲に、オン時間Ｔ_ＯＮ、オフ時間Ｔ_ＯＦＦを設定した場合の／ＯＮ信号と、定着用ヒータ４２に流れる電流の実効値との関係の例を図６に示す。なお図６は、ＣＰＵ１１は、オンオフを３回行う場合の例である。
図６に示すように、／ＯＮ信号のオンオフの周期を、商用電源１０１の周期の１／２の整数倍と一致しない周期にすることで、定着用ヒータ４２に２パルス目の通電を行うために／ＯＮ信号をオンにした際に商用電源１０１の電圧値がゼロクロスせず定着用ヒータ４２にパルス状の電流が流れなかった場合であっても、次の３パルス目の通電を行うために／ＯＮ信号をオンにした際には、確実に商用電源１０１の電圧値がゼロクロスすることとなり、定着用ヒータ４２にパルス状の電流を流すことができる。このようにＴ≠１／２Ｔ_ＡＣ ×ｎ（ｎは整数）とすると、連続的に不都合が発生する可能性を低くすることができる。
【００４６】
特にオン時間Ｔ_ＯＮを図６に示すように、商用電源１０１の周期の１／２の時間より短い時間にするとよい。このようにすれば、図６に示すように、定着用ヒータ４２へのパルスの通電時間を商用電源１０１の周期の１／２の時間に抑えることができるので、パルス状の電流を高周波化することができ、その結果、フリッカを軽減することができる。
【００４７】
また、特に、オフ時間Ｔ_ＯＦＦを、図６に示すように商用電源１０１の周期の１／２の時間の１〜６倍の範囲の時間にするとよい。このようにすれば、図６に示すように、定着用ヒータ４２に対して長時間通電されないという状況を回避して、突入電流を小さくすることができ、その結果、フリッカを軽減することができる。
【００４８】
特に、商用電源の交流周波数が５０Ｈｚの場合、オン時間Ｔ_ＯＮ＝８．５ｍｓ、オフ時間Ｔ_ＯＦＦ＝１９ｍｓとすると、非常に好ましい結果が得られる。また、本実施例の構成では、後述する第三実施例の構成のようにゼロクロス検出回路のような付加回路は不要であり、低コストで優れた効果を発揮する。
［第二実施例］
本実施例は、第一実施例の構成を前提として、さらに図７に示すように、オン時間Ｔ_ＯＮを前記通電の開始時から時間が経過するにつれて長くする制御をＣＰＵ１１が行うものである。この例では、定着用ヒータ４２に１パルス目の通電を行うために／ＯＮ信号を最初にオンにする際のオン時間Ｔ_ＯＮをＴ_ＯＮ＜１／２×Ｔ_ＡＣとし、その後徐々にオン時間Ｔ_ＯＮ を長くしている。よって、例えば図７のように、最初にＣＰＵ１１が／ＯＮ信号をオンにした際に商用電源１０１の電圧値がゼロクロスせずに、定着用ヒータ４２に対してパルス状の通電が行えなかった場合でも、次に／ＯＮ信号をオンにした際には、商用電源１０１の電圧値がゼロクロスし、確実に定着用ヒータ４２に対してパルス状の通電を行うことができる。また、もっとも突入電流の大きい最初のパルス幅を小さくすることができ、それを過ぎたら、徐々にパルス幅を広げて早く定着用ヒータ４２を発熱させることができる。すなわち、ピーク電流の多い時には短いパルスとすることができる。そして、ピーク電流の減少とともにフリッカへの影響は少なくなるので、定着用ヒータ４２のオン時間Ｔ_ＯＮ を長くできる。その結果、定着用ヒータ４２を早く発熱させることもできる。
［第三実施例］
本実施例は、図８に示すように、図３のブロック図及び図４に示す回路に対して、さらに商用電源１０１の電圧値のゼロクロス時にオン信号をＤＣコントローラ回路８２に対して出力するゼロクロス検出回路１１０を備える。ゼロクロス検出回路１１０は、例えば図８に示すような構成とすることができる。すなわち、ブリッジダイオード１１１によって全波整流した電圧を抵抗１１２ａ，１１２ｂで分圧してコンパレータ１１５への入力電圧を調整する回路と、ブリッジダイオード１１１によって全波整流した電源を整流する整流用ダイオード１１３ａ，整流用ダイオード１１３ａによって整流された電圧を平滑する平滑用コンデンサ１１３ｂ，抵抗１１３ｃ，ツェナーダイオード１１３ｄ、抵抗１１４ａ、１１４ｂ、１１６によってコンパレータ１１５の基準電圧Ｖｄを生成する回路と、コンパレータ１１５と、コンパレータ１１５の出力端子に発光ダイオード１１７ａが接続され、フォトトランジスタ１１７ｂがその発光に応じてオンオフするフォトカプラ１１７と、一端が＋５Ｖに接続され他端がフォトトランジスタ１１７ｂのコレクタ及びＤＣコントローラ回路に接続された抵抗１１８とを備える。このゼロクロス検出回路１１０は、図９の商用電源１０１の電圧値に対して、図９に示すゼロクロス検出信号を出力するよう回路定数などを設定している。
【００４９】
そして、ＤＣコントローラ回路８２が、ゼロクロス検出回路１１０からのオン信号からオフ信号への変化時（立ち下がり時）に、ＣＰＵ７１に対してゼロクロス検出割り込みをかける構成を有するものである。そして、ＣＰＵ７１はゼロクロス検出割り込み時に、割り込み回数をカウントする。このカウントを行うカウンタの値が、１の時に／ＯＮ信号をオンとし、２の時に／ＯＮ信号をオフとし、３の時には／ＯＮ信号をオフのままとした上、カウンタをリセットする。さらにオンにした回数をカウントし、オンにした回数が４回目からは、ゼロクロス割り込みが発生しても連続的に／ＯＮ信号をオンとする。
【００５０】
その結果、図９に示すタイミングで、／ＯＮ信号はオンオフを３回繰り返し、定着用ヒータ４２の電流の実効値は、図９に示す値となる。
このようにして、従来より確実に商用電源１０１の電圧値のゼロクロスの際の／ＯＮ信号をオン状態またはオフ状態に確定させることができる。よって、従来よりも確実に、パルス状の電流を高周波化することができ、また、突入電流を小さくすることができる。そして、その結果、従来よりも確実にフリッカを軽減できる。
【００５１】
なお、前記通電の開始時から時間が経過するにつれて、／ＯＮ信号をオンからオフに切り替えるまでに必要な前記カウントの回数を増加させていくと、第二実施例の図７に示した例と同様に、もっとも突入電流の大きい最初のパルス幅を小さくすることができ、それを過ぎたら、徐々にパルス幅を広げて早く定着用ヒータ４２を発熱させることができる。
【００５２】
また、例えば、ＣＰＵ７１は、最初のゼロクロス時のみをゼロクロス検出割り込みによって検出して／ＯＮ信号を制御し、その後の／ＯＮ信号の制御は、第一実施例または第二実施例に示したオン時間Ｔ_ＯＮ、オフ時間Ｔ_ＯＦＦを、ＣＰＵ７１またはタイマでカウントし、そのカウントした時間に基づいて行ってもよい。
［第四実施例］
本実施例は、第一実施例の構成において、定着用ヒータ４２及び駆動回路９１とは別に同様の構成からなる定着用ヒータ及び駆動回路を備えるＴＷＩＮヒータの場合の例である。前者の定着用ヒータを第一ヒータ、後者のヒータを第二ヒータとして説明する。
【００５３】
ＣＰＵ７１は、図１０に示すように、第一ヒータ及び第二ヒータに前記通電を開始する際には、第一ヒータ用／ＯＮ信号と第二ヒータ用／ＯＮ信号の位相及び周期を合わせて、第一実施例の周期でそれぞれの／ＯＮ信号を制御する。すなわち、第一ヒータ用／ＯＮ信号と第二ヒータ用／ＯＮ信号を同期させて第一実施例の周期でそれぞれの／ＯＮ信号を制御する。例えば、ＣＰＵ７１は、第一ヒータ用／ＯＮ信号と第二ヒータ用／ＯＮ信号を同時に制御する。例えば、第一ヒータ用／ＯＮ信号と第二ヒータ用／ＯＮ信号を連続して制御し、この連続した制御の間は、ＣＰＵ７１は割り込み禁止とする。
【００５４】
その結果、図１０に示すように、第一ヒータのパルス状の電流と、第二ヒータのパルス状の電流の流れるタイミングが一致する。そのため、これらを重ね合わせた結果の電源電流も、図１０のように、オン状態が連続しないで、パルス状の電流となる。よって、電源電流を高周波化することができ、その結果、フリッカを軽減することができる。
【００５５】
なお、本実施例では、ＴＷＩＮヒータの構成で説明したが、定着用ヒータの数が３つ以上になった場合も同様に制御することで、フリッカを軽減できる。
［第五実施例］
本実施例は、第四実施例と同様の構成で、ＣＰＵ７１の第一ヒータ用／ＯＮ信号と第二ヒータ用／ＯＮ信号の制御方法を、図１１に示すように変更した例である。すなわち、同時に前記通電を開始する場合であっても、図１１に示すように第二ヒータ用／ＯＮ信号を第一ヒータ用／ＯＮ信号のパルス制御時間以上後から、制御を開始する。また、パルス制御時は、第二ヒータ用／ＯＮ信号と第一ヒータ用／ＯＮ信号のいずれか一方のみオンオフ制御するようにする。
【００５６】
このようにすれば、図１１に示すように第一ヒータ電流及び第二ヒータ電流がそれぞれの定着用ヒータに流れ、図１１に示すような電源電流が流れる（図はいずれも実効値）。そのため、これらを重ね合わせた結果の電源電流もパルス状の電流となり、電源電流を高周波化することができ、その結果、フリッカを軽減することができる。
［第六実施例］
本実施例は、第四実施例と同様の構成で、ＣＰＵ７１の第一ヒータ用／ＯＮ信号と第二ヒータ用／ＯＮ信号の制御方法を、図１２に示すように変更した例である。すなわち、同時に前記通電を開始する場合であっても、図１１に示すように第一ヒータ用／ＯＮ信号と第二ヒータ用／ＯＮ信号のオンオフを交互に行うようにする。
【００５７】
このようにすれば、図１２に示すように第一ヒータ電流及び第二ヒータ電流がそれぞれの定着用ヒータに流れ、図１２に示すような電源電流が流れる（図はいずれも実効値）。そのため、これらを重ね合わせた結果の電源電流もパルス状の電流となり、電源電流を高周波化することができ、その結果、フリッカを軽減することができる。
【００５８】
特に、第五実施例では、第一ヒータ用／ＯＮ信号を制御した後、第二ヒータ用／ＯＮ信号を制御している間に第一ヒータ用／ＯＮ信号はオフ状態とするため、次に第一ヒータ用／ＯＮ信号をオンにした際の突入電流が比較的大きくなってしまうことが考えられるが、本実施例のようにすれば、このような問題も発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたファクシミリ装置の外観を表す斜視図である。
【図２】図１のファクシミリ装置の内部機構を表す説明図である。
【図３】制御ユニット及び制御ユニットに関連する構成を示すブロック図である。
【図４】駆動回路及びその周辺の構成を示す説明図である。
【図５】駆動回路による通電制御を表すタイムチャートである。
【図６】第一実施例の／ＯＮ信号と定着用ヒータに流れる電流の実効値との関係を示すタイムチャートである。
【図７】第二実施例の／ＯＮ信号と定着用ヒータに流れる電流の実効値との関係を示すタイムチャートである。
【図８】第三実施例の駆動回路、ゼロクロス検出回路及びその周辺の構成を示す説明図である。
【図９】第三実施例の／ＯＮ信号と定着用ヒータに流れる電流の実効値との関係を示すタイムチャートである。
【図１０】第四実施例の／ＯＮ信号と定着用ヒータに流れる電流の実効値との関係を示すタイムチャートである。
【図１１】第五実施例の／ＯＮ信号と定着用ヒータに流れる電流の実効値との関係を示すタイムチャートである。
【図１２】第六実施例の／ＯＮ信号と定着用ヒータに流れる電流の実効値との関係を示すタイムチャートである。
【図１３】従来例の／ＯＮ信号と定着用ヒータに流れる電流の実効値との関係を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
２…ファクシミリ装置 １０…本体 １２…受話器
１４…操作パネル １６…第１給紙トレイ
１８…第２給紙トレイ ２０…第３給紙トレイ
２２…スキャナ部 ２４…記録紙
２６…記録部 ３２…給紙ローラ
３３…搬送ローラ ３５…画像読取装置
３６…排出ローラ ３７…原稿フロントセンサ
３８…原稿リアセンサ ３９…排出トレイ
４０…定着装置 ４２…定着用ヒータ
４４…トナーセンサ ５１…給紙ローラ
５３…搬送ローラ ５５…画像形成装置
５７…排紙ローラ ５８…排紙トレイ
６１…感光ドラム ６２…レーザ光走査装置
６３…現像装置 ６４…転写ローラ
６５…トナータンク ６７…レーザ発光部
６８…レンズ ７０…制御ユニット
８１…バス ８２…ＤＣコントローラ回路
８４…メインモータ ８７，８９，９１…駆動回路
９２…高圧基板 ９３…トランジスタ
９３ａ…抵抗器 ９３ｂ…抵抗器
９５…フォトトライアックカプラ
９５ａ…発光ダイオード ９５ｂ…トライアック
９７…トライアック ９７ａ…抵抗器
１０１…商用電源 １０３…電源スイッチ
１０５…低圧電源 １０７…サーミスタ
１０９…抵抗器 １１０…ゼロクロス検出回路
１１１…ブリッジダイオード
１１２ａ…抵抗 １１３ａ…整流用ダイオード
１１３ｂ…平滑用コンデンサ
１１３ｃ…抵抗 １１３ｄ…ツェナーダイオード
１１４ａ…抵抗 １１５…コンパレータ
１１７…フォトカプラ １１７ａ…発光ダイオード
１１７ｂ…フォトトランジスタ
１１８…抵抗 １４１…数字キー
１４３…液晶ディスプレイ

Claims (14)

1. 通電に応じて発熱する発熱手段と、
   前記発熱手段への通電を行う通電手段とを備え、
   前記通電手段は、少なくとも前記通電の開始時に前記通電をパルス状に不連続に行うための通電開始時通電制御手段を備える加熱装置において、
   前記通電開始時通電制御手段は、
   交流電源の電圧値がゼロクロスした際に制御信号がオンの場合に通電を行い、交流電源の電圧値がゼロクロスした際に制御信号がオフの場合に通電を停止する通電制御手段と、
   前記制御信号をオンオフする制御信号生成手段と
   を備え、
   前記制御信号生成手段は、前記オンオフを２回以上行い、かつ、前記制御信号のオンオフの周期を、前記交流電源の周期の１／２の整数倍と一致しない周期にすること
   を特徴とする加熱装置。
2. 請求項１に記載の加熱装置において、
   前記制御信号生成手段は、前記オンの時間を、前記交流電源の周期の１／２の整数倍の時間と一致しない時間にすること
   を特徴とする加熱装置。
3. 請求項２に記載の加熱装置において、
   前記制御信号生成手段は、前記オンの時間を、前記交流電源の周期の１／２の時間より短い時間にすること
   を特徴とする加熱装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の加熱装置において、
   前記制御信号生成手段は、前記オフの時間を、前記交流電源の周期の１／２の整数倍の時間と一致しない時間にすること
   を特徴とする加熱装置。
5. 請求項４に記載の加熱装置において、
   前記制御信号生成手段は、前記オフの時間を、前記交流電源の周期の１／２の時間の１〜６倍の時間にすること
   を特徴とする加熱装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の加熱装置において、
   前記制御信号生成手段は、前記オンの時間を前記通電の開始時から時間が経過するにつれて長くすること
   を特徴とする加熱装置。
7. 通電に応じて発熱する発熱手段と、
   前記発熱手段への通電を行う通電手段とを備え、
   前記通電手段は、少なくとも前記通電の開始時に前記通電をパルス状に不連続に行うための通電開始時通電制御手段を備える加熱装置において、
   前記通電開始時通電制御手段は、
   交流電源の電圧値がゼロクロスした際に制御信号がオンの場合に通電を行い、交流電源の電圧値がゼロクロスした際に制御信号がオフの場合に通電を停止する通電制御手段と、
   前記制御信号をオンオフする制御信号生成手段と
   を備え、
   前記制御信号生成手段は、交流電源の電圧値のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段を備え、前記ゼロクロス検出手段による検出結果に基づいて前記制御信号のオンオフを切り替えること
   を特徴とする加熱装置。
8. 請求項７に記載の加熱装置において、
   前記ゼロクロス検出手段による検出結果に基づく前記制御信号のオンオフの切り替えは、前記ゼロクロス検出手段によって検出された電源のゼロクロスをカウントし、そのカウント値に基づいて、オンオフ切り替えを行うか否かを決定して行うこと
   を特徴とする加熱装置。
9. 請求項８に記載の加熱装置において、
   前記制御信号生成手段は、前記通電の開始時から時間が経過するにつれて、前記制御信号をオンからオフに切り替えるまでに必要な前記カウントの回数を増加させていくこと
   を特徴とする加熱装置。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の加熱装置において、
    前記発熱手段を複数備え、各発熱手段毎に前記通電手段を備える加熱装置であって、
    各制御信号生成手段が生成した制御信号を重ね合わせた場合に、その重ね合わせた結果についてオン状態が連続しないように各制御信号生成手段を制御する統合制御手段を備えること
    を特徴とする加熱装置。
11. 請求項１０に記載の加熱装置において、
    前記統合制御手段は、前記重ね合わせた結果についてオン状態が連続しないようにする制御として、前記各制御信号生成手段による制御信号の周期及び位相を合わせること
    を特徴とする加熱装置。
12. 請求項１０に記載の加熱装置において、
    前記統合制御手段は、前記重ね合わせた結果についてオン状態が連続しないようにする制御に加え、さらに、各々の前記制御信号生成手段が順番に前記オンオフを行うように制御すること
    を特徴とする加熱装置。
13. 請求項１〜１２のいずれかに記載の加熱装置において、
    前記制御信号制御手段は、ＣＰＵによる処理にて実現すること
    を特徴とする加熱装置。
14. 請求項１〜１３のいずれかに記載の加熱装置を備えた画像形成装置であって、
    前記発熱手段は、記録媒体上に形成されたトナー画像を加熱し、前記記録媒体上に定着させること
    を特徴とする画像形成装置。

Images