JP2010054306A - ゼロクロス検知回路、及びそのゼロクロス検知回路を含む画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】交流電源の電圧が０Ｖを横切る時点を検知するために、余計な電力消費を要しないゼロクロス検知回路及び、そのゼロクロス検知回路を含む画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１５０は、画像形成装置としての一般的機能を実現するためのメインＣＰＵ３００と、ブレーカ３３０に接続され、通常モード時に電力を供給するためのメイン電源３１８と、ブレーカ３３０に接続され、省電力モード時に電力を供給するためのサブ電源３１６と、省電力モードから通常モードへの復帰指示に応答して、メイン電源３１８から電力の供給を制御するための電源制御部３１４と、ブレーカ３３０に接続され、交流電源３３４の電圧が０Ｖを横切るゼロクロスタイミングをゼロクロス検知信号として、電源制御部３１４とバス３３６を介してメインＣＰＵ３００との両方に出力するゼロクロス検知回路３４２とを含む。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ゼロクロス検知回路に関し、特に、交流電源の電圧が０Ｖを横切る点を検知するゼロクロス検知回路、及びそのゼロクロス検知回路を含む画像形成装置に関する。

近年、交流電源の電圧が０Ｖを通過する点を検知するためのゼロクロス検知回路が、種々の機器に備えられている。

そのようなゼロクロス検知回路は、例えば、停電を検知するために利用されている。ある機器が、交流電源に接続されて稼働しており、その交流電源に接続されたゼロクロス検知回路を含むものとする。交流電源が正常に動作していると、ゼロクロス検知回路は、所定の時間間隔で、交流電源の電圧が０Ｖを通過する点であるゼロクロスタイミングを検知する。例えば、その所定時間は、１／１２０秒である。

しかし、停電が起こって、交流電源の動作が停止したものとすると、ゼロクロス検知回路はゼロクロスタイミングを検知しなくなる。停電が起こった場合、その機器は、即座に安全に停止する必要がある。したがって、ある程度の時間（例えば、１秒間）の間、ゼロクロスタイミングを検知しなかった場合、その機器が安全に停止するようにすれば、機器の故障等を回避することができる。

特許文献１は、そのようなゼロクロス検知回路を開示している。図１は、特許文献１に開示された、交流電源５４に接続されているゼロクロス検知回路５０を示す図である。図１を参照して、ゼロクロス検知回路５０は、アノードが交流電源５４の一端に接続されているダイオード５６と、アノードが交流電源５４の他端に接続されているダイオード５８と、カソードが交流電源５４の一端に接続されているダイオード６０と、カソードが交流電源５４の他端に接続されているダイオード６２とを含む。

ゼロクロス検知回路５０はさらに、発光ダイオード６８及びトランジスタ７０からなるフォトカプラ６６と、その一端がダイオード５６のカソードとダイオード５８のカソードとに接続され、かつ、その他端が発光ダイオード６８のアノードに接続されている抵抗６４とを含む。なお、発光ダイオード６８の他端は、ダイオード６０のアノードとダイオード６２のアノードとに接続されている。トランジスタ７０のエミッタは接地電位に接続されている。

ゼロクロス検知回路５０はさらに、その一端及び他端がそれぞれ電源電位及びトランジスタ７０のコレクタに接続されている抵抗７２を含む。なお、抵抗７２の他端とトランジスタ７０のコレクタとの間の接続点は、ゼロクロス検知回路５０を含む装置のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）に接続されているものとする。

ゼロクロス検知回路５０はさらに、その一端が交流電源５４の一端とダイオード５６のアノードとに接続されており、その他端が交流電源５４の他端とダイオード５８のアノードとに接続されており、図示しない、装置のモータ等に電力を供給するためのスイッチング電源５２を含む。

ゼロクロス検知回路５０は以下のように動作する。

交流電源５４の電圧が０Ｖではないとき、ダイオード５６及び５８のいずれかを介して、交流電源５４から抵抗６４及び発光ダイオード６８に電流が流れ、発光ダイオード６８は発光する。発光ダイオード６８が発光している間、トランジスタ７０のコレクタとエミッタとの間が導通し、抵抗７２の他端とトランジスタ７０のコレクタとの間の接続点の電位がローレベルとなる。

交流電源５４の電圧が０Ｖを横切るとき、抵抗６４及び発光ダイオード６８にはほとんど電流が流れず、発光ダイオード６８は発光しない。したがって、トランジスタ７０のコレクタとエミッタとの間は導通せず、抵抗７２の他端とトランジスタ７０のコレクタとの間の接続点の電位がハイレベルとなる。

ＣＰＵは、抵抗７２の他端とトランジスタ７０のコレクタとの間の接続点の電位がローレベルであるか否かを判定することにより、ゼロクロスタイミングを検知する。
特開２００１‐２１８４５０

交流電源が０Ｖではない時間と０Ｖを横切る時間とを比較すると、通常、０Ｖではない時間の方がかなり長い。特許文献１に記載のゼロクロス検知回路では、交流電源５４が０Ｖではない間、抵抗６４には常に電流が流れることになる。その間、抵抗６４の損失は非常に大きくなる。特に、セットの待機電力が、近年数ワットのレベルに達していることにより、抵抗６４の消費電力が１ワット程度であっても、全体の消費電力に大きい影響を与えてしまう。

長時間電力を消費する待機電力を削減させることは、セット全体の消費電力削減に大きい影響があるため、抵抗６４の消費電力削減が重要な課題となる。

したがって、本発明の目的は、交流電源の電圧が０Ｖを横切る時点を検知するために、余計な電力消費を要しないゼロクロス検知回路及び、そのゼロクロス検知回路を含む画像形成装置を提供することである。

本発明の第１の局面に係るゼロクロス検知回路は、入力された交流波形のゼロクロスタイミングを検知し、外部の機器に検知信号を出力する回路である。ゼロクロス検知回路は、フォトカプラと、交流波形の電圧の絶対値が所定電圧より大きいときには電力を蓄積し、交流波形の電圧の絶対値が所定電圧より小さいときには電力を放出してフォトカプラの入力に与える駆動回路とを含む。

駆動回路は、交流波形の電圧の絶対値が所定電圧より大きいときには電力を蓄積し、交流波形の電圧の絶対値が所定電圧より小さいときには電力を放出してフォトカプラの入力に与える。交流波形のゼロクロスタイミングを検知したい場合、その所定電圧の値を０に近い値にすればよい。交流波形の電圧が所定の電圧より小さい時間と大きい時間とを比較すると、所定の電圧より大きい時間の方がかなり長い。駆動回路は、交流波形の電圧が所定の電圧より小さい場合に、フォトカプラに入力を与えるので、フォトカプラに入力を与える時間は短い。したがって、交流波形のゼロクロスタイミングを検知するための電力消費をかなり削減することができる。その結果、交流電源の電圧が０Ｖを横切る時点を検知するために、余計な電力消費を要しないゼロクロス検知回路を提供することができる。

好ましくは、駆動回路は、交流波形を整流するための整流手段と、整流手段により整流された電圧が所定しきい値以上か否かにしたがって、オン又はオフするスイッチング手段と、整流手段により整流された電圧を受けるように接続された１端と、基準電圧に接続された他端とを有する容量素子とを含む。フォトカプラの入力の一方は容量素子の１端に接続されている。駆動回路はさらに、容量素子の１端に接続された制御端子、フォトカプラの入力の他方に接続された１方端子、及び基準電圧に接続された他方端子とを有するスイッチング素子とを含む。

より好ましくは、スイッチング素子は、容量素子の１端に接続されたベース、フォトカプラの入力の他方に接続されたコレクタ、及び基準電圧に接続されたエミッタを有するトランジスタを含む。

さらに好ましくは、スイッチング手段は、整流手段によって整流された電圧を所定の分圧比で分圧するための分圧手段と、分圧手段によって分圧された電圧を受けるように接続されたゲート、整流手段の出力に接続されるドレイン、及び基準電圧に接続されるソースを有するＭＯＳＦＥＴとを含む。

本発明の第２の局面に係る画像形成装置は、上記に記載のゼロクロス検知回路を含む。

画像形成装置は、上記に記載したゼロクロス検知回路を含むので、当該ゼロクロス検知回路によって検知された検知信号によって種々の処理を行なうことが可能であり、かつ、余計な電力を消費することがない。その結果、交流電源の電圧が０Ｖを横切る時点を検知するために、余計な電力消費を要しない画像形成装置を提供することができる。

好ましくは、画像形成装置は、定着装置と、ゼロクロス検知回路が検知信号を出力したことに応じて、定着装置の温度を制御する手段とをさらに含む。

より好ましくは、画像形成装置は、揮発性記憶装置と、不揮発性記憶装置と、ゼロクロス検知回路が所定時間の間、検知信号を出力しないことに応答して、揮発性記憶装置に記憶されているデータを、不揮発性記憶装置にコピーするための制御手段とをさらに含む。

さらに好ましくは、画像形成装置は、第１の電源から電力の供給を受けて動作し、かつ起動信号に応答して起動する主制御回路と、第１の電源と異なる第２の電源から電力の供給を受けて動作し、かつ、ゼロクロス検知回路によって検知信号が所定時間以上出力されず、かつ所定時間が経過した後に新規の検知信号が出力されたことに応答して、起動信号を制御手段に出力するための電源制御手段とをさらに含む。

以上のように本発明によれば、交流波形のゼロクロスタイミングを検知するための電力消費をかなり削減することができる。その結果、交流電源の電圧が０Ｖを横切る時点を検知するために、余計な電力消費を要しないゼロクロス検知回路及びそのゼロクロス検知回路を含む画像形成装置を提供することができる。

以下の実施の形態の説明では、同一の部品には同一の参照番号を付してある。それらの機能及び名称も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

［画像形成装置１５０の全体構成］
図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１５０の外観を示す斜視図である。図３は、画像形成装置１５０の内部構成を簡略化して示す図である。

図２及び図３を参照して、本実施の形態に係る画像形成装置１５０は、デジタル複合機であって、原稿の画像を読取って記録用紙に印刷する複写モード、原稿の画像を読取って送信すると共に原稿の画像を受信して記録用紙に印刷したりするファクシミリモード、及び図外の情報端末装置からネットワークを通じて受信した画像を記録用紙に印刷するプリンタモード等を選択的に行なうことができる。

この画像形成装置１５０は、原稿読取部１５２、画像形成部１５４、給紙部１５６、及び排紙処理装置１５８を備えている。

ここで、複写モードでの動作説明を行なうことによって本画像形成装置１５０の内部構成の説明とする。

原稿が原稿読取部１５２の原稿セットトレイ１６２にセットされると、原稿検出センサ１６４が原稿のセットされたことを検出する。ユーザが原稿読取部１５２の操作装置１６６を操作することにより、印刷用紙のサイズ及び変倍率等が入力設定される。その後、操作装置１６６の操作内容に応じて複写開始の指示がなされる。

上記操作装置１６６の操作に応答して、原稿読取部１５２では、ピックアップローラ２００により原稿セットトレイ１６２上の各原稿を１枚ずつ引出し、原稿を捌き板２０２及び搬送ローラ２０４間を介してプラテンガラス２０６へと送り出し、原稿をプラテンガラス２０６上で副走査方向に搬送して原稿排出トレイ２０８へと排出する。

このとき、第１の読取部２１０によって原稿の表面（下側面）が読取られる。この第１の読取部２１０の第１の走査ユニット２１２を所定位置に移動して位置決めすると共に、第２の走査ユニット２１４を所定位置に位置決めしておく。第１の走査ユニット２１２の露光ランプによりプラテンガラス２０６を介して原稿の表面を照射し、原稿の反射光を第１の走査ユニット２１２及び第２の走査ユニット２１４の各反射ミラーにより結像レンズ２１６へと導き、原稿の反射光を結像レンズ２１６によりＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）２１８に集光させ、原稿の表面の画像をＣＣＤ２１８上に結像させて原稿の表面の画像を読取る。

第２の読取部２２０によって原稿の裏面（上側面）が読取られる。この第２の読取部２２０は、プラテンガラス２０６の上方に配置されている。第２の読取部２２０は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）アレイ及び蛍光灯等で構成され、原稿の裏面を照射する露光ランプ、画素毎に原稿の反射光を集光するレンズアレイ、及びこのレンズアレイを通じて受光した原稿の反射光を光電変換してアナログの画像信号を出力する密着イメージセンサ（ＣＩＳ：Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）等を備えている。

さらに、原稿読取部１５２の上部筐体を開いて、プラテンガラス２０６上に原稿を載置し、この状態で第１の読取部２１０により原稿の表面を読取ることが可能である。この場合は、第１の走査ユニット２１２及び第２の走査ユニット２１４を相互に所定の速度関係を維持しつつ副走査方向に移動させ、第１の走査ユニット２１２によってプラテンガラス２０６上の原稿を露光し、第１の走査ユニット２１２及び第２の走査ユニット２１４によって原稿からの反射光を結像レンズ２１６へと導き、結像レンズ２１６によって原稿の画像をＣＣＤ２１８上に結像する。

原稿の片面又は両面が読取られると、原稿の片面又は両面の画像を示す画像データが図４に示すマイクロコンピュータ等から構成されるメインＣＰＵ３００に入力され、ここで画像データに各種の画像処理が施され、この画像データが画像形成部１５４へと出力される。

画像形成部１５４は、画像データによって示される原稿の画像を記録用紙に印刷するものであって、感光体ドラム２２２、帯電装置２２４、レーザスキャンユニット（以下、「ＬＳＵ」と称する。）２２６、現像装置２２８、転写装置２３０、クリーニング装置２３２、定着装置２３４及び図示しない除電装置等を備えている。

画像形成部１５４には、主搬送路２３６及び反転搬送路２３８が設けられており、給紙部１５６から給紙されてきた記録用紙が主搬送路２３６に沿って搬送される。給紙部１５６は、用紙カセット２４０に収納された記録用紙、又は手差トレイ２４２に載置された記録用紙を１枚ずつ引出して記録用紙を画像形成部１５４の主搬送路２３６へと送り出す。

画像形成部１５４の主搬送路２３６に沿って記録用紙が搬送されている途中で、記録用紙が感光体ドラム２２２と転写装置２３０との間を通過し、更に定着装置２３４を通過して、記録用紙に対する印刷が行われる。

感光体ドラム２２２は、一方向に回転し、その表面は、クリーニング装置２３２と除電装置によりクリーニングされた後、帯電装置２２４により均一に帯電される。

ＬＳＵ２２６は、原稿読取部１５２からの画像データに基づいてレーザ光を変調し、このレーザ光によって感光体ドラム２２２表面を主走査方向に繰返し走査して、静電潜像を感光体ドラム２２２表面に形成する。

現像装置２２８は、トナーを感光体ドラム２２２表面に供給して静電潜像を現像し、トナー像を感光体ドラム２２２表面に形成する。

転写装置２３０は、当該転写装置２３０と感光体ドラム２２２との間を通過していく記録用紙に感光体ドラム２２２の表面のトナー像を転写する。

定着装置２３４は、記録用紙を加熱するための加熱ローラ２４８と、記録用紙を加圧するための加圧ローラ２５０とを含む。記録用紙は、加熱ローラ２４８によって加熱され、かつ、加圧ローラ２５０によって加圧されることによって、記録用紙上に転写されたトナー像が記録用紙に定着される。

主搬送路２３６と反転搬送路２３８との接続位置には、分岐爪２４４が配設されている。記録用紙の片面のみに印刷が行われる場合は、分岐爪２４４が位置決めされ、この分岐爪２４４により定着装置２３４からの記録用紙が排紙トレイ２４６又は排紙処理装置１５８の方へと導かれる。

他方、記録用紙の両面に印刷が行われる場合は、分岐爪２４４が所定方向に回動されて記録用紙が反転搬送路２３８の方へと導かれる。そして、記録用紙は、反転搬送路２３８を通過して、その表裏を反転されて主搬送路２３６へと再び搬送され、主搬送路２３６の再度の搬送途中で、その裏面への印刷が行なわれて排紙トレイ２４６又は排紙処理装置１５８の方へと導かれる。

上記のようにして印刷された記録用紙は、排紙トレイ２４６又は排紙処理装置１５８の方へと導かれて排紙トレイ２４６に排出され、又は排紙処理装置１５８の各排紙トレイ１６８の何れかに排出される。

排紙処理装置１５８では、複数の記録用紙を各排紙トレイ１６８に仕分けして排出する処理、各記録用紙にパンチングする処理、及び各記録用紙にステープルする処理を施す。例えば、複数部の印刷物を作成する場合は、各排紙トレイ１６８に印刷物の一部ずつが割り当てられるように、各記録用紙を各排紙トレイ１６８に仕分けして排出し、排紙トレイ１６８毎に、排紙トレイ１６８上の各記録用紙にパンチング処理又はステープル処理を施して印刷物を作成する。

［画像形成装置１５０のハードウェア構成］
図４は画像形成装置１５０のハードウェア構成を示すブロック図である。

図４を参照して、本画像形成装置１５０は、上記の原稿画像を読取り可能な原稿読取部１５２と、原稿読取部１５２によって読取られた画像信号をデジタル処理し、デジタル信号に変換して出力するための画像処理部３０４と、電子写真形成プロセスにより原稿読取部１５２で読取った画像をその色を再現して用紙上に形成する印刷出力を行なう画像形成部１５４とを含む。

画像形成装置１５０はさらに、画像処理部３０４によってデジタル処理された画像データを記憶するための画像メモリ３１０と、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）３３８を介してＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）３３２との間で通信を行なうためのＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）３１２、利用者が画像形成装置１５０を操作する際に使用され、表示部１７２及び操作部１７０からなる操作パネルである操作装置１６６とを含む。

画像形成装置１５０はさらに、原稿読取部１５２、画像処理部３０４、画像形成部１５４、画像メモリ３１０、ＮＩＣ３１２、及び操作装置１６６に接続されたバス３３６と、バス３３６にいずれも接続された、画像形成装置としての一般的機能を実現するためのメインＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３００、メインＣＰＵ３００が実行するプログラム等を記憶するためのＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３０６、及び種々のプログラムのための記憶領域を提供するためのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３０８と、通電が遮断された場合であっても各種プログラム及びデータ等を記憶可能な不揮発性記憶装置であるＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）３４０を含む。

画像形成装置１５０はさらに、交流電源３３４からの電源の供給をオン又はオフするために、利用者によって操作されるブレーカ３３０と、ブレーカ３３０に接続され、交流電源３３４から供給される電源を直流電源に変換して、通常モード時に電力を供給するためのメイン電源３１８と、ブレーカ３３０に接続され、交流電源３３４から供給される電源を直流電源に変換し、省電力モード時に電力を供給するためのサブ電源３１６と、利用者による操作装置１６６への操作による、省電力モードから通常モードへの復帰指示に応答して、メイン電源３１８から電力の供給を制御するための電源制御部３１４と、ブレーカ３３０に接続され、交流電源３３４の電圧が０Ｖを横切るゼロクロスタイミングをゼロクロス検知信号として、電源制御部３１４とバス３３６を介してメインＣＰＵ３００との両方に出力するゼロクロス検知回路３４２とを含む。

メインＣＰＵ３００は、画像形成装置１５０の全体の制御を司るものである。なお、原稿読取部１５２、画像処理部３０４、画像形成部１５４、ＮＩＣ３１２、画像メモリ３１０、操作装置１６６、ＲＯＭ３０６、及びＲＡＭ３０８に対する制御は、メインＣＰＵ３００により行なわれる。

メインＣＰＵ３００は、時間を計時するための、図示しないタイマを含む。メインＣＰＵ３００は、そのタイマによって計時された時間にしたがって、定着装置２３４の温度を制御するためのコマンドをサブＣＰＵ３２０に出力する、後述する処理を実行する。

操作装置１６６の操作部１７０は、通常モードと省電力モードとを切換えるために、利用者によって操作されるスイッチであって、オンされているか又はオフされているかを電源制御部３１４に出力するロッカスイッチ１７６を含む。

ロッカスイッチ１７６がオンされている場合、通常モードであることを示し、ロッカスイッチ１７６がオフされている場合、省電力モードであることを示す。

画像形成部１５４は、加熱ローラ２４８を熱し、加熱ローラ２４８の温度をアナログ信号として出力する定着装置２３４と、定着装置２３４によって出力された、加熱ローラ２４８の温度のアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換部３２６とを含む。

画像形成部１５４はさらに、定着装置２３４の加熱ローラ２４８を熱するように制御するための制御回路であるドライバ３２２と、Ａ／Ｄ変換部３２６によって出力されたデジタル信号を受けて、電源制御部３１４と連携しながら、ドライバ３２２に、定着装置２３４の加熱ローラ２４８を熱することを指示するヒータ制御信号を送信するサブＣＰＵ３２０とを含む。

定着装置２３４は、ドライバ３２２に接続されており、加熱ローラ２４８を熱するための定着ヒータ３２４と、加熱ローラ２４８の温度を読取って、アナログ信号として出力するための定着温度センサ３２８とを含む。

メイン電源３１８は、通常モード時、メインＣＰＵ３００、原稿読取部１５２、画像処理部３０４、操作装置１６６、画像メモリ３１０、ＲＯＭ３０６、ＲＡＭ３０８、ＨＤＤ３４０、ＮＩＣ３１２、並びに画像形成部１５４のサブＣＰＵ３２０、ドライバ３２２、Ａ／Ｄ変換部３２６、及び定着温度センサ３２８に電源を供給する。メイン電源３１８は、省電力モード時には電力の供給を停止する。

サブ電源３１６は、省電力モード時、電源制御部３１４に電源を供給し、通常モード時には電源の供給を停止する。

サブ電源３１６は、交流電源を直流電源に変換するので、交流電源の電圧を整流するための整流素子と、整流素子によって整流された電圧を平滑化するための電解コンデンサ等の容量素子を含む。交流電源の電圧を整流して平滑化するために、整流素子及び容量素子がどのように接続されているかはよく知られた技術なので、ここではそのことについて詳しく説明しない。

電源制御部３１４は、ロッカスイッチ１７６がオフ（省電力モード）からオン（通常モード）に切換ったことに応答して、メイン電源３１８に電源を供給させるための電源制御信号をメイン電源３１８に出力する。

通常、省電力モード時に利用者がブレーカ３３０をオフした場合、サブ電源３１６からの電源の供給は停止し、電源制御部３１４への電力の供給も停止する。その後、ある程度時間が経ってから利用者がブレーカ３３０をオンした場合、電源制御部３１４は起動し、メインＣＰＵ３００を通常モードで動作させるよう起動信号を出力する。したがって、長い時間間隔でブレーカ３３０をオフしてオンすると、画像形成装置１５０は通常モードで起動する。

利用者が、省電力モードで動作している画像形成装置１５０を、通常モードで動作する状態にしようとして、ブレーカ３３０をオフしたとする。利用者がその後間もなくブレーカ３３０をオンした場合、電源制御部３１４は、サブ電源３１６の容量素子に蓄えられた電荷により、数秒程度であれば動作を継続する。したがって、省電力モードにおいて、短い時間間隔の間でブレーカ３３０をオフしてオンすると、省電力モードが維持され、通常モードに移行しない場合がある。

これは、ブレーカ３３０をオフしてオンする時間が長い場合と短い場合とで、画像形成装置１５０の動作が異なることになり、利用者が混乱するおそれがある。

したがって、電源制御部３１４は、省電力モード時に、所定の時間間隔の間にブレーカ３３０がオフしてオンされた場合に、メインＣＰＵ３００を通常モードで起動させるための起動信号をメインＣＰＵ３００に出力する。その処理の詳細については、後述する。以後、その所定の時間間隔を「待機時間」と呼び、待機時間は約１０秒であるものとする。しかし、待機時間は１０秒に限定されず、利用者の用途に応じて、自由に定められてもよい。電源制御部３１４は、時間を計時するための、図示しないタイマを含む。電源制御部３１４は、そのタイマによって計時された時間にしたがって、起動信号を出力する。

［回路構成］
図５は、ゼロクロス検知回路３４２の回路図である。図５を参照して、ゼロクロス検知回路３４２は、各々、そのアノードがそれぞれ交流電源３３４の一端及び他端に接続されているダイオード３７０及びダイオード３７２と、各々、そのカソードがそれぞれ交流電源３３４の一端及び他端に接続されているダイオード３７４及びダイオード３７６とを含む。

ゼロクロス検知回路３４２はさらに、各々、その一端がダイオード３７０のカソードとダイオード３７２のカソードとに接続されている抵抗３８０及び抵抗３７８と、一端が抵抗３８０の他端に接続され、他端がダイオード３７４のアノードとダイオード３７６のアノードとに接続されている抵抗３８４と、アノードが、抵抗３８４の他端に接続され、カソードが抵抗３８０の他端と抵抗３８４の一端とに接続されているツェナーダイオード３８２とを含む。

ゼロクロス検知回路３４２はさらに、一端が抵抗３７８の他端に接続されている抵抗３８８と、ゲート、ドレイン、及びソースが、それぞれツェナーダイオード３８２のカソード、抵抗３８８の他端、及びツェナーダイオード３８２のアノードに接続されているＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）３８６と、プラス電極が抵抗３７８の他端と抵抗３８８の一端とに接続され、かつ、マイナス電極がＭＯＳＦＥＴ３８６のソースに接続されている電解コンデンサ３９２とを含む。

ゼロクロス検知回路３４２はさらに、発光ダイオード３９８及びトランジスタ４０２を含むフォトカプラ３９６と、その一端が抵抗３７８の他端と抵抗３８８の一端と電解コンデンサ３９２のプラス電極とに接続され、かつ、他端がダイオード３９８のアノードに接続されている抵抗３９０と、そのベースが抵抗３８８の他端とＭＯＳＦＥＴ３８６のドレインとに接続され、コレクタ及びエミッタがそれぞれダイオード３９８のカソード及び電解コンデンサ３９２のマイナス電極に接続されたトランジスタ３９４と、一端及び他端が、それぞれ電源電位、及びトランジスタ４０２のコレクタに接続された抵抗４００とを含む。なお、トランジスタ４０２のエミッタは接地電位に接続されている。抵抗４００の他端と、トランジスタ４０２のコレクタとの間の接続点は、電源制御部３１４、及びバス３３６を介してメインＣＰＵ３００に接続されている。

図６は、ドライバ３２２及び定着ヒータ３２４の回路図である。図６を参照して、ドライバ３２２は、その一端がメイン電源３１８に接続された抵抗４５０と、ダイオード４５４及びトライアック４５６を含むフォトカプラ４５２と、サブＣＰＵ３２０からのヒータ制御信号を受けるように接続されたベースとダイオード４５４のカソード、並びに接地電位にそれぞれ接続されたコレクタ及びエミッタとを有するトランジスタ４５８とを含む。

ドライバ３２２はさらに、ゲートがトライアック４５６の一端に接続され、そのゲートを除いた端子のうちの一端がトライアック４５６の他端に接続されているトライアック４６０と、その一端が、トライアック４５６の一端とトライアック４６０のゲートとに接続され、その他端が、交流電源３３４の一端と、トライアック４６０の、ゲートを除く端子のうちの他端との間に接続されている抵抗４６２とを含む。

定着ヒータ３２４は、その一端が、トライアック４５６の他端と、トライアック４６０の、ゲートを除いた端子のうちの一端とに接続され、その他端が交流電源３３４の他端に接続されている抵抗４６４を含む。

ここで、サブＣＰＵ３２０がドライバ３２２に出力するヒータ制御信号は電流であり、それらの信号が出力されることによって、トランジスタ４５８のベースに電流が流れることになる。

［ソフトウェア構成］
図７及び図８は、画像形成装置１５０で実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

図７は、画像形成装置１５０が起動されたときに、メインＣＰＵ３００で実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。図７を参照して、このプログラムは、タイマをリセットするステップ５０６と、ステップ５０６の後、ゼロクロス検知回路３４２からゼロクロス検知信号が出力されたか否かを判定し、判定結果に応じて制御の流れを分岐させるステップ５００と、ステップ５００の判定結果がＹＥＳの場合に、定着装置２３４を制御するためのコマンドをサブＣＰＵ３２０に出力して、制御をステップ５０６に戻すステップ５０８とを含む。ステップ５０８において、サブＣＰＵ３２０がメインＣＰＵ３００からのコマンドを受けた場合、サブＣＰＵ３２０は定着装置２３４が所定の温度を保つように制御する。

図９は、ゼロクロス検知信号と、メインＣＰＵ３００がコマンドを出力するタイミングとの関係について示す図である。図９を参照して、波形曲線５６０は、時間によって変化する、交流電源３３４の交流電圧を示す。時間軸における点５６２〜５７０は、その交流電圧が０Ｖを横切る点である。点５６２〜５６８の各々において、メインＣＰＵ３００は、それぞれ当該点を若干過ぎた時点から次に０Ｖを横切る点までの時間帯５７２〜５７８の間、定着ヒータ３２４を駆動させるためのコマンドをサブＣＰＵ３２０に出力する。サブＣＰＵ３２０は、時間帯５７２〜５７８において、定着ヒータ３２４が所定の温度を保つように制御する。

このプログラムはさらに、ステップ５００の判定結果がＮＯの場合に、タイマによって計時された時間が所定の時間以上であるか否かを判定し、判定結果に応じて制御の流れを分岐させるステップ５０２を含む。なお、ステップ５０４の判定結果がＮＯの場合、制御はステップ５００に戻る。ステップ５０４の所定の時間とは、ブレーカ３３０がオフされたか、又は交流電源３３４が停止したかのいずれかを検知するための時間であればどれだけの時間でも良い。通常、交流電源３３４は、略１／１２０秒毎に０Ｖを横切るので、ゼロクロス検知回路３４２は、１／１２０秒毎にゼロクロス検知信号を出力する。したがって、ゼロクロス検知回路３４２が１／１２０秒よりかなり長い時間の間、ゼロクロス検知信号を出力しなかった場合、ブレーカ３３０がオフされたか、又は交流電源３３４が停止したとみなすものとする。本実施の形態では、その所定の時間を１秒と定める。

このプログラムはさらに、ステップ５０２の判定結果がＹＥＳの場合に、ＲＡＭ３０８に記憶されているデータをＨＤＤ３４０にコピーして、制御をステップ５００に戻すステップ５０４を含む。

図８は、省電力モード時に電源制御部３１４で実行されるプログラムの制御構造である。図８を参照して、このプログラムは、タイマをリセットするステップ５３２と、ステップ５３２の後、ゼロクロス検知信号がゼロクロス検知回路３４２によって出力されたか否かを判定し、判定結果に応じて制御の流れを分岐させるステップ５３０とを含む。なお、ステップ５３０の判定結果がＹＥＳの場合、制御はステップ５３２に戻る。

このプログラムはさらに、ステップ５３０の判定結果がＮＯの場合に、タイマによって計時された時間が所定の時間を超えているか否かを判定し、判定結果に応じて制御の流れを分岐させるステップ５３４を含む。ステップ５３４の判定結果がＮＯの場合、制御はステップ５３２に戻る。上記のステップ５３０及びステップ５３４の判定処理は、交流電源３３４が故障しているか、又は、ブレーカ３３０がオフであるか否かを判定するための処理である。

このプログラムはさらに、ステップ５３４の判定結果がＹＥＳの場合に、タイマによって計時された時間が待機時間より短いか否かを判定し、判定結果に応じて制御の流れを分岐させるステップ５３６と、ステップ５３６の判定結果がＹＥＳの場合に、ゼロクロス検知信号がゼロクロス検知回路３４２から出力されたか否かを判定し判定結果に応じて制御の流れを分岐させるステップ５３８とを含む。

なお、ステップ５３６の判定結果がＮＯの場合、このプログラムは終了する。ステップ５３８の判定結果がＮＯの場合、制御はステップ５３６に戻る。

ステップ５３６及びステップ５３８の判定処理は、省電力モード時にブレーカ３３０がオフされた後、待機時間が経過するまでにブレーカ３３０がオンされたか否かを判定する処理である。

このプログラムはさらに、ステップ５３８の判定結果がＹＥＳの場合に、起動信号をメインＣＰＵ３００に出力して、制御をステップ５３２に戻すステップ５４０を含む。

メインＣＰＵ３００がその起動信号を受けると、メインＣＰＵ３００は画像形成装置１５０を通常モードで動作させる。

［動作］
図２〜図９を参照して、上記した構成を持つ画像形成装置１５０は以下のように動作する。

画像形成装置１５０が起動されると、ブレーカ３３０を介して、交流電源３３４からゼロクロス検知回路３４２、メイン電源３１８、及びサブ電源３１６に電力が供給される。

（ゼロクロス検知回路３４２の動作）
以下、交流電源３３４の電圧が０Ｖではない場合での、ゼロクロス検知回路３４２の動作について述べる。

ダイオード３７０及びダイオード３７２のいずれかに、交流電源３３４からの電流が流れる。その電流は、ダイオード３７０のカソードとダイオード３７２のカソードとの間の接続点から、抵抗３８０及び抵抗３７８の両方に分かれて流れる。

抵抗３８０に流れる電流は、抵抗３８４、及びＭＯＳＦＥＴ３８６のベースに分かれて流れる。抵抗３８０及び抵抗３８４に電流が流れるため、交流電源３３４の電圧は、抵抗３８０及び抵抗３８４によって分圧される。

ＭＯＳＦＥＴ３８６のゲートに所定の値以上の電圧がかかると、ＭＯＳＦＥＴ３８６が故障してしまう可能性がある。その所定の値はＭＯＳＦＥＴ３８６の性能によって定まる。しかし、ＭＯＳＦＥＴ３８６のゲートにツェナーダイオード３８２が接続されているため、ＭＯＳＦＥＴ３８６のゲートに所定の値以上の電圧がかかりそうになった場合、抵抗３８０から流れる電流は、抵抗３８４及びＭＯＳＦＥＴ３８６のベースの他に、ツェナーダイオード３８２にも流れる。そうすることにより、ＭＯＳＦＥＴ３８６のゲートの電圧は、所定の値を超えないように保たれる。その結果、ＭＯＳＦＥＴ３８６の故障を防ぐことができる。

抵抗３７８に流れる電流は、抵抗３８８を介して、ＭＯＳＦＥＴ３８６のドレイン及びソースを流れる。この場合、ＭＯＳＦＥＴ３８６のゲートに電流が流れていることにより、ＭＯＳＦＥＴ３８６のドレインとソースとの間の抵抗は、トランジスタ４０２のベースとエミッタとの間の抵抗よりはるかに小さくなる。したがって、抵抗３８８を流れる電流のほとんどはＭＯＳＦＥＴ３８６のドレイン及びソースに流れる。トランジスタ３９４のベースには、ほとんど電流が流れないため、抵抗３７８から流れる電流は、抵抗３９０にはほとんど流れない。

以上の結果、ゼロクロス検知回路３４２は、交流電源３３４の電圧が０Ｖではない場合、抵抗３９０に電流があまり流れないので、フォトカプラ３９６のダイオード３９８が発光しない。その場合、抵抗４００の他端の電位はハイレベルとなる。

以下、交流電源３３４の電圧が０Ｖを横切る場合での、ゼロクロス検知回路３４２の動作について述べる。

交流電源３３４の電圧が０Ｖに近い場合、ダイオード３７０及びダイオード３７２のいずれにも電流は流れず、抵抗３８０、抵抗３８４、及びトランジスタ４０２のゲートにも電流は流れない。

この場合、電解コンデンサ３９２のプラス電極から流れる電流が、抵抗３８８に流れる。

ＭＯＳＦＥＴ３８６のゲートには電流が流れていないため、抵抗３８８に流れる電流は、そのままトランジスタ３９４のベースに流れる。

電解コンデンサ３９２のプラス電極から流れる電流は、抵抗３８８及び抵抗３９０に分かれて流れるようになり、ダイオード３９８は発光する。トランジスタ４０２のコレクタとエミッタとの間が導通することになり、抵抗４００の他端の電位はローレベルとなる。

以上で、交流電源３３４の電圧が０Ｖではない場合、抵抗４００の他端の電位はハイレベルとなり、交流電源３３４の電圧が０Ｖに近い場合、抵抗４００の他端の電位はローレベルになる。

メインＣＰＵ３００及び電源制御部３１４の各々は、ゼロクロス検知回路３４２の抵抗４００の他端の電位がハイレベルであるか否かを常に判定している。抵抗４００の他端の電位がローレベルになった場合、メインＣＰＵ３００及び電源制御部３１４は、ゼロクロス検知回路３４２がゼロクロス検知信号を出力したものとみなす。

交流電源３３４の交流電圧が０Ｖを横切る周期は、略１／１２０秒なので、ゼロクロス検知回路３４２は、１／１２０秒毎にゼロクロス検知信号を出力する。

以下、メインＣＰＵ３００の動作について述べる。

画像形成装置１５０が起動されると、メインＣＰＵ３００は、ゼロクロス検知回路３４２がゼロクロス検知信号を出力する度に、定着装置２３４の温度を制御するためのコマンドをサブＣＰＵ３２０に出力して（図７に示すステップ５０８）、タイマをリセットする（図７に示すステップ５０６）。

サブＣＰＵ３２０はそのコマンドを受信すると、定着装置２３４の温度を制御する。加熱ローラ２４８の温度が、所定の温度に達していない場合、サブＣＰＵ３２０は、ドライバ３２２にヒータ制御信号を出力する。

図６を参照して、その結果、ドライバ３２２のトランジスタ４５８のベースに電流が流れる。

トランジスタ４５８のベースに電流が流れることによって、メイン電源３１８から抵抗４５０及びフォトカプラ４５２のダイオード４５４に電流が流れ、ダイオード４５４が発光する。ダイオード４５４の発光によって、トライアック４５６及びトライアック４６０に電流が流れ、定着ヒータ３２４の抵抗４６４に電流が流れる。その結果、抵抗４６４は熱を発する。抵抗４６４が発する熱によって、加熱ローラ２４８の温度が上昇する。

利用者がブレーカ３３０をオフしたものとする。

ブレーカ３３０がオフされてから所定の時間が経過すると、メインＣＰＵ３００は、タイマによって計時されている時間がその所定の時間（例えば、１秒）以上であることを確認し（図７に示すステップ５０２においてＹＥＳ）、ＲＡＭ３０８に記憶されているデータをＨＤＤ３４０にコピーする（図７に示すステップ５０４）。

利用者が、画像形成装置１５０の動作モードを省電力モードに切換えたものとする。

以下、省電力モード時の電源制御部３１４の動作について述べる。

省電力モードに移行した後、電源制御部３１４は、ゼロクロス検知回路３４２がゼロクロス検知信号を出力する度に、タイマをリセットする（図８に示すステップ５３２）。 利用者が、何らかの手違いでブレーカ３３０をオフしてしまい、その後、所定の時間が過ぎてから待機時間が経過するまでにブレーカ３３０をオンし直したものとする。

ブレーカ３３０がオンされると、ゼロクロス検知回路３４２はゼロクロス検知信号を出力する。

電源制御部３１４は、ゼロクロス検知信号が出力されたことを確認した後（図８に示すステップ５３８においてＹＥＳ）、起動信号をメインＣＰＵ３００に出力する（図８に示すステップ５４０）。

メインＣＰＵ３００は、電源制御部３１４から起動信号を受信すると、画像形成装置１５０を通常モードで動作させる。

［本実施の形態の効果］
以上の説明から明らかなように、本実施の形態に係る画像形成装置１５０を利用することにより、ゼロクロス検知回路３４２は、交流電源３３４の電圧が０Ｖであるときだけ、フォトカプラ３９６の発光ダイオード３９８を発光させて、ゼロクロス検知信号をメインＣＰＵ３００及び電源制御部３１４に出力する。特許文献１と比較すると、交流電源の０Ｖを横切る点を検出するための消費電力をかなり削減することが可能となる。

また、画像形成装置１５０は、主にメインＣＰＵ３００等に電力を供給して、原稿読取部１５２、画像処理部３０４、及び画像形成部１５４等への電力の供給を停止する省電力モードに移行可能であるとする。省電力モードは、主に、会社の就業時間外に利用者に設定され、その時間帯、画像形成装置１５０は、用紙に画像を形成するための機能を利用されない。その場合、急に停電が起こった場合であっても、重要なデータがＲＡＭ３０８に記憶されていれば、ＨＤＤ３４０等の不揮発性記憶装置にコピーさせる必要がある。本実施の形態では、停電が起こったか否かをゼロクロス検知信号の出力によって判定していたので、省電力モードであってもゼロクロス検知回路３４２を動作させることが望ましい。省電力モードでは、できるだけ消費電力を削減したいので、本実施の形態に係るゼロクロス検知回路３４２を用いれば、省電力モードであっても、ゼロクロスタイミングを検知するための電力消費を大幅に削減することができる。

［変形例］
上記した実施の形態では、ゼロクロス検知回路３４２は、画像形成装置１５０に含まれていた。しかし、本発明はそのような実施の形態には限定されず、ゼロクロス検知回路３４２は、画像形成装置１５０の他に、様々な機器に含まれて利用されても良い。

また、上記した実施の形態では、ゼロクロス検知回路３４２は、電解コンデンサ３９２を含んでいた。しかし、本発明はそのような実施の形態には限定されず、電解コンデンサ３９２の代わりに、予め電荷が蓄えられたコンデンサであればどのようなコンデンサでも良い。

今回開示された実施の形態は単に例示であって、本発明が上記した実施の形態のみに限定されるわけではない。本発明の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、特許請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含む。

特許文献１に記載されているゼロクロス検知回路５０の回路図を示す図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置１５０の外観を示す斜視図である。 図２に示す画像形成装置１５０の内部構成を簡略化して示す図である。 図２に示す画像形成装置１５０のハードウェア構成を機能的に分けて示すブロック図である。 図４に示すゼロクロス検知回路３４２の回路図である。 図４に示すドライバ３２２及び定着ヒータ３２４の回路図である。 図４に示すメインＣＰＵ３００の機能を実現するコンピュータプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 図４に示す電源制御部３１４の機能を実現するコンピュータプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 ゼロクロスタイミングを検知した場合での、画像形成装置１５０の動作について述べるための図である。

符号の説明

１５０ 画像形成装置
１５２ 原稿読取部
１５４ 画像形成部
１６６ 操作装置
１７０ 操作部
１７２ 表示部
１７６ ロッカスイッチ
２３４ 定着装置
３００ メインＣＰＵ
３０４ 画像処理部
３０６ ＲＯＭ
３０８ ＲＡＭ
３１０ 画像メモリ
３１２ ＮＩＣ
３１４ 電源制御部
３１６ サブ電源
３１８ メイン電源
３２０ サブＣＰＵ
３２２ ドライバ
３２４ 定着ヒータ
３２６ Ａ／Ｄ変換部
３２８ 定着温度センサ
３３０ ブレーカ
３３２ ＰＣ
３３４ 交流電源
３４０ ＨＤＤ
３４２ ゼロクロス検知回路
３７０，３７２，３７４，３７６ ダイオード
３７８，３８０，３８４，３８８，３９０，４００ 抵抗
３８２ ツェナーダイオード
３８６ ＭＯＳＦＥＴ
３９２ 電解コンデンサ
３９４ トランジスタ
３９６ フォトカプラ
３９８ 発光ダイオード
４０２ トランジスタ

Claims (8)

1. 入力された交流波形のゼロクロスタイミングを検知し、外部の機器に検知信号を出力するゼロクロス検知回路であって、
   フォトカプラと、
   前記交流波形の電圧の絶対値が所定電圧より大きいときには電力を蓄積し、前記交流波形の電圧の絶対値が所定電圧より小さいときには電力を放出して前記フォトカプラの入力に与える駆動回路とを含む、ゼロクロス検知回路。
2. 前記駆動回路は、
   前記交流波形を整流するための整流手段と、
   前記整流手段により整流された電圧が所定しきい値以上か否かにしたがって、オン又はオフするスイッチング手段と、
   前記整流手段により整流された電圧を受けるように接続された１端と、基準電圧に接続された他端とを有する容量素子とを含み、
   前記フォトカプラの入力の一方は前記容量素子の前記１端に接続され、
   前記駆動回路はさらに、前記容量素子の前記１端に接続された制御端子、前記フォトカプラの入力の他方に接続された１方端子、及び前記基準電圧に接続された他方端子とを有するスイッチング素子とを含む、請求項１に記載のゼロクロス検知回路。
3. 前記スイッチング素子は、前記容量素子の前記１端に接続されたベース、前記フォトカプラの入力の前記他方に接続されたコレクタ、及び前記基準電圧に接続されたエミッタを有するトランジスタを含む、請求項２に記載のゼロクロス検知回路。
4. 前記スイッチング手段は、
   前記整流手段によって整流された電圧を所定の分圧比で分圧するための分圧手段と、
   前記分圧手段によって分圧された電圧を受けるように接続されたゲート、前記整流手段の出力に接続されるドレイン、及び前記基準電圧に接続されるソースを有するＭＯＳＦＥＴとを含む、請求項３に記載のゼロクロス検知回路。
5. 請求項１に記載のゼロクロス検知回路を含む、画像形成装置。
6. 定着装置と、
   前記ゼロクロス検知回路が前記検知信号を出力したことに応じて、前記定着装置の温度を制御する手段とをさらに含む、請求項５に記載の画像形成装置。
7. 揮発性記憶装置と、
   不揮発性記憶装置と、
   前記ゼロクロス検知回路が所定時間の間、前記検知信号を出力しないことに応答して、前記揮発性記憶装置に記憶されているデータを、前記不揮発性記憶装置にコピーするための制御手段とをさらに含む、請求項５又は請求項６に記載の画像形成装置。
8. 第１の電源から電力の供給を受けて動作し、かつ起動信号に応答して起動する主制御回路と、
   前記第１の電源と異なる第２の電源から電力の供給を受けて動作し、かつ、前記ゼロクロス検知回路によって検知信号が所定時間以上出力されず、かつ前記所定時間が経過した後に新規の検知信号が出力されたことに応答して、前記起動信号を前記主制御回路に出力するための電源制御手段とをさらに含む、請求項５に記載の画像形成装置。
   

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