JP2002164160A - 電力制御装置、電力制御方法、定着装置、記憶媒体およびプログラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘導加熱方式を用い、デジタル的にＰＷＭ制
御を行って定着器を加熱する際、駆動素子にかかる負荷
を軽減できる電力制御装置を提供する。 【解決手段】 ＰＷＭ制御で、パルスのオン幅の設定値
を「Ｎ」から「Ｐ」に変更する場合、セレクト信号ＣＳ
１がＨレベルで選択され、ライト信号ＷＲの立ち上がり
でデータ＝ＰがＤラッチ１０１にラッチされ、次のゼロ
クロス信号ＺＣの立ち上がりでＤラッチ１０２にデータ
＝Ｐがラッチされる。そして、次のオフ側のカウンタ１
０８のリップルキャリー信号ＲＣの立ち上がりで、
「Ｐ」がカウンタ１０３にロードされ、カウンタ１０３
がイネーブルされると、カウンタ１０３は設定値「Ｐ」
のカウント動作を実行する。この結果、入力ＡＣ電圧が
０Ｖ付近のタイミングで設定値の変更が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、画像形成
装置で用紙上に形成された画像を、トナーなどの加熱溶
融体からなる現像剤を用いて現像した後、加熱・定着す
るための発熱源として誘導加熱を用いる際、その電力制
御を行う電力制御装置、電力制御方法、定着装置、記憶
媒体およびプログラムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の画像形成装置は、
現像剤（トナー）により記録紙上にトナー画像を形成す
る画像形成部、およびトナー画像が形成された記録紙を
定着器に搬送する搬送部を有する。図１４は従来の定着
器の構成を示す図である。

【０００３】図示しない搬送部により、定着器８０１の
中に記録紙が図中矢印ａ方向から搬送されると、定着器
８０１はトナー像８１１を記録紙８１０上に加熱・加圧
して定着する。定着器８０１には、加圧ローラ８０３お
よび加熱ローラ８０２が対向して配置されており、記録
紙８１０を圧接する加熱ローラ８０２の内側中心にはハ
ロゲンヒータ８０４が加熱源として設けられている。加
圧ローラ８０３および加熱ローラ８０２は、図示しない
駆動源によってそれぞれ図中矢印ｂ，ｃ方向に回転して
いる。

【０００４】そして、加熱ローラ８０２の表面が所定の
温度に調整されるように、温度検知センサ８０５によっ
て検出された温度に応じて、ハロゲンヒータ８０４をオ
ンオフ制御する温度調整方法が制御回路において多く用
いられている。

【０００５】図１５は従来の制御回路の構成を示す図で
ある。図において、９０５は温度センサとしてのサーミ
スタである。９０１はシーケンスコントローラである。
９０２はソリッドステートリレー（ＳＳＲ）である。９
０３は交流電源である。９０４は比較器である。９０６
は基準抵抗である。

【０００６】サーミスタ９０５は、温度が高い程、その
抵抗値が小さくなる。このため、基準抵抗によって分圧
されたサーミスタおよびグランド（ＧＮＤ）間の電圧
（サーミスタ検出電圧）は、温度が高い程、小さくな
る。

【０００７】温調目標温度としてサーミスタの検出温度
に設定された基準電圧Ｖｒと、サーミスタ検出電圧とを
比較器９０４で比較した結果、温調目標温度（基準電圧
Ｖｒ）よりサーミスタ検出電圧が大きい間、すなわちサ
ーミスタの検出温度が温調目標温度に達していない間、
ＳＳＲ９０２にオン信号が供給される。ここで、ＳＳＲ
９０２は、制御信号がＨレベルのときにオンとなり、Ｌ
レベルのときにオフとなる。

【０００８】オン状態のＳＳＲ９０２は、交流電源９０
３から供給された交流電流をハロゲンヒータ８０４に流
し、これにより加熱ローラ８０２の温度は上昇する。ロ
ーラ表面温度が温調目標温度となり、サーミスタ検出電
圧が基準電圧Ｖｒより小さくなると、比較器９０４の出
力はＳＳＲ９０２をオフにする。

【０００９】このようなオン・オフ制御により、温調目
標温度に加熱ローラ表面温度を保つことが可能である。
尚、シーケンスコントローラ９０１はＡ／Ｄ変換部を有
し、サーミスタ検出電圧をデジタル化し、ソフトウェア
によってデジタル値と基準値とを比較してオン・オフ制
御することも可能である。

【００１０】また、加熱ローラを加熱する手段として、
ローラの近傍に配設された励磁コイルに高周波電流を供
給し、発生した高周波磁界を加熱ローラ表層に作用させ
ることで、ローラ表面の導電層に渦電流を発生させ、こ
の渦電流によるジュール熱で加熱ローラを加熱する誘導
加熱方式を用いた定着器も知られている。この誘導加熱
方式を用いた定着器では、加熱ローラ自体を加熱するこ
とが可能であり、加熱に用いる電力も可変制御可能であ
るので、非常に早く温調目標温度への加熱が可能であ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のように、ハロゲンヒータをオン・オフして加熱ロー
ラの温度を制御する方式では、加熱ローラを加熱するた
めにハロゲンヒータに投入可能な電力は、装置の最大電
力消費が規定値内に収まる範囲内で設定されている。

【００１２】このため、ハロゲンヒータが定着可能温度
よりも十分に低い場合、例えば電源投入直後のウォーム
アップ時、定着に投入可能な電力はハロゲンヒータの消
費電力分しか使用できないので、定着可能な温度まで加
熱する時間が長時間になってしまうという問題があっ
た。

【００１３】一方、加熱のための投入電力を可変制御可
能である誘導加熱方式では、従来、可変制御はアナログ
的に行われていた。この場合、制御ゲインの変更等で
は、制御の幅を広くとれないなどの問題があった。これ
は、制御の自由度を大きくした場合、急激な電流変動等
で駆動素子に大きな負荷がかかり、素子破壊が生じるな
どの懸念による。

【００１４】また、励磁コイル部の電圧を検知し、この
電圧によりスイッチングオンの起動をかける方法（特開
平６−１９９０６４号公報）、スイッチング素子への電
流値に応じてスイッチング素子を制御する方法（特開平
７−３４３１０８号公報）などが知られているが、これ
らの方法は、連続的に駆動動作している期間中、各スイ
ッチングのタイミングの制御に関するものであり、上記
問題を解決するものではない。

【００１５】そこで、本発明は、誘導加熱方式を用い、
デジタル的にＰＷＭ制御を行って定着器を加熱する際、
駆動素子にかかる負荷を軽減できる電力制御装置、電力
制御方法、定着装置、記憶媒体およびプログラムを提供
することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電力制御装置は、入力交流電圧を電源と
し、スイッチングを行って負荷に供給される電力を制御
する電力制御装置において、前記入力交流電圧が略０Ｖ
のレベルを交差する区間をゼロクロスとして検出するゼ
ロクロス検出手段と、該検出されたゼロクロスに同期し
て前記電力制御を切り換える電力制御切換手段とを備え
たことを特徴とする。

【００１７】また、前記電力制御切換手段は、前記スイ
ッチングを行う駆動素子に供給されるパルスを生成する
パルス生成手段を備え、前記電力のオン時間またはオフ
時間に相当する前記パルスの幅を、前記検出されたゼロ
クロスに同期して変更することを特徴とする。

【００１８】さらに、前記電力制御切換手段は、前記検
出されたゼロクロスに同期して前記電力制御のオン・オ
フを切り換えることを特徴とする。

【００１９】本発明の電力制御方法は、入力交流電圧を
電源とし、スイッチングを行って負荷に供給される電力
を制御する電力制御方法において、前記入力交流電圧が
略０Ｖのレベルを交差する区間をゼロクロスとして検出
する工程と、該検出されたゼロクロスに同期して前記電
力制御を切り換える工程とを有することを特徴とする。

【００２０】また、前記電力制御を切り換える工程で
は、前記スイッチングを行う駆動素子に供給されるパル
スを生成する際、前記電力のオン時間またはオフ時間に
相当する前記パルスの幅を、前記検出されたゼロクロス
に同期して変更することを特徴とする。

【００２１】さらに、前記電力制御を切り換える工程で
は、前記検出されたゼロクロスに同期して前記電力制御
のオン・オフを切り換えることを特徴とする。

【００２２】本発明の定着装置は、加熱ローラ、該加熱
ローラ近傍に配置された励磁コイル、および該励磁コイ
ルに高周波電力を供給する高周波電力電源を備え、前記
加熱ローラは記録媒体上に形成された画像としての現像
剤を加熱して定着させる定着装置において、前記高周波
電力電源は、入力交流電圧を電源とし、スイッチングを
行って前記励磁コイルに供給される電力を制御する際、
前記入力交流電圧が略０Ｖのレベルを交差する区間をゼ
ロクロスとして検出するゼロクロス検出手段と、前記ス
イッチングを行う駆動素子に供給されるパルスを生成す
るパルス生成手段と、前記高周波電力のオン時間または
オフ時間に相当する前記パルスの幅を、前記検出された
ゼロクロスに同期して変更するパルス幅変更手段とを備
えたことを特徴とする。

【００２３】本発明の定着装置は、加熱ローラ、該加熱
ローラ近傍に配置された励磁コイル、および該励磁コイ
ルに高周波電力を供給する高周波電力電源を備え、前記
加熱ローラは記録媒体上に形成された画像としての現像
剤を加熱して定着させる定着装置において、前記高周波
電力電源は、入力交流電圧を電源とし、スイッチングを
行って前記励磁コイルに供給される電力を制御する際、
前記入力交流電圧が略０Ｖのレベルを交差する区間をゼ
ロクロスとして検出するゼロクロス検出手段と、該検出
されたゼロクロスに同期して、前記高周波電力電源によ
る電力制御のオン・オフを切り換えるオンオフ切換手段
とを備えたことを特徴とする。

【００２４】また、上記定着装置は前記記録媒体上に画
像を形成する画像形成装置に適用されたことを特徴とす
る。

【００２５】また、本発明は、上記電力制御方法を実現
するためのプログラムコードを保持する記憶媒体、およ
び上記プログラムコードを有するプログラムを特徴とす
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の電力制御装置、電力制御
方法、定着装置、記憶媒体およびプログラムの実施の形
態について図面を参照しながら説明する。本実施形態で
は、カラー画像形成装置に適用される場合を示す。

【００２７】［第１の実施形態］図１は第１の実施の形
態におけるカラー画像形成装置の構成を示す断面図であ
る。図において、２０１はイメージスキャナ部であり、
原稿を読み取り、デジタル信号処理を行う部分である。
２００はプリンタ部であり、イメージスキャナ２０１に
よって読み取られた原稿画像や、図示しないコンピュー
タ等の外部装置から送られてくる画像データに対応した
画像を用紙にフルカラーでプリント出力する部分であ
る。

【００２８】イメージスキャナ部２０１において、２０
２は原稿圧板であり、原稿台ガラス２０３上の原稿２０
４を押圧する。原稿台ガラス２０３上の原稿２０４は、
ハロゲンランプ２０５の光で照射される。原稿からの反
射光はミラー２０６、２０７に導かれ、レンズ２０８に
より３ラインセンサ（以下、ＣＣＤという）２１０上に
像を結ぶ。レンズ２０８には遠赤外カットフィルタ２３
１が設けられている。

【００２９】ＣＣＤ２１０は原稿からの光情報を色分解
し、フルカラー情報であるレッド（Ｒ）、グリーン
（Ｇ）、ブルー（Ｂ）成分を読み取り、信号処理部２０
９に送る。ここで、ハロゲンランプ２０５およびミラー
２０６は、速度Ｖで電気的走査方向（以下、主走査方向
という）に移動し、ミラー２０７は、速度１／２Ｖでラ
インセンサの主走査方向に対して、垂直方向（以下、副
走査方向という）に機械的に動くことにより原稿全面を
走査する。

【００３０】２１１は標準白色板であり、Ｒ、Ｇ、Ｂセ
ンサ２１０ａ〜ｃで読み取るデータの補正データを生成
するために使用される。この標準白色板は、可視光から
赤外光に対して、ほぼ均一の反射特性を示し、可視では
白色の色を呈している。この標準白色板を用い、Ｒ、
Ｇ、Ｂセンサ２１０ａ〜ｃ（可視センサ）の出力データ
の補正（シェーディング）を行う。また、２３０は光セ
ンサであり、フラグ板２２９と共に画像先端信号ＶＴＯ
Ｐを生成する。

【００３１】図２は信号処理部２０９における信号処理
の流れを示す図である。信号処理部２０９では、電気信
号となった画像信号は、次のように処理される。ＣＣＤ
２１０からの信号はＡ／Ｄ＆Ｓ／Ｈ部４１０でデジタル
データに変換されると、シェーディング補正部４１１お
よび入力マスキング部４１２は、デジタルデータに変換
された画像データを補正する。

【００３２】変倍動作時、変倍処理部４１３は変倍処理
を行う。ＬＯＧ変換部４１４はＲＧＢのデータをマゼン
タ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）のデータに変
換し、圧縮伸長部４１５は画像データの圧縮、記憶、伸
長を行う。圧縮伸長部４１５に格納された画像データ
は、後述するプリンタのそれぞれの色に同期して読み出
され、マスキング・ＵＣＲ部４１６でマスキング処理さ
れた後、γ補正部４１７およびエッジ強調部４１８によ
り、Ｍ、Ｃ、Ｙ、ブラック（Ｋ）の出力画像データに変
換された後、プリンタ部２００に送出される。ここで、
イメージスキャナ部２０１における１回の原稿走査につ
き、Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋのうち１つの成分がプリンタ部２０
０に送られ、計４回の原稿走査により１回のプリントア
ウトが完成する。

【００３３】つぎに、プリンタ部２００の動作を示す。
スキャナ部２０１や図示しないコンピュータ等の外部装
置から送られてくる画像信号は、画像書き出しタイミン
グ制御回路２５１に送られる。画像書き出しタイミング
制御回路２５１は、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イ
エロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の画像信号に応じて、半
導体レーザ２５２を変調・駆動する。

【００３４】レーザ光はポリゴンモータ２５６によって
回転するポリゴンミラー２５３で反射され、ｆ−θレン
ズ２５４によってｆθ補正され、折り返しミラー２１６
で反射されて感光ドラム２５５上を走査する。感光ドラ
ム２５５では、予め一次帯電器２４２で一様に帯電が施
されているため、レーザー露光によって感光ドラム２５
５上に静電潜像が形成される。

【００３５】また、感光ドラム２５５の周囲には、マゼ
ンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック
（Ｋ）の各現像器２１９、２２０、２２１、２２２が設
けられており、感光ドラム２５５が４回転する間に４つ
の現像器が交互に感光ドラム２５５に接し、感光ドラム
２５５上に形成されたＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋの静電潜像を各ト
ナーで現像する。

【００３６】一方、用紙給紙部２２４、２２５から給紙
・搬送された用紙９は、感光ドラム側の画像形成に同期
したタイミングで、図示しない吸着高圧発生部に接続さ
れた吸着帯電ブレード２４５により吸着側に帯電が施さ
れた転写ドラム２５８に静電・吸着される。

【００３７】そして、転写位置２４６では、図示しない
転写高圧発生部に接続された転写帯電ブレード２４０に
より感光ドラム２５５側に押し上げられながらトナーを
転写するように、帯電が施されることで画像が転写され
る。

【００３８】この画像形成・転写の動作を４回繰り返し
た後、転写ドラム２５８から分離された用紙９は定着器
２２６でトナー像を用紙９に加熱・定着し、プリント出
力される。ここで、クリーナ２４１は、転写しきれなか
った残留トナーや、感光ドラムに形成されたものの転写
を行わない各種制御用の特定パッチのトナーを感光ドラ
ム２５５からクリーニングする。

【００３９】図３は定着器２２６の構成を示す図であ
る。図において、７０１は加熱ローラである。７０２は
励磁コイルである。７０６はサーミスタである。７０７
はＡ／Ｄコンバータである。７０８はＣＰＵである。７
１０は励磁コイルに高周波電力を供給する誘導加熱電源
である。７１５は基準抵抗である。７１６はパルス生成
部である。７２１は交流電源である。７２２はゼロクロ
ス検出部である。

【００４０】ＣＰＵ７０８、Ａ／Ｄコンバータ７０７お
よびパルス生成部７１６はバスを介して接続され、同じ
バス上に接続されたＲＯＭ（図示せず）に格納されたプ
ログラムにしたがって、シーケンス制御を行う。励磁コ
イル７０２は、高周波電流の供給を受け、高周波磁界を
発生させる誘導加熱コイルである。

【００４１】図４は用紙９に転写されたトナー像の加熱
・定着を行う定着器２２６の構成を概略的に示す断面図
である。励磁コイル７０２は高周波磁界を発生し、図４
に示すように配置されたＩコア７０３と磁気的に結合す
る磁気回路を構成する。

【００４２】加熱ローラ７０１は鉄製の中空のパイプ状
のローラであり、その表面には、表面離型性を高めるた
めに、樹脂コーティングまたは金属メッキなどの表面処
理５０３が施されている。加熱ローラ７０１の内部に
は、前述したように、励磁コイル７０２およびＩコア７
０３からなる磁気回路を設けられており、励磁コイル７
０２により発生させた磁界を有効に加熱ローラ７０１の
表面に作用させる。

【００４３】励磁コイル７０２およびＩコア７０３は、
ローラの長手方向に延びており、Ｉコア７０３を取り巻
くように励磁コイル７０２が配置されている。ここで、
コイルの巻き線を示す○中に“・”が付されている線、
“×”が付されている線はそれぞれ同じ向きに電流が流
れる。Ｉコア７０３は高い透磁率を有するフェライトな
どの材質でできている。

【００４４】５０２は加圧ローラである。図示しない駆
動源により図中矢印ｄ方向に回転する加圧ローラ５０２
および加熱ローラ７０１の間を、トナー像８１１が形成
された記録紙９が通過することで、記録紙９上にトナー
像が定着する。

【００４５】上記構成を有する定着器２２６の動作を示
す。交流電源７２１から誘導加熱電源７１０に交流電力
が供給されている。シーケンス制御を司るＣＰＵ７０８
からパルス生成部７１６を通じて誘導加熱電源７１０に
ＯＮ信号およびＰＷＭ信号が送られると、励磁コイル７
０２に接続された誘導加熱電源７１０の出力端子にはＰ
ＷＭ信号に応じた高周波交流電力が発生することにな
る。

【００４６】図５は誘導加熱電源７１０の構成を示す回
路図である。図において、３０１〜３０４はダイオード
である。３０５はノイズフィルタ用リアクトルである。
３０６はノイズフィルタ用コンデンサである。３０７は
電力スイッチング用ＭＯＳ−ＦＥＴである。３０８はダ
イオードである。３０９はコンデンサである。

【００４７】３１１はＡＮＤゲートである。７２１は誘
導加熱電源７１０の入力に接続されるＡＣ電源である。
７０２は誘導加熱電源７１０の出力に接続される励磁コ
イルである。

【００４８】７１６は誘導加熱電源７１０を制御するよ
うに接続されたパルス生成部である。ＡＣ電源７２１か
ら供給された交流電流は、ダイオード３０１〜３０４に
より整流された脈流となり、ノイズフィルタを構成する
ノイズフィルタ用リアクトル３０５、ノイズフィルタ用
コンデンサ３０６を通過し、整流された波形となる。

【００４９】ここで、ノイズフィルタを構成するリアク
トル３０５、コンデンサ３０６は、ＭＯＳ−ＦＥＴ３０
７のスイッチング周波数に対して十分な減衰量を確保
し、かつ電源周波数に対して減衰することなく通過する
ような定数を有する。

【００５０】パルス生成部７１６から所定パルス幅のＰ
ＷＭ信号とＯＮ信号が誘導加熱電源７１０に送出され
る。ＯＮ信号がＨレベルである場合、ＰＷＭ信号はＭＯ
Ｓ−ＦＥＴ３０７のゲート・ソース間に印加され、ＭＯ
Ｓ―ＦＥＴ３０７はＰＷＭ信号のＨレベル区間で導通状
態となり、整流された入力電流がドレイン電流となり、
励磁コイル７０２を通電することになる。

【００５１】ＰＷＭ信号のＬレベル区間でＭＯＳ−ＦＥ
Ｔ３０７がオープン状態となると、ＭＯＳ−ＦＥＴ３０
７がＯＮしていた時に流れていた電流を励磁コイル７０
２が蓄えていることで逆起電力が発生する。この逆起電
力は、励磁コイル７０２と並列に接続されている共振用
コンデンサ３０９に充電される。この流れ込んできたコ
イル蓄積電流により、共振用コンデンサ３０９の両端電
圧が上昇し、励磁コイル７０２の蓄積エネルギーが無く
なった時点で最大交流電圧が発生する。

【００５２】また、励磁コイル７０２から流れ出た電流
は電圧が上昇するのに反比例して減衰し、コイル電流が
流れなくなる瞬間を通り過ぎた後、今度は逆に共振用コ
ンデンサ３０９に蓄積された電荷が励磁コイル７０２に
向けて電流として流れ出す。そして、共振用コンデンサ
３０９に蓄積された電荷が励磁コイル７０２に戻される
と同時に、共振用コンデンサ３０９の電圧が低下してい
き、ＭＯＳ−ＦＥＴ３０７のドレイン電圧がソース電圧
よりも低下すると、フライホイールダイオード３０８が
オンして順電流が流れる。その後、再びＭＯＳ−ＦＥＴ
３０７がオンして励磁コイル７０２に電流が流れること
で、励磁コイル７０２にはＰＷＭ信号に応じた周波数の
交流電流が流れ続けることになる。

【００５３】このようにして発生した誘導加熱電源７１
０からの所定周波数の交流電力が励磁コイル７０２に供
給されることで、励磁コイル７０２には交流磁界５１が
発生する。図６は励磁コイル７０２に発生した交流磁界
５１を示す図である。

【００５４】励磁コイル７０２に供給される交流電力と
しては、周波数が小さいほど大きな電力が励磁コイル７
０２に投入され、通常２００Ｗから数ｋＷ程度である。
交流電力により発生した交流磁界５１は、対向する加熱
ローラ７０１の表面に渦電流５２を発生させる。この渦
電流５２が加熱ローラ表面を流れることで加熱ローラ７
０１の固有抵抗成分によるジュール熱が加熱ローラ表面
に発生し、加熱ローラ表面が自己発熱することになる。
このとき、高透磁率を有するＩコア７０３に磁界が集中
するので、加熱ローラ７０１のＩコア７０３と向かい合
った加熱ローラ表面部分に多くの渦電流による発熱が引
き起こされる。そして、励磁コイル７０２に投入された
電力が大きい程、発生する交流磁界およびジュール熱が
大きくなる。

【００５５】このようにして得られた加熱ローラ表面の
発熱によりその温度が高くなり、加熱ローラ表面に配置
されたサーミスタ７０６の抵抗値は小さくなる。このと
き、サーミスタ７０６は加熱ローラ７０１の長手方向の
ほぼ中央付近に配置されている。基準抵抗７１５によっ
て分圧されたサーミスタ７０６およびＧＮＤ間の電圧
（サーミスタ検出電圧）は、温度が高い程、小さくな
る。このサーミスタ検出電圧は、Ａ／Ｄコンバータ７０
７によってデジタル化され、ＣＰＵ７０８に入力され
る。ＣＰＵ７０８は、ソフトウェアにしたがって、サー
ミスタ検出電圧と温度基準値とを比較し、誘導加熱電源
７１０に対するＰＷＭ信号のオン／オフのパルス幅を決
定する設定値をパルス生成部７１６に出力する。

【００５６】パルス生成部７１６は、ＣＰＵ７０８から
の設定値にしたがって、ＣＬＫ信号を計数することで、
任意のオン幅、オフ幅を有するＰＷＭ信号を発生する。
図７はパルス生成部７１６の構成を示す回路図である。
図において、１０１、１０２、１０６、１０７、１１
４、１１５はＤラッチである。１０３、１０８はダウン
カウンタである。１０４、１０９、１１２、１１３はＡ
ＮＤゲートである。１０５、１１０はＯＲゲートであ
る。１１１はＳＲラッチである。

【００５７】図８はパルス生成部７１６の各部における
信号の変化を示すタイミングチャートである。ここで、
ＣＳ１〜３はレジスタのセレクト信号である。Ｄａｔａ
はデータバス信号である。ＷＲはライト信号である。Ｚ
Ｃはゼロクロス信号である。ＣＬＫはＣＬＫ信号であ
る。セレクト信号ＣＳ１〜３、データバス信号Ｄａｔ
ａ、ライト信号ＷＲ、ＣＬＫ信号ＣＬＫは、図３に示す
ＣＰＵおよびパルス生成部間のバスに含まれるものであ
る。

【００５８】ゼロクロス信号ＺＣは５０〜６０Ｈｚの倍
周期の１００〜１２０Ｈｚの遅い信号であるのに対し
て、その他の信号は数十ＭＨｚ程度の速い信号である。
セレクト信号ＣＳ１がＨレベルで選択され、ライト信号
ＷＲの立ち上がりでデータ＝ＮがＤラッチ１０１にラッ
チされる。そして、次のゼロクロス信号ＺＣの立ち上が
りでＤラッチ１０２にデータ＝Ｎがラッチされる。

【００５９】駆動電源のＯＮを意味するセレクト信号Ｃ
Ｓ３がＨレベルで選択され、ライト信号ＷＲの立ち上が
りでデータ＝１がＤラッチ１１４にラッチされるととも
に、カウンタ１０３にデータ＝Ｎがロードされる。

【００６０】ＳＲラッチ１１１のＱ出力に接続されたカ
ウンタ１０３のイネーブルＥＮがＨレベルであると、カ
ウンタ１０３はＣＬＫにしたがって、ダウンカウント動
作を行う。カウンタ１０３のカウント値＝０となった時
点で、リップルキャリー信号ＲＣ＝Ｈレベルを出力す
る。この出力により、ＳＲラッチ１１１はリセットさ
れ、Ｑ＝Ｌレベル、Ｑ＊＝Ｈレベルに状態が変化すると
ともに、一方のカウンタ１０８にカウンタ値＝Ｍをロー
ドする。

【００６１】ここで、Ｄラッチ１０６、１０７の動作
は、Ｄラッチ１０１、１０２と同様であるので、その説
明を省略する。カウンタ値＝Ｍがロードされ、イネーブ
ルされたカウンタ１０８はＣＬＫにしたがってダウンカ
ウント動作を行い、カウント値＝０となった時点でリッ
プルキャリー信号ＲＣ＝Ｈレベルに出力する。この出力
により、ＳＲラッチ１１１はセットされ、Ｑ＝Ｈレベ
ル、Ｑ＊＝Ｌレベルに状態が変化するとともに、一方の
カウンタ１０３にカウンタ値＝Ｎのロードを行う。この
繰り返しにより、ＯＮ幅＝Ｎカウント、ＯＦＦ幅＝Ｍカ
ウントのＰＷＭパルスがＳＲラッチ１１１の出力として
生成される。

【００６２】駆動電源のＯＮを意味するセレクタ信号Ｃ
Ｓ３がＨレベルで選択され、ライト信号ＷＲの立ち上が
りでデータ＝１がＤラッチ１１４にラッチされ、次のゼ
ロクロス信号ＺＣの立ち上がりでデータ＝１がＤラッチ
１１５にラッチされる。これにより、ゼロクロス信号に
同期したＯＮ信号が生成される。この結果、入力ＡＣ電
圧が０Ｖ付近のタイミングでＯＦＦ→ＯＮへの変更が行
われることになる。尚、ＯＦＦ時の動作も同様である。

【００６３】また、パルス幅のカウント値の変更に関し
ても、Ｄラッチ１０２、１０７でゼロクロス信号ＺＣと
同期をとる。こうして、十分に速いカウント動作に比
べ、十分に遅いゼロクロス信号ＺＣに同期してカウント
値が変更される。つまり、駆動電源のＯＮ、ＯＦＦの変
更と同様、入力ＡＣ電圧が０Ｖ付近のタイミングでカウ
ント値の変更も行われることになる。

【００６４】図８では、オン幅の設定値を「Ｎ」から
「Ｐ」に変更する場合を示している。セレクト信号ＣＳ
１がＨレベルで選択され、ライト信号ＷＲの立ち上がり
でデータ＝ＰがＤラッチ１０１にラッチされる。そし
て、次のゼロクロス信号ＺＣの立ち上がりでＤラッチ１
０２にデータ＝Ｐがラッチされる。そして、次のオフ側
のカウンタ１０８のリップルキャリー信号ＲＣの立ち上
がりで、「Ｐ」がカウンタ１０３にロードされ、カウン
タ１０３がイネーブルされると、カウンタ１０３は設定
値「Ｐ」のカウント動作を実行する。このとき、ＰＷＭ
信号の変化はゼロクロス信号よりも十分に速いので、入
力ＡＣ電圧がゼロクロスしている間にカウント値の変更
が行われることになる。

【００６５】このＰＷＭ信号およびＯＮ信号が誘導加熱
電源７１０に送られると、励磁コイル７０２に接続され
た誘導加熱電源７１０の出力端子には、ＰＷＭ信号に応
じた周波数に換算された２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度
の高周波交流電力が発生する。このような動作により、
加熱ローラ表面の温度を所定の温度に保つことが可能と
なる。

【００６６】図９はゼロクロス検出部７２２の構成を示
す回路図である。図において、７２１はＡＣ電源であ
る。１１０１〜１１０４はダイオードである。１１０５
〜１１０７は抵抗である。１１０８、１１０９はダイオ
ードである。１１１０はコンデンサである。１１１１は
ツェナーダイオードである。１１１２は抵抗である。１
１１３はトランジスタである。１１１４はフォトカプラ
である。１１１５は抵抗である。

【００６７】図１０はゼロクロス検出部７２２の各部の
信号の変化を示すタイミングチャートである。ダイオー
ド１１０１〜１１０４によって構成されるブリッジ回路
により、ＡＣ電圧Ｖｚ１は正極性の電圧Ｖｚ２に整流さ
れる。そして、抵抗１１０５〜１１０７により分圧され
た電圧がツェナーダイオード１１１１のツェナー電圧以
上のとき、トランジスタ１１１３のベースにツェナー電
圧が印加され、分圧された電圧がツェナーダイオード１
１１１のツェナー電圧以下のとき、トランジスタ１１１
３のベースには分圧された電圧Ｖｚ３が印加される。

【００６８】ここで、ツェナー電圧および分圧抵抗を適
正に選ぶことで、ＡＣ入力電圧が０Ｖ近傍のときだけ、
トランジスタ１１１３がオフされ、それ以外のときはト
ランジスタ１１１３はオンすることになる。これによ
り、ＡＣ入力電圧が０Ｖ近傍のときだけ、フォトカプラ
１１１４のＬＥＤがオフになることで、フォトカプラ１
１１４のフォトトランジスタはオフとなり、ゼロクロス
（ＺｅｒｏＣｒｏｓｓ）信号はＨレベルとなる。これ以
外のとき、トランジスタ１１１３はオンとなり、フォト
カプラ１１１４のＬＥＤはオンし、フォトトランジスタ
もオンすることで、ゼロクロス信号はＬレベルの電圧Ｖ
ｚ４となる。

【００６９】以上示した構成により制御パルス信号およ
びオン信号を生成することで、任意のオン幅、オフ幅を
有するＰＷＭパルスで誘導加熱電源７１０を駆動するこ
とが可能となり、制御性の向上が図れるとともに、入力
ＡＣのゼロクロスのタイミングで、制御オンおよび制御
パルス幅の変更を行うことで、駆動素子への過大な突入
電流などを回避することができる。

【００７０】［第２の実施形態］前述したように、ゼロ
クロス同期の動作は１０ｍｓ程度の比較的遅い周期で行
われるので、ソフトウェアによる割り込み動作で行うこ
とも可能である。

【００７１】図１１は第２の実施形態における定着器２
２６の構成を示す図である。前記第１の実施形態と同一
の構成要素については同一の符号を用いることでその説
明を省略する。第２の実施形態では、パルス生成部１７
１６にゼロクロス信号ＺＣが入力されず、ＣＰＵ７０８
の割り込み入力端子にゼロクロス信号ＺＣが入力され
る。それ以外の構成は図３と同様である。

【００７２】図１２はパルス生成部１７１６の構成を示
す回路図である。前記第１の実施形態のパルス生成部７
１６と比べ、第２の実施形態のパルス生成部１７１６
は、ゼロクロス信号ＺＣと同期して動作するＤラッチ１
０２、１０７、１１５が除去された以外、図７と同様の
構成を有する。これにより、パルス生成部１７１６はＡ
Ｃ入力とは非同期にＰＷＭ動作を行うことになる。

【００７３】図１３はゼロクロス同期によるパルス幅変
更および電源オンオフ処理手順を示すフローチャートで
ある。この処理プログラムはＣＰＵ７０８内のＲＯＭ
（図示せず）に格納されており、ＣＰＵ７０８によって
実行される。同図（Ａ）はパルス幅設定処理手順を示
す。同図（Ｂ）は割込処理を示す。この割り込み処理
は、ゼロクロス信号ＺＣの立ち上がりを検出した時点で
実行される。

【００７４】まず、同図（Ａ）のパルス幅設定処理にお
いて、サーミスタ電圧をアナログデジタル変換（Ａ／
Ｄ）した値から加熱ローラ７０１の温度Ｔを算出する
（ステップＳ１）。検出された温度Ｔと温調目標温度Ｔ
ｃとの比較を行う（ステップＳ２）。温度Ｔが温調目標
温度Ｔｃ以上である場合、ステータスＳ＝０に設定し
（ステップＳ３）、ステップＳ１の処理に戻る。

【００７５】一方、温度Ｔが温調目標温度Ｔｃより低い
場合、ステータスＳ＝１に設定し（ステップＳ４）、パ
ルスのオン幅Ｐｏｎ、オフ幅Ｐｏｆｆを、温調目標温度
Ｔｃと検出温度Ｔの差分の関数としてそれぞれ求め（ス
テップＳ５）、ステップＳ１の処理に戻る。

【００７６】上記処理の過程で、ゼロクロス信号ＺＣの
立ち上がりの割り込みは、約１０ｍｓの周期で発生す
る。割り込み処理では、まずステータスＳを検知し、ス
テータスＳ＝１であるか否かを判別する（ステップＳ１
１）。Ｓ＝１の場合、ステップＳ５で算出されているオ
ン幅Ｐｏｎ、オフ幅Ｐｏｆｆの設定値を、パルス生成部
１７１６にデータ（Ｄａｔａ）として書き込み（ステッ
プＳ１２）、電源ＯＮの設定をデータ（Ｄａｔａ）とし
て書き込み（ステップＳ１３）、割り込み処理を終了す
る。一方、ステップＳ１１でＳ＝０の場合、電源ＯＦＦ
の設定を書き込み（ステップＳ１４）、処理を終了す
る。

【００７７】このような処理を行うことで、ゼロクロス
のタイミングで、ＰＷＭのオン幅、オフ幅の設定および
オン・オフ制御をソフトウェアで実行可能となる。尚、
上記実施形態では、オン幅、オフ幅を関数によって算出
したが、テーブルを用いて導出してもよい。

【００７８】以上が本発明の実施の形態の説明である
が、本発明は、これら実施の形態の構成に限られるもの
ではなく、特許請求の範囲で示した機能、または実施の
形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのよ
うなものであっても適用可能である。

【００７９】例えば、上記実施形態では、図１３（Ｂ）
に示す割り込み処理によって、入力ＡＣゼロクロスに同
期したオン幅Ｐｏｎ、オフ幅Ｐｏｆｆの設定値の書き込
み処理および制御オン／オフの書き込み処理を行ってい
たが、割り込み処理の代わりに、図１３（Ａ）の処理ル
ーチンの中でサブルーチンとして、図１３（Ｂ）に示す
処理を実行するようにしてもよい。この場合、例えば、
ステップＳ５の処理の後、入力ＡＣゼロクロスの有無を
判別し、入力ＡＣゼロクロスが検出された場合、ステッ
プＳ１１以降の処理を実行するようにしてもよい。

【００８０】また、本発明は、前述した実施形態の機能
を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した
記録媒体を用いて、装置にプログラムを供給することに
よって達成される場合にも適用できることはいうまでも
ない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラム
コード自体が本発明の新規な機能を実現することにな
り、プログラムおよびそのプログラムを記憶した記憶媒
体は本発明を構成することになる。

【００８１】上記実施形態では、図１３のフローチャー
トに示すプログラムコードは記憶媒体であるＲＯＭに格
納されている。プログラムコードを供給する記憶媒体と
しては、ＲＯＭに限らず、例えばフロッピーディスク、
ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、不揮発性のメモリカー
ドなどを用いることができる。

【００８２】

【発明の効果】本発明によれば、電力制御性を向上でき
る。また、パルス幅変更の際、スイッチング素子への過
大な突入電流を防止できる。さらに、高周波電源オンの
際、スイッチング素子への過大な突入電流を防止する。

【００８３】これにより、誘導加熱方式を用い、デジタ
ル的にＰＷＭ制御を行って定着器を加熱する際、駆動素
子にかかる負荷を軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態におけるカラー画像形成装置
の構成を示す断面図である。

【図２】信号処理部２０９における信号処理の流れを示
す図である。

【図３】定着器２２６の構成を示す図である。

【図４】用紙９に転写されたトナー像の加熱・定着を行
う定着器２２６の構成を概略的に示す断面図である。

【図５】誘導加熱電源７１０の構成を示す回路図であ
る。

【図６】励磁コイル７０２に発生した交流磁界５１を示
す図である。

【図７】パルス生成部７１６の構成を示す回路図であ
る。

【図８】パルス生成部７１６の各部における信号の変化
を示すタイミングチャートである。

【図９】ゼロクロス検出部７２２の構成を示す回路図で
ある。

【図１０】ゼロクロス検出部７２２の各部の信号の変化
を示すタイミングチャートである。

【図１１】第２の実施形態における定着器２２６の構成
を示す図である。

【図１２】パルス生成部１７１６の構成を示す回路図で
ある。

【図１３】ゼロクロス同期によるパルス幅変更および電
源オンオフ処理手順を示すフローチャートである。

【図１４】従来の定着器の構成を示す図である。

【図１５】従来の制御回路の構成を示す図である。

【符号の説明】 １０２、１０７、１１５ Ｄラッチ １０３、１０８ カウンタ ３０７ ＭＯＳ−ＦＥＴ ７０１ 加熱ローラ ７０２ 励磁コイル ７０６ サーミスタ ７０８ ＣＰＵ ７１０ 誘導加熱電源 ７１６ パルス生成部 ７２２ ゼロクロス検出部 ＺＣ ゼロクロス信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 3/00 ３１０ Ｈ０５Ｂ 3/00 ３１０Ｋ 6/06 ３６３ 6/06 ３６３ Ｆターム(参考） 2H033 BA25 BB17 BE06 CA30 CA46 CA48 3K058 AA23 BA18 CA07 CB04 GA06 3K059 AA08 AB19 AC03 AC26 AD07 AD13 BD07 CD03 5H007 BB04 CA02 CB07 DB01 DB12 DC04 EA02 5H420 BB12 BB14 CC02 CC04 EA12 EA20 EA26 EB02 EB04 EB05 EB09 EB13 EB26 EB38 EB40 FF11 FF14

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力交流電圧を電源とし、スイッチング
   を行って負荷に供給される電力を制御する電力制御装置
   において、 前記入力交流電圧が略０Ｖのレベルを交差する区間をゼ
   ロクロスとして検出するゼロクロス検出手段と、 該検出されたゼロクロスに同期して前記電力制御を切り
   換える電力制御切換手段とを備えたことを特徴とする電
   力制御装置。
2. 【請求項２】 前記電力制御切換手段は、前記スイッチ
   ングを行う駆動素子に供給されるパルスを生成するパル
   ス生成手段を備え、前記電力のオン時間またはオフ時間
   に相当する前記パルスの幅を、前記検出されたゼロクロ
   スに同期して変更することを特徴とする請求項１記載の
   電力制御装置。
3. 【請求項３】 前記電力制御切換手段は、前記検出され
   たゼロクロスに同期して前記電力制御のオン・オフを切
   り換えることを特徴とする請求項１または２記載の電力
   制御装置。
4. 【請求項４】 入力交流電圧を電源とし、スイッチング
   を行って負荷に供給される電力を制御する電力制御方法
   において、 前記入力交流電圧が略０Ｖのレベルを交差する区間をゼ
   ロクロスとして検出する工程と、 該検出されたゼロクロスに同期して前記電力制御を切り
   換える工程とを有することを特徴とする電力制御方法。
5. 【請求項５】 前記電力制御を切り換える工程では、前
   記スイッチングを行う駆動素子に供給されるパルスを生
   成する際、前記電力のオン時間またはオフ時間に相当す
   る前記パルスの幅を、前記検出されたゼロクロスに同期
   して変更することを特徴とする請求項４記載の電力制御
   方法。
6. 【請求項６】 前記電力制御を切り換える工程では、前
   記検出されたゼロクロスに同期して前記電力制御のオン
   ・オフを切り換えることを特徴とする請求項４または５
   記載の電力制御方法。
7. 【請求項７】 加熱ローラ、該加熱ローラ近傍に配置さ
   れた励磁コイル、および該励磁コイルに高周波電力を供
   給する高周波電力電源を備え、前記加熱ローラは記録媒
   体上に形成された画像としての現像剤を加熱して定着さ
   せる定着装置において、 前記高周波電力電源は、入力交流電圧を電源とし、スイ
   ッチングを行って前記励磁コイルに供給される電力を制
   御する際、前記入力交流電圧が略０Ｖのレベルを交差す
   る区間をゼロクロスとして検出するゼロクロス検出手段
   と、 前記スイッチングを行う駆動素子に供給されるパルスを
   生成するパルス生成手段と、 前記高周波電力のオン時間またはオフ時間に相当する前
   記パルスの幅を、前記検出されたゼロクロスに同期して
   変更するパルス幅変更手段とを備えたことを特徴とする
   定着装置。
8. 【請求項８】 加熱ローラ、該加熱ローラ近傍に配置さ
   れた励磁コイル、および該励磁コイルに高周波電力を供
   給する高周波電力電源を備え、前記加熱ローラは記録媒
   体上に形成された画像としての現像剤を加熱して定着さ
   せる定着装置において、 前記高周波電力電源は、入力交流電圧を電源とし、スイ
   ッチングを行って前記励磁コイルに供給される電力を制
   御する際、前記入力交流電圧が略０Ｖのレベルを交差す
   る区間をゼロクロスとして検出するゼロクロス検出手段
   と、 該検出されたゼロクロスに同期して、前記高周波電力電
   源による電力制御のオン・オフを切り換えるオンオフ切
   換手段とを備えたことを特徴とする定着装置。
9. 【請求項９】 前記記録媒体上に画像を形成する画像形
   成装置に適用されたことを特徴とする請求項７または８
   記載の定着装置。
10. 【請求項１０】 請求項４乃至６のいずれかに記載の電
    力制御方法を実現するためのプログラムコードを保持す
    る記憶媒体。
11. 【請求項１１】 請求項４乃至６のいずれかに記載の電
    力制御方法を実現するためのプログラムコードを有する
    プログラム。