JP2004212713A

JP2004212713A - 定着装置

Info

Publication number: JP2004212713A
Application number: JP2003000381A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Ogawara; 敏小河原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-01-06
Filing date: 2003-01-06
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】画像形成装置の定着装置において、交流波形のゼロクロスポイントを正確に検出し、適切なタイミングのゼロクロス信号を出力して、正確な定着制御を実現する。
【解決手段】入力側と出力側が電気的に絶縁されたフォトトランジスタカプラ１２を有し、前記フォトトランジスタカプラ１２の入力側に印加された交流波形を前記フォトトランジスタカプラ１２の出力側でゼロクロス検出信号に変換する交流電源のゼロクロス検出手段１−１を備えた定着装置において、前記フォトトランジスタカプラ１２の入力側に交流波形をフィルタリングするフィルタ手段１０を設ける。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置における定着装置に関し、特にその交流電源のゼロクロス検出の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置の定着装置としては、トナー画像の定着のために、交流電源により駆動されるヒータを用いるものがある。ヒータとしては、ハロゲンヒータを熱源とする熱ローラ式のものや、セラミック面発ヒータを熱源とするフィルム加熱式のものが知られている。一般に、セラミックヒータは、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、交流電源により電力が供給される。ヒータには、温度検出素子、例えばサーミスタが設けられている。この温度検出素子によりヒータの温度が検出され、その検出温度情報を基に、定着制御回路はスイッチング素子のオン／オフ制御を行うことによりセラミックヒータへの電力供給をオン／オフし、ヒータの温度が目標の一定温度となるように制御する。このセラミックヒータのオン／オフ制御は、一般的に交流電源の位相制御により行われる。すなわち、交流電源の電源電圧が正から負あるいは負から正に切り替わるポイントを含み、電源電圧が所定の閾値より正であるか負であるかをレベル信号で報知する信号（以下、ゼロクロス信号をいう）を基にトリガをかけて位相制御を行う。一般に、ゼロクロス信号の立ち上がりのエッジ、あるいは立ち下りのエッジから所要の位相だけ遅れてトリガをかけてヒータへの電力供給が制御される。
【０００３】
図４は、従来例である交流電源のゼロクロス検出手段を備えた定着装置の回路図である。定着装置は、ゼロクロス検出手段１、定着ヒータ２と、サーミスタ３、交流電源４と、電源スイッチ５と、定着制御手段６と、フォトトライアックカプラ７を含む制御ドライバ８と、トライアック９とから構成される。
【０００４】
図４において、定着ヒータ２は、電源スイッチ５を介して交流電源４に接続され、また、トライアック９は、制御用ドライバ８を介して定着制御手段６に接続され、電源印加の位相制御が行われる。従って、電源スイッチ５がＯＮ状態でトライアック９がＯＮした時に、定着ヒータ２へ電力が供給される。サーミスタ３は定着ヒータ２の温度を検出し、定着制御手段６に接続されている。このサーミスタ３は、検出した定着ヒータ２の温度の検出信号を定着制御手段６に入力する。定着制御手段６は、サーミスタ３からのアナログ信号をデジタル信号に変換し、定着ヒータ２の温度データを得る。サーミスタ３により検出されたヒータ温度の信号を基に定着制御手段６がトライアック９を制御し、定着ヒータ２への電圧印加／非印加を制御する。ゼロクロス検出手段１は、ゼロクロスポイントを検出する毎に定着制御手段６に対して検出信号を出力する。
【０００５】
図５は定着装置の各部波形を示したものである。図５には４種類の波形の形態、「交流波形」，「ゼロクロス検出信号」，「ヒータトリガ波形」，「ヒータへの供給電圧波形」が示されている。「交流波形」は、画像形成装置へ供給される交流電源の波形を示すものである。「ゼロクロス検出信号」は、ゼロクロス検出手段１に交流電源が供給され、ゼロクロスポイントを検出する毎にゼロクロス検出信号をＬｏｗレベルで出力する形態を示した波形である。「ヒータトリガ波形」は、トライアック９のオン／オフタイミングを制御する信号である。前記サーミスタ３により検出された定着ヒータ２の温度情報および、ゼロクロス検知手段１により検出されたゼロクロス信号を基に定着制御手段６で計算されたタイミングで出力される。「ヒータへの供給電圧波形」は、定着ヒータ２へ供給する電圧波形を示したものである。
【０００６】
なお、斜線で示される部分でヒータへの電力供給が行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図５は「交流波形」が理想的な波形の場合であるが、例えば図６のように、交流電源のゼロクロスポイント付近でノイズが混入した場合、ゼロクロス検出手段１が交流電源のゼロクロスポイントをうまく検出できず、適切なゼロクロス検出信号を定着制御手段６に伝送できない可能性がある。
【０００８】
定着装置は大きな電力を扱う装置であるため、ゼロクロス検出信号の異常や、定着ヒータ２の温度異常を検知した場合、安全上電源スイッチ５を遮断して、ヒータ２への電力供給を停止する制御が定着制御手段６により行われるが、交流波形が図６に示すような波形である場合には、ゼロクロス検出信号の誤検出により、定着制御エラーとなってしまい、適切な定着制御が行われなくなってしまうといった問題を抱えていた。
【０００９】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、定着装置において、交流波形のゼロクロスポイントを正確に検出し、適切なタイミングのゼロクロス信号を出力して、正確な定着制御を実現することを課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明では、定着装置を次の（１）ないし（７）のとおりに構成する。
【００１１】
（１）入力側と出力側が電気的に絶縁されたフォトカプラを有し、前記フォトカプラの入力側に印加された交流波形を前記フォトカプラの出力側でゼロクロス検出信号に変換する交流電源のゼロクロス検出手段を備えた定着装置において、
前記フォトカプラの入力側に交流波形をフィルタリングするフィルタ手段を備えたことを特徴とする定着装置。
【００１２】
（２）前記（１）に記載の定着装置において、
前記フィルタ手段は、前記フォトカプラの入力側に接続された抵抗とコンデンサにより構成されることを特徴とする定着装置。
【００１３】
（３）前記（２）に記載の定着装置において、
前記フォトカプラの入力側に接続された抵抗は、前記フォトカプラの入力側と直列に接続され、前記フォトカプラの入力側に接続されたコンデンサは、前記フォトカプラの入力側と並列に接続されていることを特徴とする定着装置。
【００１４】
（４）前記（２）に記載の定着装置において、
前記フォトカプラの入力側に接続された抵抗は、１個以上が前記フォトカプラの入力側と直列に接続され、かつ、１個以上が前記フォトカプラの入力側と並列に接続されていることを特徴とする定着装置。
【００１５】
（５）前記（１）ないし（４）のいずれかに記載の定着装置において、
前記フォトカプラの出力側にゼロクロス検出信号の位相を補正する位相補正手段を備えたことを特徴とする定着装置。
【００１６】
（６）前記（５）に記載の定着装置において、
前記位相補正手段は、前記フォトカプラの出力側に接続された抵抗とコンデンサにより構成されることを特徴とする定着装置。
【００１７】
（７）前記（６）に記載の定着装置において、
前記フォトカプラの出力側で変換されたゼロクロス検出信号のレベルを変換するトランジスタを備え、前記フォトカプラの出力側に接続された抵抗は、前記トランジスタのベースと直列に接続され、前記フォトカプラの出力側に接続されたコンデンサは前記トランジスタのベース−エミッタ間に接続されることを特徴とする定着装置。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を定着装置の実施例により詳しく説明する。
【００１９】
【実施例】
（実施例１）
図１は、実施例１である“定着装置”の回路図である。なお、従来例と同じ構成部品・手段については、従来例と同一の符号で示している。本実施例が従来例と異なるのは、ゼロクロス検出手段１−１を構成するフォトトランジスタカプラ１２の入力部と並列にコンデンサＣ１を接続し、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３およびコンデンサＣ１によって、交流波形をフィルタリングするフィルタ手段１０を構成しているところと、前記フィルタ手段１０により生じたゼロクロス検出信号の位相ずれを補正するため、前記フォトトランジスタカプラ１２の出力部に抵抗Ｒ４，Ｒ５およびコンデンサＣ２からなる位相補正手段１１を構成しているところである。
【００２０】
定着装置は、ゼロクロス検出手段１−１と、定着ヒータ２と、サーミスタ３と、交流電源４と、電源スイッチ５と、定着制御手段６と、フォトトライアックカプラ７を含む制御ドライバ８と、トライアック９とから構成される。図１において、定着ヒータ２は、電源スイッチ５を介して交流電源４に接続され、また、トライアック９は、制御用ドライバ８を介して定着制御手段６に接続され、電源印加の位相制御が行われる。従って、電源スイッチ５がＯＮ状態でトライアック９がＯＮした時に、定着ヒータ２へ電力が供給される。
【００２１】
サーミスタ３は定着ヒータ２の温度を検出し、定着制御手段６に接続されている。このサーミスタ３は、検出した定着ヒータ温度の検出信号を定着制御手段６に入力する。定着制御手段６は、サーミスタ３からのアナログ信号をデジタル信号に変換し、定着ヒータ２の温度データを得る。サーミスタにより検出されたヒータ温度の信号を基に定着制御手段６がトライアック９を制御し、定着ヒータ２への電圧印加／非印加を制御する。
【００２２】
ゼロクロス検出手段１−１は、ゼロクロスポイントを検出する毎に定着制御段６に対して検出信号を出力する。図２は本定着装置の各部波形を示したものである。図２には４種類の波形の形態、「交流波形」，「ゼロクロス検出信号」，「ヒータトリガ波形」，「ヒータへの供給電圧波形」が示されている。「交流波形」は、画像形成装置へ供給される交流電源の波形を示すものである。前記図６と同様にゼロクロスポイント付近でノイズが混入しているが、本実施例の場合、ゼロクロス検知手段１−１のフォトトランジスタカプラ１２の入力部にコンデンサＣ１および抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３によるフィルタ手段を備えているため、交流波形に混入されたノイズ分をカットし、正確なゼロクロス検出信号をフォトトランジスタカプラ１２の出力部に伝送することができる。本実施例のようにフィルタ手段１０を用いた構成を取った場合、フォトトランジスタカプラ１２に入力される波形は、フィルタ手段１０によりフィルタリングされる。このため、フォトトランジスタカプラ１２の入力交流波形は、交流電源４より出力される交流電圧波形に対して位相ずれを生じ、その結果としてフォトトランジスタカプラ１２の出力部に伝送されるゼロクロス検出信号に位相ずれが生じる。本実施例では、前記フォトトランジスタカプラ１２の出力部に抵抗Ｒ４，コンデンサＣ２からなる位相補正回路を構成することにより、Ｒ４およびＣ２を適切な値に設定し、トランジスタＴｒ１を適切なタイミングでドライブできる。このため定着制御手段６に入力されるゼロクロス検出信号の位相ずれを適切に補正することができる。このようにして、交流波形のゼロクロスポイント付近にノイズが混入した場合においてもゼロクロスポイントを正確に検出し、正確な定着制御を行うことが可能となる。
【００２３】
（実施例２）
図３は、実施例２である“定着装置”の回路図である。なお、従来例と同じ構成部品・手段については、従来例と同一の符号で示している。
【００２４】
本実施例が実施例１と異なるのは、前記フィルタ手段１０により生じたゼロクロス検出信号の位相ずれを補正するため、前記フォトトランジスタカプラ１２の出力部に、抵抗Ｒ４，Ｒ５およびコンデンサＣ２からなる位相補正手段１１と接続されるトランジスタＴｒ２が抵抗内蔵型であるところである。トランジスタＴｒ２を抵抗内蔵型にすることにより、部品点数を削減し、回路のスリム化を実現しながら実施例１と同様、交流波形のゼロクロスポイント付近にノイズが混入した場合においてもゼロクロスポイントを正確に検出し、正確な定着制御を行うことが可能となる。その他については、実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００２５】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、交流波形のゼロクロスポイントを正確に検出でき、適切なタイミングのゼロクロス信号を出力することが可能となり、正確な定着制御を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の回路図
【図２】実施例１の各部波形を示す図
【図３】実施例２の回路図
【図４】従来の定着装置の回路図
【図５】従来の定着装置の各部波形を示す図（ノイズ無し）
【図６】従来の定着装置の各部波形を示す図（ノイズ混入）
【符号の説明】
１−１ゼロクロス検出手段
１０フィルタ手段
１１位相補正手段
１２フォトトランジスタカプラ

Claims

入力側と出力側が電気的に絶縁されたフォトカプラを有し、前記フォトカプラの入力側に印加された交流波形を前記フォトカプラの出力側でゼロクロス検出信号に変換する交流電源のゼロクロス検出手段を備えた定着装置において、
前記フォトカプラの入力側に交流波形をフィルタリングするフィルタ手段を備えたことを特徴とする定着装置。