JP2007264927A - 信号処理装置、電流検出装置、電力制御装置、およびこれらを具備する画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源ノイズによる影響の少ない、タイミング信号（ＤＩＳ信号）を出力する信号処理装置を提供する。
【解決手段】ゼロクロス信号生成部で生成したゼロクロス信号の立上りエッジおよび立下りエッジを検出するエッジ検出部と、エッジ検出部から出力される第一の信号を入力し第二の信号を出力する信号処理部とを備え、信号処理部は、入力した第一の信号のうち立下りエッジはそのまま立下りエッジとして第二の信号として出力し、立上りエッジは立上りエッジを入力後所定時間立下りエッジを入力していない場合のみ第二の信号として立上りエッジを出力する処理を行い（Ｓ９５）、前記所定時間は、前記信号処理部における演算処理機能の監視時間の最小値を最小値とし、交流電源の最大周波数の１／２周期の間で規定される値を最大値として、前記最小値から前記最大値の範囲内で設定する信号処理装置。
【選択図】図９

Description

本発明は、画像形成装置に好適な信号処理装置、電流検出装置、電力制御装置およびこれらを用いた画像形成装置に関し、特に、これらの電源ノイズ対策に関するものである。

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。
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装置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る。そして、ハロゲンヒータを熱源とする熱ローラ式の熱定着装置（特許文献１参照）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熱定着装置（特許文献２参照）が用いられている。

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る。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、定着装置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行われる。

また、トライアック等のスイッチング素子の故障や電力制御の暴走によりヒータが異常発熱した場合に温度検出素子によりヒータの過昇温を検出して、交流電源からヒータへの電力供給を遮断する。

定着装置の温度を温調制御する際に、シーケンスコントローラは、温度検出素子から検出される温度と、予め設定されている目標温度とを比較する。これによりヒータに供給する電力比を算出してそれに相当する位相角または波数を決定し、その位相条件または波数条件でスイッチング素子をオン／オフ制御する。

ヒータに電力供給される交流電源は、例えば８５Ｖ〜１４０Ｖまたは１８７Ｖ〜２６４Ｖと電源電圧範囲は広いため、全点灯でヒータに通電された場合、電源電圧範囲が８５Ｖ〜１４０Ｖで約２．７倍，１８７Ｖ〜２６４Ｖで約２倍の電力差が生じることになる。また、シーケンスコントローラが所定の温度になるようにヒータへの通電電流を制御しているため、定着装置に厚紙などの紙が通紙されると普通紙の場合と比べて多めの電力、つまり電流が供給される。所定の温度に維持されるように制御するため、紙種によっては必要以上に電力を供給してしまう場合があった。

そこで、例えば、特許文献３で提案されているように、ヒータへの通電電流を検知して最大供給可能電流値以下で供給電力を制御することが可能である。しかしながら、高出力であるセラミック面発ヒータに電力を供給し温度制御する際に、制御の応答性を速くするため位相制御を行う場合が多い。制御の応答性が速くなると、小さい周期で電流を検出する必要が生じ、制御位相角により電流平均値と実効値の差も大きなる。供給電力を制御する場合、最大供給可能電流値が実効値で規定されることが多いため、平均値で電流を検知している場合、シーケンスコントローラで実効値に変換する誤差が制御の精度に影響することになる。

また、セラミック面発ヒータが暴走した場合に、温度検出素子で過昇温を検知してヒータへの通電電流を遮断する構成とは別に、ヒータへの電流を検知して通常制御中の電流よりも大きい場合を検知する構成をとる。つまり、この検知により暴走状態であると判断した場合にヒータへの通電電流を遮断する構成をとる場合がある。通常状態と暴走状態の差は、実効電力つまり実効電流によって規定される。従って、従来精度良く検知するために実効電流値を検出し、必要以上の電流を定着装置を構成するヒータに供給しないために最大供給可能電流値以下で供給電力を制御していた。
特開２００４−１２８２３号公報 特開平４−２０４９８０号公報 特開２００４−２２６５５７号公報

前述の従来例のようにヒータの通電実効電流を精度良く検知する制御を実施する場合に用いる回路として、商用電源を監視し或る閾値以下となった場合にパルスを出力するゼロクロス（ＺＥＲＯＸ）回路がある。そして、この出力される信号（以下、ＺＥＲＯＸ信号という）をトリガーとして実効電流値検知回路のタイミング信号（以下ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ信号）として使用していた。また実効電流検知回路においては商用周波数周期もしくは半周期毎の積分値を出力しており、前記ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ信号により積分後の出力電流に対してＯＮ／ＯＦＦのスイッチ制御を行っていた。

しかしながら商用電源の波形は、従来使用する地域や施設、近辺の状況により様々である。例えば大電力を消費する機械が起動した瞬間や高レベルのノイズを発生する装置が付近で使用されていると商用電源ラインの波形に歪みやノイズが重畳されてしまうことがある。そもそも地域によってはこのような電源を乱す装置が無い場合でも波形に歪みやノイズを含んでいる場合もある。

この様なノイズを含む電源を入力して使用していてＺＥＲＯＸ信号にノイズが混入した場合、ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ信号にも結果として意図しない制御信号が出力されてしまい実効電流値の検出精度が落ちてしまうことになる。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、次の装置を提供することを課題とするものである。

電源ノイズによる影響の少ない、タイミング信号（ＤＩＳ信号）を出力する信号処理装置。この信号処理装置を用いることによる検出精度のよい電流検出装置。この電流検出装置を用いることにより電流を精度よく検出して過電流の抑制、遮断を精度よくできる電力制御装置。この電力制御装置を用いることにより、定着装置のヒータ電流について、過電流の抑制、遮断を精度よくできる画像形成装置。

前記課題を解決するため、本発明では、信号処理装置、電流検出装置、電力制御装置、およびこれらを具備する画像形成装置を次のとおりに構成する。

（１）交流電源の波形のゼロクロス点を検知しゼロクロス信号を生成するゼロクロス信号生成部と、
前記ゼロクロス信号生成部で生成したゼロクロス信号の立上りエッジおよび立下りエッジを検出するエッジ検出部と、
前記エッジ検出部から出力される第一の信号を入力し第二の信号を出力する信号処理部とを備え、
前記信号処理部は、入力した第一の信号のうち立下りエッジはそのまま立下りエッジとして第二の信号として出力し、立上りエッジは立上りエッジを入力後所定時間立下りエッジを入力していない場合のみ第二の信号として立上りエッジを出力する処理を行い、
前記所定時間は、前記信号処理部における演算処理機能の監視時間の最小値を最小値とし、前記交流電源の最大周波数の１／２周期の間で規定される値を最大値として、前記最小値から前記最大値の範囲内で設定する信号処理装置。

（２）交流電源の波形のゼロクロス点を検知しゼロクロス信号を出力するゼロクロス信号生成部と、
前記ゼロクロス信号生成部で生成したゼロクロス信号の立上りエッジおよび立下りエッジを検出するエッジ検出部と、
前記エッジ検出部から出力される第一の信号を入力し第二の信号を出力する信号処理部とを備え、
前記信号処理部は、入力した第一の信号のうち立上りエッジはそのまま立上りエッジとして第二の信号として出力し、立下りエッジは、立下りエッジ入力後、所定時間立上りエッジを受信していない場合のみ第二の信号として立下りエッジを出力する処理を行い、
前記所定時間は、信号処理部における演算処理機能の監視時間の最小値を最小値とし、前記交流電源の最大周波数の１／２周期の間で規定される値を最大値として、前記最小値から前記最大値の範囲内で設定する信号処理装置。

（３）前記（１）または（２）に記載の信号処理装置と、
商用電源からの入力電流にかかる、商用周波数周期または半周期毎の積分処理を行う積分手段と、
前記積分手段における積分処理を前記信号処理装置の第二の信号に応じてリセットするリセット手段と、
を備え、前記積分手段の出力を電流検出出力として出力する電流検出装置。

（４）前記（３）に記載の電流検出装置において、
前記積分手段は、前記入力電流の２乗値を積分する電流検出装置。

（５）商用電源の位相制御または波数制御により出力電力の制御を行う電力制御手段と、
前記（３）または（４）に記載の電流検出装置と、
出力電流の抑制および／または遮断を行う保護手段と、
制御手段と、
を備え、前記電流検出装置により出力電流を検出する電力制御装置であって、
前記制御手段は、前記電流検出装置で検出した出力電流が所定値を超えた場合に、前記保護手段を実行させる電力制御装置。

（６）前記（５）に記載の電力制御装置により定着装置の発熱体を付勢する特徴とする画像形成装置。

（７）前記（６）に記載の画像形成装置において、
前記第一の信号を、前記位相制御または波数制御のタイミング信号とする画像形成装置。

本発明によれば、電源ノイズによる影響の少ない、タイミング信号（ＤＩＳ信号）を出力する信号処理装置を得ることができる。この信号処理装置を用いることにより検出精度のよい電流検出装置を得ることができる。この電流検出装置を用いることにより電流を精度よく検出して過電流の抑制、遮断を精度よくできる電力制御装置を提供することができる。さらに、この電力制御装置を用いることにより、定着装置のヒータ電流について、過電流の抑制、遮断を精度よくできる画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、画像形成装置の実施例により詳しく説明する。

図１は、実施例１である“電子写真プロセスを用いた画像形成装置”（レ−ザプリンタ）の概略構成図である。

レーザプリンタ本体１０１（以下、本体１０１という）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が設けられている。さらに、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装置１０９が設けられている。定着装置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。

また、前記レーザスキャナ１０７は、後述する外部装置１３１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を有する。さらに、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。

そして、前記画像形成部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、定着装置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から構成されている。

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いる。さらに、感光ドラム１１７を含む画像形成部１０８の各ユニット、定着装置１０９、排紙ローラ１１１にも駆動力を与えている。

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、定着装置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っている。

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で接続されている。そして、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。

図２に本実施例におけるセラミックヒータの駆動および制御回路を示す。１は、本画像形成装置を接続する交流電源である。本画像形成装置は、交流電源をＡＣフィルタ２，カレントトランス２５，リレー４１を介してセラミックヒータ２４（図１の１０９ｃ相当）の発熱体３，発熱体２０へ供給することによりセラミックヒータ２４を構成する発熱体３，発熱体２０を発熱させる。

この発熱体３への電力の供給は、トライアック４の通電、遮断により制御を行う。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ーラ１１（図１の１２６相当）からのＯＮ１信号にしたがって動作する。

発熱体２０への電力の供給は、トライアック１３の通電、遮断により制御を行う。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ーラ１１からのＯＮ２信号にしたがって動作する。

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。ゼロクロス検出回路１２では、商用電源電圧がある閾値以下の電圧になっていることをエンジンコントローラ１１に対してパルス信号として報知する。以下、エンジンコントローラ１１に送出されるこの信号をＺＥＲＯＸ信号と呼ぶ。エンジンコントローラ１１はＺＥＲＯＸ信号のパルスのエッジを検知し、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。

トライアック４および１３に制御されて発熱体３および２０に通電されるヒータ電流は、カレントトランス２５によって電圧変換され、電流検出回路２７に入力される。電流検出回路２７では、電圧変換されたヒータ電流波形を実効値もしくはその２乗値に変換し、ＨＣＲＲＴ１信号，ＨＣＲＲＴ２信号としてエンジンコントローラ１１にＡ／Ｄ入力される。

また、２１は発熱体３，２０が形成されているセラミックヒータ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る。この温度検出素子２１はセラミックヒータ２４上に発熱体３，２０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（図１の１０９ｄ相当）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、エンジンコントローラ１１にＴＨ信号としてＡ／Ｄ入力される。セラミックヒータ２４の温度は、ＴＨ信号としてエンジンコントローラ１１において監視され、エンジンコントローラ１１の内部で設定されているセラミックヒータ２４の設定温度と比較される。これによって、セラミックヒータ２４を構成する発熱体３，２０に供給するべき電力比を算出する。そして、その供給する電力比に対応した位相角（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ーラ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。

発熱体３，２０に供給する電力比を算出する際に、電流検出回路２７から報知されるＨＣＲＲＴ信号１を基に上限の電力比を算出して、その上限の電力比以下の電力が通電されるように制御する。

例えば、位相制御の場合、下記のような表をエンジンコントローラ１１内に有しており、この制御表に基づき制御を行う。

さらに、発熱体３，２０に電力を供給していて、制御装置が故障し、発熱体３，２０が熱暴走に至った場合、過昇温を防止する一手段として、過昇温防止装置２３がセラミックヒータ２４上に配されている。過昇温防止装置２３は、例えば温度ヒューズやサーモスイッチである。

電力供給制御装置の故障により、発熱体３，２０が熱暴走に至り過昇温防止装置２３が所定の温度以上になると、過昇温防止装置２３がオープンになり、発熱体３および２０への通電が断たれる。

また、エンジンコントーラ１１において、温度制御の設定温度とは別に異常高温検知温度が設定されており、ＴＨ信号から検知される温度がその異常高温検知温度以上になった場合は、発熱体３および２０への通電を遮断する。すなわち、エンジンコントローラ１１がＲＬＤ信号をＬｏｗレベルとし、トランジスタ４２をオフにし、リレー４１をオフにすることにより、発熱体３および２０への通電を遮断する。通常、温度制御時には常に、エンジンコントローラ１１はＲＬＤ信号をＨｉｇｈレベルとして送出し、トランジスタ４２をオンにし、リレー４１をオンにしている。抵抗４３は電流制限抵抗であり、抵抗４４はベース・エミッタ間のバイアス抵抗である。ダイオード４５はリレー４１のオフ時の逆起電力吸収用素子である。

さらに、電流検出回路２７から報知されるＨＣＲＲＴ信号２により、エンジンコントローラ１１は発熱体３または２０への通電電流を検知する。そして、所定時間予め設定された異常電流値以上になった場合は、ＲＬＤ信号をＬｏｗレベルとし、熱体３および２０への通電を遮断する。

本実施例におけるセラミックヒータ２４の概略構成について、図３により説明する。ａはセラミック面発ヒータの断面図であり、ｂは発熱体３２（図２の３相当），３３（図２の２０相当）が形成されている面を示しており、ｃはｂの示している面と相対する面を示している。

セラミック面発ヒータ２４は、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックス系の絶縁基板３１と、絶縁基板３１面上にペースト印刷等で形成されている発熱体３２，３３と、２本の発熱体を保護しているガラス等の保護層３４から構成されている。保護層３４上に、セラミック面発ヒータ２４の温度を検出する温度検出素子２１と過昇温防止装置２３が、配設されている。すなわち、記録紙の搬送基準、つまり発熱部３２ａ、３３ａの長さ方向の中心に対して左右対称な位置であり、かつ通紙可能な最小の記録紙幅よりも内側の位置に配設されている。

発熱体３２は、電力が供給されると発熱する部分３２ａと、電極部３２ｃ，３２ｄと発熱体を接続する導電部３２ｂと、コネクタを介して電力が供給される電極部３２ｃ，３２ｄから構成されている。発熱体３３は、電力が供給されると発熱する部分３３ａと、電極部３２ｃ，３３ｄと接続される導電部３３ｂと、コネクタを介して電力が供給される電極部３２ｃ，３３ｄから構成されている。電極部３２ｃは、発熱体３２（３）と３３（２０）の２本の発熱体に接続されており、発熱体３２，３３の共通の電極となっている。また、発熱体３２，３３が印刷されている絶縁基板３１との対向面側に摺動性を向上させるためにガラス層が形成される場合もある。

共通電極３２ｃには、交流電源１のＨＯＴ側端子から過昇温防止装置２３を介して接続される。電極部３２ｄは発熱体３２（３）を制御するトライアック４に接続され、交流電源１のＮｅｕｔｒａｌ端子に接続される。電極部３３ｄは発熱体３３（２０）を制御するトライアック１３に電気的に接続され、交流電源１のＮｅｕｔｒａｌ端子に接続される。

セラミックヒータ２４（１０９ｃ）は、図４に絶縁基板３１で示したように、フィルムガイド６２によって支持されている。６１（１０９ａ）は、円筒状の耐熱材製の定着フィルムであり、セラミックヒータ２４を下面側に支持させたフィルムガイド６２に外嵌させてある。そして、フィルムガイド６２の下面のセラミックヒータ２４と、加圧部材としての弾性加圧ローラ６３とを定着フィルム６１を挟ませて弾性加圧ローラ６３の弾性に抗して所定の加圧力をもって圧接させて加熱部としての所定幅の定着ニップ部を形成する。

また、過昇温防止装置２３、例えば、サーモスタットがセラミックヒータ２４の絶縁基板３１面上または、保護層３４面上に当接されている。サーモスタット２３はフィルムガイド６２に位置を矯正され、サーモスタット２３の感熱面がセラミックヒータ２４の面上に当接されている。図示はしていないが、温度検出素子２１も同様にセラミックヒータ２４の面上に当接されている。ここで、図４のように、セラミックヒータ２４は、発熱体がニップ部と反対側にあっても、発熱体がニップ部側にあってもかまわない。また、フィルム６１の摺動性を上げるために、フィルム６１とセラミックヒータ２４との界面に摺動性のグリースを塗布してもかまわない。

図５に電流検出回路２７のブロック詳細図、図６〜図８に本回路の概略の動作波形を示す。ヒータに電流が通電される（図６の６０１）。カレントトランス２５によって１次側の電流波形が２次側において電圧波形に変換される。カレントトランス２５からの出力をダイオード５１、５３によって整流し、負荷抵抗５２、５４に供給する。ダイオード５３によって半波整流された波形（６０３）を抵抗５５を介して、乗算器５６に入力する。乗算器５６は２乗した波形（６０４）を出力する。２乗された波形は抵抗５７を介してＯＰ−ＡＭＰ５９の−端子に入力され、ＯＰ−ＡＭＰ５９の＋端子には抵抗５８を介してリファレンス電圧９１が入力されており、帰還抵抗６０により反転増幅される。ＯＰ−ＡＭＰ５９は片電源で電源供給されている。

リファレンス電圧９１を基準に反転増幅された波形（６０５）、つまりＯＰ−ＡＭＰ５９の出力は、ＯＰ−ＡＭＰ７２の＋端子に入力される。

ＯＰ−ＡＭＰ７２ではリファレンス電圧と＋端子に入力された波形の電圧差と抵抗７１により決定される電流がコンデンサ７４に流入されるようにＯＰ−ＡＭＰ７２がトランジスタ７３を制御している。コンデンサ７４はリファレンス電圧と＋端子に入力された波形の電圧差と抵抗７１に決定される電流で充電される。ダイオード５３による半波整流区間が終わると、コンデンサ７４への充電電流がなくなる。これにより、コンデンサ７４の電圧値がピークホールドされ、ダイオード５１の半波整流期間にトランジスタ７５をオンすることによりコンデンサ７４の電圧をリセットする（６０６）。

トランジスタ７５はコンパレータＩＣ８１から抵抗８０を介して出力されるＤＩＳ信号（６０７）によりオン／オフ制御されている。コンパレータＩＣ８１の基準端子には制御電源Ｖｃｃから抵抗８２と８３で分圧された値が基準電圧として入力され、もう片方の端子にはコンデンサ８７にかかる電圧９０が入力される。このコンデンサ８７はトランジスタ８５、抵抗８４、８６やその他図示しない素子より構成される定電流回路より流される電流により充電される。またエンジンコントローラ１１（図１の１２６相当）から出力されるＤＩＳ信号によりトランジスタ８８がオンすることによりコンデンサ８７に充電された電圧がリセットされる。

ＤＩＳ信号は、ＺＥＲＯＸ信号の立上りエッジから所定時間Ｔｄｌｙ後にオンし、ＺＥＲＯＸ信号の立ち下がりエッジで、もしくは直前でオフすることにより、ダイオード５３の半波整流期間のヒータ電流期間に干渉することなく制御することができる。

つまりコンデンサ７４のピークホールド電圧は、カレントトランス２５によって電流波形が２次側に電圧変換された波形の２乗値の半周期分の積分値となり、コンデンサ７４の電圧がＨＣＲＲＴ１信号としてエンジンコントローラ１１に送出される。なおカレントトランスの基準電位はリファレンス電圧９１からバッファ６１を介して決定されている。

また図７はＺＥＲＯＸ信号にノイズが重畳した波形を示している（７０２）。このままでは、エンジンコントローラ１１に入力されるＺＥＲＯＸ信号は７０３のようになり、この場合は本来７０４の（Ｂ）のタイミングでｄｅｌａｙを設定する制御を行おうとしても、（Ａ）のタイミングでＤＩＳ信号がオンしてしまう。その結果、ＨＣＲＲＴ信号が（Ａ）のタイミングでオフしてしまい、電流を誤検出するおそれが生ずる。

次に本実施例の制御についてシーケンスの概略を図８および図９に示す。
エンジンコントローラ１１にて、図９に示すシーケンスに従い処理が実行される。ここでは図８の信号経過にあてはめて説明をする。Ｓ９１でＺＥＲＯＸ信号監視処理を行い、Ｌｏｗレベルを検知するとＳ９２に遷移してＺＥＲＯＸ信号のＨｉｇｈレベルの監視処理を行う。図８のタイミング（Ｃ）でＺＥＲＯＸ信号の立上りエッジ（Ｌｏｗ→Ｈｉｇｈ）を検知するとＳ９３に遷移し、エンジンコントローラ１１の信号制御部がタイマーカウント処理をスタートさせる。Ｓ９４でＺＥＲＯＸ信号のレベル監視を行い、Ｌｏｗレベルを検知すると（タイミングＤ）、Ｓ９７に遷移して先程スタートしたタイマーカウント動作のリセット処理を行い、Ｓ９２にジャンプする。Ｓ９４のレベル監視処理でＬｏｗレベルを検知していないとＳ９５に遷移してタイマーのカウント値Ｔｄを参照して所定時間が経過しているかの判断を行う。所定時間経過している場合はＤＩＳ信号をオンする（図８のタイミングＥ）。Ｓ９５で所定時間が経過していない場合は再度Ｓ９４にジャンプ処理を行う。タイミングＥでＤＩＳ信号をＯＮした後にＺＥＲＯＸ信号のＯＦＦタイミング（タイミングＦ）に到達するとＤＩＳ信号をＯＦＦする。

タイマーカウンタの所定時間設定値Ｔｄについて説明する。エンジンコントローラ１１のプログラムはＲＯＭに記述されたプログラムに従い順次実行されている。多くの場合はメインの関数、もしくはオペレーティングシステムによりプログラムはループ処理されており、ループ１周（１ラウンド）を基準としてタイミング制御を行う。もしくは多くのマイコンはタイマー割込み機能を有しておりタイマー割込みの時間設定により周期的なタイミング制御が可能である。前記のＳ９５で参照する所定時間Ｔｄは、ループ１周、もしくは最短タイマー割込み時間、またこれらを単位時間とした設定値で最小値が設定される。またＴｄの最大値は、ＺＥＲＯＸ信号の立ち下がりエッジもしくは直前のタイミングとしている。すなわち、Ｔｄの最大値は、交流電源の最大周波数の１／２周期の間で規定される値を最大値とする。前述した様にＺＥＲＯＸ信号の立ち下がりエッジもしくは直前のタイミングを最大値とすることにより半波整流期間のヒータ電流期間に干渉することがなくなる。

前述のように、ＺＥＲＯＸ信号のＨｉｇｈ検知から所定時間Ｔｄ経過するまでにＺＥＲＯＸ信号のＬｏｗを検知した場合は、電源ノイズの影響としてＺＥＲＯＸ信号のＬｏｗを無視することにより、正しいタイミングのＤＩＳ信号を出力することができる。

なお、本実施例は、正論理回路で構成されているが、負論理回路によっても同様に実施することができる。

以上説明したように、本実施例によれば、電源ノイズによる影響の少ない、タイミング信号（ＤＩＳ信号）を出力する信号処理装置を得ることができる。この信号処理装置を用いることにより検出精度のよい電流検出装置を得ることができる。この電流検出装置を用いることにより電流を精度よく検出して過電流の抑制、遮断を精度よくできる電力制御装置を提供することができる。さらに、この電力制御装置を定着装置のヒータ電流供給源として用いることにより、定着装置のヒータ電流について、過電流の抑制、遮断を精度よくできる画像形成装置を提供することができる。

実施例１である画像形成装置の概略構成を示す図 実施例１における定着装置の制御および駆動回路を示す図 セラミックヒータの概略を示す図 定着装置の概略構成を示す図 電流検出回路の回路図 電流検出回路の概略動作波形を示す図 電流検出回路の概略動作波形を示す図 電流検出回路の概略動作波形を示す図 電流検出回路におけるノイズ除去シーケンスを示すフローチャート

符号の説明

１１ エンジンコントローラ
２７ 電流検出回路
１０１ 画像形成装置
１０９ 熱定着装置

Claims (7)

1. 交流電源の波形のゼロクロス点を検知しゼロクロス信号を生成するゼロクロス信号生成部と、
   前記ゼロクロス信号生成部で生成したゼロクロス信号の立上りエッジおよび立下りエッジを検出するエッジ検出部と、
   前記エッジ検出部から出力される第一の信号を入力し第二の信号を出力する信号処理部とを備え、
   前記信号処理部は、入力した第一の信号のうち立下りエッジはそのまま立下りエッジとして第二の信号として出力し、立上りエッジは立上りエッジを入力後所定時間立下りエッジを入力していない場合のみ第二の信号として立上りエッジを出力する処理を行い、
   前記所定時間は、前記信号処理部における演算処理機能の監視時間の最小値を最小値とし、前記交流電源の最大周波数の１／２周期の間で規定される値を最大値として、前記最小値から前記最大値の範囲内で設定することを特徴とする信号処理装置。
2. 交流電源の波形のゼロクロス点を検知しゼロクロス信号を出力するゼロクロス信号生成部と、
   前記ゼロクロス信号生成部で生成したゼロクロス信号の立上りエッジおよび立下りエッジを検出するエッジ検出部と、
   前記エッジ検出部から出力される第一の信号を入力し第二の信号を出力する信号処理部とを備え、
   前記信号処理部は、入力した第一の信号のうち立上りエッジはそのまま立上りエッジとして第二の信号として出力し、立下りエッジは立下りエッジを入力後所定時間立上りエッジを受信していない場合のみ第二の信号として立下りエッジを出力する処理を行い、
   前記所定時間は、信号処理部における演算処理機能の監視時間の最小値を最小値とし、前記交流電源の最大周波数の１／２周期の間で規定される値を最大値として、前記最小値から前記最大値の範囲内で設定することを特徴とする信号処理装置。
3. 請求項１または２に記載の信号処理装置と、
   商用電源からの入力電流にかかる、商用周波数周期または半周期毎の積分処理を行う積分手段と、
   前記積分手段における積分処理を前記信号処理装置の第二の信号に応じてリセットするリセット手段と、
   を備え、前記積分手段の出力を電流検出出力として出力することを特徴とする電流検出装置。
4. 請求項３に記載の電流検出装置において、
   前記積分手段は、前記入力電流の２乗値を積分することを特徴とする電流検出装置。
5. 商用電源の位相制御または波数制御により出力電力の制御を行う電力制御手段と、
   請求項３または４に記載の電流検出装置と、
   出力電流の抑制および／または遮断を行う保護手段と、
   制御手段と、
   を備え、前記電流検出装置により出力電流を検出する電力制御装置であって、
   前記制御手段は、前記電流検出装置で検出した出力電流が所定値を超えた場合に、前記保護手段を実行させることを特徴とする電力制御装置。
6. 請求項５に記載の電力制御装置により定着装置の発熱体を付勢することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６に記載の画像形成装置において、
   前記第一の信号を、前記位相制御または波数制御のタイミング信号とすることを特徴とする画像形成装置。

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