JP2008052488A - 電圧検知装置、加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力制御手段とは独立して電力遮断手段を有し、電力遮断手段が遮断している時に同時にゼロクロス検出回路への電力供給をオフして、制御負荷へ電力供給を行わない状態での省エネルギーを図る電圧検知装置、加熱装置及び画像形成装置の提供。
【解決手段】交流電源１をセラミック面発ヒータ２４に供給するトライアック４、１３と、セラミック面発ヒータ２４に供給する電力を通電／遮断するリレー４１と、交流電源１のゼロクロスポイントを検知するゼロクロス検出回路１２を有し、エンジンコントローラ１１はゼロクロス検出回路１２からのパルス信号を基にトライアック４、１３を制御し、予め設定された条件から判断して、トランジスタ４２を介してリレー４１を通電／遮断制御し、トランジスタ４２と直列に配され、トランジスタ４２のオン／オフ動作を検知し、ゼロクロス検出回路１２に供給される電源を通電／遮断するフォトカプラ５５を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電圧検知装置、加熱装置及び画像形成装置に関するものである。詳しくは、ゼロクロス信号をトリガとして供給電力を制御する制御システム、特に電子写真プロセスで形成されるトナー像を記録材上に定着させる加熱装置、及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。

従来から、電子写真プロセスを用いた画像形成装置が知られており、この画像形成装置においては、電子写真プロセスなどの画像形成手段により記録材上に形成された未定着画像（トナー像）が、熱定着装置により記録材上に定着されるようになっている。熱定着装置としては、例えば、ハロゲンヒータを熱源とする熱ローラ式の熱定着装置や、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が知られている。これらの従来例については、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０に記載されている。さらに、特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３、特許文献１４、特許文献１５、特許文献１６にも記載されている。

一般的に、このようなヒータへは、トライアック等のスイッチング素子を介して、交流電源から電力が供給されるようになっている。

ハロゲンヒータを熱源とする定着装置においては、定着装置の温度が、サーミスタ感温素子のような温度検出素子により検出される。その検出された温度に基づいて、シーケンスコントローラによりスイッチング素子がオン／オフ制御され、すなわちハロゲンヒータへの電力供給がオン／オフ制御され、定着器の温度が目標の温度になるように温度制御される。

他方、セラミック面発ヒータを熱源とする定着装置においては、シーケンスコントローラにより、温度検出素子により検出された温度と、予め設定されている目標温度との温度差から、操作量であるセラミック面発ヒータに供給する電力比が演算される。この場合、ＰＩ若しくはＰＩＤ制御演算式に基づき、演算される。この演算された電力比から相当する位相角または波数が決定される。そして、その決定された位相または波数で、スイッチング素子がオン／オフ制御され、定着装置の温度が温度制御される。

位相制御を行う場合、例えば、特許文献１７、特許文献１８、特許文献１９、特許文献２０、特許文献２１等で提案されているように、位相制御のトリガ信号となるゼロクロス信号をシーケンスコントローラに報知する必要がある。このゼロクロス信号とは、交流入力電源の正負が切り替わるゼロクロスポイント、あるいは、このゼロクロスポイントを含むある閾値電圧以下になったことを検知し、シーケンスコントローラに送出されるパルス信号のことである。シーケンスコントローラは、このパルス信号であるゼロクロス信号のエッジから、決定された位相角に相当する時間後に、スイッチング素子をオンすることにより、所定の位相角でオン／オフ制御をする。

また、交流電源からヒータの間には、決定された位相角で制御されるトライアック等のスイッチング素子のほかに、電力遮断手段としての電気的保護素子、例えばリレーが直列に接続されている場合がある。リレーの制御は、シーケンスコントローラからの信号により制御されており、ヒータへの電力供給を全く行わない時、オフ状態の時はオフとし、ヒータへの電力供給シーケンスを開始する時にオンしている。また、リレーにはシーケンスコントローラからの信号とは別に、定着装置から検出される温度情報を基に動作する過昇温防止手段や、定着器への電流を検出して動作する過電流防止手段からの信号が接続されている。過昇温防止手段が過昇温を検知した場合や、過電流防止手段が過電流を検知した場合にシーケンスコントローラの制御に関わらずリレーをオフし、ヒータへの電力供給をオフしている。

熱ローラ定着方式の加熱定着装置は、加熱用回転体としての加熱ローラ（定着ローラ）と、これに圧接させた加圧用回転体としての弾性加圧ローラを基本構成とする。熱ローラ定着方式の加熱定着装置は、まず、この一対のローラを回転させる。そして、該両ローラ対の圧接ニップ部（定着ニップ部）に未定着画像（トナー画像）を形成担持させた被加熱材としての記録材（転写材シート・静電記録紙・エレクトロファックス紙・印字用紙等）を導入して圧接ニップ部を挟持搬送通過させる。このようにして、熱ローラ定着方式の加熱定着装置は、加熱ローラからの熱と圧接ニップ部の加圧力にて未定着画像を記録材（以下、転写材と記す）面に永久固着画像として熱圧定着させる。

また、フィルム加熱方式の加熱定着装置（オンデマンド定着装置）は例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献１２等に提案されている。これらのオンデマンド定着装置は、加熱体に加熱用回転体である耐熱性フィルム（定着フィルム）を加圧用回転体（弾性ローラ）で密着させて摺動搬送させる。次いで、オンデマンド定着装置は、該耐熱性定着フィルムを挟んで加熱体と加圧用回転体とで形成される圧接ニップ部に未定着画像を担持した転写材を導入して耐熱性フィルムと一緒に搬送させる。そして、オンデマンド定着装置は、耐熱性フィルムを介して付与される加熱体からの熱と圧接ニップ部の加圧力によって未定着画像を転写材上に永久固着画像として定着させる。

フィルム加熱方式の加熱装置は、加熱体として低熱容量線状加熱体を、フィルムとして薄膜の低熱容量のものを用いることができる。そのため、フィルム加熱方式の加熱装置は、省電力化・ウエイトタイム短縮化（クイックスタート性）が可能である。またフィルム加熱方式の加熱装置はフィルム駆動方法としてフィルム内面に駆動ローラを設ける方法、また加圧用回転体を駆動ローラとして用い加圧用回転体との摩擦力でフィルムを駆動する方法が知られている。しかし、近年では部品点数が少なく低コストである構成である加圧用回転体駆動方式が多く用いられている。
特開昭６３−３１３１８２号公報 特開平２−１５７８７８号公報 特開平４−４４０７５号公報 特開平４−４４０７６号公報 特開平４−４４０７７号公報 特開平４−４４０７８号公報 特開平４−４４０７９号公報 特開平４−４４０８０号公報 特開平４−４４０８１号公報 特開平４−４４０８２号公報 特開平４−４４０８３号公報 特開平４−２０４９８０号公報 特開平４−２０４９８１号公報 特開平４−２０４９８２号公報 特開平４−２０４９８３号公報 特開平４−２０４９８４号公報 特開平１０−０１０９２２号公報 特開平１１−３３８３０４号公報 特開２００４−１３６６８号公報 特開２００４−１５７６５９号公報 特開２００６−１２６６５７号公報

一般的に、ゼロクロス検出回路は、交流入力電源を全波整流若しくは半波整流し、電源電圧の絶対値がゼロクロスポイントを含むある閾値電圧以下になったことを検知し、シーケンスコントローラにゼロクロス信号を送出する。ゼロクロス信号は、ゼロクロスポイントを含む閾値電圧以下の場合と前記閾値電圧以上の場合とで、電圧レベルが反転するパルス信号となる。シーケンスコントローラは、このパルス信号であるゼロクロス信号を基に位相制御を行う。

ゼロクロス信号は、制御負荷であるヒータへの電力供給を位相制御するときに必要である信号である。しかしながら、ヒータへの電力供給を行わない状態においても、ゼロクロス検出回路はシーケンスコントローラにゼロクロス信号を報知している。一方、ゼロクロス検出回路は、一次側で前記閾値電圧以下か以上かを検出し、一次二次の絶縁素子、一般的にはフォトカプラを介して二次側にゼロクロス信号として送出している。よって、ヒータへの電力供給を行わない状態においても、常にフォトカプラの発光側に電流を供給しており、無駄に電力を消費していることになる。

また、交流電源から２次電圧を生成するスイッチング電源において、倍電圧整流方式がとられる場合がある。全波整流方式の場合は、整流平滑後の電圧の低電位側電位、ブリッジ整流器のマイナス端子電位を基準としてゼロクロス検出回路を容易に生成することができる。しかしながら、倍電圧整流方式の場合には、整流平滑後の電圧の低電位側電位を基準にゼロクロス検出回路を生成することができない。

そこで、本出願に係る第１の発明は、上記のような問題点を解決し、電力遮断手段が遮断している時に、同時にゼロクロス検出回路への電力供給をオフして電力を低減し、制御負荷への電力供給を行わない状態での省エネルギーを図ることを目的とする。

本出願に係る第２の発明は、上記のような問題点を解決し、電力遮断手段のリレーが遮断している時に同時にゼロクロス検出回路への電力供給をオフして電力を低減し、制御負荷への電力供給を行わない状態での省エネルギーを容易な構成で図ることを目的とする。

本出願に係る第３の発明は、上記のような問題点を解決し、倍電圧整流方式のスイッチング電源を有する構成においても容易にゼロクロス信号を生成し、安定した電力制御を行うことを目的とする。

本出願に係る第４または第５の発明は、上記のような問題点を解決し、倍電圧整流方式のスイッチング電源を有する構成においても、電力遮断手段が遮断している時に同時にゼロクロス検出回路への電力供給をオフして電力を低減することを目的とする。また、制御負荷への電力供給を行わない状態での省エネルギーを容易な構成で図ることを目的とする。

本出願に係る第６の発明は、上記のような問題点を解決し、加熱装置に電力を供給しない状態、オフ状態での省エネルギーを容易に図ることが可能な加熱装置を提供することを目的とする。

本出願に係る第７の発明は、上記のような問題点を解決し、加熱装置への電力供給をオフしているスタンバイ状態若しくはスリープ状態での省エネルギーを図ることが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。

（１）交流入力電源電圧を制御負荷に供給する電力供給手段と、前記電力供給手段の通電／遮断を制御する電力制御手段と、前記電力制御手段と独立して前記制御負荷に供給する電力を通電／遮断する電力遮断手段と、前記電力遮断手段を駆動する駆動手段と、前記交流入力電源電圧と第一の閾値電圧とを比較し、前記比較結果に基づいて、パルス信号を前記電力制御手段に送出する電圧検知手段とを備え、前記電力制御手段は、前記パルス信号を基に、前記電力供給手段が供給する電力を制御し、予め設定されている条件から判断して前記駆動手段にオン／オフ信号を送出することにより、前記電力遮断手段の通電／遮断を制御し、前記駆動手段と直列に配され、前記駆動手段のオン／オフ動作を検知し、前記電圧検知手段に供給される電源を通電／遮断する第一のスイッチング手段を備えることを特徴とする電圧検知装置。

（２）前記交流入力電源電圧を半波整流あるいは全波整流し、前記半波整流あるいは全波整流された電圧を平滑し、前記平滑された電圧から１次側電源電圧と２次側電源電圧とを生成する低圧電源手段を備え、前記電力遮断手段は、１次側接点と駆動コイルとを有するリレーであり、前記１次側接点が前記交流入力電源と前記制御負荷に直列に接続され、前記駆動コイルには前記２次側電源電圧が供給され、前記駆動コイルと直列に前記駆動手段が接続され、前記電圧検知手段は、第一のフォトカプラと第三の整流ダイオードと第一の抵抗と電流制限抵抗とを有し、前記半波整流あるいは全波整流された電圧を、前記第三の整流ダイオードと前記第一の抵抗とを含む決められた電気素子で設定される前記第一の閾値電圧と比較し、前記第一のフォトカプラを介して前記電力制御手段に前記パルス信号を送出し、前記第一のフォトカプラの発光側は、前記電流制限抵抗を介して前記１次側電源電圧に接続され、前記第一のスイッチング手段は、第二のフォトカプラであり、前記第二のフォトカプラの発光側が前記駆動コイルと前記駆動手段とに直列に接続されることを特徴とする前記（１）に記載の電圧検知装置。

（３）前記交流入力電源電圧を倍電圧整流する第一の整流ダイオード及び第二の整流ダイオードと、前記第一の整流ダイオード及び第二の整流ダイオードにより整流された電圧を平滑する第一の平滑コンデンサ及び第二の平滑コンデンサとを有し、前記第一の平滑コンデンサ及び第二の平滑コンデンサにより平滑された電圧が１次２次を絶縁する絶縁トランスと第二のスイッチング手段に接続されることにより、２次側に２次電圧が生成される倍電圧整流手段を備え、前記交流入力電源電圧の第一の電位が第一の整流ダイオードと第一の平滑コンデンサを介して前記交流入力電源電圧の第二の電位に接続され、前記交流入力電源電圧の第二の電位が第二の平滑コンデンサと第二の整流ダイオードを介して前記交流入力電源電圧の第一の電位に接続され、前記電圧検知手段は、第三の整流ダイオードと、第一の抵抗及び第二の抵抗と、トランジスタ若しくはＦＥＴと、第一のフォトカプラと、電流制限抵抗とを有し、前記交流入力電源電圧の第一の電位が前記第三の整流ダイオードと前記第一の抵抗及び第二の抵抗を介して前記交流入力電源電圧の第二の電位に接続され、前記第一の抵抗及び第二の抵抗の分圧点が前記トランジスタのベース端子若しくは前記ＦＥＴのゲート端子に入力され、前記トランジスタのエミッタ端子若しくは前記ＦＥＴのソース端子が前記交流入力電源電圧の第二の電位に接続され、前記トランジスタのコレクタ端子若しくは前記ＦＥＴのドレイン端子が前記交流入力電源電圧の第一の電位に接続された前記第一の整流ダイオードのカソード電位に対して前記電流制限抵抗を介して接続され、前記第一のフォトカプラの発光側が前記トランジスタ若しくは前記ＦＥＴに並列に、かつ、前記電流制限抵抗に直列に接続され、前記第三の整流ダイオード、前記第一の抵抗、第二の抵抗、前記第一のフォトカプラ及び前記トランジスタ若しくはＦＥＴで設定される前記第一の閾値電圧と比較し、前記第一のフォトカプラを介して前記電力制御手段に前記パルス信号を送出し、前記第一のスイッチング手段は、第二のフォトカプラであり、前記第二のフォトカプラの発光側が前記駆動コイルと前記駆動手段とに直列に接続されることを特徴とする前記（１）に記載の電圧検知装置。

（４）前記第二のフォトカプラの受光側が、前記第一のフォトカプラの発光側と前記電流制限抵抗とに直列に接続されることを特徴とする前記（２）または（３）に記載の電圧検知装置。

（５）前記第二のフォトカプラの受光側が、前記第三の整流ダイオードと前記第一の抵抗とに直列に接続されることを特徴とする前記（２）または（３）に記載の電圧検知装置。

（６）目標の設定温度を維持するように制御された発熱体によって、被加熱部材を加熱する加熱装置であって、電力が供給されると発熱する前記発熱体を包含する加熱手段と、前記加熱手段の温度を検知する温度検出手段と、前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の電圧検知装置とを備えることを特徴とする加熱装置。

（７）記録材上にトナー像を形成する画像形成部と、前記トナー像を加熱して前記記録材に定着させる定着装置とを具備する画像形成装置において、前記定着装置は、前記（６）に記載の加熱装置を備え、前記発熱体がセラミック面発ヒータであり、前記セラミック面発ヒータに対向配置した加圧部材と、前記セラミック面発ヒータと前記加圧部材との間で挟持搬送される定着フィルムとを備え、前記加圧部材と前記定着フィルムとの間で挟持搬送される前記記録材上の前記トナー像を、前記セラミック面発ヒータによって加熱し定着させることを特徴とする画像形成装置。

本出願に係る第１の発明によれば、電力遮断手段が遮断している時に、同時に前記電圧検知手段への電力供給をオフして電力を低減し、制御負荷への電力供給を行わない状態での省エネルギーを図ることができる。

本出願に係る第２の発明によれば、電力遮断手段のリレーが遮断している時に、同時にゼロクロス検出回路への電力供給をオフして電力を低減し、制御負荷への電力供給を行わない状態での省エネルギーを容易な構成で図ることができる。

本出願に係る第３の発明によれば、倍電圧整流方式のスイッチング電源を有する構成においても容易にゼロクロス信号を生成し、安定した電力制御を行うことができる。

本出願に係る第４または第５の発明によれば、倍電圧整流方式のスイッチング電源を有する構成においても、電力遮断手段が遮断している時に同時にゼロクロス検出回路への電力供給をオフして電力を低減することができる。そして、制御負荷への電力供給を行わない状態での省エネルギーを容易な構成で図ることができる。

本出願に係る第６の発明によれば、加熱装置に電力を供給しない状態、オフ状態での省エネルギーを容易に図ることが可能な加熱装置を提供することができる。

本出願に係る第７の発明によれば、加熱装置への電力供給をオフしているスタンバイ状態若しくはスリープ状態での省エネルギーを図ることが可能な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、実施例により詳しく説明する。

図１は電子写真プロセスを用いた画像形成装置の概略構成断面図であり、例えばレーザビームプリンタの場合を示している。レーザビームプリンタ本体１０１は、記録材たる記録紙Ｓを収納するカセット１０２を有する。また、カセット１０２の記録紙Ｓの有無を検出するカセット有無センサ１０３、カセット１０２の記録紙Ｓのサイズを検出するカセットサイズセンサ１０４、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。なお、カセットサイズセンサ１０４は、複数個のマイクロスイッチで構成される。

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。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。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器１０９が設けられている。

定着器１０９の下流には、排紙部の搬送状態を検出する排紙センサ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。

レーザスキャナ部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出射するレーザユニット１１３から構成される。また、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。

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。定着器１０９は定着フィルム１０９ａ、弾性加圧ローラ１０９ｂ、定着フィルム内部に設けたセラミック面発ヒータ１０９ｃ（制御負荷に相当）、セラミック面発ヒータ１０９ｃ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。

メインモータ１２３は、給紙ローラ１０５に対しては給紙ローラクラッチ１２４を介して、レジストローラ対１０６に対してはレジストローラクラッチ１２５を介して駆動力を与えている。メインモータ１２３は、さらに感光ドラム１１７を含む画像形成部１０８の各ユニット、定着器１０９、排紙ローラ１１１にも駆動力を与えている。

エンジンコントローラ１２６（電力制御手段に相当）は、レーザスキャナ部１０７、画像形成部１０８、定着器１０９による電子写真プロセスの制御、レーザビームプリンタ本体１０１内の記録紙の搬送制御を行っている。

ビデオコントローラ１２７は、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（以下、汎用インタフェース１３０とする）で接続されている。ビデオコントローラ１２７は、この汎用インタフェース１３０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。なお、レーザビームプリンタ本体１０１内の熱を外部に排熱するための排熱ファンである。

図２に本発明におけるセラミック面発ヒータの駆動及び制御回路を示す。１０９ｃ、１０９ｄ、１２６は図１と同一部分を示す。図中符号１は本レーザビームプリンタの交流電源である。本レーザビームプリンタは交流電源１をＡＣフィルタ２、カレントトランス４９、リレー４１（電力遮断手段に相当）を介してセラミック面発ヒータ２４（１０９ｃ）の発熱体３、発熱体２０へ供給する。これにより、セラミック面発ヒータ２４を構成する発熱体３、発熱体２０を発熱させる。

発熱体３への電力供給は、トライアック４（電力供給手段に相当）の通電、遮断により行う。５、６はトライアック４のためのバイアス抵抗であり、７は一次、二次間の沿面距離を確保するためのフォトトライアックカプラである。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。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る。９はトランジスタで、フォトトライアックカプラ７をオン／オフ制御する。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（１２６）からのＯＮ１信号に従って動作する。

発熱体２０への電力の供給は、トライアック１３（電力供給手段に相当）の通電、遮断により行う。１４、１５はトライアック１３のためのバイアス抵抗である。１６は一次、二次間の沿面距離を確保するためのフォトトライアックカプラである。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。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る。１８はトランジスタで、フォトトライアックカプラ１６をオン／オフ制御する。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（１２６）からのＯＮ２信号に従って動作する。

２５はＡＣフィルタ２を介して交流電源１に接続されているブリッジダイオードであり、交流電源１を全波整流する。全波整流された交流電源１は、平滑コンデンサ２６により平滑され、エンジンの制御に使用される２次側電源を生成する低圧電源部２７（低圧電源手段に相当）に入力される。一般的に、低圧電源部２７は、１次２次間を絶縁し、巻線比により必要な電源まで電圧を降下させる絶縁トランスと、スイッチング制御手段やシリーズドロッパなどのレギュレーション手段などから構成される。ここで、出力電圧Ｖｒｅｆは低圧電源部２７から出力される２次側制御電圧であり、出力電圧Ｖｃｃは低圧電源部の補助巻線等から生成される１次側電源電圧である。なお、図２中、破線により模式的に１次側、２次側を表わしている。

１２は交流電源１のゼロクロス検出回路（電圧検知手段に相当）であり、交流電源１の一方の電位、ここでは、Ｎｅｕｔｒａｌ側電位と、ブリッジダイオード２５による全波整流後の低電位側電位、以下Ｃｏｍｍｏｎ電位に接続されている。ゼロクロス検出回路１２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（１２６）に対してパルス信号（以下「ＺＥＲＯＸ信号」という）として報知する。エンジンコントローラ１１（１２６）はＺＥＲＯＸ信号のパルスのエッジを検出し、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をオン／オフ制御する。

２１（１０９ｄ）は発熱体３、２０で形成されているセラミック面発ヒータ２４（１０９ｃ）の温度を検出するためのサーミスタである。サーミスタ２１（１０９ｄ）は、セラミック面発ヒータ２４（１０９ｃ）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。サーミスタ２１（１０９ｄ）によって検出される温度は、抵抗２２とサーミスタ２１（１０９ｄ）との分圧として検出され、エンジンコントローラ１１（１２６）にＴＨ信号としてＡ／Ｄ入力される。セラミック面発ヒータ２４（１０９ｃ）の温度は、ＴＨ信号としてエンジンコントローラ１１（１２６）において監視される。セラミック面発ヒータ２４（１０９ｃ）の温度は、エンジンコントローラ１１（１２６）の内部で設定されているセラミック面発ヒータ２４（１０９ｃ）の設定温度と比較される。この比較結果から、エンジンコントローラ１１（１２６）は、セラミック面発ヒータ２４（１０９ｃ）を構成する発熱体３、２０に供給するべき電力比を算出し、その供給する電力比を、位相角（位相制御）または波数（波数制御）に換算する。その制御条件によりエンジンコントローラ１１（１２６）は、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。エンジンコントローラ１１（１２６）は、例えば、位相制御の場合、下記の表１のような制御表をエンジンコントローラ１１（１２６）内に有しており、エンジンコントローラ１１（１２６）は、この制御表に基づき制御を行う。

さらに、発熱体３、２０に電力を供給しており、制御する手段が故障し、発熱体３、２０が熱暴走に至った場合に過昇温を防止するためのサーモスタット２３がセラミック面発ヒータ２４（１０９ｃ）上に配されている。電力供給制御手段の故障により、発熱体３、２０が熱暴走に至りサーモスタット２３が所定の温度以上になると、サーモスタット２３がオープンになり、発熱体３および２０への通電が遮断される。

また、エンジンコントローラ１１（１２６）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いる。ここで、ＴＨ信号として監視されているセラミック面発ヒータ２４（１０９ｃ）の温度が、その異常高温検知温度以上になった場合は、次のように動作する。すなわち、エンジンコントローラ１１（１２６）がＲＬＤ信号をＬｏｗレベルとし、トランジスタ４２（駆動手段に相当）をオフにし（図２中、ａ１）、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（１２６）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、ＴＨ信号は分岐され、コンパレータ４６の＋端子に入力され、抵抗４７と抵抗４８の分圧値が−端子に入力される。抵抗４７と抵抗４８で設定される値より、ＴＨ信号の電圧値が小さければ、コンパレータ４６の出力はＬｏｗとなり、トランジスタ４２のベース電位を落とし、ＲＬＤ信号に依存せず、トランジスタ４２をオフする。つまり、リレー４１がオフする。抵抗４７と抵抗４８で設定される値よりＴＨ信号が大きければ、コンパレータ４６の出力はＨｉｇｈ、オープンコレクタとなり、トランジスタ４２はＲＬＤ信号に従い動作する。抵抗４７と抵抗４８で設定される分圧値を異常昇温値に相当する値に設定しておくことにより、電力供給手段が暴走し発熱体が過昇温に至った場合に発熱体への電力供給を遮断することができる。

トライアック４及び１３に制御されて発熱体３及び２０に通電されるヒータ電流は、カレントトランス４９によって電圧変換され、電流検出回路５０に入力される。電流検出回路５０では、電圧変換されたヒータ電流波形を実効値若しくはその２乗値に変換し、ＨＣＲＲＴ信号としてエンジンコントローラ１１（１２６）にＡ／Ｄ入力される（図２中、ａ２）。また、ＨＣＲＲＴ信号はコンパレータ５３の−端子に入力され、抵抗５１と抵抗５２の分圧値が＋端子に入力されている。抵抗５１と抵抗５２で設定される値よりＨＣＲＲＴ信号が大きければ、コンパレータ５３の出力はＬｏｗとなり、トランジスタ４２のベース電位を落とし、ＲＬＤ信号に依存せず、トランジスタ４２をオフする。つまり、リレー４１がオフする。抵抗５１と抵抗５２で設定される値よりＨＣＲＲＴ信号が小さければ、コンパレータ５３の出力はＨｉｇｈ、オープンコレクタとなり、トランジスタ４２はＲＬＤ信号に従い動作する。抵抗５１と抵抗５２で設定される分圧値を異常電流値に相当する値に設定しておくことにより、異常電流が通電された場合に発熱体への電力供給を遮断することができる。

フォトカプラ５５（第一のスイッチング手段に相当）は、リレー４１とトランジスタ４２に直列に挿入されている。ここで、エンジンコントローラ１１（１２６）からのＲＬＤ信号、コンパレータ４６、５３の出力に従い、トランジスタ４２がオンすると、リレー４１のコイルに電流が流れるとともに、フォトカプラ５５の発光ダイオードがオンする。諸条件により、トランジスタ４２がオフすると、リレー４１のコイルにも、フォトカプラ５５の発光ダイオードにも電流が流れなくなる。つまり、リレー４１がオンするときはフォトカプラ５５の出力トランジスタもオンし、リレー４１がオフするときはフォトカプラ５５の出力トランジスタもオフすることになる。

図３に図１のセラミック面発ヒータ１０９ｃの構造を示す。図３（ａ）はセラミック面発ヒータ１０９ｃの横断面を示している。また、図３（ｂ）は図３（ａ）のｂ側から見た発熱体３２（図２の符号３）、３３（図２の符号２０）が形成されている面を示しており、図３（ｃ）は図３（ａ）のｃ側から見た図３（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１０９ｃは、次のように構成される。すなわち、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（３）、３３（２０）と、２本の発熱体を保護しているガラス等の保護層３４と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１０９ｃの温度を検出するサーミスタ２１（１０９ｄ）とサーモスタット２３は、記録紙の搬送基準Ｃ（発熱部３２ａ、３３ａの長さ方向の中心線）に対して左右対称な位置（図中α）に配設されている。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（３）は、電力が供給されると発熱する部分３２ａと、電極部３２ｃ、３２ｄと発熱体とを接続する導電部３２ｂと、コネクタを介して電力が供給される電極部３２ｃ、３２ｄとから構成されている。発熱体３３（２０）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（３）、３３（２０）の共通の電極となっている。なお、発熱体３２（３）、３３（２０）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側端子がサーモスタット２３を介して接続されている。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。

セラミック面発ヒータ１０９ｃ（２４）（以下、符号１０９ｃのみ記す）は、図４に示すように、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、セラミック面発ヒータ１０９ｃ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。フィルムガイド６２の下面のセラミック面発ヒータ１０９ｃと、加圧部材としての弾性加圧ローラ６３（１０９ｂ）とを、定着フィルム６１（１０９ａ）を挟ませる。そして、弾性加圧ローラ６３（１０９ｂ）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させてある。サーモスタット２３がセラミック面発ヒータ１０９ｃの絶縁基板３１面上または保護層３４面上に当接させてある。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面発ヒータ１０９ｃの面上に当接されている。図示はしていないが、サーミスタ１０９ｄも同様にセラミック面発ヒータ１０９ｃの面上に当接させてある。セラミック面発ヒータ１０９ｃは、図４に示すように、発熱体３、２０がニップ部と反対側にあっても（図４（ａ））、発熱体がニップ部側にあっても（図４（ｂ））かまわない。定着フィルム６１（１０９ａ）の摺動性を上げるために、定着フィルム６１（１０９ａ）とセラミック面発ヒータ１０９ｃ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に本発明におけるゼロクロス検出回路１２を示す。

交流電源１のＮｅｕｔｒａｌ側電位が整流ダイオード７０と電流制限抵抗７２と７３を介して、トランジスタ７７に入力され、Ｃｏｍｍｏｎ電位に戻る。整流ダイオード７０は、ショートでも構わない。抵抗７６は、トランジスタ７７のベース−エミッタ抵抗であり、交流電源１からのノイズ除去のため、コンデンサ７５が接続されている。抵抗７３は、ショートの場合もある。

７９は一次、二次間の沿面距離を確保するためのフォトカプラである。１次側電源Ｖｃｃが、電流制限抵抗７８とフォトカプラ５５（図２参照）の出力トランジスタを介して、トランジスタ７７とフォトカプラ７９の発光側に接続されている（ｚ１、ｚ２ 図中符号を丸囲みして記す）。８０はフォトカプラ７９の出力トランジスタの電流制限抵抗であり、フォトカプラ７９の出力はフィルタであるコンデンサ８２と抵抗８１を介して、ＺＥＲＯＸ信号として、エンジンコントローラ１１（１２６）（図２参照）に送出される。

フォトカプラ５５がオンしていれば、ゼロクロス検出回路１２は動作し、パルス信号をＺＥＲＯＸ信号として送出する。このときの動作を以下に説明する（以下、図２、図５参照）。

Ｎｅｕｔｒａｌ側電位がＣｏｍｍｏｎ電位に対して、後述する閾値電圧Ｖｚよりも小さい場合、つまり、Ｈｏｔ側電位がＮｅｕｔｒａｌ電位よりも高い、若しくは、Ｎｅｕｔｒａｌ電位が閾値電圧Ｖｚよりも小さい場合は次のようになる。すなわち、トランジスタ７７がオフ、フォトカプラ７９がオンとなり、ＺＥＲＯＸ信号はローレベルとなる。ここで、閾値電圧Ｖｚは、ブリッジダイオード２５、整流ダイオード７０、電流制限抵抗７２、７３、７６、コンデンサ７５、トランジスタ７７で決定される電圧値である。一方、Ｎｅｕｔｒａｌ電位がＣｏｍｍｏｎ電位に対して、閾値電圧Ｖｚよりも大きい場合、つまり、Ｎｅｕｔｒａｌ側電位がＨｏｔ側電位よりも高く、Ｎｅｕｔｒａｌ側電位が閾値電圧Ｖｚよりも大きい場合は次のようになる。すなわち、トランジスタ７７がオン、フォトカプラ７９がオフとなり、ＺＥＲＯＸ信号はハイレベルとなる。つまり、ＺＥＲＯＸ信号は、Ｎｅｕｔｒａｌ側電位がＨｏｔ側電位に対して、閾値電圧Ｖｚ以上／以下の場合でレベルが切り替わるパルス信号となる。

本発明においては、エンジンコントローラ１１（１２６）からのＲＬＤ信号がオンで、かつ、コンパレータ４６、５３の出力がハイレベルであれば、フォトカプラ５５がオンする。そして、トランジスタ７７とフォトカプラ７９に電流が供給され、ＺＥＲＯＸ信号がパルス信号となる。エンジンコントローラ１１（１２６）からのＲＬＤ信号がオフ若しくは、コンパレータ４６、５３のいずれかの出力がローレベルであれば、フォトカプラ５５がオフし、１次側電源Ｖｃｃがフォトカプラ７９の発光側に供給されない。このため、フォトカプラ７９の出力はオフとなり、ＺＥＲＯＸ信号はハイレベルとなる。

ＺＥＲＯＸ信号とエンジンコントローラ１１（１２６）内の制御動作の概略を図６に示す。図６において、（ａ）は交流電源（以下、交流入力電源とも記す）の時間変化と閾値電圧Ｖｚの関係を表すグラフ、（ｂ）はＺＥＲＯＸ信号の時間変化を表すグラフ、（ｃ）はＲＬＤ信号の時間変化を表すグラフである。また、同図において、（ｄ）はコンパレータ４６、５３の出力の時間変化を表すグラフ、（ｅ）はＯＮ１信号、ＯＮ２信号の時間変化を表すグラフ、（ｆ）はヒータ電流の時間変化を表すグラフである。時系列順に説明する。

期間１：交流入力電源が入力されている。定着制御シーケンスを行わないスタンバイ状態やスリープ状態では、ＲＬＤ信号をオフにしている。よって、ＺＥＲＯＸ信号はハイレベルとなっている。このとき、ヒータ電流や定着器の温度に異常はないので、コンパレータ４６、５３の出力はともに、ハイレベルである。

期間２：定着器に電力を供給するため、定着制御シーケンスを開始させる。まず、ＲＬＤ信号をオンにする。リレー４１とフォトカプラ５５がオンし、エンジンコントローラ１１（１２６）にＺＥＲＯＸ信号としてパルス信号が送出される。エンジンコントローラ１１（１２６）はＺＥＲＯＸ信号を基に交流電源の周波数を検知する。

期間３：定着器に電力を供給する。エンジンコントローラ１１（１２６）はＺＥＲＯＸ信号のパルスのエッジを検出し、位相制御によりトライアック４または１３をオン／オフ制御する。エンジンコントローラ１１（１２６）内で決定された位相角に相当する時間で、エンジンコントローラ１１（１２６）は、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。このＯＮ１信号、ＯＮ２信号によりトライアック４または１３がオンし、ヒータに電流が流れる。制御素子としてトライアックを使用しているため、ＯＮ１信号、ＯＮ２信号は０．１〜５ｍｓｅｃのパルス信号を送出している。

期間４：仮に、ヒータに過電流が流れてコンパレータ５３の出力がローレベルになった場合、若しくは、ヒータが異常昇温してコンパレータ４６の出力がローレベルになった場合は、トランジスタ４２がオフするため、リレー４１とフォトカプラ５５がオフする。リレー４１がオフするため、その時点でヒータ電流は遮断される。その後ＯＮ１信号、ＯＮ２信号が送出されてもヒータ電流は流れない。さらに、ＺＥＲＯＸ信号がハイレベルとなり、エンジンコントローラ１１（１２６）がＺＥＲＯＸ信号のパルスエッジを検出できなくなるため、ＯＮ１信号、ＯＮ２信号を送出できなくなる。

また、コンパレータ４６、５３の出力がハイレベルとなれば、エンジンコントローラ１１（１２６）の制御に従うことになる。

上述したように、本実施例ではリレーの駆動回路にフォトカプラの発光側を直列に接続し、該フォトカプラの出力をゼロクロス検出回路の１次側電源の供給ラインに直列に接続する。これにより、リレーをオンしているときにはゼロクロス検出回路が動作してパルス信号を送出し、リレーをオフするときにはゼロクロス検出回路が動作できなくなりＤＣレベルの信号を送出することになる。つまり、リレーをエンジンコントローラやコンパレータの保護回路がオフしているときには、ＺＥＲＯＸ信号がパルス信号として送出されなくなる。エンジンコントローラがパルスエッジを検出できなくなるため、ＯＮ１、ＯＮ２信号を送出できなくなり、異常な状態でのヒータへの電力供給を防止することができる。

また、ヒータに電力供給する必要が無いスタンバイ状態やスリープ状態において、ＲＬＤ信号をオフしリレーをオフする。これにより、ゼロクロス検出回路への１次側電源の供給を遮断できるため、ゼロクロス検出回路で１次側電源が消費する電力をカットすることができ、省エネルギーを図ることができる。

なお、発熱体が１本の場合であっても、ＺＥＲＯＸ信号の検出エッジ方向が逆方向であても、同様の制御が可能である。

第１の実施例と重複する点は省略する。

図７に本実施例におけるゼロクロス検出回路１２を示す。

交流電源１のＮｅｕｔｒａｌ側電位が整流ダイオード７０とフォトカプラ５５の出力トランジスタと電流制限抵抗７２と７３を介して、１次側検出用のトランジスタ７７に入力され、Ｃｏｍｍｏｎ電位に戻る。整流ダイオード７０は、ショートでも構わない。抵抗７６は、トランジスタ７７のベース−エミッタ抵抗であり、交流電源１からのノイズ除去のため、コンデンサ７５が接続されている。抵抗７３は、ショートの場合もある。

７９は一次、二次間の沿面距離を確保するためのフォトカプラであり、１次側電源Ｖｃｃが、電流制限抵抗７８とフォトカプラ７９の発光側を介して、トランジスタ７７に接続されている。８０はフォトカプラ７９の出力トランジスタの電流制限抵抗であり、フォトカプラ７９の出力はフィルタであるコンデンサ８２と抵抗８１を介して、ＺＥＲＯＸ信号として、エンジンコントローラ１１（１２６）に送出される。

フォトカプラ５５がオンしていれば、ゼロクロス検出回路１２は動作し、パルス信号をＺＥＲＯＸ信号として送出する。このときの動作を以下に説明する。

Ｎｅｕｔｒａｌ側電位がＣｏｍｍｏｎ電位に対して、閾値電圧Ｖｚよりも小さい場合、つまり、Ｈｏｔ側電位がＮｅｕｔｒａｌ電位よりも高い、若しくは、Ｎｅｕｔｒａｌ電位が閾値電圧Ｖｚよりも小さい場合、次のようになる。すなわち、トランジスタ７７がオフ、フォトカプラ７９がオフとなり、ＺＥＲＯＸ信号はハイレベルとなる。ここで、閾値電圧Ｖｚとは、ブリッジダイオード２５、整流ダイオード７０、電流制限抵抗７２、７３、７６、コンデンサ７５、トランジスタ７７で決定される電圧値である。Ｎｅｕｔｒａｌ電位がＣｏｍｍｏｎ電位に対して、閾値電圧Ｖｚよりも大きい場合、つまり、Ｎｅｕｔｒａｌ側電位がＨｏｔ側電位よりも高く、Ｎｅｕｔｒａｌ側電位が閾値電圧Ｖｚよりも大きい場合、次のようになる。すなわち、トランジスタ７７がオン、フォトカプラ７９がオンとなり、ＺＥＲＯＸ信号はローレベルとなる。つまり、ＺＥＲＯＸ信号は、Ｎｅｕｔｒａｌ側電位がＨｏｔ側電位に対して、閾値電圧Ｖｚ以上／以下の場合でレベルが切り替わるパルス信号となる。

本実施例においては、エンジンコントローラ１２６からのＲＬＤ信号がオンで、かつ、コンパレータ４６、５３の出力がハイレベルであれば、フォトカプラ５５がオンし、トランジスタ７７が交流電源１の電圧値に応じて動作する。このため、ＺＥＲＯＸ信号がパルス信号となる。エンジンコントローラからのＲＬＤ信号がオフ若しくは、コンパレータ４６、５３のいずれかの出力がローレベルであれば、フォトカプラ５５がオフし、交流電源１からの入力がなくなる。このため、１次側検出用のトランジスタ７７が常にオフし、フォトカプラ７９の出力がオフとなり、ＺＥＲＯＸ信号はハイレベルとなる。

ＺＥＲＯＸ信号とエンジンコントローラ１２６内の制御動作の概略を図８に示す。図８において、（ａ）は交流入力電源の時間変化と閾値電圧Ｖｚの関係を表すグラフ、（ｂ）はＺＥＲＯＸ信号の時間変化を表すグラフ、（ｃ）はＲＬＤ信号の時間変化を表すグラフである。また、同図において、（ｄ）はコンパレータ４６、５３の出力の時間変化を表すグラフ、（ｅ）はＯＮ１信号、ＯＮ２信号の時間変化を表すグラフ、（ｆ）はヒータ電流の時間変化を表すグラフである。時系列順に説明する。

期間１：交流入力電源が入力さている。定着制御シーケンスを行わないスタンバイ状態やスリープ状態では、ＲＬＤ信号をオフにしている。よって、ＺＥＲＯＸ信号はハイレベルとなっている。このとき、ヒータ電流や定着器の温度に異常はないので、コンパレータ４６、５３の出力はともに、ハイレベルである。

期間２：定着器に電力を供給するため、定着制御シーケンスを開始させる。まず、ＲＬＤ信号をオンにする。リレー４１とフォトカプラ５５がオンし、エンジンコントローラ１１（１２６）にＺＥＲＯＸ信号としてパルス信号が送出される。エンジンコントローラ１１（１２６）はＺＥＲＯＸ信号を基に交流電源の周波数を検知する。

期間３：定着器に電力を供給する。エンジンコントローラ１１（１２６）はＺＥＲＯＸ信号のパルスのエッジを検出し、位相制御によりトライアック４または１３をオン／オフ制御する。エンジンコントローラ１１（１２６）内で決定された位相角に相当する時間で、エンジンコントローラ１１（１２６）は、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。このＯＮ１信号、ＯＮ２信号によりトライアック４または１３がオンし、ヒータに電流が流れる。制御素子としてトライアックを使用しているため、ＯＮ１信号、ＯＮ２信号は０．１〜５ｍｓｅｃのパルス信号を送出している。

期間４：仮に、ヒータに過電流が流れてコンパレータ５３の出力がローレベルになった場合、若しくは、ヒータが異常昇温してコンパレータ４６の出力がローレベルになった場合は、トランジスタ４２がオフするため、リレー４１とフォトカプラ５５がオフする。リレー４１がオフするため、その時点でヒータ電流は遮断される。その後ＯＮ１信号、ＯＮ２信号が送出されてもヒータ電流は流れない。さらに、ＺＥＲＯＸ信号がハイレベルとなり、エンジンコントローラ１１（１２６）がＺＥＲＯＸ信号のパルスエッジを検出できなくなるため、ＯＮ１信号，ＯＮ２信号を送出できなくなる。

また、コンパレータ４６、５３の出力がハイレベルとなれば、エンジンコントローラ１１（１２６）の制御に従うことになる。

上述したように、本実施例ではリレーの駆動回路にフォトカプラの発光側を直列に接続し、該フォトカプラの出力をゼロクロス検出回路の交流入力電源からの入力ラインに直列に接続する。これにより、リレーをオンしているときには、交流入力電源から信号が入力され、１次側検出トランジスタが動作し、ゼロクロス検出回路が動作してパルス信号を送出する。リレーをオフしているときには、交流入力電源からの信号がなくなり、１次側検出トランジスタが常にオフとなり、ゼロクロス検出回路が動作できなくなり、ＤＣレベルの信号を送出することになる。つまり、リレーをエンジンコントローラやコンパレータの保護回路がオフしているときには、ＺＥＲＯＸ信号がパルス信号として送出されなくなる。エンジンコントローラがパルスエッジを検出できなくなるため、ＯＮ１、ＯＮ２信号を送出できなくなり、異常な状態でのヒータへの電力供給を防止することができる。

また、ヒータに電力供給する必要が無いスタンバイ状態やスリープ状態において、ＲＬＤ信号をオフしリレーをオフする。これにより、ゼロクロス検出回路への交流入力電源からの信号をオフして、１次側検出トランジスタをオフにし、１次側電源の供給を遮断できる。このため、ゼロクロス検出回路の１次側で消費する電力、つまり、交流入力電源から入力される電流制限抵抗の消費電力と１次側電源の消費電力を、カットすることができ、省エネルギーを図ることができる。

なお、発熱体が１本の場合であっても、ＺＥＲＯＸ信号の検出エッジ方向が逆方向であても、同様の制御が可能である。

第１と第２の実施例と重複する点は省略する。

図９に本実施例におけるセラミック面発ヒータの駆動及び制御回路を示す。１０９ｃ、１０９ｄ、１２６は図１と同一部分を示す。図中符号１は本レーザビームプリンタの交流電源である。

５７はＡＣフィルタ２を介して交流電源１に接続されている倍電圧整流器である。交流電源１のＮｅｕｔｒａｌ側電位がＨｏｔ側より高いときに、交流電源１は整流ダイオード５７ａを介してＨｏｔ側電位を基準にして正電圧が平滑コンデンサ５８で平滑される。交流電源１のＮｅｕｔｒａｌ側電位がＨｏｔ側より低いときに、交流電源１は整流ダイオード５７ｂを介してＨｏｔ側電位を基準にして負電圧が平滑コンデンサ５９で平滑される。つまり、整流ダイオード５７ｂのアノード側電位Ｖａを基準にして、平滑コンデンサ５９と５８に直列和として平滑され、交流入力電源の倍電圧が整流平滑される。抵抗８５と抵抗８６は平滑コンデンサ５８、５９のインピーダンスのアンバランスを補正するための抵抗であり、同じ抵抗値を有している。

倍電圧整流平滑された電源電圧Ｖｄｃ（電位Ｖａ基準）は、エンジンの制御に使用される２次側電源を生成する低圧電源部２７に入力される。一般的に、低圧電源部は、１次２次間を絶縁し、巻線比により必要な電源まで電圧を降下させる絶縁トランスと、スイッチング制御手段やシリーズドロッパなどのレギュレーション手段などから構成される。ここで、出力電圧Ｖｒｅｆは低圧電源部から出力される２次側制御電圧であり、出力電圧Ｖｃｃは低圧電源部の補助巻線等から生成される電位Ｖａを基準とした１次側電源電圧である。なお、図９中、破線により模式的に１次側、２次側を表わしている。

５６は交流電源１のゼロクロス検出回路であり、交流電源の一方の電位、ここでは、Ｎｅｕｔｒａｌ側電位と、平滑コンデンサ５８、５９の中点電位である倍電圧整流５７の基準電位、ここでは、Ｈｏｔ側電位に接続されている。Ｈｏｔ側電位は、ゼロクロス検出回路５６の基準電位となることから、以下、Ｃｏｍｍｏｎ電位とする。ゼロクロス検出回路５６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（１２６）に対してパルス信号（以下「ＺＥＲＯＸ信号」という）として報知する。エンジンコントローラ１１（１２６）はＺＥＲＯＸ信号のパルスのエッジを検出し、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をオン／オフ制御する。

図１０に本実施例におけるゼロクロス検出回路５６を示す。

交流電源１のＮｅｕｔｒａｌ側電位が電流制限抵抗７２と７３を介して、トランジスタ７７に入力され、Ｃｏｍｍｏｎ電位に戻る。抵抗７６は、トランジスタ７７のベース−エミッタ抵抗であり、交流電源１からのノイズ除去のため、コンデンサ７５が接続されている。抵抗７３は、ショートの場合もある。

７９は一次、二次間の沿面距離を確保するためのフォトカプラであり、倍電圧整流平滑電源Ｖｄｃが、電流制限抵抗８３とフォトカプラ５５の出力トランジスタを介して、トランジスタ７７とフォトカプラ７９の発光側に接続されている。８０はフォトカプラ７９の出力トランジスタの電流制限抵抗であり、フォトカプラ７９の出力はフィルタであるコンデンサ８２と抵抗８１を介して、ＺＥＲＯＸ信号として、エンジンコントローラ１１（１２６）に送出される。ゼロクロス検出回路の基準電位は、Ｃｏｍｍｏｎ電位であるため、トランジスタ７７やフォトカプラ７９には、（倍電圧整流平滑電源Ｖｄｃ−Ｃｏｍｍｏｎ電位）の電圧差、つまり、約Ｖｄｃ／２の電圧が印加される。

フォトカプラ５５がオンしていれば、ゼロクロス検出回路は動作し、パルス信号をＺＥＲＯＸ信号として送出する。このときの動作を以下に説明する。

Ｎｅｕｔｒａｌ側電位がＣｏｍｍｏｎ（Ｈｏｔ）側電位に対して、閾値電圧Ｖｚよりも小さい場合、トランジスタ７７がオフ、フォトカプラ７９がオンとなり、ＺＥＲＯＸ信号はローレベルとなる。ここで、閾値電圧Ｖｚは、整流ダイオード７０、電流制限抵抗７２、７３、７６、コンデンサ７５、トランジスタ７７で決定される電圧値である。一方、Ｎｅｕｔｒａｌ電位がＣｏｍｍｏｎ（Ｈｏｔ側）電位に対して、閾値電圧Ｖｚよりも大きい場合、トランジスタ７７がオン、フォトカプラ７９がオフとなり、ＺＥＲＯＸ信号はハイレベルとなる。つまり、ＺＥＲＯＸ信号は、Ｎｅｕｔｒａｌ側電位がＨｏｔ側電位に対して、閾値電圧Ｖｚ以上／以下の場合でレベルが切り替わるパルス信号となる。

本実施例においては、エンジンコントローラ１１（１２６）からのＲＬＤ信号がオンで、かつ、コンパレータ４６、５３の出力がハイレベルであれば、フォトカプラ５５がオンする。そして、トランジスタ７７とフォトカプラ７９に電流が供給され、ＺＥＲＯＸ信号がパルス信号となる。エンジンコントローラ１１（１２６）からのＲＬＤ信号がオフ若しくは、コンパレータ４６、５３のいずれかの出力がローレベルであれば、フォトカプラ５５がオフする。そして、１次側電源電圧Ｖｄｃがフォトカプラ７９の発光側に供給されないため、フォトカプラ７９の出力はオフとなり、ＺＥＲＯＸ信号はハイレベルとなる。

実施例１のゼロクロス検出回路との違いはフォトカプラ７９とトランジスタ７７に供給される電源電圧だけである。実施例１では低圧電源部の補助巻線等から生成される１次側電源電圧Ｖｃｃであり、本実施例では倍電圧整流平滑電源Ｖｄｃである。よって、ＺＥＲＯＸ信号とエンジンコントローラ１２６内の制御動作は、実施例１と同じになる。

また、ゼロクロス検出回路を実施例２のようにフォトカプラ７９とトランジスタ７７を直列にする構成においても、フォトカプラ７９とトランジスタ７７に供給する電源電圧をＶｃｃからＶｄｃに変更することにより、同等の出力及び効果が得られる。

上述したように、本実施例では倍電圧整流方式のスイッチング電源を有する系においても、倍電圧整流の基準電位をゼロクロス検出回路の基準電位として構成し、ゼロクロス検出回路の１次側電源として倍電圧整流平滑後の電源を供給する。これにより、全波整流方式のスイッチング電源を有する系におけるゼロクロス検出回路と同等のＺＥＲＯＸ信号を送出することが可能となり、該ＺＥＲＯＸ信号を基にした安定した電力制御を行うことができる。

また、リレーの駆動回路にフォトカプラの発光側を直列に接続し、該フォトカプラの出力をゼロクロス検出回路の１次側電源の供給ライン若しくは、ゼロクロス検出回路の交流入力電源からの入力ラインに直列に接続する。これにより、異常な状態でのヒータへの電力供給を防止することができるとともに、ヒータに電力供給する必要が無いスタンバイ状態やスリープ状態において、ゼロクロス検出回路の１次側で消費する電力を低減することができ、省エネルギーを図ることができる。

なお、発熱体が１本の場合であっても、ＺＥＲＯＸ信号の検出エッジ方向が逆方向であても、同様の制御が可能である。

また、実施例１から実施例３において、ゼロクロス検出回路１２、５６の一次側で、トランジスタを用いる構成としたが、トランジスタに代えてＦＥＴを用いる構成としてもよい。

本実施例の画像形成装置の概略構成断面図である。 本発明の実施例１におけるセラミックヒータの制御及び駆動回路を示した図である。 （ａ）は本発明のセラミック面発ヒータの横断面を示す図、（ｂ）は（ａ）のｂ側から見た発熱体が形成されている面を示す図、（ｃ）は（ａ）のｃ側から見た（ｂ）の示している面と相対する面を示す図である。 本発明の定着器の概略構成断面図で、（ａ）は発熱体がニップ部と反対側にある場合を示す図、（ｂ）は発熱体がニップ部側にある場合を示す図である。 本発明の実施例１におけるゼロクロス検出回路を説明する図である。 本発明の実施例１におけるＺＥＲＯＸ信号とエンジンコントローラ内の制御動作の概略を示す図で、（ａ）は交流入力電源の時間変化と閾値電圧Ｖｚの関係を示す図、（ｂ）はＺＥＲＯＸ信号の時間変化を示す図、（ｃ）はＲＬＤ信号の時間変化を示す図、（ｄ）はコンパレータの出力の時間変化を示す図、（ｅ）はＯＮ１信号、ＯＮ２信号の時間変化を示す図、（ｆ）はヒータ電流の時間変化を示す図である。 本発明の実施例２におけるゼロクロス検出回路を説明する図である。 本発明の実施例２におけるＺＥＲＯＸ信号とエンジンコントローラ内の制御動作の概略を示す図で、（ａ）は交流入力電源の時間変化と閾値電圧Ｖｚの関係を示す図、（ｂ）はＺＥＲＯＸ信号の時間変化を示す図、（ｃ）はＲＬＤ信号の時間変化を示す図、（ｄ）はコンパレータの出力の時間変化を示す図、（ｅ）はＯＮ１信号、ＯＮ２信号の時間変化を示す図、（ｆ）はヒータ電流の時間変化を示す図である。 本発明の実施例３におけるセラミックヒータの制御及び駆動回路を示した図である。 本発明の実施例３におけるゼロクロス検出回路を説明する図である。

符号の説明

１ 交流電源（交流入力電源に相当）
４、１３ トライアック（電力供給手段に相当）
１１、１２６ エンジンコントローラ（電力制御手段に相当）
１２、５６ ゼロクロス検出回路（電圧検知手段に相当）
２１、１０９ｄ サーミスタ（温調制御用の温度検出素子に相当）
２４、１０９ｃ セラミック面発ヒータ（制御負荷に相当）
２７ 低圧電源部（低圧電源手段に相当）
４１ リレー（電力遮断手段に相当）
４２ トランジスタ（駆動手段に相当）
５５ フォトカプラ（第一のスイッチング手段に相当）
６２、１０９ｂ 定着フィルム
６３、１０９ｃ 加圧ローラ
１０１ レーザビームプリンタ本体（画像形成装置に相当）
１０９ 定着器

Claims (7)

1. 交流入力電源電圧を制御負荷に供給する電力供給手段と、
   前記電力供給手段の通電／遮断を制御する電力制御手段と、
   前記電力制御手段と独立して前記制御負荷に供給する電力を通電／遮断する電力遮断手段と、
   前記電力遮断手段を駆動する駆動手段と、
   前記交流入力電源電圧と第一の閾値電圧とを比較し、前記比較結果に基づいて、パルス信号を前記電力制御手段に送出する電圧検知手段とを備え、
   前記電力制御手段は、前記パルス信号を基に、前記電力供給手段が供給する電力を制御し、予め設定されている条件から判断して前記駆動手段にオン／オフ信号を送出することにより、前記電力遮断手段の通電／遮断を制御し、
   前記駆動手段と直列に配され、前記駆動手段のオン／オフ動作を検知し、前記電圧検知手段に供給される電源を通電／遮断する第一のスイッチング手段を備えることを特徴とする電圧検知装置。
2. 前記交流入力電源電圧を半波整流あるいは全波整流し、前記半波整流あるいは全波整流された電圧を平滑し、前記平滑された電圧から１次側電源電圧と２次側電源電圧とを生成する低圧電源手段を備え、
   前記電力遮断手段は、１次側接点と駆動コイルとを有するリレーであり、前記１次側接点が前記交流入力電源と前記制御負荷に直列に接続され、前記駆動コイルには前記２次側電源電圧が供給され、前記駆動コイルと直列に前記駆動手段が接続され、
   前記電圧検知手段は、第一のフォトカプラと第三の整流ダイオードと第一の抵抗と電流制限抵抗とを有し、前記半波整流あるいは全波整流された電圧を、前記第三の整流ダイオードと前記第一の抵抗とを含む決められた電気素子で設定される前記第一の閾値電圧と比較し、前記第一のフォトカプラを介して前記電力制御手段に前記パルス信号を送出し、前記第一のフォトカプラの発光側は、前記電流制限抵抗を介して前記１次側電源電圧に接続され、
   前記第一のスイッチング手段は、第二のフォトカプラであり、前記第二のフォトカプラの発光側が前記駆動コイルと前記駆動手段とに直列に接続されることを特徴とする請求項１に記載の電圧検知装置。
3. 前記交流入力電源電圧を倍電圧整流する第一の整流ダイオード及び第二の整流ダイオードと、前記第一の整流ダイオード及び第二の整流ダイオードにより整流された電圧を平滑する第一の平滑コンデンサ及び第二の平滑コンデンサとを有し、前記第一の平滑コンデンサ及び第二の平滑コンデンサにより平滑された電圧が１次２次を絶縁する絶縁トランスと第二のスイッチング手段に接続されることにより、２次側に２次電圧が生成される倍電圧整流手段を備え、
   前記交流入力電源電圧の第一の電位が第一の整流ダイオードと第一の平滑コンデンサを介して前記交流入力電源電圧の第二の電位に接続され、前記交流入力電源電圧の第二の電位が第二の平滑コンデンサと第二の整流ダイオードを介して前記交流入力電源電圧の第一の電位に接続され、
   前記電圧検知手段は、第三の整流ダイオードと、第一の抵抗及び第二の抵抗と、トランジスタ若しくはＦＥＴと、第一のフォトカプラと、電流制限抵抗とを有し、前記交流入力電源電圧の第一の電位が前記第三の整流ダイオードと前記第一の抵抗及び第二の抵抗を介して前記交流入力電源電圧の第二の電位に接続され、前記第一の抵抗及び第二の抵抗の分圧点が前記トランジスタのベース端子若しくは前記ＦＥＴのゲート端子に入力され、前記トランジスタのエミッタ端子若しくは前記ＦＥＴのソース端子が前記交流入力電源電圧の第二の電位に接続され、前記トランジスタのコレクタ端子若しくは前記ＦＥＴのドレイン端子が前記交流入力電源電圧の第一の電位に接続された前記第一の整流ダイオードのカソード電位に対して前記電流制限抵抗を介して接続され、前記第一のフォトカプラの発光側が前記トランジスタ若しくは前記ＦＥＴに並列に、かつ、前記電流制限抵抗に直列に接続され、前記第三の整流ダイオード、前記第一の抵抗、第二の抵抗、前記第一のフォトカプラ及び前記トランジスタ若しくはＦＥＴで設定される前記第一の閾値電圧と比較し、前記第一のフォトカプラを介して前記電力制御手段に前記パルス信号を送出し、
   前記第一のスイッチング手段は、第二のフォトカプラであり、前記第二のフォトカプラの発光側が前記駆動コイルと前記駆動手段とに直列に接続されることを特徴とする請求項１に記載の電圧検知装置。
4. 前記第二のフォトカプラの受光側が、前記第一のフォトカプラの発光側と前記電流制限抵抗とに直列に接続されることを特徴とする請求項２または３に記載の電圧検知装置。
5. 前記第二のフォトカプラの受光側が、前記第三の整流ダイオードと前記第一の抵抗とに直列に接続されることを特徴とする請求項２または３に記載の電圧検知装置。
6. 目標の設定温度を維持するように制御された発熱体によって、被加熱部材を加熱する加熱装置であって、
   電力が供給されると発熱する前記発熱体を包含する加熱手段と、
   前記加熱手段の温度を検知する温度検出手段と、
   請求項１乃至５のいずれかに記載の電圧検知装置とを備えることを特徴とする加熱装置。
7. 記録材上にトナー像を形成する画像形成部と、前記トナー像を加熱して前記記録材に定着させる定着装置とを具備する画像形成装置において、
   前記定着装置は、請求項６に記載の加熱装置を備え、
   前記発熱体がセラミック面発ヒータであり、前記セラミック面発ヒータに対向配置した加圧部材と、前記セラミック面発ヒータと前記加圧部材との間で挟持搬送される定着フィルムとを備え、
   前記加圧部材と前記定着フィルムとの間で挟持搬送される前記記録材上の前記トナー像を、前記セラミック面発ヒータによって加熱し定着させることを特徴とする画像形成装置。

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