JP2008096544A - ヒータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スルーアップ制御及び／又はスルーダウン制御を行うヒータ制御装置であって、電源周波数が変動しても誤動作を起こさずに正確にヒータランプにヒータ電流を供給できるヒータ制御装置を提供すること。
【解決手段】画像形成装置の定着部３５に含まれるヒータランプ４１への通電初期及び／又は通電完了時において、交流電圧により交流電流を発生させてヒータランプ４１に供給する期間を所定の周期毎に漸増及び／又は漸減させるヒータ制御装置４０。記憶部６２は、各所定の周期においてヒータランプ４１に交流電流を供給する期間に関する待機時間を記憶する。ＣＰＵ６１は、待機時間に基づいて、通電初期においてヒータランプ４１への交流電流の供給を制御する制御部であって、該交流電圧の周期が変動した場合に、ヒータランプ４１に交流電流の供給を開始するタイミングを補正する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ヒータ制御装置、より特定的には、複写機やプリンタ等の画像形成装置の定着部に含まれるヒータのヒータ制御装置に関する。

従来、画像形成装置において、定着機構のヒータランプ点灯時に発生する突入電流による同一電源系統の他負荷への影響（蛍光灯のちらつき等）の問題及び該突入電流によるヒータランプ駆動用のトランジスタやトライアックなどのスイッチング素子の破壊の問題が存在していた。このような問題を解決する方法としては、通電初期において通電電流を徐々に増加させるスルーアップ制御及び通電完了時において通電電流を徐々に減少させるスルーダウン制御が行われてきた。

ここで、スルーアップ制御及びスルーダウン制御について図１３を参照しながら説明する。図１３は、定着機構のヒータランプを駆動させる際の交流電圧、ゼロクロス信号、ヒータ点灯信号及びヒータ電流の関係を示した波形図である。

図１３に示すように、スルーアップ制御は、ヒータランプへの通電初期において、ヒータランプに交流電流を供給する期間を漸増するものである。具体的には、ゼロクロス信号の立下りから所定の待機時間（Ｔ１〜Ｔ４０）後に、ヒータランプに対してヒータ電流を供給する。この待機時間Ｔ１〜Ｔ４０は、徐々に小さくなっている。

また、図１３に示すように、スルーダウン制御は、ヒータランプへの通電完了時において、ヒータランプに交流電流を供給する期間を漸減するものである。具体的には、ゼロクロス信号の立下りから所定の待機時間（Ｔ４０〜Ｔ１）後に、ヒータランプに対してヒータ電流を供給する。この待機時間Ｔ４０〜Ｔ１は、徐々に大きくなる。

スルーアップ制御及びスルーダウン制御に関するものとして、特許文献１〜４に記載のものが存在する。具体的には、特許文献１には、ランプに対する通電初期において交流電源電圧の位相制御によりランプに電圧印加する導通角を漸増することでソフトスタートを行う制御手段を備えたランプ点灯制御装置であって、交流電源電圧の半波を１サイクルとなし、偶数サイクルを１単位として、その単位毎に導通角を漸増させ、かつ、同一単位内での偶数サイクル分については導通角を等しく設定してあることを特徴とする像形成装置におけるランプ点灯制御装置が開示されている。特許文献２には、電源にノイズが乗った際の誤ゼロクロス信号をキャンセルする電力制御手段が開示されている。特許文献３には、電源電圧を監視し、位相制御時間を変更する定着ヒータ電流制御装置が開示されている。特許文献４には、ゼロクロス検出手段として、ゼロクロス点から一定時間毎の電圧移動平均値を検出し、ゼロクロス、周波数を割り出し、そのゼロクロス信号を元にヒータ点灯信号のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う熱定着装置電力供給手段が開示されている。

ところで、交流電圧の周波数が何らかの原因により変動することがある。このような交流電圧の周波数の変動が発生すると、前記特許文献１〜４に記載のものにおいて、スルーアップ制御又はスルーダウン制御が正確に行われないという問題がある。以下に、図１４を参照しながら説明する。図１４は、交流電圧の周波数の変動が発生した際の交流電圧、ゼロクロス信号及びヒータ点灯信号の波形図である。

ヒータ点灯信号は、ゼロクロス信号の立下りから待機時間Ｔ１後に、ハイレベルに切替る。これにより、ヒータランプにヒータ電流が供給される。ところが、図１４に示すように、周波数が変動して交流電圧の周期が短くなってしまうと、ゼロクロス信号の立下りから待機時間Ｔ１が経過する前に、次のゼロクロス信号の立下りが発生してしまう。この場合、タイマーは、待機時間Ｔ１の計測を中止し、該次のゼロクロス信号の立下りから待機時間Ｔ１の計測を最初から再開してしまう。そして、交流電圧の周期が短い状態が続いてしまうと、いつまでたってもヒータ点灯信号がハイレベルに切替らず、ヒータランプにヒータ電流が供給されないという問題が発生する。
特開平１０−１３３５０４号公報 特開２００４−３３４６６３号公報 特開平９−１０１７１８号公報 特開２００５−２６６０９７号公報

そこで、本発明の目的は、スルーアップ制御及び／又はスルーダウン制御を行うヒータ制御装置であって、交流電圧の周波数が変動しても誤動作を起こさずに正確にヒータにヒータ電流を供給できるヒータ制御装置を提供することである。

本発明は、画像形成装置の定着装置に含まれるヒータへの通電初期及び／又は通電完了時において、交流電圧により交流電流を発生させて該ヒータに供給する期間を所定の周期毎に漸増及び／又は漸減させるヒータ制御装置において、各所定の周期において前記ヒータに前記交流電流を供給する期間に関する時間情報を記憶する記憶部と、前記時間情報に基づいて、前記通電初期及び／又は通電完了時において前記ヒータへの前記交流電流の供給を制御する制御部であって、該交流電圧の周期が変動した場合に、該ヒータに該交流電流の供給を開始するタイミングを補正する制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、交流電圧の周期が変動した場合に、ヒータに交流電流の供給を開始するタイミングを補正するようにしているので、交流電圧の周波数が変動しても誤作動を起こすことなく、スルーアップ制御時及び／又はスルーダウン制御時においてヒータに対して交流電流を供給することが可能となる。

本発明において、前記交流電圧のゼロクロス点を検出し、該ゼロクロス点の出現に連動して出現するパルス波を含むゼロクロス信号を生成するゼロクロス検出部、を更に備え、前記記憶部は、各パルス波の出現から前記ヒータに前記交流電流を供給するまでの待機時間を前記時間情報として記憶しており、前記待機時間は、時間経過に伴い減少していてもよい。更に、本発明において、前記制御部は、計測中の前記待機時間が経過する前に前記ゼロクロス検出部から次のパルス波が入力してきた場合には、該待機時間の計測を中止し、次の待機時間の計測を開始すること、が好ましい。

このように、計測中の待機時間が経過する前に次のパルス波が入力されてきた場合に、制御部が待機時間の計測を中止し、次の待機時間の計測を開始している。そのため、交流電圧の周波数が小さくなって、ゼロクロス信号の立下りから待機時間が経過する前に、次のゼロクロス信号が出現してしまうことにより、タイマーが待機時間の計測を中止し、該次のゼロクロス信号の出現から待機時間の計測を最初から再開してしまうことが防止される。

本発明において、前記制御部は、前記次の待機時間の計測を、前記ゼロクロス信号の次のパルス波の立下り又は立上りが入力されてきたタイミングから開始するようにしてもよい。すなわち、待機時間の計測の開始タイミングは、パルス波の任意の場所から開始してよい。

本発明において、前記制御部は、前記ゼロクロス信号に基づいて前記交流電圧の周期を検出し、該周期に基づいて前記待機時間を補正すること、が好ましい。

本発明によれば、ヒータ制御装置では、交流電圧の周期を測定し、該周期に基づいて待機時間を補正しているので、交流電圧の周期の変動に応じて、待機時間を変動させることができるようになる。その結果、交流電圧の周期に最適な待機時間によりスルーアップ制御及び／又はスルーダウン制御を行うことが可能となる。

本発明において、前記制御部は、前記交流電圧が有すべき周期に対する検出した該交流電圧の周期の比を前記待機時間にかけることにより、該待機時間の補正を行うようにしてもよい。また、本発明において、前記制御部は、前記交流電圧の電圧レベルがゼロから所定の電圧レベルに到達するのにかかる到達時間を計測し、該到達時間に基づいて前記待機時間の補正を行うようにしてもよい。

本発明によれば、補正後の待機時間と補正前の待機時間との比と、計測された交流電圧の周期と交流電圧が本来有すべき周期との比とが等しくなる。このように、２つの比を等しくすることにより、計測された交流電圧の周波数に最適な待機時間を得ることができる。

本発明において、前記制御部は、前記交流電圧の電圧レベルがゼロから所定の電圧レベルに到達するのに本来必要な時間に対する前記到達時間の比を前記待機時間にかけることにより、該待機時間の補正を行ってもよい。また、本発明において、前記所定の電圧レベルは、前記交流電圧の電圧レベルのピーク値であってもよい。

以下、本発明の実施形態に係るヒータ制御装置について、図面を参照しながら説明する。

（画像形成装置の概略構成）
図１は、ヒータ制御装置が搭載される画像形成装置１０の構成図である。画像形成装置１０は、電子写真方式によるカラープリンタであって、いわゆるタンデム式で４色の画像を合成するように構成したものである。

その概略を説明すると、感光体ドラム２１、レーザ走査光学装置２２、現像装置２３などを含むマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの画像を形成するプリントヘッド２０が転写ベルト１１の直下に並置されている。各プリントヘッド２０において感光体ドラム２１上にトナー画像を形成するプロセスは周知であり、その説明は省略する。

転写ベルト１１は支持ローラ１２，１３によって矢印Ａ方向に回転駆動され、支持ローラ１３と転写ベルト１１を介して対向する部分（２次転写部１４）には転写ローラ１５が配置されている。

画像形成装置１０の下段には、積載されている記録材を１枚ずつ給紙する自動給紙部３０、及び、記録材を１枚ずつ給紙する手差し給紙部３１が設置されている。また、２次転写部１４の直上には定着ローラ３６と加圧ローラ３７とからなる定着部３５が設置されている。定着ローラ３６の内部には、定着ローラ３６を加熱するためのヒータランプ４１が設けられている。

各感光体ドラム２１上に形成されたトナー画像は矢印Ａ方向に回転駆動される転写ベルト１１上に順次１次転写され、４色の画像が合成される。一方、記録材は１枚ずつ給紙部３０又は手差し給紙部３１から上方に給紙され、２次転写部１４で転写ベルト１１と転写ローラ１５とに挟着されて合成画像が２次転写される。その後、記録材は定着部３５に搬送されてトナーの加熱定着が施され、排出ローラ３８からトレイ３９上に排出される。

（第１の実施形態）
（ヒータ制御装置の構成）
図２は、第１の実施形態に係るヒータ制御装置４０の主要部とその周辺部の構成を示すブロック図である。図３は、ヒータランプ４１への通電初期における交流電圧、ゼロクロス信号、ヒータ点灯信号及びヒータ電流の波形図である。図３（ａ）〜（ｃ）は、交流電圧の周期が正常であるときの信号波形を示し、図３（ｄ）〜（ｇ）は、交流電圧の周期が短くなったとき（異常時）の信号波形を示す。図４は、本実施形態におけるスルーアップテーブルである。

ヒータ制御装置４０は、ヒータランプ４１への通電初期において、ヒータランプ４１に交流電流（以下、該交流電流をヒータ電流と称す）を供給する期間を、交流電圧の半周期毎に漸増させるスルーアップ制御を行うと共に、ヒータランプ４１への通電完了時において、ヒータ電流を供給する期間を、交流電圧の半周期毎に漸減させるスルーダウン制御を行う。かかる動作を実現するために、ヒータ制御装置４０は、温度検出部４２、電源部５０及び制御部６０を備える。

電源部５０は、交流電源７０から５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電圧の供給を受けて、定着部３５にヒータ電流の供給を行う役割を果たし、ゼロクロス検出回路５１及びヒータ点灯回路５２を含む。制御部６０は、電源部５０の定着部３５へのヒータ電流の供給を制御し、ＣＰＵ６１及び記憶部６２を含む。温度検出部４２は、定着部３５の一部を構成し、ヒータランプ４１の温度を検出し、温度情報をＣＰＵ６１に対して出力する。

ゼロクロス検出回路５１は、図３に示すように、交流電源７０から供給される交流電圧のゼロクロス点を検出し、ゼロクロス点近傍においてローレベルとなるパルス波を含むゼロクロス信号を生成する。このゼロクロス信号の生成時には、ゼロクロス検出回路５１は、交流電圧が正の場合には正の閾値電圧以下になったときにローレベルの電圧を出力し、交流電圧が負の場合には負の閾値電圧以上になったときにローレベルの電圧を出力する。これにより、ゼロクロス信号のローレベル期間の中央がゼロクロス点となる。

記憶部６２は、交流電圧の各半周期においてヒータ電流を供給する期間に関する時間情報を記憶する。具体的には、記憶部６２は、図４に示すような、スルーアップテーブルを記憶する。図４に示すスルーアップテーブルは、交流電圧の半周期毎に、パルス波の立下りからヒータランプ４１にヒータ電流を供給開始するまでの待機時間Ｔｎ（ｎ＝１〜４０）を示すテーブルである。スルーアップ制御時に、徐々にヒータ電流を供給する期間を長くする必要があるので、待機時間Ｔｎは、時間の経過に伴い減少している。

ＣＰＵ６１は、スルーアップ制御時及び／又はスルーダウン制御時に、ゼロクロス信号とスルーアップテーブルに基づいて、ヒータランプ４１にヒータ電流を供給する期間を制御する役割を果たす。更に、ＣＰＵ６１は、交流電圧の周期が変動した場合であっても、ヒータ電流を正確に供給できるように、ヒータ電流を供給する期間を補正する役割を果たす。このような制御を実現するために、ＣＰＵ６１は、図３（ｃ），（ｆ）に示すヒータ点灯信号を生成する。ヒータ点灯信号は、ローレベルからハイレベルに立上るタイミングにおいて、ヒータ電流の供給を開始することを示す信号である。

ヒータ点灯回路５２は、ＣＰＵ６１の制御に基づいてヒータランプ４１にヒータ電流を供給する。具体的には、ヒータ点灯回路５２は、図３（ｇ）に示すように、ヒータ点灯信号の立上りのタイミングから、電流値がゼロになるまでの間だけヒータランプ４１に対してヒータ電流を供給する。

（ヒータ制御装置の動作）
以下に、ヒータ制御装置４０の動作について図５を参照しながら説明する。図５は、ヒータ制御装置４０のＣＰＵ６１がスルーアップ制御時に行う動作を示したフローチャートである。該フローチャートでは、ＣＰＵ６１は、待機時間Ｔｎの計測中にゼロクロス信号のパルスが検出された場合に、交流電圧の周波数が短くなったと判断し、待機時間Ｔｎの計測を中止し、次の待機時間Ｔｎ＋１の計測を開始する処理を行う。以下に、詳しく説明する。

本処理は、ＣＰＵ６１がランプ点灯要求を発生することにより開始される（ステップＳ１）。このランプ点灯要求の発生要因としては、例えば、温度検出部４２が出力する温度情報の温度が所定の温度よりも低くなったことが挙げられる。応じて、ＣＰＵ６１は、交流電源７０から供給される交流電圧の周波数に適合したスルーアップテーブルの選択を行う（ステップＳ２）。具体的には、図４に示すスルーアップテーブルには、５０Ｈｚの交流電圧に対応した待機時間Ｔｎ（ｎ＝１〜ｍ、本実施形態ではｍ＝４０）と、６０Ｈｚの交流電圧に対応した待機時間Ｔｎ（ｎ＝１〜ｍ、本実施形態ではｍ＝４０）とが含まれている。ＣＰＵ６１は、交流電圧の周波数に適合した５０Ｈｚ又は６０Ｈｚのいずれかのスルーアップテーブルを選択する。

次に、ＣＰＵ６１は、初期化処理を行う。具体的には、ＣＰＵ６１は、ｎを１にセットする（ステップＳ３）。そして、ＣＰＵ６１は、図３に示すゼロクロス信号の最初の立下り（ダウンエッジ）ｄ１を検出したか否かを判定する（ステップＳ４）。ＣＰＵ６１が立下りｄ１を検出した場合には、本処理はステップＳ５に進む。ＣＰＵ６１が立下りｄ１を検出しない場合には、本処理はステップＳ４に戻り、ＣＰＵ６１が立下りｄ１を検出するまでステップＳ４の処理が繰り返される。

次に、ＣＰＵ６１は、スルーアップテーブルより待機時間Ｔｎを読み出し（ステップＳ５）、読み出した待機時間Ｔｎの計測を開始する（ステップＳ６）。待機時間Ｔｎの計測の開始点は、図３に示すように、ゼロクロス信号の立下りｄｎ（ｎ＝１〜ｍ、本実施形態ではｍ＝４０）である。

ＣＰＵ６１は、待機時間Ｔｎの計測が終了（カウントアップ）したか否かを判定する（ステップＳ７）。計測が終了していない場合には、本処理はステップＳ８に進む。計測が終了した場合には、本処理はステップＳ１１に進む。

ステップＳ７において計測が終了していない場合、ＣＰＵ６１は、待機時間Ｔｎの計測を終了する前に、図３（ｅ）に示すように、ゼロクロス信号の次の立下りｄｎ＋１（ダウンエッジ）を検出したか否かを判定する（ステップＳ８）。立下りｄｎ＋１を検出した場合には、ＣＰＵ６１が交流電圧の周期が変動したと判断し、本処理はステップＳ９に進む。立下りｄｎ＋１を検出しなかった場合には、本処理はステップＳ７に戻る。この場合、待機時間Ｔｎの計測が終了するか立下りｄｎ＋１が検出されるまでステップＳ７及びＳ８が繰り返される。

立下りｄｎ＋１を検出した場合、ＣＰＵ６１は、待機時間Ｔｎの計測を中止（タイマーカウントクリア）する（ステップＳ９）。次に、ＣＰＵ６１は、ｎをひとつインクリメントする（ステップＳ１０）。ステップＳ５〜１０により、交流電圧の周期が短くなっても、待機時間Ｔｎが繰り返し計測されずに、次の待機時間Ｔｎ＋１が計測されるようになる。具体的には、図３（ｆ）のヒータ点灯信号（異常時）に示すように、待機時間Ｔ１の計測が中止されて、待機時間Ｔ２の計測が開始される。

ステップＳ７において計測が終了した場合、ＣＰＵ６１は、図３（ｃ），（ｆ）に示すように、ヒータ点灯信号をハイレベルに立上げて（ヒータ点灯信号ＯＮ）、ヒータ点灯回路５２に出力する（ステップＳ１１）。応じて、ヒータ点灯回路５２は、交流電圧に基づいてヒータ電流をヒータランプ４１に出力する。

次に、ＣＰＵ６１は、ゼロクロス信号の次の立下りｄｎ＋１を検出したか否かを判定する（ステップＳ１２）。ＣＰＵ６１が立下りｄｎ＋１を検出した場合には、本処理はステップＳ１３に進む。ＣＰＵ６１が立下りｄｎ＋１を検出しなかった場合には、本処理はステップＳ１２に戻り、ＣＰＵ６１は立下りｄｎ＋１を検出するまでステップＳ１２を繰り返す。

立下りｄｎ＋１を検出したＣＰＵ６１は、ヒータ点灯信号をローレベルに立下げる（ヒータ点灯信号ＯＦＦ）（ステップＳ１３）。この後、ＣＰＵ６１は、スルーアップテーブルの全ての待機時間Ｔｎのロードが完了したか否かを判定する（ステップＳ１４）。具体的には、ＣＰＵ６１は、ｎ＝ｍ（本実施形態では、ｍは４０）となったか否かを判定する。ｎ＝ｍのときには、ＣＰＵ６１はスルーアップ制御を完了したと判断し、本処理はステップＳ１５に進む。ｎ＝ｍではないときには、ＣＰＵ６１はスルーアップ制御が完了していないと判断し、本処理はステップＳ１０に進む。この場合、スルーアップテーブルの全ての待機時間Ｔｎをロードし終えるまで、ステップＳ５〜ステップＳ１４が繰り返される。

ｎ＝ｍの場合には、スルーアップ制御が完了したので、ＣＰＵ６１は、図１３の全点灯期間のように、ローレベルのヒータ点灯信号をヒータ点灯回路５２に出力する（ステップＳ１５）。これにより、ヒータ点灯回路５２は、正弦波のヒータ電流をヒータランプ４１に出力するようになる。

以上のようなヒータ制御装置４０によれば、交流電圧の周期が短くなったことによりゼロクロス信号の立下りｄｎ＋１が待機時間Ｔｎの計測終了より前に出現した場合であっても、待機時間Ｔｎが読み込まれるのではなく待機時間Ｔｎ＋１が読み込まれる。待機時間Ｔｎ＋１は待機時間Ｔｎよりも短いので、ＣＰＵ６１は、ゼロクロス信号の次の立下りｄｎ＋１が出現する前に、待機時間Ｔｎの計測を終了する。そのため、交流電圧の周期が短くなって、ＣＰＵ６１が何度も待機時間Ｔｎの計測を繰り返してしまうことによって、ヒータ電流が流れないという問題が解消される。

（第２の実施形態）
（ヒータ制御装置の構成）
本実施形態に係るヒータ制御装置４０の構成は、第１の実施形態に係るヒータ制御装置４０と同様に図２に示される。図６は、本実施形態に係るヒータ制御装置４０のヒータへの通電初期における交流電圧、ゼロクロス信号、ヒータ点灯信号及びヒータ電流の波形図である。図６（ａ）〜（ｃ）は、交流電圧の周期が正常であるときの信号波形を示し、図６（ｄ）〜（ｇ）は、交流電圧の周期が短くなったとき（異常時）の信号波形を示す。図７は、本実施形態に係るヒータ制御装置４０のスルーアップテーブルである。

本実施形態に係るヒータ制御装置４０は、図６（ｃ），（ｆ）に示すように、待機時間Ｔｎの計測をゼロクロス信号の立上りから開始している点において、第１の実施形態に係るヒータ制御装置４０と異なる。更に、本実施形態に係るヒータ制御装置４０は、図６（ｃ），（ｆ）に示すように、この待機時間Ｔｎを交流電圧の周期に応じて変化させる点においても第１の実施形態に係るヒータ制御装置４０と異なる。以下、両者の相違点を中心に、本実施形態に係るヒータ制御装置４０の構成について説明する。

記憶部６２は、交流電圧の各半周期においてヒータ電流を供給する期間に関する時間情報を記憶する。具体的には、記憶部６２は、図７に示すような、スルーアップテーブルを記憶する。図７に示すスルーアップテーブルは、交流電圧の半周期毎に、パルス波の立上りからヒータランプ４１にヒータ電流を供給開始するまでの待機時間Ｔｎ（ｎ＝１〜４０）を示すテーブルである。スルーアップ制御時に、徐々にヒータ電流を供給する期間を長くする必要があるので、待機時間Ｔｎは、時間の経過に伴い減少している。

（ヒータ制御装置の動作）
以下に、ヒータ制御装置４０の動作について図８を参照しながら説明する。図８は、ヒータ制御装置４０のＣＰＵ６１がスルーアップ制御時に行う動作を示したフローチャートである。該フローチャートでは、ＣＰＵ６１は、第１の実施形態と同様に、待機時間Ｔｎの計測中にゼロクロス信号のパルスが検出された場合に、交流電圧の周波数が短くなったと判断し、待機時間Ｔｎの計測を中止し、次の待機時間Ｔｎ＋１の計測を開始する処理を行う。更に、ヒータ制御装置４０は、交流電圧の周期を計測し、計測した周期に基づいて待機時間Ｔｎを補正する。以下に、詳しく説明する。

ステップＳ１〜ステップＳ４において行われる処理は、第１の実施形態におけるこれらの処理と同じであるので、説明を省略する。

次に、ＣＰＵ６１は、交流電圧の周波数の測定を開始する（ステップＳ２１）。より具体的には、ＣＰＵ６１は、ゼロクロス信号の隣接する２つの立下り（ダウンエッジ）（ｄｎ，ｄｎ＋１）の間の時間（すなわち、交流電圧の半周期）を計測するために、ゼロクロス信号の立下りｄ１を検出したタイミングにおいて時間計測を開始する。次に、ＣＰＵ６１は、ゼロクロス信号の立上りｕｎ（ｎ＝１〜ｍ、本実施形態ではｍ＝４０）を検出したか否かを判定する（ステップＳ２２）。ＣＰＵ６１が立上り（アップエッジ）ｕｎを検出した場合には、本処理はステップＳ２３に進む。ＣＰＵ６１が立上りｕｎを検出しなかった場合には、本処理はステップＳ２２に戻る。この場合、立上りｕｎが検出されるまで、ステップＳ２２が繰り返される。

次に、ＣＰＵ６１は、スルーアップテーブルより待機時間Ｔｎを読み出し（ステップＳ２３）、読み出した待機時間Ｔｎの計測を開始する（ステップＳ２４）。待機時間Ｔｎの計測の開始点は、図６に示すように、ゼロクロス信号の立上りｕｎ（ｎ＝１〜ｍ、本実施形態ではｍ＝４０）である。

ＣＰＵ６１は、待機時間Ｔｎの計測が終了（カウントアップ）したか否かを判定する（ステップＳ２５）。計測が終了していない場合には、本処理はステップＳ２６に進む。計測が終了した場合には、本処理はステップＳ２８に進む。

ステップＳ２５において計測が終了していない場合、ＣＰＵ６１は、待機時間Ｔｎの計測を終了する前に、ゼロクロス信号の次の立下りｄｎ＋１（ダウンエッジ）を検出したか否かを判定する（ステップＳ２６）。立下りｄｎ＋１を検出した場合には、ＣＰＵ６１が交流電圧の周期が変動したと判断し、本処理はステップＳ２７に進む。立下りｄｎ＋１を検出しなかった場合には、本処理はステップＳ２５に戻る。この場合、待機時間Ｔｎの計測が終了するか立下りｄｎ＋１が検出されるまでステップＳ２５及びＳ２６が繰り返される。

ステップＳ２６において立下りｄｎ＋１が検出された場合、ＣＰＵ６１は、待機時間Ｔｎの計測を中止（タイマーカウントクリア）する（ステップＳ２７）。この後、本処理はステップＳ３１に進む。

ステップＳ２５において待機時間の計測が終了した場合、ＣＰＵ６１は、図６（ｆ）に示すように、ヒータ点灯信号をハイレベルに立上げて（ヒータ点灯信号ＯＮ）、ヒータ点灯回路５２に出力する（ステップＳ２８）。応じて、ヒータ点灯回路５２は、交流電圧に基づいてヒータ電流をヒータランプ４１に出力する。

次に、ＣＰＵ６１は、ゼロクロス信号の次の立下りｄｎ＋１を検出したか否かを判定する（ステップＳ２９）。ＣＰＵ６１が立下りｄｎ＋１を検出した場合には、本処理はステップＳ３０に進む。ＣＰＵ６１が立下りｄｎ＋１を検出しなかった場合には、本処理はステップＳ２９に戻り、ＣＰＵ６１は立下りｄｎ＋１を検出するまでステップＳ２９を繰り返す。

立下りｄｎ＋１を検出したＣＰＵ６１は、ヒータ点灯信号をローレベルに立下げる（ヒータ点灯信号ＯＦＦ）（ステップＳ３０）。この後、本処理はステップＳ３１に進む。

前記ステップＳ３１において、ＣＰＵ６１は、交流電圧の周波数の測定を終了する（ステップＳ３１）。具体的には、ＣＰＵ６１は、ゼロクロス信号の立下りｄｎ＋１を検出したタイミングにおいて時間計測を終了する。これにより、ＣＰＵ６１は、交流電圧の半周期Ｔ'を得る。

次に、ＣＰＵ６１は、スルーアップテーブルの全ての待機時間Ｔｎのロードが完了したか否かを判定する（ステップＳ３２）。具体的には、ＣＰＵ６１は、ｎ＝ｍ（本実施形態では、ｍは４０）となったか否かを判定する。ｎ＝ｍのときには、ＣＰＵ６１はスルーアップ制御を完了したと判断し、本処理はステップＳ１５に進む。ｎ＝ｍではないときには、ＣＰＵ６１はスルーアップ制御が完了していないと判断し、本処理はステップＳ３３に進む。

ステップＳ３２においてｎ＝ｍでない場合には、ＣＰＵ６１は、前回に測定した交流電圧の半周期Ｔ'と今回に測定した交流電圧の半周期Ｔ'とを比較し、交流電圧の周波数に変動があったか否かを判定する（ステップＳ３３）。交流電圧の周波数に変動がなかった場合、本処理は、ステップＳ２１に戻る。交流電圧の周波数に変動があった場合には、本処理はステップＳ３４に進む。

交流電圧の周波数に変動があった場合には、ＣＰＵ６１は、次に計測する予定の待機時間Ｔｎ＋１の補正を行う。具体的には、ＣＰＵ６１は、待機時間Ｔｎ＋１に対して、交流電圧が有すべき半周期Ｔに対する、計測した交流電圧の半周期Ｔ'の比をかける（ステップＳ３４）。該交流電流が有すべき半周期Ｔとは、交流電源７０から供給される交流電圧の周波数に乱れが生じないときの半周期であり、具体的には、５０Ｈｚのときは０．０１ｓｅｃであり、６０Ｈｚのときは０．００８３ｓｅｃである。これにより、交流電圧の周波数に応じた待機時間Ｔｎ＋１を得ることができる。

次に、ＣＰＵ６１は、ｎをひとつインクリメントする（ステップＳ３５）。この後、本処理はステップＳ２１に戻る。この後、スルーアップテーブルが完了するまで、ステップＳ２１〜ステップＳ３５の処理が繰り返される。

前記ステップＳ３２においてｎ＝ｍの場合には、スルーアップ制御が完了したので、ＣＰＵ６１は、図１３の全点灯期間のように、ローレベルのヒータ点灯信号をヒータ点灯回路５２に出力する（ステップＳ１５）。これにより、ヒータ点灯回路５２は、正弦波のヒータ電流をヒータランプ４１に出力するようになる。

以上のようなヒータ制御装置４０によれば、第１の実施形態と同様に、交流電圧の周期が短くなることによって、ＣＰＵ６１が何度も待機時間Ｔｎの計測を繰り返してしまい、ヒータ電流がヒータランプ４１に供給されないという問題が解消される。

更に、ヒータ制御装置４０では、交流電圧の周期の変動が小さい場合には、交流電圧の周期を測定し、該周期に基づいて待機時間Ｔｎを補正している。そのため、交流電圧の周期の変動に応じて、待機時間Ｔｎを変動させることができるようになる。その結果、交流電圧の周期に最適な待機時間Ｔｎによりスルーアップ制御を行うことが可能となる。

なお、第１の実施形態及び第２の実施形態におけるヒータ制御装置において、ヒータ点灯信号のパルス幅は、均一なものであってもよい。

（第３の実施形態）
（ヒータ制御装置の構成）
図９は、第３の実施形態に係るヒータ制御装置４０'の主要部とその周辺部の構成を示すブロック図である。図１０は、本実施形態に係るヒータ制御装置４０'のヒータへの通電初期における交流電圧、ヒータ点灯信号及びヒータ電流の波形図である。図１０（ａ），（ｂ）は、交流電圧の周期が正常であるときの信号波形を示し、図１０（ｃ）〜（ｅ）は、交流電圧の周期が短くなったとき（異常時）の信号波形を示す。

ヒータ制御装置４０'では、第２の実施形態に係るヒータ制御装置４０と同様に、図１０（ａ），（ｄ）に示すように、この待機時間Ｔｎを交流電圧の周期に応じて変化させる。但し、ヒータ制御装置４０'における交流電圧の周期の測定方法と、ヒータ制御装置４０における交流電圧の周期の測定方法とは異なる。具体的には、ヒータ制御装置４０では交流電圧の半周期の長さを計測しているのに対して、ヒータ制御装置４０'では交流電圧の１／４周期の長さを計測している。

更に、ヒータ制御装置４０'は、図９に示すように、ゼロクロス検出回路５１を備えていない点において、第２の実施形態に係るヒータ制御装置４０と異なる。これは、ヒータ制御装置４０'が、交流電圧のゼロクロス点を、ＣＰＵ６１において交流電圧から直接検出するためである。そのため、ヒータ制御装置４０'では、図９に示すように、交流電圧は、電源部５０に入力すると共に、ＣＰＵ６１に対しても入力している。ＣＰＵ６１は、図１０（ａ），（ｃ）に示すように、交流電圧のゼロクロス点を検出し、このゼロクロス点から待機時間Ｔｎを計測し始める。そして、ＣＰＵ６１は、待機時間Ｔｎの計測を終了したタイミングで立上るパルス波を含んだヒータ点灯信号を生成し、ヒータ点灯回路５２に対して出力する。このヒータ点灯信号５２に含まれるパルス波のパルス幅は、第２の実施形態と同様に、均一であってもよい。

（ヒータ制御装置の動作）
以下に、ヒータ制御装置４０'の動作について図１１を参照しながら説明する。図１１は、ヒータ制御装置４０'のＣＰＵ６１がスルーアップ制御時に行う動作を示したフローチャートである。該フローチャートでは、ＣＰＵ６１は、待機時間Ｔｎの計測中にゼロクロス点が検出された場合に、交流電圧の周波数が短くなったと判断し、待機時間Ｔｎの計測を中止し、次の待機時間Ｔｎ＋１の計測を開始する処理を行う。更に、ヒータ制御装置４０'は、交流電圧の周期を計測し、計測した周期に基づいて待機時間Ｔｎを補正する。以下に、詳しく説明する。

ステップＳ１〜ステップＳ３において行われる処理は、第１及び第２の実施形態におけるこれらの処理と同じであるので、説明を省略する。

ＣＰＵ６１は、ゼロクロス点を検出したか否かを判定する（ステップＳ４０）。このゼロクロス点は、交流電圧の電圧がゼロとなる点を指す。ＣＰＵ６１は、ゼロクロス点を検出するために、交流電圧の符号をモニターしており、符号が変化したタイミングをゼロクロス点が発生したタイミングと判断する。ゼロクロス点を検出した場合には、本処理はステップＳ４１に進む。ゼロクロス点を検出しなかった場合には、本処理はステップＳ４０に戻る。この場合、ＣＰＵ６１は、ゼロクロス点を検出するまで、ステップＳ４０の処理を繰り返す。

ＣＰＵ６１は、交流電圧の周波数の測定を開始する（ステップＳ４１）。より具体的には、ＣＰＵ６１は、ゼロクロス信号のゼロクロス点から極大値又は極小値となるピーク点までの間の時間（すなわち、交流電圧の１／４周期）を計測するために、ゼロクロス信号のゼロクロス点を検出したタイミングにおいて時間計測を開始する。

次に、ＣＰＵ６１は、スルーアップテーブルより待機時間Ｔｎを読み出し（ステップＳ４２）、読み出した待機時間Ｔｎの計測を開始する（ステップＳ４３）。待機時間Ｔｎの計測の開始点は、図１０に示すように、ゼロクロス点である。

ＣＰＵ６１は、交流電圧のピーク点ｐｎ（ｎ＝１〜ｍ、本実施形態ではｍ＝４０）を検出したか否かを判定する（ステップＳ４４）。ピーク点ｐｎを検出した場合には、本処理はステップＳ４５に進む。ピーク点ｐｎを検出しなかった場合には、本処理はステップＳ４４に戻る。この場合、ＣＰＵ６１は、ピーク点ｐｎを検出するまでステップＳ４４の処理を繰り返す。

ピーク点ｐｎを検出した場合、ＣＰＵ６１は、周波数の測定を終了する（ステップＳ４５）。これにより、交流電圧の１／４周期であるＴ'を得ることができる。

ＣＰＵ６１は、待機時間Ｔｎの計測が終了（カウントアップ）したか否かを判定する（ステップＳ４６）。計測が終了していない場合には、本処理はステップＳ４７に進む。計測が終了した場合には、本処理はステップＳ４９に進む。

ステップＳ４６において計測が終了していない場合、ＣＰＵ６１は、待機時間Ｔｎの計測を終了する前に、ゼロクロス点を検出したか否かを判定する（ステップＳ４７）。ゼロクロス点を検出した場合には、ＣＰＵ６１が交流電圧の周期が変動したと判断し、本処理はステップＳ４８に進む。ゼロクロス点を検出しなかった場合には、本処理はステップＳ４６に戻る。この場合、待機時間Ｔｎの計測が終了するかゼロクロス点が検出されるまでステップＳ４６及びＳ４７の処理が繰り返される。

ステップＳ４７においてゼロクロス点を検出した場合、ＣＰＵ６１は、待機時間Ｔｎの計測を中止（タイマーカウントクリア）する（ステップＳ４８）。この後、本処理はステップＳ５２に進む。

ステップＳ４６において待機時間の計測が終了した場合、ＣＰＵ６１は、図１０（ｄ）に示すように、ヒータ点灯信号をハイレベルに立上げて（ヒータ点灯信号ＯＮ）、ヒータ点灯回路５２に出力する（ステップＳ４９）。応じて、ヒータ点灯回路５２は、交流電圧に基づいてヒータ電流をヒータランプ４１に出力する。

次に、ＣＰＵ６１は、ヒータ電流を供給してから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ５０）。この所定時間とは、ヒータ点灯信号のパルス幅を示しており、１ｍｓ程度であることが好ましい。所定時間が経過した場合には、本処理はステップＳ５１に進む。所定時間が経過していない場合には、本処理はステップＳ５０に戻り、ＣＰＵ６１は所定時間が経過するまでステップＳ５０を繰り返す。

所定時間が経過したと判定したＣＰＵ６１は、ヒータ点灯信号をローレベルに立下げる（ヒータ点灯信号ＯＦＦ）（ステップＳ５１）。この後、本処理はステップＳ５２に進む。

前記ステップＳ５２において、ＣＰＵ６１は、スルーアップテーブルの全ての待機時間Ｔｎのロードが完了したか否かを判定する（ステップＳ５２）。具体的には、ＣＰＵ６１は、ｎ＝ｍ（本実施形態では、ｍは４０）となったか否かを判定する。ｎ＝ｍのときには、ＣＰＵ６１はスルーアップ制御を完了したと判断し、本処理はステップＳ１５に進む。ｎ＝ｍではないときには、ＣＰＵ６１はスルーアップ制御が完了していないと判断し、本処理はステップＳ５３に進む。

ステップＳ５２においてｎ＝ｍでない場合には、ＣＰＵ６１は、前回に測定した交流電圧の１／４周期Ｔ'と今回に測定した交流電圧の１／４周期Ｔ'とを比較し、交流電圧の周波数に変動があったか否かを判定する（ステップＳ５３）。交流電圧の周波数に変動がなかった場合、本処理は、ステップＳ４１に戻る。交流電圧の周波数に変動があった場合、本処理はステップＳ５４に進む。

交流電圧の周波数に変動があった場合には、ＣＰＵ６１は、次に計測する予定の待機時間Ｔｎ＋１の補正を行う。具体的には、ＣＰＵ６１は、待機時間Ｔｎ＋１に対して、交流電圧が有すべき１／４周期Ｔに対する、計測した交流電圧の１／４周期Ｔ'の比をかける（ステップＳ５４）。該交流電流が有すべき１／４周期Ｔとは、交流電源７０から供給される交流電圧の周波数に乱れが生じないときの１／４周期であり、具体的には、５０Ｈｚのときは０．００５ｓｅｃであり、６０Ｈｚのときは０．００４１５ｓｅｃである。これにより、交流電圧の周波数に応じた待機時間Ｔｎ＋１を得ることができる。

次に、ＣＰＵ６１は、ｎをひとつインクリメントする（ステップＳ５５）。この後、本処理はステップＳ４１に戻る。この後、スルーアップテーブルが完了するまで、ステップＳ４１〜ステップＳ５５の処理が繰り返される。

前記ステップＳ５２においてｎ＝ｍの場合には、スルーアップ制御が完了したので、ＣＰＵ６１は、図１３の全点灯期間のように、ローレベルのヒータ点灯信号をヒータ点灯回路５２に出力する（ステップＳ１５）。これにより、ヒータ点灯回路５２は、正弦波のヒータ電流をヒータランプ４１に出力するようになる。

以上のようなヒータ制御装置４０'によれば、第１及び第２の実施形態と同様に、交流電圧の周期が短くなることによって、ＣＰＵ６１が何度も待機時間Ｔｎの計測を繰り返してしまい、ヒータ電流が流れないという問題が解消される。

更に、ヒータ制御装置４０'では、交流電圧の周期の変動が小さい場合には、交流電圧の周期を測定し、該周期に基づいて待機時間Ｔｎを補正している。そのため、交流電圧の周期の変動に応じて、待機時間Ｔｎを変動させることができるようになる。その結果、交流電圧の周期に最適な待機時間Ｔｎによりスルーアップ制御を行うことが可能となる。

なお、本実施形態では、ＣＰＵ６１は、交流電圧の周波数を特定するために、ゼロクロス点とピーク点との間の時間を計測しているが、計測する時間はこれに限らない。例えば、図１２に示すように、ＣＰＵ６１は、ゼロクロス点から、交流電圧が所定電圧Ｖに到達するまでの時間Ｔ'を計測するようにしてもよい。図１２は、第３の実施形態に係るヒータ制御装置４０'の変形例における、交流電圧、ヒータ点灯信号及びヒータ電流の波形図である。

（その他の実施形態）
なお、第１〜第３の実施形態では、スルーアップ制御についてのみ説明を行ったが、ヒータ制御装置４０，４０'は、スルーダウン制御時にも同様の動作を行うことができる。具体的には、交流電圧の周期が短くなった場合に、待機時間Ｔｎの計測を中止して、次の待機時間Ｔｎ−１の計測を行うことにより、正確なスルーダウン制御を実現できる。

画像形成装置の構成図である。 第１の実施形態に係るヒータ制御装置の主要部とその周辺部の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係るヒータ制御装置のヒータランプへの通電初期における交流電圧、ゼロクロス信号、ヒータ点灯信号及びヒータ電流の波形図である。 第１の実施形態におけるスルーアップテーブルである。 第１の実施形態において、ＣＰＵがスルーアップ制御時に行う動作を示したフローチャートである。 第２の実施形態に係るヒータ制御装置のヒータランプへの通電初期における交流電圧、ゼロクロス信号、ヒータ点灯信号及びヒータ電流の波形図である。 第２の実施形態におけるスルーアップテーブルである。 第２の実施形態において、ＣＰＵがスルーアップ制御時に行う動作を示したフローチャートである。 第３の実施形態に係るヒータ制御装置の主要部とその周辺部の構成を示すブロック図である。 第３の実施形態に係るヒータ制御装置のヒータランプへの通電初期における交流電圧、ヒータ点灯信号及びヒータ電流の波形図である。 第３の実施形態において、ＣＰＵがスルーアップ制御時に行う動作を示したフローチャートである。 第３の実施形態に係るヒータ制御装置の変形例での、ヒータランプへの通電初期における交流電圧、ヒータ点灯信号及びヒータ電流の波形図である。 定着機構のヒータランプを駆動させる際の交流電圧、ゼロクロス信号、ヒータ点灯信号及びヒータ電流の関係を示した波形図である。 電源周波数が変動した際の交流電圧、ゼロクロス信号及びヒータ点灯信号の波形図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
３５ 定着部
３６ 定着ローラ
４０，４０' ヒータ制御装置
４１ ヒータランプ
４２ 温度検出部
５０ 電源部
５１ ゼロクロス検出回路
５２ ヒータ点灯回路
６０ 制御部
６１ ＣＰＵ
６２ 記憶部
７０ 交流電源

Claims (9)

1. 画像形成装置の定着装置に含まれるヒータへの通電初期及び／又は通電完了時において、交流電圧により交流電流を発生させて該ヒータに供給する期間を所定の周期毎に漸増及び／又は漸減させるヒータ制御装置において、
   各所定の周期において前記ヒータに前記交流電流を供給する期間に関する時間情報を記憶する記憶部と、
   前記時間情報に基づいて、前記通電初期及び／又は通電完了時において前記ヒータへの前記交流電流の供給を制御する制御部であって、該交流電圧の周期が変動した場合に、該ヒータに該交流電流の供給を開始するタイミングを補正する制御部と、
   を備えることを特徴とするヒータ制御装置。
2. 前記交流電圧のゼロクロス点を検出し、該ゼロクロス点の出現に連動して出現するパルス波を含むゼロクロス信号を生成するゼロクロス検出部、
   を更に備え、
   前記記憶部は、各パルス波の出現から前記ヒータに前記交流電流を供給するまでの待機時間を前記時間情報として記憶しており、
   前記待機時間は、時間経過に伴い減少していること、
   を特徴とする請求項１に記載のヒータ制御装置。
3. 前記制御部は、計測中の前記待機時間が経過する前に前記ゼロクロス検出部から次のパルス波が入力されてきた場合には、該待機時間の計測を中止し、次の待機時間の計測を開始すること、
   を特徴とする請求項２に記載のヒータ制御装置。
4. 前記制御部は、前記次の待機時間の計測を、前記ゼロクロス信号の次のパルス波の立下り又は立上りが入力されてきたタイミングから開始すること、
   を特徴とする請求項３に記載のヒータ制御装置。
5. 前記制御部は、前記ゼロクロス信号に基づいて前記交流電圧の周期を検出し、該周期に基づいて前記待機時間を補正すること、
   を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれかに記載のヒータ制御装置。
6. 前記制御部は、前記交流電圧が有すべき周期に対する検出した該交流電圧の周期の比を前記待機時間にかけることにより、該待機時間の補正を行うこと、
   を特徴とする請求項５に記載のヒータ制御装置。
7. 前記制御部は、前記交流電圧の電圧レベルがゼロから所定の電圧レベルに到達するのにかかる到達時間を計測し、該到達時間に基づいて前記待機時間の補正を行うこと、
   を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれかに記載のヒータ制御装置。
8. 前記制御部は、前記交流電圧の電圧レベルがゼロから所定の電圧レベルに到達するのに本来必要な時間に対する前記到達時間の比を前記待機時間にかけることにより、該待機時間の補正を行うこと、
   を特徴とする請求項７に記載のヒータ制御装置。
9. 前記所定の電圧レベルは、前記交流電圧の電圧レベルのピーク値であること、
   を特徴とする請求項７又は請求項８のいずれかに記載のヒータ制御装置。

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