JP2011197062A

JP2011197062A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2011197062A
Application number: JP2010060692A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Endo; 博人遠藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2011-10-06
Anticipated expiration: 2030-03-17
Also published as: JP5570257B2

Abstract

【課題】商用電源に周期的なノイズが入る場合でもゼロクロス点を正確に取得し、正確な定着温度制御を行うこと。
【解決手段】ＣＰＵ３は、ハードウェアゼロクロス信号取得部７がハードウェアゼロクロス信号４を取得してから（Ｓ３０３Ｙ）所定時間以内に（Ｓ３０６）、ゼロクロス信号生成回路２が出力したゼロクロス信号の信号レベルとＲＡＭ９に保持された信号レベルとが一致するか否かの判断を行う（Ｓ３１２）。
【選択図】図４

Description

本発明は、商用電源から供給される電圧のゼロクロス点に対応するパルス信号であるゼロクロス信号を生成するゼロクロス生成装置、定着制御装置に係る画像形成装置等の電子機器に関する。

従来、複写機等の画像形成装置において、転写されたトナーを記録紙上に定着して画像を形成する定着ユニットの位相制御を行うために、商用電源から供給される電圧のゼロクロス点に対応するパルス信号であるゼロクロス信号が用いられている。例えば商用電源から供給される電圧を全波整流し、生成された脈流が予め設定された所定の閾値電圧以下である場合にオン状態となるパルス信号をゼロクロス信号として生成するゼロクロス生成装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また電源の交流波形に対するノイズによるゼロクロス信号の誤検知を防ぐためのゼロクロス生成装置も開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−０８４５４６号公報特開２００８−０８３３３２号公報

しかしながら、上記のゼロクロス生成装置はいずれもゼロクロス点を整流して取得するためのものであり、商用電源に対して周期的にノイズが入る場合に、ゼロクロス生成装置がノイズを拾ってしまい正確なゼロクロス点を取得するのが困難である。したがって、ゼロクロス信号に基づき温度制御を行う画像形成装置の定着装置では、正確な定着温度制御を行うことができないおそれがある。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、商用電源に周期的なノイズが入る場合でもゼロクロス点を正確に取得し、正確な定着温度制御を行うことを目的とする。

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）交流電源のゼロクロス点を検出しゼロクロス信号を出力する出力手段により出力されたゼロクロス信号に基づき定着装置の温度制御を行う画像形成装置であって、前記出力手段が出力するゼロクロス信号のエッジの立ち上がり又は立ち下がりであるエッジ方向を選択する選択手段と、前記出力手段が出力したゼロクロス信号のエッジを検出し、前記選択手段により選択されたエッジ方向のゼロクロス信号を取得する取得手段と、前記取得手段により取得されたゼロクロス信号の信号レベルを保持手段に保持し、前記選択手段が選択しているエッジ方向とは反対方向のエッジ方向を該選択手段に選択させ、該取得手段によるゼロクロス信号の取得を所定時間禁止するよう制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記所定時間内に前記出力手段が出力したゼロクロス信号の信号レベルと前記保持手段に保持された信号レベルとが一致するか否かの判断を行うことを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、商用電源に周期的なノイズが入る場合でもゼロクロス点を正確に取得することができ、正確な定着温度制御を行うことができる。

実施例の画像形成装置の概略図実施例の制御部の構成を示すブロック図実施例の構成を示すブロック図実施例の定着温度制御を示すフローチャート実施例の定着温度制御を示すタイミングチャート

以下に本発明の一実施形態を示す。本発明の技術範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

［画像形成装置の構成］
図１は、実施例の画像形成装置の概略断面図である。画像形成装置１００は、複数のプロセス速度を切り換えて単色の画像を形成するプリンタである。しかし、本実施例の画像形成装置は、印刷装置、複写機、複合機、ファクシミリであってもよい。また、２色以上の現像材を使用する多色の画像形成装置であってもよい。

給紙トレイ１０１は、用紙（記録材、記録媒体、シート、転写材、転写紙と呼ぶこともある）を格納するトレイである。給紙ローラ１０２は、給紙トレイ１０１から用紙を搬送路へ送出するローラである。搬送ローラ１０３は、用紙をさらに搬送路１４０の下流方向へ搬送するローラである。その後、用紙は、レジストローラ１０４によって搬送タイミングを調整され、画像形成部へと送出される。画像形成部は、転写ローラ１０７、現像ローラ１０８、帯電ローラ１０９、感光ドラム１１０、トナーカートリッジ１１１、折り返しミラー１１２及び光走査装置１１３などにより構成される。感光ドラム１１０は、静電潜像や現像材（例：トナー）の像を担持する像担持体の一例である。帯電ローラ１０９は、感光ドラム１１０の表面を一様に電荷を帯電させる。光走査装置１１３は、折り返しミラー１１２を介して感光ドラム１１０の表面に画像情報に応じた光束を照射することで潜像を形成する。潜像は、現像ローラ１０８によって現像されトナー像となり、用紙が感光ドラム１１０と転写ローラ１０７との間を通過する際に、トナー像が用紙へ転写される。用紙は定着器１１９（定着装置）を通過する。定着器１１９は、加熱されたヒータ１１８、ヒータの温度を検知するサーミスタ１１７、熱を伝える定着フィルム１１６及び用紙の圧力をかける加圧ローラ１１５などを備える。用紙が定着フィルム１１６と加圧ローラ１１５の間を通過することで、未定着のトナー像が用紙に定着する。トナー像が定着した用紙は、搬送ローラ１２０を経て、搬送路１４１に搬送される。片面画像形成（片面印刷）の場合、排紙ローラ１２２によって排紙口１４３から用紙が排紙される。一方、両面画像形成（両面印刷）の場合排紙ローラ１２２を回転させるモータが逆回転を始め、搬送路１４２へ搬送される。その後、用紙は、両面搬送ローラ１３１、１３３を経て再び搬送路１４０へ搬送され、画像形成部によって用紙の第２面にトナー像が転写される。その後、定着器１１９によって第２面のトナー像が定着され、排紙される。

［制御部の構成］
図２は、制御部の構成を示すブロック図である。プリンタコントローラ２０１は、ホストコンピュータ等の外部装置から画像コードをプリンタによる印刷可能なビットデータに展開したり、プリンタエンジンの内部情報を表示装置に表示したりする。画像形成装置本体２００のエンジン制御部２０２は、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを内蔵したワンチップマイクロコンピュータを有する。エンジン制御部２０２は、マイクロコンピュータを有するプリンタコントローラ２０１とシリアル通信によって情報を送受信し、プリンタエンジンの各部をプリンタコントローラ２０１の指示に従って制御する。用紙搬送制御部２０３は、給紙ローラ１０２や搬送ローラ１０３の回転開始や停止をエンジン制御部２０２の指示に従って制御する。高圧制御部２０４は、帯電、現像、転写の各高圧（数百〜数千ボルト）の出力制御を、エンジン制御部２０２からの指示に基づき行う。光学制御部２０５は、光走査装置１１３に搭載されたスキャナモータの駆動／停止や、レーザの点滅などを、エンジン制御部２０２の指示に従って実行する。定着温度制御部２０６は、定着器１１９の温度がエンジン制御部２０２により指示された目標温度を維持するよう調整する。両面ユニット制御部２０７は、エンジン制御部２０２の指示に従い、両面ユニット（例えば画像形成装置本体２００に着脱可能なオプションユニットであってもよい）を制御する。

［本実施例の構成］
図３は、本実施例の構成を示したブロック図である。ゼロクロス信号生成回路２（出力手段）は、交流電源１を整流してゼロクロス点を検出するごとにハイ信号とロー信号を切り換える信号（ハードウェアゼロクロス信号４）を制御手段であるＣＰＵ３への入力信号として生成するように構成される。すなわち、交流電源１がある閾値（例えば図５のｓ４０１の点線で示す閾値）以下となったときにハイ信号を出力する。ＣＰＵ３は、取得エッジ選択部５と、ハードウェアゼロクロス信号取得部７と、割り込み禁止タイマ６と、ＲＯＭ８、ＲＡＭ９（保持手段）とから構成される。取得エッジ選択部５は、ハードウェアゼロクロス信号４の入力電圧レベルの切り換わりタイミングであるエッジを取得するために取得したいエッジ方向（ハイからロー（立ち下がり）か、ローからハイ（立ち上がり）か）を選択する。ハードウェアゼロクロス信号取得部７は、取得エッジ選択部５により選択されたエッジ方向のハードウェアゼロクロス信号４がゼロクロス信号生成回路２により出力されたときにそのハードウェアゼロクロス信号４を割り込み信号として取得する。割り込み禁止タイマ６は、選択されたエッジ方向のハードウェアゼロクロス信号４を一旦取得したら、所定時間はハードウェアゼロクロス信号４の取得をハードウェアゼロクロス信号取得部７に禁止するため、所定時間をカウントする。ＲＯＭ８は制御プログラムを格納するメモリで、ＲＡＭ９は記憶装置である。なお、定着温度制御部２０６（図２）は、取得エッジ選択部５、割り込み禁止タイマ６、ハードウェアゼロクロス信号取得部７を備え、ＣＰＵ３を構成する。

［フローチャートの説明］
本実施例では、画像形成装置１００の定着温度制御における基本制御処理を、図４のフローチャートを用いて説明する。プリンタコントローラ２０１から印字指示を受けたエンジン制御部２０２は定着温度制御部２０６に対して定着温度制御開始指示をすると、定着温度制御開始指示を受けた定着温度制御部２０６を備えるＣＰＵ３は定着温度制御を開始する。ステップ（以下、単にＳと記す）３０２で、ＣＰＵ３は、定着温度制御を開始してから最初（初期）に取得するハードウェアゼロクロス信号（以下、単にハードゼロクロス信号とする）のエッジ方向を取得エッジ選択部５により選択し指定する。取得エッジ選択部５が選択するエッジ方向は、ローからハイへの立ち上がり方向でも良いし、ハイからローへの立ち下がり方向でも良い。Ｓ３０３でＣＰＵ３は、Ｓ３０２で取得エッジ選択部５により選択したエッジ方向のハードゼロクロス信号のエッジを検出し取得するまで待つ。

Ｓ３０３でＣＰＵ３は、取得エッジ選択部５で選択したエッジ方向のハードゼロクロス信号をハードウェアゼロクロス信号取得部７により取得したら、Ｓ３０４の処理を行う。Ｓ３０４でＣＰＵ３は、次に取得するハードゼロクロス信号のエッジ方向を現在選択している方向と反対方向のエッジ方向となるよう取得エッジ選択部５により選択する。ここで、取得エッジ選択部５は、現在ハードゼロクロス信号の立ち上がりエッジ方向を取得する指定ならば、立ち下がりのエッジ方向取得を選択する。一方、現在立ち下がりエッジ方向を取得する指定ならば、立ち上がりエッジ方向取得を選択する。Ｓ３０５でＣＰＵ３は、Ｓ３０４で取得エッジ選択部５により選択したハードゼロクロス信号のエッジ方向に応じて、ＲＡＭ９に格納されているソフトウェアゼロクロス信号（以下、単にソフトゼロクロス信号とする）を切り換える。例えば、ソフトゼロクロス信号がローであればハイに切り換え、ハイであればローに切り換えるので、論理を切り換えるともいえる。ここで、ソフトゼロクロス信号は、ＣＰＵ３に入力されたハードゼロクロス信号の信号レベルをＲＡＭ９に格納（保持）したものである。Ｓ３０３でハードウェアゼロクロス信号取得部７が立ち上がりエッジ方向のハードゼロクロス信号を取得した場合ソフトゼロクロス信号としてハイを格納し、立ち下がりエッジ方向のハードゼロクロス信号を取得した場合ソフトゼロクロス信号としてローを格納する。

Ｓ３０６でＣＰＵ３は、ハードウェアゼロクロス信号取得部７によるハードゼロクロス信号の取得を所定時間禁止し、ハードゼロクロス信号を取得したことによるソフトゼロクロス信号の更新を禁止するための割り込み禁止タイマ６の計時を開始する。割り込み禁止タイマ６はＣＰＵ３のリソースでも良いし、ＲＡＭ９に格納された情報でも良い。割り込み禁止タイマ６によりハードゼロクロス信号の取得とハードゼロクロス信号の取得によるソフトゼロクロス信号の更新を禁止する所定時間（以降、更新禁止期間）は、ゼロクロス信号の半波の周期以内（すなわち全波の半周期以下）が望ましい。

Ｓ３０７でＣＰＵ３は、Ｓ３０６でソフトゼロクロス信号の更新禁止開始を基点に所定時間経過したら、ハードゼロクロス信号とソフトゼロクロス信号を比較するタイミングとする。ＣＰＵ３がハードゼロクロス信号とソフトゼロクロス信号とを比較するタイミングは、ソフトゼロクロス信号の更新禁止期間内に１回又は複数回とするのが望ましい。Ｓ３０７でＣＰＵ３は、比較するタイミングになったと判断したら、Ｓ３０８でＲＡＭ９に格納されている比較回数カウンタを更新する。なお、ＣＰＵ３がハードゼロクロス信号とソフトゼロクロス信号を複数回比較する場合のタイミングは、決まったタイミングで、すなわち同じ時間間隔をおいて行ってもよい。また、不規則なタイミングで、すなわち異なる時間間隔をおいて行ってもよい。

Ｓ３０９でＣＰＵ３は、ハードゼロクロス信号の入力信号とＲＡＭ９に格納されているソフトゼロクロス信号とを比較し、信号レベルが一致しているか判断する。Ｓ３０９でＣＰＵ３は信号レベルが一致していると判断した場合は、Ｓ３１０でＲＡＭ９に格納されている信号レベルの一致回数カウンタを更新する。Ｓ３０９でＣＰＵ３は、信号レベルが一致していないと判断した場合は、Ｓ３１０を実施せずにＳ３１１を実施する。Ｓ３１１でＣＰＵ３は、Ｓ３０８で更新した比較回数カウンタが所定回数となったか判断する。ここでの所定回数は少なくとも１回以上であることが望ましい。Ｓ３１１でＣＰＵ３は比較回数カウンタが所定回数となっていないと判断したら、Ｓ３０７へ戻り、所定回数となったと判断したら、Ｓ３１２を実施する。Ｓ３１２でＣＰＵ３は、信号レベルの一致回数カウンタが所定回数以上となっているかを判断する。例えば、ＣＰＵ３は、比較回数カウンタと信号レベルの一致回数カウンタからハードゼロクロス信号とソフトゼロクロス信号が一致するかを判断する。ハードゼロクロス信号とソフトゼロクロス信号が一致していると判断するのは比較した回数のうち、すべての回が同じ信号であった場合でも良いし、少なくとも１回以上同じ信号である場合でも良い。逆に、比較回数カウンタと信号レベルの一致回数カウンタとから一致しなかった回数を求めて、所定回数異なるときに一致しないとしてもよい。

Ｓ３１２でＣＰＵ３は、ハードゼロクロス信号とソフトゼロクロス信号が一致していると判断した場合は、Ｓ３１５の処理を行う。Ｓ３１２でＣＰＵ３は、ハードゼロクロス信号とソフトゼロクロス信号が一致しないと判断した場合は、Ｓ３１３で次に取得するハードゼロクロス信号のエッジ方向を現在指定している方向から反対方向のエッジ方向となるよう取得エッジ選択部５により選択する。Ｓ３１４でＣＰＵ３は、Ｓ３１３で取得エッジ選択部５により選択した取得するハードゼロクロス信号のエッジ方向に合わせてソフトゼロクロス信号を切り換えて、Ｓ３１５の処理を行う。Ｓ３１５でＣＰＵ３は、更新禁止期間が終了したら、Ｓ３０３の処理に戻る。このように、ＣＰＵ３は、交流電源１の交流波形におけるすべての全波内で、ハードゼロクロス信号の監視を行う。なお、本実施例のフローチャートで、ＣＰＵ３は、Ｓ３０３の処理に戻る構成としているが、このようにＳ３０３の処理に戻っても良いし、戻らずにハードゼロクロス信号の監視を終了しても良い。すなわち、ＣＰＵ３は、ハードウェアゼロクロス信号取得部７がゼロクロス信号の取得を開始してから交流電源１の交流波形における最初の１全波内のみ、ハードゼロクロス信号の監視をするものとしてもよい。

［タイミングチャートの説明］
図５は、図４での制御を信号波形に置き換え、定着制御で用いるハードゼロクロス信号の初期に取得するエッジ方向を立ち下がりエッジとして取得エッジ選択部５で選択したときのタイミングチャートである。ここで、初期に取得するエッジ方向を立ち下がり方向としているため、ＲＡＭ９に格納するソフトゼロクロス信号の初期値はハイである。なお、初期に取得するエッジ方向を立ち上がり方向とする場合は、ＲＡＭ９に格納するソフトゼロクロス信号の初期値はローである。

図５のｓ４０１は交流電源１の電圧波形で、周期的なノイズが入っている。また、実線は０Ｖ、点線はゼロクロス点を検出する際の閾値を示す。ｓ４０２はゼロクロス信号生成回路２が出力するハードゼロクロス信号で、交流電源１の波形に含まれる周期的なノイズの影響を受ける。ｓ４０３は本実施例の制御を行うことによりＲＡＭ９に格納されるソフトゼロクロス信号である。ｓ４１１で、プリンタコントローラ２０１から印字指示を受けたエンジン制御部２０２は定着温度制御部２０６に対して定着温度制御開始指示をする。定着温度制御開始指示を受けた定着温度制御部２０６を備えるＣＰＵ３は、定着温度制御を開始する。ＣＰＵ３は、定着温度制御開始時に取得するハードゼロクロス信号のエッジ方向を取得エッジ選択部５により選択する。図５の場合は上述したように立ち下がりを指定する。ここで、上述したように立ち下りエッジ方向取得を選択した場合、ＲＡＭ９に格納されるソフトゼロクロス信号はハイ信号であり、ハードウェアゼロクロス信号取得部７は選択したハードゼロクロス信号のエッジ検出をするまで待つ。

ｓ４１２でＣＰＵ３は、選択したエッジ方向のハードゼロクロス信号をハードウェアゼロクロス信号取得部７により取得したら、次に取得するハードゼロクロス信号のエッジ方向に立ち上がり方向を選択する、すなわち、エッジ方向を切り換える。ＣＰＵ３は取得エッジ選択部５により立ち上がり方向を選択したら、ソフトゼロクロス信号をロー信号としてＲＡＭ９に格納する。そして、ＣＰＵ３はこのタイミングを基点に所定時間エッジ検出を行わないよう割り込み禁止タイマ６の計時を開始する。ハードゼロクロス信号の取得をハードウェアゼロクロス信号取得部７に禁止するための所定時間である更新禁止期間は、交流電源１の電源周波数によって決めると良い。例えば、５０Ｈｚ環境では半波が１０ｍｓなので、この５０％程度の時間（５ｍｓ）をエッジ検出禁止期間として所定時間とすると良い。

ｓ４１３、ｓ４１４でＣＰＵ３は、更新禁止期間中に（すなわち所定時間内に）ハードゼロクロス信号とソフトゼロクロス信号の信号レベルを比較する。ＣＰＵ３はＲＡＭ９の比較回数カウンタを比較した時点で更新する。一方、ＣＰＵ３は、信号レベルの一致回数カウンタを、ハードゼロクロス信号とソフトゼロクロス信号が異なる場合には更新しない。ＣＰＵ３は、比較回数カウンタが所定回数に達したと判断したら信号レベルの一致回数カウンタを確認する。例えば２回比較して２回とも違う信号であれば、ＣＰＵ３はハードゼロクロス信号とソフトゼロクロス信号とが一致しないと判断する。そしてＣＰＵ３は、ハードウェアゼロクロス信号取得部７により次に取得するハードゼロクロス信号のエッジ方向を再び立ち下がり方向として選択する、すなわちエッジ方向を切り換える。ｓ４１４では、ＣＰＵ３はそれにあわせてＲＡＭ９にソフトゼロクロス信号をハイ信号として格納する、すなわちソフトゼロクロス信号の論理を切り換える。ここで違う信号と判断するのは、上述したように比較回数と信号レベルの一致回数から判断すればよい。

ｓ４１５でＣＰＵ３は、ハードゼロクロス信号の立ち下がりエッジを検出した場合、これを基点にハードウェアゼロクロス信号取得部７により再び取得するハードゼロクロス信号の方向は立ち上がりを選択する。そして、ＣＰＵ３はそれに合わせてソフトゼロクロス信号をローとしてＲＡＭ９に格納する。この時点から所定時間、ＣＰＵ３は割り込み禁止タイマ６によりハードウェアゼロクロス信号取得部７のハードゼロクロス信号の取得を禁止する。ｓ４１６でＣＰＵ３は、ｓ４１６以後のソフトゼロクロス信号を正常に生成することができる。なお、ｓ４１６でソフトゼロクロス信号（ｓ４０３）がハードゼロクロス信号（ｓ４０２）より早くハイとなっているのは次の理由による。ゼロクロス信号生成回路２は、交流電源１が閾値以下の場合にハイのハードゼロクロス信号を出力しており、ローの時間とハイの時間との比が例えば６：４となってしまう。このため、この比を５：５となるように補正を行いソフトゼロクロス信号のハイへの切り替えを早くしている。

以上本実施例によれば、商用電源に周期的なノイズが入る場合でもゼロクロス点を正確に取得することができ、正確な定着温度制御を行うことができる。

１交流電源
２ゼロクロス信号生成回路
３ＣＰＵ
５取得エッジ選択部
７ハードウェアゼロクロス信号取得部

Claims

交流電源のゼロクロス点を検出しゼロクロス信号を出力する出力手段により出力されたゼロクロス信号に基づき定着装置の温度制御を行う画像形成装置であって、
前記出力手段が出力するゼロクロス信号のエッジの立ち上がり又は立ち下がりであるエッジ方向を選択する選択手段と、
前記出力手段が出力したゼロクロス信号のエッジを検出し、前記選択手段により選択されたエッジ方向のゼロクロス信号を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得されたゼロクロス信号の信号レベルを保持手段に保持し、前記選択手段が選択しているエッジ方向とは反対方向のエッジ方向を該選択手段に選択させ、該取得手段によるゼロクロス信号の取得を所定時間禁止するよう制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記所定時間内に前記出力手段が出力したゼロクロス信号の信号レベルと前記保持手段に保持された信号レベルとが一致するか否かの判断を行うことを特徴とする画像形成装置。
前記制御手段は、前記所定時間内に前記出力手段が出力したゼロクロス信号の信号レベルと前記保持手段に保持された信号レベルとが一致しないと判断した場合は、前記選択手段が選択しているエッジ方向とは反対方向のエッジ方向を該選択手段に選択させ、かつ該保持手段に保持された信号レベルを切り換えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記制御手段が前記取得手段によるゼロクロス信号の取得を禁止する前記所定時間は、前記交流電源の半周期以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記所定時間内に前記出力手段が出力したゼロクロス信号の信号レベルと前記保持手段に保持された信号レベルとを、決まった時間間隔で複数回比較し、前記複数回比較したうち所定回数異なるときに一致しないと判断することを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記所定時間内に前記出力手段が出力したゼロクロス信号の信号レベルと前記保持手段に保持された信号レベルとを、異なる時間間隔で複数回比較し、前記複数回比較したうち所定回数異なるときに一致しないと判断することを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記取得手段がゼロクロス信号の取得を開始してから前記交流電源の交流波形における最初の１全波内のみ、前記判断を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記取得手段がゼロクロス信号を取得している間の前記交流電源の交流波形におけるすべての全波内で、前記判断を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。