JP2011257740A - 電圧検知装置、像加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】抵抗値を切り替え可能なヒータと、倍電圧整流と全波整流を切り替え可能なＡＤ／ＤＣコンバータを有する像加熱装置において、ＡＣ電源電圧の電圧実効値、尖頭電圧値、準尖頭電圧値が高いか低いかを判断する電圧検知技術を提供する。
【解決手段】第１の商用電圧と該電圧より低い第２の商用電圧を供給するＡＣ電源２０１の電圧実効値を検知する第１及び第２の電圧検知回路を有し、第１の電圧検知回路３０１が、ＡＣ電源の電圧が第１の閾電圧値以上になる時間の比率が第１の閾比率以上と検知した場合、または第２の電圧検知回路３０１が、ＡＣ電源の電圧が第１の閾電圧より低い第２の閾電圧値以上になる時間の比率が、第１の閾比率より高い第２の閾比率以上と検知した場合に、ＡＣ電源の電圧波形が第１の商用電圧の電圧実効値の電圧波形であると判断する制御手段２０３を有することを特徴とする。
【選択図】図８

Description

本発明は、複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置、及びそれに用いる電圧検知装置及び像加熱装置に関する。

画像形成装置の加熱定着等のために用いる、フィルム加熱方式の像加熱装置において、セラミックス等の基板上に抵抗発熱体を形成したヒータが一般的に用いられている。この抵抗発熱体を用いた像加熱装置において、商用電源の電圧が１００Ｖ系（例えば１００Ｖ〜１２７Ｖ、以下同じ）と２００Ｖ系（例えば２００Ｖ〜２４０Ｖ、以下同じ）の地域で、異なる抵抗値のヒータを有する像加熱装置が用いられる場合が多い。そして、１００Ｖ系と２００Ｖ系の商用電源の電圧が共に供給されている地域で共用できるユニバーサル像加熱装置を実現する方法として、リレーなどスイッチを用いて、ヒータの抵抗値を切り替える方法が提案されている。例えば、特許文献１、特許文献２記載の像加熱装置では、ヒータ長手方向の第１及び第２の導電経路を有し、第１の導電経路と第２の導電経路を直列に接続する第１の動作状態と、並列に接続する第２の動作状態で、抵抗値を切り替える方法が提案されている。

２つの導電経路の接続を直列と並列に切り替える方法として、特許文献１記載の方法では、メーク接点（常時開路接点ともいう）、またはブレーク接点（常時閉路接点ともいう）のリレーと、ＭＢＭ接点（ブレーク・ビフォア・メーク接点）のリレーを用いる方法が記載されている。またＭＢＭ接点の代わりに、２つのメーク接点若しくは、メーク接点とブレーク接点のリレーを用いても良い。上記の特許文献２記載の切り替え方法では、２つのＭＢＭ接点のリレーを用いる方法が提案されている。この方法では、電源電圧が１００Ｖ系か、２００Ｖ系かを判断し、ヒータの導電経路の接続を直列か、並列に変えることで、ヒータの発熱領域を変えずに、ヒータの抵抗値を切り替えることができる。

また、画像形成装置に用いられるユニバーサル対応のＡＣ／ＤＣコンバータを実現する方法として、トランスの一次側に２つの電界コンデンサを有し、電界コンデンサに充電する経路を変えて倍電圧整流と全波整流を切り替える方法が知られている。この方法では、電源電圧が１００Ｖ系か、２００Ｖ系かを判断し、電源電圧が１００Ｖ系の場合には倍電圧整流を行い、電源電圧が２００Ｖ系の場合には全波整流をすることで、トランスの一次側に印加される電圧をできるだけ一定になるように制御することができる。

更に、例えば特許文献３では、交流入力電圧を制御回路で検出しこの制御回路の切換え信号によって、１００Ｖ系の倍電圧整流モードと２００Ｖ系の全波整流モードをスイッチ素子で切換えて直流出力電圧を一定とする整流回路の切換え回路が開示されている。この切換え回路は、スイッチ素子としてゲート素子を用い、制御回路のゲート素子切換え信号をパルス駆動信号としたことを特徴としている。

特開平０７−１９９７０２号公報 米国特許第５２２９５７７号明細書 特開平０５−０３０７２９号公報

しかし、抵抗負荷である定着装置に供給される電力は電源の電圧実効値の二乗値に比例する。そのため、電圧実効値若しくはその二乗値により、ヒータの導電経路を直列接続するか、並列接続するか判断することが望ましい。一方、画像形成装置に用いられるＡＣ／ＤＣコンバータの電界コンデンサに印加される電圧は、電源の尖頭電圧値（ピークホールド値）に近い値となる。そのため、電源の尖頭電圧値若しくは、準尖頭電圧値により、電源を倍電圧整流状態にするか、全波整流状態にするかを判断することが望ましい。

本発明の目的は、抵抗値を切り替え可能なヒータと、倍電圧整流と全波整流を切り替え可能なＡＤ／ＤＣコンバータを有する像加熱装置において、ＡＣ電源電圧の電圧実効値、尖頭電圧値、準尖頭電圧値が高いか低いかを判断する電圧検知技術を提供することである。

上記課題を解決するため、本願発明は以下の（１）乃至（４）の構成を有する。

（１）ＡＣ電源の電圧が第１の閾値以上になる時間の比率が第１の比率以上かを検知する第１の電圧検知部と、前記ＡＣ電源の電圧が前記第１の閾値より低い第２の閾値以上になる時間の比率が前記第１の比率より高い第２の比率以上かを検知する第２の電圧検知部を有し、前記第１の電圧検知部の検知結果と前記第２の電圧検知部の検知結果を用いて前記ＡＣ電源の電圧が第１の商用電圧であるか、前記第１の商用電圧よりも低い第２の商用電圧であるかを判断することを特徴とする電圧検知装置。

（２）記録材に形成された画像を定着する像加熱装置において、第１の導電経路と第２の導電経路を有するヒータと、前記ヒータの２の導電経路を直列に接続した第１の動作状態と、並列に接続した第２の動作状態を切り替える第１の切り替え部と、倍電圧整流状態と全波整流状態を切り替える第２の切り替え部を有するＡＣ／ＤＣコンバータと、ＡＣ電源の電圧が第１の閾値以上になる時間の比率が第１の比率以上かを検知する第１の電圧検知部と、前記ＡＣ電源の電圧が前記第１の閾値より低い第２の閾値以上になる時間の比率が前記第１の比率より高い第２の比率以上かを検知する第２の電圧検知部を有する電圧検知部と、を有し、前記第１の電圧検知部の検知結果に基づき、供給される商用電圧が第１の商用電圧であると検知した場合には、前記ヒータを前記第１の切り替え部により前記第１の動作状態とし、前記ＡＣ／ＤＣコンバータを前記第２の切り替え部により前記全波整流状態とし、前記第１の電圧検知部と前記第２の電圧検知部の検知結果に基づき、供給される商用電圧が前記第２の商用電圧であると検知した場合には、前記ヒータを前記第１の切り替え部により前記第２の動作状態とし、前記ＡＣ／ＤＣコンバータを前記第２の切り替え部により前記倍電圧整流状態とし、前記第１の電圧検知部の検知結果に基づき、供給される商用電圧が前記第２の商用電圧であることを検知し、前記第２の電圧検知部の検知結果に基づき、供給される商用電源が前記第１の商用電圧であることを検知した場合には、前記ヒータを前記第１の切り替え部により前記第１の動作状態とし、前記ＡＣ／ＤＣコンバータを前記第２の切り替え部により前記倍電圧整流状態とすることを特徴とする像加熱装置。

（３）記録材に形成された画像を定着する像加熱装置において、第１の導電経路と第２の導電経路を有するヒータと、前記ヒータの２の導電経路を直列に接続した第１の動作状態と、並列に接続した第２の動作状態を切り替える第１の切り替え部と、倍電圧整流状態と全波整流状態を切り替える第２の切り替え部を有するＡＣ／ＤＣコンバータと、ＡＣ電源の電圧が第１の閾値以上になる時間の比率が第１の比率以上かを検知する第１の電圧検知部と、前記ＡＣ電源の電圧が前記第１の閾値より低い第２の閾値以上になる時間の比率が前記第１の比率より高い第２の比率以上かを検知する第２の電圧検知部を有する電圧検知部と、を有し、前記第１の電圧検知部と前記第２の電圧検知部の検知結果に基づき、前記第１の切り換え部と前記第２の切り換え部の動作を制御することを特徴とする像加熱装置。

（４）記録材に画像を形成する画像形成装置において、記録材に画像を形成する画像形成部と、第１の導電経路と第２の導電経路を有するヒータにより、記録材に形成された画像を定着する加熱部と、前記ヒータの２の導電経路を直列に接続した第１の動作状態と、並列に接続した第２の動作状態を切り替える第１の切り替え部と、倍電圧整流状態と全波整流状態を切り替える第２の切り替え部を有するＡＣ／ＤＣコンバータと、ＡＣ電源の電圧が第１の閾値以上になる時間の比率が第１の比率以上かを検知する第１の電圧検知部と、前記ＡＣ電源の電圧が前記第１の閾値より低い第２の閾値以上になる時間の比率が前記第１の比率より高い第２の比率以上かを検知する第２の電圧検知部と、を有し、前記第１の電圧検知部と前記第２の電圧検知部の検知結果に基づき、前記第１の切り換え部と前記第２の切り換え部の動作を制御することを特徴とする画像形成装置。

上記の抵抗値を切り替え可能なヒータと、倍電圧整流と全波整流を切り替え可能なＡＤ／ＤＣコンバータを有する像加熱装置において、ＡＣ電源電圧の電圧実効値、尖頭電圧値、準尖頭電圧値が高いか低いかを判断する電圧検知技術を提供することができる。

実施例１の像加熱装置の断面図 実施例１の制御回路及びＡＣ／ＤＣコンバータの構成図 実施例１のヒータ及び電圧検知部の構成図 実施例１の電圧検知部の動作説明図 実施例１の電圧検知部の動作説明図 実施例１の像加熱装置の制御フローチャート 実施例２の制御回路の構成図 実施例２のヒータの構成図 実施例３の電圧検知回路の説明図 実施例４の電圧検知回路の説明図 画像形成装置の構成を示す図

以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施する為の形態を、実施例により詳しく説明する。

［定着装置］
図１は像加熱装置の一例としての定着装置１００の断面図である。定着装置１００は、筒状のフィルム（エンドレスベルト）１０２と、フィルム１０２の内面に接触するヒータ３００と、フィルム１０２を介してヒータ３００と共に定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ（ニップ部形成部材）１０８とを有する。フィルム１０２のベース層の材質は、ポリイミド等の耐熱樹脂、またはステンレス等の金属である。加圧ローラ１０８は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金１０９と、シリコーンゴム等の材質の弾性層１１０を有する。ヒータ３００は耐熱樹脂製の保持部材１０１に保持されている。保持部材１０１は、フィルム１０２の回転を案内するガイド機能も有している。加圧ローラ１０８は不図示のモータから動力を受けて矢印方向に回転する。加圧ローラ１０８が回転することによってフィルム１０２が従動して回転する。

ヒータ３００は、セラミック製のヒータ基板１０５と、基板上に発熱抵抗体を用いて形成された導電経路Ｈ１（第１の導電経路）及び導電経路Ｈ２（第２の導電経路）と、導電経路Ｈ１及びＨ２を覆う絶縁性の表面保護層１０７を有する。ヒータ基板１０５の裏面側であって、プリンタで設定されている利用可能な最小サイズ紙（本実施例では封筒ＤＬ：１１０ｍｍ幅）の通紙領域にはサーミスタ等の温度検知素子１１１が当接している。温度検知素子１１１の検知温度に応じて商用交流電源から発熱ラインへ供給する電力が制御される。未定着トナー画像を担持する記録材（用紙）Ｐは、定着ニップ部Ｎで挟持搬送されつつ加熱されて定着処理される。ヒータ基板１０５の裏面側には、ヒータ３００が異常昇温した時に作動して発熱ラインへの給電ラインを遮断するサーモスイッチ等の素子１１２も当接している。素子１１２も温度検知素子１１１と同様に最小サイズ紙の通紙領域に当接している。金属製のステー１０４は保持部材１０１に不図示のバネの圧力を加える。

図２に実施例１のヒータ３００の制御回路２００を示す。図２（ａ）に制御回路２００を説明するための回路ブロック図、図２（ｂ）に画像形成装置のＡＣ／ＤＣコンバータ２１０を示す。コネクタＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ５、Ｃ６は制御回路２００と定着装置１００を接続するためのコネクタである。商用の交流電源２０１からヒータ３００へ供給される電力の制御は、双方向サイリスタ（以下、「トライアック」とする）ＴＲ１（第１の切り替え手段）の通電／遮断により行われる。トライアックＴＲ１はＣＰＵ２０３からのヒータ３００を駆動する信号に従って動作する。不図示のトライアックＴＲ１を動作させる回路は、例えば特開２００７−２１２５０３号公報に記載されているトライアック駆動回路やゼロクロス検出回路を用いることができる。

温度検知素子１１１によって検知される温度は、プルアップ抵抗の分圧として検知され、ＣＰＵ２０３にＴＨ信号として入力される。ＣＰＵ２０３の内部処理では、温度検知素子１１１の検知温度とヒータ３００の設定温度に基づき、例えばＰＩ制御により、供給するべき電力を算出し、位相角（位相制御）、波数（波数制御）の制御レベルに換算して、トライアックＴＲ１の制御を行う。

次に電圧検知部とリレー制御部の説明を行う。図２に示すリレーＲＬ１（第１のスイッチ手段）、ＲＬ２（第２のスイッチ手段）、ＲＬ３、ＲＬ４は、電源オフ状態における接点の接続状態である。リレーＲＬ３は制御回路２００がスタンバイ状態になると同時にオン状態となり、電圧検知部２０２は交流電源２０１の電圧を検知する。電圧検知部２０２は電源電圧の範囲が１００Ｖ系か２００Ｖ系のどちらかを判断し、ＣＰＵ２０３及びリレー制御部２０４に電圧検知結果として、ＶＯＬＴ１信号とＶＯＬＴ２信号を出力している。電圧検知部２０２は第１の電圧検知回路である電圧検知回路３０１（ＶＯＬＴ１信号を出力）と、第２の電圧検知回路である電圧検知回路３０２（ＶＯＬＴ２信号を出力）から構成されている。電圧検知方法の詳細については、図３〜図６により説明を行う。

ヒータ３００の導電経路Ｈ１，Ｈ２の直列接続、並列接続を切り替える方法を説明する。電圧検知部２０２が電源電圧の電圧実効値の範囲を２００Ｖ系（第１の商用電圧）と判断した場合、ＶＯＬＴ１信号若しくはＶＯＬＴ２信号はロー状態となる。制御回路２００は、電圧検知部２０２が２００Ｖ系を検知した場合、リレー制御部２０４によりＲＬ１ラッチ部２０４ａを動作させ、ＲＬ１をオフ状態のまま保持する。ＲＬ１ラッチ部２０４ａが動作すると、ＣＰＵ２０３から出力されるＲＬ１ｏｎ信号がハイ状態になった場合にも、リレーＲＬ１はオフ状態を保持する。リレー制御部２０４の動作は、上記で説明したラッチ回路の代わりに、ＶＯＬＴ１信号若しくは、ＶＯＬＴ２信号がロー状態を検出している間、リレーＲＬ１をオフ状態にするハードウェアの回路を用いてもよい。ＣＰＵ２０３は電圧検知結果に従い、リレーＲＬ２をオフ状態のまま保持する。更にＣＰＵ２０３はＲＬ４ｏｎ信号をハイ状態にし、リレーＲＬ４をオン状態にすると、定着装置１００に給電可能な状態となる。この状態では、導電経路Ｈ１と導電経路Ｈ２が直列接続（第１の動作状態）されるため、ヒータ３００は抵抗値の高い状態になる。

電圧検知部２０２が、電源電圧の電圧実効値の範囲を１００Ｖ系（第２の商用電圧）と検知した場合、ＣＰＵ２０３はＲＬ１ｏｎ信号をハイ状態にし、リレー制御部２０４はリレーＲＬ１をオン状態にする。ＣＰＵ２０３はＶＯＬＴ１信号とＶＯＬＴ２信号に従い、ＲＬ２ｏｎ信号をハイ状態にし、リレーＲＬ２をオン状態（右の接点ＲＬ２−ｂと接続）とする。なお、リレーＲＬ２は左の接点ＲＬ２−ａと接続したときオフ状態となり、右の接点ＲＬ２−ｂと接続したときにオン状態となる。更にＣＰＵ２０３はＲＬ４ｏｎ信号をハイ状態にし、リレーＲＬ４をオン状態にすると、定着装置１００に給電可能な状態となる。この状態では、導電経路Ｈ１と導電経路Ｈ２が並列接続（第２の動作状態）されるため、ヒータ３００は抵抗値の低い状態になる。

図２（ｂ）はＡＣ／ＤＣコンバータ２１０の概略説明図である。ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０は、２４Ｖ ＡＣ／ＤＣコンバータ２１１と、３．３Ｖ ＡＣ／ＤＣコンバータ２１２から構成されている。この２４Ｖ ＡＣ／ＤＣコンバータ２１１の出力は画像形成装置のモータ等を駆動するために供給され、また３．３Ｖ ＡＣ／ＤＣコンバータ２１２の出力はＣＰＵ２０３、リレー制御部２０４、電圧検知部２０２等に供給される。リレーＲＬ３及びトライアックＴＲ２を駆動するために用いる電力も、３．３Ｖ ＡＣ／ＤＣコンバータ２１２から供給されている。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０は３．３Ｖと２４Ｖの２つの出力電圧を有しているが、出力電圧の組み合わせが異なるＡＣ／ＤＣコンバータや、３つ以上の出力電圧をもつＡＣ／ＤＣコンバータにも、本提案の電圧検知回路を適用することができる。

２４Ｖ ＡＣ／ＤＣコンバータ２１１の説明を行う。ブリッジダイオードＢＤ１は、交流電源２０１の第１の出力と第２の出力の間の交流電圧を整流するために用いる。ＥＣ１（第１のコンデンサ）及びＥＣ２（第２のコンデンサ）は平滑用の電界コンデンサである。平滑コンデンサＥＣ１とＥＣ２の中点にトライアックＴＲ２（第２の切り替え手段）の一端が接続されており、トライアックＴＲ２の他端は交流電源２０１に接続されている。全波整流状態ではトライアックＴＲ２はオフ状態であり、平滑コンデンサＥＣ１とＥＣ２を直列接続した合成容量に対して、ブリッジダイオードＢＤ１で整流された電圧が印加されている。倍電圧整流状態では、トライアックＴＲ２はオン状態であり、正の位相の半波は平滑コンデンサＥＣ１に充電され、負の位相の半波は平滑コンデンサＥＣ２に充電されそれぞれピークホールドされる。そのため、全波整流状態に比べて実質２倍の電圧が２４Ｖ ＡＣ／ＤＣコンバータ２１１に印加される。電圧検知部２０２が電源電圧の尖頭電圧値若しくは準尖頭電圧値の範囲を２００Ｖ系と判断した場合、ＶＯＬＴ１信号はロー状態となる。このＶＯＬＴ１信号がＣＰＵ２０３に入力され、ＣＰＵ２０３はトライアックＴＲ２をオフ状態とし、２４Ｖ ＡＣ／ＤＣコンバータ２１１を全波整流状態にする。電圧検知部２０２が電源電圧の尖頭電圧値若しくは準尖頭電圧値の範囲を１００Ｖ系と検知した場合、ＶＯＬＴ１信号はハイ状態となる。このＶＯＬＴ１信号がＣＰＵ２０３に入力され、ＣＰＵ２０３はトライアックＴＲ２をオン状態にし、２４Ｖ ＡＣ／ＤＣコンバータ２１１を倍電圧整流状態にする。３．３Ｖ ＡＣ／ＤＣコンバータ２１２は、電源電圧の範囲が１００Ｖ系か、２００Ｖ系のどちらであってもフルレンジで動作可能なコンバータである。

３．３Ｖ ＡＣ／ＤＣコンバータ２１２の説明を行う。ブリッジダイオードＢＤ２は交流電源２０１を整流するために用いられる。ＥＣ３は平滑用の電界コンデンサである。３．３Ｖ ＡＣ／ＤＣコンバータ２１２はＣＰＵやセンサなどの負荷の小さい電源に用いられるため、倍電圧整流と全波整流の切り替えを行わない場合にも、比較的簡単にフルレンジで動作可能なコンバータを設計できる。本実施例の２４Ｖ ＡＣ／ＤＣコンバータ２１１は、モータなどの負荷の大きい素子を駆動するため、大電力を出力する必要がある。大電力出力可能で、特にＰＦＣ回路を持たないＡＣ／ＤＣコンバータでは、倍電圧整流と全波整流の切り替えを行わずに、フルレンジで動作可能にすることが難しい場合がある。そのため、本実施例の２４Ｖ ＡＣ／ＤＣコンバータ２１１では、倍電圧整流と全波整流の切り替えを行っている。

電流検知部２０５の説明を行う。電流検知部２０５は、カレントトランス２０６を介して一次側に流れる電流実効値を検知している。電流検知部２０５は、商用電源周波数の周期ごとに電流実効値の二乗値を出力するＩｒｍｓ１と、Ｉｒｍｓ１の移動平均値Ｉｒｍｓ２を出力している。ＣＰＵ２０３はＩｒｍｓ１により、商用周波数周期ごとに電流実効値を検知している。電流検知部２０５の一例として、例えば特開２００７−２１２５０３号公報で提案されている方法を用いることができる。Ｉｒｍｓ２はリレー制御部２０４に出力されている。カレントトランス２０６に過電流が流れ、Ｉｒｍｓ２が所定の閾値を超えると、リレー制御部２０４はＲＬ１、ＲＬ３、ＲＬ４ラッチ部２０４ａ〜２０４ｃを動作させ、リレーＲＬ１、ＲＬ３、ＲＬ４をオフ状態に保持し、定着装置１００への給電を遮断する。この時ラッチ部を動作させるのは、ＲＬ３、ＲＬ４ラッチ部だけでも良い。

図３（ａ）〜（ｂ）は本実施例に用いるヒータ３００及び電圧検知部２０２を説明するための概略図である。図３（ａ）にヒータ基板１０５上に形成された発熱パターン、導電パターン及び電極を示している。また、図２の制御回路２００との接続を説明するため図２のコネクタＣ１，Ｃ２，Ｃ３との接続部を示す。ヒータ３００は抵抗発熱パターンで形成された、導電経路Ｈ１、Ｈ２を有する。３０３は導電パターンである。ヒータ３００の導電経路Ｈ１には、電極Ｅ１（第１の電極）、電極Ｅ２（第２の電極）を介して電力が供給されており、導電経路Ｈ２には、電極Ｅ２、電極Ｅ３（第３の電極）を介して電力が供給されている。電極Ｅ１はコネクタＣ１と、電極Ｅ２はコネクタＣ２と、電極Ｅ３はコネクタＣ３と接続されている。

図３（ｂ）に電圧検知部２０２の電圧検知回路３０１及び電圧検知回路３０２を示す。図３（ｂ）で示す回路構成は、電圧検知手段の一例である。他にも同様の電圧検知手段として図９に示すような電圧検知回路を用いることができる。図９については、実施例３で説明を行う。

電圧検知回路３０１のＡＣ１（第１端子）〜ＡＣ２（第２端子）に印加される電圧の電圧実効値の範囲が１００Ｖ系か２００Ｖ系のどちらかを判断するための回路動作を説明する。ＡＣ１〜ＡＣ２に印加される電圧が閾電圧値以上になると、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧より、ＡＣ１〜ＡＣ２に印加される電圧が高い値になり、ＡＣ１からＡＣ２に電流が流れる。ダイオードＤ１−１は電流の逆流防止用ダイオード、抵抗Ｒ１−１は電流制限抵抗、抵抗Ｒ１−２はフォトカプラＰＣ１の保護抵抗である。フォトカプラＰＣ１の一次側発光ダイオードに電流が流れると、２次側のトランジスタが動作し、抵抗Ｒ１−３を介してＶｃｃから電流が流れ、ＦＥＴ１のゲート電圧がロー状態となりＦＥＴ１がオフ状態になる。そして、抵抗Ｒ１−４を介してＶｃｃからコンデンサＣ１に充電電流が流れる。ダイオードＤ１−２は電流逆流防止用ダイオードであり、抵抗Ｒ１−５は放電用抵抗である。ＡＣ１〜ＡＣ２に印加される電圧がツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧よりも高くなる時間の比率（オンデューティ）が大きくなると、ＦＥＴ１のオフ時間の比率が大きくなる。本実施例ではツェナー電圧で決定される、電圧検知回路３０１のＡＣ電源電圧を検出するための閾電圧値を第１の閾電圧値と定義する。ＦＥＴ１のオフ時間の比率が大きくなると、抵抗Ｒ１−４を介してＶｃｃから充電電流が流れる時間が増えるため、コンデンサＣ１の電圧は高い値となる。コンデンサＣ１の電圧が、抵抗Ｒ１−６と抵抗Ｒ１−７で分圧されたコンパレータＩＣ１の比較電圧よりも大きくなると、コンパレータＩＣ１の出力部には抵抗Ｒ１−８を介してＶｃｃから電流が流れ、出力ＶＯＬＴ１の電圧がロー状態となる。この時の、ＡＣ電源電圧が第１の閾電圧値を超えた時間の閾比率を第１の閾比率と定義する。電圧検知部２０２の回路図では、ツェナーダイオードＺＤ１を一つの素子として記載してあるが、電力定格等に応じて複数のツェナーダイオードを直列接続してもよい。電圧検知回路３０２の回路動作は、電圧検知回路３０１と同じため説明を省略する。電圧検知回路３０２のツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧は、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧より低い電圧値であり、電圧検知回路３０２の第２の閾電圧値は第１の閾電圧値より低い値となる。また、充電抵抗Ｒ２−４は、抵抗Ｒ１−４よりも高い電圧値であり、電圧検知回路３０２の第２の閾比率は第１の閾比率よりも高い比率となっている。詳細は図４及び図５で説明する。

［電圧実効値の範囲を１００Ｖ系と判断する場合］
図４（ａ）〜（ｅ）は、本実施例に用いる電圧検知部２０２が交流電源２０１の電圧実効値の範囲が１００Ｖ系か２００Ｖ系かを判断するための方法を説明するための図である。図４では１００Ｖ系を判断する場合を説明している。１００Ｖ系の最大電圧である１２７Ｖの交流電圧波形を１００Ｖ系と判断できれば、同じ波形の交流電圧波形は１００Ｖ系と判断することができるため、電圧実効値１２７Ｖの波形を用いて説明する。１００Ｖ系の交流電源の仕様上の上限電圧である電圧実効値１２７Ｖの異なる波形（波高率）の電圧波形において、１００Ｖ系と判断できることを説明する。

以下の説明では、第１の閾電圧値（ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧値）を２２０Ｖ、第２の閾電圧値（ツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧値）を１６０Ｖ、第１の閾比率を０．３５（３５％）、第２の閾比率を０．７（７０％）とする。

（ａ）電圧波形が二等辺三角波の場合
図４（ａ）は交流電源２０１の電圧波形が二等辺三角波の場合を示している。二等辺三角波の波高率は√３であり、電圧実効値１２７Ｖの場合、ピーク電圧値Ｖｐｋは２２０Ｖとなる。交流電源２０１の電圧値が第１の閾電圧値以上になる時間の比率ｔ１／Ｔは０（０％）であり、第１の閾比率以下になるため、電圧検知回路３０１の出力ＶＯＬＴ１はハイ状態になり、低い電圧範囲（１００Ｖ系）を検出する。交流電源２０１の電圧値が第２の閾値電圧以上になる時間の比率ｔ２／Ｔは０．２８（２８％）であり、第２の閾比率以下になるため、電圧検知回路３０２の出力ＶＯＬＴ２はハイ状態になり、低い電圧範囲（１００Ｖ系）を検出する。図４（ａ）で説明した二等辺三角波は、第３次高調歪み波形などの、波高率の高い高調波波形にも対応して、電圧検知部２０２が正常に動作することを示している。

（ｂ）電圧波形が正弦波の場合
図４（ｂ）は交流電源２０１の電圧波形が正弦波の場合を示している。正弦波の波高率は√２であり、電圧実効値１２７Ｖの場合、ピーク電圧値Ｖｐｋは１８０Ｖとなる。交流電源２０１の電圧値が第１の閾電圧値以上になる時間の比率ｔ１／Ｔは０（０％）であり、第１の閾比率以下になるため、電圧検知回路３０１の出力ＶＯＬＴ１はハイ状態になり、低い電圧範囲（１００Ｖ系）を検出する。交流電源２０１の電圧値が第２の閾電圧値以上になる時間の比率ｔ２／Ｔは０．３０（３０％）であり、第２の閾比率以下になるため、電圧検知回路３０２の出力ＶＯＬＴ２はハイ状態になり、低い電圧範囲（１００Ｖ系）を検出する。図４（ｂ）で説明した正弦波は、歪のない交流電源波形にも対応して、電圧検知部２０２が正常に動作することを示している。

（ｃ）電圧波形が方形波の場合
図４（ｃ）は交流電源２０１の電圧波形が方形波の場合を示している。方形波の波高率は１であり、電圧実効値１２７Ｖの場合、ピーク電圧値Ｖｐｋは１２７Ｖとなる。交流電源２０１の電圧値が第１の閾電圧値以上になる時間の比率ｔ１／Ｔは０（０％）であり、第１の閾比率以下になるため、電圧検知回路３０１の出力ＶＯＬＴ１はハイ状態になり、低い電圧範囲（１００Ｖ系）を検出する。交流電源２０１の電圧値が第２の閾電圧値以上になる時間の比率ｔ２／Ｔは０（０％）であり、第２の閾比率以下になるため、電圧検知回路３０２の出力ＶＯＬＴ２はハイ状態になり、低い電圧範囲（１００Ｖ系）を検出する。図４（ｃ）で説明した方形波は、正弦波出力機能を持たない無停電電源装置（ＵＰＳ）の出力を想定しており、最も波高率が低い方形波にも対応して、電圧検知部２０２が正常に動作することを示している。

（ｄ）電圧波形のオン時間の比率が６３％の方形波の場合
図４（ｄ）は交流電源２０１の電圧波形のオン時間の比率が６３％の方形波の場合を示している。この方形波の波高率は√（１．５８）であり、電圧実効値１２７Ｖの場合、ピーク電圧値Ｖｐｋは１６０Ｖとなる。交流電源２０１の電圧値が第１の閾電圧値以上になる時間の比率ｔ１／Ｔは０（０％）であり、第１の閾比率以下になるため、電圧検知回路３０１の出力ＶＯＬＴ１はハイ状態になり、低い電圧範囲（１００Ｖ系）を検出する。交流電源２０１の電圧値が第２の閾電圧値以上になる時間の比率ｔ２／Ｔは０．６３（６３％）であり、第２の閾比率以下になるため、電圧検知回路３０２の出力ＶＯＬＴ２はハイ状態になり、低い電圧範囲（１００Ｖ系）を検出する。図４（ｄ）で説明した方形波は、正弦波出力機能を持たない無停電電源装置（ＵＰＳ）の出力を想定しており、第２の閾電圧値以上のピーク電圧値の方形波で、最も波高率が低い（オン時間の比率が高い）波形を示している。

（ｅ）電圧波形のオン時間の比率が３３％の方形波の場合
図４（ｅ）は交流電源２０１の電圧波形のオン時間の比率が３３％の方形波の場合を示している。この方形波の波高率は√３であり、電圧実効値１２７Ｖの場合、ピーク電圧値Ｖｐｋは２２０Ｖとなる。交流電源２０１の電圧値が第１の閾電圧値以上になる時間の比率ｔ１／Ｔは０．３３（３３％）であり、第１の閾比率以下になるため、電圧検知回路３０１の出力ＶＯＬＴ１はハイ状態になり、低い電圧範囲（１００Ｖ系）を検出する。交流電源２０１の電圧値が第２の閾電圧値以上になる時間の比率ｔ２／Ｔは０．３３（３３％）であり、第２の閾比率以下になるため、電圧検知回路３０２の出力ＶＯＬＴ２はハイ状態になり、低い電圧範囲（１００Ｖ系）を検出する。図４（ｅ）で説明した方形波は、正弦波出力機能を持たない無停電電源装置（ＵＰＳ）の出力を想定しており、第２の閾電圧値以上の電圧値の方形波で、最も波高率が低い（オン時間の比率が高い）波形を示している。

［電圧実効値の範囲を２００Ｖ系と判断する場合］
図５の（ａ）〜（ｅ）は、本実施例に用いる電圧検知部２０２が交流電源２０１の電圧範囲が１００Ｖ系か２００Ｖ系かを判断するための方法を説明するための図である。図５では２００Ｖ系の電圧波形を判断する場合を説明している。２００Ｖ系の最小電圧である、電圧実効値２００Ｖの交流電圧波形を２００Ｖ系に判断できれば、電圧実効値が２００Ｖよりも大きい同じ波形の交流電圧波形は２００Ｖ系と判断することができる。そのため、２００Ｖ系の交流電源の仕様上の下限電圧である電圧実効値２００Ｖの異なる波形（波高率）の電圧波形において、２００Ｖ系に判断できることを説明する。

（ａ）電圧波形が二等辺三角波の場合
図５（ａ）は交流電源２０１の電圧波形が二等辺三角波の場合を示している。二等辺三角波の波高率は√３であり、電圧実効値２００Ｖの場合、ピーク電圧値Ｖｐｋは３４６Ｖとなる。交流電源２０１の電圧値が第１の閾電圧値以上になる時間の比率ｔ１／Ｔは０．３６（３６％）であり、第１の閾比率以上になるため、電圧検知回路３０１の出力ＶＯＬＴ１はロー状態になり、高い電圧範囲（２００Ｖ系）を検出する。交流電源２０１の電圧値が第２の閾電圧値以上になる時間の比率ｔ２／Ｔは０．５４（５４％）であり、第２の閾比率以下になるため、電圧検知回路３０２の出力ＶＯＬＴ２はハイ状態になり、低い電圧範囲（１００Ｖ系）を検出する。電圧検知部２０２は電圧検知回路３０１もしくは、電圧検知回路３０２のどちらか一方が、高い電圧状態を検知した場合に、ＡＣ電源電圧の電圧実効値が２００Ｖの状態と判断する。図５（ａ）では電圧検知回路３０１が２００Ｖの電圧状態を検出しているため、電圧検知部２０２は高い電圧実効値の状態を検知できる。

（ｂ）電圧波形が正弦波の場合
図５（ｂ）は交流電源２０１の電圧波形が正弦波の場合を示している。正弦波の波高率は√２であり、電圧実効値２００Ｖの場合、ピーク電圧値Ｖｐｋは２８２Ｖとなる。交流電源２０１の電圧値が第１の閾電圧値以上になる時間の比率ｔ１／Ｔは０．４３（４３％）であり、第１の閾比率以上になるため、電圧検知回路３０１の出力ＶＯＬＴ１はロー状態になり、高い電圧範囲（２００Ｖ系）を検出する。交流電源２０１の電圧値が第２の閾電圧値以上になる時間の比率ｔ２／Ｔは０．６１（６１％）であり、第２の閾比率以下になるため、電圧検知回路３０２の出力ＶＯＬＴ２はハイ状態になり、低い電圧範囲（１００Ｖ系）を検出する。図５（ｂ）では、電圧検知回路３０１が２００Ｖの電圧状態を検出しているため、電圧検知部２０２は高い電圧実効値の状態を検知できる。

（ｃ）電圧波形が方形波の場合
図５（ｃ）は交流電源２０１の電圧波形が方形波の場合を示している。方形波の波高率は１であり、電圧実効値２００Ｖの場合、ピーク電圧値Ｖｐｋは２００Ｖとなる。交流電源２０１の電圧値が第１の閾電圧値以上になる時間の比率ｔ１／Ｔは０（０％）であり、第１の閾比率以下になるため、電圧検知回路３０１の出力ＶＯＬＴ１はハイ状態になり、低い電圧範囲（１００Ｖ系）を検出する。交流電源２０１の電圧値が第２の閾電圧値以上になる時間の比率ｔ２／Ｔは１（１００％）であり、第２の閾比率以上になるため、電圧検知回路３０２の出力ＶＯＬＴ２はロー状態になり、高い電圧範囲（２００Ｖ系）を検出する。図５（ｃ）では電圧検知回路３０２が２００Ｖの電圧状態を検出しているため、電圧検知部２０２は高い電圧実効値の状態を検知できる。

（ｄ）電圧波形のオン時間の比率が８３％の方形波の場合
図５（ｄ）は交流電源２０１の電圧波形のオン時間の比率が８３％の方形波の場合を示している。この方形波の波高率は√（１．２１）であり、電圧実効値２００Ｖの場合、ピーク電圧値Ｖｐｋは２２０Ｖとなる。交流電源２０１の電圧値が第１の閾電圧値以上になる時間の比率ｔ１／Ｔは０．８３（８３％）であり、第１の閾比率以上になるため、電圧検知回路３０１の出力ＶＯＬＴ１はロー状態になり、高い電圧範囲（２００Ｖ系）を検出する。交流電源２０１の電圧値が第２の閾電圧値以上になる時間の比率ｔ２／Ｔは０．８３（８３％）であり、第２の閾比率以上になるため、電圧検知回路３０２の出力ＶＯＬＴ２はロー状態になり、高い電圧範囲（２００Ｖ系）を検出する。図５（ｄ）で説明した方形波は、正弦波出力機能を持たない無停電電源装置（ＵＰＳ）の出力を想定しており、第１の閾電圧値以下の電圧値の方形波で、最も波高率が高い（オン時間の比率が低い）波形を示している。

上記したように、電圧検知部２０２の２つの電圧検知回路３０１及び電圧検知回路３０２を用いることで、波高率の高い三角波、正弦波、波高率の異なる複数の方形波の電圧実効値が、１００Ｖ系の低い電圧範囲か、２００Ｖ系の高い電圧範囲かを判断できる。また、本実施例の説明では図４（ａ）〜（ｅ）、図５（ａ）〜（ｄ）の波形に対応して、第１の閾電圧値、第１の閾比率、第２の閾電圧値、第２の閾比率を設定しているが、対応する波形に応じて、適切な設定値に変えても良い。

ところで、前述したように、２４Ｖ ＡＣ／ＤＣコンバータ２１１の平滑コンデンサＥＣ１及びＥＣ２に印加される電圧は、ＡＣ電源電圧を整流したピークホールド波形になる。そのため、２４Ｖ ＡＣ／ＤＣコンバータの入力電圧が一定になるように、また平滑コンデンサＥＣ１とＥＣ２に印加される電圧が、コンデンサの定格電圧を超えないよう制御する場合、ＡＣ電源電圧の尖頭電圧値、準尖頭電圧値により制御するのが好ましい。本実施例の２４Ｖ ＡＣ／ＤＣコンバータ２１１の制御は、閾電圧値が高い第１の閾電圧値と、閾比率が低い第１の閾比率をもつ、電圧検知回路３０１の出力ＶＯＬＴ１に従って、平滑コンデンサＥＣ１とＥＣ２の全波整流状態と倍電圧整流状態を切り替えている。電圧検知部２０２がＶＯＬＴ１信号に基づき、電源電圧の尖頭電圧値若しくは準尖頭電圧値の範囲を２００Ｖ系と判断した場合、ＶＯＬＴ１信号はロー状態となり、トライアックＴＲ２をオフ状態とし、２４Ｖ ＡＣ／ＤＣコンバータ２１１は全波整流状態にする。電圧検知部２０２がＶＯＬＴ１信号に基づき電源電圧の尖頭電圧値若しくは準尖頭電圧値の範囲を１００Ｖ系と検知した場合、トライアックＴＲ２をオン状態にし、２４Ｖ ＡＣ／ＤＣコンバータ２１１は倍電圧整流状態にする。

図６は本実施例のＣＰＵ２０３及びリレー制御部２０４による、定着装置１００の制御シーケンスを説明するためのフローチャートである。制御回路２００がスタンバイ状態になると、制御を開始しＳ６０１の処理を行う。Ｓ６０１では、リレー制御部２０４が３．３Ｖ ＡＣ／ＤＣコンバータ２１２の電力を用いてリレーＲＬ３をオン状態にする。Ｓ６０２では、電圧検知部２０２の出力のＶＯＬＴ１信号によりＡＣ電源電圧の範囲を判断し、ＶＯＬＴ１信号がローである、すなわちＡＣ電源電圧が高い電圧範囲（２００Ｖ系）であると判断した場合はＳ６０３に進む。また、低い電圧範囲（１００Ｖ系）であると判断した場合はＳ６０４に進む。Ｓ６０３では、リレーＲＬ１及びリレーＲＬ２をオフ状態（抵抗の直列接続状態）にし、トライアックＴＲ２をオフ状態（全波整流状態）にする。Ｓ６０４では、電圧検知部２０２の出力であるＶＯＬＴ２信号に基づき、ＡＣ電源電圧の範囲を判断し、ＶＯＬＴ２信号がローである、すなわちＡＣ電源電圧が高い電圧範囲（２００Ｖ系）であると判断した場合はＳ６０５に進む。また、低い電圧範囲（１００Ｖ系）の場合はＳ６０６に進む。Ｓ６０５では、リレーＲＬ１及びリレーＲＬ２をオフ状態（抵抗の直列接続状態）にし、トライアックＴＲ２をオン状態（倍電圧整流状態）にする。Ｓ６０６では、リレーＲＬ１及びリレーＲＬ２をオン状態（抵抗の並列接続状態）にし、トライアックＴＲ２をオン状態（倍電圧整流状態）にする。

Ｓ６０７でプリント制御開始の判断がされるまで、Ｓ６０２〜Ｓ６０６の処理を繰り返し行い、プリント制御が開始されると、Ｓ６０８に進む。Ｓ６０８ではリレーＲＬ４をオン状態にし、ヒータ３００に電力供給可能な状態にする。Ｓ６０９では、電流検知部２０５の出力Ｉｒｍｓ２によって、過電流が流れている状態かを判断し、Ｉｒｍｓ２が閾値以上と判断した場合すなわち電流検知部２０５が過電流を検知した場合、Ｓ６１１に進む。Ｓ６１１では、リレー制御部２０４はＲＬ１、ＲＬ３、ＲＬ４のラッチ部を動作させ、ＲＬ１、ＲＬ３、ＲＬ４をオフ状態に保持し、Ｓ６１２に進む。Ｓ６１２では、異常状態を報知して、プリント動作を緊急停止し終了する。Ｓ６０９でＩｒｍｓ２が閾値以下であると判断した場合すなわち異常を検知しなかった場合には、Ｓ６１０に進む。Ｓ６１０では、ＣＰＵ２０３は、温度検知素子１１１のＴＨ信号、電流検知部２０５のＩｒｍｓ１信号に基づき、ＰＩ制御によりトライアックＴＲ１を制御しヒータ３００に供給する電力制御（位相制御、または波数制御）を行い、ヒータの温度制御を行っている。電流検知部２０５のＩｒｍｓ１信号に基づき、ヒータに供給される電流を制限する方法の一例として、特許第３９１９６７０号公報で説明されている周知の方法を用いることができる。Ｓ６１３でプリント終了を判断するまで、Ｓ６０９〜Ｓ６１２の処理を繰り返し行い、プリント終了を判断すると制御を終了する。

上述のように抵抗値を切り替え可能なヒータと、倍電圧整流と全波整流を切り替え可能なＡＤ／ＤＣコンバータを有する像加熱装置において、ＡＣ電源電圧の電圧実効値、尖頭電圧値、準尖頭電圧値が高いか低いかを判断する電圧検知技術を提供することができる。

実施例２は、実施例１の導電経路Ｈ１とＨ２の直列接続と並列接続の切り替え方法の他の実施形態に関するものである。実施例１と同様の構成については説明を省略する。図７は本実施例のヒータ８００の制御回路７００を示している。

以下に電圧検知部とリレー制御部の説明を行う。図７にリレーＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３、ＲＬ４の電源オフ状態における接点の接続状態を示す。電圧検知部２０２が電源電圧の電圧実効値の範囲を２００Ｖ系と判断した場合、ＶＯＬＴ１信号若しくはＶＯＬＴ２信号はロー状態となる。リレー制御部７０４はＲＬ１ラッチ部７０４ａを動作させ、リレーＲＬ１をオフ状態に保持する。リレーＲＬ２はリレーＲＬ１と連動することを特徴としており、リレーＲＬ２はリレーＲＬ１と同時にオフ状態になる。更にリレーＲＬ４をオン状態にすることで、ヒータ８００に給電可能となり、この状態では、導電経路Ｈ１と導電経路Ｈ２が直列接続されるため、ヒータ８００は抵抗値の高い状態になる。電圧検知部２０２が電源電圧の電圧実効値の範囲を１００Ｖ系と判断した場合、ＶＯＬＴ１信号及び、ＶＯＬＴ２信号はハイ状態となる。リレー制御部７０４はリレーＲＬ１をオン状態にする。リレーＲＬ２はリレーＲＬ１と連動しているため、リレーＲＬ２はリレーＲＬ１と同時にオン状態になる。更にリレーＲＬ４をオン状態にすることで、定着装置１００に給電可能となり、この状態では、導電経路Ｈ１導電経路Ｈ２が並列接続されるため、ヒータ８００は抵抗値の低い状態になる。

図８は本実施例に用いるヒータ８００を説明するための概略図である。図８にヒータ基板１０５上に形成された発熱パターン、導電パターン、及び電極を示す。また図７の制御回路７００との接続を説明するため、図７のコネクタＣ１〜Ｃ４との接続部を示す。ヒータ８００は抵抗発熱パターンで形成された、導電経路Ｈ１、Ｈ２を有している。８０３は導電パターンである。ヒータ８００の導電経路Ｈ１には、電極Ｅ１（第１の電極）、電極Ｅ２（第２の電極）を介して電力を供給されており、導電経路Ｈ２には、電極Ｅ３（第３の電極）、電極Ｅ４（第４の電極）を介して電力を供給されている。電極Ｅ１はコネクタＣ１と、電極Ｅ２はコネクタＣ２と、電極Ｅ３はコネクタＣ３と、電極Ｅ４はコネクタＣ４と接続されている。本実施例で示した、２つのＭＢＭ接点（ブレーク・ビフォア・メーク接点）リレーを用いて、導電経路Ｈ１と導電経路Ｈ２の直列接続、並列接続を切り替える方法でも、本実施形態を適用できる。

上述のように抵抗値を切り替え可能なヒータと、倍電圧整流と全波整流を切り替え可能なＡＤ／ＤＣコンバータを有する像加熱装置において、ＡＣ電源電圧の電圧実効値、尖頭電圧値、準尖頭電圧値が高いか低いかを判断する電圧検知技術を提供することができる。

実施例３は、実施例１の電圧検知回路３０１，３０２の他の実施形態に関するものである。本提案の実施例１と同様の構成については説明を省略する。図９（ａ）〜（ｃ）の電圧検知回路９０３〜９０５は、実施例１及び実施例２で適用することができる電圧検知回路の例を示す。

電圧検知回路９０３の回路動作を説明する。ＡＣ１〜ＡＣ２に印加される電圧が閾電圧値以上になると、抵抗Ｒ３−１と抵抗Ｒ３−２で分圧された電圧がツェナーダイオードＺＤ３のツェナー電圧より高い値になり、フォトカプラＰＣ３の一次側発光ダイオードに電流が流れる。ダイオードＤ３は電流の逆流防止用ダイオード、抵抗Ｒ３−３はフォトカプラＰＣ３の保護抵抗である。フォトカプラＰＣ３の一次側発光ダイオードに電流が流れると、２次側のトランジスタが動作し、抵抗Ｒ３−４を介してＶｃｃから電流が流れ、ｐｎｐ型バイポーラトランジスタＢＴ３のゲート電圧がロー状態となる。ｐｎｐ型バイポーラトランジスタＢＴ３がオン状態になると、抵抗Ｒ３−５を介してＶｃｃからコンデンサＣ３に充電電流が流れる。抵抗Ｒ３−６は放電用抵抗である。ＡＣ１〜ＡＣ２に印加される電圧が高くなり、フォトカプラＰＣ３の一次側発光ダイオードに電流が流れる時間の比率（オンデューティ）が大きくなると、コンデンサＣ３に充電電流が流れる時間が増えるため、コンデンサＣ３の電圧は高い値となる。コンデンサＣ３の電圧が、抵抗Ｒ３−７と抵抗Ｒ３−８で分圧されたコンパレータＩＣ３の比較電圧よりも大きくなると、コンパレータＩＣ３の出力部には抵抗Ｒ３−９を介してＶｃｃから電流が流れ、出力ＶＯＬＴ１（ＶＯＬＴ２）の電圧がロー状態となる。電圧検知回路９０３では分圧抵抗Ｒ３−１及びＲ３−２を用いることで、ツェナーダイオードＺＤ３が消費する電力を低く抑え、電力定格の低いツェナーダイオードを用いることができる。尚、電圧検知回路９０３では、抵抗Ｒ３−１と抵抗Ｒ３−２の分圧と、ＺＤ３のツェナー電圧で決定される、ＡＣ電源電圧を検出するための閾電圧値を第１の閾電圧値（第２の閾電圧値）と定義する。電圧検知回路９０４及び９０５も同様に、抵抗分圧とツェナー電圧によって、第１の閾電圧値（第２の閾電圧値）が決定される。

電圧検知回路９０４の回路動作を説明する。ＡＣ１〜ＡＣ２に印加される電圧が閾電圧値以上になると、抵抗Ｒ４−１と抵抗Ｒ４−２で分圧された電圧がツェナーダイオードＺＤ４のツェナー電圧より高い値になる。そして、Ｒ４−３に電圧が印加されると、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＢＴ４−１がオン状態となり、抵抗Ｒ４−４を介して、フォトカプラＰＣ４の一次側発光ダイオードに電流が流れる。ダイオードＤ４は電流の逆流防止用ダイオード、Ｒ４−５はフォトカプラＰＣ４の保護抵抗である。フォトカプラＰＣ４の一次側発光ダイオードに電流が流れると、２次側のトランジスタが動作し、抵抗Ｒ４−６を介してＶｃｃから電流が流れ、ｐｎｐ型バイポーラトランジスタＢＴ４−２のゲート電圧がロー状態となる。ｐｎｐ型バイポーラトランジスタＢＴ４−２がオン状態になると、抵抗Ｒ４−７を介してＶｃｃからコンデンサＣ４に充電電流が流れる。抵抗Ｒ４−８は放電用抵抗である。ＡＣ１〜ＡＣ２に印加される電圧が高くなり、フォトカプラＰＣ４の一次側発光ダイオードに電流が流れる時間の比率（オンデューティ）が大きくなると、コンデンサＣ４に充電電流が流れる時間が増えるため、コンデンサＣ４の電圧は高い値となる。コンデンサＣ４の電圧が、抵抗Ｒ４−９と抵抗Ｒ４−１０で分圧されたコンパレータＩＣ４の比較電圧よりも大きくなると、コンパレータＩＣ４の出力部には抵抗Ｒ４−１１を介してＶｃｃから電流が流れ、出力ＶＯＬＴ１（ＶＯＬＴ２）の電圧がロー状態となる。電圧検知回路９０４ではバイポーラトランジスタＢＴ４−１を用いることで、フォトカプラＰＣ４の一次側発光ダイオードに流れる電流の立ち上がり及び、立ち下がりの反応が急峻になり、精度良くＡＣ電源電圧を検知することができる。

電圧検知回路９０５の回路動作を説明する。電圧検知回路９０５はＡＣ１〜ＡＣ３間の電圧を検知することを特徴としている。ＡＣ２の電圧は、ＡＣ１の電圧がＡＣ２の電圧よりも大きい場合、ＡＣ３はブリッジダイオードＢＤ２（図２（ｂ））を介してＡＣ２と接続されているため、実質ＡＣ１〜ＡＣ２間の電圧を検知する場合と同様の結果を得ることができる。また、ＢＤ２は電流の逆流防止用ダイオードとしても機能している。電圧検知回路９０５では後述する補助巻き線電圧ＶＰＣを利用するために、ＡＣ１〜ＡＣ３間の電圧を検知している。ＡＣ１〜ＡＣ３に印加される電圧が閾電圧値以上になると、抵抗Ｒ５−１と抵抗Ｒ５−２で分圧された電圧がツェナーダイオードＺＤ５のツェナー電圧より高い値になる。そして、抵抗Ｒ５−３に電圧が印加されると、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＢＴ５がオン状態となり、フォトカプラＰＣ５の一次側発光ダイオードはショート状態になる。電源ＶＰＣは３．３Ｖ ＡＣ／ＤＣコンバータ２１２の不図示のトランス補助巻き線電圧によって供給されるＤＣ電源である。電源ＶＰＣから抵抗Ｒ５−４を介して、フォトカプラＰＣ５の一次側発光ダイオードに電流を流しており、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＢＴ５がオフ状態では、フォトカプラＰＣ５の一次側発光ダイオードが通電状態になっている。ＡＣ１〜ＡＣ２に印加される電圧が高くなると、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＢＴ５がオン状態になり、フォトカプラＰＣ５の一次側発光ダイオードをショートするため、フォトカプラＰＣ５の発光ダイオードは非発光状態となる。コンデンサＣ５−１はノイズ対策用コンデンサである。フォトカプラＰＣ５の発光ダイオードが非発光状態になると、２次側のトランジスタがオフ状態になり、抵抗Ｒ５−５を介してＶｃｃからコンデンサＣ５−２に充電電流が流れる。Ｄ５は電流の逆流防止用ダイオード、抵抗Ｒ５−７は放電用抵抗である。ＡＣ１〜ＡＣ２に印加される電圧が高くなり、フォトカプラＰＣ５の一次側発光ダイオードがオフする時間の比率が大きくなると、コンデンサＣ５−２に充電電流が流れる時間が増えるため、コンデンサＣ５−２の電圧は高い値となる。コンデンサＣ５−２の電圧が、抵抗Ｒ５−８と抵抗Ｒ５−９で分圧されたコンパレータＩＣ５の比較電圧よりも大きくなると、コンパレータＩＣ５の出力部には抵抗Ｒ５−１０を介してＶｃｃから電流が流れ、出力ＶＯＬＴ１（ＶＯＬＴ２）の電圧がロー状態となる。電圧検知回路９０５のｎｐｎ型バイポーラトランジスタＢＴ５をフォトカプラＰＣ５の一次側発光ダイオードと並列に接続する構成にすることで、電圧検知回路９０４のＢＴ４−１に比べて、コレクタ〜エミッタ間耐圧の低いバイポーラトランジスタを利用できる。また、ＡＣ電源電圧に比べて電圧値の低い、補助巻き線電圧ＶＰＣを用いることで、電圧検知回路９０３及び９０４に比べて、回路に用いる抵抗等の消費電力を低減できる。図９で説明したように、電圧検知回路９０３、電圧検知回路９０４、電圧検知回路９０５においても、本発明の電圧検知部２０２に適用することができる。

上述のように抵抗値を切り替え可能なヒータと、倍電圧整流と全波整流を切り替え可能なＡＤ／ＤＣコンバータを有する像加熱装置において、ＡＣ電源電圧の電圧実効値、尖頭電圧値、準尖頭電圧値が高いか低いかを判断する電圧検知技術を提供することができる。

実施例４は、実施例１の電圧検知部２０２の他の実施形態に関するものである。実施例１と同様の構成については説明を省略する。図１０の電圧検知回路１００６は、図９（ｃ）の電圧検知回路９０５と、一次側の回路構成は一致するため説明を省略する。フォトカプラＰＣ６の出力は抵抗Ｒ６−５及び抵抗Ｒ６−６を介して、ＣＰＵ１００３にＶｉｎ信号として出力される。このＣＰＵはマイクロコンピュータであってもよい。ＣＰＵ１００３はＶｉｎ信号がハイになる時間の比率を計算することで、ＡＣ電源電圧が閾電圧値を超える時間の割合を算出することができる。電圧検知回路１００６においても、本発明の電圧検知部２０２に適用することができる。

上述のように抵抗値を切り替え可能なヒータと、倍電圧整流と全波整流を切り替え可能なＡＤ／ＤＣコンバータを有する像加熱装置において、ＡＣ電源電圧の電圧実効値、尖頭電圧値、準尖頭電圧値が高いか低いかを判断する電圧検知技術を提供することができる。

＜上記の定着装置（像加熱装置）を適用した画像形成装置の一例＞
上記の実施例１〜実施例４で説明した定着装置を有する画像形成装置の一例としてレーザビームプリンタを挙げて、その動作を説明する。

図１１はレーザビームプリンタ１０の概略構成図である。図１１において、記録材収容部であるカセット１４から記録材が供給されるとともに、画像形成部１１の感光ドラム１２に静電潜像が形成されて、形成された静電潜像に現像器１３によってトナーを用いて現像して感光ドラム１２に画像を形成する。そして搬送された記録材に感光ドラム１２に形成された画像を転写しながら記録材を搬送する。記録材に転写された画像は、定着装置１５において加熱及び加圧されて記録材上に画像が定着する。その後、画像が定着された記録材が排紙トレ１６に排出される。この一連の画像形成動作は、不図示のコントローラが予め記憶されたプログラムに従って制御している。この図における定着装置１５として上記で説明した実施例１〜４の構成を適用することが可能である。レーザビームプリンタの定着装置としてユニバーサル対応化されて、かつ、より安全性の高い定着装置及び画像形成装置を提供することができる。

２００ 制御回路
２０１ 交流電源
２０３ ＣＰＵ
３０１ 電圧検知回路（第１の電圧検知回路）
３０２ 電圧検知回路（第２の電圧検知回路）

Claims (17)

1. ＡＣ電源の電圧が第１の閾値以上になる時間の比率が第１の比率以上かを検知する第１の電圧検知部と、
   前記ＡＣ電源の電圧が前記第１の閾値より低い第２の閾値以上になる時間の比率が前記第１の比率より高い第２の比率以上かを検知する第２の電圧検知部を有し、
   前記第１の電圧検知部の検知結果と前記第２の電圧検知部の検知結果を用いて前記ＡＣ電源の電圧が第１の商用電圧であるか、前記第１の商用電圧よりも低い第２の商用電圧であるかを判断することを特徴とする電圧検知装置。
2. 前記第１の電圧検知部が、前記ＡＣ電源の電圧が前記第１の閾値以上になる時間の比率が前記第１の比率以上になることを検知した場合、または前記第２の電圧検知部が前記ＡＣ電源の電圧が前記第２の閾値以上になる時間の比率が前記第２の比率以上になることを検知した場合に、
   前記ＡＣ電源の電圧が前記第１の商用電圧であると判断することを特徴とする請求項１に記載の電圧検知装置。
3. 前記第１の電圧検知部が、前記ＡＣ電源の電圧が前記第１の閾値以上になる時間の比率が前記第１の比率より小さくになることを検知した場合、または前記第２の電圧検知部が前記ＡＣ電源の電圧が前記第２の閾値以上になる時間の比率が前記第２の比率より小さくになることを検知した場合に、
   前記ＡＣ電源の電圧が前記第２の商用電圧であると判断す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１の電圧検知部が、前記ＡＣ電源の電圧が前記第１の閾値以上になる時間の比率が前記第１の閾比率以上になることを検知した場合、前記ＡＣ電源の電圧波形が前記第１の商用電圧の尖頭電圧値または準尖頭電圧値の電圧波形であると判断することを特徴とする請求項１に記載の電圧検知装置。
5. 前記第１及び第２の電圧検知部が、夫々、容量素子を有し、
   前記第１及び第２の電圧検知部は、夫々、前記容量素子に充電される電圧値を検知することにより、前記ＡＣ電源の電圧値が前記第１の閾値以上または前記第２の閾値以上になる時間の比率を検知することを特徴とする請求項１に記載の電圧検知装置。
6. 前記第１及び第２の電圧検知部は、夫々、定電圧素子を備え、
   前記第１の閾値と前記第２の閾値は前記定電圧素子により設定される電圧であることを特徴とする請求項１に記載の電圧検知装置。
7. 前記第１及び第２の電圧検知部の夫々は、前記ＡＣ電源の電圧を分圧抵抗で分圧した電圧値を用いて、前記ＡＣ電源の電圧値が前記第１の閾値以上または前記第２の閾値以上かを検知することを特徴とする請求項１に記載の電圧検知装置。
8. 前記第１及び第２の電圧検知部の夫々は、ツェナーダイオードとフォトカプラとトランジスタとを備えており、
   前記ＡＣ電源の電圧を分圧抵抗で分圧した電圧値が前記ツェナーダイオードのツェナー電圧値より高くなった場合に、前記フォトカプラの一次側発光ダイオードと直列接続された前記トランジスタをオン状態とし、前記フォトカプラの一次側発光ダイオードに通電させ、前記ＡＣ電源の電圧値が前記第１の閾値以上または前記第２の閾値以上かを検知することを特徴とする請求項１に記載の電圧検知装置。
9. 前記第１及び第２の電圧検知回路の夫々は、ツェナーダイオードとフォトカプラとトランジスタとを備えており、
   ＤＣ電源によって前記フォトカプラの一次側発光ダイオードに通電しており、前記ＡＣ電源の電圧を分圧抵抗で分圧した電圧値が、前記ツェナーダイオードのツェナー電圧値より高くなった場合に、前記フォトカプラの一次側発光ダイオードと並列接続されたトランジスタをオン状態とし、前記フォトカプラの一次側発光ダイオードの通電を遮断し、前記ＡＣ電源の電圧値が前記第１の閾値以上または前記第２の閾値以上かを検知することを特徴とする請求項１に記載の電圧検知装置。
10. 記録材に形成された画像を定着する像加熱装置において、
    第１の導電経路と第２の導電経路を有するヒータと、
    前記ヒータの２の導電経路を直列に接続した第１の動作状態と、並列に接続した第２の動作状態を切り替える第１の切り替え部と、
    倍電圧整流状態と全波整流状態を切り替える第２の切り替え部を有するＡＣ／ＤＣコンバータと、
    ＡＣ電源の電圧が第１の閾値以上になる時間の比率が第１の比率以上かを検知する第１の電圧検知部と、前記ＡＣ電源の電圧が前記第１の閾値より低い第２の閾値以上になる時間の比率が前記第１の比率より高い第２の比率以上かを検知する第２の電圧検知部を有する電圧検知部と、を有し、
    前記第１の電圧検知部の検知結果に基づき、供給される商用電圧が第１の商用電圧であると検知した場合には、前記ヒータを前記第１の切り替え部により前記第１の動作状態とし、前記ＡＣ／ＤＣコンバータを前記第２の切り替え部により前記全波整流状態とし、
    前記第１の電圧検知部と前記第２の電圧検知部の検知結果に基づき、供給される商用電圧が前記第２の商用電圧であると検知した場合には、前記ヒータを前記第１の切り替え部により前記第２の動作状態とし、前記ＡＣ／ＤＣコンバータを前記第２の切り替え部により前記倍電圧整流状態とし、
    前記第１の電圧検知部の検知結果に基づき、供給される商用電圧が前記第２の商用電圧であることを検知し、前記第２の電圧検知部の検知結果に基づき、供給される商用電源が前記第１の商用電圧であることを検知した場合には、前記ヒータを前記第１の切り替え部により前記第１の動作状態とし、前記ＡＣ／ＤＣコンバータを前記第２の切り替え部により前記倍電圧整流状態とすることを特徴とする像加熱装置。
11. 前記第１の導電経路は第１の電極と第２の電極の間に接続されており、第２の導電経路は第２の電極と第３の電極の間に接続されており、前記第３の電極はＡＣ電源の第１端子と接続されており、前記第２の電極は第１のスイッチを介してＡＣ電源の第２端子と接続されており、前記第１の電極は第２のスイッチを介して電源電圧の第１端子と電源電圧の第２端子のいずれか一方と接続されていることを特徴とする請求項１０に記載の像加熱装置。
12. 前記第１の導電経路は第１の電極と第２の電極の間に接続されており、第２の導電経路は第３の電極と第４の電極の間に接続されており、前記第３の電極はＡＣ電源の第１端子と接続されており、前記第４の電極は第１のスイッチを介して電源電圧の第２端子と接続されており、前記第２の電極はＡＣ電源の第２端子と接続されており、前記第１の電極は第２のスイッチを介して電源電圧の第１端子と接続されており、前記第１の電極と前記第４の電極は前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを介して接続されていることを特徴とする請求項１０に記載の像加熱装置。
13. 前記ＡＣ／ＤＣコンバータは、ＡＣ電源の第１の出力と第２の出力の間の交流電圧を整流するブリッジダイオードの整流手段と、前記整流手段の出力を充電する直列接続された第１のコンデンサと第２のコンデンサを有し、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサの中点は、前記第２の切り替え部を介して前記ＡＣ電源の前記第１の出力または前記第２の出力と接続されていることを特徴とする請求項１０に記載の像加熱装置。
14. 前記第１の商用電圧と前記第２の商用電圧において、倍電圧整流状態と全波整流状態を切り替えずに動作可能な、他のＡＣ／ＤＣコンバータを有することを特徴とする請求項１３に記載の像加熱装置。
15. エンドレスベルトと、前記エンドレスベルトの内面に接触するヒータと、前記エンドレスベルトを介して前記ヒータと共にニップ部を形成するニップ部形成部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持する記録材を挟持搬送しつつ加熱することを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の像加熱装置。
16. 記録材に形成された画像を定着する像加熱装置において、
    第１の導電経路と第２の導電経路を有するヒータと、
    前記ヒータの２の導電経路を直列に接続した第１の動作状態と、並列に接続した第２の動作状態を切り替える第１の切り替え部と、
    倍電圧整流状態と全波整流状態を切り替える第２の切り替え部を有するＡＣ／ＤＣコンバータと、
    ＡＣ電源の電圧が第１の閾値以上になる時間の比率が第１の比率以上かを検知する第１の電圧検知部と、前記ＡＣ電源の電圧が前記第１の閾値より低い第２の閾値以上になる時間の比率が前記第１の比率より高い第２の比率以上かを検知する第２の電圧検知部を有する電圧検知部と、を有し、
    前記第１の電圧検知部と前記第２の電圧検知部の検知結果に基づき、前記第１の切り換え部と前記第２の切り換え部の動作を制御することを特徴とする像加熱装置。
17. 記録材に画像を形成する画像形成装置において、
    記録材に画像を形成する画像形成部と、
    第１の導電経路と第２の導電経路を有するヒータにより、記録材に形成された画像を定着する加熱部と、
    前記ヒータの２の導電経路を直列に接続した第１の動作状態と、並列に接続した第２の動作状態を切り替える第１の切り替え部と、
    倍電圧整流状態と全波整流状態を切り替える第２の切り替え部を有するＡＣ／ＤＣコンバータと、
    ＡＣ電源の電圧が第１の閾値以上になる時間の比率が第１の比率以上かを検知する第１の電圧検知部と、前記ＡＣ電源の電圧が前記第１の閾値より低い第２の閾値以上になる時間の比率が前記第１の比率より高い第２の比率以上かを検知する第２の電圧検知部と、を有し、
    前記第１の電圧検知部と前記第２の電圧検知部の検知結果に基づき、前記第１の切り換え部と前記第２の切り換え部の動作を制御することを特徴とする画像形成装置。

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