JP2013064939A - 加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】精度の高い温度制御が可能な加熱装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】制御手段が、ゼロクロス検出手段から入力されるパルス信号に応じて、所定のタイミングで電力供給手段に電力供給の指令を出すことにより、加熱手段の温度を制御する加熱装置において、制御手段は、異なるタイミングで指令を複数回出し、算出手段から入力される加熱手段の温度上昇値の変化に基づいて電力供給のタイミングがゼロクロスポイントと略一致するタイミングを推定し、指令を出すタイミングの基準を補正することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、加熱装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

従来、複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置は、紙等の記録材上に形成されたトナー像を定着させる定着装置（加熱装置）を備える。定着装置としては、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用いられる。
一般に、ヒータはトライアック等のスイッチング制御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。定着器（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いる。この温度検出素子により定着器の温度が検出され、その検出温度情報をもとに、エンジンコトン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、ヒータへの電力供給をオン／オフし、定着器の温度が目標の一定温度に温度制御される。セラミックヒータへの電力供給は、一般に、エンジンコントローラが出力するオン信号を受けて、フォトトライアックカプラを介してスイッチング素子であるトライアックを導通させることでなされる。また、セラミックヒータへのオン／オフ制御は、一般に、位相制御又は波数制御により行われる。位相制御は、ヒータへ供給したい電力に応じて交流電源の１半波ごとにスイッチング素子がオンする位相角を制御してヒータへの電力の供給を行う。波数制御は、ヒータへ供給したい電力に応じて交流電源の１半波単位でヒータへの電力の供給および遮断を行う。
位相制御について説明する。入力交流電源電圧の大きさがある閾値以下になったことを報知する信号（以下「ゼロクロス信号」という）は、その立下りと立上りとの期間において入力交流電源の正から負又は負から正に切り替わるタイミングを含む。このゼロクロス信号を基に、タイミングを計り、位相角に応じた所定の時間でスイッチング素子がオンされる。一般に、ゼロクロス信号はパルス信号であり、ゼロクロス信号がオフからオンに変化する立ち上がりのエッジを基に、スイッチング素子をオンするタイミングを決定し、ヒータを制御していた。具体的には、図１１に示すように、電力供給が開始されるタイミングが電源電圧のゼロクロスに一致するようなオン信号を出すタイミング（以下、ゼロクロスポイントという）をパルス幅から算定し、そのタイミングを基準として制御を行っていた。すなわち、ゼロクロス信号のパルス幅ｔｗを検知して、パルス幅の中央部（ｔｗ／２）となる時間を算出する。そして、ゼロクロス信号がオフからオンとなる立ち上がりエッジの時間から（ｔｗ／２）の時間を遅延させた時間のタイミングをゼロクロスポイントと算定する。このように算定されたゼロクロスポイントを基に、スイッチング素子がオンされるタイミングをα、βとずらして位相制御を行う。そのような制御を行うことで入力交流電源電圧が変化してゼロクロス信号のパルス幅が変化した場合でも、精度よくヒータ加熱体を温度制御することができる。

特開平１０−１８６９０８号公報

従来の定着器のヒータの温度制御は、ゼロクロスポイントをゼロクロス信号のパルス幅から上述のように算定し、そのゼロクロスポイントから所望のタイミングでスイッチング素子をオンさせて行われていた。ところが、上述のように算定したゼロクロスポイントに基づいてヒータへの電力供給を制御する場合、エンジンコントローラからオン信号が出力
されてから、実際にヒータに電力が供給されるまでに遅れ時間が発生してしまうことがあった。この遅れ時間は、ヒータの駆動回路の動作遅れに起因している。例えば、ヒータの駆動に使用されるフォトトライアックカプラ内にある発光ダイオードがオン信号を受けてから発光するまでの動作遅れや、トライアックがフォトトライアックカプラからの出力信号を受けて導通するまでの動作遅れ等である。そのため、ヒータ駆動回路の動作遅れ時間によって、エンジンコントローラがヒータをオンさせようとするタイミングと実際にヒータがオンするタイミングに誤差が生じてしまう。

本発明の目的は、精度の高い温度制御が可能な加熱装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために本発明に係る加熱装置は、
交流電源から電力を供給されて発熱する加熱手段と、
交流電源から前記加熱手段へ電力の供給及び遮断を行う電力供給手段と、
交流電源の電圧の大きさが閾値以下になったことを検出し、該電圧が正負の切替わるゼロクロスにあることを知らせるパルス信号を出力するゼロクロス検出手段と、
前記ゼロクロス検出手段から入力される前記パルス信号に応じて、所定の基準に基づいた所定のタイミングで前記電力供給手段に指令を出して電力供給を制御する制御手段と、
前記加熱手段の温度を検出する温度検出手段と、
電力供給後の所定時間における前記加熱手段の温度上昇値を算出する算出手段と、
を備え、
前記制御手段は、異なるタイミングで前記指令を複数回出し、前記算出手段から入力される前記温度上昇値の変化に基づいて電力供給のタイミングがゼロクロスと略一致する前記指令を出すタイミングを推定し、該タイミングを前記指令を出すタイミングの基準とすることを特徴とする。

また、上記目的を達成するために本発明に係る加熱装置は、
交流電源から電力を供給されて発熱する加熱手段と、
交流電源から前記加熱手段へ電力の供給及び遮断を行う電力供給手段と、
交流電源の電圧の大きさが閾値以下になったことを検出し、該電圧が正負の切替わるゼロクロスにあることを知らせるパルス信号を出力するゼロクロス検出手段と、
前記ゼロクロス検出手段から入力される前記パルス信号に応じて、所定の基準に基づいた所定のタイミングで前記電力供給手段に指令を出して電力供給を制御する制御手段と、
前記加熱手段に流れる電流値を検出する電流検出手段と、
を備え、
前記制御手段は、異なるタイミングで前記指令を複数回出し、前記電流検出手段から入力される前記電流値の変化に基づいて電力供給のタイミングがゼロクロスと略一致する前記指令を出すタイミングを推定し、該タイミングを前記指令を出すタイミングの基準とすることを特徴とする。

また、上記目的を達成するために本発明に係る画像形成装置は、
記録材上のトナー画像を圧力と熱によって記録材上に定着させる定着装置を備える画像形成装置であって、
前記定着装置が、
上記加熱装置と、
前記加熱装置の加熱手段が内面に接触するエンドレスベルトと、
前記エンドレスベルトを介して前記加熱手段と共に記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧ローラと、
を備えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、精度の高い温度制御が可能となる。

実施例１における基準タイミングの決定方法の説明図。 実施例１に係る画像形成装置の概略構成図。 実施例１に係る熱定着器の概略構成図。 実施例１におけるヒータの制御回路を示すブロック図。 実施例１における基準タイミングの決定のフローチャート。 実施例２におけるヒータの制御回路を示すブロック図。 実施例２における電流検出回路を示すブロック図。 実施例２における電流検出回路を示す波形図。 実施例２における基準タイミングの決定方法の説明図。 実施例２における基準タイミングの決定のフローチャート。 従来例を示す図。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

(実施例１)
図２は、本発明の実施例１に係る画像形成装置の概略構成図である。
本実施例では、電子写真プロセスを用いた４ドラム方式のカラーレーザプリンタの例をあげる。本カラーレーザプリンタは、４色（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ））の画像を重ねあわせたカラー画像を形成するために４色の画像形成部を備えている。
レーザプリンタ本体３３０（以下、本体３３０）は、記録材としての記録シートを収納するカセット３２８から供給される記録シートに画像を形成する。３２６は、カセット３２８から記録シートをピックアップして搬送する給紙ローラである。給紙ローラ３２６は給紙モータ３３７によって駆動される。給紙タイミングで不図示のクラッチが動作することにより、給紙モータ３３７の駆動力が給紙ローラ３２６に伝達されて記録シートが給紙される。この給紙ローラ３２６の下流には記録シートを同期搬送するレジストローラ対３３１が設けられている。

画像形成部は、像担持体としての感光ドラムを有するトナーカートリッジ３０７〜３１０と、画像露光用光源としてのレーザビームを発生させるレーザダイオードを有するスキャナユニット３０５、３０６とからなる。このうち、トナーカートリッジは４色それぞれ１つずつ有する。スキャナユニットに関しては、イエロー、マゼンタで共通の１つ、シアン、ブラックで共通の１つの計２つである。

ホストコンピュータ３００からの画像データを受け取ると、本体３３０内のビデオコントローラ３０２で画像データをビットマップデータに展開し、画像形成用のビデオ信号を生成する。ビデオ信号はエンジンコントローラ３０４に送信され、エンジンコントローラ３０４はビデオ信号に応じてスキャナユニット３０５、３０６内のレーザダイオード（不図示）を駆動し、レーザをポリゴンミラー（不図示）で走査させる。これにより、エンジンコントローラ３０４はトナーカートリッジ３０７〜３１０内の感光ドラム上にそれぞれ
画像を形成する。感光ドラムは、中間転写ベルト（ＩＴＢ）３２５に接しており、各色の感光ドラム上に形成された画像がＩＴＢ３２５上に転写され順次重ね合わされていくことにより、カラー画像が形成される。ＩＴＢ３２５はベルトモータ３３８で駆動される。なお、３０１は画像データの流れを、３０３はビデオ信号の流れを示す。

３１９〜３２２は感光ドラムであり、メインモータ３３３〜３３６によりそれぞれ駆動される。ここで３１９はブラック、３２０はシアン、３２１はマゼンタ、３２２はイエローの画像の形成に利用される。

感光ドラム３２０は帯電ローラ３１６によって表面を一様に帯電されており、この表面をビデオコントローラ３０２で作成されたビデオ信号で変調されたレーザビームが走査することで、目には見えない静電潜像が形成される。静電潜像は現像器３１２によってトナー像として可視化される。なお、３１５〜３１８は帯電ローラ、３１１〜３１４は現像器である。

このようにして、第１のレーザダイオード（不図示）によるシアン（Ｃ）の色画像が感光ドラム３２０上に、また、第２のレーザダイオード（不図示）によるブラック（Ｂｋ）の色画像が感光ドラム３１９上に形成される。スキャナユニット３０６についてもスキャナユニット３０５と全く同様である。すなわち、感光ドラム３２１上にマゼンタ（Ｍ）、感光ドラム３２２上にイエロー（Ｙ）の色画像がそれぞれ形成される。

各色画像は、一定速度で搬送される中間転写ベルト３２５上に順次、重ね合うように転写（一次転写）される。つまり、最初にイエロー（Ｙ）の画像が中間転写ベルト３２５に転写され、その上に、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の順に転写され、カラー画像が形成される。

ＩＴＢ３２５上に形成されたカラー画像は、ＩＴＢ３２５によって搬送されていく。一方、カセット３２８内の記録シートは給紙ローラ３２６によって、転写ローラ３２３の位置でちょうどＩＴＢ３２５上の画像とタイミングが合うように給紙される。そしてカラー画像は転写ローラ３２３に加圧されＩＴＢ３２５から記録シートの方に転写される（２次転写）。転写ローラ３２３の下流には熱定着器３２７が設けられる。未定着の画像が転写された記録シートは熱定着器３２７で、熱と圧力によって、記録シート上（記録材上）の画像を定着させられた後、プリンタの上部、排紙トレイ３２９に排出される。３３２は、熱定着器３２７を駆動する定着モータである。

図３は、熱定着器（定着装置）３２７の構成を説明する概略図である。
定着フィルム（エンドレスベルト）４０１は、円筒状の耐熱材製のフィルムであり、セラミックヒータ１０３を下面側に支持させたフィルムガイド４０２に外嵌させてある。そして、このフィルムガイド４０２の下面のセラミックヒータ１０３と、加圧部材としての弾性加圧ローラ４０３とを、定着フィルム４０１を挟ませて弾性加圧ローラ４０３の弾性に抗して所定の加圧力をもって圧接させている。こうして、記録材を挟持搬送してトナー画像を記録材上に加熱定着する加熱部としての所定幅の定着ニップ部を形成している。また、温度検出素子１２１がセラミックヒータ１０３上に当接されている。弾性加圧ローラ４０３は、定着モータ３３２によって回転駆動される。そして、弾性加圧ローラ４０３の回転に伴って、定着フィルム４０１が、その内面がセラミックヒータ１０３と摺動しながら回転する。

図４は、実施例１におけるヒータへの通電駆動を制御するヒータ制御回路の構成を示すブロック図である。
１０１は、本画像形成装置を接続する交流電源（商用電源ともいう）である。本画像形
成装置は、電力供給手段としての交流電源１０１からＡＣフィルタ１０２を介してセラミックヒータ１０３へ電力を供給することにより加熱手段としてのセラミックヒータ１０３を発熱させる。このセラミックヒータ１０３への電力の供給は、トライアック１０４の通電、遮断により制御される。なお、図示は省略するが、交流電源１０１は、メインモータ３３３〜３３６や給紙モータ３３７、ベルトモータ３３８等を駆動する一次側の駆動回路にも非接触で電力を供給している。抵抗１０５、１０６は、トライアック１０４のためのバイアス抵抗で、フォトトライアックカプラ１０７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１０７の発光ダイオードに通電することにより、トライアック１０４がオンされる。抵抗１０８は、フォトトライアックカプラ１０７に流れる電流を制限するための抵抗であり、トランジスタ１０９によりフォトトライアックカプラ１０７への通電がオン／オフされる。トランジスタ１０９は、抵抗１１０を介してエンジンコントローラ３０４から供給されるＯＮ信号に従って動作する。

また、ＡＣフィルタ１０２を介して交流電源１０１は、整流器１１２によって整流され、その整流された電圧は、抵抗１１３、ツェナーダイオード１１４、コンデンサ１１５、抵抗１１６を介して、トランジスタ１１７に入力される。交流電源１０１の電圧が、抵抗１１３、ツェナーダイオード１１４、コンデンサ１１５、抵抗１１６、トランジスタ１１７によって決定されるスライス電圧Ｖｚ以下であれば、トランジスタ１１７はオフとなり、スライス電圧Ｖｚ以上であればオンとなる。フォトカプラ１１９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り、抵抗１１８、１２０はフォトカプラ１１９に流れる電流を制限するための抵抗である。ゼロクロス検出手段としての上記回路構成（ゼロクロス検出回路）において、交流電源１０１がスライス電圧Ｖｚ以下（閾値以下）であるとき、トランジスタ１１７がオフされ、抵抗１２０の電圧がＬｏｗとなる。これにより、エンジンコントローラ３０４に、「交流電源１０１がスライス電圧Ｖｚ以下であり、正負が切替わる電圧（ゼロクロス）又はゼロクロス付近の電圧値である」ことが報知される。以下、エンジンコントローラ３０４に送出されるこの信号をゼロクロス（ＺＥＲＯＸ）信号と呼ぶ。ＺＥＲＯＸ信号は図１に示すようなパルス信号である。制御手段としてのエンジンコントローラ３０４は、ＺＥＲＯＸ信号のパルス幅を検知し、このパルス幅を基に位相制御又は波数制御によりトライアック１０４のオン／オフを制御する。

また、図４中の１２１はセラミックヒータ１０３の温度を検知するための温度検出素子、例えば、サーミスタ感温素子である。この温度検出素子１２１によって検出される温度は、抵抗１２２と、温度検出素子１２１との分圧として検出され、エンジンコントローラ３０４にＴＨ信号としてＡ／Ｄ入力される。セラミックヒータ１０３の温度は、ＴＨ信号としてエンジンコントローラ３０４において監視される。そして、エンジンコントローラ３０４の内部で設定されているセラミックヒータ１０３の設定温度と比較することによって、セラミックヒータ１０３に供給すべき電力を算出する。そして、その供給する電力に対応した位相角（位相制御）又は波数（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３０４がトランジスタ１０９にＯＮ信号を送出する。

図１は、実施例１において、ヒータの駆動に用いる基準タイミングを決定する方法を説明する図である。また、図５は、実施例１においてヒータの駆動に用いる基準タイミングを決定する制御フローを説明するフローチャートである。

まず、画像形成装置に交流電源電圧が入力されると、ゼロクロス信号がエンジンコントローラ３０４に入力される（Ｓ４０１）。エンジンコントローラ３０４は、入力されたゼロクロス信号の立下り（立上りでもよい）の間隔Ｔから交流電源の周波数ｆ（ｆ＝１／Ｔ）を算出する（Ｓ４０２）。次にエンジンコントローラ３０４は、電源周波数ｆが４０Ｈｚより大きく、かつ７０Ｈｚより小さいかを判断する（Ｓ４０３）。Ｓ４０３で電源周波数ｆが４０Ｈｚより小さい、もしくは７０Ｈｚより大きいと判断された場合は、ゼロクロ
ス回路の故障もしくは交流電源の異常が想定されるため、ユーザに対してパネルなどにエラー表示をして画像形成装置の動作を停止する（Ｓ４１２）。

Ｓ４０３で電源周波数ｆが４０Ｈｚより大きく、かつ７０Ｈｚより小さいと判断された場合は、エンジンコントローラ３０４は、その内部のメモリに格納された変数ｎに０を代入する（Ｓ４０４）。次に、エンジンコントローラ３０４は、変数ｎに応じたタイミングでＯＮ_ｎ信号を出力する（Ｓ４０５）。ＯＮ_ｎ信号の出力タイミングは、図１に示すようにＺＥＲＯＸ信号の立下りからｔ_ｎだけ遅延した時間である。ｔ_ｎは式（１）で表される。
ｔ_ｎ＝ｎ×ｔｚ … 式（１）

ｎは上述の変数、ｔｚはヒータの駆動回路の動作遅れ時間ｔｄよりも小さい時間とする。そうすることで、ｔｄに対して正確な補正が可能となる。すなわち、最初に定めるＯＮ_ｎ信号の出力タイミングの基準（第１の基準）は、ｔ_ｎ＝０、つまり、ＺＥＲＯＸ信号の立下りが検出されたタイミングとなる。エンジンコントローラ３０４は、ＯＮ_ｎ信号が出力されてから（電力供給後）、次にＺＥＲＯＸ信号の立下りを検出するまでの時間Ｔ_ｎにおけるセラミックヒータ１０３の温度上昇値ΔＴ_ｎを算出する（Ｓ４０６）。すなわち、本実施例では、エンジンコントローラ３０４が本発明における算出手段を兼ねている。次に、エンジンコントローラ３０４は、ΔＴ_ｎが所定の温度上昇値よりも大きいかを判断する（Ｓ４０７）。ΔＴ_ｎが所定の温度上昇値よりも小さい場合は、変数ｎにｎ＋１を代入して（Ｓ４０８）、Ｓ４０５に戻り、Ｓ４０５〜Ｓ４０８のフローを繰り返す。Ｓ４０５〜Ｓ４０８のフローを繰り返すうちに、やがて、ＺＥＲＯＸ信号の立下りを基準として、式（２）の条件が満たされるようになる。そうすると、セラミックヒータ１０３には交流電源の１半波とほぼ同じ時間だけ電力が供給される。
ｔ_ｎ＋ｔｄ＞ｔｗ／２ … 式（２）

ここで（ｔｗ／２）は、ＺＥＲＯＸ信号の立下りを基準として、ＺＥＲＯＸ信号のオフ期間の中央部である。セラミックヒータ１０３に交流電源の１半波とほぼ同じ時間だけ電力が供給されると、セラミックヒータ１０３の温度は、式（２）を満たしていない場合と比較して大きく上昇する。そして、Ｓ４０７でエンジンコントローラ３０４はΔＴ_ｎが所定の温度上昇値より大きいと判断する。ここで、所定の温度上昇値とは、交流電源の１半波分とほぼ同じ時間だけセラミックヒータ１０３に通電されるときの温度上昇値と、セラミックヒータ１０３への電力供給が交流電源の１半波の１／２よりも短いときの温度上昇値とを区別できるような値とする。つまり、図１において、ＯＮ_ｎ信号の出力後からＺＥＲＯＸ信号の立下りを検出するまでの時間Ｔ_ｎ＋１における温度上昇値ΔＴ_ｎ＋１と、ＯＮｎ信号の出力後からＺＥＲＯＸ信号の立下りを検出するまでの時間Ｔ_ｎにおける温度上昇値ΔＴ_ｎとを区別できる値である。

Ｓ４０７にてエンジンコントローラ３０４が、ΔＴ_ｎが所定の温度上昇値よりも大きいと判断すると、エンジンコントローラ３０４は変数ｎが０かどうかを判断する（Ｓ４０９）。Ｓ４０９でｎ＝０である場合は、ＺＥＲＯＸ信号の立下りをセラミックヒータ１０３のオン／オフ制御の基準タイミングであるゼロクロスポイント（電力供給のタイミングがゼロクロスと略一致するオン信号の出力タイミング）と判断（推定）する（Ｓ４１０）。Ｓ４０９でｎ＝０でない場合は、交流電源のＺＥＲＯＸ信号の立下りから（ｔ_ｎ＋ｔ_ｎ＋１）／２だけ遅れたタイミングをセラミックヒータ１０３のオン／オフ制御の基準タイミングであるゼロクロスポイントと判断する（Ｓ４１１）。そして、以降のセラミックヒータ１０３の温調制御は、エンジンコントローラ３０４によって判断されたゼロクロスポイントを基準に行われる。

上述したように、パルス幅から算定されるゼロクロスポイントに基づいてヒータを制御
する従来手法では、ヒータ駆動回路の動作遅れ時間によって、ヒータを駆動するスイッチング素子をオン／オフするタイミングに誤差が生じてしまう。本実施例では、電力供給の指令を異なるタイミングで複数回出し、温度上昇値の変化からゼロクロスポイントを推定する。具体的には、異なるタイミングのうち温度上昇値が所定値を超える第１のタイミングと、温度上昇値が所定値を超えない第２のタイミングと、を求める。そして、第１のタイミングのうち最も早い第３のタイミングと、第２のタイミングのうち最も遅い第４のタイミングと、の間のタイミングをオン／オフ制御の基準タイミングとする。本実施例による上記制御によれば、ヒータ駆動回路の動作遅れ時間を補正することが可能となり、ばらつきの少ないヒータの温調制御を行うことが可能となる。

（実施例２）
上述の実施例１と重複する点については省略する。実施例１と共通の構成や制御についての説明は省略し、同じ符号を用いて説明する。

図６は、実施例２におけるヒータへの通電駆動を制御するヒータ制御回路の構成を示すブロック図、図７は、電流検出回路１２４の構成を説明するブロック図、図８は、この電流検出回路１２４の動作を説明するための波形図である。
エンジンコントローラ３０４からＯＮ信号が出力され、セラミックヒータ１０３に電流が流れると、カレントトランス１２３によって、その電流波形が二次側で電圧変換される。このカレントトランス１２３の電圧出力がダイオード５１、５３によって整流される。また、ダイオード５１、５３には負荷抵抗として抵抗５２、５４を接続される。図８に、このダイオード５３によって半波整流された半波整流後電圧波形を示す。この電圧波形は、抵抗５５を介して乗算器５６に入力される。この乗算器５６は、図８に示すように、半波整流後２乗電圧波形を出力する。この２乗された波形は、抵抗５７を介してオペアンプ５９の−端子に入力される。このオペアンプ５９の＋端子には、抵抗５８を介してリファレンス電圧８４が入力されており、帰還抵抗６０により反転増幅される。尚、このオペアンプ５９は片電源から電源が供給されているものとする。また、カレントトランス１２３の基準電位は、リファレンス電圧８４からバッファ８３を介して決定されている。

図７に、半波整流後２乗電圧がリファレンス電圧８４を基準に反転増幅された反転増幅出力波形を示す。このオペアンプ５９の出力は、オペアンプ７２の＋端子に入力される。オペアンプ７２は、リファレンス電圧８４と、その＋端子に入力された電圧波形の電圧差とにより、抵抗７１で決定される電流がコンデンサ７４に流入されるようにトランジスタ７３を制御している。こうしてコンデンサ７４は、リファレンス電圧８４と、オペアンプ７２の＋端子に入力された電圧波形の電圧差とにより、抵抗７１で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ため、その電圧値がピークホールドされる。そして図８に示すように、ダイオード５１の半波整流期間にｒｅｓｅｔ信号によりトランジスタ７５をオンする。これにより、コンデンサ７４の充電電圧が放電される。図７で示すように、トランジスタ７５は、エンジンコントローラ３０４からのｒｅｓｅｔ信号によりオン／オフされており、図８で示すＺＥＲＯＸ信号を基に、トランジスタ７５のオン／オフ制御を行っている。このｒｅｓｅｔ信号は、ＺＥＲＯＸ信号の立上がりエッジから所定時間Ｔｄｌｙ後にオンし、ＺＥＲＯＸ信号の立下がりエッジからｔｗ／２だけ遅延したタイミングでＣＵＲＲＥＮＴ信号をリセットする。

つまり、コンデンサ７４のピークホールド電圧Ｖ_ｍは、カレントトランス１２３によって電流波形が二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る。こうしてコンデンサ７４にピークホールドされた電圧値が、電流検出回路１２４からＣＵＲＲＥＮ
Ｔ信号としてエンジンコントローラ３０４に送出される。

図９は、実施例２において、ヒータの駆動に用いる基準タイミングを決定する方法を説明する図である。また、図１０は、実施例２においてヒータの駆動に用いる基準タイミングを決定する制御フローを説明するフローチャートである。

まず、画像形成装置に交流電源電圧が入力されると、ゼロクロス信号がエンジンコントローラ３０４に入力される（Ｓ７０１）。エンジンコントローラ３０４は、入力されたゼロクロス信号の立下り（立上りでもよい）の間隔Ｔから交流電源の周波数ｆ（ｆ＝１／Ｔ）を算出する（Ｓ７０２）。次にエンジンコントローラ３０４は、電源周波数ｆが４０Ｈｚより大きく、かつ７０Ｈｚより小さいかを判断する（Ｓ７０３）。Ｓ７０３で電源周波数ｆが４０Ｈｚより小さい、もしくは７０Ｈｚより大きいと判断された場合は、ゼロクロス回路の故障もしくは交流電源の異常が想定されるため、ユーザに対してパネルなどにエラー表示をして画像形成装置の動作を停止する（Ｓ７１６）。

Ｓ７０３で電源周波数ｆが４０Ｈｚより大きく、かつ７０Ｈｚより小さいと判断された場合は、エンジンコントローラ３０４は、その内部のメモリに格納された変数ｍに０を代入する（Ｓ７０４）。次に、エンジンコントローラ３０４は、変数ｍに応じたタイミングで（ＯＮ_ｍ）−１信号を出力する（Ｓ７０５）。（ＯＮ_ｍ）−１信号の出力タイミングは、図７に示すようにＺＥＲＯＸ信号の立下りからｔｍだけ遅延した時間である。ｔ_ｍは式（３）で表される。
ｔ_ｍ＝ｍ×ｔｚ … 式（３）

ｍは上述の変数、ｔｚはヒータの駆動回路の動作遅れ時間ｔｄよりも小さい時間とする。

エンジンコントローラ３０４は、ＺＥＲＯＸ信号の立下りでＣＵＲＲＥＮＴ信号の電圧値（Ｖ_ｍ）−１を検出し（Ｓ７０６）、その後、ｒｅｓｅｔ信号を出力してＣＵＲＲＥＮＴ信号のリセットを行う（Ｓ７０７）。次に、エンジンコントローラ３０４は、変数ｍに応じたタイミングで（ＯＮ_ｍ）−２信号を出力する（Ｓ７０８）。そうすることで図７に示すヒータ電流のように交流電源の連続する２半波、すなわち、正の１半波と負の１半波でヒータに供給される電流波形が等しくなり、対称制御を満足することが出来る。

次にエンジンコントローラ３０４は（Ｖ_ｍ）−１、もしくは（Ｖ_ｍ）−２が所定の電圧値よりも大きいかを判断する（Ｓ７１１）。（Ｖ_ｍ）−１、もしくは（Ｖ_ｍ）−２が所定の電圧値よりも小さい場合は、変数ｍにｍ＋１を代入して（Ｓ７１２）、Ｓ７０５に戻り、Ｓ７０５〜Ｓ７１１のフローを繰り返す。Ｓ７０５〜Ｓ７１２のフローを繰り返すうちに、やがて、ＺＥＲＯＸ信号の立下りを基準として、式（４）の条件が満たされるようになる。そうすると、セラミックヒータ１０３には交流電源の１半波とほぼ同じ時間だけ通電される。
ｔ_ｍ＋ｔｄ＞ｔｗ／２ … 式（４）

セラミックヒータ１０３に交流電源の１半波とほぼ同じ時間だけ通電されると、図７に示すようにＣＵＲＲＥＮＴ信号の電圧値が大きくなる。そして、Ｓ７１１でエンジンコントローラ３０４は、（Ｖ_ｍ）−１、もしくは（Ｖ_ｍ）−２が所定の電圧値より大きいと判断する。ここで、所定の電圧値とは、次の２つの電圧値を区別できるような電圧値とする。すなわち、交流電源の１半波分とほぼ同じ時間だけセラミックヒータ１０３に通電されてＣＵＲＲＥＮＴ信号が出力される時の電圧値と、セラミックヒータ１０３への電力供給が交流電源の１半波の１／２よりも短いときのＣＵＲＲＥＮＴ信号の電圧値である。

Ｓ７１１にてエンジンコントローラ３０４が、ＣＵＲＲＥＮＴ信号の電圧値が所定の電圧値よりも大きいと判断すると、エンジンコントローラ３０４は変数ｍが０かどうかを判断する（Ｓ７１３）。ｍ＝０であると判断した場合は、ＺＥＲＯＸ信号の立下りをセラミックヒータ１０３のオン／オフ制御の基準タイミングであるゼロクロスポイントと判断する（Ｓ７１４）。ｍ＝０でないと判断した場合は、交流電源のＺＥＲＯＸ信号の立下りから（ｔ_ｍ＋ｔ_ｍ＋１）／２だけ遅れたタイミングをゼロクロスポイントと判断する（Ｓ７１５）。そして、以降のセラミックヒータ１０３の温調制御は、エンジンコントローラ３０４によって判断されたゼロクロスポイントを基準に行われる。

本実施例では、電力供給の指令を異なるタイミングで複数回出し、電流値の変化からゼロクロスポイントを推定する。上述のような制御を行うことにより、実施例１と同様、ヒータ駆動回路の動作遅れ時間を補正することが可能となり、ばらつきの少ないヒータの温調制御を行うことが可能となる。

１０１…交流電源、１０３…セラミックヒータ、１２１…サーミスタ、３０４…エンジンコントローラ

Claims (8)

1. 交流電源から電力を供給されて発熱する加熱手段と、
   交流電源から前記加熱手段へ電力の供給及び遮断を行う電力供給手段と、
   交流電源の電圧の大きさが閾値以下になったことを検出し、該電圧が正負の切替わるゼロクロスにあることを知らせるパルス信号を出力するゼロクロス検出手段と、
   前記ゼロクロス検出手段から入力される前記パルス信号に応じて、所定の基準に基づいた所定のタイミングで前記電力供給手段に指令を出して電力供給を制御する制御手段と、
   前記加熱手段の温度を検出する温度検出手段と、
   電力供給後の所定時間における前記加熱手段の温度上昇値を算出する算出手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、異なるタイミングで前記指令を複数回出し、前記算出手段から入力される前記温度上昇値の変化に基づいて電力供給のタイミングがゼロクロスと略一致する前記指令を出すタイミングを推定し、該タイミングを前記指令を出すタイミングの基準とすることを特徴とする加熱装置。
2. 前記制御手段は、前記指令を出すタイミングの基準を、前記異なるタイミングのうち前記温度上昇値が所定値を超える第１のタイミングと、前記異なるタイミングのうち前記温度上昇値が所定値を超えない第２のタイミングと、の間のタイミングとすることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記制御手段は、前記指令を出すタイミングの基準を、前記第１のタイミングのうち最も早い第３のタイミングと、前記第２のタイミングのうち最も遅い第４のタイミングと、の間のタイミングとすることを特徴とする請求項２に記載の加熱装置。
4. 交流電源から電力を供給されて発熱する加熱手段と、
   交流電源から前記加熱手段へ電力の供給及び遮断を行う電力供給手段と、
   交流電源の電圧の大きさが閾値以下になったことを検出し、該電圧が正負の切替わるゼロクロスにあることを知らせるパルス信号を出力するゼロクロス検出手段と、
   前記ゼロクロス検出手段から入力される前記パルス信号に応じて、所定の基準に基づいた所定のタイミングで前記電力供給手段に指令を出して電力供給を制御する制御手段と、
   前記加熱手段に流れる電流値を検出する電流検出手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、異なるタイミングで前記指令を複数回出し、前記電流検出手段から入力される前記電流値の変化に基づいて電力供給のタイミングがゼロクロスと略一致する前記指令を出すタイミングを推定し、該タイミングを前記指令を出すタイミングの基準とすることを特徴とする加熱装置。
5. 前記制御手段は、前記指令を出すタイミングの基準を、前記異なるタイミングのうち前記電流値が所定値を超える第１のタイミングと、前記異なるタイミングのうち前記電流値が所定値を超えない第２のタイミングと、の間のタイミングとすることを特徴とする請求項４に記載の加熱装置。
6. 前記制御手段は、前記指令を出すタイミングの基準を、前記第１のタイミングのうち最も早い第３のタイミングと、前記第２のタイミングのうち最も遅い第４のタイミングと、の間のタイミングとすることを特徴とする請求項５に記載の加熱装置。
7. 前記制御手段は、交流電源の電圧における連続する２半波に対し、前記基準に基づき所定のタイミングで前記指令を出して電力供給を制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の加熱装置。
8. 記録材上のトナー画像を圧力と熱によって記録材上に定着させる定着装置を備える画像形成装置であって、
   前記定着装置が、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の加熱装置と、
   前記加熱装置の加熱手段が内面に接触するエンドレスベルトと、
   前記エンドレスベルトを介して前記加熱手段と共に記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧ローラと、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

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