JP2017049541A - Image forming apparatus and temperature control method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus for properly performing temperature control in fixation by using a simple zero-cross detection circuit.SOLUTION: The image forming apparatus includes a fixing heater 601 which generates heat by the application of an AC voltage, to fix an image to a recording material on which the image is formed, a switch 510 which controls the application of the AC voltage to the fixing heater 601, a zero-cross detection part 530 which detects the zero-cross point of the AC voltage, a voltage detection part 520 which detects the voltage value of the AC voltage, and a control part 110. The control part 110 detects the frequency of the AC voltage by the time interval of the detected zero-cross point. The control part 110 controls the opening/closing of the switch 510 on the basis of the correction value of a time difference between the zero-cross point detected by the zero-cross detection part 530 and the true zero-cross point of the AC voltage, corresponding to the detected frequency and the detected voltage value, to adjust the temperature of the heater 601.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、シート等の記録材に画像を形成する、プリンタ、複写機、複合機等の画像形成装置に関する。   The present invention relates to an image forming apparatus such as a printer, a copier, or a multifunction peripheral that forms an image on a recording material such as a sheet.

電子写真方式の画像形成装置は、感光体上にトナー像を形成し、これを記録材に転写することで画像形成を行う。画像形成装置は、記録材に転写されたトナー像を加熱して定着するための定着器を備える。定着器は、トナー像を加熱するために、熱源としてヒータを備える。ヒータは、例えばセラミックヒータやハロゲンヒータである。定着器のヒータは、トライアック等のスイッチング素子を介して接続される交流電源から電力が供給されて発熱する。定着器は、サーミスタ等の温度検知素子を有し、温度検知素子で検知した検知温度に応じてスイッチング素子が制御されて、ヒータの温度が制御される。   An electrophotographic image forming apparatus forms an image by forming a toner image on a photosensitive member and transferring the toner image onto a recording material. The image forming apparatus includes a fixing device for heating and fixing the toner image transferred to the recording material. The fixing device includes a heater as a heat source in order to heat the toner image. The heater is, for example, a ceramic heater or a halogen heater. The heater of the fixing device generates heat when power is supplied from an AC power source connected via a switching element such as a triac. The fixing device includes a temperature detection element such as a thermistor, and the switching element is controlled according to the detected temperature detected by the temperature detection element, thereby controlling the temperature of the heater.

定着器のヒータの温度制御は、通常、商用電源の交流電圧に対する位相制御や波数制御により行われる。位相制御の場合、例えば入力される交流電圧のゼロクロス点を検知するゼロクロス検知回路が用いられる。ゼロクロス点により検知される交流電圧の立ち上がり又は立ち下がり、及び温度検知素子で検知された検知温度に基づいて算出される電力比に応じて、スイッチング素子の導通状態が制御される。   The temperature control of the heater of the fixing device is usually performed by phase control or wave number control with respect to the AC voltage of the commercial power source. In the case of phase control, for example, a zero cross detection circuit that detects a zero cross point of an input AC voltage is used. The conduction state of the switching element is controlled in accordance with the power ratio calculated based on the rising or falling of the AC voltage detected by the zero cross point and the detected temperature detected by the temperature detecting element.

ゼロクロス検知回路は、構成上、検知したゼロクロス点と交流電圧の真のゼロクロス点とに、時間的な誤差が発生する。この差異を補正するために、特許文献１は、商用電源の交流電圧を、ダイオードブリッジを介して絶対値変換するゼロクロス検知回路を用いた加熱装置を備える画像形成装置を開示する。この画像形成装置は、正極性の電圧が所定電圧以下となるタイミングから、負極性の電圧が所定電圧以下となる時間を計測し、計測した時間に応じて、スイッチング素子をオン状態にするタイミングを補正することで、ゼロクロス点の検知誤差を補正する。   Due to the configuration of the zero cross detection circuit, a time error occurs between the detected zero cross point and the true zero cross point of the AC voltage. In order to correct this difference, Patent Document 1 discloses an image forming apparatus including a heating device using a zero-cross detection circuit that converts an AC voltage of a commercial power supply into an absolute value via a diode bridge. This image forming apparatus measures the time when the negative polarity voltage is equal to or lower than the predetermined voltage from the timing when the positive polarity voltage is equal to or lower than the predetermined voltage, and determines the timing when the switching element is turned on according to the measured time. By correcting, the detection error of the zero cross point is corrected.

特開平８−６４３４号公報JP-A-8-6434

近年、ゼロクロス検知回路は、コストの観点から構成が単純化され、ダイオードブリッジを用いず、ゼロクロス点の検知のみを行う構成とされることが一般的となっている。このような構成のゼロクロス検知回路を備えた画像形成装置は、商用電源の交流電圧をダイオードブリッジにより絶対値変換することができないために、異なる周波数の交流電圧に対するゼロクロス点の時間的な検知誤差の正確な補正ができない。そのために、所定の商用電源の交流電圧及び周波数のゼロクロス点の検知誤差を補正する補正値によりスイッチング素子をオン状態にするタイミングを補正する場合、異なる周波数の商用電源を用いると、適切な補正ができなくなる。ゼロクロス点の検知誤差は、画像を定着するときの適切な温度制御に影響し、画像形成時の予加熱に時間がかかり、ユーザの使い勝手を損ない、形成する画像の画質ムラ等の品質低下の原因となる。   In recent years, the configuration of the zero-cross detection circuit has been simplified from the viewpoint of cost, and it is a general configuration that only detects a zero-cross point without using a diode bridge. Since the image forming apparatus having the zero-cross detection circuit having such a configuration cannot convert the AC voltage of the commercial power supply into an absolute value by the diode bridge, the time-detection error of the zero-cross point with respect to the AC voltage having a different frequency is reduced. Accurate correction is not possible. Therefore, when correcting the timing at which the switching element is turned on by the correction value for correcting the detection error of the AC voltage of the predetermined commercial power supply and the frequency zero crossing point, if a commercial power supply of a different frequency is used, an appropriate correction is performed. become unable. The detection error of the zero cross point affects the appropriate temperature control when fixing the image, it takes time for preheating at the time of image formation, impairs the user's convenience, and causes the quality deterioration such as image quality unevenness of the image to be formed It becomes.

本発明は、上記の問題に鑑み、単純なゼロクロス検知回路を用いて定着時の温度制御を適切に行う画像形成装置を提供することを主たる課題とする。   In view of the above problems, it is a main object of the present invention to provide an image forming apparatus that appropriately performs temperature control during fixing using a simple zero-cross detection circuit.

本発明の画像処理装置は、ＡＣ電圧の印加により発熱して、画像が形成された記録材に前記画像を定着させるヒータと、前記ＡＣ電圧の前記ヒータへの印加を制御するスイッチと、前記ＡＣ電圧の周波数を検知する周波数検知手段と、前記ＡＣ電圧の電圧値を検知する電圧検知手段と、前記ＡＣ電圧のゼロクロス点を検知するゼロクロス検知手段と、前記周波数検知手段で検知した前記周波数及び前記電圧検知手段で検知した前記電圧値に応じた、前記ゼロクロス検知手段により検知される前記ゼロクロス点と前記ＡＣ電圧の真のゼロクロス点との時間的差異の補正値に基づいて、前記スイッチの開閉を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。   The image processing apparatus of the present invention generates a heat by applying an AC voltage, and fixes the image on a recording material on which an image is formed, a switch for controlling application of the AC voltage to the heater, and the AC Frequency detection means for detecting the frequency of the voltage, voltage detection means for detecting the voltage value of the AC voltage, zero-cross detection means for detecting a zero-cross point of the AC voltage, the frequency detected by the frequency detection means, and the frequency Based on the correction value of the time difference between the zero-cross point detected by the zero-cross detection unit and the true zero-cross point of the AC voltage according to the voltage value detected by the voltage detection unit, the switch is opened and closed. Control means for controlling.

本発明によれば、ＡＣ電圧の周波数及び電圧値に応じたゼロクロス点の時間的な差異の補正値に基づいて、スイッチの開閉を制御することで、ヒータの温度を調整するために、画像形成時の適切な温度制御が可能となる。   According to the present invention, in order to adjust the heater temperature by controlling the opening and closing of the switch based on the correction value of the time difference of the zero cross point according to the frequency and voltage value of the AC voltage, image formation is performed. Appropriate temperature control at the time becomes possible.

画像形成装置の全体構成図。1 is an overall configuration diagram of an image forming apparatus. 制御部の構成図。The block diagram of a control part. ヒータ給電部の説明図。Explanatory drawing of a heater electric power feeding part. ゼロクロス検知部の構成図。The block diagram of a zero cross detection part. ゼロクロス検知部の動作説明図。Operation | movement explanatory drawing of a zero cross detection part. ゼロクロス点の補正制御を表すフローチャート。The flowchart showing the correction control of a zero crossing point. 周波数検知処理を表すフローチャート。The flowchart showing a frequency detection process. 制御タイミングテーブルの例示図。FIG. 4 is an exemplary diagram of a control timing table. 電圧検知処理を表すフローチャート。The flowchart showing a voltage detection process. ゼロクロスタイミング補正処理を表すフローチャート。The flowchart showing a zero cross timing correction process. 補正タイミングテーブルの例示図。FIG. 4 is an exemplary diagram of a correction timing table. ゼロクロスタイミング補正処理の動作説明図。Operation | movement explanatory drawing of a zero cross timing correction process.

以下、図面を参照して実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.

（構成）
図１は、本実施形態の画像形成装置の全体構成図である。画像形成装置１００は、４つの画像形成部１ｙ、１ｍ、１ｃ、１ｋを並べたタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。各画像形成部１ｙ、１ｍ、１ｃ、１ｋは、中間転写ベルト２３の回転方向Ｒ２に沿って設けられる。 (Constitution)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an image forming apparatus according to the present exemplary embodiment. The image forming apparatus 100 is a tandem intermediate transfer type full-color printer in which four image forming units 1y, 1m, 1c, and 1k are arranged. The image forming units 1y, 1m, 1c, and 1k are provided along the rotation direction R2 of the intermediate transfer belt 23.

画像形成部１ｙは、感光ドラム３ｙにイエローのトナー像を形成する。画像形成部１ｍは、感光ドラム３ｍにマゼンタのトナー像を形成する。画像形成部１ｃは、感光ドラム３ｃにシアンのトナー像を形成する。画像形成部１ｋは、感光ドラム３ｋにブラックのトナー像を形成する。中間転写ベルト２３は、感光ドラム３ｙ、３ｍ、３ｃ、３ｋと一次転写ローラ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄとの間に設けられる。各感光ドラム３ｙ、３ｍ、３ｃ、３ｋに形成されたトナー像は、一次転写ローラ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにより、中間転写ベルト２３に重畳して転写される。   The image forming unit 1y forms a yellow toner image on the photosensitive drum 3y. The image forming unit 1m forms a magenta toner image on the photosensitive drum 3m. The image forming unit 1c forms a cyan toner image on the photosensitive drum 3c. The image forming unit 1k forms a black toner image on the photosensitive drum 3k. The intermediate transfer belt 23 is provided between the photosensitive drums 3y, 3m, 3c, and 3k and the primary transfer rollers 2a, 2b, 2c, and 2d. The toner images formed on the photosensitive drums 3y, 3m, 3c, and 3k are transferred onto the intermediate transfer belt 23 by the primary transfer rollers 2a, 2b, 2c, and 2d.

画像形成部１ｙ、１ｍ、１ｃ、１ｋは、それぞれの形成するトナー像の色が異なるのみであり、同一の構成を有している。以下、画像形成部１ｙについて説明し、他の画像形成部１ｍ、１ｃ、１ｋについては、説明を省略する。
画像形成部１ｙは、感光ドラム３ｙを含む交換可能なユニット（プロセスカートリッジ）で構成される。感光ドラム３ｙは、アルミニウム製シリンダであり、外周面に、帯電極性が負極性の感光層を備える。感光ドラム３ｙは、不図示の駆動モータにより所定のプロセススピードで回転駆動され、画像形成部１ｙに内蔵された不図示の帯電ローラにより、感光層が一様な負極性の電位に帯電される。
露光部６は、イエローの分解色画像を展開した画像データで変調したレーザビームにより感光ドラム３ｙの外周面を走査することで、感光ドラム３ｙにイエローの画像の静電潜像を形成する。感光ドラム３ｙに形成された静電潜像は、画像形成部１ｙに内蔵された不図示の現像器によってトナーが付着されて、トナー像として現像される。 The image forming units 1y, 1m, 1c, and 1k have the same configuration except that the colors of the toner images formed are different. Hereinafter, the image forming unit 1y will be described, and description of the other image forming units 1m, 1c, and 1k will be omitted.
The image forming unit 1y includes a replaceable unit (process cartridge) including the photosensitive drum 3y. The photosensitive drum 3y is an aluminum cylinder, and includes a photosensitive layer having a negative polarity on the outer peripheral surface. The photosensitive drum 3y is rotated at a predetermined process speed by a driving motor (not shown), and the photosensitive layer is charged to a uniform negative potential by a charging roller (not shown) built in the image forming unit 1y.
The exposure unit 6 forms an electrostatic latent image of a yellow image on the photosensitive drum 3y by scanning the outer peripheral surface of the photosensitive drum 3y with a laser beam modulated with image data obtained by developing a yellow separated color image. The electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 3y is developed as a toner image with toner attached thereto by a developing unit (not shown) built in the image forming unit 1y.

一次転写ローラ２ａは、中間転写ベルト２３を押圧して、感光ドラム３ｙと中間転写ベルト２３との間に一次転写部Ｔａを形成する。一次転写ローラ２ａに正極性の直流電圧が印加されることにより、感光ドラム３ａに形成されたイエローの負極性のトナー像が、一次転写部Ｔｙを通過する中間転写ベルト２３上へと一次転写される。同様に一次転写ローラ２ｂは、感光ドラム３ｍから中間転写ベルトにマゼンタのトナー像を一次転写する。一次転写ローラ２ｃは、感光ドラム３ｃから中間転写ベルトにシアンのトナー像を一次転写する。一次転写ローラ２ｄは、感光ドラム３ｋから中間転写ベルトにブラックのトナー像を一次転写する。   The primary transfer roller 2 a presses the intermediate transfer belt 23 to form a primary transfer portion Ta between the photosensitive drum 3 y and the intermediate transfer belt 23. By applying a positive DC voltage to the primary transfer roller 2a, the yellow negative toner image formed on the photosensitive drum 3a is primarily transferred onto the intermediate transfer belt 23 passing through the primary transfer portion Ty. The Similarly, the primary transfer roller 2b primarily transfers a magenta toner image from the photosensitive drum 3m to the intermediate transfer belt. The primary transfer roller 2c primarily transfers a cyan toner image from the photosensitive drum 3c to the intermediate transfer belt. The primary transfer roller 2d primarily transfers a black toner image from the photosensitive drum 3k to the intermediate transfer belt.

中間転写ユニット２０は、支持機構及び回転駆動機構を含み、画像形成装置１００から、回転駆動に係る着脱無しに一体に着脱して交換が可能なユニットである。中間転写ベルト２３は、ベルト部材の一例であり、テンションローラ２７、駆動ローラ２６、二次転写張架ローラ２５、及び一次転写張架ローラ２８、２９に掛け渡して支持される。中間転写ベルト２３は、駆動ローラ２６に駆動されて回転方向Ｒ２に回転する。中間転写ベルト２３は、基材がポリイミド等でほとんど伸び縮みすることない無端状のベルト部材である。   The intermediate transfer unit 20 includes a support mechanism and a rotation drive mechanism, and is a unit that can be attached to and detached from the image forming apparatus 100 without being attached or detached for rotation drive. The intermediate transfer belt 23 is an example of a belt member, and is supported around a tension roller 27, a driving roller 26, a secondary transfer stretch roller 25, and primary transfer stretch rollers 28 and 29. The intermediate transfer belt 23 is driven by the driving roller 26 and rotates in the rotation direction R2. The intermediate transfer belt 23 is an endless belt member whose base material is hardly expanded or contracted by polyimide or the like.

中間転写ベルト２３に転写されたトナー像は、中間転写ベルト２３の回転により、二次転写張架ローラ２５と二次転写ローラ２２との間に形成される二次転写部Ｔ２へ搬送される。二次転写部Ｔ２へは、シート等の記録材Ｐが記録材カセット４から搬送される。記録材Ｐは、二次転写部Ｔ２により、中間転写ベルト２３からトナー像が二次転写される。   The toner image transferred to the intermediate transfer belt 23 is conveyed to the secondary transfer portion T <b> 2 formed between the secondary transfer stretching roller 25 and the secondary transfer roller 22 by the rotation of the intermediate transfer belt 23. A recording material P such as a sheet is conveyed from the recording material cassette 4 to the secondary transfer portion T2. On the recording material P, the toner image is secondarily transferred from the intermediate transfer belt 23 by the secondary transfer portion T2.

記録材Ｐは、分離ローラ８により記録材カセット４から１枚ずつ分離してレジストローラ９に搬送される。レジストローラ９は、記録材Ｐを一時待機させて、中間転写ベルト２３に形成されたトナー像が二次転写部Ｔ２に搬送されるタイミングに合わせて、記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ搬送する。   The recording material P is separated one by one from the recording material cassette 4 by the separation roller 8 and conveyed to the registration roller 9. The registration roller 9 temporarily holds the recording material P and conveys the recording material P to the secondary transfer portion T2 in accordance with the timing at which the toner image formed on the intermediate transfer belt 23 is conveyed to the secondary transfer portion T2. To do.

トナー像が転写された記録材Ｐは、二次転写部Ｔ２から定着器５へ搬送される。定着器５は、記録材Ｐを加熱及び加圧することで、記録材Ｐにトナー像を定着させる。記録材Ｐは、定着器５によりトナー像が定着された後に、排出ローラ１１により上部トレイ７に排出される。   The recording material P onto which the toner image has been transferred is conveyed from the secondary transfer portion T2 to the fixing device 5. The fixing device 5 heats and pressurizes the recording material P to fix the toner image on the recording material P. The recording material P is discharged to the upper tray 7 by the discharge roller 11 after the toner image is fixed by the fixing device 5.

定着器５は、ヒータを備えた定着ローラ５ａ及び加圧ローラ５ｂを備える。定着ローラ５ａに加圧ローラ５ｂが圧接することで、加熱ニップ部が形成される。記録材Ｐ上に転写されたトナー像は、加熱ニップ部で挟持搬送されることで、加熱及び加圧されて、溶融して記録材Ｐに定着する。   The fixing device 5 includes a fixing roller 5a having a heater and a pressure roller 5b. When the pressure roller 5b is brought into pressure contact with the fixing roller 5a, a heating nip portion is formed. The toner image transferred onto the recording material P is nipped and conveyed at the heating nip portion, so that it is heated and pressurized, melted, and fixed to the recording material P.

図２は、画像形成装置１００の各部の動作を制御して画像形成を行うための制御部の構成図である。制御部１１０は、画像形成装置１００に内蔵される。制御部１１０は、定着器５と、操作部１７２と、ヒータ給電部５００と、画像形成装置１００内のモータ等の負荷及びセンサとが接続される。ヒータ給電部５００は、商用電源に基づいたＡＣ電源５５０からＡＣ電源ホットライン５５１及びＡＣ電源ニュートラルライン５５２を介して電力が供給され、これを定着器５に供給する。   FIG. 2 is a configuration diagram of a control unit for performing image formation by controlling the operation of each unit of the image forming apparatus 100. The control unit 110 is built in the image forming apparatus 100. The control unit 110 is connected to the fixing device 5, the operation unit 172, the heater power supply unit 500, and a load such as a motor in the image forming apparatus 100 and a sensor. The heater power supply unit 500 is supplied with electric power from an AC power supply 550 based on a commercial power supply via an AC power supply hot line 551 and an AC power supply neutral line 552, and supplies this to the fixing device 5.

制御部１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１７１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１７４、及びＲＡＭ（Random Access Memory）１７５を備える。ＣＰＵ１７１は、ＲＯＭ１７４からコンピュータプログラムを読み込み、ＲＡＭ１７５を作業領域に用いて実行することで、画像形成装置１００の動作を制御する。ＲＡＭ１７５は、バッテリが接続されており、画像形成装置１００の電源オフ時にも記憶内容が消失しないように構成される。   The control unit 110 includes a central processing unit (CPU) 171, a read only memory (ROM) 174, and a random access memory (RAM) 175. The CPU 171 controls the operation of the image forming apparatus 100 by reading a computer program from the ROM 174 and executing it using the RAM 175 as a work area. The RAM 175 is connected to a battery, and is configured so that the stored contents are not lost even when the image forming apparatus 100 is powered off.

ＣＰＵ１７１は、操作部１７２が接続される。操作部１７２は、タッチパネル、キーボタン等を備える入出力装置である。ＣＰＵ１７１は、操作部１７２のタッチ操作、キー操作により各種の指示を受け付ける。ユーザは、操作部１７２の操作により、画像形成モードや表示の切り替え、動作モードの設定を行うことができる。   The operation unit 172 is connected to the CPU 171. The operation unit 172 is an input / output device including a touch panel, key buttons, and the like. The CPU 171 receives various instructions by touch operation and key operation of the operation unit 172. The user can set the image forming mode, display switching, and operation mode by operating the operation unit 172.

制御部１１０は、この他に、Ｉ／Ｏポート１７３、温度検知部７００、画像形成制御部２００、画像メモリ３００、及び外部Ｉ／Ｆ処理部４００を備える。   In addition to this, the control unit 110 includes an I / O port 173, a temperature detection unit 700, an image formation control unit 200, an image memory 300, and an external I / F processing unit 400.

Ｉ／Ｏポート１７３は、画像形成装置１００内の各種負荷や各種センサが接続される。また、Ｉ／Ｏポート１７３は、定着器５及びヒータ給電部５００が接続される。Ｉ／Ｏポート１７３は、ＣＰＵ１７１からの画像形成処理のための指示を各負荷に送信する。また、Ｉ／Ｏポート１７３は、各種センサの検知結果をＣＰＵ１７１へ送信する。温度検知部７００は、Ｉ／Ｏポート１７３を介して定着器５内に設けられる温度センサ６０２（図３）による検知結果を取得する。温度検知部７００は、Ｉ／Ｏポート１７３を介してヒータ給電部５００へ制御信号を入力する。   Various loads and various sensors in the image forming apparatus 100 are connected to the I / O port 173. The I / O port 173 is connected to the fixing device 5 and the heater power supply unit 500. The I / O port 173 transmits an instruction for image forming processing from the CPU 171 to each load. Further, the I / O port 173 transmits the detection results of various sensors to the CPU 171. The temperature detection unit 700 acquires a detection result by the temperature sensor 602 (FIG. 3) provided in the fixing device 5 via the I / O port 173. The temperature detection unit 700 inputs a control signal to the heater power supply unit 500 via the I / O port 173.

外部Ｉ／Ｆ処理部４００は、コンピュータ等の外部装置との間の通信を制御するインタフェースである。外部Ｉ／Ｆ処理部４００は、外部装置から画像データや処理の指示を取得する。ＣＰＵ１７１は、外部Ｉ／Ｆ処理部４００により取得した画像データの伸張処理等の画像処理を行い、画像メモリ３００に保存する。画像形成制御部２００は、画像メモリ３００から画像データを読み出し、露光部６（図１参照）に、該画像データにより変調されたレーザ光を出射させる。これにより感光ドラム３ｙ、３ｍ、３ｃ、３ｋは、画像データに応じた静電潜像が形成される。   The external I / F processing unit 400 is an interface that controls communication with an external device such as a computer. The external I / F processing unit 400 acquires image data and processing instructions from an external device. The CPU 171 performs image processing such as decompression processing of image data acquired by the external I / F processing unit 400 and stores it in the image memory 300. The image formation control unit 200 reads image data from the image memory 300, and causes the exposure unit 6 (see FIG. 1) to emit laser light modulated by the image data. Thus, electrostatic latent images corresponding to the image data are formed on the photosensitive drums 3y, 3m, 3c, and 3k.

図３は、ヒータ給電部５００の説明図である。ヒータ給電部５００には、図２で説明したように、定着器５、制御部１１０、及びＡＣ電源５５０が接続される。定着器５は、定着ヒータ６０１及び温度センサ６０２を備える。温度センサ６０２は、例えばサーミスタであり、定着ヒータ６０１の温度を検知する。定着ヒータ６０１は、ヒータ給電部５００から給電されることで発熱する。温度センサ６０２は、検知した温度を表す温度検知信号６０４を制御部１１０の温度検知部７００に入力する。ヒータ給電部５００は、電圧検知部５２０、ゼロクロス検知部５３０、及びスイッチ５１０を備える。   FIG. 3 is an explanatory diagram of the heater power supply unit 500. As described with reference to FIG. 2, the fixing unit 5, the control unit 110, and the AC power source 550 are connected to the heater power supply unit 500. The fixing device 5 includes a fixing heater 601 and a temperature sensor 602. The temperature sensor 602 is a thermistor, for example, and detects the temperature of the fixing heater 601. The fixing heater 601 generates heat when supplied with power from the heater power supply unit 500. The temperature sensor 602 inputs a temperature detection signal 604 representing the detected temperature to the temperature detection unit 700 of the control unit 110. The heater power supply unit 500 includes a voltage detection unit 520, a zero cross detection unit 530, and a switch 510.

電圧検知部５２０は、ＡＣ電源５５０のＡＣ電源ホットライン５５１及びＡＣ電源ニュートラルライン５５２が接続される。電圧検知部５２０は、例えば、交流電圧変換用のトランス、ダイオードブリッジ、及び電圧平滑回路を備える。トランスは、ＡＣ電源ホットライン５５１及びＡＣ電源ニュートラルライン５５２が接続される。トランスの出力はダイオードブリッジ及び電圧平滑回路を介して、電圧検知信号５２１として制御部１１０に入力される。   The voltage detection unit 520 is connected to the AC power supply hot line 551 and the AC power supply neutral line 552 of the AC power supply 550. The voltage detector 520 includes, for example, an AC voltage conversion transformer, a diode bridge, and a voltage smoothing circuit. An AC power supply hot line 551 and an AC power supply neutral line 552 are connected to the transformer. The output of the transformer is input to the control unit 110 as a voltage detection signal 521 through a diode bridge and a voltage smoothing circuit.

ゼロクロス検知部５３０は、ＡＣ電源５５０のＡＣ電源ホットライン５５１及びＡＣ電源ニュートラルライン５５２が接続される。ゼロクロス検知部５３０は、ＡＣ電圧のゼロクロス点を検知したタイミングを表すゼロクロス検知信号５３１を制御部１１０に送信する。ゼロクロス検知信号５３１は、制御部１１０のＩ／Ｏポート１７３に入力される。   The zero cross detection unit 530 is connected to an AC power supply hot line 551 and an AC power supply neutral line 552 of the AC power supply 550. The zero-cross detection unit 530 transmits a zero-cross detection signal 531 that represents the timing at which the zero-cross point of the AC voltage is detected to the control unit 110. The zero cross detection signal 531 is input to the I / O port 173 of the control unit 110.

スイッチ５１０は、定着ヒータ６０１への給電制御を行う、トライアック等の半導体スイッチである。スイッチ５１０は、制御部１１０から入力されるＳＷ制御信号５１２により、定着ヒータ６０１への給電制御のための開閉制御が行われる。制御部１１０は、温度センサ６０２からの温度検知信号６０４及びゼロクロス検知部５３０からのゼロクロス検知信号５３１に基づいて、ＳＷ制御信号５１２を生成し、スイッチ５１０の開閉制御を行う。スイッチ５１０の開閉制御により、定着ヒータ６０１の温度が調整される。   The switch 510 is a semiconductor switch such as a triac that controls power supply to the fixing heater 601. The switch 510 performs open / close control for power supply control to the fixing heater 601 by the SW control signal 512 input from the control unit 110. The control unit 110 generates an SW control signal 512 based on the temperature detection signal 604 from the temperature sensor 602 and the zero cross detection signal 531 from the zero cross detection unit 530, and performs opening / closing control of the switch 510. The temperature of the fixing heater 601 is adjusted by opening / closing control of the switch 510.

図４Ａは、ゼロクロス検知部５３０の構成図である。ゼロクロス検知部５３０は、フォトカプラ５３４を備える。フォトカプラ５３４は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）５３６及びフォトトランジスタ５３７を備える。ＬＥＤ５３６は、アノード端子に、制限抵抗５３２を介してＡＣ電源ホットライン５５１が接続され、カソード端子にＡＣ電源ニュートラルライン５５２が接続される。ＡＣ電源ホットライン５５１とＡＣ電源ニュートラルライン５５２との間には、ＬＥＤ５３６に対して並列に制限抵抗５３３が接続される。フォトトランジスタ５３７は、コレクタ端子からゼロクロス検知信号５３１を出力する。コレクタ端子は、プルアップ抵抗５３５を介して制御電源に接続される。   FIG. 4A is a configuration diagram of the zero cross detection unit 530. The zero cross detection unit 530 includes a photocoupler 534. The photocoupler 534 includes an LED (Light Emitting Diode) 536 and a phototransistor 537. The LED 536 has an anode terminal connected to an AC power supply hot line 551 via a limiting resistor 532, and a cathode terminal connected to an AC power supply neutral line 552. A limiting resistor 533 is connected in parallel with the LED 536 between the AC power supply hot line 551 and the AC power supply neutral line 552. The phototransistor 537 outputs a zero cross detection signal 531 from the collector terminal. The collector terminal is connected to a control power supply via a pull-up resistor 535.

図４Ｂは、ゼロクロス検知部５３０の動作説明図である。ゼロクロス検知部５３０は、ＡＣ電源５５０により最大値ＶｉｎのＡＣ電圧が印加される。ＡＣ電圧は、ＡＣ電源ホットライン５５１とＡＣ電源ニュートラルライン５５２との間の電圧であり、「Ｖｉｎ×Ｓｉｎ（ｔ）」（ｔは、２π（１周期）が、ＡＣ電圧の周波数の逆数Ｔである。）で表される。   FIG. 4B is an explanatory diagram of the operation of the zero cross detection unit 530. The zero cross detection unit 530 is applied with an AC voltage having a maximum value Vin by an AC power source 550. The AC voltage is a voltage between the AC power supply hot line 551 and the AC power supply neutral line 552, and “Vin × Sin (t)” (t is 2π (one cycle) is the reciprocal T of the frequency of the AC voltage. Yes.)

時刻Ｔ０において、ＡＣ電源ホットライン５５１の電位がＡＣ電源ニュートラルライン５５２の電位よりも高くなる。これにより、ＬＥＤ５３６のアノード端子とカソード端子との間に電圧が印加される。印加される電圧は、入力されるＡＣ電圧を抵抗値Ｒａの制限抵抗５３２と、抵抗値Ｒｂの制限抵抗５３３とで分圧した「Ｖｉｎ×Ｓｉｎ（Ｔ０）×Ｒｂ／（Ｒａ＋Ｒｂ）」で表される。   At time T0, the potential of the AC power supply hot line 551 becomes higher than the potential of the AC power supply neutral line 552. As a result, a voltage is applied between the anode terminal and the cathode terminal of the LED 536. The applied voltage is expressed as “Vin × Sin (T0) × Rb / (Ra + Rb)” obtained by dividing the input AC voltage by the limiting resistor 532 having the resistance value Ra and the limiting resistor 533 having the resistance value Rb. The

時刻Ｔ１において、ＬＥＤ５３６に印加される電圧がＬＥＤ５３６の順方向電圧Ｖｆを超える。これによりＬＥＤ５３６が点灯する。順方向電圧Ｖｆを超えるときのＡＣ電圧Ｖｉｎ×Ｓｉｎ（Ｔ１）を「電圧Ｖｔｈ」とする。ＬＥＤ５３６が点灯することで、フォトトランジスタ５３７は、エミッタ−コレクタ間に電流が流れる。これにより、フォトトランジスタ５３７のコレクタ端子及びプルアップ抵抗５３５に電流が流れ、ゼロクロス検知信号５３１がロー（Ｌ）になる。時刻Ｔ１から時刻Ｔｄｅｔ＿１まで、ＬＥＤ５３６のアノード−カソード間の電圧は、ＬＥＤ５３６の順方向電圧Ｖｆで規制される。   At time T1, the voltage applied to the LED 536 exceeds the forward voltage Vf of the LED 536. As a result, the LED 536 is turned on. The AC voltage Vin × Sin (T1) when exceeding the forward voltage Vf is defined as “voltage Vth”. When the LED 536 is turned on, a current flows between the emitter and the collector of the phototransistor 537. As a result, a current flows through the collector terminal of the phototransistor 537 and the pull-up resistor 535, and the zero-cross detection signal 531 becomes low (L). From time T1 to time Tdet_1, the voltage between the anode and cathode of the LED 536 is regulated by the forward voltage Vf of the LED 536.

時刻Ｔｄｅｔ＿１において、ＡＣ電圧Ｖｉｎ×Ｓｉｎ（Ｔｄｅｔ＿１）が再び電圧Ｖｔｈとなると、制限抵抗５３２と制限抵抗５３３とで分圧された電圧が、ＬＥＤ５３６の順方向電圧Ｖｆを下回る。これによりＬＥＤ５３６が消灯する。ＬＥＤ５３６が消灯することで、フォトトランジスタ５３７に電流が流れなくなる。そのためにゼロクロス検知信号５３１は、プルアップ抵抗５３５と同電位のハイ（Ｈ）になる。ゼロクロス検知信号５３１は、状態が遷移することでゼロクロス点が検知されたことを表す。   At time Tdet_1, when the AC voltage Vin × Sin (Tdet_1) again becomes the voltage Vth, the voltage divided by the limiting resistor 532 and the limiting resistor 533 is lower than the forward voltage Vf of the LED 536. As a result, the LED 536 is turned off. When the LED 536 is turned off, no current flows through the phototransistor 537. Therefore, the zero cross detection signal 531 becomes high (H) with the same potential as the pull-up resistor 535. The zero-cross detection signal 531 indicates that a zero-cross point has been detected due to a state transition.

時刻Ｔｒｅａｌ＿１において、ＡＣ電圧Ｖｉｎ×Ｓｉｎ（Ｔｒｅａｌ＿１）の値が、真のゼロクロス点である「０」となる。時刻Ｔｄｅｔ＿１から時刻Ｔｒｅａｌ＿１までの時間ΔＴ＿１は、電圧ＶｔｈとＡＣ電圧Ｖｉｎ×Ｓｉｎ（ｔ）との関係で決まる。時間ΔＴ＿１は、「Ｓｉｎ−１（Ｖｔｈ／Ｖｉｎ）／２πｆ」で表される。電圧Ｖｔｈは、順方向電圧Ｖｆ、制限抵抗５３２の抵抗値Ｒａ、及び制限抵抗５３３の抵抗値Ｒｂにより、「Ｖｆ／Ｒｂ×（Ｒａ＋Ｒｂ）」で表される固定値である。ＡＣ電圧Ｖｉｎ×Ｓｉｎ（ｔ）の最大値Ｖｉｎと、ＡＣ電圧の周波数ｆとは、国別、地域別に設定され商用電源に応じて決まる値であるため、変動する。最大値Ｖｉｎが大きいほど、或いは周波数ｆが高いほど、時間ΔＴ＿１は小さくなる。 At time Treal_1, the value of the AC voltage Vin × Sin (Treal_1) becomes “0”, which is a true zero cross point. The time ΔT_1 from the time Tdet_1 to the time Treal_1 is determined by the relationship between the voltage Vth and the AC voltage Vin × Sin (t). The time ΔT_1 is represented by “Sin −1 (Vth / Vin) / 2πf”. The voltage Vth is a fixed value represented by “Vf / Rb × (Ra + Rb)” by the forward voltage Vf, the resistance value Ra of the limiting resistor 532, and the resistance value Rb of the limiting resistor 533. Since the maximum value Vin of the AC voltage Vin × Sin (t) and the frequency f of the AC voltage are values set for each country and region and determined according to the commercial power supply, they fluctuate. The larger the maximum value Vin or the higher the frequency f, the smaller the time ΔT_1.

時刻Ｔ２において、ＡＣ電圧Ｖｉｎ×Ｓｉｎ（Ｔ２）が再び電圧Ｖｔｈを超えるため、ゼロクロス検知信号５３１がロー（Ｌ）になる。時刻Ｔｄｅｔ＿２において、時刻Ｔｄｅｔ＿１と同様に、ＡＣ電圧Ｖｉｎ×Ｓｉｎ（Ｔｄｅｔ＿２）が電圧Ｖｔｈを下回り、ゼロクロス検知信号５３１がハイ（Ｈ）になる。時刻Ｔｒｅａｌ＿２において、時刻Ｔｒｅａｌ＿１と同様に、ＡＣ電圧Ｖｉｎ×Ｓｉｎ（Ｔｒｅａｌ＿２）が「０」となる。時刻Ｔｄｅｔ＿２から時刻Ｔｒｅａｌ＿２までの時間ΔＴ＿２は、電圧Ｖｔｈ、最大値Ｖｉｎ、周波数ｆに変化がないため、時間ΔＴ＿１と同じになる。   At time T2, since the AC voltage Vin × Sin (T2) again exceeds the voltage Vth, the zero cross detection signal 531 becomes low (L). At time Tdet_2, similarly to time Tdet_1, the AC voltage Vin × Sin (Tdet_2) falls below the voltage Vth, and the zero-cross detection signal 531 goes high (H). At time Treal_2, similarly to time Treal_1, the AC voltage Vin × Sin (Treal_2) becomes “0”. The time ΔT_2 from the time Tdet_2 to the time Treal_2 is the same as the time ΔT_1 because the voltage Vth, the maximum value Vin, and the frequency f do not change.

ゼロクロス点を検知する時刻Ｔｄｅｔ＿ｎ（ｎ＝１、２…）は、ＡＣ電圧の周波数検知に用いられるとともに、ゼロクロス点の補正を行う際の基準として用いられる。ゼロクロス点を補正するためには、真のゼロクロス点より先に検知するゼロクロス点を基準にすることが望ましい。ゼロクロス検知信号５３１は、ゼロクロス信号が真のゼロクロス信号よりも先に検知されたときと、後に検知されたときとで異なる方向に状態遷移する。そのために、ゼロクロス検知信号５３１が状態遷移するエッジ部分が立ち上がりか、立ち下がりかにより、検知されたゼロクロス点が真のゼロクロス点の先か後かが判別できる。本実施形態の構成において、真のゼロクロス点の手前で検知されたゼロクロス点は、ゼロクロス検知信号５３１の立ち上がりエッジである。そのために時刻Ｔｄｅｔ＿ｎ（ｎ＝１、２…）がゼロクロス点の基準として用いられる。つまり、ＡＣ電圧の極性が変わるときに、極性が変わる前に検知されたゼロクロス点を基準として補正を行う。   The time Tdet_n (n = 1, 2,...) At which the zero cross point is detected is used for detecting the frequency of the AC voltage and is used as a reference when correcting the zero cross point. In order to correct the zero cross point, it is desirable to use the zero cross point detected prior to the true zero cross point as a reference. The state of the zero cross detection signal 531 changes in a different direction between when the zero cross signal is detected before the true zero cross signal and when it is detected later. Therefore, it can be determined whether the detected zero-cross point is ahead of or after the true zero-cross point depending on whether the edge portion where the state transition of the zero-cross detection signal 531 changes is rising or falling. In the configuration of the present embodiment, the zero cross point detected before the true zero cross point is the rising edge of the zero cross detection signal 531. Therefore, the time Tdet_n (n = 1, 2,...) Is used as a reference for the zero cross point. That is, when the polarity of the AC voltage changes, correction is performed with reference to the zero cross point detected before the polarity changes.

（処理）
図５は、このような構成の制御部１１０及びヒータ給電部５００を用いたゼロクロス点の補正制御を表すフローチャートである。ゼロクロス点の補正制御により、制御部１１０は、ゼロクロス検知部５３０で検知したゼロクロス点と真のゼロクロス点との差異を補正して、定着ヒータ６０１の加熱制御を行う。 (processing)
FIG. 5 is a flowchart showing the zero cross point correction control using the control unit 110 and the heater power supply unit 500 having such a configuration. The control unit 110 performs heating control of the fixing heater 601 by correcting the difference between the zero cross point detected by the zero cross detection unit 530 and the true zero cross point by the correction control of the zero cross point.

画像形成装置１００が画像形成処理を開始すると、制御部１１０は、周波数検知処理及び電圧検知処理を行う（Ｓ５０１、Ｓ５０２）。制御部１１０は、周波数検知処理及び電圧検知処理の各々の結果に応じて、ゼロクロスタイミング補正処理を行う（Ｓ５０３）。制御部１１０は、ゼロクロスタイミング補正処理後に、記録材Ｐへの画像形成処理を行う（Ｓ５０４）。   When the image forming apparatus 100 starts image forming processing, the control unit 110 performs frequency detection processing and voltage detection processing (S501, S502). The controller 110 performs a zero cross timing correction process according to the results of the frequency detection process and the voltage detection process (S503). The controller 110 performs an image forming process on the recording material P after the zero cross timing correction process (S504).

各処理について詳細に説明する。   Each process will be described in detail.

図６Ａは、Ｓ５０１の周波数検知処理を表すフローチャートである。日本国内では、商用電源の周波数が５０［Ｈｚ］の地域と６０［Ｈｚ］の地域とがある。周波数検知処理では、検知されるゼロクロス点の時間間隔に基づいて、ＡＣ電源５５０から供給されるＡＣ電圧の周波数が、５０[Ｈｚ]と６０[Ｈｚ]とのいずれであるかを検知する。   FIG. 6A is a flowchart showing the frequency detection process of S501. In Japan, there are areas where the frequency of commercial power is 50 [Hz] and 60 [Hz]. In the frequency detection process, it is detected whether the frequency of the AC voltage supplied from the AC power supply 550 is 50 [Hz] or 60 [Hz] based on the detected time interval of the zero cross point.

制御部１１０は、ゼロクロス検知部５３０から取得するゼロクロス検知信号５３１の立ち上がりエッジを検知するまで待機する（Ｓ６０１）。図４Ｂの時刻Ｔｄｅｔ＿１で立ち上がりエッジを検知すると（Ｓ６０１：Y）、制御部１１０は、ゼロクロス点の１周期Ｔｎの計時を開始する（Ｓ６０２）。制御部１１０は、ゼロクロス検知部５３０から取得するゼロクロス検知信号５３１の、次の立ち上がりエッジを検知するまで待機する（Ｓ６０３）。図４Ｂの時刻Ｔｄｅｔ＿２で次の立ち上がりエッジを検知すると（Ｓ６０３：Y）、制御部１１０は、ゼロクロス点の１周期Ｔｎの計時を終了する（Ｓ６０４）。   The control unit 110 stands by until a rising edge of the zero cross detection signal 531 acquired from the zero cross detection unit 530 is detected (S601). When the rising edge is detected at time Tdet_1 in FIG. 4B (S601: Y), the control unit 110 starts measuring one cycle Tn of the zero cross point (S602). The control unit 110 waits until the next rising edge of the zero cross detection signal 531 acquired from the zero cross detection unit 530 is detected (S603). When the next rising edge is detected at time Tdet_2 in FIG. 4B (S603: Y), the control unit 110 finishes timing of one cycle Tn of the zero cross point (S604).

制御部１１０は、計時したゼロクロス点の１周期Ｔｎの逆数である周波数ｆｎを算出する（Ｓ６０５）。制御部１１０は、算出した周波数ｆｎを所定の値と比較する。本実施形態では、制御部１１０は、周波数ｆｎを５５［Ｈｚ］と比較して、周波数ｆｎが５５［Ｈｚ］以上であるか否かを判断する（Ｓ６０６）。周波数ｆｎが５５［Ｈｚ］以上である場合（Ｓ６０６：Y）、制御部１１０は、ＡＣ電源５５０から印加されるＡＣ電圧の周波数が６０［Ｈｚ］であると判断する（Ｓ６０７）。周波数ｆｎが５５［Ｈｚ］未満である場合（Ｓ６０６：N）、制御部１１０は、ＡＣ電源５５０から印加されるＡＣ電圧の周波数が６０［Ｈｚ］であると判断する（Ｓ６０８）。制御部１１０は、判断結果を、ＡＣ電圧の周波数ｆとしてＲＡＭ１７５に保存する。なお、図６Ａでは、ゼロクロス検知信号５３１の立ち上がりエッジに応じて周波数ｆｎを算出したが、立ち下がりエッジにより周波数ｆｎを算出してもよい。   The control unit 110 calculates a frequency fn that is the reciprocal of one cycle Tn of the measured zero cross point (S605). The control unit 110 compares the calculated frequency fn with a predetermined value. In the present embodiment, the control unit 110 compares the frequency fn with 55 [Hz] and determines whether or not the frequency fn is 55 [Hz] or more (S606). When the frequency fn is 55 [Hz] or more (S606: Y), the control unit 110 determines that the frequency of the AC voltage applied from the AC power supply 550 is 60 [Hz] (S607). When the frequency fn is less than 55 [Hz] (S606: N), the control unit 110 determines that the frequency of the AC voltage applied from the AC power supply 550 is 60 [Hz] (S608). The control unit 110 stores the determination result in the RAM 175 as the AC voltage frequency f. In FIG. 6A, the frequency fn is calculated according to the rising edge of the zero-crossing detection signal 531. However, the frequency fn may be calculated based on the falling edge.

制御部１１０は、ＡＣ電圧の周波数ｆをＳＷ制御信号５１２によるスイッチ５１０の制御に用いる。制御部１１０は、ＳＷ制御信号５１２の生成に、制御タイミングテーブルを用いる。制御タイミングテーブルは、予めＲＯＭ１７４に保存される。図６Ｂは、制御タイミングテーブルの例示図である。   The controller 110 uses the frequency f of the AC voltage to control the switch 510 with the SW control signal 512. The control unit 110 uses a control timing table to generate the SW control signal 512. The control timing table is stored in the ROM 174 in advance. FIG. 6B is an exemplary diagram of a control timing table.

制御タイミングテーブルは、商用電源（ＡＣ電源５５０）の周波数ｆに応じて、定着ヒータ６０１に印加する電力の電力比を決めるためにスイッチ５１０を閉状態にするタイミングを記憶する。電力比とは、ＡＣ電圧の半周期（以下、「１半波」と呼ぶ。）の間に、定着ヒータ６０１に対してＡＣ電圧を常に印加した場合の電力の積分値を１００［％］としたときの、実際に印加する電力の比率である。定着ヒータ６０１の抵抗値を「Ｒ」とすると、ＡＣ電圧Ｖｉｎ×Ｓｉｎ（ｔ）を常に印加した場合の電力は、「Ｖｉｎ２×Ｓｉｎ（ｔ）２／Ｒ」で表される。トライアック等であるスイッチ５１０は、閉状態になって一度電流が流れ始めると、真のゼロクロス点まで電流が流れ続ける。そのために、スイッチ５１０が閉状態になってから、真のゼロクロス点までの電力Ｖｉｎ２×Ｓｉｎ（ｔ）２／Ｒの積分値が、電力比となる。 The control timing table stores the timing at which the switch 510 is closed in order to determine the power ratio of the power applied to the fixing heater 601 in accordance with the frequency f of the commercial power supply (AC power supply 550). The power ratio is 100 [%] when the AC voltage is always applied to the fixing heater 601 during a half cycle of the AC voltage (hereinafter referred to as “one half wave”). It is a ratio of the electric power actually applied at the time. When the resistance value of the fixing heater 601 is “R”, the electric power when the AC voltage Vin × Sin (t) is always applied is represented by “Vin 2 × Sin (t) 2 / R”. The switch 510, which is a triac or the like, is closed and once the current starts to flow, the current continues to flow to the true zero cross point. Therefore, the integrated value of power Vin 2 × Sin (t) 2 / R from the time when the switch 510 is closed to the true zero cross point becomes the power ratio.

例えば、ＡＣ電圧の周波数が５０［Ｈｚ］で電力比を５０［％］とする場合、最大値Ｖｉｎ及び定着ヒータ６０１の抵抗値Ｒが固定値であるため、制御部１１０は、Ｓｉｎ（ｔ）２の積分値が５０［％］となるタイミングでスイッチ５１０を閉状態にする。Ｓｉｎ（ｔ）２は、１／２半波毎の積分値が同等であるため、１半波の半分の積分値とするためには、制御部１１０は、１／２半波のタイミングでスイッチ５１０を閉状態にすればよい。周波数が５０［Ｈｚ］のＡＣ電圧では、１／２半波が５ミリ秒である。図６Ｂの制御タイミングテーブルは、商用電源の周波数が５０［Ｈｚ］と６０［Ｈｚ］のときの、１０［％］刻みの要求電力（電力比）に対するスイッチ５１０の開閉のタイミングを定める。 For example, when the frequency of the AC voltage is 50 [Hz] and the power ratio is 50 [%], since the maximum value Vin and the resistance value R of the fixing heater 601 are fixed values, the control unit 110 determines that Sin (t) The switch 510 is closed at a timing when the integral value of 2 becomes 50 [%]. Since Sin (t) 2 has the same integral value for each half half wave, in order to obtain an integral value that is half of one half wave, the control unit 110 switches at a half half wave timing. 510 may be closed. With an AC voltage having a frequency of 50 [Hz], a half half wave is 5 milliseconds. The control timing table of FIG. 6B defines the opening / closing timing of the switch 510 with respect to the required power (power ratio) in increments of 10 [%] when the frequency of the commercial power supply is 50 [Hz] and 60 [Hz].

図７は、Ｓ５０２の電圧検知処理を表すフローチャートである。なお、ＲＯＭ１７４には、電圧検知部５２０から出力される電圧検知信号５２１のアナログ値と実際のＡＣ電圧との関係を表す変換テーブルが保存される。電圧検知部５２０は、上記の通り、トランス、ダイオードブリッジ、及び電圧平滑回路を備えるため、その出力である電圧検知信号５２１は、印加されるＡＣ電圧の実効値に対応したアナログ値となる。そのために、電圧検知信号５２１のアナログ値とＡＣ電圧の実効値との関係を表す変換テーブルを予め用意しておくことで、電圧検知処理を迅速且つ容易に行うことができる。   FIG. 7 is a flowchart showing the voltage detection process of S502. The ROM 174 stores a conversion table that represents the relationship between the analog value of the voltage detection signal 521 output from the voltage detection unit 520 and the actual AC voltage. Since the voltage detection unit 520 includes the transformer, the diode bridge, and the voltage smoothing circuit as described above, the voltage detection signal 521 that is an output thereof has an analog value corresponding to the effective value of the applied AC voltage. Therefore, by preparing in advance a conversion table representing the relationship between the analog value of the voltage detection signal 521 and the effective value of the AC voltage, the voltage detection process can be performed quickly and easily.

制御部１１０は、電圧検知部５２０から出力される電圧検知信号５２１のアナログ値を取得する（Ｓ７０１）。制御部１１０は、ＲＯＭ１７４に保存された変換テーブルを参照する（Ｓ７０２）。制御部１１０は、参照の結果、電圧検知信号５２１のアナログ値に相当する実効値を、検知電圧値Ｖに決定する（Ｓ７０３）。制御部１１０は、決定した検知電圧値ＶをＲＡＭ１７５に保存する。   The control unit 110 acquires an analog value of the voltage detection signal 521 output from the voltage detection unit 520 (S701). The control unit 110 refers to the conversion table stored in the ROM 174 (S702). As a result of the reference, the control unit 110 determines the effective value corresponding to the analog value of the voltage detection signal 521 as the detection voltage value V (S703). The control unit 110 stores the determined detection voltage value V in the RAM 175.

図８Ａは、Ｓ５０３のゼロクロスタイミング補正処理を表すフローチャートである。なおＲＯＭ１７４には、ゼロクロス検知信号によるゼロクロス点（Ｔ＿ｄｅｔ）と真のゼロクロス点（Ｔ＿ｒｅａｌ）との時間的差異の補正値を表す補正タイミングテーブルが保存される。図８Ｂは、補正タイミングテーブルの例示図である。補正タイミングテーブルは、ＡＣ電圧の周波数ｆ及び検知電圧値Ｖと、補正値との関係を表す。   FIG. 8A is a flowchart showing the zero-cross timing correction process of S503. The ROM 174 stores a correction timing table representing correction values for time differences between the zero cross point (T_det) and the true zero cross point (T_real) based on the zero cross detection signal. FIG. 8B is an exemplary diagram of a correction timing table. The correction timing table represents the relationship between the AC voltage frequency f and the detected voltage value V, and the correction value.

制御部１１０は、周波数検知処理により検知した周波数ｆ及び電圧検知処理により決定した検知電圧値Ｖを、ＲＡＭ１７５から読み出す（Ｓ８０１）。制御部１１０は、補正タイミングテーブルを参照し、読み出した周波数ｆ及び検知電圧値Ｖに対応するゼロクロス点の差異の補正値（ΔＴ＿ｃｏｒｒｅｃｔ）を決定する（Ｓ８０２）。制御部１１０は、補正値を反映したＳＷ制御信号５１２によりスイッチ５１０の開閉制御を行う。   The control unit 110 reads the frequency f detected by the frequency detection process and the detected voltage value V determined by the voltage detection process from the RAM 175 (S801). The control unit 110 refers to the correction timing table and determines a zero cross point difference correction value (ΔT_correct) corresponding to the read frequency f and the detected voltage value V (S802). The control unit 110 performs opening / closing control of the switch 510 by the SW control signal 512 reflecting the correction value.

図８Ｃは、検知電圧値Ｖが１００［Ｖ］、商用電源の周波数ｆが５０［Ｈｚ］で、電力比が１００［％］から５０［％］に遷移する場合のゼロクロスタイミング補正処理の動作説明図である。図８Ｃは、ＡＣ電圧及びその駆動電流（斜線部）と、ゼロクロス検知信号５３１と、要求電力比と、ＳＷ制御信号５１２との状態を表す。検知電圧値Ｖが１００［Ｖ］、商用電源の周波数ｆが５０［Ｈｚ］であるので、補正値ΔＴ＿ｃｏｒｒｅｃｔは、図８Ｂの変換テーブルで該当する１４０マイクロ秒となる。   FIG. 8C illustrates the operation of the zero cross timing correction process when the detected voltage value V is 100 [V], the frequency f of the commercial power supply is 50 [Hz], and the power ratio is changed from 100 [%] to 50 [%]. FIG. FIG. 8C shows the states of the AC voltage and its drive current (shaded portion), the zero-cross detection signal 531, the required power ratio, and the SW control signal 512. Since the detection voltage value V is 100 [V] and the frequency f of the commercial power supply is 50 [Hz], the correction value ΔT_correct is 140 microseconds corresponding to the conversion table in FIG. 8B.

図８Ｃでは、時刻Ｔｄｅｔ＿３からの１半波（時刻Ｔｄｅｔ＿３から１０ミリ秒間）は、要求電力比が１００［％］である。要求電力比の１００［％］を満たすためには、真のゼロクロス点である時刻Ｔｒｅａｌ＿３でＳＷ制御信号５１２をアクティブにすればよい。このため、時刻Ｔｄｅｔ＿３から、補正値ΔＴ＿ｃｏｒｒｅｃｔ（１４０マイクロ秒）後にＳＷ制御信号５１２をハイ（Ｈ）にして、スイッチ５１０を閉状態にする。これにより、斜線部に示すような駆動電流が定着ヒータ６０１に印加される。上記の通り、トライアック等であるスイッチ５１０は、閉状態になって一度電流が流れ始めると、真のゼロクロス点（時刻Ｔｒｅａｌ＿３Ｂ）まで電流が流れ続ける。そのため、ＳＷ制御信号５１２をハイ（Ｈ）にする時間は、駆動電流が流れだすのに十分な時間であればよい。図８Ｃでは、この時間１ミリ秒としている。   In FIG. 8C, the required power ratio is 100 [%] for one half wave from time Tdet_3 (10 milliseconds from time Tdet_3). In order to satisfy 100 [%] of the required power ratio, the SW control signal 512 may be activated at time Treal_3 which is a true zero cross point. For this reason, the SW control signal 512 is set high (H) after the correction value ΔT_correct (140 microseconds) from the time Tdet_3, and the switch 510 is closed. As a result, a drive current as indicated by the shaded area is applied to the fixing heater 601. As described above, once the switch 510, which is a triac or the like, is in a closed state and current starts to flow, the current continues to flow until the true zero cross point (time Treal_3B). Therefore, the time for setting the SW control signal 512 to high (H) may be a time sufficient for the drive current to flow. In FIG. 8C, this time is 1 millisecond.

時刻Ｔｄｅｔ＿３で検知した周期の次の周期（時刻Ｔｄｅｔ＿３の１０ミリ秒後〜２０ミリ秒後）は、要求電力比が５０［％］である。要求電力比の５０［％］を満たすためには、真のゼロクロス点である時刻Ｔｒｅａｌ＿３Ｂから１／４波長後である５ミリ秒後にＳＷ制御信号５１２をアクティブにすればよい。   The required power ratio is 50 [%] in the period following the period detected at time Tdet_3 (after 10 milliseconds to 20 milliseconds after time Tdet_3). In order to satisfy 50 [%] of the required power ratio, the SW control signal 512 may be activated 5 milliseconds after a quarter wavelength from the time Treal_3B, which is a true zero cross point.

この場合、制御部１１０は、ゼロクロ点の基準である時刻Ｔｄｅｔ＿３から、補正値ΔＴ＿ｃｏｒｒｅｃｔ（１４０マイクロ秒）、次の周期までの時間（１０ミリ秒）、及び電力比を５０％にするまでの時間（５ミリ秒）が経過するまで待機する。待機後に制御部１１０は、ＳＷ制御信号５１２をハイ（Ｈ）にして、スイッチ５１０を閉状態にする。これにより、次の真のゼロクロス点（時刻Ｔｒｅａｌ＿４）まで電流が流れ続ける。図８Ｃでは、この時間も、１ミリ秒としている。   In this case, the control unit 110 performs the correction time ΔT_correct (140 microseconds), the time until the next cycle (10 milliseconds), and the time until the power ratio is 50% from the time Tdet_3 that is the reference of the zero-cross point. Wait until (5 milliseconds) elapses. After waiting, the control unit 110 sets the SW control signal 512 to high (H) and closes the switch 510. As a result, the current continues to flow until the next true zero cross point (time Treal_4). In FIG. 8C, this time is also 1 millisecond.

このように、画像形成装置１００は、スイッチ５１０を閉状態にするタイミングを、ＡＣ電圧の周波数ｆ、検知電圧値Ｖに応じて設定する。これにより、ゼロクロス検知部５３０のゼロクロス点の検知タイミング（Ｔ＿ｄｅｔ）と、真のゼロクロス点（Ｔ＿ｒｅａｌ）との時間的差異が補正される。そのために、所望の電力比で定着ヒータ６０１の温度制御を行うことができるようになる。定着ヒータ６０１の適切な温度制御により、画像形成時の予加熱時間の適正化や、形成する画像の画質ムラ等の品質低下を防止することができる。   As described above, the image forming apparatus 100 sets the timing for closing the switch 510 according to the frequency f of the AC voltage and the detection voltage value V. Thereby, the time difference between the detection timing (T_det) of the zero cross point of the zero cross detection unit 530 and the true zero cross point (T_real) is corrected. Therefore, the temperature control of the fixing heater 601 can be performed with a desired power ratio. By appropriate temperature control of the fixing heater 601, it is possible to prevent the deterioration of quality such as optimization of the preheating time during image formation and image quality unevenness of the image to be formed.

なお、本実施形態では、ＲＯＭ１７４に予め格納された所定の補正タイミングテーブルを用いて補正値を設定する例を説明したが、これに限らない。例えば、計算式「ΔＴ＝Ｓｉｎ−１（Ｖｔｈ／Ｖｉｎ）／２πｆ」と、電圧ＶｔｈとをＲＯＭ１７４に格納し、実測した周波数ｆと検知電圧値Ｖとに応じて補正値ΔＴ＿ｃｏｒｒｅｃｔを算出してもよい。また、補正タイミングテーブルを、計算式「ΔＴ＝Ｓｉｎ−１（Ｖｔｈ／Ｖｉｎ）／２πｆ」に準拠した値で生成してもよい。なお、この場合、回路の物性値の影響で、計算式による理想特性と実際の値とがずれることを考慮し、必ずしも計算式に準拠した値を用いなくともよい。 In this embodiment, the example in which the correction value is set using a predetermined correction timing table stored in advance in the ROM 174 has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the calculation formula “ΔT = Sin −1 (Vth / Vin) / 2πf” and the voltage Vth are stored in the ROM 174, and the correction value ΔT_correct is calculated according to the actually measured frequency f and the detected voltage value V. Good. Further, the correction timing table may be generated with a value based on the calculation formula “ΔT = Sin −1 (Vth / Vin) / 2πf”. In this case, it is not always necessary to use a value based on the calculation formula in consideration of the deviation of the ideal characteristic from the calculation formula and the actual value due to the influence of the physical property value of the circuit.

１００…画像形成装置、１１０…制御部、５…定着器、６０１…定着ヒータ、６０２…温度センサ、５００…ヒータ給電部、５１０…スイッチ、５１２…ＳＷ制御信号、５２０…電圧検知部、５２１…電圧検知信号、５３０…ゼロクロス検知部、５３１…ゼロクロス検知信号、５３２，５３３…制限抵抗、５３４…フォトカプラ、５３５…プルアップ抵抗、５５０…ＡＣ電源、５５１…ＡＣ電源ホットライン、５５２…ＡＣ電源ニュートラルライン、７００…温度検知部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Image forming apparatus 110 ... Control part, 5 ... Fixing device, 601 ... Fixing heater, 602 ... Temperature sensor, 500 ... Heater feeding part, 510 ... Switch, 512 ... SW control signal, 520 ... Voltage detection part, 521 ... Voltage detection signal, 530 ... Zero cross detection unit, 531 ... Zero cross detection signal, 532, 533 ... Limit resistor, 534 ... Photo coupler, 535 ... Pull up resistor, 550 ... AC power supply, 551 ... AC power supply hot line, 552 ... AC power supply Neutral line, 700 ... Temperature detector

Claims (10)

ＡＣ電圧の印加により発熱して、画像が形成された記録材に前記画像を定着させるヒータと、
前記ＡＣ電圧の前記ヒータへの印加を制御するスイッチと、
前記ＡＣ電圧の周波数を検知する周波数検知手段と、
前記ＡＣ電圧の電圧値を検知する電圧検知手段と、
前記ＡＣ電圧のゼロクロス点を検知するゼロクロス検知手段と、
前記周波数検知手段で検知した前記周波数及び前記電圧検知手段で検知した前記電圧値に応じた、前記ゼロクロス検知手段により検知される前記ゼロクロス点と前記ＡＣ電圧の真のゼロクロス点との時間的差異の補正値に基づいて、前記スイッチの開閉を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする、
画像形成装置。 A heater that generates heat by applying an AC voltage and fixes the image on the recording material on which the image is formed;
A switch for controlling application of the AC voltage to the heater;
Frequency detection means for detecting the frequency of the AC voltage;
Voltage detection means for detecting the voltage value of the AC voltage;
Zero-cross detection means for detecting a zero-cross point of the AC voltage;
The time difference between the zero-cross point detected by the zero-cross detection unit and the true zero-cross point of the AC voltage according to the frequency detected by the frequency detection unit and the voltage value detected by the voltage detection unit. Control means for controlling opening and closing of the switch based on a correction value,
Image forming apparatus. 周波数及び電圧値と、前記補正値との関係を表すテーブルを備えており、
前記制御手段は、前記テーブルを参照し、前記周波数検知手段で検知した前記周波数及び前記電圧検知手段で検知した前記電圧値に応じた前記補正値を決定することを特徴とする、
請求項１記載の画像形成装置。 A table representing the relationship between the frequency and voltage value and the correction value;
The control means refers to the table to determine the correction value according to the frequency detected by the frequency detection means and the voltage value detected by the voltage detection means,
The image forming apparatus according to claim 1. 前記制御手段は、前記周波数検知手段で検知した前記周波数及び前記電圧検知手段で検知した前記電圧値に基づいて、所定の計算式により前記補正値を算出することを特徴とする、
請求項１記載の画像形成装置。 The control means calculates the correction value by a predetermined calculation formula based on the frequency detected by the frequency detection means and the voltage value detected by the voltage detection means,
The image forming apparatus according to claim 1. 前記制御手段は、前記ゼロクロス検知手段が前記真のゼロクロス点より先に検知するゼロクロス点を基準にして、前記補正値に基づいて、前記ゼロクロス点と前記ＡＣ電圧の真のゼロクロス点との時間的差異を補正することを特徴とする、
請求項１〜３のいずれか１項記載の画像形成装置。 The control means is based on the zero cross point detected before the true zero cross point by the zero cross detection means, and based on the correction value, temporally the zero cross point and the true zero cross point of the AC voltage. It is characterized by correcting the difference,
The image forming apparatus according to claim 1. 前記ゼロクロス検知手段は、ゼロクロス点の検知が前記真のゼロクロス点よりも先のときと、後のときとで異なる方向に状態遷移するゼロクロス検知信号を出力し、
前記制御手段は、前記ゼロクロス検知信号に基づいて、前記基準となるゼロクロス点を決定することを特徴とする、
請求項４記載の画像形成装置。 The zero-cross detection means outputs a zero-cross detection signal that makes a state transition in a different direction between when the zero-cross point is detected before the true zero-cross point and after the true zero-cross point,
The control means determines the reference zero-cross point based on the zero-cross detection signal,
The image forming apparatus according to claim 4. 前記制御手段は、前記基準となるゼロクロス点から、前記補正値及び前記ヒータに印加する電力に応じた時間が経過した後に、前記スイッチを閉状態にすることを特徴とする、
請求項５記載の画像形成装置。 The control means closes the switch after a time corresponding to the correction value and the power applied to the heater has elapsed from the reference zero-cross point,
The image forming apparatus according to claim 5. 前記周波数検知手段は、前記ゼロクロス検知手段が検知する前記ゼロクロス点の時間間隔に基づいて、前記周波数を検知することを特徴とする、
請求項１〜６のいずれか１項記載の画像形成装置。 The frequency detection unit detects the frequency based on a time interval of the zero cross point detected by the zero cross detection unit.
The image forming apparatus according to claim 1. 前記周波数検知手段は、前記ゼロクロス点の時間間隔に基づいて算出した周波数を所定の値と比較することで、前記ＡＣ電圧が商用電源の所定の周波数であることを検知することを特徴とする、
請求項７記載の画像形成装置。 The frequency detection means detects that the AC voltage is a predetermined frequency of a commercial power source by comparing a frequency calculated based on a time interval of the zero cross point with a predetermined value.
The image forming apparatus according to claim 7. 前記周波数検知手段は、前記ゼロクロス点の時間間隔に基づいて算出した周波数を所定の値と比較することで、前記ＡＣ電圧が５０[Ｈｚ]または６０[Ｈｚ]であることを検知することを特徴とする、
請求項８記載の画像形成装置。 The frequency detection means detects that the AC voltage is 50 [Hz] or 60 [Hz] by comparing a frequency calculated based on a time interval of the zero cross point with a predetermined value. And
The image forming apparatus according to claim 8. ＡＣ電圧の印加により発熱して、画像が形成された記録材に前記画像を定着させるヒータと、
前記ＡＣ電圧の前記ヒータへの印加を制御するスイッチと、
前記ＡＣ電圧の電圧値を検知する電圧検知手段と、
前記ＡＣ電圧のゼロクロス点を検知するゼロクロス検知手段と、を備える画像形成装置により実行される方法であって、
前記ゼロクロス検知手段により検知される前記ゼロクロス点の時間間隔により、前記ＡＣ電圧の周波数を検知し、
検知した前記周波数及び前記電圧検知手段で検知した前記電圧値に応じた、前記ゼロクロス検知手段により検知される前記ゼロクロス点と前記ＡＣ電圧の真のゼロクロス点との時間的差異の補正値に基づいて、前記スイッチの開閉を制御して、前記ヒータの温度を調整することを特徴とする、
温度制御方法。 A heater that generates heat by applying an AC voltage and fixes the image on the recording material on which the image is formed;
A switch for controlling application of the AC voltage to the heater;
Voltage detection means for detecting the voltage value of the AC voltage;
A zero-cross detecting means for detecting a zero-cross point of the AC voltage, and a method executed by an image forming apparatus comprising:
The frequency of the AC voltage is detected by the time interval of the zero cross point detected by the zero cross detection means,
Based on the correction value of the time difference between the zero-cross point detected by the zero-cross detection unit and the true zero-cross point of the AC voltage according to the detected frequency and the voltage value detected by the voltage detection unit. And controlling the opening and closing of the switch to adjust the temperature of the heater,
Temperature control method.
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