JP3922159B2 - ヒータ駆動装置、定着装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば複写機やプリンタ等のトナーを定着させるヒータを駆動させるのに好適なヒータ駆動装置、これを用いた定着装置および画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、複写機やプリンタ等の画像形成装置は、印刷媒体に転写されたトナー像を定着させるために定着装置を備えているものがある。この定着装置は、ローラ面が互いに当接したヒートローラとプレッシャローラとを備えており、定着装置に送り込まれた印刷媒体はヒートローラとプレッシャローラとの間に狭持されながら、ヒートローラの回転につれて、送り出されるようになっている。この時、２つのローラによる加圧と、ヒートローラによる加熱により、トナーが印刷媒体上に定着される。
【０００３】
この定着装置の熱源としては、主にハロゲンヒータが使用されており、ヒートローラ近傍に設けた温度センサによりヒートローラの温度を検知して、その温度に基づいてハロゲンヒータへの電力供給のオン／オフ制御を行い、定着装置の温度を一定に保つようにしている。
【０００４】
このような定着装置では、大電力のハロゲンヒータを使用しているために、ハロゲンヒータへの電力供給をオフからオンの状態に変化させた瞬間に大きな突入電流が流れる。このために電源電圧が変動し、例えば、照明器具においては照明のちらつきが発生する等、周囲の機器に影響を与える原因となっていた。
【０００５】
このような突入電流を低減する方法として、ヒータの温度に応じて交流電源の電圧波形の半波ごとにヒータのオン／オフを指示する出力パターンをパルス発生器が出力し、更に、この出力パターンと、ゼロクロス検出器から出力される交流電源のゼロクロス信号とに基づいて通電制御回路がヒータ駆動回路に通電開始信号を出力することによりヒータの通電を制御するものがある。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平２−４９０９号公報 （第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
通電制御回路は例えば＋５Ｖの直流電源で動作しており、安全規格の要求によりこの通電制御回路はヒータに印加される例えば１００Ｖの交流電源とは電気的に絶縁されていなくてはならない。このため、交流電源に接続された回路に設けられたゼロクロス検出器は、フォトカプラ等の絶縁素子を介して通電制御回路に信号を伝達している。このためにゼロクロス検出器と通電制御回路間の配線が長くなり、外来ノイズの影響を受けやすくなる。そして、このノイズにより、ヒータの制御に悪影響をおよぼす問題があった。
【０００８】
本発明は、位相検出手段と制御手段との間の配線長を短かくし、外来ノイズの影響を受けにくくすることにより、ヒータ制御への悪影響を防止するヒータ駆動装置、定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記問題を解決するため請求項１に記載のヒータ駆動装置は、
熱源としてのヒータと、該ヒータに交流電源から電圧を印加する電圧印加手段と、該交流電源の交流電圧波形の第１位相のタイミングを検出する位相検出手段と、該位相検出手段に検出された第１位相のタイミングに基づいて、該電圧印加手段を動作させる制御手段と、を備えた電源一次側回路と、
該電源一次側回路と１つの絶縁素子により絶縁され、前記ヒータへの電圧印加を指示する通電信号を、前記絶縁素子を介して該電源一次側回路へ出力する通電信号発生手段を含む電源二次側回路と、を備え、
前記制御手段は、前記位相検出手段により検出された第１位相のタイミングと、前記通電信号とに基づいて、前記電圧印加手段の動作開始タイミングと動作期間とを決定し、前記電圧印加手段を動作させる、ことを特徴とする。
【００１０】
このように構成されたヒータ駆動装置によれば、位相検出手段と制御手段とは電源一次側回路側に備えられ、電源一次側回路と、通電信号発生手段を含む電源二次側回路とは１つの絶縁素子により絶縁されている。そして、通電信号発生手段が通電信号を絶縁素子を介して電源一次側回路へ出力すると、制御手段は、位相検出手段により検出された第１位相のタイミングと通電信号とに基づいて、電圧印加手段の動作開始タイミングと動作期間とを決定し電圧印加手段を動作させ、ヒータへ交流電源から電圧を印加する。
【００１１】
したがって、制御手段を通電信号発生手段（電源二次側回路）側に配置しなくてもよく、位相検出手段と制御手段との間の配線を短くすることができるので、外来ノイズの影響を低減でき、ヒータ制御への悪影響を防止することができる。
また、請求項１に記載のヒータ駆動装置においては、更に請求項２に記載のように、
前記電圧印加手段は、前記交流電源の交流電圧波形の第２位相のタイミングで動作を終了するように構成され、
前記制御手段が、前記位相検出手段により検出された第１位相のタイミングと、前記通電信号とに基づいて、前記電圧印加手段の動作開始タイミングを決定することで、前記電圧印加手段の動作期間が決定される、ようにしてもよい。
【００１２】
このように構成されたヒータ駆動装置によれば、制御手段は、位相検出手段により検出された第１位相のタイミングと通電信号とに基づいて、電圧印加手段の動作開始タイミングを決定し電圧印加手段を動作させ、ヒータへ交流電源から電圧を印加する。そして、第２位相で電圧印加手段は動作を終了するため、ヒータへ交流電源からの電圧印加が終了する。
【００１３】
このため、制御手段において動作の終了タイミングを決定する必要がなく、制御手段の処理負荷を低減し、回路構成を簡略化できる。
また、請求項１又は請求項２に記載のヒータ駆動装置においては、更に請求項３に記載のように、
前記制御手段は、前記通電信号が入力したタイミングを基点として経過した時間を計測する計時手段を備え、該計時手段により計測された経過時間に基づいて、該経過時間が長くなるほど前記動作期間を長くする、ようにしてもよい。
【００１４】
このように構成されたヒータ駆動装置によれば、制御手段は、計時手段により計測された経過時間が長くなるほど電圧印加手段の動作期間を長くする。このため、通電信号が入力してから時間が経過するほど、ヒータに交流電源から電圧を印加する時間を長くできる。即ち、ヒータへの電圧印加時間を徐々に長くすることができるため、突入電流を抑制しつつ、より効率よくヒータを加熱することができる。
【００１５】
また、従来、位相検出手段は交流電圧波形のゼロクロスのタイミングを検出していたが、請求項４に記載のように、
前記位相検出手段は、前記第１位相のタイミングとして前記交流電圧波形のピークの位相のタイミングを検出する、ようにしてもよい。
【００１６】
このように構成されたヒータ駆動装置によれば、交流電圧波形のピークの位相のタイミングを基点として、電圧印加手段の動作開始タイミングを決定することができる。これにより、交流電圧波形のゼロクロスのタイミングを基点とするよりも、電圧印加手段の動作開始タイミングまでの期間が短くなり、電圧印加手段の動作開始タイミングの誤差が小さくなる。
【００１７】
また、請求項１〜請求項４何れかに記載のヒータ駆動装置においては、更に請求項５に記載のように、
前記電源一次側回路は、前記位相検出手段と前記制御手段とに電圧を印加するヒータ駆動部用電源を備える、ようにしてもよい。
【００１８】
このように構成されたヒータ駆動装置によれば、ヒータ駆動部用電源により位相検出手段と制御手段とに電圧を印加することができる。このため、制御手段を動作させるための電圧を通電信号発生手段（電源二次側回路）側から印加しなくてもよいので、電源一次側回路と通電信号発生手段を含む電源二次側回路とをさらに絶縁するための回路や装置が必要なくなる。
【００１９】
また請求項６に記載の定着装置は、
請求項１〜請求項５何れかに記載のヒータ駆動装置を備える、ことを特徴とする。
このように構成された定着装置によれば、請求項１〜請求項５何れかに記載のヒータ駆動装置により、ヒータへ交流電源から電圧を印加し、定着装置を加熱することができる。
【００２０】
このため、ヒータの誤動作を防止でき、定着装置の温度を制御しやすくなるため、印刷媒体にトナーをムラなく定着することができる。
また請求項７に記載の画像形成装置は、
請求項６に記載の定着装置を備える、ことを特徴とする。
【００２１】
このように構成された画像形成装置によれば、請求項６に記載の定着装置により、印刷媒体にトナーを定着することができる。
このため、印刷媒体にトナーをムラなく定着させ、安定して画像を形成することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［レーザプリンタの構成］
本実施形態では、画像形成装置として、レーザプリンタを例に挙げて説明する。
【００２３】
まず、本実施の形態のレーザプリンタの全体構成を、図１に基づいて説明する。尚、図１はレーザプリンタの装置本体（本体ユニット）１の構成を表す縦断面図である。
図１に示す様に、本実施の形態のレーザプリンタは、本体ユニット１の下方に、本体ユニット１に着脱自在に挿入される給紙トレー３が配置され、その内部には、図示しないバネにより上方に付勢された支持板５が設けられている。
【００２４】
支持板５の上方には、支持板５の上に積層状に保持された記録紙（印刷媒体に相当）を一枚ずつ分離して画像形成部７方向へ供給する供給ローラ９が配設されている。
供給ローラ９から画像形成部７へ到る記録紙の搬送経路には、搬送ローラ１１，１３と、適宜停止することによって記録紙の先端を係止し、その記録紙の斜行を補正するレジストローラ１５とが順次配設されている。
【００２５】
尚、搬送ローラ１１，１３は、モータからの駆動を受けて回転する駆動ローラと、他方が記録紙の移動によりつれ回りする従動ローラとで構成されている。
画像形成部７は、プロセスカートリッジ２１内に設けられた感光体としての感光ドラム２３と、その感光ドラム２３に対向配置された転写手段（転写器）としての転写ローラ２５とを備えている。尚、感光ドラム２３は、プロセスカートリッジ２１側に配置され、転写ローラ２５は本体ユニット１側に配置されている。
【００２６】
画像形成部７の下流側（図の右側）には、搬送ベルト２７を介して、主としてヒートローラ１０２とプレッシャローラ１０３とからなる定着装置１００が設けられている。
更に、定着装置１００の下流側には、その搬送経路に沿って３対の排紙ローラ３７ａ〜ｃが配置され、本体ユニット１の上面には、最後の排紙ローラ３７ｃから排出される記録紙を受ける排紙トレー３９が設けられている。
【００２７】
また、排紙トレー３９とプロセスカートリッジ２１との間には、感光ドラム２３をレーザ光Ｌによって走査露光するスキャナユニット４１が配設されている。
尚、前記スキャナユニット４１には、画像形成のために、レーザダイオード（図示せず）から照射されるレーザ光を走査する目的で、モータ（図示せず）により回転駆動されるポリゴンミラー４２など、各種の光学素子等が配置されている。
【００２８】
次に、プロセスカートリッジ２１について、図１に基づいて説明する。
まず、図１に示す様に、プロセスカートリッジ２１は、本体ユニット１の上方に開口する凹部である装着部１７に、（矢印Ａ、Ｂ方向に進退して）着脱自在に装着されるものである。尚、装着部１７の上方の開口は、常時はカバー１９にて覆われており、カバー１９を上方に回動させて開くことにより、プロセスカートリッジ２１を着脱することができる。
【００２９】
このプロセスカートリッジ２１は、表面に感光層を有する感光ドラム２３を回転可能に備え、更に、その感光ドラム２３の表面を一様に帯電させる帯電ローラ（図示せず）、及び帯電した感光ドラム２３の表面にトナーを供給する現像手段（現像器）としての現像ローラ（図示せず）を備えている。尚、帯電ローラ及び現像ローラは、感光ドラム２３に従動回転する。
【００３０】
そして、帯電ローラによって帯電された感光ドラム２３の表面には、スキャナユニット４１から入射するレーザ光Ｌによって静電潜像が形成され、続いて、現像ローラが感光ドラム２３の表面へ現像剤としてのトナーを供給することにより、感光ドラム２３上にて静電潜像が現像され、トナー像（可視像）が形成される。
【００３１】
次に、本実施の形態における画像形成の手順を説明する。
給紙トレー３から供給ローラ９により取り出された記録紙は、搬送ローラ１１，１３によりレジストローラ１５に送られ、そこで、記録紙の斜行が修正される。
【００３２】
その後、記録紙が画像形成部７に送られると、感光ドラム２３及び転写ローラ２５の間を通過する際に、感光ドラム２３に付着したトナーが前述の転写ローラ２５との間を通過する記録紙に転写されることにより、記録紙に画像（トナー像）が形成される。
【００３３】
そのトナー像が形成された記録紙は、搬送ベルト２７によって定着装置１００に搬送される。定着装置１００では、ヒートローラ１０２とプレッシャローラ１０３とにより挟まれるとともに、ヒートローラ１０２により加熱されて、トナー像の記録紙への定着が行われ、画像形成が完了する。
【００３４】
その後、画像が定着された記録紙は、３対の排紙ローラ３７ａ〜ｃを介して、本体ユニット１の上面に設けた排紙トレー３９に排出される。
［定着装置の構成］
次に、定着装置１００の構成を、図２を用いて説明する。ここで、図２は定着装置１００の定着装置フレーム１０１部を示す斜視図である。
【００３５】
定着装置１００のヒートローラ１０２は、金属製のローラ本体１０２ａと、ローラ本体１０２ａの内部に配設されたハロゲンヒータ１０２ｂとを備えている。
ローラ本体１０２ａは、図２に示すように、円筒形状をなし、定着装置フレーム１０１内に収容される状態で、その両端部が、定着装置フレーム１０１のホルダ部１０４において回転可能に支持されている。
【００３６】
また、ハロゲンヒータ１０２ｂは、図２に示すように、ローラ本体１０２ａの内部の中心において、そのローラ本体１０２ａの軸方向に沿って、ローラ本体１０２ａと略同じ長さで設けられている。
［ヒータ駆動装置の構成］
そして、定着装置１００は、ヒータ駆動装置２００を備えている。以下、ヒータ駆動装置２００の構成を図３に基づいて説明する。図３はヒータ駆動装置２００の構成を示すブロック図である。
【００３７】
ヒータ駆動装置２００は、ハロゲンヒータ１０２ｂ，ヒータ駆動回路２２０，位相検出回路２３０，制御タイミング発生回路２４０，電源回路２５０，フォトカプラ２６０，制御部２７０を備えている。尚、ヒータ駆動装置２００には、図３に示すように、交流電源３００が印加されている。
【００３８】
ヒータ駆動回路２２０は、周知のトライアックで構成され、制御タイミング発生回路２４０からの信号入力によりトリガーされ、オン状態になる。これにより、ハロゲンヒータ１０２ｂに交流電源３００から電圧が印加される。
位相検出回路２３０は交流電源３００の電圧のピークのタイミングを検出する回路であり、ピークのタイミングでパルス（以降、ピークパルスとする）を出力する。
【００３９】
制御タイミング発生回路２４０は、制御部２７０から入力されるヒータ・オン信号と、位相検出回路２３０から入力されるピークパルスとに基づいて、ヒータ駆動回路２２０を駆動させるトリガー信号を出力する。
電源回路２５０は、位相検出回路２３０と制御タイミング発生回路２４０とに電圧を印加するための回路である。
【００４０】
制御部２７０は、ヒートローラ１０２近傍に設けた温度センサ（図示せず）によりヒートローラの温度を検知して、検知温度と設定温度を比較し、ヒータ・オン信号を出力する。
フォトカプラ２６０は、発光ダイオード２６０ａとフォトトランジスタ２６０ｂとを備え、発光ダイオード２６０ａのアノードは制御部２７０の出力端子に接続され、発光ダイオード２６０ａのカソードは接地されている。また、フォトトランジスタ２６０ｂのコレクタは抵抗Ｒ１を介して電源回路に接続され、フォトトランジスタ２６０ｂのエミッタは接地されている。
【００４１】
制御部２７０からのヒータ・オン信号により、発光ダイオード２６０ａが点灯し、フォトトランジスタ２６０ｂが導通する。
ハロゲンヒータ１０２ｂ，ヒータ駆動回路２２０，位相検出回路２３０，制御タイミング発生回路２４０，電源回路２５０を含む電源１次側回路２００ａと、制御部２７０を含む電源２次側回路２００ｂとは絶縁されており、制御部２７０から出力されるヒータ・オン信号は、フォトカプラ２６０を介して制御タイミング発生回路２４０に入力される。
【００４２】
［位相検出回路と制御タイミング発生回路の構成］
さらに、位相検出回路２３０と制御タイミング発生回路２４０の構成を図４に基づいて説明する。
位相検出回路２３０は、全波整流回路２３１，分圧回路２３２，ピークホールド回路２３３，比較回路２３４を備えている。
【００４３】
全波整流回路２３１は、交流電源３００からの電圧波形を全波整流する。全波整流された電圧は、分圧回路２３２にて分圧した後に、ピークホールド回路２３３と比較回路２３４に入力される。
ピークホールド回路２３３は、入力された電圧波形のピーク電圧を保持し出力する回路で、このピーク電圧が比較回路２３４に入力される。
【００４４】
比較回路２３４は、分圧回路２３２からの入力と、ピークホールド回路２３３からの入力とを比較し、一致した時にパルス信号を出力する。即ち、交流電源３００の電圧波形のピークの時にピークパルスを出力する。
また、制御タイミング発生回路２４０は、積分回路２４１，ワンショットマルチバイブレータ２４２，ワンショットマルチバイブレータ２４３，ゲート回路２４４，比較回路２４５を備えている。
【００４５】
積分回路２４１は、制御部２７０から入力されるヒータ・オン信号を積分した電圧（積分電圧）をワンショットマルチバイブレータ２４２の時定数回路（図示せず）に出力する。
ワンショットマルチバイブレータ２４２は、積分回路２４１から入力される積分電圧に応じた時間幅のパルスをワンショットマルチバイブレータ２４３に出力する。
【００４６】
ワンショットマルチバイブレータ２４３は、ワンショットマルチバイブレータ２４２から入力されるパルス信号がオンからオフに変化する時、一定時間幅のパルスをゲート回路２４４に出力する。
比較回路２４５は、積分回路２４１から入力される積分電圧と、基準電源２４６の電圧とを比較し、積分電圧が基準電源２４６の電圧より高い場合に、後述する強制ヒータ・オン信号をゲート回路２４４に出力する。
【００４７】
ゲート回路２４４には、ヒータ・オン信号と、ワンショットマルチバイブレータ２４３からのパルス信号と、強制ヒータ・オン信号とが入力される。
ゲート回路２４４は、ヒータ・オン信号が入力され且つワンショットマルチバイブレータ２４３からのパルス信号が入力されると、ヒータ駆動回路２２０を駆動させるトリガー信号を出力する。また、強制ヒータ・オン信号が入力される場合には、ワンショットマルチバイブレータ２４３からのパルス信号入力に関係なく、上記トリガー信号を出力する。
【００４８】
［ヒータ駆動装置の動作］
次に、ヒータ駆動装置の動作を図５に基づいて説明する。図５は、ヒータ駆動装置の動作を示すタイミングチャートである。
図５（ａ）は交流電源３００の電圧波形、（ｂ）は制御部２７０の出力でヒータ・オン信号、（ｃ）は比較回路２３４の出力でピークパルス、（ｄ）はワンショットマルチバイブレータ２４２の出力、（ｅ）はワンショットマルチバイブレータ２４３の出力、（ｆ）は比較回路２４５の出力、（ｇ）はゲート回路２４４の出力でトリガー信号である。
【００４９】
まず、制御部２７０は、ヒートローラ１０２近傍に設けた温度センサ（図示せず）によりヒートローラの温度を検知して、検知温度と設定温度を比較し、ハロゲンヒータ１０２ｂへの電圧印加が必要であると判断すると、ヒータ・オン信号を出力する（図５（ｂ）の時刻Ｔ１参照）。
【００５０】
また、比較回路２３４は、交流電源３００の電圧波形のピーク時、即ち、時刻Ｔ２，Ｔ５，Ｔ８，Ｔ１１にピークパルスを出力する（図５（ｃ）参照）。
そして、ワンショットマルチバイブレータ２４２は、このピークパルス入力により、積分回路２４１から入力される積分電圧に対応した時間幅のパルスを出力する（図５（ｄ）参照）。このパルス幅は、積分電圧が大きくなるにつれて、短くなるように設定されている。即ち、ヒータ・オン信号が入力してからの時間が経過する程、パルス幅が短くなる。
【００５１】
更に、ワンショットマルチバイブレータ２４３は、ワンショットマルチバイブレータ２４２から入力されるパルス信号がオンからオフに変化する時（時刻Ｔ３，Ｔ６，Ｔ９，Ｔ１２）に、パルス信号を出力する（図５（ｅ）参照）。即ち、ヒータ・オン信号が入力してからの時間が経過する程、交流電源３００の電圧波形がピークになってから、ワンショットマルチバイブレータ２４３がパルス信号を出力するまでの時間が短くなる。
【００５２】
また、ヒータ・オン信号がゲート回路２４４に入力されているため、ワンショットマルチバイブレータ２４３からのパルス信号が、ゲート回路２４４に入力されると（時刻Ｔ３，Ｔ６，Ｔ９，Ｔ１２）、ゲート回路２４４は、ヒータ駆動回路２２０を駆動させるトリガー信号を出力する（図５（ｇ）参照）。
【００５３】
トリガー信号がヒータ駆動回路２２０に入力されると、ヒータ駆動回路２２０はオン状態になり、ハロゲンヒータ１０２ｂに交流電源３００から電圧が印加される（時刻Ｔ３，Ｔ６，Ｔ９，Ｔ１２）。そして、ヒータ駆動回路２２０はトライアックで構成されているため、交流電源３００の電圧波形のゼロクロス点（時刻Ｔ４，Ｔ７，Ｔ１０，Ｔ１３）でオフ状態になり、ハロゲンヒータ１０２ｂへの電圧印加が終了する。即ち、ヒータ・オン信号が入力してからの時間が経過する程、ハロゲンヒータ１０２ｂに交流電源３００から電圧が印加される期間が長くなる（図５（ａ）の斜線部分参照）。
【００５４】
そして、ヒータ・オン信号が入力してから一定時間が経過すると（時刻Ｔ１４）、積分電圧が基準電源２４６の電圧より高くなり、比較回路２４５は強制ヒータ・オン信号をゲート回路２４４に出力する（図５（ｆ）参照）。
強制ヒータ・オン信号が、ゲート回路２４４に入力されると（時刻Ｔ１４）、ゲート回路２４４は、トリガー信号を出力する（図５（ｇ）参照）。
【００５５】
更に、トリガー信号がヒータ駆動回路２２０に入力されると、ヒータ駆動回路２２０はオン状態になり、ハロゲンヒータ１０２ｂに交流電源３００から電圧が印加される。強制ヒータ・オン信号がゲート回路２４４に入力されている間はヒータ駆動回路２２０にトリガー信号は入力されるため、ヒータ駆動回路２２０のオン状態は継続し、交流電源３００の電圧波形がゼロクロス点を通過しても、電圧印加は継続する。
【００５６】
即ち、ヒータ・オン信号が入力してから一定期間はハロゲンヒータ１０２ｂへの電圧供給量を断続的に、且つ徐々に増加させ、その後は連続して電圧を供給する制御を行っている。
その後、ヒータ・オン信号の出力が停止すると（時刻Ｔ１５）、強制ヒータ・オン信号の出力が停止するため、トリガー信号の出力も停止する。このため、ヒータ駆動回路２２０は、ゼロクロス点（時刻Ｔ１６）でオフ状態になり、ハロゲンヒータ１０２ｂへの電圧印加が終了する。
【００５７】
［本発明との対応関係］
以上説明した実施形態において、ヒータ駆動回路２２０は本発明における電圧印加手段、位相検出回路２３０は本発明における位相検出手段、制御タイミング発生回路２４０は本発明における制御手段である。
【００５８】
また、電源１次側回路２００ａは、本発明における電源一次側回路である。
また、制御部２７０は本発明における通電信号発生手段、フォトカプラ２６０は本発明における絶縁素子、通電信号は本発明におけるヒータ・オン信号である。
【００５９】
また、交流電源３００の電圧のピークのタイミングは、本発明における第１位相のタイミングである。
また、交流電源３００の電圧のゼロクロス点のタイミングは、本発明における第２位相のタイミングである。
【００６０】
また、時刻Ｔ３，Ｔ６，Ｔ９，Ｔ１２，Ｔ１４は、本発明における動作開始タイミングである。
また、期間Ｔ３−Ｔ４，Ｔ６−Ｔ７，Ｔ９−Ｔ１０，Ｔ１２−Ｔ１３，Ｔ１４−Ｔ１６は、本発明における動作期間である。
【００６１】
また、積分回路２４１は、本発明における計時手段である。
また、電源回路２５０は、本発明におけるヒータ駆動部用電源である。
［効果］
このように構成されたヒータ駆動装置２００によれば、位相検出回路２３０と制御タイミング発生回路２４０とは電源１次側回路２００ａ側に備えられ、電源１次側回路２００ａと電源２次側回路２００ｂとは絶縁されている。そして、制御部２７０がヒータ・オン信号をフォトカプラ２６０を介して電源１次側回路２００ａへ出力すると、制御タイミング発生回路２４０は、位相検出回路２３０により検出されたピークパルスとヒータ・オン信号とに基づいて、ヒータ駆動回路２２０の動作開始タイミングを決定しヒータ駆動回路２２０を動作させ、ハロゲンヒータ１０２ｂへ交流電源３００からの電圧を印加する。その後、交流電源３００のゼロクロス点のタイミングでヒータ駆動回路２２０の動作は終了する。
【００６２】
したがって、制御タイミング発生回路２４０を電源２次側回路２００ｂ側に配置しなくてもよく、位相検出回路２３０と制御タイミング発生回路２４０との間の配線を短くすることができるので、外来ノイズの影響を受けにくくなり、ヒータの誤動作を防止することができる。
【００６３】
また、ヒータ駆動回路２２０は、トライアックで構成され、交流電源３００の電圧のゼロクロス点でオフ状態になる。このため、制御タイミング発生回路２４０で、ヒータ駆動回路２２０をオフ状態にする信号を発生させる必要がなく、ヒータ駆動回路２２０の処理負荷を低減し、回路構成を簡略化できる。
【００６４】
また、制御タイミング発生回路２４０は、積分回路２４１により計測された経過時間が長くなるほどヒータ駆動回路２２０の動作期間を長くする。このため、ヒータ・オン信号が入力してから時間が経過するほど、ハロゲンヒータ１０２ｂに交流電源３００から電圧を印加する時間を長くできる。即ち、ハロゲンヒータ１０２ｂへの電圧印加時間を徐々に長くすることができるため、突入電流を抑制しつつより効率よくハロゲンヒータ１０２ｂを加熱することができる。
【００６５】
また、制御タイミング発生回路２４０は、交流電圧波形のピークの位相のタイミングを基点として、ヒータ駆動回路２２０の動作開始タイミングを決定することができる。このため、交流電圧波形のゼロクロスのタイミングを基点とするよりも、ヒータ駆動回路２２０の動作開始タイミングまでの期間が短くなり、ヒータ駆動回路２２０の動作開始タイミングの誤差が小さくなる。
【００６６】
また、位相検出回路２３０と制御タイミング発生回路２４０とに電圧を印加する専用電源である電源回路２５０を備えている。このため、制御タイミング発生回路２４０を動作させるための電圧を電源２次側回路２００ｂ側から印加しなくてもよいので、電源１次側回路２００ａと電源２次側回路２００ｂとをさらに絶縁するための回路や装置が必要なくなる。
【００６７】
［変形例］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態は上記実施の形態に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
【００６８】
上記実施の形態においては、本発明をレーザプリンタに具体化したものを示したが、例えば、トナーを定着して画像を形成する機能を備えるコピー機，ファクシミリや、ローラの加熱および押圧によりフィルムと用紙とを貼り合わせるラミネータ装置についても同様に適用可能である。
【００６９】
また、上記実施形態においては、ヒータ駆動回路２２０がトライアックで構成され、制御タイミング発生回路２４０からの信号入力によりトリガーされオン状態になり、制御タイミング発生回路２４０からの信号入力がないと、交流電源３００の交流電圧波形のゼロクロスのタイミングで自動的にオフ状態になるものを例示した。
【００７０】
しかし、制御タイミング発生回路２４０は、ハロゲンヒータ１０２ｂに交流電源３００から電圧を印加する期間は継続してヒータ駆動回路２２０へ信号を出力するように構成し、且つヒータ駆動回路２２０は、トライアック以外で構成され、制御タイミング発生回路２４０からの信号入力でオン状態になり、信号入力がなくなったらオフ状態になるように構成してもよい。
【００７１】
また、ゼロクロス以外のタイミングで自動的にオフ状態になるように構成してもよい。
一方、上記実施形態においては、交流電源３００の電圧のピークのタイミングで位相検出するものを例示した。しかし、交流電源３００の電圧波形の所定の位相を検出するものであれば、どの位相を検出してもよい。
【００７２】
また、上記実施形態においては、本発明における計時手段を積分回路２４１により構成したものを例示した。しかし、ヒータ・オン信号が入力してからの経過時間を計測する機能を有していれば、積分回路２４１以外の回路であってもよく、例えば、一定周期のパルス入力に従って計数値が増加し、ヒータ・オン信号の入力のタイミングで計数値がリセットするといったカウンタ機能を有する回路により構成してもよい。
【００７３】
また、上記実施形態においては、本発明における絶縁素子をフォトカプラ２６０により構成したものを例示した。しかし、電源１次側回路２００ａと電源２次側回路２００ｂとを絶縁し、ヒータ・オン信号を伝達する機能を有していればフォトカプラ２６０以外の絶縁素子であってもよい。例えば、絶縁素子をトランスにより構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態におけるレーザプリンタを示す説明図。
【図２】実施形態における定着装置の構成を示す斜視図。
【図３】実施形態におけるヒータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図４】実施形態における位相検出回路と制御タイミング発生回路の構成を示すブロック図。
【図５】実施形態におけるヒータ駆動装置の動作を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
１…本体ユニット、３…給紙トレー、５…支持板、７…画像形成部、９…供給ローラ、１１…搬送ローラ、１３…搬送ローラ、１５…レジストローラ、１７…装着部、１９…カバー、２１…プロセスカートリッジ、２３…感光ドラム、２５…転写ローラ、２７…搬送ベルト、３７ａ〜ｃ…排紙ローラ、３９…排紙トレー、４１…スキャナユニット、４２…ポリゴンミラー、１００…定着装置、１０１…定着装置フレーム、１０２…ヒートローラ、１０２ａ…ローラ本体、１０２ｂ…ハロゲンヒータ、１０３…プレッシャローラ、１０４…ホルダ部、２００…ヒータ駆動装置、２００ａ…電源１次側回路、２００ｂ…電源２次側回路、２２０…ヒータ駆動回路、２３０…位相検出回路、２３１…全波整流回路、２３２…分圧回路、２３３…ピークホールド回路、２３４…比較回路、２４０…制御タイミング発生回路、２４１…積分回路、２４２…ワンショットマルチバイブレータ、２４３…ワンショットマルチバイブレータ、２４４…ゲート回路、２４５…比較回路、２４６…基準電源、２５０…電源回路、２６０…フォトカプラ、２６０ａ…発光ダイオード、２６０ｂ…フォトトランジスタ、２７０…制御部、３００…交流電源。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば複写機やプリンタ等のトナーを定着させるヒータを駆動させるのに好適なヒータ駆動装置、これを用いた定着装置および画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、複写機やプリンタ等の画像形成装置は、印刷媒体に転写されたトナー像を定着させるために定着装置を備えているものがある。この定着装置は、ローラ面が互いに当接したヒートローラとプレッシャローラとを備えており、定着装置に送り込まれた印刷媒体はヒートローラとプレッシャローラとの間に狭持されながら、ヒートローラの回転につれて、送り出されるようになっている。この時、２つのローラによる加圧と、ヒートローラによる加熱により、トナーが印刷媒体上に定着される。
【０００３】
この定着装置の熱源としては、主にハロゲンヒータが使用されており、ヒートローラ近傍に設けた温度センサによりヒートローラの温度を検知して、その温度に基づいてハロゲンヒータへの電力供給のオン／オフ制御を行い、定着装置の温度を一定に保つようにしている。
【０００４】
このような定着装置では、大電力のハロゲンヒータを使用しているために、ハロゲンヒータへの電力供給をオフからオンの状態に変化させた瞬間に大きな突入電流が流れる。このために電源電圧が変動し、例えば、照明器具においては照明のちらつきが発生する等、周囲の機器に影響を与える原因となっていた。
【０００５】
このような突入電流を低減する方法として、ヒータの温度に応じて交流電源の電圧波形の半波ごとにヒータのオン／オフを指示する出力パターンをパルス発生器が出力し、更に、この出力パターンと、ゼロクロス検出器から出力される交流電源のゼロクロス信号とに基づいて通電制御回路がヒータ駆動回路に通電開始信号を出力することによりヒータの通電を制御するものがある。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平２−４９０９号公報 （第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
通電制御回路は例えば＋５Ｖの直流電源で動作しており、安全規格の要求によりこの通電制御回路はヒータに印加される例えば１００Ｖの交流電源とは電気的に絶縁されていなくてはならない。このため、交流電源に接続された回路に設けられたゼロクロス検出器は、フォトカプラ等の絶縁素子を介して通電制御回路に信号を伝達している。このためにゼロクロス検出器と通電制御回路間の配線が長くなり、外来ノイズの影響を受けやすくなる。そして、このノイズにより、ヒータの制御に悪影響をおよぼす問題があった。
【０００８】
本発明は、位相検出手段と制御手段との間の配線長を短かくし、外来ノイズの影響を受けにくくすることにより、ヒータ制御への悪影響を防止するヒータ駆動装置、定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記問題を解決するため請求項１に記載のヒータ駆動装置は、
熱源としてのヒータと、該ヒータに交流電源から電圧を印加する電圧印加手段と、該交流電源の交流電圧波形の第１位相のタイミングを検出する位相検出手段と、該位相検出手段に検出された第１位相のタイミングに基づいて、該電圧印加手段を動作させる制御手段と、を備えた電源一次側回路と、
該電源一次側回路と１つの絶縁素子により絶縁され、前記ヒータへの電圧印加を指示する通電信号を、前記絶縁素子を介して該電源一次側回路へ出力する通電信号発生手段を含む電源二次側回路と、を備え、
前記制御手段は、前記位相検出手段により検出された第１位相のタイミングと、前記通電信号とに基づいて、前記電圧印加手段の動作開始タイミングと動作期間とを決定し、前記電圧印加手段を動作させる、ことを特徴とする。
【００１０】
このように構成されたヒータ駆動装置によれば、位相検出手段と制御手段とは電源一次側回路側に備えられ、電源一次側回路と、通電信号発生手段を含む電源二次側回路とは１つの絶縁素子により絶縁されている。そして、通電信号発生手段が通電信号を絶縁素子を介して電源一次側回路へ出力すると、制御手段は、位相検出手段により検出された第１位相のタイミングと通電信号とに基づいて、電圧印加手段の動作開始タイミングと動作期間とを決定し電圧印加手段を動作させ、ヒータへ交流電源から電圧を印加する。
【００１１】
したがって、制御手段を通電信号発生手段（電源二次側回路）側に配置しなくてもよく、位相検出手段と制御手段との間の配線を短くすることができるので、外来ノイズの影響を低減でき、ヒータ制御への悪影響を防止することができる。
また、請求項１に記載のヒータ駆動装置においては、更に請求項２に記載のように、
前記電圧印加手段は、前記交流電源の交流電圧波形の第２位相のタイミングで動作を終了するように構成され、
前記制御手段が、前記位相検出手段により検出された第１位相のタイミングと、前記通電信号とに基づいて、前記電圧印加手段の動作開始タイミングを決定することで、前記電圧印加手段の動作期間が決定される、ようにしてもよい。
【００１２】
このように構成されたヒータ駆動装置によれば、制御手段は、位相検出手段により検出された第１位相のタイミングと通電信号とに基づいて、電圧印加手段の動作開始タイミングを決定し電圧印加手段を動作させ、ヒータへ交流電源から電圧を印加する。そして、第２位相で電圧印加手段は動作を終了するため、ヒータへ交流電源からの電圧印加が終了する。
【００１３】
このため、制御手段において動作の終了タイミングを決定する必要がなく、制御手段の処理負荷を低減し、回路構成を簡略化できる。
また、請求項１又は請求項２に記載のヒータ駆動装置においては、更に請求項３に記載のように、
前記制御手段は、前記通電信号が入力したタイミングを基点として経過した時間を計測する計時手段を備え、該計時手段により計測された経過時間に基づいて、該経過時間が長くなるほど前記動作期間を長くする、ようにしてもよい。
【００１４】
このように構成されたヒータ駆動装置によれば、制御手段は、計時手段により計測された経過時間が長くなるほど電圧印加手段の動作期間を長くする。このため、通電信号が入力してから時間が経過するほど、ヒータに交流電源から電圧を印加する時間を長くできる。即ち、ヒータへの電圧印加時間を徐々に長くすることができるため、突入電流を抑制しつつ、より効率よくヒータを加熱することができる。
【００１５】
また、従来、位相検出手段は交流電圧波形のゼロクロスのタイミングを検出していたが、請求項４に記載のように、
前記位相検出手段は、前記第１位相のタイミングとして前記交流電圧波形のピークの位相のタイミングを検出する、ようにしてもよい。
【００１６】
このように構成されたヒータ駆動装置によれば、交流電圧波形のピークの位相のタイミングを基点として、電圧印加手段の動作開始タイミングを決定することができる。これにより、交流電圧波形のゼロクロスのタイミングを基点とするよりも、電圧印加手段の動作開始タイミングまでの期間が短くなり、電圧印加手段の動作開始タイミングの誤差が小さくなる。
【００１７】
また、請求項１〜請求項４何れかに記載のヒータ駆動装置においては、更に請求項５に記載のように、
前記電源一次側回路は、前記位相検出手段と前記制御手段とに電圧を印加するヒータ駆動部用電源を備える、ようにしてもよい。
【００１８】
このように構成されたヒータ駆動装置によれば、ヒータ駆動部用電源により位相検出手段と制御手段とに電圧を印加することができる。このため、制御手段を動作させるための電圧を通電信号発生手段（電源二次側回路）側から印加しなくてもよいので、電源一次側回路と通電信号発生手段を含む電源二次側回路とをさらに絶縁するための回路や装置が必要なくなる。
【００１９】
また請求項６に記載の定着装置は、
請求項１〜請求項５何れかに記載のヒータ駆動装置を備える、ことを特徴とする。
このように構成された定着装置によれば、請求項１〜請求項５何れかに記載のヒータ駆動装置により、ヒータへ交流電源から電圧を印加し、定着装置を加熱することができる。
【００２０】
このため、ヒータの誤動作を防止でき、定着装置の温度を制御しやすくなるため、印刷媒体にトナーをムラなく定着することができる。
また請求項７に記載の画像形成装置は、
請求項６に記載の定着装置を備える、ことを特徴とする。
【００２１】
このように構成された画像形成装置によれば、請求項６に記載の定着装置により、印刷媒体にトナーを定着することができる。
このため、印刷媒体にトナーをムラなく定着させ、安定して画像を形成することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［レーザプリンタの構成］
本実施形態では、画像形成装置として、レーザプリンタを例に挙げて説明する。
【００２３】
まず、本実施の形態のレーザプリンタの全体構成を、図１に基づいて説明する。尚、図１はレーザプリンタの装置本体（本体ユニット）１の構成を表す縦断面図である。
図１に示す様に、本実施の形態のレーザプリンタは、本体ユニット１の下方に、本体ユニット１に着脱自在に挿入される給紙トレー３が配置され、その内部には、図示しないバネにより上方に付勢された支持板５が設けられている。
【００２４】
支持板５の上方には、支持板５の上に積層状に保持された記録紙（印刷媒体に相当）を一枚ずつ分離して画像形成部７方向へ供給する供給ローラ９が配設されている。
供給ローラ９から画像形成部７へ到る記録紙の搬送経路には、搬送ローラ１１，１３と、適宜停止することによって記録紙の先端を係止し、その記録紙の斜行を補正するレジストローラ１５とが順次配設されている。
【００２５】
尚、搬送ローラ１１，１３は、モータからの駆動を受けて回転する駆動ローラと、他方が記録紙の移動によりつれ回りする従動ローラとで構成されている。
画像形成部７は、プロセスカートリッジ２１内に設けられた感光体としての感光ドラム２３と、その感光ドラム２３に対向配置された転写手段（転写器）としての転写ローラ２５とを備えている。尚、感光ドラム２３は、プロセスカートリッジ２１側に配置され、転写ローラ２５は本体ユニット１側に配置されている。
【００２６】
画像形成部７の下流側（図の右側）には、搬送ベルト２７を介して、主としてヒートローラ１０２とプレッシャローラ１０３とからなる定着装置１００が設けられている。
更に、定着装置１００の下流側には、その搬送経路に沿って３対の排紙ローラ３７ａ〜ｃが配置され、本体ユニット１の上面には、最後の排紙ローラ３７ｃから排出される記録紙を受ける排紙トレー３９が設けられている。
【００２７】
また、排紙トレー３９とプロセスカートリッジ２１との間には、感光ドラム２３をレーザ光Ｌによって走査露光するスキャナユニット４１が配設されている。
尚、前記スキャナユニット４１には、画像形成のために、レーザダイオード（図示せず）から照射されるレーザ光を走査する目的で、モータ（図示せず）により回転駆動されるポリゴンミラー４２など、各種の光学素子等が配置されている。
【００２８】
次に、プロセスカートリッジ２１について、図１に基づいて説明する。
まず、図１に示す様に、プロセスカートリッジ２１は、本体ユニット１の上方に開口する凹部である装着部１７に、（矢印Ａ、Ｂ方向に進退して）着脱自在に装着されるものである。尚、装着部１７の上方の開口は、常時はカバー１９にて覆われており、カバー１９を上方に回動させて開くことにより、プロセスカートリッジ２１を着脱することができる。
【００２９】
このプロセスカートリッジ２１は、表面に感光層を有する感光ドラム２３を回転可能に備え、更に、その感光ドラム２３の表面を一様に帯電させる帯電ローラ（図示せず）、及び帯電した感光ドラム２３の表面にトナーを供給する現像手段（現像器）としての現像ローラ（図示せず）を備えている。尚、帯電ローラ及び現像ローラは、感光ドラム２３に従動回転する。
【００３０】
そして、帯電ローラによって帯電された感光ドラム２３の表面には、スキャナユニット４１から入射するレーザ光Ｌによって静電潜像が形成され、続いて、現像ローラが感光ドラム２３の表面へ現像剤としてのトナーを供給することにより、感光ドラム２３上にて静電潜像が現像され、トナー像（可視像）が形成される。
【００３１】
次に、本実施の形態における画像形成の手順を説明する。
給紙トレー３から供給ローラ９により取り出された記録紙は、搬送ローラ１１，１３によりレジストローラ１５に送られ、そこで、記録紙の斜行が修正される。
【００３２】
その後、記録紙が画像形成部７に送られると、感光ドラム２３及び転写ローラ２５の間を通過する際に、感光ドラム２３に付着したトナーが前述の転写ローラ２５との間を通過する記録紙に転写されることにより、記録紙に画像（トナー像）が形成される。
【００３３】
そのトナー像が形成された記録紙は、搬送ベルト２７によって定着装置１００に搬送される。定着装置１００では、ヒートローラ１０２とプレッシャローラ１０３とにより挟まれるとともに、ヒートローラ１０２により加熱されて、トナー像の記録紙への定着が行われ、画像形成が完了する。
【００３４】
その後、画像が定着された記録紙は、３対の排紙ローラ３７ａ〜ｃを介して、本体ユニット１の上面に設けた排紙トレー３９に排出される。
［定着装置の構成］
次に、定着装置１００の構成を、図２を用いて説明する。ここで、図２は定着装置１００の定着装置フレーム１０１部を示す斜視図である。
【００３５】
定着装置１００のヒートローラ１０２は、金属製のローラ本体１０２ａと、ローラ本体１０２ａの内部に配設されたハロゲンヒータ１０２ｂとを備えている。
ローラ本体１０２ａは、図２に示すように、円筒形状をなし、定着装置フレーム１０１内に収容される状態で、その両端部が、定着装置フレーム１０１のホルダ部１０４において回転可能に支持されている。
【００３６】
また、ハロゲンヒータ１０２ｂは、図２に示すように、ローラ本体１０２ａの内部の中心において、そのローラ本体１０２ａの軸方向に沿って、ローラ本体１０２ａと略同じ長さで設けられている。
［ヒータ駆動装置の構成］
そして、定着装置１００は、ヒータ駆動装置２００を備えている。以下、ヒータ駆動装置２００の構成を図３に基づいて説明する。図３はヒータ駆動装置２００の構成を示すブロック図である。
【００３７】
ヒータ駆動装置２００は、ハロゲンヒータ１０２ｂ，ヒータ駆動回路２２０，位相検出回路２３０，制御タイミング発生回路２４０，電源回路２５０，フォトカプラ２６０，制御部２７０を備えている。尚、ヒータ駆動装置２００には、図３に示すように、交流電源３００が印加されている。
【００３８】
ヒータ駆動回路２２０は、周知のトライアックで構成され、制御タイミング発生回路２４０からの信号入力によりトリガーされ、オン状態になる。これにより、ハロゲンヒータ１０２ｂに交流電源３００から電圧が印加される。
位相検出回路２３０は交流電源３００の電圧のピークのタイミングを検出する回路であり、ピークのタイミングでパルス（以降、ピークパルスとする）を出力する。
【００３９】
制御タイミング発生回路２４０は、制御部２７０から入力されるヒータ・オン信号と、位相検出回路２３０から入力されるピークパルスとに基づいて、ヒータ駆動回路２２０を駆動させるトリガー信号を出力する。
電源回路２５０は、位相検出回路２３０と制御タイミング発生回路２４０とに電圧を印加するための回路である。
【００４０】
制御部２７０は、ヒートローラ１０２近傍に設けた温度センサ（図示せず）によりヒートローラの温度を検知して、検知温度と設定温度を比較し、ヒータ・オン信号を出力する。
フォトカプラ２６０は、発光ダイオード２６０ａとフォトトランジスタ２６０ｂとを備え、発光ダイオード２６０ａのアノードは制御部２７０の出力端子に接続され、発光ダイオード２６０ａのカソードは接地されている。また、フォトトランジスタ２６０ｂのコレクタは抵抗Ｒ１を介して電源回路に接続され、フォトトランジスタ２６０ｂのエミッタは接地されている。
【００４１】
制御部２７０からのヒータ・オン信号により、発光ダイオード２６０ａが点灯し、フォトトランジスタ２６０ｂが導通する。
ハロゲンヒータ１０２ｂ，ヒータ駆動回路２２０，位相検出回路２３０，制御タイミング発生回路２４０，電源回路２５０を含む電源１次側回路２００ａと、制御部２７０を含む電源２次側回路２００ｂとは絶縁されており、制御部２７０から出力されるヒータ・オン信号は、フォトカプラ２６０を介して制御タイミング発生回路２４０に入力される。
【００４２】
［位相検出回路と制御タイミング発生回路の構成］
さらに、位相検出回路２３０と制御タイミング発生回路２４０の構成を図４に基づいて説明する。
位相検出回路２３０は、全波整流回路２３１，分圧回路２３２，ピークホールド回路２３３，比較回路２３４を備えている。
【００４３】
全波整流回路２３１は、交流電源３００からの電圧波形を全波整流する。全波整流された電圧は、分圧回路２３２にて分圧した後に、ピークホールド回路２３３と比較回路２３４に入力される。
ピークホールド回路２３３は、入力された電圧波形のピーク電圧を保持し出力する回路で、このピーク電圧が比較回路２３４に入力される。
【００４４】
比較回路２３４は、分圧回路２３２からの入力と、ピークホールド回路２３３からの入力とを比較し、一致した時にパルス信号を出力する。即ち、交流電源３００の電圧波形のピークの時にピークパルスを出力する。
また、制御タイミング発生回路２４０は、積分回路２４１，ワンショットマルチバイブレータ２４２，ワンショットマルチバイブレータ２４３，ゲート回路２４４，比較回路２４５を備えている。
【００４５】
積分回路２４１は、制御部２７０から入力されるヒータ・オン信号を積分した電圧（積分電圧）をワンショットマルチバイブレータ２４２の時定数回路（図示せず）に出力する。
ワンショットマルチバイブレータ２４２は、積分回路２４１から入力される積分電圧に応じた時間幅のパルスをワンショットマルチバイブレータ２４３に出力する。
【００４６】
ワンショットマルチバイブレータ２４３は、ワンショットマルチバイブレータ２４２から入力されるパルス信号がオンからオフに変化する時、一定時間幅のパルスをゲート回路２４４に出力する。
比較回路２４５は、積分回路２４１から入力される積分電圧と、基準電源２４６の電圧とを比較し、積分電圧が基準電源２４６の電圧より高い場合に、後述する強制ヒータ・オン信号をゲート回路２４４に出力する。
【００４７】
ゲート回路２４４には、ヒータ・オン信号と、ワンショットマルチバイブレータ２４３からのパルス信号と、強制ヒータ・オン信号とが入力される。
ゲート回路２４４は、ヒータ・オン信号が入力され且つワンショットマルチバイブレータ２４３からのパルス信号が入力されると、ヒータ駆動回路２２０を駆動させるトリガー信号を出力する。また、強制ヒータ・オン信号が入力される場合には、ワンショットマルチバイブレータ２４３からのパルス信号入力に関係なく、上記トリガー信号を出力する。
【００４８】
［ヒータ駆動装置の動作］
次に、ヒータ駆動装置の動作を図５に基づいて説明する。図５は、ヒータ駆動装置の動作を示すタイミングチャートである。
図５（ａ）は交流電源３００の電圧波形、（ｂ）は制御部２７０の出力でヒータ・オン信号、（ｃ）は比較回路２３４の出力でピークパルス、（ｄ）はワンショットマルチバイブレータ２４２の出力、（ｅ）はワンショットマルチバイブレータ２４３の出力、（ｆ）は比較回路２４５の出力、（ｇ）はゲート回路２４４の出力でトリガー信号である。
【００４９】
まず、制御部２７０は、ヒートローラ１０２近傍に設けた温度センサ（図示せず）によりヒートローラの温度を検知して、検知温度と設定温度を比較し、ハロゲンヒータ１０２ｂへの電圧印加が必要であると判断すると、ヒータ・オン信号を出力する（図５（ｂ）の時刻Ｔ１参照）。
【００５０】
また、比較回路２３４は、交流電源３００の電圧波形のピーク時、即ち、時刻Ｔ２，Ｔ５，Ｔ８，Ｔ１１にピークパルスを出力する（図５（ｃ）参照）。
そして、ワンショットマルチバイブレータ２４２は、このピークパルス入力により、積分回路２４１から入力される積分電圧に対応した時間幅のパルスを出力する（図５（ｄ）参照）。このパルス幅は、積分電圧が大きくなるにつれて、短くなるように設定されている。即ち、ヒータ・オン信号が入力してからの時間が経過する程、パルス幅が短くなる。
【００５１】
更に、ワンショットマルチバイブレータ２４３は、ワンショットマルチバイブレータ２４２から入力されるパルス信号がオンからオフに変化する時（時刻Ｔ３，Ｔ６，Ｔ９，Ｔ１２）に、パルス信号を出力する（図５（ｅ）参照）。即ち、ヒータ・オン信号が入力してからの時間が経過する程、交流電源３００の電圧波形がピークになってから、ワンショットマルチバイブレータ２４３がパルス信号を出力するまでの時間が短くなる。
【００５２】
また、ヒータ・オン信号がゲート回路２４４に入力されているため、ワンショットマルチバイブレータ２４３からのパルス信号が、ゲート回路２４４に入力されると（時刻Ｔ３，Ｔ６，Ｔ９，Ｔ１２）、ゲート回路２４４は、ヒータ駆動回路２２０を駆動させるトリガー信号を出力する（図５（ｇ）参照）。
【００５３】
トリガー信号がヒータ駆動回路２２０に入力されると、ヒータ駆動回路２２０はオン状態になり、ハロゲンヒータ１０２ｂに交流電源３００から電圧が印加される（時刻Ｔ３，Ｔ６，Ｔ９，Ｔ１２）。そして、ヒータ駆動回路２２０はトライアックで構成されているため、交流電源３００の電圧波形のゼロクロス点（時刻Ｔ４，Ｔ７，Ｔ１０，Ｔ１３）でオフ状態になり、ハロゲンヒータ１０２ｂへの電圧印加が終了する。即ち、ヒータ・オン信号が入力してからの時間が経過する程、ハロゲンヒータ１０２ｂに交流電源３００から電圧が印加される期間が長くなる（図５（ａ）の斜線部分参照）。
【００５４】
そして、ヒータ・オン信号が入力してから一定時間が経過すると（時刻Ｔ１４）、積分電圧が基準電源２４６の電圧より高くなり、比較回路２４５は強制ヒータ・オン信号をゲート回路２４４に出力する（図５（ｆ）参照）。
強制ヒータ・オン信号が、ゲート回路２４４に入力されると（時刻Ｔ１４）、ゲート回路２４４は、トリガー信号を出力する（図５（ｇ）参照）。
【００５５】
更に、トリガー信号がヒータ駆動回路２２０に入力されると、ヒータ駆動回路２２０はオン状態になり、ハロゲンヒータ１０２ｂに交流電源３００から電圧が印加される。強制ヒータ・オン信号がゲート回路２４４に入力されている間はヒータ駆動回路２２０にトリガー信号は入力されるため、ヒータ駆動回路２２０のオン状態は継続し、交流電源３００の電圧波形がゼロクロス点を通過しても、電圧印加は継続する。
【００５６】
即ち、ヒータ・オン信号が入力してから一定期間はハロゲンヒータ１０２ｂへの電圧供給量を断続的に、且つ徐々に増加させ、その後は連続して電圧を供給する制御を行っている。
その後、ヒータ・オン信号の出力が停止すると（時刻Ｔ１５）、強制ヒータ・オン信号の出力が停止するため、トリガー信号の出力も停止する。このため、ヒータ駆動回路２２０は、ゼロクロス点（時刻Ｔ１６）でオフ状態になり、ハロゲンヒータ１０２ｂへの電圧印加が終了する。
【００５７】
［本発明との対応関係］
以上説明した実施形態において、ヒータ駆動回路２２０は本発明における電圧印加手段、位相検出回路２３０は本発明における位相検出手段、制御タイミング発生回路２４０は本発明における制御手段である。
【００５８】
また、電源１次側回路２００ａは、本発明における電源一次側回路である。
また、制御部２７０は本発明における通電信号発生手段、フォトカプラ２６０は本発明における絶縁素子、通電信号は本発明におけるヒータ・オン信号である。
【００５９】
また、交流電源３００の電圧のピークのタイミングは、本発明における第１位相のタイミングである。
また、交流電源３００の電圧のゼロクロス点のタイミングは、本発明における第２位相のタイミングである。
【００６０】
また、時刻Ｔ３，Ｔ６，Ｔ９，Ｔ１２，Ｔ１４は、本発明における動作開始タイミングである。
また、期間Ｔ３−Ｔ４，Ｔ６−Ｔ７，Ｔ９−Ｔ１０，Ｔ１２−Ｔ１３，Ｔ１４−Ｔ１６は、本発明における動作期間である。
【００６１】
また、積分回路２４１は、本発明における計時手段である。
また、電源回路２５０は、本発明におけるヒータ駆動部用電源である。
［効果］
このように構成されたヒータ駆動装置２００によれば、位相検出回路２３０と制御タイミング発生回路２４０とは電源１次側回路２００ａ側に備えられ、電源１次側回路２００ａと電源２次側回路２００ｂとは絶縁されている。そして、制御部２７０がヒータ・オン信号をフォトカプラ２６０を介して電源１次側回路２００ａへ出力すると、制御タイミング発生回路２４０は、位相検出回路２３０により検出されたピークパルスとヒータ・オン信号とに基づいて、ヒータ駆動回路２２０の動作開始タイミングを決定しヒータ駆動回路２２０を動作させ、ハロゲンヒータ１０２ｂへ交流電源３００からの電圧を印加する。その後、交流電源３００のゼロクロス点のタイミングでヒータ駆動回路２２０の動作は終了する。
【００６２】
したがって、制御タイミング発生回路２４０を電源２次側回路２００ｂ側に配置しなくてもよく、位相検出回路２３０と制御タイミング発生回路２４０との間の配線を短くすることができるので、外来ノイズの影響を受けにくくなり、ヒータの誤動作を防止することができる。
【００６３】
また、ヒータ駆動回路２２０は、トライアックで構成され、交流電源３００の電圧のゼロクロス点でオフ状態になる。このため、制御タイミング発生回路２４０で、ヒータ駆動回路２２０をオフ状態にする信号を発生させる必要がなく、ヒータ駆動回路２２０の処理負荷を低減し、回路構成を簡略化できる。
【００６４】
また、制御タイミング発生回路２４０は、積分回路２４１により計測された経過時間が長くなるほどヒータ駆動回路２２０の動作期間を長くする。このため、ヒータ・オン信号が入力してから時間が経過するほど、ハロゲンヒータ１０２ｂに交流電源３００から電圧を印加する時間を長くできる。即ち、ハロゲンヒータ１０２ｂへの電圧印加時間を徐々に長くすることができるため、突入電流を抑制しつつより効率よくハロゲンヒータ１０２ｂを加熱することができる。
【００６５】
また、制御タイミング発生回路２４０は、交流電圧波形のピークの位相のタイミングを基点として、ヒータ駆動回路２２０の動作開始タイミングを決定することができる。このため、交流電圧波形のゼロクロスのタイミングを基点とするよりも、ヒータ駆動回路２２０の動作開始タイミングまでの期間が短くなり、ヒータ駆動回路２２０の動作開始タイミングの誤差が小さくなる。
【００６６】
また、位相検出回路２３０と制御タイミング発生回路２４０とに電圧を印加する専用電源である電源回路２５０を備えている。このため、制御タイミング発生回路２４０を動作させるための電圧を電源２次側回路２００ｂ側から印加しなくてもよいので、電源１次側回路２００ａと電源２次側回路２００ｂとをさらに絶縁するための回路や装置が必要なくなる。
【００６７】
［変形例］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態は上記実施の形態に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
【００６８】
上記実施の形態においては、本発明をレーザプリンタに具体化したものを示したが、例えば、トナーを定着して画像を形成する機能を備えるコピー機，ファクシミリや、ローラの加熱および押圧によりフィルムと用紙とを貼り合わせるラミネータ装置についても同様に適用可能である。
【００６９】
また、上記実施形態においては、ヒータ駆動回路２２０がトライアックで構成され、制御タイミング発生回路２４０からの信号入力によりトリガーされオン状態になり、制御タイミング発生回路２４０からの信号入力がないと、交流電源３００の交流電圧波形のゼロクロスのタイミングで自動的にオフ状態になるものを例示した。
【００７０】
しかし、制御タイミング発生回路２４０は、ハロゲンヒータ１０２ｂに交流電源３００から電圧を印加する期間は継続してヒータ駆動回路２２０へ信号を出力するように構成し、且つヒータ駆動回路２２０は、トライアック以外で構成され、制御タイミング発生回路２４０からの信号入力でオン状態になり、信号入力がなくなったらオフ状態になるように構成してもよい。
【００７１】
また、ゼロクロス以外のタイミングで自動的にオフ状態になるように構成してもよい。
一方、上記実施形態においては、交流電源３００の電圧のピークのタイミングで位相検出するものを例示した。しかし、交流電源３００の電圧波形の所定の位相を検出するものであれば、どの位相を検出してもよい。
【００７２】
また、上記実施形態においては、本発明における計時手段を積分回路２４１により構成したものを例示した。しかし、ヒータ・オン信号が入力してからの経過時間を計測する機能を有していれば、積分回路２４１以外の回路であってもよく、例えば、一定周期のパルス入力に従って計数値が増加し、ヒータ・オン信号の入力のタイミングで計数値がリセットするといったカウンタ機能を有する回路により構成してもよい。
【００７３】
また、上記実施形態においては、本発明における絶縁素子をフォトカプラ２６０により構成したものを例示した。しかし、電源１次側回路２００ａと電源２次側回路２００ｂとを絶縁し、ヒータ・オン信号を伝達する機能を有していればフォトカプラ２６０以外の絶縁素子であってもよい。例えば、絶縁素子をトランスにより構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態におけるレーザプリンタを示す説明図。
【図２】実施形態における定着装置の構成を示す斜視図。
【図３】実施形態におけるヒータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図４】実施形態における位相検出回路と制御タイミング発生回路の構成を示すブロック図。
【図５】実施形態におけるヒータ駆動装置の動作を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
１…本体ユニット、３…給紙トレー、５…支持板、７…画像形成部、９…供給ローラ、１１…搬送ローラ、１３…搬送ローラ、１５…レジストローラ、１７…装着部、１９…カバー、２１…プロセスカートリッジ、２３…感光ドラム、２５…転写ローラ、２７…搬送ベルト、３７ａ〜ｃ…排紙ローラ、３９…排紙トレー、４１…スキャナユニット、４２…ポリゴンミラー、１００…定着装置、１０１…定着装置フレーム、１０２…ヒートローラ、１０２ａ…ローラ本体、１０２ｂ…ハロゲンヒータ、１０３…プレッシャローラ、１０４…ホルダ部、２００…ヒータ駆動装置、２００ａ…電源１次側回路、２００ｂ…電源２次側回路、２２０…ヒータ駆動回路、２３０…位相検出回路、２３１…全波整流回路、２３２…分圧回路、２３３…ピークホールド回路、２３４…比較回路、２４０…制御タイミング発生回路、２４１…積分回路、２４２…ワンショットマルチバイブレータ、２４３…ワンショットマルチバイブレータ、２４４…ゲート回路、２４５…比較回路、２４６…基準電源、２５０…電源回路、２６０…フォトカプラ、２６０ａ…発光ダイオード、２６０ｂ…フォトトランジスタ、２７０…制御部、３００…交流電源。
Claims (7)
- 熱源としてのヒータと、該ヒータに交流電源から電圧を印加する電圧印加手段と、該交流電源の交流電圧波形の第１位相のタイミングを検出する位相検出手段と、該位相検出手段に検出された第１位相のタイミングに基づいて、該電圧印加手段を動作させる制御手段と、を備えた電源一次側回路と、
該電源一次側回路と１つの絶縁素子により絶縁され、前記ヒータへの電圧印加を指示する通電信号を、前記絶縁素子を介して該電源一次側回路へ出力する通電信号発生手段を含む電源二次側回路と、を備え、
前記制御手段は、前記位相検出手段により検出された第１位相のタイミングと、前記通電信号とに基づいて、前記電圧印加手段の動作開始タイミングと動作期間とを決定し、前記電圧印加手段を動作させること、
を特徴とするヒータ駆動装置。 - 前記電圧印加手段は、前記交流電源の交流電圧波形の第２位相のタイミングで動作を終了するように構成され、
前記制御手段が、前記位相検出手段により検出された第１位相のタイミングと、前記通電信号とに基づいて、前記電圧印加手段の動作開始タイミングを決定することで、前記電圧印加手段の動作期間が決定されること、
を特徴とする請求項１に記載のヒータ駆動装置。 - 前記制御手段は、前記通電信号が入力したタイミングを基点として経過した時間を計測する計時手段を備え、該計時手段により計測された経過時間に基づいて、該経過時間が長くなるほど前記動作期間を長くすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヒータ駆動装置。
- 前記位相検出手段は、前記第１位相のタイミングとして前記交流電圧波形のピークの位相のタイミングを検出することを特徴とする請求項１〜請求項３何れかに記載のヒータ駆動装置。
- 前記電源一次側回路は、前記位相検出手段と前記制御手段とに電圧を印加するヒータ駆動部用電源を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４何れかに記載のヒータ駆動装置。
- 請求項１〜請求項５何れかに記載のヒータ駆動装置を備えたことを特徴とする定着装置。
- 請求項６に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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