JP7263446B2 - 電源装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、負荷に供給される電力を制御する電源装置及び画像形成装置に関する。

従来、商用電源から供給される電力により動作する装置において、１次側に入力される商用電源の電圧及び１次側に流れる電流が１次側と絶縁された２次側で検出される構成が知られている。

特許文献１では、画像形成装置において、１次側に設けられた定着ヒータに印加される電圧がトランスを介して２次側で検出される構成が述べられている。ＣＰＵは、検出結果に基づいて、定着ヒータの温度を制御する。

特開２０１４－０７４７６６号公報

前記特許文献１において、トランスは、１次側と２次側とを絶縁する機能及び１次側における電圧を変圧して２次側に出力する機能を有する。変圧される電圧の周波数が小さいほど、トランスの巻き数を増大させる必要があり、より大きなトランスが必要となる。

前記特許文献１において変圧される電圧の周波数は５０Ｈｚ又は６０Ｈｚであり、比較的周波数が低い。即ち、前記特許文献１においてトランスが用いられる場合、画像形成装置が大型化したりコストが増大したりしてしまう。

上記課題に鑑み、本発明は、第１回路と第２回路との絶縁状態を保ちつつ、装置の大型化を抑制することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る電源装置は、
商用電源と接続される第１回路と、前記第１回路と絶縁される第２回路と、を有する電源装置において、
前記第１回路に設けられ、前記商用電源から前記第１回路に設けられた負荷に供給される電力を調整する調整手段と、
前記第２回路に設けられ、前記調整手段を制御する制御手段と、
前記第１回路に接続され且つ前記商用電源から前記負荷に供給される交流電圧に対応する交流電圧が入力される変換手段であって、前記交流電圧の値をアナログ値からデジタル値に変換する変換手段と、
前記第１回路に設けられ、第１の巻線を備える第１通信部と、
前記第２回路に設けられ且つ第２の巻線を備える第２通信部であって、前記第１通信部と絶縁され且つ前記第１の巻線と前記第２の巻線とを用いた無線通信を前記第１通信部と行う第２通信部と、
を有し、
前記変換手段は、前記制御手段から前記第２の巻線に出力される電圧に起因して前記第１の巻線に誘起される電圧による電力により、前記交流電圧の値を前記アナログ値から前記デジタル値に変換する動作を行うことが可能であり、
前記第１通信部は、前記変換手段が変換したデジタル値に関する情報を、前記第１の巻線に誘起された電圧の信号を用いて前記無線通信によって前記第２通信部を介して前記制御手段に送信することを特徴とする。

本発明によれば、第１回路と第２回路との絶縁状態を保ちつつ、装置の大型化を抑制することができる。

第１実施形態に係る画像形成装置を説明する断面図である。 第１実施形態に係る画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係るＡＣドライバの構成を示す制御ブロック図である。 トライアック駆動回路の構成を示すブロック図である。 交流電源の電圧Ｖ、発熱体に流れる電流Ｉ、制御部から出力されるＨ－ＯＮ信号及びゼロクロスタイミングを示すタイムチャートである。 第１実施形態に係る定着ヒータの温度を制御する方法を示すフローチャートである。 振幅変調された変調波を示す図である。 第２実施形態に係るＡＣドライバの構成を示す制御ブロック図である。 第２実施形態に係る定着ヒータの温度を制御する方法を示すフローチャートである。

以下に図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の形状及びそれらの相対配置などは、この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り、この発明の範囲が以下の実施の形態に限定される趣旨のものではない。

〔第１実施形態〕
［画像形成装置］
図１は、本実施形態で用いられるシート搬送装置を有するモノクロの電子写真方式の複写機（以下、画像形成装置と称する）１００の構成を示す断面図である。なお、画像形成装置は複写機に限定されず、例えば、ファクシミリ装置、印刷機、プリンタ等であっても良い。また、記録方式は、電子写真方式に限らず、例えば、インクジェット等であっても良い。更に、画像形成装置の形式はモノクロ及びカラーのいずれの形式であっても良い。

以下に、図１を用いて、画像形成装置１００の構成および機能について説明する。図１に示すように、画像形成装置１００は、原稿給送装置２０１、読取装置２０２及び画像印刷装置３０１を有する。

原稿給送装置２０１の原稿積載部２０３に積載された原稿は、給紙ローラ２０４によって１枚ずつ給紙され、搬送ガイド２０６に沿って読取装置２０２の原稿ガラス台２１４上に搬送される。更に、原稿は、搬送ベルト２０８によって一定速度で搬送されて、排紙ローラ２０５によって不図示の排紙トレイへ排紙される。読取装置２０２の読取位置において照明２０９によって照明された原稿画像からの反射光は、反射ミラー２１０、２１１、２１２からなる光学系によって画像読取部１１１に導かれ、画像読取部１１１によって画像信号に変換される。画像読取部１１１は、レンズ、光電変換素子であるＣＣＤ、ＣＣＤの駆動回路等で構成される。画像読取部１１１から出力された画像信号は、ＡＳＩＣ等のハードウェアデバイスで構成される画像処理部１１２によって各種補正処理が行われた後、画像印刷装置３０１へ出力される。前述の如くして、原稿の読取が行われる。即ち、原稿給送装置２０１及び読取装置２０２は、原稿読取装置として機能する。

また、原稿の読取モードとして、第１読取モードと第２読取モードがある。第１読取モードは、一定速度で搬送される原稿の画像を、所定の位置に固定された照明系２０９及び光学系によって読み取るモードである。第２読取モードは、読取装置２０２の原稿ガラス２１４上に載置された原稿の画像を、一定速度で移動する照明系２０９及び光学系によって読み取るモードである。通常、シート状の原稿の画像は第１読取モードで読み取られ、本や冊子等の綴じられた原稿の画像は第２読取モードで読み取られる。

画像印刷装置３０１の内部には、シート収納トレイ３０２、３０４が設けられている。シート収納トレイ３０２、３０４には、それぞれ異なる種類の記録媒体を収納することができる。例えば、シート収納トレイ３０２にはＡ４サイズの普通紙が収納され、シート収納トレイ３０４にはＡ４サイズの厚紙が収納される。なお、記録媒体とは、画像形成装置によって画像が形成されるものであって、例えば、用紙、樹脂シート、布、ＯＨＰシート、ラベル等は記録媒体に含まれる。

シート収納トレイ３０２に収納された記録媒体は、給紙ローラ３０３によって給送されて、搬送ローラ３０６によってレジストレーションローラ３０８へ送り出される。また、シート収納トレイ３０４に収納された記録媒体は、給紙ローラ３０５によって給送されて、搬送ローラ３０７及び３０６によってレジストレーションローラ３０８へ送り出される。

読取装置２０２から出力された画像信号は、半導体レーザ及びポリゴンミラーを含む光走査装置３１１に入力される。

また、感光ドラム３０９は、帯電器３１０によって外周面が帯電される。感光ドラム３０９の外周面が帯電された後、読取装置２０２から光走査装置３１１に入力された画像信号に応じたレーザ光が、光走査装置３１１からポリゴンミラー及びミラー３１２、３１３を経由し、感光ドラム３０９の外周面に照射される。この結果、感光ドラム３０９の外周面に静電潜像が形成される。なお、感光ドラムの帯電には、例えば、コロナ帯電器や帯電ローラを用いた帯電方法が用いられる。

続いて、静電潜像が現像器３１４内のトナーによって現像され、感光ドラム３０９の外周面にトナー像が形成される。感光ドラム３０９に形成されたトナー像は、感光ドラム３０９と対向する位置（転写位置）に設けられた転写帯電器３１５によって記録媒体に転写される。この転写タイミングに合わせて、レジストレーションローラ３０８は記録媒体を転写位置へ送り込む。

前述の如くして、トナー像が転写された記録媒体は、搬送ベルト３１７によって定着器３１８へ送り込まれ、定着器３１８によって加熱加圧されて、トナー像が記録媒体に定着される。このようにして、画像形成装置１００によって記録媒体に画像が形成される。

片面印刷モードで画像形成が行われる場合は、定着器３１８を通過した記録媒体は、排紙ローラ３１９、３２４によって、不図示の排紙トレイへ排紙される。また、両面印刷モードで画像形成が行われる場合は、定着器３１８によって記録媒体の第１面に定着処理が行われた後に、記録媒体は、排紙ローラ３１９、搬送ローラ３２０、及び反転ローラ３２１によって、反転パス３２５へと搬送される。その後、記録媒体は、搬送ローラ３２２、３２３によって再度レジストレーションローラ３０８へと搬送され、前述した方法で記録媒体の第２面に画像が形成される。その後、記録媒体は、排紙ローラ３１９、３２４によって不図示の排紙トレイへ排紙される。

また、第１面に画像形成された記録媒体がフェースダウンで画像形成装置１００の外部へ排紙される場合は、定着器３１８を通過した記録媒体は、排紙ローラ３１９を通って搬送ローラ３２０へ向かう方向へ搬送される。その後、記録媒体の後端が搬送ローラ３２０のニップ部を通過する直前に搬送ローラ３２０の回転が反転することによって、記録媒体の第１面が下向きになった状態で、記録媒体が排紙ローラ３２４を経由して、画像形成装置１００の外部へ排出される。

以上が画像形成装置１００の構成および機能についての説明である。

図２は、画像形成装置１００の制御構成の例を示すブロック図である。図２に示すように、画像形成装置１００は商用電源としての交流電源１（ＡＣ）に接続されており、画像形成装置１００の内部の各種装置は交流電源１から供給される電力によって稼働する。システムコントローラ１５１は、図２に示すように、ＣＰＵ１５１ａ、ＲＯＭ１５１ｂ、ＲＡＭ１５１ｃを備えている。また、システムコントローラ１５１は、画像処理部１１２、操作部１５２、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１５３、高圧制御部１５５、モータ制御装置１５７、センサ類１５９、ＡＣドライバ１６０と接続されている。システムコントローラ１５１は、接続された各ユニットとの間でデータやコマンドの送受信をすることが可能である。

ＣＰＵ１５１ａは、ＲＯＭ１５１ｂに格納された各種プログラムを読み出して実行することによって、予め定められた画像形成シーケンスに関連する各種シーケンスを実行する。

ＲＡＭ１５１ｃは記憶デバイスである。ＲＡＭ１５１ｃには、例えば、高圧制御部１５５に対する設定値、モータ制御装置１５７に対する指令値及び操作部１５２から受信される情報等の各種データが記憶される。

システムコントローラ１５１は、画像処理部１１２における画像処理に必要となる、画像形成装置１００の内部に設けられた各種装置の設定値データを画像処理部１１２に送信する。更に、システムコントローラ１５１は、センサ類１５９からの信号を受信して、受信した信号に基づいて高圧制御部１５５の設定値を設定する。

高圧制御部１５５は、システムコントローラ１５１によって設定された設定値に応じて、高圧ユニット１５６（帯電器３１０、現像器３１４、転写帯電器３１５等）に必要な電圧を供給する。

モータ制御装置１５７は、ＣＰＵ１５１ａから出力された指令に応じて、画像形成装置１００の内部に設けられた負荷を駆動するモータを制御する。なお、図２においては、画像形成装置のモータとしてモータ５０９のみが記載されているが、実際には、画像形成装置には複数個のモータが設けられている。また、１個のモータ制御装置が複数個のモータを制御する構成であっても良い。更に、図２においては、モータ制御装置が１個しか設けられていないが、２個以上のモータ制御装置が画像形成装置に設けられていてもよい。

Ａ／Ｄ変換器１５３は、定着ヒータ１６１の温度を検出するためのサーミスタ１５４が検出した検出信号を受信し、検出信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してシステムコントローラ１５１に送信する。システムコントローラ１５１は、Ａ／Ｄ変換器１５３から受信したデジタル信号に基づいてＡＣドライバ１６０の制御を行う。ＡＣドライバ１６０は、定着ヒータ１６１の温度が定着処理を行うために必要な温度となるように定着ヒータ１６１を制御する。なお、定着ヒータ１６１は、定着処理に用いられるヒータであり、定着器３１８に含まれる。

システムコントローラ１５１は、使用する記録媒体の種類（以下、紙種と称する）等の設定をユーザが行うための操作画面を、操作部１５２に設けられた表示部に表示するように、操作部１５２を制御する。システムコントローラ１５１は、ユーザが設定した情報を操作部１５２から受信し、ユーザが設定した情報に基づいて画像形成装置１００の動作シーケンスを制御する。また、システムコントローラ１５１は、画像形成装置の状態を示す情報を操作部１５２に送信する。なお、画像形成装置の状態を示す情報とは、例えば、画像形成枚数、画像形成動作の進行状況、原稿読取装置２０１及び画像印刷装置３０１におけるシート材のジャムや重送等に関する情報である。操作部１５２は、システムコントローラ１５１から受信した情報を表示部に表示する。

前述の如くして、システムコントローラ１５１は画像形成装置１００の動作シーケンスを制御する。

［ＡＣドライバ］
図３は、ＡＣドライバの構成を示す制御ブロック図である。ＡＣドライバ１６０は、交流電源１に接続される第１回路１６０ａと当該第１回路１６０ａと絶縁される第２回路１６０ｂとによって構成される。なお、図３に示すように、第１回路１６０ａはＡＣドライバ１６０における１次側に含まれ、第２回路１６０ｂはＡＣドライバ１６０における２次側に含まれる。

ＡＣドライバ１６０は、交流電源１から供給される電圧Ｖ及び定着ヒータ１６１に流れる電流Ｉを検出する検出部１６４、交流電源１から定着器３１８への電力供給を制御するリレー回路１６６、トライアック１６７、リレー回路１６６及びトライアック１６７を制御する制御部１６５を有する。

図３に示すように、検出部１６４は制御部１６５と絶縁されており、検出部１６４は第１回路１６０ａに設けられ、制御部１６５は第２回路１６０ｂに設けられる。検出部１６４は制御部１６５とアンテナＡＮＴによって電磁気的に結合されている。また、制御部１６５は、ＣＰＵ１５１ａと接続されており、ＣＰＵ１５１ａによって制御される。なお、アンテナＡＮＴについては後に説明する。

図３に示すように、交流電源１から出力される電圧はＡＣ／ＤＣ電源１６３にも入力される。ＡＣ／ＤＣ電源１６３は、交流電源１から出力される交流電圧を、例えば、５Ｖ及び２４Ｖの直流電圧に変換して出力する。５Ｖの直流電圧は、ＣＰＵ１５１ａ及び制御部１６５に供給される。また、２４Ｖの直流電圧は、リレー回路１６６及びトライアック駆動回路１６７ａに供給される。直流電圧５Ｖ及び２４Ｖは、画像形成装置１００の内部の各種装置にも供給される。なお、ＡＣ／ＤＣ電源１６３から出力される電圧は検出部１６４には供給されない。検出部１６４には、アンテナＡＮＴを介して制御部１６５から絶縁状態のまま電力が供給される。具体的な構成については後述する。

リレー回路１６６は、制御部１６５から出力される信号Ａによって制御される。例えば、制御部１６５から信号Ａ＝‘Ｈ’が出力されると、リレー回路１６６は、交流電源１から定着器３１８に電力が供給される状態になる。また、制御部１６５から信号Ａ＝‘Ｌ’が出力されると、リレー回路１６６は、交流電源１から定着器３１８への電力供給を遮断する状態になる。例えば、定着ヒータ１６１に流れる電流が所定値より高くなると（即ち、異常時に）信号Ａ＝‘Ｌ’がリレー回路１６６に出力される。なお、制御部１６５は、ＣＰＵ１５１ａからの指令に応じて信号Ａの出力を行う。

トライアック駆動回路１６７ａはトライアック１６７を制御する回路である。図４は、トライアック駆動回路１６７ａの構成を説明するブロック図である。図７に示すように、トライアック駆動回路１６７ａは、第２回路１６０ｂに設けられた発光素子１６８ａ及び第１回路１６０ａに設けられた受光素子１６８ｂによって構成されるフォトカプラ１６８と、受光素子１６８ｂの受光結果に応じてトライアック１６７を駆動する駆動回路１６９と、を有する。

制御部１６５からＨ－ＯＮ信号＝‘Ｈ’が出力されると、トライアック駆動回路１６７ａに設けられた発光素子１６８ａが点灯する。そして、トライアック駆動回路１６７ａに設けられた受光素子１６８ｂが発光素子１６８ａから出力された光を受光することに応じて、駆動回路１６９は、トライアック１６７がＯＮ状態になるようにトライアック１６７を駆動する。このように、第１回路１６０ａと第２回路１６０ｂとの絶縁が保たれた状態で、第２回路１６０ｂ側から第１回路１６０ａのトライアック１６７を制御することができる。

上述のようにしてトライアック１６７が制御されることによって、定着ヒータ１６１への電力の供給が行われる。定着ヒータ１６１に供給される電力の量は、トライアック１６７がＯＮ状態になるタイミングが制御されることによって調整される。

＜定着ヒータの温度制御＞
以下に、定着ヒータ１６１の温度を制御する方法を説明する。交流電源１から出力される電力はＡＣドライバ１６０を介して定着器３１８に設けられた定着ヒータ１６１内部の発熱体１６１ａに供給される。

検出部１６４は、交流電源１から供給される電圧Ｖ（抵抗器Ｒ２の両端電圧Ｖ）を検出する。また、検出部１６４は、抵抗器Ｒ２の両端電圧に基づいて、発熱体１６１ａに流れる電流Ｉを検出する。

検出部１６４は、入力される電圧Ｖ及び電流Ｉをアナログ値からデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器１６４ａを有する。検出部１６４は、Ａ／Ｄ変換器１６４ａによって変換された電圧Ｖ及び電流Ｉを所定の周期Ｔ（例えば、５０μｓ）でサンプリングする。検出部１６４は、電圧Ｖ及び電流Ｉのサンプリングを行う毎に、以下の式（１）乃至（３）のように、Ｖ＾２、Ｉ＾２、Ｖ＊Ｉの積算を行う。

検出部１６４は、積算した値をメモリ１６４ｂに記憶する。

また、検出部１６４は、電圧Ｖが負の値から正の値に変化するタイミング（以下、ゼロクロスタイミングと称する）を検出する。

検出部１６４は、ゼロクロスタイミングになると、電圧Ｖの実効値Ｖｒｍｓ、Ｉの実効値Ｉｒｍｓ、Ｖ＊Ｉ（＝Ｐ）の実効値Ｐｒｍｓを以下の式（４）乃至（６）を用いて演算する。

検出部１６４は、演算した実効値Ｖｒｍｓ、Ｉｒｍｓ、Ｐｒｍｓをメモリ１６４ｂに記憶する。なお、検出部１６４は、実効値Ｖｒｍｓ、Ｉｒｍｓ、Ｐｒｍｓを演算する毎に、メモリ１６４ｂに記憶されているＶ＾２、Ｉ＾２、Ｖ＊Ｉの積算値をリセットする。

また、検出部１６４は、ゼロクロスタイミングになると、メモリ１６４ｂに記憶されている実効値Ｖｒｍｓ、Ｉｒｍｓ、Ｐｒｍｓ及びゼロクロスタイミングになったことを、後述する方法によりアンテナＡＮＴを介して制御部１６５に通知する。

制御部１６５は、検出部１６４から取得した実効値Ｖｒｍｓ、Ｉｒｍｓ、Ｐｒｍｓをメモリ１６５ａに記憶する。また、制御部１６５は、ゼロクロスタイミングであることをＣＰＵ１５１ａに通知する（信号ＺＸ）。

ＣＰＵ１５１ａは、制御部１６５からゼロクロスタイミングであることが通知されると、制御部１６５のメモリ１６５ａに記憶されている実効値Ｖｒｍｓ、Ｉｒｍｓ、Ｐｒｍｓを取得する。このように、ＣＰＵ１５１ａは、ゼロクロスタイミング毎に実効値Ｖｒｍｓ、Ｉｒｍｓ、Ｐｒｍｓを取得する。即ち、本実施形態においては、信号ＺＸは、ＣＰＵ１５１ａが実効値Ｖｒｍｓ、Ｉｒｍｓ、Ｐｒｍｓを取得するためのトリガーとなる信号である。

定着器３１８は、サーモスタット１６２を有する。サーモスタット１６２は、当該サーモスタット１６２が所定の温度に到達すると発熱体１６１ａに電力が供給されないようにする機能を有する。

定着ヒータ１６１の付近には、定着ヒータ１６１の温度を検出するサーミスタ１５４が設けられている。図３に示すように、サーミスタ１５４はグラウンド（ＧＮＤ）に接続されている。サーミスタ１５４は、例えば、温度が高くなるほど抵抗値が低下する特性を有する。サーミスタ１５４の温度が変化するとサーミスタ１５４の両端の電圧Ｖｔも変化する。この電圧Ｖｔを検出することによって定着ヒータ１６１の温度が検出される。

サーミスタ１５４から出力されるアナログ信号としての電圧ＶｔはＡ／Ｄ変換器１５３に入力される。Ａ／Ｄ変換器１５３は、電圧Ｖｔをアナログ信号からデジタル信号に変換してＣＰＵ１５１ａに出力する。

ＣＰＵ１５１ａは、制御部１６５から取得した実効値Ｖｒｍｓ、Ｉｒｍｓ、Ｐｒｍｓ及びＡ／Ｄ変換器１５３から出力される電圧Ｖｔに基づいて制御部１６５を介してトライアックを制御することによって、定着ヒータ１６１の温度を制御する。以下に、定着ヒータ１６１の温度が制御される具体的な方法を説明する。

図５は、交流電源１の電圧Ｖ、発熱体１６１ａに流れる電流Ｉ、制御部１６５から出力されるＨ－ＯＮ信号及びゼロクロスタイミングを示すタイムチャートである。図５に示すように、ゼロクロスタイミングの周期Ｔｚｘは、交流電源１の電圧の周期に対応する。

図５に示すように、ゼロクロスタイミングからＨ－ＯＮ信号＝‘Ｈ’が出力されるタイミングｔ＿ｏｎ１までの時間Ｔｈが制御されることによって、発熱体１６１ａに流れる電流量（供給される電力量）が制御される。具体的には、例えば、時間Ｔｈが短いほど、発熱体１６１ａに流れる電流量は多くなる。即ち、時間Ｔｈが短くなるように制御されると、定着ヒータ１６１の温度は増大する。

本実施形態では、ＣＰＵ１５１ａは、制御部１６５を介して、ゼロクロスタイミングからタイミングｔ＿ｏｎ１までの時間を制御することによって発熱体１６１ａに流れる電流量を制御する。この結果、ＣＰＵ１５１ａは定着ヒータ１６１の温度を制御することができる。なお、本実施形態では、タイミングｔ＿ｏｎ１においてＨ－ＯＮ信号＝‘Ｈ’が出力されることに起因して流れる電流と同じ量且つ逆極性である電流が発熱体１６１ａに流れるように、トライアック１６７が制御される。具体的には、図５に示すように、タイミングｔ＿ｏｎ１から時間Ｔｚｘ／２が経過したタイミング（即ち、交流電源１の電圧の半周期後のタイミング）ｔ＿ｏｎ２においてもＨ－ＯＮ信号＝‘Ｈ’が出力される。

図６は、定着ヒータ１６１の温度を制御する方法を示すフローチャートである。以下に、図６を用いて、本実施形態における定着ヒータ１６１の温度制御について説明する。このフローチャートの処理は、ＣＰＵ１５１ａによって実行される。なお、このフローチャートの処理は、例えば、画像形成装置１００が起動されると実行される。

Ｓ１０１において、ＣＰＵ１５１ａは、例えば、Ａ／Ｄ変換器１５３から取得した電圧Ｖｔと定着ヒータ１６１の目標温度に対応する電圧Ｖ０との差分値に基づいて、時間Ｔｈを設定し、時間Ｔｈを制御部１６５に通知する。この結果、制御部１６５は、設定された時間Ｔｈに基づいてＨ－ＯＮ信号をトライアック駆動回路１６７ａに出力する。

その後、Ｓ１０２において、制御部１６５からＣＰＵ１５１ａに信号ＺＸが入力されると、Ｓ１０３において、ＣＰＵ１５１ａは、Ａ／Ｄ変換器１５３から出力される電圧Ｖｔ及び制御部１６５のメモリ１６５ａに記憶されている実効値Ｖｒｍｓ、Ｉｒｍｓ、Ｐｒｍｓを取得する。

その後、Ｓ１０４において、電力の実効値Ｐｒｍｓが閾値Ｐｔｈ以上である（Ｐｒｍｓ≧Ｐｔｈ）場合は、Ｓ１０９において、ＣＰＵ１５１ａは、現在設定されている時間Ｔｈを増大させる指示を制御部１６５に出力する。なお、時間Ｔｈを増大させる量は、予め決められた量であっても良いし、実効値Ｐｒｍｓと閾値Ｐｔｈとの差分値に基づいて決定されてもよい。

このように、電力の実効値Ｐｒｍｓが閾値Ｐｔｈ以上である場合に実効値Ｐｒｍｓが閾値Ｐｔｈより小さくなるように時間Ｔｈが設定されることによって、定着ヒータ１６１に過剰な電力が供給されてしまうことを抑制することができる。この結果、消費電力が増大することを抑制することができる。なお、閾値Ｐｔｈは、定着ヒータ１６１の温度を目標温度まで上昇させることができるような電力よりも大きい値に設定される。

その後、処理はＳ１１０に進む。

また、Ｓ１０４において、電力の実効値Ｐｒｍｓが閾値Ｐｔｈより小さい（Ｐｒｍｓ＜Ｐｔｈ）である場合は、処理はＳ１０５に進む。

Ｓ１０５において、電流の実効値Ｉｒｍｓが閾値Ｉｔｈ以上である（Ｉｒｍｓ≧Ｉｔｈ）場合は、Ｓ１０９において、ＣＰＵ１５１ａは、現在設定されている時間Ｔｈを増大させる指示を制御部１６５に出力する。なお、時間Ｔｈを増大させる量は、予め決められた量であっても良いし、実効値Ｉｒｍｓと閾値Ｉｔｈとの差分値に基づいて決定されてもよい。

このように、実効値Ｉｒｍｓが閾値Ｉｔｈ以上である場合に実効値Ｉｒｍｓが閾値Ｉｔｈより小さくなるように時間Ｔｈが制御されることによって、発熱体１６１ａに過剰な電流が供給されてしまうことを抑制することができる。この結果、定着ヒータ１６１の温度が過剰に上昇してしまうことを抑制することができる。なお、閾値Ｉｔｈは、定着ヒータ１６１の温度を目標温度まで上昇させることができるような電流よりも大きい値に設定される。

その後、処理はＳ１１０に進む。

また、Ｓ１０５において、実効値Ｉｒｍｓが閾値Ｉｔｈより小さい（Ｉｒｍｓ＜Ｉｔｈ）である場合は、処理はＳ１０６に進む。

Ｓ１０６において、Ａ／Ｄ変換器１５３から取得した電圧Ｖｔが、定着ヒータ１６１の目標温度に対応する電圧Ｖ０である場合は、処理はＳ１１０に進む。

また、Ｓ１０６において、Ａ／Ｄ変換器１５３から取得した電圧Ｖｔが、定着ヒータ１６１の目標温度に対応する電圧Ｖ０でない場合は、処理はＳ１０７に進む。

Ｓ１０７において、電圧Ｖｔが電圧Ｖ０より大きい場合は、Ｓ１０９において、ＣＰＵ１５１ａは、電圧Ｖｔと電圧Ｖ０との偏差が小さくなるように、現在設定されている時間Ｔｈを増大させる指示を制御部１６５に出力する。なお、時間Ｔｈを増大させる量は、予め決められた量であっても良いし、電圧Ｖ０と電圧Ｖｔとの差分値に基づいて決定されてもよい。

また、Ｓ１０７において、電圧Ｖｔが電圧Ｖ０より小さい場合は、Ｓ１０８において、ＣＰＵ１５１ａは、電圧Ｖｔと電圧Ｖ０との偏差が小さくなるように、現在設定されている時間Ｔｈを減少させる指示を制御部１６５に出力する。なお、時間Ｔｈを減少させる量は、予め決められた量であっても良いし、電圧Ｖ０と電圧Ｖｔとの差分値に基づいて決定されてもよい。

Ｓ１１０において、温度制御が継続される（即ち、印刷ジョブが継続される）場合は、処理はＳ１０２に戻る。

また、Ｓ１１０において、温度制御が終了する（即ち、印刷ジョブが終了する）場合は、Ｓ１１１において、ＣＰＵ１５１ａは、トライアック１６７の駆動を停止するように制御部１６５を制御する。

なお、例えば、時間Ｔｈを増大させることに起因して変化する電力の変化量は、電圧の実効値が例えば１００Ｖである場合と８０Ｖである場合とで異なる。具体的には、電圧の実効値が１００Ｖである場合に時間Ｔｈを増大させることに起因して変化する電力の変化量は、電圧の実効値が８０Ｖである場合に時間Ｔｈを増大させることに起因して変化する電力の変化量よりも大きい。ＣＰＵ１５１ａは、電圧の実効値Ｖｒｍｓに基づいて時間Ｔｈを制御する。

以上が、定着ヒータ１６１の温度を制御する方法である。

＜アンテナＡＮＴ＞
｛制御部から検出部への電力供給｝
第１回路１６０ａに設けられた検出部１６４は、第２回路１６０ｂに設けられた制御部１６５と絶縁され、第１通信部としてのコイル（巻線）Ｌ１及び第２通信部としてのコイル（巻線）Ｌ２で構成されるアンテナＡＮＴにより制御部１６５と電磁気的に結合される。コイルＬ２には、振幅変調された高周波（例えば１３．５６ＭＨｚ）の信号が出力される。コイルＬ２には当該信号に応じた交流電流が流れ、当該交流電流が流れることに起因してコイルＬ２に発生する交流磁界によって、コイルＬ１に交流電圧が発生する。検出部１６４はコイルＬ１に発生する交流電圧によって動作する。このように、本実施形態では、制御部１６５からアンテナＡＮＴを介して検出部１６４に電力が供給される。この結果、第１回路１６０ａに検出部１６４を動作させるための電源を設ける必要がないため、装置の大型化及びコストの増大を抑制することができる。なお、制御部１６５は、例えば、検出部１６４が電圧Ｖ及び電流Ｉを検出する周期よりも短い周期で検出部１６４に電力を供給する。また、制御部１６５は、画像形成装置１００がスリープ中である期間は、検出部１６４に電力を供給しなくてもよい。

｛制御部と検出部とのデータ通信｝
図７は、振幅変調された信号を示す図である。図７に示すように、‘０’及び’１‘を表す信号は、第１の振幅を有する信号と第１の振幅よりも小さい第２の振幅を有する信号との組み合わせで表される。例えば、’１‘を表す信号は、１ビットの前半が第１の振幅を有する信号で表され、１ビットの後半が第２の振幅を有する信号で表される。また、’０‘を表す信号は、１ビットの前半が第２の振幅を有する信号で表され、１ビットの後半が第１の振幅を有する信号で表される。

コイルＬ２には、図７に示すような、振幅が変調された信号が出力される。この結果、コイルＬ１には、コイルＬ２に出力された信号に対応する信号が発生する。

検出部１６４は、例えば、検出部１６４に設けられた可変抵抗１６４ｃの抵抗値を制御部１６５に送信するデータに応じて変化させる。この結果、コイルＬ１のインピーダンスが変化することに起因してコイルＬ１に発生する信号が変化し、制御部１６５にデータが送信される。検出部１６４は、このようにしてコイルＬ１に発生する信号にデータを重畳することによって制御部１６５にデータを送信する。なお、データとは、実効値Ｖｒｍｓ、Ｉｒｍｓ、Ｐｒｍｓ及びゼロクロスタイミングを示す信号ＺＸ等に対応する。

制御部１６５は、検出部１６４がコイルＬ１に発生する信号にデータを重畳することに起因してコイルＬ２に発生する信号から当該データを抽出する。具体的には、制御部１６５は、検出部１６４がコイルＬ１に発生する信号にデータを重畳する際にコイルＬ１のインピーダンスを変化させることに起因してコイルＬ２に発生する信号の変化を検知することによって、検出部１６４からのデータを読み取る。

このようにして、検出部１６４はアンテナＡＮＴによって電磁気的に結合された制御部１６５にデータを送信する。即ち、検出部１６４は、コイルＬ１とコイルＬ２との無線通信によって制御部１６５にデータを送信する。

以上のように、本実施形態では、第１回路１６０ａに設けられた検出部１６４は、第２回路１６０ｂに設けられた制御部１６５と絶縁され、コイルＬ１及びコイルＬ２で構成されるアンテナＡＮＴによって制御部１６５と電磁気的に結合される。具体的には、制御部１６５が出力した信号に応じてコイルＬ２に流れる交流電流に起因してコイルＬ２に発生する交流磁界によって、コイルＬ１に交流電圧が発生する。検出部１６４はコイルＬ１に発生する交流電圧によって動作する。このように、本実施形態では、制御部１６５からアンテナＡＮＴを介して検出部１６４に電力が供給される。この結果、第１回路１６０ａに検出部１６４を動作させるための電源を設ける必要がないため、第１回路１６０ａと第２回路１６０ｂとの絶縁状態を保ちつつ、装置の大型化及びコストの増大を抑制することができる。

また、本実施形態では、検出部１６４は、例えば、コイルＬ１のインピーダンスを変化させてコイルＬ１に発生する信号を変化させることによって、制御部１６５にデータを送信する。そして、制御部１６５は、当該変化を検知することによって、検出部１６４からのデータを読み取る。このようにして、検出部１６４はアンテナＡＮＴによって電磁気的に結合された制御部１６５にデータを送信する。この結果、第１回路１６０ａと第２回路１６０ｂとの間にトランスを設ける必要がないため、第１回路１６０ａと第２回路１６０ｂとの絶縁状態を保ちつつ、装置の大型化及びコストの増大を抑制することができる。

〔第２実施形態〕
画像形成装置１００の構成が第１実施形態と同様である部分については、説明を省略する。

図８は、本実施形態におけるＡＣドライバ１６０の構成を示すブロック図である。図８に示すように、本実施形態におけるＡＣドライバ１６０には、抵抗器Ｒ４が第１回路１６０ａに設けられている。抵抗器Ｒ４は、第１回路１６０ａに流れる電流の総量である電流Ｉ２を検出するための抵抗器である。

検出部１６４は、第１実施形態で説明した方法（即ち、抵抗器Ｒ３から検出される電流Ｉに基づいて実効値Ｉｒｍｓを演算する方法）と同様の方法で、電流Ｉ２の検出結果に基づいて実効値Ｉ２ｒｍｓを演算する。検出部１６４は、当該実効値Ｉ２ｒｍｓをアンテナＡＮＴを介して制御部１６５に送信する。

ＣＰＵ１５１ａは、電流Ｉ２の検出結果に基づく実効値Ｉ２ｒｍｓと閾値Ｉ２ｔｈとを比較し、比較結果に基づいて時間Ｔｈを制御する。

図９は、定着ヒータ１６１の温度を制御する方法を示すフローチャートである。以下に、図９を用いて、本実施形態における定着ヒータ１６１の温度制御について説明する。このフローチャートの処理は、ＣＰＵ１５１ａによって実行される。なお、このフローチャートの処理は、例えば、画像形成装置１００が起動されると実行される。

Ｓ２０１において、ＣＰＵ１５１ａは、例えば、Ａ／Ｄ変換器１５３から取得した電圧Ｖｔと定着ヒータ１６１の目標温度に対応する電圧Ｖ０との差分値に基づいて、時間Ｔｈを設定し、時間Ｔｈを制御部１６５に通知する。この結果、制御部１６５は、設定された時間Ｔｈに基づいてＨ－ＯＮ信号をトライアック駆動回路１６７ａに出力する。

Ｓ２０２からＳ２０５の処理は、図５におけるＳ１０２からＳ１０５までの処理と同様であるため説明を省略する。

Ｓ２０６において、実効値Ｉ２ｒｍｓが閾値Ｉ２ｔｈ以上である（Ｐｒｍｓ≧Ｐｔｈ）場合は、Ｓ２１１において、ＣＰＵ１５１ａは、現在設定されている時間Ｔｈを増大させる指示を制御部１６５に出力する。なお、時間Ｔｈを増大させる量は、予め決められた量であっても良いし、実効値Ｉ２ｒｍｓと閾値Ｉ２ｔｈとの差分値に基づいて決定されてもよい。なお、閾値Ｉ２ｔｈは、画像形成装置１００において使用できる電力の総量よりも小さい値に設定される。

Ｓ２０７からＳ２１０までの処理及びＳ２１２の処理は、図５におけるＳ１０６からＳ１１１までの処理と同様であるため説明を省略する。

以上のように、本実施形態におけるＡＣドライバ１６０には、第１回路１６０ａに流れる電流の総量である電流Ｉ２を検出するための抵抗器Ｒ４が第１回路１６０ａに設けられている。実効値Ｉ２ｒｍｓが閾値Ｉ２ｔｈを超えないように時間Ｔｈが制御されることによって、装置全体に供給される電力が画像形成装置１００において使用できる電力を超えてしまうことを抑制することができる。

なお、第１実施形態及び第２実施形態におけるＣＰＵ１５１ａの機能を制御部１６５が有する構成であってもよいし、制御部１６５の機能をＣＰＵ１５１ａが有する構成であってもよい。

第１実施形態及び第２実施形態における電圧Ｖ、電流Ｉ、電流Ｉ２等は、負荷に供給される電力に関するパラメータに対応する。

また、第１実施形態及び第２実施形態におけるトライアック駆動回路１６７ａ及びトライアック１６７はそれぞれ調整手段及びトライアック回路に含まれる。

また、第１実施形態及び第２実施形態では、ＣＰＵ１５１ａは、信号ＺＸが入力されることに応じて実効値を取得したが、この限りではない。例えば、ＣＰＵ１５１ａは、ＣＰＵ１５１ａの内部に設けられたタイマによる計測時間が電圧Ｖの１周期に対応する時間になったら実効値を取得する構成でもよい。即ち、信号ＺＸが制御部１６５からＣＰＵ１５１ａに入力される構成でなくてもよい。

また、第１実施形態及び第２実施形態では、発熱体１６１ａに供給される電力を調整する構成として、トライアック１６７が用いられたが、この限りではない。例えば、第１回路１６０ａにおける回路の抵抗を変化させて発熱体１６１ａに供給される電圧及び電流の振幅を変調することによって発熱体１６１ａに供給される電力を調整する構成が用いられてもよい。

また、第１実施形態及び第２実施形態においては、検出部１６４は、コイルＬ１のインピーダンスを変化させてコイルＬ１に発生する信号の振幅を変調することによってデータを制御部１６５に送信したが、この限りではない。例えば、検出部１６４は、コイルＬ１に発生する信号の周波数を変調することによってデータを制御部１６５に送信する構成であってもよい。

また、第１実施形態及び第２実施形態においては、検出部１６４と制御部１６５との間の無線通信を行う方法としてＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）が用いられるが、検出部１６４と制御部１６５との間の無線通信を行う方法は、これに限定されるわけではない。例えば、検出部１６４と制御部１６５との間の無線通信を行う方法として赤外線通信などの方法が用いられてもよい。

また、第１実施形態及び第２実施形態においては、第１回路１６０ａは商用電源に接続されているが、この限りではない。例えば、第１回路１６０ａは、バッテリー等の所定電源に接続される構成でもよい。

なお、検出部１６４及びコイルＬ１は第１通信部に含まれ、検出部１６４は送信部に含まれる。また、コイルＬ２は第２通信部に含まれる。また、抵抗Ｒ３は検出手段に含まれる。

１ 商用電源
１００ 画像形成装置
１５１ａ ＣＰＵ
１６０ ＡＣドライバ
１６１ 定着ヒータ
１６１ａ 発熱体
１６４ 検出部
１６５ 制御部
１６７ トライアック
１６７ａ トライアック駆動回路
３１８ 定着器
Ｌ１、Ｌ２ コイル

Claims (14)

1. 商用電源と接続される第１回路と、前記第１回路と絶縁される第２回路と、を有する電源装置において、
   前記第１回路に設けられ、前記商用電源から前記第１回路に設けられた負荷に供給される電力を調整する調整手段と、
   前記第２回路に設けられ、前記調整手段を制御する制御手段と、
   前記第１回路に接続され且つ前記商用電源から前記負荷に供給される交流電圧に対応する交流電圧が入力される変換手段であって、前記交流電圧の値をアナログ値からデジタル値に変換する変換手段と、
   前記第１回路に設けられ、第１の巻線を備える第１通信部と、
   前記第２回路に設けられ且つ第２の巻線を備える第２通信部であって、前記第１通信部と絶縁され且つ前記第１の巻線と前記第２の巻線とを用いた無線通信を前記第１通信部と行う第２通信部と、
   を有し、
   前記変換手段は、前記制御手段から前記第２の巻線に出力される電圧に起因して前記第１の巻線に誘起される電圧による電力により、前記交流電圧の値を前記アナログ値から前記デジタル値に変換する動作を行うことが可能であり、
   前記第１通信部は、前記変換手段が変換したデジタル値に関する情報を、前記第１の巻線に誘起された電圧の信号を用いて前記無線通信によって前記第２通信部を介して前記制御手段に送信することを特徴とする電源装置。
2. 前記制御手段は、前記第１通信部から送信された前記情報に基づいて、前記調整手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記負荷はヒータであり、
   前記電源装置は、前記ヒータの温度を検出する第２の検出手段を有し、
   前記制御手段は、前記第２の検出手段によって検出された温度に基づいて、前記調整手段を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
4. 前記制御手段は、前記第２の検出手段によって検出された温度が目標温度になるように前記調整手段を制御することを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
5. 前記制御手段から前記第２の巻線に電圧が出力されない状態において、前記変換手段による前記交流電圧の値の前記アナログ値から前記デジタル値への変換の動作は行われないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電源装置。
6. 前記制御手段から前記第２の巻線に電圧が出力されない状態において、前記変換手段には電力が供給されないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電源装置。
7. 前記電源装置は、前記商用電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する電源変換手段を有し、
   前記制御手段には前記電源変換手段から出力される直流電圧に基づく電力が供給され、
   前記変換手段には前記電源変換手段から出力される直流電圧に基づく電力は供給されないことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電源装置。
8. 前記第１通信部は、前記第１の巻線のインピーダンスを制御することによって前記情報を送信する送信部を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電源装置。
9. 前記第１の巻線には可変抵抗が接続されており、
   前記第１通信部は、前記可変抵抗の抵抗値を変化させることにより、前記第１の巻線のインピーダンスを制御することを特徴とする請求項８に記載の電源装置。
10. 前記制御手段は、前記交流電圧に対応する交流電圧の実効値に基づいて前記調整手段を制御することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の電源装置。
11. 前記電源装置は、
    前記第２回路に設けられ、光を出力する発光素子と、
    前記第１回路に設けられ、前記発光素子から出力される前記光を受光する受光素子と、
    前記受光素子による前記光の受光に応じて前記調整手段を駆動する駆動手段と、
    を有し、
    前記制御手段は、前記発光素子の発光を制御することによって、前記調整手段を制御することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の電源装置。
12. 前記調整手段はトライアック回路であり、
    前記制御手段は、前記負荷に供給される電力を増大させる場合は前記トライアック回路がＯＮ状態である期間を増大させ、前記負荷に供給される電力を減少させる場合は前記トライアック回路がＯＮ状態である期間を減少させることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の電源装置。
13. 前記第１通信部及び前記第２通信部は、ＮＦＣによる前記無線通信を行うことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の電源装置。
14. 請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の電源装置と、
    前記負荷としてのヒータと、
    シートにトナー像を転写する転写手段と、
    前記転写手段によって前記シートに転写された前記トナー像を、前記ヒータによる熱によって前記シートに定着させる定着手段と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。

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