特許 6039219 加熱装置及び画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6039219

(24)【登録日】2016年11月11日

(45)【発行日】2016年12月7日

(54)【発明の名称】加熱装置及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/00 20060101AFI20161128BHJP

   G03G 15/20 20060101ALI20161128BHJP

   G03G 21/00 20060101ALI20161128BHJP

【ＦＩ】

   H05B3/00 310D

   G03G15/20 555

   G03G21/00 398

   H05B3/00 335

【請求項の数】10

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2012-87406(P2012-87406)

(22)【出願日】2012年4月6日

(65)【公開番号】特開2013-218841(P2013-218841A)

(43)【公開日】2013年10月24日

【審査請求日】2015年4月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123559

【弁理士】

【氏名又は名称】梶 俊和

(74)【代理人】

【識別番号】100066061

【弁理士】

【氏名又は名称】丹羽 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100177437

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 英子

(72)【発明者】

【氏名】藤原 悠二

【審査官】 横溝 顕範

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１１３１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１２２６５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第４２２７３４９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００３−１２３９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１９３０２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０３５２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１８６９３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１７４９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２２６８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０５４９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２２１６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１４３０００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ １／００−３／００

Ｇ０３Ｇ １３／２０

Ｇ０３Ｇ １５／００

Ｇ０３Ｇ １５／２０

Ｇ０３Ｇ １５／３６

Ｇ０３Ｇ ２１／００−２１／０２

Ｇ０３Ｇ ２１／１４

Ｇ０３Ｇ ２１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電源から電力が供給されると発熱する発熱体と、前記発熱体の温度を検知する温度検知手段と、前記発熱体を流れる電流値を検知する電流検知手段と、前記交流電源から供給される交流電圧のゼロクロスに応じたゼロクロス信号を出力するゼロクロス検知手段と、前記ゼロクロス信号に応じて前記交流電圧の位相角を制御することにより前記発熱体に供給する電力を制御することによって、前記発熱体の温度を制御する制御手段と、を備えた加熱装置において、
前記制御手段は、前記温度検知手段によって検知された温度に基づき求められた前記発熱体への供給電力比と、前記発熱体に供給可能な電流値と、前記電流検知手段が検知した電流値と、を用いて最大供給可能電力比を算出し、算出した前記最大供給可能電力比が電力閾値以上の場合であり、かつ前記温度検知手段で検知した温度が閾値温度以下の場合に、前記交流電源の入力電圧が低下したと判断することを特徴とする加熱装置。

【請求項2】

前記制御手段は、前記最大供給可能電力比が前記電力閾値以上であり、かつ前記温度検知手段が検知した温度が前記閾値温度より大きい場合に、前記交流電源の入力電圧が低下したと判断せずに、動作を継続することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。

【請求項3】

交流電源から電力が供給されると発熱する発熱体と、前記発熱体の温度を検知する温度検知手段と、前記発熱体を流れる電流値を検知する電流検知手段と、前記交流電源から供給される交流電圧のゼロクロスに応じたゼロクロス信号を出力するゼロクロス検知手段と、前記ゼロクロス信号に応じて前記交流電圧の位相角を制御することにより前記発熱体に供給する電力を制御することによって、前記発熱体の温度を制御する制御手段と、を備えた加熱装置において、
前記制御手段は、前記温度検知手段によって検知された温度に基づき求められた前記発熱体への供給電力比と、前記発熱体に供給可能な電流値と、前記電流検知手段が検知した電流値と、を用いて最大供給可能電力比を算出し、算出した前記最大供給可能電力比が電力閾値以上の場合であり、かつ前記温度検知手段が検知した温度と前記発熱体の目標温度との差分が所定の温度閾値以上の場合に、前記交流電源の入力電圧が低下したと判断することを特徴とする加熱装置。

【請求項4】

前記制御手段は、前記最大供給可能電力比が前記電力閾値以上であり、かつ前記温度検知手段が検知した温度と前記発熱体の目標温度との差分が前記所定の温度閾値より小さい場合に、前記交流電源の入力電圧が低下したと判断せずに、動作を継続することを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。

【請求項5】

記録紙に画像を形成するための画像形成手段と、
前記画像形成手段により画像が形成された記録紙を加熱することにより該記録紙に画像を定着するために、交流電源から電力が供給されると発熱する発熱体を有する定着手段と、
前記発熱体の温度を検知する温度検知手段と、
前記発熱体を流れる電流値を検知する電流検知手段と、
前記交流電源から供給される交流電圧のゼロクロスに応じたゼロクロス信号を出力するゼロクロス検知手段と、
前記ゼロクロス信号に応じて前記交流電圧の位相角を制御することにより前記発熱体に供給する電力を制御することによって、前記発熱体の温度を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記温度検知手段によって検知された温度に基づき求められた前記発熱体への供給電力比と、前記発熱体に供給可能な電流値と、前記電流検知手段が検知した電流値と、を用いて最大供給可能電力比を算出し、算出した前記最大供給可能電力比が電力閾値以上の場合であり、かつ前記温度検知手段で検知した温度が閾値温度以下の場合に、前記交流電源の入力電圧が低下したと判断することを特徴とする画像形成装置。

【請求項6】

前記制御手段は、前記最大供給可能電力比が前記電力閾値以上であり、かつ前記温度検知手段が検知した温度が前記閾値温度より大きい場合に、前記交流電源の入力電圧が低下したと判断せずに、動作を継続することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。

【請求項7】

記録紙に画像を形成するための画像形成手段と、
前記画像形成手段により画像が形成された記録紙を加熱することにより該記録紙に画像を定着するために、交流電源から電力が供給されると発熱する発熱体を有する定着手段と、
前記発熱体の温度を検知する温度検知手段と、
前記発熱体を流れる電流値を検知する電流検知手段と、
前記交流電源から供給される交流電圧のゼロクロスに応じたゼロクロス信号を出力するゼロクロス検知手段と、
前記ゼロクロス信号に応じて前記交流電圧の位相角を制御することにより前記発熱体に供給する電力を制御することによって、前記発熱体の温度を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記温度検知手段によって検知された温度に基づき求められた前記発熱体への供給電力比と、前記発熱体に供給可能な電流値と、前記電流検知手段が検知した電流値と、を用いて最大供給可能電力比を算出し、算出した前記最大供給可能電力比が電力閾値以上の場合であり、かつ前記温度検知手段が検知した温度と前記発熱体の目標温度との差分が所定の温度閾値以上の場合に、前記交流電源の入力電圧が低下したと判断することを特徴とする画像形成装置。

【請求項8】

前記制御手段は、前記最大供給可能電力比が前記電力閾値以上であり、かつ前記温度検知手段が検知した温度と前記発熱体の目標温度との差分が前記所定の温度閾値より小さい場合に、前記交流電源の入力電圧が低下したと判断せずに、動作を継続することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。

【請求項9】

前記定着手段は、筒状のフィルム又はベルトと、前記フィルム又は前記ベルトと接触してニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記発熱体と前記温度検知手段は、前記フィルム又は前記ベルトの内部に設けられ、前記ニップ部に記録紙が搬送されることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項10】

データを記憶する記憶部と、前記記憶部を制御する記憶制御部を有し、
前記制御手段は、前記交流電源の入力電圧の低下を検知すると、前記記憶制御部に通知することを特徴とする請求項５乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いる加熱装置、及び加熱装置を備えた画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電子写真方式の複写機やレーザビームプリンタなどの画像形成装置が備える加熱定着装置は、電子写真プロセスなどの画像形成手段により転写紙上に形成された未定着画像（トナー像）を転写紙上に定着させるものである。加熱定着装置の例として、例えば特許文献１には、ハロゲンヒータを熱源とする熱ローラ式の加熱定着装置やセラミックヒータを熱源とするフィルム加熱式の加熱定着装置が開示されている。

【0003】

一般的に、熱源となるヒータは、双方向サイリスタ（以下、「トライアック」とする）等のスイッチング素子を介して商用交流電源に接続されており、商用交流電源より電力が供給される。ヒータを熱源とする加熱定着装置には、温度検知素子、例えばサーミスタ感温素子が設けられている。そして、温度検知素子により加熱定着装置の温度が検知され、その検知された温度情報に基づいて、シーケンスコントローラがスイッチング素子のオン／オフ制御を行う。これにより、加熱定着装置の熱源であるヒータへの電力の供給、又は遮断が行われ、加熱定着装置の温度が目標とする温度になるように温度制御が行われる。セラミックヒータへのオン／オフ制御は、通常、商用交流電源の位相制御又は波数制御により行われる。

【0004】

加熱定着装置の温度を調整する際に、シーケンスコントローラは、温度検知素子から検知される温度と、予め設定されている目標温度とを比較することによって、ヒータに供給する電力比を算出する。更に、シーケンスコントローラは、算出された電力比に対応する位相角又は波数を決定し、その位相条件又は波数条件でスイッチング素子をオン／オフ制御する。

【0005】

次に、商用交流電源電圧が低下したことを検知する手段を有するスイッチング電源について説明する。スイッチング電源において、商用交流電源の電圧が低下した状態で、スイッチング動作を継続すると、スイッチング電流の過電流状態による定格電流値の超過や、回路構成部品の異常発熱による各素子へのストレス印加の可能性があった。そのため、例えば特許文献２では、商用交流電源からの入力電圧が低下したことを検知するために、交流電圧を整流平滑した後の直流電圧値を監視するスイッチング電源が開示されている。

【0006】

図１０は、特許文献２で開示されているスイッチング電源の機能ブロック図である。図１０のスイッチング電源は、交流電源１から交流電圧Ｖ_ＡＣを入力し直流電圧に変換する整流回路２と、平滑コンデンサ３により直流電圧に平滑された入力電圧Ｖ_ＩＮを整流平滑して、直流出力電圧Ｖ_ＯＵＴを出力する安定化電源回路７から構成されている。更に、スイッチング電源は、交流電圧Ｖ_ＡＣを監視し、これが遮断されたときに入力断信号を出力する入力断検出回路５と、入力電圧Ｖ_ＩＮを監視し、所定の電圧値以下となったときに、安定化電源回路７の動作を停止させる低入力電圧保護回路６を備える。低入力電圧保護回路６は、平滑コンデンサ３で平滑された直流電圧Ｖ_ＩＮの電圧値を、低入力電圧保護回路６内の分圧抵抗により所定電圧以下かどうか検知する。そして、交流電圧Ｖ_ＩＮの電圧値が所定電圧以下に低下したことを検知した場合、低入力電圧保護回路６は、安定化電源回路７からの出力を停止するように動作し、一次側である入力側の素子等の部品を保護するように動作する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００９−１８６９３３号公報

【特許文献2】特許第３３７２９１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献２において開示されたスイッチング電源においては、商用交流電源の入力電圧が徐々に低下し、低入力電圧保護回路６が動作した場合、次のような課題がある。すなわち、スイッチング電源の直流出力電圧Ｖ_ＯＵＴを用いて、ハードディスク装置等の記録装置に記録データの書き込みを行っていたときに、低入力電圧保護回路６が動作し、スイッチング電源の出力が停止されると、記録装置への電力供給が遮断される。その結果、記録装置に書き込み途中であった記録データが正常に書き込まれない可能性があり、記録データにダメージを与えてしまう場合があった。

【0009】

そこで、この課題を解決するためには、スイッチング電源の出力が停止される前に、記録装置の書き込み動作を安全に停止させる必要がある。図１０に示した特許文献２の回路構成において、低入力電圧保護回路６で入力電圧Ｖ_ＩＮが所定電圧以下であることが検知されたときには、所定時間内に、記録装置に電源出力が停止することを通知して、書き込み動作を停止させる。そして、所定時間が経過した後に、安定化電源回路７からの出力を停止させることにより、記録データにダメージを与えてしまう事態を回避することができる。また、低入力電圧保護回路６よりも高い電圧において、商用交流電源の入力電圧の低電圧検知を行う低電圧検知回路をスイッチング電源に別途設ける方法も考えられる。この方法によっても、商用交流電源の入力電圧が低下していることを検知し、安定化電源回路７からの出力を停止する前に、記録装置への書き込み動作を停止させることができる。

【0010】

ところが、そのためには、一定時間後に安定化電源回路の出力を停止させる遅延回路、もしくは商用交流電源の入力電圧が低下していることを検知する低電圧検知回路が別途、必要になるため、回路規模が大きくなり、コストアップとなる課題があった。

【0011】

本発明はこのような状況のもとでなされたものであり、回路の追加もしくはコストアップすることなく、商用交流電源の入力電圧の低下を検知することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

前述の課題を解決するために、本発明は以下の構成を備える。

【0013】

（１）交流電源から電力が供給されると発熱する発熱体と、前記発熱体の温度を検知する温度検知手段と、前記発熱体を流れる電流値を検知する電流検知手段と、前記交流電源から供給される交流電圧のゼロクロスに応じたゼロクロス信号を出力するゼロクロス検知手段と、前記ゼロクロス信号に応じて前記交流電圧の位相角を制御することにより前記発熱体に供給する電力を制御することによって、前記発熱体の温度を制御する制御手段と、を備えた加熱装置において、前記制御手段は、前記温度検知手段によって検知された温度に基づき求められた前記発熱体への供給電力比と、前記発熱体に供給可能な電流値と、前記電流検知手段が検知した電流値と、を用いて最大供給可能電力比を算出し、算出した前記最大供給可能電力比が電力閾値以上の場合であり、かつ前記温度検知手段で検知した温度が閾値温度以下の場合に、前記交流電源の入力電圧が低下したと判断することを特徴とする加熱装置。
（２）交流電源から電力が供給されると発熱する発熱体と、前記発熱体の温度を検知する温度検知手段と、前記発熱体を流れる電流値を検知する電流検知手段と、前記交流電源から供給される交流電圧のゼロクロスに応じたゼロクロス信号を出力するゼロクロス検知手段と、前記ゼロクロス信号に応じて前記交流電圧の位相角を制御することにより前記発熱体に供給する電力を制御することによって、前記発熱体の温度を制御する制御手段と、を備えた加熱装置において、前記制御手段は、前記温度検知手段によって検知された温度に基づき求められた前記発熱体への供給電力比と、前記発熱体に供給可能な電流値と、前記電流検知手段が検知した電流値と、を用いて最大供給可能電力比を算出し、算出した前記最大供給可能電力比が電力閾値以上の場合であり、かつ前記温度検知手段が検知した温度と前記発熱体の目標温度との差分が所定の温度閾値以上の場合に、前記交流電源の入力電圧が低下したと判断することを特徴とする加熱装置。
（３）記録紙に画像を形成するための画像形成手段と、前記画像形成手段により画像が形成された記録紙を加熱することにより該記録紙に画像を定着するために、交流電源から電力が供給されると発熱する発熱体を有する定着手段と、前記発熱体の温度を検知する温度検知手段と、前記発熱体を流れる電流値を検知する電流検知手段と、前記交流電源から供給される交流電圧のゼロクロスに応じたゼロクロス信号を出力するゼロクロス検知手段と、前記ゼロクロス信号に応じて前記交流電圧の位相角を制御することにより前記発熱体に供給する電力を制御することによって、前記発熱体の温度を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記温度検知手段によって検知された温度に基づき求められた前記発熱体への供給電力比と、前記発熱体に供給可能な電流値と、前記電流検知手段が検知した電流値と、を用いて最大供給可能電力比を算出し、算出した前記最大供給可能電力比が電力閾値以上の場合であり、かつ前記温度検知手段で検知した温度が閾値温度以下の場合に、前記交流電源の入力電圧が低下したと判断することを特徴とする画像形成装置。
（４）記録紙に画像を形成するための画像形成手段と、前記画像形成手段により画像が形成された記録紙を加熱することにより該記録紙に画像を定着するために、交流電源から電力が供給されると発熱する発熱体を有する定着手段と、前記発熱体の温度を検知する温度検知手段と、前記発熱体を流れる電流値を検知する電流検知手段と、前記交流電源から供給される交流電圧のゼロクロスに応じたゼロクロス信号を出力するゼロクロス検知手段と、前記ゼロクロス信号に応じて前記交流電圧の位相角を制御することにより前記発熱体に供給する電力を制御することによって、前記発熱体の温度を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記温度検知手段によって検知された温度に基づき求められた前記発熱体への供給電力比と、前記発熱体に供給可能な電流値と、前記電流検知手段が検知した電流値と、を用いて最大供給可能電力比を算出し、算出した前記最大供給可能電力比が電力閾値以上の場合であり、かつ前記温度検知手段が検知した温度と前記発熱体の目標温度との差分が所定の温度閾値以上の場合に、前記交流電源の入力電圧が低下したと判断することを特徴とする画像形成装置。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、回路の追加もしくはコストアップすることなく、商用交流電源の入力電圧の低下を検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施例１、２の画像形成装置の概略構成図、及び加熱装置の断面図

【図2】実施例１、２のセラミックヒータの駆動を制御する回路構成を示す図

【図3】実施例１のセラミックヒータに流れる電流波形を示す図

【図4】実施例１、２の波数制御におけるヒータへの電力供給パターンを示した図

【図5】実施例１、２のハイブリッド制御時にヒータに流れる電流波形を示した図

【図6】実施例１の商用交流電源の入力電圧低下の検知方法を説明する図

【図7】実施例１の商用交流電源の入力電圧低下を検知する制御シーケンスを示すフローチャート

【図8】実施例２の商用交流電源の入力電圧低下の検知方法を説明する図

【図9】実施例２の商用交流電源の入力電圧低下を検知する制御シーケンスを示すフローチャート

【図10】従来例のスイッチング電源の機能ブロック図

【発明を実施するための形態】

【0017】

次に、上述した課題を解決するための本発明の具体的な構成について、以下に実施例に基づき説明する。なお、以下に示す実施例は一例であって、この発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

【実施例1】

【0018】

＜画像形成装置の概要＞
図１（ａ）は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置の概略構成図であり、画像形成装置の一例として、レーザビームプリンタの概略構成を示している。画像形成装置本体１００（以下、「本体１００」という）は、記録紙Ｓを収納するカセット１０２を有する。そして、カセット１０２の記録紙Ｓの有無を検知するカセット有無センサ１０３、複数個のマイクロスイッチで構成され、カセット１０２の記録紙Ｓのサイズを検知するカセットサイズセンサ１０４を有する。また、カセット１０２から記録紙Ｓを繰り出す給紙ローラ１０５等が設けられている。また、給紙ローラ１０５の記録紙Ｓの搬送方向の下流側には、記録紙Ｓを同期搬送するレジストローラ対１０６が設けられている。

【0019】

レジストローラ対１０６の記録紙Ｓの搬送方向の下流側には、レーザスキャナ部１０７からのレーザ光に基づいて、記録紙Ｓ上にトナー像を形成する画像形成部１０８が設けられている。更に、画像形成部１０８の記録紙Ｓの搬送方向下流側には、記録紙Ｓ上に形成されたトナー像を加熱定着する、本実施例の加熱定着装置である定着器１０９が設けられている。定着器１０９の記録紙Ｓの搬送方向下流側には、排紙部の搬送状態を検知する排紙センサ１１０、記録紙Ｓを排紙する排紙ローラ１１１、記録の完了した記録紙Ｓを積載する積載トレイ１１２が設けられている。記録紙Ｓの搬送基準は、記録紙Ｓの画像形成装置の搬送方向に直交する方向の長さ、つまり記録紙Ｓの幅に対して中央になるように設定されている。

【0020】

レーザスキャナ部１０７は、後述する外部装置１３１から送出される画像信号（画像信号ＶＤＯ）に基づいて、変調されたレーザ光を発光するレーザユニット１１３を有する。また、レーザスキャナ部１０７は、レーザユニット１１３からのレーザ光を、後述する感光ドラム１１７上に走査するためのポリゴンモータ１１４、結像レンズ１１５、折り返しミラー１１６等により構成されている。画像形成部１０８は、公知の電子写真プロセスに必要な、感光ドラム１１７、１次帯電ローラ１１９、現像器１２０、転写帯電ローラ１２１、クリーナ１２２等から構成されている。

【0021】

定着器１０９は、定着フィルム１０９ａ、加圧ローラ１０９ｂ、定着フィルム１０９ａ内部に設けたセラミックヒータ１０９ｃ（以下、「ヒータ１０９ｃ」ともいう）、セラミックヒータの表面温度を検知する温度検知素子であるサーミスタ１０９ｄから構成される。また、本実施例では、メインモータ１２３は、給紙ローラ１０５に対しては給紙ローラクラッチ１２４を介して、レジストローラ対１０６に対してはレジストローラ１２５を介して、駆動力を与えている。更に、メインモータ１２３は、感光ドラム１１７を含む画像形成部１０８の各ユニット、定着器１０９、排紙ローラ１１１にも駆動力を与えている。

【0022】

エンジンコントローラ１２６は、レーザスキャナ部１０７、画像形成部１０８、定着器１０９による画像形成プロセスの制御、記録紙の搬送制御等を行っている。なお、エンジンコントローラ１２６は、内部にＣＰＵを有し、画像形成の制御等を行う。更に、ＣＰＵは、不図示のＲＯＭとＲＡＭを有している。ＲＯＭは、画像形成を制御するプログラムやデータを格納したメモリである。また、ＲＡＭは、ＣＰＵが実行する制御プログラムが一時的に情報を保存するために使用するメモリである。

【0023】

ビデオコントローラ１２７は、パーソナルコンピュータ等の外部装置１３１と汎用の外部インタフェース（セントロニクス、ＲＳ２３２Ｃ等）で接続されている。ビデオコントローラ１２７は、外部インタフェースを介して、外部装置１３１から送信されてくる画像情報をビットデータに展開する。そして、ビデオコントローラ１２７は、展開されたビットデータを画像信号（画像信号ＶＤＯ）として、内部インタフェースを介してエンジンコントローラ１２６へ送出する。更に、ビデオコントローラ１２７は、例えば、ハードディスク装置等で構成されるデータ記憶部１３３を有しており、必要に応じて、画像情報をデータ記憶部１３３に記憶する。ビデオコントローラ１２７も、制御部として、エンジンコントローラ１２６と同様に、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有し、インタフェースを介してのデータの送受信や、データ記憶部１３３の制御を行う。また、エンジンコントローラ１２６とビデオコントローラ１２７を一体にして、１つのＣＰＵで制御することも可能である。空冷ファン１２９は、空冷及び本体１００内部を外部より高圧に保持する。

【0024】

電源回路部１３２は、商用交流電源からの電力供給により、本体１００内で必要な直流電圧を生成し、本体１００内の装置や回路等の負荷に供給するスイッチング電源である。電源回路部１３２は、スイッチング電流の過電流状態による定格電流値の超過や、回路構成部品の異常発熱による部品故障を防止するため、図１０で説明した低入力電圧保護回路（不図示）を有している。低入力電圧保護回路は、商用交流電源からの入力電圧が低下したことを検知すると、電源回路部１３２から本体１００内の装置や回路への電力供給を停止させる。

【0025】

（定着器１０９の概要）
図１（ｂ）は、加熱装置である定着器１０９の断面図である。定着器１０９は、加熱体としての筒状のフィルム（筒状のベルトでもよい）１０９ａと、フィルム１０９ａを介して、ヒータ１０９ｃと共に、定着ニップ部Ｎを形成する加圧体としての加圧ローラ１０９ｂを有する。更に、フィルム１０９ａの内面に接触して、ヒータ１０９ｃが設けられている。フィルム１０９ａのベース層の材質としては、ポリイミド等の耐熱樹脂、又は、ステンレス等の金属を用いることができる。加圧ローラ１０９ｂは、鉄やアルミニウム等の材質の芯金２０１と、シリコーンゴム等の材質の弾性層２０２を有する。ヒータ１０９ｃは、耐熱樹脂製の保持部材２０３に保持されている。保持部材２０３は、フィルム１０９ａの回転を案内するガイド機能も有している。加圧ローラ１０９ｂは、不図示のモータから動力を受けて矢印方向に回転し、加圧ローラ１０９ｂが回転することによって、フィルム１０９ａも従動して矢印方向に回転する。

【0026】

ヒータ１０９ｃは、セラミック製のヒータ基板２０４と、ヒータ基板２０４上に発熱抵抗体を用いて形成された発熱体Ｈ１及びＨ２と、発熱体Ｈ１及びＨ２を覆う絶縁性の表面保護層２０５（本実施例ではガラス）から構成されている。ヒータ基板２０４の裏面側の、画像形成装置で利用可能な最小サイズ紙（本実施例では、例えば封筒サイズ（１１０ｍｍ幅））の通紙領域には、温度検知素子であるサーミスタ１０９ｄが当接している。サーミスタ１０９ｄの検知温度に応じて、商用交流電源から発熱体Ｈ１及びＨ２へ供給される電力が制御される。トナー画像を担持する記録紙Ｓは、発熱体Ｈ１、Ｈ２を有するヒータ基板２０４及び表面保護層２０５からなるニップ部形成部材と、弾性層２０２によって形成される定着ニップ部Ｎで、用紙搬送方向に挟持搬送されつつ、加熱されて定着処理される。ヒータ基板２０４の裏面側には、ヒータ１０９ｃが異常昇温したときに作動して、発熱体Ｈ１及びＨ２への給電ラインを遮断するサーモスイッチ等の素子２０６も当接している。素子２０６も、サーミスタ１０９ｄと同様に、最小サイズ紙の通紙領域に当接している。金属製のステー２０７は、保持部材２０３に不図示のバネの圧力を加える。

【0027】

（セラミックヒータ制御の概要）
図２は、本実施例における定着器１０９のセラミックヒータ１０９ｃの駆動を制御する回路構成を示した図である。図２において、ヒータ駆動制御回路３００（破線部）は、セラミックヒータ１０９ｃの駆動を制御する回路である。画像形成装置に接続された商用交流電源（ＡＣ）３０１からは、リレー３０２を介して、セラミックヒータ１０９ｃを構成する発熱体Ｈ１、Ｈ２へ電力が供給され、これにより、発熱体Ｈ１、Ｈ２は発熱する。発熱体Ｈ１、Ｈ２への電力供給は、トライアックＴＲ１のオン／オフにより制御される。抵抗３０３、３０４は、トライアックＴＲ１のためのバイアス抵抗である。フォトトライアックカプラ３０５は、一次、二次間の沿面距離を確保するためのデバイスである。フォトトライアックカプラ３０５の発光ダイオードに電流が流れると、トライアックＴＲ１がオンされ、発熱体Ｈ１、Ｈ２へ電力が供給される。抵抗３０６は、フォトトライアックカプラ３０５への電流を制限する抵抗である。トランジスタ３０７によりフォトトライアックカプラ３０５をオン／オフする。トランジスタ３０７は、エンジンコントローラ１２６（一点鎖線部）内部のＣＰＵ３０９から出力されるＴＲＭ信号に従って動作する。トランジスタ３０７のベース端子に印加されるＴＲＭ信号がハイレベルになり、トランジスタ３０７がオン状態となって、フォトトライアックカプラ３０５の発光ダイオードに電流が流れると、トライアックＴＲ１がオンされ、発熱体Ｈ１、Ｈ２へ電力が供給される。トランジスタ３０７のベース端子に印加されるＴＲＭ信号がハイレベルからローレベルになると、トランジスタ３０７はオフ状態となり、フォトトライアックカプラ３０５の発光ダイオードには電流が流れなくなる。トライアックＴＲ１は、商用交流電源（ＡＣ）３０１からの電力が供給されている間、即ち電流が流れなくなり、入力電圧が０Ｖになるまでは、オン状態が継続され、発熱体Ｈ１、Ｈ２には電力が供給される。

【0028】

また、商用交流電源（ＡＣ）３０１の入力電圧は、ゼロクロス検知回路３０８にも入力される。ゼロクロス検知回路３０８は、商用交流電源の入力電圧がある閾値以下であることを検知すると、エンジンコントローラ１２６内部のＣＰＵ３０９に対して、パルス信号（以下、「ＺＥＲＯＸ信号」という）を出力する。ＣＰＵ３０９は、ＺＥＲＯＸ信号のパルスの立ち上がりエッジ、又は立ち下がりエッジを検知し、位相制御又は波数制御に基づいたタイミングでＴＲＭ信号を出力することにより、トライアックＴＲ１のオン／オフを制御する。

【0029】

トライアックＴＲ１のオン状態時に発熱体Ｈ１、Ｈ２に流れるヒータ電流は、カレントトランス３１０によって電圧に変換され、ブリーダ抵抗３１１を介して、電流検知回路３１２に入力される。電流検知回路３１２は、電圧に変換されたヒータ電流波形を電流の平均値又は実効値に変換し、ＣＵＲＲＭＳ信号としてＣＰＵ３０９に出力する。

【0030】

セラミックヒータ１０９ｃの温度は、サーミスタ１０９ｄにより検知されて、ＴＨ信号としてＣＰＵ３０９に出力され、ＣＰＵ３０９は、ＴＨ信号で示される温度とセラミックヒータ１０９ｃの目標温度を比較する。そして、ＣＰＵ３０９は、セラミックヒータ１０９ｃを構成する発熱体Ｈ１、Ｈ２に商用交流電源の電源電圧をすべて供給した場合の電力と、比較結果に基づいて発熱体Ｈ１、Ｈ２に供給するべき電力との比である供給電力比を算出する。そして、算出された供給電力比を、対応する位相角（位相制御の場合）、又は波数（波数制御の場合）に換算し、位相制御又は波数制御に基づいて、ＣＰＵ３０９はトランジスタ３０７にＴＲＭ信号を出力し、トライアックＴＲ１のオン・オフを制御する。

【0031】

＜画像形成装置の加熱制御＞
定着器１０９の加熱制御については、位相制御により行われる場合、波数制御により行われる場合、そして位相制御と波数制御を組み合わせたハイブリッド制御により行われる場合がある。以下では、これら３種類の加熱制御方法について、説明する。

【0032】

（１）位相制御による加熱制御
定着器１０９の加熱制御が位相制御により行われる場合について説明する。位相制御の場合、例えば、ヒータに供給する電力比（デューティＤ（％））と位相角（α（°））とを対応付けた表１をＣＰＵ３０９内のＲＯＭに有しており、表１の内容に基づいて、ＣＰＵ３０９は、定着器１０９の加熱制御を行う。

【0033】

【表1】

【0034】

定着器１０９に与える熱量の算出は、到達させるべき目標温度とサーミスタ１０９ｄにより検知された温度に基づいて、ゼロクロス検知回路３０８よりＺＥＲＯＸ信号が出力される度に行われる。本実施例では、フィードバック系制御の一種であるＰＩ制御を用いて説明する。ＰＩ制御は、比例（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ）制御＋積分（Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御で表わされ、ヒータ１０９ｃに電力供給するデューティＤ（供給電力比Ｄ）を決定する。そして、決定されたデューティＤに応じて、エンジンコントローラ１２６のＣＰＵ３０９が、位相制御に基づいて、スイッチング素子であるトライアックＴＲ１をオン・オフすることにより、より精細な温度調整を行う。

【0035】

図３（ａ）、（ｂ）は、供給電力比Ｄに応じて、ヒータ１０９ｃに流れるヒータ電流波形（太い実線で表示）とＴＲＭ信号を示した図であり、αＤは、供給電力比Ｄに対応する位相角を示す。図３（ａ）は、供給電力比Ｄが７５％の場合のヒータ電流波形を、図３（ｂ）は供給電力比Ｄが２５％の場合のヒータ電流波形を示している。

【0036】

図３（ａ）において、ＣＰＵ３０９は、供給電力比Ｄが７５％になるタイミングで、ＴＲＭ信号をハイレベルにする。その結果、トランジスタ３０７がオン状態となり、フォトトライアックカプラ３０５の発光ダイオードに電流が流れると、トライアックＴＲ１がオンされる。表１より、供給電力比Ｄが７５％のときの位相角αは６６．１７°なので、ＣＰＵ３０９は、位相角αが６６．１７°になるタイミングで、ＴＲＭ信号をハイレベルにする。ＴＲＭ信号がハイレベルになると、トライアックＴＲ１がオン状態になり、セラミックヒータ１０９ｃに電力供給が開始される。トライアックＴＲ１は、入力電圧が０Ｖになるゼロクロスポイントまで給電状態が維持され、ヒータ１０９ｃの電流波形は、図３（ａ）で示した波形になる。

【0037】

図３（ｂ）も、図３（ａ）と同様に、ＣＰＵ３０９は、供給電力比Ｄが２５％になるタイミングでＴＲＭ信号をハイレベルにすることにより、トライアックＴＲ１をオン状態にする。表１から、供給電力比Ｄが２５％のときの位相角αは１１３．８３°なので、ＣＰＵ３０９は、位相角αが１１３．８３°になるタイミングで、ＴＲＭ信号の出力をハイレベルにする。

【0038】

本実施例におけるＰＩ制御を用いた供給電力比Ｄは、以下の式（１）により算出される。
供給電力比Ｄ＝Ｐ制御値＋Ｉ制御値 （１）
供給電力比Ｄは、電流波形の半周期である１半波を８０に分割し、１．２５％刻みで制御される。式（１）におけるＰ制御値は、比例制御の制御値であり、本実施例では、式（２）によって求めることができる。
Ｐ制御値＝Ｋｐ×ΔＴ （２）
式（２）において、Ｋｐは比例ゲインであり、温度オーバーシュートや温度安定性を考慮し、適切な値が設定される。また、ΔＴは、ヒータ１０９ｃの目標温度とサーミスタ１０９ｄによる検知温度との差分であり、目標温度から現在の検知温度を減算することにより算出される。

【0039】

式（１）におけるＩ制御値は、積分制御の制御値であり、一定期間にわたるΔＴの積分値、すなわち目標温度値からのドリフトを補正するもので、Ｐ制御における供給電力比Ｄにオフセットとして付与する。本実施例では、エンジンコントローラ１２６のＣＰＵ３０９に、ヒータ１０９ｃの目標温度とサーミスタ１０９ｄによる検知温度との大小関係の履歴を積分するカウンタを保持している。ＣＰＵ３０９は、１００ｍｓｅｃ（ミリ秒）毎に目標温度と検知温度との大小関係を判断し、目標温度の方が高ければカウンタをインクリメントし、目標温度の方が低ければカウンタをデクリメントする。その結果、カウンタが６以上になると、Ｉ制御値をインクリメントしてカウンタをリセットし、カウンタが−６以下となると、Ｉ制御値をデクリメントし、カウンタをリセットする。

【0040】

また、ＣＰＵ３０９は、発熱体Ｈ１、Ｈ２に供給する供給電力比Ｄを算出する際に、電流検知回路３１２から出力されるＣＵＲＲＭＳ信号に基づいて、上限の供給電力比を算出する。そして、ＣＰＵ３０９は、その上限の供給電力比である最大供給可能電力比Ｄｍａｘ以下の電力がヒータ１０９ｃに供給されるように、制御を行う。最大供給可能電力比Ｄｍａｘは、電流検知回路３１２からＣＵＲＲＭＳ信号として出力される電流値Ｉｒｍｓと、サーミスタ１０９ｄの検知結果に基づいて投入される供給電力比Ｄと、最大供給可能電流値Ｉｌｉｍｉｔとを用いて、以下の式（３）から算出される。
Ｄｍａｘ＝（Ｉｌｉｍｉｔ／Ｉｒｍｓ）^２×Ｄ （３）
なお、式（３）において、最大供給可能電流値Ｉｌｉｍｉｔは、本体１００に接続された商用交流電源の定格電流値から、電源回路部１３２に供給される最大電流値を差し引いた、ヒータ１０９ｃに供給可能な許容電流値を指す。例えば、商用交流電源が１００Ｖ系の場合には、最大供給可能電流値Ｉｌｉｍｉｔは、商用交流電源の定格電流値１５Ａ（アンペア）から、電源回路部１３２へ供給される最大電流値５Ａを差し引いた１０Ａとなる。

【0041】

図３（ｃ）は、供給電力比Ｄに応じて、ヒータ１０９ｃに流れるヒータ電流波形（太い実線で表示）、ＴＲＭ信号、ＺＥＲＯＸ信号を示した図であり、αＤは、供給電力比Ｄに対応する位相角、αＤｍａｘは、最大供給可能電力比Ｄｍａｘに対応する位相角を示す。図３（ｃ）の下段のＺＥＲＯＸ信号の波形は、ゼロクロス検知回路３０８が、商用交流電源の入力電圧がある閾値以下の電圧になったことを通知するために、ＣＰＵ３０９に対してパルス信号として出力するゼロクロス信号である。

【0042】

ＣＰＵ３０９は、サーミスタ１０９ｄによって検知された温度に基づいて、セラミックヒータ１０９ｃを構成する発熱体Ｈ１、Ｈ２に供給するべき供給電力比Ｄを算出する。ＣＰＵ３０９は、算出された供給電力比Ｄを、前述した表１を用いて、対応する位相角に変換する。そして、ＣＰＵ３０９は、ゼロクロス信号の立ち上がり又は立ち下がりエッジを同期タイミングとして、変換された位相角のタイミングに合わせて、ＴＲＭ信号の出力をハイレベルにする。

【0043】

ＣＰＵ３０９は、式（３）により、最大供給可能電力比Ｄｍａｘを算出することができる。本実施例の位相制御では、最大供給可能電力比Ｄｍａｘに対応する位相角αＤｍａｘを超えた位相角αＤによる電力供給を禁止している。従って、位相制御範囲はαＤｍａｘ〜１８０度であり、供給電力比Ｄは０％（位相角が１８０度の場合）〜Ｄｍａｘ（位相角がαＤｍａｘの場合）までの範囲となる。

【0044】

（２）波数制御による加熱制御
定着器１０９の加熱制御が波数制御により行われる場合について説明する。波数制御では、交流電源の半波単位で給電制御が行われる。図４は、波数制御におけるヒータ１０９ｃへの電力供給パターンを示した図で、縦軸は制御レベル（ＬＶ１〜ＬＶ１３）を、横軸は電力供給パターンを示し、実線で描かれた半波部分はヒータ１０９ｃに電力が供給される期間を示す。波数制御の場合、例えば図４に示すような半波単位でヒータ１０９ｃへの電力供給のオン・オフを行う制御パターンデータを、ＣＰＵ３０９内のＲＯＭに有しており、ＣＰＵ３０９は、図４の制御パターンに基づいて、定着器１０９の加熱制御を行う。図４の例では、波数制御の１制御周期は１５半波であり、図４では、半波を１〜１５で表示している。そのため、定着器１０９のヒータ１０９ｃに供給される電力量は、到達させるべき目標温度とサーミスタ１０９ｄにより検知された温度に基づいて、１制御周期である１５半波周期毎に算出される。波数制御では、位相制御の場合と同様に、ＰＩ制御によりヒータ１０９ｃに電力供給するデューティＤ（供給電力比Ｄ）を決定する。そして、決定されたデューティＤに応じて、エンジンコントローラ１２６のＣＰＵ３０９がトライアックＴＲ１を波数制御によりオン・オフすることにより、より精細な温度調整が行われる。

【0045】

波数制御における供給電力比Ｄは、位相制御の場合と同様に、式（１）にて算出される。そして、算出された供給電力比Ｄは、１制御周期を１３の制御パターンに分割した制御レベル（ＬＶ１〜ＬＶ１３）に変換され、制御レベルに基づいて温度制御が行われる。

【0046】

波数制御における最大供給電力比Ｄｍａｘは、位相制御の場合と同様に、前述の式（３）により算出される。即ち、最大供給電力比Ｄｍａｘは、電流検知回路３１２からＣＵＲＲＭＳ信号として出力される電流値Ｉｒｍｓと、サーミスタ１０９ｄの検知結果に基づいて投入される供給電力比Ｄと、最大供給可能電流値Ｉｌｉｍｉｔを用いて、式（３）により算出される。なお、波数制御の場合、式（３）中の電流値Ｉｒｍｓは、１制御周期である１５半波の平均値である。そのため、ＣＰＵ３０９は、電流検知回路３１２からＣＵＲＲＭＳ信号として出力される１５半波分の電流値Ｉｒｍｓを記憶しておき、電流値Ｉｒｍｓの平均値を算出する必要がある。

【0047】

（３）ハイブリッド制御による加熱制御
定着器１０９の加熱制御がハイブリッド制御により行われる場合について説明する。ハイブリッド制御とは、前述した位相制御と波数制御を組み合わせた制御のことであり、本実施例におけるハイブリッド制御では、２半波を１組にして、１組の半波においては同一位相角で給電制御が行われる。表２は、ハイブリッド制御での制御レベル、ヒータ１０９ｃに供給する電力比（単位：％）、及び１制御周期中の各半波における電力比を対応付けた表の一例である。ＣＰＵ３０９は、表２をＲＯＭに有しており、表２の内容に基づいて、定着器１０９の加熱制御を行う。表２に示すように、ヒータ１０９ｃに供給する電力比に対応する制御ＬＶ（制御レベル）はＬＶ０〜ＬＶ４０の４１段階あり、ＣＰＵ３０９は、供給する電力比に応じて制御ＬＶを決定する。表２の例では、ハイブリッド制御の１制御周期を４全波（＝８半波）とし、表２では、８半波をｃｏｕｎｔ１〜ｃｏｕｎｔ８で表示している。そのため、定着器１０９のヒータ１０９ｃに供給される電力量は、到達させるべき目標温度とサーミスタ１０９ｄにより検知された温度に基づいて、１制御周期である４全波（＝８半波）周期毎に算出される。表２に示すように、ハイブリッド制御では、各々の半波（ｃｏｕｎｔ１〜ｃｏｕｎｔ８）毎に、ヒータ１０９ｃに対し、細かな電力供給が可能である。

【0048】

【表2】

【0049】

図５は、ハイブリッド制御時にヒータ１０９ｃに流れる電流波形を示した図であり、図５（ａ）は、制御ＬＶがレベル２０（Ｌ２０）の場合の電流波形、図５（ｂ）は制御ＬＶがレベル３８（Ｌ３８）の場合の電流波形を示している。図５（ａ）に示す制御ＬＶがレベル２０の場合の電力比は表２より５０％であり、１制御周期のｃｏｕｎｔ１〜ｃｏｕｎｔ８までの８半波において、電力比が５５％、５５％、４５％、４５％、５５％、５５％、４５％、４５％の電力供給が行われる。電力比が５５％、４５％の場合の位相角は、表１よりそれぞれ８５．４９°、９４．５１°であり、図５（ａ）に示すように、ＣＰＵ３０９は、位相角が８５．４９°、９４．５１°となるタイミングで、ヒータ１０９ｃに電力供給されるように、給電制御を行う。図５（ｂ）に示す制御ＬＶがレベル３８の場合の電力比は表２より９５％であり、１制御周期のｃｏｕｎｔ１〜ｃｏｕｎｔ８までの８半波において、電力比が１００％、１００％、９０％、９０％、１００％、１００％、９０％、９０％の電力供給が行われる。電力比が１００％、９０％の場合の位相角は、表１よりそれぞれ０°、４６．６°であり、図５（ｂ）に示すように、ＣＰＵ３０９は、位相角が０°、４６．６°となるタイミングで、ヒータ１０９ｃに電力供給されるように、給電制御を行う。

【0050】

ハイブリッド制御における供給電力比Ｄは、位相制御や波数制御の場合と同様に、式（１）式にて算出される。そして、算出された供給電力比Ｄは、１制御周期を４１の制御パターンに分割した制御レベル（ＬＶ０〜ＬＶ４０）に変換され、制御レベルに基づいて温度制御が行われる。

【0051】

ハイブリッド制御における最大供給電力比Ｄｍａｘは、位相制御や波数制御の場合と同様に、前述の式（３）により算出される。即ち、最大供給電力比Ｄｍａｘは、電流検知回路３１２からＣＵＲＲＭＳ信号として出力される電流値Ｉｒｍｓと、サーミスタ１０９ｄの検知結果に基づいて投入される供給電力比Ｄと、最大供給可能電流値Ｉｌｉｍｉｔを用いて、式（３）により算出される。なお、ハイブリッド制御の場合、式（３）中の電流値Ｉｒｍｓは、１制御周期である４全波（＝８半波）の平均値である。そのため、ＣＰＵ３０９は、電流検知回路３１２からＣＵＲＲＭＳ信号として出力される８半波分の電流値Ｉｒｍｓを記憶しておき、電流値Ｉｒｍｓの平均値を算出する必要がある。

【0052】

以上、定着器１０９の加熱制御方式について、位相制御、波数制御、及びハイブリッド制御について説明した。いずれの制御方式においても、図２に示す回路を使用し、供給電力比Ｄは式（１）により算出され、最大供給電力比Ｄｍａｘは式（３）により算出される。以下の説明においては、位相制御を例にして説明を行い、必要に応じて、波数制御、ハイブリッド制御の場合についての説明を行うものとする。ところで、制御方式により１制御周期の半波の数が異なる。そのため、式（３）において用いられる電流値Ｉｒｍｓは制御方式により異なり、位相制御の場合には半波毎に測定された電流値が用いられ、波数制御及びハイブリッド制御の場合には、１制御周期における電流値の平均値が用いられる。

【0053】

＜商用交流電源の入力電圧低下の検知方法＞
図６（ａ）、（ｂ）は、商用交流電源の入力電圧低下の検知方法を説明する図である。図６（ａ）、（ｂ）において、横軸は商用交流電源の入力電圧、左側の縦軸は最大供給可能電力比Ｄｍａｘ、右側の縦軸は電流検知回路３１２で検知されたヒータ電流の電流値Ｉｒｍｓを示している。本実施例での商用交流電源の入力電圧低下は、電源回路部１３２が有している低入力電圧保護回路が低電圧を検知する前に検知されなければならない。そのため、商用交流電源の入力電圧低下の検知は、低入力電圧保護回路が低電圧を検知する電圧よりも高い電圧で行われる。そこで、電源回路部１３２の低入力電圧保護回路が低電圧として検知する商用交流電源の入力電圧を６０Ｖとする。また、図６（ａ）、（ｂ）において、ヒータ１０９ｃの温度を一定に保つために必要な電力Ｗｆｕは一定であるとする。図６（ａ）は、必要な電力Ｗｆｕが大きい場合、図６（ｂ）は必要な電力Ｗｆｕが小さい場合における、商用交流電源の入力電圧、最大供給可能電力比Ｄｍａｘ、電流検知回路３１２の電流値Ｉｒｍｓの関係を示している。

【0054】

ＣＰＵ３０９は、ヒータ１０９ｃの温度を一定に保つように表１より位相角を算出し、トランジスタ３０７にＴＲＭ信号を出力する。即ち、ＣＰＵ３０９は、セラミックヒータ１０９ｃの発熱体Ｈ１、Ｈ２に供給されるヒータ電流が一定となるように、ＴＲＭ信号の出力をハイレベルにする制御を行う。そのため、商用交流電源の入力電圧が定着器１０９の温度を一定に保つために必要な電力Ｗｆｕが供給できる電圧の場合には、図６（ａ）及び（ｂ）に示す電流検知回路３１２が検知するヒータ電流の電流値Ｉｒｍｓは一定となる。ところが、商用交流電源の入力電圧が徐々に低下すると、ヒータ１０９ｃの温度を一定に保つ、即ち発熱体Ｈ１、Ｈ２の発熱量を一定に保つには、ＣＰＵ３０９は、発熱体Ｈ１、Ｈ２に供給される電流値を徐々に上昇させなければならない。そして、発熱体Ｈ１、Ｈ２に供給される電流値を徐々に上昇させるためには、表１より位相角αを徐々に小さくしなければならず、これに伴い、供給電力比Ｄは徐々に大きくなる。その結果、電流検知回路３１２の電流値Ｉｒｍｓは一定に保たれるが、供給電力比Ｄが徐々に増加するため、最大供給可能電力比Ｄｍａｘは式（３）より徐々に増加することになる。更に、商用交流電源の入力電圧が所定の電圧以下に低下して、発熱体Ｈ１、Ｈ２に一定の電流が供給できなくなり、発熱体Ｈ１、Ｈ２に必要な電力Ｗｆｕを供給できないときは、電流検知回路３１２が検知するヒータ１０９ｃの電流値Ｉｒｍｓが徐々に低下する。その結果、最大供給可能電力比Ｄｍａｘは、式（３）より、電流値Ｉｒｍｓの低下に伴い、増加する。

【0055】

図６（ａ）は、ヒータ１０９ｃの温度を一定に保つために必要な電力Ｗｆｕが高い場合を示しているため、図６（ｂ）と比べ、商用交流電源の入力電圧が高い電圧からでも、電流値Ｉｒｍｓ（一点鎖線）が低下している。図６（ａ）において、閾値Ｄｔｈ１は、商用交流電源の入力電圧が７０Ｖのときの最大供給可能電力比Ｄｍａｘを示しており、このときの最大供給可能電力比Ｄｍａｘの値を１００（第１の閾値）とする。ＣＰＵ３０９は、式（３）より算出した最大供給可能電力比Ｄｍａｘの値が閾値Ｄｔｈ１（１００）以上（第１の閾値以上）になった場合には、商用交流電源の入力電圧が７０Ｖ以下に低下したと判断し、入力電圧の低下をビデオコントローラ１２７に通知する。そして、通知を受けたビデオコントローラ１２７は、データ記憶部１３３への書き込み動作を停止する。

【0056】

図６（ｂ）は、ヒータ１０９ｃの温度を一定に保つために必要な電力Ｗｆｕが低い場合を示しているため、図６（ａ）と比べ、商用交流電源の入力電圧が低い電圧になってから、電流値Ｉｒｍｓ（破線）が低下している。上述したように、電流値Ｉｒｍｓが一定の状態でも、商用交流電源の入力電圧が徐々に低下すると、それに伴い、最大供給可能電力比Ｄｍａｘは増加する。そこで、商用交流電源の入力電圧が７０Ｖのときの最大供給可能電力比Ｄｍａｘの値を、商用交流電源の入力電圧低下を検知するための閾値Ｄｔｈ２として設定すれば、ＣＰＵ３０９は、図６（ａ）と同様に入力電圧の低下を検知することができる。ここで、閾値Ｄｔｈ２の値を７５とすると、ＣＰＵ３０９は、式（３）により算出した最大供給可能電力比Ｄｍａｘが閾値Ｄｔｈ２（７５）以上になった場合には、商用交流電源の入力電圧が７０Ｖ以下に低下したと判断する。そして、ＣＰＵ３０９は、入力電圧が低下したことをビデオコントローラ１２７に通知し、通知を受けたビデオコントローラ１２７は、データ記憶部１３３への書き込み動作を停止する。

【0057】

このように、商用交流電源の入力電圧が徐々に低下すると、供給電力比Ｄの増加又は電流値Ｉｒｍｓの低下により、最大供給可能電力比Ｄｍａｘは徐々に増加する傾向にある。そのため、ＣＰＵ３０９は、最大供給可能電力比Ｄｍａｘの増加を検知し、検知した値が閾値Ｄｔｈを超えているかどうかを判断することにより、商用交流電源の入力電圧が所定の電圧よりも低下していることを検知することができる。ＣＰＵ３０９は、商用交流電源の入力電圧が低下したことを検知した場合には、ビデオコントローラ１２７に通知することにより、データ記憶部１３３への書き込み動作を停止させることができる。前述したように、電源回路部１３２に設けられた低入力電圧保護回路が商用交流電源の入力電圧の低下を検知する電圧値は、ＣＰＵ３０９が最大供給可能電力比Ｄｍａｘに基づいて入力電圧の低下を検知する電圧値よりも低い。そのため、電源回路部１３２に設けられた低入力電圧保護回路が入力電圧の低下を検知することにより、商用交流電源からの電力供給が遮断されても、データ記憶部１３３において、記録データが破損されることを防止できる。

【0058】

＜商用交流電源の入力電圧検知の制御シーケンス＞
本実施例における商用交流電源の入力電圧の低下を検知する制御シーケンスについて、以下に説明する。図７は、商用交流電源の入力電圧の低下を検知する制御シーケンスを示すフローチャートである。図７に示す処理は、エンジンコントローラ１２６のＣＰＵ３０９のＲＯＭに格納された制御プログラムに基づいて、ＣＰＵ３０９により実行される。なお、以下の図７のフローチャートの説明においては、ヒータ１０９ｃの給電制御は、位相制御に基づくものとする。

【0059】

まず、ステップ１（以下、Ｓ１のように記す）では、画像形成装置の電源がオンされて、ＣＰＵ３０９が立ち上ると、ＣＰＵ３０９は、画像形成装置のメインモータを起動させて、所要のプロセス機器の準備動作を実行する前多回転制御を開始する。Ｓ２では、ＣＰＵ３０９は、セラミックヒータ１０９ｃの給電を開始する。Ｓ３では、ＣＰＵ３０９は、サーミスタ１０９ｄの検知温度に基づいて、セラミックヒータ１０９ｃの温度を所定の目標温度まで上昇させる温度調整制御を行う。Ｓ４では、ＣＰＵ３０９は、サーミスタ１０９ｄの検知温度が前多回転制御の終了条件である所定の目標温度に到達したと判断した場合にはＳ５に進み、到達していない場合にはＳ３に戻る。Ｓ５では、ＣＰＵ３０９は、セラミックヒータ１０９ｃが目標温度に到達したので、温度調整制御を終了する。Ｓ６では、ＣＰＵ３０９は、前多回転制御を終了し、スタンバイ状態に移行する。

【0060】

Ｓ７では、ＣＰＵ３０９は、プリントジョブの有無について判断し、プリントジョブがなければＳ７の処理を繰り返し、プリントジョブがあればＳ８に進む。Ｓ８では、ＣＰＵ３０９は、プリント動作を開始する。Ｓ９では、ＣＰＵ３０９は、セラミックヒータ１０９ｃの温度を画像形成に適した温度にするため、セラミックヒータ１０９ｃへの給電を開始する。Ｓ１０では、ＣＰＵ３０９は、サーミスタ１０９ｄの検知温度に基づいて、セラミックヒータ１０９ｃの温度調整制御を行う。

【0061】

Ｓ１１では、ＣＰＵ３０９は、電流検知回路３１２から出力されたＣＵＲＲＭＳ信号に基づいて、セラミックヒータ１０９ｃに流れるヒータ電流の電流値Ｉｒｍｓを算出する。また、ＣＰＵ３０９は、サーミスタ１０９ｄの温度検知結果に基づいて、式（１）より、セラミックヒータ１０９ｃへの現在の供給電力比Ｄを算出する。そして、ＣＰＵ３０９は、算出した電流値Ｉｒｍｓ、供給電力比Ｄ、及び最大供給可能電流値Ｉｌｉｍｉｔを用いて、式（３）より、最大供給可能電力比Ｄｍａｘを算出する。次に、ＣＰＵ３０９は、算出された最大供給可能電力比Ｄｍａｘの値が、商用交流電源の入力電圧が所定の低電圧のときの最大供給可能電力比Ｄｍａｘに対応する閾値以上かどうかを判断し、閾値以上であればＳ１２に進み、閾値未満であればＳ１４に進む。なお、ＣＰＵ３０９は、最大供給可能電力比Ｄｍａｘの算出を、プリントジョブが終了するまで、位相制御の場合、商用交流電源の半波周期毎に行うので、最大供給可能電力比Ｄｍａｘと予め設定されている閾値との比較は毎半波ごとに行われることになる。

【0062】

Ｓ１２では、ＣＰＵ３０９は、算出された最大供給可能電力比Ｄｍａｘが閾値以上であることを検知し、商用交流電源電圧が所定の電圧以下に低下したと判断したので、商用交流電源の入力電圧が低下したことをビデオコントローラ１２７に通知する。そして、通知を受けたビデオコントローラ１２７は、データ記憶部１３３への書き込み動作を停止する。Ｓ１３では、ＣＰＵ３０９は、本体１００に設けられた表示部への表示を通じ、ユーザに商用交流電源の入力電圧が低下した警告を行い、Ｓ１５に進む。

【0063】

Ｓ１４では、算出された最大供給可能電力比Ｄｍａｘが閾値よりも小さく、商用交流電源の入力電圧は所定の電圧まで低下していないと判断したＣＰＵ３０９は、プリントジョブが終了したかどうかを判断する。ＣＰＵ３０９は、プリントジョブが終了した場合には、Ｓ１５に進み、プリントジョブが終了していない場合にはＳ１０に戻る。Ｓ１５では、ＣＰＵ３０９は、プリントジョブが終了したので、トライアックＴＲ１をオフしてセラミックヒータ１０９ｃへの給電を終了し、温度調整制御を終了する。Ｓ１６では、ＣＰＵ３０９は、プリント動作を終了して、スタンバイ状態へと移行し、Ｓ７に戻る。

【0064】

なお、上記説明では、ＣＰＵ３０９は位相制御を行っているものとして説明したが、波数制御やハイブリッド制御を行っている場合においても同様に、図７の制御シーケンスに基づいて、商用交流電源の入力電圧の低下を検知することができる。なお、位相制御の場合には、Ｓ１１の最大供給可能電力比Ｄｍａｘと予め設定されている閾値との比較は、毎半波ごとに行われる。一方、波数制御やハイブリッド制御の場合には、最大供給可能電力比Ｄｍａｘを算出する際に用いられる電流値Ｉｒｍｓの算出は、１制御周期毎に行われる。そのため、波数制御やハイブリッド制御の場合、最大供給可能電力比Ｄｍａｘと予め設定されている閾値との比較は１制御周期毎に行われる点が、位相制御の場合とは異なる。

【0065】

以上説明したように、本実施例によれば、商用交流電源の入力電圧の低下を検知することができる。本実施例では、新たな回路を追加することなく、画像形成装置のヒータ駆動制御回路に設けられた電流検知回路で検知されたヒータ電流の電流値に基づいて、最大供給可能電力比Ｄｍａｘの値を算出する。算出された最大供給可能電力比Ｄｍａｘの値が、商用交流電源の入力電圧が所定の電圧になったときの最大供給可能電力比Ｄｍａｘの値以上と判断された場合は、ビデオコントローラに入力電圧の低下が通知され、データ記憶部へのデータ書き込みが停止される。電源回路部に設けられた低入力電圧保護回路が入力電圧の低下を検知して、商用交流電源からの電力供給を遮断する前に、データ記憶部へのデータ書き込みが停止されるので、データ記憶部に書き込み中のデータの破壊を防止することができる。

【実施例2】

【0066】

実施例１では、商用交流電源の入力電圧の低下は、最大供給可能電力比Ｄｍａｘの上昇によって判断している。最大供給可能電力比Ｄｍａｘは、電流検知回路３１２で検知されるヒータ電流値Ｉｒｍｓ、最大供給可能電流値Ｉｌｉｍｉｔ、サーミスタ１０９ｄの検知温度に基づいたセラミックヒータ１０９ｃへの供給電力比Ｄのパラメータを用いて、式（３）より算出される。最大供給可能電力比Ｄｍａｘの算出は、位相制御の場合には、プリントジョブが終了するまで毎半波ごとに行われる。上述のパラメータを誤検知すると、ただちにセラミックヒータ１０９ｃへの電力供給が停止され、プリント動作が停止してしまう虞がある。そこで、本実施例では、パラメータの誤検知によるプリント動作の停止を防止するために、より確実に商用交流電源の入力電圧の低下を検知する例について説明する。なお、本実施例における画像形成装置、及び加熱装置の構成は、実施例１の図１、図２と同様であり、説明を省略する。

【0067】

＜商用交流電源の入力電圧低下の検知方法＞
図８は、本実施例における商用交流電源の入力電圧低下の検知方法を説明する図である。図８において、横軸は商用交流電源の入力電圧、左側の縦軸は最大供給可能電力比Ｄｍａｘ、右側の縦軸はサーミスタ１０９ｄによるヒータ１０９ｃの検知温度Ｔｆｕを示している。本実施例においても、実施例１の図６（ａ）、（ｂ）と同様に、ヒータ１０９ｃの温度を一定に保つために必要な電力Ｗｆｕは一定であるとする。図８において、Ｔｍは、ヒータ１０９ｃの目標温度を指し、ＣＰＵ３０９は、サーミスタ１０９ｄの検知温度Ｔｆｕが目標温度Ｔｍを保つように、位相角を算出する。本実施例では、目標温度Ｔｍを２００℃とする。なお、電流検知回路３１２の電流値Ｉｒｍｓは、図６（ａ）、（ｂ）に示した出力値と同様になるので、図８では電流値Ｉｒｍｓの表示を省略する。

【0068】

商用交流電源の入力電圧がヒータ１０９ｃの温度を一定に保つために必要な電力Ｗｆｕが供給できる電圧の場合には、ヒータ１０９ｃの温度が一定になるように制御されるため、サーミスタ１０９ｄの検知温度Ｔｆｕ（破線）も一定である。ところが、商用交流電源の入力電圧が徐々に低下し、定着器１０９の温度を一定に保つために必要な電力Ｗｆｕが供給できなくなると、供給できる電力に応じて、ヒータ１０９ｃの温度Ｔｆｕは徐々に低下していく。また、最大供給可能電力比Ｄｍａｘも、実施例１で説明したように、商用交流電源の入力電圧が低下していくにつれて、増加していく。

【0069】

本実施例では、ＣＰＵ３０９は、最大供給可能電力比Ｄｍａｘが所定の閾値Ｄｔｈ以上であることに加えて、サーミスタ１０９ｄの検知温度Ｔｆｕが所定の温度閾値Ｔｔｈ１以下であれば、商用交流電源の入力電圧が低下していると判断する。「最大供給可能電力比Ｄｍａｘが所定の閾値Ｄｔｈを超えている」ことは、実施例１における入力電圧低下の判断基準である。本実施例では、パラメータの誤検知による入力電圧低下の誤検知を防止するため、実施例１の判断基準に、「サーミスタ１０９ｄの検知温度Ｔｆｕが所定の温度閾値Ｔｔｈ１以下である」ことを新たに判断基準に加えて、入力電圧の低下の検知を判断する。

【0070】

図８において、最大供給可能電力比Ｄｍａｘの閾値Ｄｔｈは１００、サーミスタ１０９ｄの検知温度の閾値Ｔｔｈ１は１９０℃（第２の閾値）に設定されている。ＣＰＵ３０９は、パラメータに基づいて、式（３）より算出された最大供給可能電力比Ｄｍａｘが１００以上で、かつサーミスタ１０９ｄの検知温度Ｔｆｕ１が１９０℃以下（第２の閾値以下）になったときに、商用交流電源の入力電圧が低下したと判断する。ＣＰＵ３０９は、入力電圧が低下したことをビデオコントローラ１２７に通知し、通知を受けたビデオコントローラ１２７は、データ記憶部１３３への書き込み動作を停止する。更に、ＣＰＵ３０９は、本体１００に設けられた表示部へ電源電圧の低下を表示し、ユーザに警告することができる。また、温度閾値Ｔｔｈ１による判断は、「目標温度Ｔｍとサーミスタ１０９ｄの検知温度Ｔｆｕとの差が所定の温度閾値Ｔｔｈ２以上（第３の閾値以上）である」ことにより行ってもよい。例えば、図８の場合、目標温度Ｔｍの２００℃に対して、温度閾値Ｔｔｈ２は、１０℃（＝２００℃−１９０℃）となる。

【0071】

＜商用交流電源の入力電圧検知の制御シーケンス＞
本実施例における商用交流電源の入力電圧の低下を検知する制御シーケンスについて、以下に説明する。図９は、商用交流電源の入力電圧の低下を検知する制御シーケンスを示すフローチャートである。図９に示す処理は、実施例１の図７と同様に、エンジンコントローラ１２６のＣＰＵ３０９のＲＯＭに格納された制御プログラムに基づいて、ＣＰＵ３０９により実行される。なお、以下の図９のフローチャートの説明においては、ヒータ１０９ｃの給電制御は、位相制御に基づくものとする。

【0072】

Ｓ２１〜Ｓ３０における処理は、実施例１の図７のＳ１〜Ｓ１０と同様なため、説明を省略する。

【0073】

Ｓ３１では、ＣＰＵ３０９は、電流検知回路３１２から出力されたＣＵＲＲＭＳ信号に基づいて、セラミックヒータ１０９ｃに流れるヒータ電流の電流値Ｉｒｍｓを算出する。また、ＣＰＵ３０９は、サーミスタ１０９ｄの温度検知結果に基づいて、式（１）より、セラミックヒータ１０９ｃへの現在の供給電力比Ｄを算出する。そして、ＣＰＵ３０９は、算出した電流値Ｉｒｍｓ、供給電力比Ｄ、及び最大供給可能電流値Ｉｌｉｍｉｔを用いて、式（３）より、最大供給可能電力比Ｄｍａｘを算出する。次に、ＣＰＵ３０９は、算出された最大供給可能電力比Ｄｍａｘの値が、商用交流電源の入力電圧が所定の低電圧のときの最大供給可能電力比Ｄｍａｘに対応する閾値以上かどうかを判断し、閾値以上であればＳ３２に進み、閾値未満であればＳ３５に進む。なお、ＣＰＵ３０９は、最大供給可能電力比Ｄｍａｘの算出をプリントジョブが終了するまで、位相制御の場合、商用交流電源の半波周期毎に行うので、最大供給可能電力比Ｄｍａｘと予め設定されている閾値との比較は毎半波ごとに行われることになる。

【0074】

Ｓ３２では、Ｓ３１において算出された最大供給可能電力比Ｄｍａｘが閾値以上であることが検知されたので、次に、ＣＰＵ３０９は、サーミスタ１０９ｄの検知温度が温度閾値以下かどうかを判断する。そして、サーミスタ１０９ｄの検知温度が温度閾値以下であった場合には、ＣＰＵ３０９は、商用交流電源の入力電圧が所定の電圧以下に低下したと判断してＳ３３に進む。逆に、サーミスタ１０９ｄの検知温度が温度閾値より高かった場合には、ＣＰＵ３０９は、算出された最大供給可能電力比Ｄｍａｘは誤検知であったと判断し、Ｓ３５に進む。なお、Ｓ３２の判断基準については、前述した判断基準である「目標温度Ｔｍとサーミスタ１０９ｄの検知温度との差が所定の温度閾値以上かどうか」を用いてもよい。

【0075】

Ｓ３３〜Ｓ３４は、商用交流電源電圧が所定の電圧以下に低下したと判断された場合のＣＰＵ３０９の処理であるが、実施例１のＳ１２〜Ｓ１３と同様の処理であり、説明を省略する。

【0076】

Ｓ３５〜Ｓ３７は、最大供給可能電力比Ｄｍａｘが閾値未満と判断された場合、又は最大供給可能電力比Ｄｍａｘが閾値以上であるが、サーミスタ１０９ｄの検知温度が温度閾値より高いと判断された場合のＣＰＵ３０９の処理である。Ｓ３５〜Ｓ３７の処理は、実施例１のＳ１４〜Ｓ１６と同様であり、説明を省略する。

【0077】

なお、上記説明では、ＣＰＵ３０９は位相制御を行っているものとして説明したが、波数制御やハイブリッド制御を行っている場合においても実施例１と同様に、図９の制御シーケンスに基づいて、商用交流電源の入力電圧の低下を検知することができる。なお、実施例１と同様に、波数制御やハイブリッド制御の場合では、Ｓ３１の最大供給可能電力比Ｄｍａｘと予め設定されている閾値との比較は１制御周期毎に行われ、毎半波ごとに行われる位相制御の場合とは異なる。

【0078】

以上説明したように、本実施例によれば、商用交流電源の入力電圧の低下を検知することができる。本実施例では、最大供給可能電力比Ｄｍａｘに基づいた商用交流電源の入力電圧低下の判断だけでなく、サーミスタ１０９ｄの検知温度による商用交流電源の入力電圧低下の判断を設けることにより、より確実に入力電圧低下を検知することができる。その結果、電源回路部に設けられた低入力電圧保護回路が入力電圧の低下を検知して、商用交流電源からの電力供給を遮断する前に、データ記憶部へのデータ書き込みが停止されるので、データ記憶部に書き込み中のデータの破壊を防止することができる。

【符号の説明】

【0079】

１０９ｄ サーミスタ
３０１ 商用交流電源
３０９ ＣＰＵ
３１２ 電流検知回路
Ｈ１、Ｈ２ 発熱体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】