JPH09146422A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 突入電流や電流の高調波成分を抑えることが
可能な画像形成装置を提供する。 【解決手段】 それぞれ抵抗性の交流負荷である定着ヒ
ータ３と露光ランプ５、定着ヒータ駆動回路４、露光ラ
ンプ駆動回路６、交流電源１におけるゼロクロスタイミ
ングを検出するゼロクロス検出回路２、並びにゼロクロ
スタイミングに基づいて位相角制御のためのトリガを定
着ヒータ駆動回路４と露光ランプ駆動回路６に出力する
制御回路７から構成される。制御回路７は、定着ヒータ
３と露光ランプ５をオンする時は点弧角を徐々に増やす
ソフトスタートを行い、また定着ヒータ３におけるソフ
トスタートを露光ランプ５がオンしているときに行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機などの電子
写真による画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置に関する従来技術として、
例えば、「位相制御回路と直流安定化電源回路とを並設
した機器の高調波抑制回路」と題された、特開平６−１
２１５２３号がある。

【０００３】この従来技術は、位相制御回路と直流安定
化電源回路とを並設した機器の高調波電流による電力系
統への各種障害を低減することを目的としたもので、位
相制御コントロール回路の出力する位相角制御信号で交
流電源の位相角を制御して交流負荷への供給電力を調整
する位相制御回路と、前記交流電源からの交流を整流し
て直流負荷に供給する直流電源を構成する直流安定化電
源回路とを並設した機器の高調波抑制回路であって、前
記位相制御回路が前記交流負荷へ電流を供給する主たる
期間で前記交流電源から前記直流安定化電源への電流供
給を抑制する位相制御回路と直流安定化回路とを並設す
る、構成が開示されている。ここで、上記のような交流
負荷は、具体的には、熱定着ユニットの定着ヒータ（ハ
ロゲンヒータ）や原稿読み取りユニットの露光ランプ
（ハロゲンランプ）である。また、これらの交流負荷に
対しては、交流電源におけるゼロクロスのタイミングで
トリガしてオンするゼロクロス制御が行なわれる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の定着
ヒータや露光ランプなどの交流負荷は、抵抗性の交流負
荷であるが、内部のフィラメントの抵抗値は温度依存性
があり、常温での抵抗値は、点灯状態の抵抗値の例えば
１／１０以下となる。このため、上記のようにゼロクロ
スのタイミングで制御を開始した場合には、オン後は定
常時の例えば１０倍を越える突入電流が流れてしまう。
このような突入電流の一例を図８に示した。図８におい
て、（ａ）は交流電源の電圧の波形、（ｂ）はトリガ波
形、（ｃ）は交流電源の電流波形である。

【０００５】そして、上記のような突入電流により電源
電圧がドロップ（変動）することから、例えば露光ラン
プをオンして原稿読取り中において定着ヒータをオンし
た場合には、露光ランプがちらつくなどの不都合があ
る。また、この突入電流のために画像形成装置における
交流負荷の駆動回路を構成する電気素子の容量を大きく
しなければならず、この結果、駆動回路がコストアップ
となるという問題がある。

【０００６】ここで、突入電流を低く抑えるための一手
段として上記の交流負荷をソフトスタート制御する方法
が考えられる。この場合、図９（ａ）に示した交流電圧
波形のゼロクロスタイミングを検出し、またこのゼロク
ロスタイミングにおいて図９（ｂ）のトリガ波形に示し
たように交流負荷をオンする際にトリガタイミングを点
弧角を徐々に広げるように制御する。この場合における
交流負荷に印加される交流電圧波形は図９（ｃ）のよう
になる。そして、これにより、交流負荷は印加電圧が低
い所でオンされ、また印加電圧が徐々に増やされるの、
交流負荷のフィラメントの温度を徐々に上げながら電流
を増加させるので、突入電流を抑えることができる。

【０００７】なお、交流負荷の内で露光ランプは、一般
的には、全波点灯せずに位相角点灯で使用するため、通
常はソフトスタート後に図１０のような位相角点灯がな
される。また定着ヒータは、全波点灯で使用する場合
と、位相角点灯で使用する場合とがあり、前者の場合に
はソフトスタートすることなしに図８のようにゼロクロ
ススタートする場合が多い。また後者の場合には、露光
ランプと同様に、ソフトスタートした後に位相角点灯が
なされる。

【０００８】ところが、上記のようにソフトスタートを
行うことにより突入電流を低くすることができて電源電
圧のドロップを小さくすることができるものの、電流の
高調波成分が増えるという欠点がある。

【０００９】そこで本発明は、突入電流を抑えて電源の
変動を抑えることができることはもちろん、電流の高調
波成分もを低く抑えることが可能な制御方式を備えた画
像形成装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明の
画像形成装置は、２つの抵抗性の交流負荷、前記２つの
交流負荷の駆動部、前記駆動部の交流電源におけるゼロ
クロスタイミングを検出するゼロクロス検出回路を有す
る画像形成装置において、前記駆動部は、前記ゼロクロ
ス検出回路が検出したゼロクロスタイミングからの位相
角制御を行うものであり、画像形成時において前記２つ
の交流負荷をオンする時は点弧角を徐々に増やすソフト
スタートを行うとともに、前記２つの交流負荷の一方の
交流負荷におけるソフトスタートを他方の交流負荷がオ
ンしているときに行うものであることを特徴とする。

【００１１】請求項２記載の本発明の画像形成装置は、
前記一方の交流負荷におけるソフトスタートが他方の交
流負荷が全波点灯でオンしているときに行われることを
特徴とする。

【００１２】請求項３記載の本発明の画像形成装置は、
前記一方の交流負荷が熱定着ユニットの定着ヒータであ
り、前記他方の交流負荷が原稿読み取りユニットの露光
ランプであり、前記駆動部は前記露光ランプが原稿後端
の照射を終えた後に前記定着ヒータのソフトスタートを
開始することを特徴とする。

【００１３】請求項４記載の本発明の画像形成装置は、
前記一方の交流負荷が熱定着ユニットの定着ヒータであ
り、前記他方の交流負荷が原稿読み取りユニットの露光
ランプであり、前記駆動部は画像形成を行わない待機状
態において前記定着ヒータをオンするときはソフトスタ
ートではなくゼロクロス近傍でオンするゼロクロス制御
を行うことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に本発明を、画像形成装置の
一例としての複写機に適用した実施の形態を説明する。

【００１５】図１は、上記の実施の形態の複写機におけ
る露光ランプと定着ヒータの駆動部を示したものであ
る。この駆動部は、商用電源のような交流電源１、交流
電源１におけるゼロクロスのタイミングを検出するため
のゼロクロス検出回路２、定着ヒータ３を駆動するため
の定着ヒータ駆動回路４、露光ランプ５を駆動するため
の露光ランプ駆動回路６、並びにゼロクロス検出回路２
が検出したゼロクロスタイミングに基づいて定着ヒータ
駆動回路４や露光ランプ駆動回路６にトリガ信号（駆動
信号）を出力する制御回路７から構成される。ゼロクロ
ス検出回路２は、具体的には、交流電源１における交流
電圧がゼロボルトを交差するタイミングを検出するもの
である。

【００１６】なお、この複写機は、上記の構成の他、例
えば、コピーの原稿が載置されるコンタクトガラス、原
稿をコンタクトガラスとの間で挟持する原稿圧板、原稿
からの像の反射のためのミラーや拡大縮小のための変倍
レンズなどで構成される光学走査系、電子感光体である
感光ドラム、定着ヒータや現像ローラや転写器あるいは
定着ローラなどで構成される熱定着ユニットなどの原稿
の複写に必要な各種の公知の構成部品から構成され、ま
た公知のように複写動作を行なうものである。なお、上
記の露光ランプ５や定着ヒータ３は、それぞれハロゲン
ヒータやハロゲンランプの抵抗性の交流負荷から構成さ
れるものである。

【００１７】また、図２〜４にゼロクロス検出回路２の
具体的な回路構成を例示した。図２のゼロクロス検出回
路では、双方向フォトカプラ１１により交流電圧ＶACが
印加された１次側とゼロクロスタイミング検知信号Ｓが
出力される２次側とを絶縁している。そして、交流電圧
ＶACがゼロボルトになる付近においてフォトカプラ１１
を構成するＬＥＤが消灯することで、ゼロクロスタイミ
ングを検出している。

【００１８】また、図３のゼロクロス検出回路では、交
流電圧ＶACを前段のダイオードブリッジ１２により全波
整流した後の電圧におけるゼロクロスを後段に設けたフ
ォトカプラ１３により検出してゼロクロスタイミング検
出信号Ｓを出力している。さらに、図４のゼロクロス検
出回路の場合には、交流電圧ＶACを絶縁トランス１４を
介してダイオードブリッジ１２により全波整流した後の
電圧におけるゼロクロスを後段に設けたトランジスタ１
５により検出してゼロクロスタイミング検出信号Ｓを出
力する構成としている。

【００１９】一方、定着ヒータ駆動回路４と露光ランプ
駆動回路６の具体的な回路構成を図５に例示した。この
回路は非ゼロクロス制御素子であるフォトトライアック
２３と、トライアック２２とを有して構成される。そし
て、トリガ信号Ｓがローになった場合には、フォトトラ
イアック２３が導通し、トライアック２２のゲートＧに
電圧がかかってトライアック２２がオンし、交流負荷２
１に交流電流が流れる。なお、図６に示したように、ゼ
ロクロス制御素子ＺＣを用いて構成したフォトトライア
ック２４を使用することも考えられるが、この場合に
は、トリガ信号Ｔに拘らず常にゼロクロスでフォトトラ
イアック２４内のトライアックがオンすることから、本
発明の用途には不適である。

【００２０】次に、図７を用いて、本発明の実施の形態
の複写機における２つの交流負荷である露光ランプ５と
定着ヒータ３の駆動タイミングを説明する。図７におい
て、Ａは点弧角を徐々に増やすソフトスタートをしてい
る期間、Ｂは位相角制御による点灯をしている期間、Ｃ
は全波点灯をしている期間である。また、図において矢
印は、複写機における露光ランプ５による原稿露光中の
区間を示している。さらに、図７（ａ）〜（ｃ）におい
て、それぞれ、上段は露光ランプ１の、また下段は定着
ヒータ３の駆動タイミングである。

【００２１】ここで、画像形成時、つまりコピー動作中
においては露光ランプは５一定の間隔でオン／オフする
必要がある。また、定着ヒータ３は、オン／オフのタイ
ミングは一定ではないが、定着ローラの温度が常に狙い
の制御温度幅に入るように制御する必要がある。そこ
で、本実施の形態では、図７（ａ）のように、定着ヒー
タ３をオンにするタイミングを露光ランプ１がオフする
直前としている。また、定着ヒータ３をオフするタイミ
ングを露光ランプ５がソフトスタートが終了した後とし
ている。これにより、定着ヒータ３のソフトスタートと
露光ランプ５のソフトスタートとを、それぞれ相手の負
荷が点灯している時に行うことが可能となる。そして、
この結果、高調波電流の電流量は単独でオンする場合と
変わらないものの総電流量が増加することによって高調
波電流の割合を下げることが可能となる。

【００２２】また、定着ヒータ３がオンするときは、ソ
フトスタートを行った場合でも突入電流による電源電圧
の降下があり、露光ランプ１の駆動電圧が降下して光量
が下がる場合もある。このような場合には、図７（ｂ）
のように、定着ヒータ３のオンは露光ランプ５の点灯が
原稿の後端部を過ぎてから行うようにすれば良い。これ
により、露光ランプ５における原稿照射中の光量が安定
化できる。なお、この場合には、露光ランプ５の点灯時
間は、定着ヒータ３のソフトスタートしている時間だけ
長くなる。

【００２３】また、露光ランプ５は、通常は点灯せずに
位相角制御により使用されるが、図７（ｃ）のように、
定着ヒータ３がソフトスタートしているときに露光ラン
プ５を全点灯した場合には高調波電流の割合をさらに下
げることができる。

【００２４】なお、複写機が待機中の場合は、露光ラン
プ５は常にオフしており、定着ヒータ３だけがオン／オ
フしており、定着ヒータ３は単独でオン、オフする。し
たがって、この場合において定着ヒータ３をソフトスタ
ートした場合には高調波の割合が高くなってしまう。よ
って、このように交流負荷の一方だけを単独でオン／オ
フする場合はゼロクロスタイミングで制御すれば良く、
これにより高調波成分の発生を抑制できる。また、この
場合、露光ランプ５をオン／オフしないことから、交流
電源１における電源電圧の変動をコピー動作中よりは低
く抑えることができる。

【００２５】なお、以上は２つの抵抗性の交流負荷とし
て露光ランプと定着ヒータを例にとって説明したが、同
時に使用される抵抗性の交流負荷であればその他のもの
にも同様に本発明は適用できることは言うまでもない。

【００２６】

【発明の効果】請求項１並びに請求項３の発明によれ
ば、コピー時における突入電流が低くて電源電圧の変動
が少なく、高調波電流の割合が低い、ソフトスタート制
御を実現することができる。

【００２７】また、請求項２の発明によれば、さらに、
露光ランプの光量を安定化することができる。

【００２８】請求項４の発明によれば、さらに、待機時
における高調波電流の割合を低くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の複写機における露光ラン
プと定着ヒータの駆動部を示したブロック図である。

【図２】図１の駆動部におけるゼロクロス検出回路の構
成を例示した回路図である。

【図３】図１の駆動部におけるゼロクロス検出回路の構
成を例示した回路図である。

【図４】図１の駆動部におけるゼロクロス検出回路の構
成を示した回路図である。

【図５】図１の駆動部における定着ヒータ駆動回路と露
光ランプ駆動回路の構成を示した回路図である。

【図６】定着ヒータ駆動回路と露光ランプ駆動回路の構
成例を示した回路図である。

【図７】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ実施の形態における
定着ヒータと露光ランプの駆動タイミングを示した説明
図である。

【図８】交流負荷をオンした場合における突入電流の例
を示した説明図である。

【図９】交流負荷をソフトスタートする例における、
（ａ）は交流電流波形を、（ｂ）はトリガ波形を、
（ｃ）は交流電圧波形を示した波形図である。

【図１０】露光ランプを位相角点灯する場合の交流電圧
の波形図である。

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ ゼロクロス検出回路 ３ 定着ヒータ ４ 定着ヒータ駆動回路 ５ 露光ランプ ６ 露光ランプ駆動回路 ７ 制御回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つの抵抗性の交流負荷、前記２つの交
   流負荷の駆動部、前記駆動部の交流電源におけるゼロク
   ロスタイミングを検出するゼロクロス検出回路を有する
   画像形成装置において、 前記駆動部は、前記ゼロクロス検出回路が検出したゼロ
   クロスタイミングからの位相角制御を行うものであり、
   画像形成時において前記２つの交流負荷をオンする時は
   点弧角を徐々に増やすソフトスタートを行うとともに、
   前記２つの交流負荷の一方の交流負荷におけるソフトス
   タートを他方の交流負荷がオンしているときに行うもの
   である、ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記一方の交流負荷におけるソフトスタ
   ートが他方の交流負荷が全波点灯でオンしているときに
   行われる、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装
   置。
3. 【請求項３】 前記一方の交流負荷が熱定着ユニットの
   定着ヒータであり、前記他方の交流負荷が原稿読み取り
   ユニットの露光ランプであり、前記駆動部は前記露光ラ
   ンプが原稿後端の照射を終えた後に前記定着ヒータのソ
   フトスタートを開始する、ことを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記一方の交流負荷が熱定着ユニットの
   定着ヒータであり、前記他方の交流負荷が原稿読み取り
   ユニットの露光ランプであり、前記駆動部は画像形成を
   行わない待機状態において前記定着ヒータをオンすると
   きはソフトスタートではなくゼロクロス近傍でオンする
   ゼロクロス制御を行う、ことを特徴とする請求項１、２
   または３記載の画像形成装置。