JP2015230451A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザビリティを損なうことなく、商用電源の入力電圧を検知すること。【解決手段】トランス３５の二次側電圧を検知する入力電圧検知回路４７と、定着装置１７に流れる電流を検知する電流検知回路６８と、定着装置１７のヒータ５１への電力供給を制御するＣＰＵ２６を備え、ＣＰＵ２６は、入力電圧検知回路４７が検知した電圧に基づいてトランス３５の一次側に入力される第１の入力電圧を算出し、算出された第１の入力電圧と定着装置１７に所定の電力を供給したときに電流検知回路６８が検知した電流値に基づいて、定着装置１７のヒータ５１の抵抗値を算出し、算出されたヒータ５１の抵抗値と電流検知回路６８が検知した電流値に基づいてトランス３５の一次側に入力される第２の入力電圧を算出する。【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。

近年、画像形成装置の高速化及び多機能化が進み、それに伴い、画像形成装置の消費電力も増加している。画像形成装置が消費する電力量には上限があり、画像形成装置に供給可能な電流は、商用電源の定格電流を超えることはできない。すなわち、画像形成装置の消費電力が一定であるとすると、商用電源の電圧が低いほど、画像形成装置の電流は大きくなり、逆に商用電源の電圧が高いほど、画像形成装置の電流は小さくなる。高速化及び多機能化により、画像形成装置の消費電力が増大すると、商用電源の電圧が低い場合には定格電流を超えないように消費電流値を下げる必要がある。そのため、多くの画像形成装置では、商用電源の電圧値を検知又は予測する機能を備え、商用電源の電圧値に応じて、画像形成装置のパフォーマンスレベルを変更する。商用電源の電圧検知方法も様々なものがある。例えば特許文献１では、スイッチング電源装置として発振周波数が固定型のフライバック電源を用い、スイッチング電源装置の二次側整流ダイオードのアノード端子の入力電圧を監視し、負のピーク電圧値から商用電源の電圧値を検知する方法が記載されている。

特許第４４６８０１１号公報

しかしながら、上述したスイッチング電源装置は、トランスの二次側を流れる負荷電流の影響を受けやすい回路構成を有している。すなわち、二次側の負荷電流が変動すると、トランスの二次側の整流ダイオードのアノード端子に印加される電圧（以下、アノード電圧ともいう）も変動するため、二次側の負荷変動は、入力電圧の検知誤差を発生させる大きな要因となり得る。そのため、商用電源の入力電圧を検知する場合には、二次側の負荷電流が一定の状態、すなわち画像形成装置で必要最低限の動作しか行われていない負荷電流が小さい状態のときに、商用電源の電圧値を検知する必要がある。

図７は、商用電源電圧と、二次側の整流ダイオードのアノード端子に印加される電圧（図中、アノード電圧とする）の負のピーク電圧との関係を図示したものである。図７の横軸は商用電源電圧［単位：Ｖ（ボルト）］を示し、図７の縦軸は、二次側整流ダイオード（以下、整流ダイオードという）のアノード電圧の負のピーク電圧［単位：Ｖ］を示している。図７では、状態Ａと状態Ｂの２つの状態における、商用電源電圧と整流ダイオード３７のアノード電圧の負のピーク電圧との関係を示している。ここで、状態Ａは、画像形成装置のプリント状態を指し、状態Ｂは、画像形成装置が、上述した商用電源の入力電圧値を検知するのに必要最低限の動作しか行っていない状態を指している。

商用電源の入力電圧が一定の下で、二次側の負荷電流が大きいと、一次平滑コンデンサのリプル電流も大きく（ピーク値は変わらない）なる。そのため、状態Ａのように二次側の負荷電流が大きい場合には、二次側の負荷電流が小さい状態Ｂと比べ、結果として整流ダイオードのアノード電圧の負のピーク電圧値は小さくなる。また、図７に示すように、状態Ａでは、二次側で動作している負荷の種類も多く、総合的な負荷バラツキも大きくなり、整流ダイオードのアノード電圧の負のピーク電圧のバラツキの幅も大きくなる。一方、状態Ｂでは、二次側で動作している負荷の種類が少なく、負荷バラツキも小さいため、整流ダイオードのアノード電圧の負のピーク電圧のバラツキの幅も小さい。商用電源の入力電圧の検知は、整流ダイオードのアノード端子に印加される電圧に基づいて行われる。したがって、図７に示す状態Ａのように、整流ダイオードのアノード電圧の負のピーク電圧のバラツキの幅が大きくなると、検知される商用電源の入力電圧のバラツキも大きくなり、入力電圧が誤検知されてしまうことになる。

そこで、商用電源の入力電圧の検知時には、画像形成装置を、状態Ａのようなプリント状態やスタンバイ状態などの通常モードではなく、状態Ｂのような二次側の負荷を極力動作させない特別な動作モードに状態遷移させる必要がある。しかしながら、商用電源の入力電圧の検知の度に、画像形成装置を特別な動作モードに移行させることは、ユーザビリティを低下させることになり、更に電圧検知を定期的に行うことはユーザビリティの観点からも困難となる。一方、商用電源の電圧は、配線インピーダンスなどその地域の電力事情、又は画像形成装置の周辺の電気機器の稼働状態など様々な要因により変動する。そのため、従来の電圧検知方法では、商用電源の電圧変動をリアルタイムで検知することができず、結果として商用電源の電圧値に応じて画像形成装置のパフォーマンスレベルを変更することができないという課題があった。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、ユーザビリティを損なうことなく、商用電源の入力電圧を検知することを目的とする。

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。

（１）一次側に入力された電圧から二次側電圧を生成するトランスを有する電源装置と、記録紙に画像形成を行う画像形成手段と、発熱抵抗体を有し、前記記録紙に形成された画像を該記録紙に定着する定着手段と、を備える画像形成装置であって、前記トランスの前記二次側電圧を検知する電圧検知手段と、前記定着手段に流れる電流を検知する電流検知手段と、前記定着手段の前記発熱抵抗体への電力供給を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記電圧検知手段により検知された電圧に基づいて前記トランスの一次側に入力される第１の電圧を算出し、前記算出された第１の電圧と、前記定着手段に所定の電力を供給したときの前記電流検知手段により検知された電流値と、に基づいて、前記定着手段の前記発熱抵抗体の抵抗値を算出し、前記算出された前記発熱抵抗体の抵抗値と、前記電流検知手段により検知された電流値と、に基づいて前記トランスの一次側に入力される第２の電圧を算出することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、ユーザビリティを損なうことなく、商用電源の入力電圧を検知することができる。

実施例１〜３の画像形成装置の概略構成図 実施例１〜３の電源装置の回路図、動作波形図、及び駆動回路の回路図 実施例１の商用電源の入力電圧を算出するシーケンスを示すフローチャート 実施例２の商用電源の入力電圧を算出するシーケンスを示すフローチャート 商用電源の入力電圧とインレット電流の関係を説明する図 実施例３の商用電源の入力電圧を算出するシーケンスを示すフローチャート 負荷状態と商用電源の入力電圧の検知精度の関係を説明する図

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

［画像形成装置の構成］
図１は、実施例１の電子写真方式を用いたカラー画像形成装置の概略構成図である。このカラー画像形成装置（以下、本体という）は、本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋを備えている。プロセスカートリッジ５の末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれトナーの色であるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）を示す。各プロセスカートリッジの構成は同一であり、以下の説明では、特定のプロセスカートリッジ５の部材を示す場合を除き、末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略する。

プロセスカートリッジ５は、それぞれトナー容器２３、像担持体である感光ドラム１、帯電ローラ２、現像ローラ３、ドラムクリーニングブレード４と、廃トナー容器２４を有している。プロセスカートリッジ５の図中下方向には、レーザユニット７が配置され、感光ドラム１に対して画像信号に基づく露光を行う。感光ドラム１は、帯電ローラ２によって所定の負極性の電位に帯電された後、レーザユニット７によって静電潜像が形成される。各感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成された静電潜像は現像ローラ３によって反転現像されて負極性のトナーが付着され、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色のトナー像が形成される。

中間転写ベルトユニットは、中間転写ベルト８、駆動ローラ９、二次転写対向ローラ１０から構成される。また、中間転写ベルト８を介し、各感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに対向して、一次転写ローラ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが配設されており、不図示の電圧印加部により転写電圧が印加される構成となっている。各感光ドラム１は時計回り方向（図中、矢印方向）に回転し、中間転写ベルト８はＡ方向（図中矢印）に回転する。不図示の電圧印加部から正極性の電圧を一次転写ローラ６に印加することにより、各感光ドラム１上に形成されたトナー像は順次、中間転写ベルト８上に転写され、４色のトナー像が重畳された状態で二次転写ローラ１１まで搬送される。

給搬送装置１２は、記録紙Ｐを収納する給紙カセット１３から記録紙Ｐを給紙する給紙ローラ１４と、給紙された記録紙Ｐを搬送する搬送ローラ対１５と、を有している。そして、給搬送装置１２から搬送された記録紙Ｐは、レジストローラ対１６によって二次転写ローラ１１に搬送される。そして、二次転写ローラ１１に正極性の電圧を印加することにより、搬送された記録紙Ｐに中間転写ベルト８上の４色のトナー像が転写される。トナー像が転写された記録紙Ｐは、定着装置１７に搬送される。定着装置１７において、搬送された記録紙Ｐは、セラミックヒータ（不図示）が内接された定着フィルム１８と加圧ローラ１９とによって加熱、加圧され、トナー像は記録紙Ｐに定着される。トナー像が定着された記録紙Ｐは、排紙ローラ対２０によって排出される。一方、中間転写ベルト８に転写されずに感光ドラム１上に残ったトナーは、クリーニングブレード４によって除去される。また、記録紙Ｐへ転写されずに中間転写ベルト８上に残ったトナーは、転写ベルトクリーニングブレード２１によって除去され、除去されたトナーは、廃トナー回収容器２２へと回収される。

また、制御基板２５には、本体の制御を行うためのＣＰＵ２６、ＲＯＭ２６ａ、ＲＡＭ２６ｂが搭載されている。ＣＰＵ２６は、記録紙Ｐの搬送やプロセスカートリッジ内の各ローラを駆動する不図示の駆動源の制御や、画像形成制御、更には故障検知に関する制御など、本体の制御を一括して行う。ＲＯＭ２６ａには、ＣＰＵ２６が実行する制御プログラムやデータが格納されており、ＲＡＭ２６ｂは、ＣＰＵ２６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されるメモリである。また、スイッチング電源装置２７は、不図示の商用電源から電源ケーブル２８を介して入力される交流電圧を直流電圧に変換し、変換された直流電圧を制御基板２５などの本体の各負荷に供給する。

［スイッチング電源装置の構成］
図２［Ａ］は、本実施例におけるスイッチング電源装置２７（以下、電源装置２７ともいう）の回路図、及び回路の動作波形図である。電源装置２７は、電界効果トランジスタ３６（以下、ＦＥＴ３６という）の発振周波数が固定型のフライバック電源である。図２［Ａ］（ａ）において、商用電源３１より電源ケーブル２８（図１参照）を介して供給された交流電圧は、ダイオードブリッジ３２及び一次平滑コンデンサ３３によって整流、平滑されることで、概略一定の直流電圧Ｖｐが生成される。一次平滑コンデンサ３３の端子間電圧である電圧Ｖｐは、トランス３５の一次巻線の一端（巻き始め）とＦＥＴ３６の電流流出端子の間に印加される。すなわち、一次平滑コンデンサ３３の高電位側（電圧Ｖｐの（＋）側ともいう）は一次巻線の一端に、低電位側（電圧Ｖｐの（−）側ともいう）はＦＥＴ３６の電流流出端子に接続されている。また、一次巻線の他端（巻き終わり）は、ＦＥＴ３６の電流流入端子に接続されている。

トランス３５の二次巻線には、整流ダイオード３７及び平滑コンデンサ３８が接続されている。電圧Ｖｐは、駆動回路３４がＦＥＴ３６をスイッチング動作することにより、トランス３５を介してＦＥＴ３６に供給され、トランス３５の二次側にパルス電圧が誘起される。二次側に誘起されたパルス電圧は、二次側の整流ダイオード３７及び平滑コンデンサ３８によって、整流、平滑されて、所定の出力電圧Ｖｏｕｔが生成され、負荷３９に供給される。

また、図２［Ａ］（ａ）のトランス３５の二次側の整流ダイオード３７のアノード端子には、入力電圧検知回路４７が接続されている。入力電圧検知回路４７は、ダイオード４０、反転増幅回路、ピークホールド回路から構成されている。更に、反転増幅回路は抵抗４１、４２、オペアンプ４３から構成され、ピークホールド回路はダイオード４４、コンデンサ４５、抵抗４６から構成されている。

図２［Ａ］（ｂ）〜（ｄ）は、図２［Ａ］（ａ）の電源装置２７の動作波形図であり、ＦＥＴ３６のゲート端子の電圧波形、二次側の整流ダイオード３７のアノード端子の電圧変化、及び入力電圧検知回路４７の出力電圧Ｖｖｐの変化の様子を示している。なお、図２［Ａ］（ｂ）〜（ｄ）の横軸は、時間を示す。図２［Ａ］（ｂ）は、駆動回路３４により駆動されるＦＥＴ３６のゲート端子の電圧波形（図中、ゲート波形と表示）を示す図である。このゲート端子の電圧がハイレベル（図中、Ｈで表示）のときに、ＦＥＴ３６はオンされ、逆にローレベル（図中、Ｌで表示）のときには、ＦＥＴ３６はオフされる。また、図２［Ａ］（ｃ）は、整流ダイオード３７のアノード端子に印加される電圧波形（アノード波形と表示）を示す図である。整流ダイオード３７のアノード端子に印加される電圧（二次側電圧）は、ＦＥＴ３６のゲート端子に印加される電圧に応じて変化し、図に示す電圧波形は、電圧（−Ｖｌｏｗ）から電圧（Ｖｏｕｔ＋Ｖｆ）までの振幅を有している。ここで、電圧Ｖｆは、整流ダイオード３７の順方向電圧である。図２［Ａ］（ｃ）に示すアノード電圧の波形は、ダイオード４０によって負電圧部分のみにクランプされ、オペアンプ４３で構成される反転増幅回路に入力される。図２［Ａ］（ｄ）において、破線で示すようなパルス波形は、反転増幅回路の出力波形を示しており、ピークホールド回路により、図中、実線にて表示する電圧Ｖｖｐの直流電圧がＣＰＵ２６のＡ／Ｄ端子に出力される。

このとき、破線で示すハイレベル電圧Ｖｖｐは、反転増幅回路のゲインをαとすると、次に示す式（１）のように表すことができる。
Ｖｖｐ＝α×Ｖｌｏｗ （１）
更に、整流ダイオード３７のアノード端子に印加される電圧Ｖｌｏｗは、一次平滑コンデンサ３３の端子電圧Ｖｐ、トランス３５の一次側巻数Ｎ１、二次側巻数Ｎ２を用いて、次の式（２）のように表すことができる。
Ｖｌｏｗ＝Ｖｐ×（Ｎ２／Ｎ１） （２）
また、商用電源３１の入力電圧である交流電圧（正弦波電圧）の実効値Ｖｉｎと、一次平滑コンデンサ３３の端子間電圧Ｖｐの間には、概略、次の式（３）が成り立つ。
Ｖｐ＝√２×Ｖｉｎ （３）
したがって、式（１）〜（３）により、以下の式（４）が導出され、更に式（４）を変形させることにより、以下の式（５）が導出される。
Ｖｖｐ＝α×Ｖｌｏｗ＝α×Ｖｐ×（Ｎ２／Ｎ１）
＝α×√２×Ｖｉｎ×（Ｎ２／Ｎ１）
＝√２×α×Ｖｉｎ×（Ｎ２／Ｎ１） （４）
Ｖｉｎ＝（Ｎ１×Ｖｖｐ）／（√２×α×Ｎ２） （５）

式（５）より、商用電源３１の交流電圧（正弦波電圧）の実効値Ｖｉｎは、反転増幅回路のハイレベル電圧Ｖｖｐに比例することがわかる。反転増幅回路の出力パルスは、後段のピークホールド回路によって、概略、電圧値Ｖｖｐの直流電圧に変換され、ＣＰＵ２６のＡ／Ｄポートへ入力される。したがって、ＣＰＵ２６は、反転増幅回路のゲインα、トランス３５の一次側巻数Ｎ１、二次側巻数Ｎ２、及び入力電圧検知回路４７の出力電圧値Ｖｖｐを用いて、上述した式（５）から商用電源３１の入力電圧Ｖｉｎを求めることができる。なお、本実施例におけるスイッチング電源装置２７及び入力電圧検知回路４７等の構成は、適宜変更が可能であり、本実施例に記載した内容に限定されるものではない。

［定着装置の駆動回路の構成］
図２［Ｂ］は、本実施例における定着装置１７を駆動する駆動回路の回路図を示している。図２［Ｂ］では、リレー５０、発熱抵抗体であるセラミックヒータ５１（以下、ヒータ５１という）、双方向サイリスタ５２（以下、トライアック５２という）、カレントトランス５７が配置されている。リレー５０は、必要に応じて、商用電源３１からヒータ５１へ電力を供給する供給路の接続又は遮断を行う。リレー５０は、ＣＰＵ２６からの駆動信号に基づいて、抵抗５９、トランジスタ５８から構成されるリレー駆動回路によって駆動される。ヒータ５１への電力供給は、トライアック５２のオン／オフにより制御される。トライアック５２をオンするために、ＣＰＵ２６が抵抗６２、６３、トランジスタ６４から構成されるトライアック駆動回路のトランジスタ６４をオンすることにより、フォトトライアックカプラ５４のＬＥＤは導通状態となる。フォトトライアックカプラ５４のＬＥＤが導通状態となり、ＬＥＤが点灯すると、フォトトライアックカプラ５４がオン状態となり、トライアック５２のバイアス抵抗５５、５６によりトライアック５２がオンする。その結果、商用電源３１からヒータ５１へ電力供給が行われる。図中の部品５３は、トライアックのサージ保護用の部品である。一方、ＣＰＵ２６がトライアック駆動回路のトランジスタ６４をオフすると、フォトトライアックカプラ５４のＬＥＤは非導通状態となり、フォトトライアックカプラ５４はオフ状態となり、トライアック５２はオフされる。その結果、商用電源３１からヒータ５１への電力供給は遮断される。

ＣＰＵ２６は、ヒータ５１の温度をサーミスタ６０により監視している。サーミスタ６０と抵抗６１により分圧されたアナログ電圧はＣＰＵ２６に入力される。ＣＰＵ２６は、入力されたアナログ電圧をＡ／Ｄ変換して取得されたヒータ５１の温度情報に基づいて、トライアック５２のオン・オフを行い、ヒータ５１の温度が一定となるように制御する。

カレントトランス５７の二次側には、ヒータ５１に流れる定着電流に応じた電圧が生成される。そして、生成された電圧は、整流ダイオード６５により整流され、コンデンサ６６及び抵抗６７によって平滑され、カレントトランス５７に流れる定着電流に応じたアナログ電圧値として電流検知回路６８に入力される。この電圧値は、電流検知回路６８で実効値演算された後、その演算結果がＣＰＵ２６に入力され、ＣＰＵ２６は、実際にヒータ５１に流れた実効電流値を検知することができる。

［商用電源の入力電圧、ヒータの抵抗値の算出シーケンス］
次に、図３のフローチャートを用いて、本実施例の商用電源３１の入力電圧、及びヒータ５１の抵抗値を算出する制御シーケンスについて説明する。図３（ａ）は、本実施例の商用電源３１の入力電圧、及びヒータ５１の抵抗値を算出する制御シーケンスを示すフローチャートである。本体の電源スイッチがオンされ、電源装置２７から電力供給されてＣＰＵ２６が起動されると、ＣＰＵ２６により図３（ａ）の処理が実行される。なお、前述したトランス３５の一次側巻数Ｎ１、二次側巻数Ｎ２、入力電圧検知回路４７の反転増幅回路のゲインαの値は、予めＲＯＭ２６ａに記憶されているものとする。

ステップ（以下、Ｓとする）４０１では、ＣＰＵ２６は、第１の入力電圧である、本体の起動直後の商用電源３１の入力電圧Ｖｉｎの算出を行う。すなわち、ＣＰＵ２６は、入力電圧検知回路４７から出力された電圧Ｖｖｐを検知すると、ＲＯＭ２６ａよりトランス３５の一次側巻数Ｎ１、二次側巻数Ｎ２、入力電圧検知回路４７の反転増幅回路のゲインαの値を読み出す。そして、ＣＰＵ２６は、読み出した値と前述した式（５）を用いて、商用電源３１の入力電圧Ｖｉｎ（第１の入力電圧）を算出する。なお、Ｓ４０１の時点は、本体の起動直後であり、電源装置２７に接続された負荷としては、例えばＣＰＵ２６や、電源装置２７内の入力電圧検知回路４７のような必要最低限の負荷しか起動されていないもの（図７の状態Ｂに相当）とする。Ｓ４０２では、ＣＰＵ２６は、Ｓ４０１で算出した商用電源３１の入力電圧の算出結果をＲＡＭ２６ｂに格納する。

Ｓ４０３では、ＣＰＵ２６は、画像形成装置の立上げ制御（例えば定着装置１７のヒータ５１の予熱処理等）を開始する。Ｓ４０４では、ＣＰＵ２６は、画像形成装置の立上げ制御が終了し、本体内の各部においてプリント動作が可能なスタンバイ状態になったかどうかを判断する。ＣＰＵ２６はスタンバイ状態となり、立上げ制御が終了したと判断した場合にはＳ４０５に進み、立上げ制御が終了していないと判断した場合にはＳ４０４の処理を繰り返す。

Ｓ４０５では、ＣＰＵ２６は、ヒータ５１（図中、単にヒータとする）に所定の電力を供給する。すなわち、ＣＰＵ２６は、トライアック駆動回路のトランジスタ６４を介して、トライアック５２のオン・オフを制御することにより、ヒータ５１への電力供給が所定のデューティとなるように制御する。なお、所定のデューティは、特定のデューティ値を指すものではなく、本体の動作モードに応じたデューティ値を指す。Ｓ４０６では、ＣＰＵ２６は、電流検知回路６８から出力された電流値により、ヒータ５１に流れた実効電流値を検知する。Ｓ４０７では、ＣＰＵ２６は、Ｓ４０１で算出した商用電源３１の入力電圧をＲＡＭ２６ｂから読み出し、Ｓ４０６で検知したヒータ５１に流れる電流の実効電流値、デューティ値に応じた係数βに基づいて、ヒータ５１のヒータ抵抗値を算出する。Ｓ４０８では、ＣＰＵ２６は、算出されたヒータ５１の抵抗値をＲＡＭ２６ｂに格納する。なお、本実施例において、Ｓ４０１で算出された入力電圧Ｖｉｎがヒータ５１に印加されるものとする。また、Ｓ４０７の抵抗値の算出は１回に限るものではなく、例えばＳ４０６、Ｓ４０７の処理を複数回実施し、その結果に基づいて抵抗値を算出してもよい。

以下に示す表１は、ヒータ５１に供給される電力のデューティと、上述した係数βの対応関係を示す表である。係数βは、デューティが１００％のときの実効電流値を１とした場合の、各デューティにおける実効電流値の比率を示す。また、デューティは、公知の波数制御又は位相制御により、交流電流波形に対する投入電力比率のことである。表１は、テーブルとして予めＲＯＭ２６ａに格納されており、ＣＰＵ２６は、ヒータ５１に供給されている電力のデューティに応じた係数βを読み出すことができる。なお、表１中に示す値は一例であり、表中の値に限定されるものではない。

上述したヒータ５１のヒータ抵抗値は、第１の入力電圧である商用電源３１の入力電圧、ヒータ５１を流れる電流の実効電流値、係数βを用いて、次の式（６）により算出することができる。

抵抗値（Ω）＝入力電圧（Ｖ）／実効電流（Ａ）／β （６）
ここで、例えば、入力電圧Ｖｉｎの算出結果が１１０Ｖ（ボルト）、実効電流値が１０Ａ（アンペア）、そのときのデューティが６０％とした場合、ヒータ５１の抵抗値は、以下のように算出することができる。なお、表１より、デューティが６０％のときの係数βは０．８３３９である。
抵抗値（Ω）＝入力電圧（Ｖ）／実効電流（Ａ）／β
＝１１０（Ｖ）／１０（Ａ）／０．８３３９＝１３．１９（Ω）

［運用時における商用電源の入力電圧の算出］
次に、本実施例の本体が運用時における商用電源３１の入力電圧の算出について、図３（ｂ）を参照して説明する。図３（ｂ）は、画像形成装置が運用状態（プリント状態又はスタンバイ状態）のときに、商用電源３１の入力電圧を算出する制御シーケンスを示すフローチャートである。図３（ｂ）の処理は、図３（ａ）の処理が完了し、ＲＡＭ２６ｂにＣＰＵ２６が起動されたときの商用電源３１の入力電圧、及びヒータ５１の抵抗値が格納された後に、定期的に起動される。

Ｓ６０１では、ＣＰＵ２６は、所定のデューティで、ヒータ５１に電力供給を行う。Ｓ６０２では、ＣＰＵ２６は、電流検知回路６８から出力された電流値により、ヒータ５１に流れた実効電流値（図中、ヒータ電流値とする）を検知する。Ｓ６０３では、ＣＰＵ２６は、ヒータ５１の抵抗値をＲＡＭ２６ｂから読み出し、読み出した抵抗値と、Ｓ６０２で検知したヒータ５１に流れる電流の実効電流値を乗ずることにより、第２の入力電圧である商用電源３１の入力電圧を算出する。

図３（ｂ）に示す第２の入力電圧の算出処理は、ヒータ５１に対し、所定のデューティで電力供給が可能なタイミングであれば、いつでも実施可能である。なお、「所定のデューティで電力供給が可能なタイミング」とは、本体がスタンバイ状態、又はプリント状態ではあるが定着装置１７に記録紙Ｐが通紙されていない状態で、入力電圧の算出を行う期間だけ一定のデューティで電力供給できるタイミングを指す。

以上説明したように、本実施例では、本体の電源投入後の、低圧電源であるスイッチング電源装置２７の負荷電流が最小限のときに商用電源３１の入力電圧の算出を行う。これにより、算出された第１の入力電圧の電圧精度を高めることができ、続いて行うヒータ５１の抵抗値の算出の精度も高めることができる。そして、その後の電圧検知は、定着装置１７の電流を検知することにより対応することができる。すなわち、画像形成装置の二次側の負荷の影響を気にする必要がなくなるため、本体の状態（プリント状態、スタンバイ状態）によらず、第２の入力電圧の算出を定期的に実施することにより、商用電源３１の入力電圧値を検知することができる。以上説明したように、本実施例によれば、ユーザビリティを損なうことなく、商用電源の入力電圧を検知することができる。

実施例１では、商用電源の第１の入力電圧の算出は、本体の電源投入直後の最小限の負荷しか接続されていないときに行われ、続いて、セラミックヒータの抵抗値の算出が行われる。そして、それ以降は、定期的にセラミックヒータを流れる電流値と抵抗値に基づいて、商用電源の第２の入力電圧の算出が行われる。そのため、実施例１では、セラミックヒータの抵抗値が変わらない、すなわち、定着装置が交換されていないことが前提の処理となっている。しかし、定着装置が交換された場合には、セラミックヒータの抵抗値が変わってしまう可能性がある。そのため、再度セラミックヒータの抵抗値を算出しなければならず、第１の入力電圧の算出からやり直す必要がある。そこで、実施例２では、定着装置が交換された場合の商用電源の入力電圧の算出処理について説明する。

［定着装置の交換の検知方法］
本実施例では、次のような場合には、定着装置１７が交換された可能性があるため、再び、商用電源３１の第１の入力電圧の算出処理を実施する。定着装置１７が交換された可能性のある場合としては、電源のオフ時、メンテナンス用のドア（以下、単にドアという）開放時、本体の動作モードがスリープ状態時がある。そのため、電源投入後（実施例１で説明済み）、ドアが閉じられた後、本体がスリープ状態からスタンバイ状態等の動作モードに復帰した後には、再度、商用電源３１の第１の入力電圧の算出処理を実施するものとする。

上述したドアは、定着装置１７を交換する際に開閉されるドア（扉）を指しており、ドアの開閉が行われると定着装置１７の交換が行われている可能性がある。なお、ドアの開閉状態を検知する不図示の開閉検知回路が本体に設けられており、開閉検知回路はドアの開閉状態の変化を検知すると、ＣＰＵ２６に通知するものとする。

本体は、動作モードとして、プリント状態（画像形成を行う状態）やスタンバイ状態（待機状態）である通常モードと、消費電力を抑えたスリープ状態である省電力モードを有し、２つのモード間は移行可能である。また、本体は、外部コンピュータからの印刷要求に応じて画像信号を生成し、レーザユニット７に出力する不図示のコントローラを有している。そして、不図示のコントローラは、外部コンピュータからの印刷要求を受信するとＣＰＵ２６にプリント指示を行ったり、印刷供給の有無に応じて、ＣＰＵ２６に通常モードと省電力モード間の移行を指示したりする。本体がスリープ状態時には、省電力の観点から、上述した開閉検知回路自体を動作させない場合もあるため、定着装置１７の交換が行われていても検知されないことがある。そのため、本実施例では、定着装置１７が交換されている可能性がある場合として、ドア操作が行われた場合と、動作モードがスリープ状態から復帰した場合（スタンバイ状態へ移行した場合）を取り上げているが、本体の構成によっては、この限りではない。

［商用電源の入力電圧の算出シーケンス］
図４は、本実施例の商用電源３１の入力電圧を算出する制御シーケンスを示すフローチャートである。なお、第１の入力電圧の算出、ヒータ５１の抵抗値の算出、及び第２の入力電圧の算出の詳細については実施例１で説明しているため、図４のフローチャートでは省略した記載とし、更に以下での詳細な説明は行わないものとする。本体の電源スイッチがオンされ、電源装置２７から電力供給されてＣＰＵ２６が起動されると、ＣＰＵ２６により図４に示す処理が実行される。なお、実施例１と同様に、トランス３５の一次側巻数Ｎ１、二次側巻数Ｎ２、入力電圧検知回路４７の反転増幅回路のゲインαの値、デューティと係数βを対応付けたテーブルは、予めＲＯＭ２６ａに記憶されているものとする。

Ｓ７０１では、ＣＰＵ２６は本体の起動直後の商用電源３１の入力電圧Ｖｉｎ（第１の入力電圧）の算出を行い、算出された商用電源３１の入力電圧ＶｉｎをＲＡＭ２６ｂに格納する。なお、Ｓ７０１の時点では、ＣＰＵ２６は、電源装置２７に接続された負荷としては、例えば電源装置２７内の入力電圧検知回路４７のような第１の入力電圧の算出に必要最低限の負荷しか起動しないものとする。Ｓ７０２では、ＣＰＵ２６は、画像形成装置の立上げ制御（例えば定着装置１７のヒータ５１の予熱処理等）を開始し、立上げ制御が終了すると、本体内の各部においてプリント動作が可能なスタンバイ状態に移行させる。

Ｓ７０３では、ＣＰＵ２６は、トライアック５２のオン・オフを制御することにより、ヒータ５１への電力供給が所定のデューティとなるように制御する。なお、所定のデューティは、特定のデューティ値を指すものではなく、本体の動作モードに応じたデューティ値を指す。ＣＰＵ２６は、電流検知回路６８からの出力に基づいてヒータ５１に流れた実効電流値を検知し、商用電源３１の入力電圧ＶｉｎをＲＡＭ２６ｂから、デューティ値に応じた係数βをＲＯＭ２６ａから読み出し、ヒータ５１の抵抗値を算出する。そして、ＣＰＵ２６は、算出したヒータ５１の抵抗値をＲＡＭ２６ｂに格納する。

Ｓ７０４では、ＣＰＵ２６は、所定のデューティで、ヒータ５１に電力供給を行い、このとき、電流検知回路６８から出力された電流値により、ヒータ５１に流れた実効電流値を検知する。そして、ＣＰＵ２６は、ヒータ５１の抵抗値をＲＡＭ２６ｂから読み出し、読み出した抵抗値と、Ｓ７０４で検知したヒータ５１に流れる電流の実効電流値を乗ずることにより、商用電源３１の入力電圧（第２の入力電圧）を算出する。

Ｓ７０５では、ＣＰＵ２６は、前述した不図示のコントローラから、動作状態をスリープ状態へ移行させる指示を受信したかどうかを判断する。ＣＰＵ２６は、不図示のコントローラからスリープ状態指示を受信したと判断した場合には、動作状態を現在のスタンバイ状態からスリープ状態に移行させ、Ｓ７０６に進む。一方、ＣＰＵ２６は、不図示のコントローラからスリープ状態指示を受信していないと判断した場合には、Ｓ７０７に進む。Ｓ７０６では、ＣＰＵ２６は、不図示のコントローラから、動作状態をスリープ状態からスタンバイ状態に復帰させる指示を受信したかどうかを判断する。ＣＰＵ２６は、不図示のコントローラからスリープ状態からの復帰指示を受信していないと判断した場合には、スリープ状態を維持し、Ｓ７０６の処理を繰り返す。一方、ＣＰＵ２６は、不図示のコントローラからスリープ状態からの復帰指示を受信したと判断した場合には、動作状態をスリープ状態からスタンバイ状態に移行させ、第１の入力電圧の算出を再度行うためにＳ７０１の処理に戻る。

Ｓ７０７では、ＣＰＵ２６は、不図示の開閉検知回路からメンテナンス用のドアが開けられたこと（ドアオープン）を検知した通知を受信したかどうかを判断する。ＣＰＵ２６は、不図示の開閉検知回路からドアオープンの通知を受信したと判断した場合には、定着装置１７のヒータ５１への電力供給を停止し、Ｓ７０８へ進む。ＣＰＵ２６は、不図示の開閉検知回路からドアオープンの通知を受信していないと判断した場合には、Ｓ７０９へ進む。Ｓ７０８では、ＣＰＵ２６は、不図示の開閉検知回路からメンテナンス用のドアが閉じられたこと（ドアクローズ）を検知した通知を受信したかどうかを判断する。ＣＰＵ２６は、不図示の開閉検知回路からドアクローズの通知を受信したと判断した場合には、第１の入力電圧の算出を再度行うためにＳ７０１の処理に戻る。一方、ＣＰＵ２６は、不図示の開閉検知回路からドアクローズの通知を受信していないと判断した場合には、Ｓ７０８の処理を繰り返す。

Ｓ７０９では、ＣＰＵ２６は、本体の電源スイッチがオフ（ＯＦＦ）されたかどうかを判断し、オフされていないと判断した場合には、第２の入力電圧である商用電源３１の入力電圧を算出するために、Ｓ７０４の処理に戻る。一方、ＣＰＵ２６は、本体の電源スイッチがオフされたと判断した場合には、処理を終了する。なお、図４のフローチャートでは不図示であるが、Ｓ７０６又はＳ７０８の処理においても、本体の電源スイッチがオフされると、Ｓ７０９と同様に処理を終了する。また、図４では、Ｓ７０５においてスリープ移行指示の有無判断を行った後で、Ｓ７０７において定着装置１７のドアオープン検知判断を行っている。このＣＰＵ２６による判断順序は、図４に示す順序に限るものではなく、例えば定着装置１７のドアオープン検知判断を行った後に、スリープ移行指示の有無判断を行う順序でもよい。

以上説明したように、本実施例によれば、ユーザビリティを損なうことなく、商用電源の入力電圧を検知することができる。特に本実施例では、第１の入力電圧の算出を本体の電源投入直後に限らず、スリープ状態からの復帰時や、メンテナンス用のドア開閉などの定着装置の交換の可能性がある場合に実施している。このように、本実施例では、定着装置の交換の可能性がある場合には第１の入力電圧の算出を実施するため、定着装置が交換されても、商用電源の電圧値の検知を正確に実施することができる。

実施例１、２では、商用電源の入力電圧の算出方法について説明した。実施例３では、算出された商用電源の入力電圧に基づいて、本体の画像形成動作を制御する方法について説明する。なお、本実施例では、本体が消費する商用電源の電流（以下、インレット電流という）の電流値が、後述する図５（ａ）に示したように、商用電源の電圧条件によってはインレット電流の定格電流である１５Ａ（アンペア）を超えるものとする。

［インレット電流とプロセス速度の関係］
図５（ａ）は、商用電源３１の電圧１００Ｖ（ボルト）〜１４０Ｖ（ボルト）における本体のインレット電流の電流値の関係を示すグラフである。図５（ａ）の縦軸は、インレット電流の電流値［単位：Ａ（アンペア）］を示し、横軸は、商用電源３１の入力電圧［単位：Ｖ（ボルト）］を示す。ここで、インレット電流は、定着装置１７の消費電流（以下、定着電流という）と、低圧電源であるスイッチング電源装置２７の消費電流（以下、低圧電流という）を合わせた電流である。定着電流及び低圧電流は共に消費電力が一定とした場合、商用電源３１の電圧値が低いと、定着電流及び低圧電流は大きくなり、それら電流を合算したインレット電流も、商用電源３１の電圧値が低いと大きくなる。

本実施例では、図５（ａ）に示すように、商用電源３１の入力電圧が１１０Ｖ未満ではインレット電流が定格電流の１５Ａ（アンペア）を超えてしまう。そのため、商用電源３１の入力電圧が１１０Ｖ未満では、ＣＰＵ２６は、本体のパフォーマンスレベルを低下させ、インレット電流を１５Ａ以下にする。具体的には、ＣＰＵ２６は商用電源３１の入力電圧が１１０Ｖ未満となった場合には、画像形成条件の一つであるプロセス速度（画像形成速度）を通常のＡ［単位：ｍｍ／ｓｅｃ（ミリメートル／秒）］から、Ａよりも遅いＢ［単位：ｍｍ／ｓｅｃ］に低下させる。その結果、画像形成や記録紙Ｐの搬送のために駆動される各ローラを駆動する不図示のモータなどの駆動源の回転数がＢ／Ａ（＜１）倍に低減される。負荷電流が低減されるため、低圧電源であるスイッチング電源装置２７の消費電力は低減され、結果として低圧電流を低減させることができる。また、定着装置１７を通過する記録紙Ｐの搬送速度も低減されるため、トナー像を記録紙Ｐに定着させるのに必要な定着装置１７のヒータ５１の温度も下げることができる。これにより、定着装置１７の温度調整に必要な定着電力は低減され、結果として定着電流を低減させることができる。

図５（ｂ）は、上述した制御を行った場合の商用電源３１の電圧１００Ｖ（ボルト）〜１４０Ｖ（ボルト）における本体のインレット電流の電流値の関係を示すグラフである。図５（ｂ）の縦軸は、インレット電流の電流値［単位：Ａ（アンペア）］を示し、横軸は、商用電源３１の入力電圧［単位：Ｖ（ボルト）］を示す。図５（ｂ）に示すように、本体のプロセス速度が商用電源３１の入力電圧に応じて変更されており、入力電圧が１１０Ｖ未満ではプロセス速度はＢとなり、入力電圧が１１０Ｖ以上ではプロセス速度はＡとなっている。そのため、商用電源３１の入力電圧が１１０Ｖ未満であっても、インレット電流を定格電流である１５Ａ以下にすることができる。なお、上述したプロセス速度Ｂは、予め定めたプロセス速度、又は本体の動作条件（構成、環境）から自動的に求められるプロセス速度でもよい。

［商用電源の入力電圧の算出とプロセス速度制御のシーケンス］
図６は、本実施例の商用電源３１の入力電圧の算出と、プロセス速度の制御を行う制御シーケンスを示すフローチャートである。なお、第１の入力電圧の算出、ヒータ５１の抵抗値の算出、及び第２の入力電圧の算出の詳細については実施例１で説明しているため、図６のフローチャートでは省略した記載とし、以下での詳細な説明は行わない。本体の電源スイッチがオンされ、電源装置２７から電力供給されてＣＰＵ２６が起動されると、ＣＰＵ２６により図６に示す処理が実行される。なお、実施例１、２と同様に、トランス３５の一次側巻数Ｎ１、二次側巻数Ｎ２、入力電圧検知回路４７の反転増幅回路のゲインαの値、デューティと係数βを対応付けたテーブルは、予めＲＯＭ２６ａに記憶されているものとする。

Ｓ９０１〜Ｓ９０４の処理については、実施例２の図４に示すＳ７０１〜Ｓ７０４の処理と同様であり、ここでの説明を省略する。Ｓ９０５では、ＣＰＵ２６は、不図示のコントローラからプリント指示を受信しているかどうか（プリント指示有り？）を判断し、プリント指示を受信していると判断した場合にはＳ９０６に進む。一方、ＣＰＵ２６は、プリント指示を受信していないと判断した場合には、商用電源３１の入力電圧（第２の入力電圧）を算出するためにＳ９０４の処理に戻る。

Ｓ９０６では、ＣＰＵ２６は、Ｓ９０４で算出した商用電源３１の入力電圧（第２の入力電圧）が１１０Ｖ（ボルト）以上かどうかを判断する。ＣＰＵ２６は、第２の入力電圧が１１０Ｖ以上と判断した場合にはＳ９０７に進み、１１０Ｖ未満と判断した場合にはＳ９０８に進む。Ｓ９０７では、ＣＰＵ２６は、プロセス速度をＡに設定し、プリントを開始し、Ｓ９０９に進む。Ｓ９０８では、ＣＰＵ２６は、プロセス速度をＡより遅いＢに設定し、プリントを開始し、Ｓ９０９に進む。

Ｓ９０９では、ＣＰＵ２６は、プリントが終了したかどうかを判断し、終了したと判断した場合にはＳ９１０に進み、終了していないと判断した場合にはＳ９０９の処理を繰り返す。Ｓ９１０では、ＣＰＵ２６は、本体の電源スイッチがオフ（ＯＦＦ）されたかどうかを判断し、オフされていないと判断した場合には、商用電源３１の入力電圧（第２の入力電圧）を算出するために、Ｓ９０４の処理に戻る。一方、ＣＰＵ２６は、本体の電源スイッチがオフされたと判断した場合には、処理を終了する。

以上説明したように、本実施例によれば、ユーザビリティを損なうことなく、商用電源の入力電圧を検知することができる。特に本実施例では、商用電源の入力電圧を定期的に検知し、検知された入力電圧に基づいて、本体の画像形成時のプロセス速度を制御するため、画像形成時にインレット電流が定格電流を超えないようにすることができる。

１７ 定着装置
２６ ＣＰＵ
３５ トランス
４７ 入力電圧検知回路
５１ セラミックヒータ
６８ 電流検知回路

Claims (10)

1. 一次側に入力された電圧から二次側電圧を生成するトランスを有する電源装置と、
   記録紙に画像形成を行う画像形成手段と、
   発熱抵抗体を有し、前記記録紙に形成された画像を該記録紙に定着する定着手段と、
   を備える画像形成装置であって、
   前記トランスの前記二次側電圧を検知する電圧検知手段と、
   前記定着手段に流れる電流を検知する電流検知手段と、
   前記定着手段の前記発熱抵抗体への電力供給を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記電圧検知手段により検知された電圧に基づいて前記トランスの一次側に入力される第１の電圧を算出し、
   前記算出された第１の電圧と、前記定着手段に所定の電力を供給したときの前記電流検知手段により検知された電流値と、に基づいて、前記定着手段の前記発熱抵抗体の抵抗値を算出し、
   前記算出された前記発熱抵抗体の抵抗値と、前記電流検知手段により検知された電流値と、に基づいて前記トランスの一次側に入力される第２の電圧を算出することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成装置の状態がプリント状態又はスタンバイ状態である通常モードと、前記画像形成装置の状態が前記通常モードよりも消費電力が少ないスリープ状態である省電力モードと、を有し、
   前記制御手段は、前記通常モードから前記省電力モードへの移行、又は前記省電力モードから前記通常モードへの移行を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記画像形成装置の電源投入が行われた場合には、前記第１の電圧の算出、及び前記発熱抵抗体の抵抗値の算出を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記定着手段の着脱を行うときに開閉される扉の状態を検知する開閉検知手段を備え、
   前記制御手段は、前記開閉検知手段が前記扉の開閉を検知した場合には、前記第１の電圧の算出、及び前記発熱抵抗体の抵抗値の算出を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記スリープ状態から前記スタンバイ状態に移行した場合には、前記第１の電圧の算出、及び前記発熱抵抗体の抵抗値の算出を行うことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記第２の電圧の算出を、前記画像形成装置の状態が前記プリント状態又は前記スタンバイ状態のときに行うことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段は、前記第２の電圧に基づいて、前記画像形成手段の画像形成条件を変更することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記画像形成手段の前記画像形成条件は、画像形成速度であることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記電圧検知手段が前記第１の電圧を算出するための電圧の検知を行っているときの前記画像形成装置における消費電力は、前記電流検知手段が前記第２の電圧を算出するための電流の検知を行っているときの前記画像形成装置における消費電力よりも低いことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記制御手段は、前記第２の電圧を算出するために、前記電流検知手段が電流を検知しているときは、前記定着手段に供給する電力のデューティを一定にすることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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