JP2000268939A - Heater device and thermal fixing device using the same - Google Patents
Heater device and thermal fixing device using the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、レーザプ
リンタ、ファックス等の電子写真装置に使用されるヒー
タ装置、及びこれを備えた熱定着装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heater device used in an electrophotographic apparatus such as a copying machine, a laser printer, and a facsimile, and a heat fixing device provided with the heater device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】１本又は２本の抵抗体を発熱源とする従
来の加熱ヒータは、発熱源の負荷抵抗値が一定であるた
め、設定された温度に制御するための方法として、ヒー
タへの印加電圧若しくは印加電流、又は通電時間をコン
トロールする方法が提案されている。しかし、ヒータへ
の印加電圧や印加電流をコントロールする方法は、周辺
回路が複雑化し、またヒータ以外の回路部で比較的大き
な消費電力を伴うため、一般的にはヒータへの通過時間
をコントロールする方法が採用されている。2. Description of the Related Art A conventional heating heater using one or two resistors as a heat source has a constant load resistance value of the heat source. There has been proposed a method for controlling the applied voltage or applied current, or the energizing time. However, the method of controlling the applied voltage and applied current to the heater involves complicated peripheral circuits and relatively large power consumption in circuit parts other than the heater. The method has been adopted.
【０００３】通電時間の制御方式としては、主に次の３
つの方式が提案されている。The following three methods are used to control the energizing time.
Two schemes have been proposed.
【０００４】第１の制御方式は、電源波形を半波周期の
整数倍ごとに通電、非通電を制御する波数制御である。The first control method is a wave number control for controlling energization and non-energization of a power supply waveform every integral multiple of a half-wave period.
【０００５】図５に、波数制御方式のヒータ装置を示
す。交流電源１に接続された加熱ヒータ１３は１本の抵
抗体により構成され、スイッチング素子１４により加熱
ヒータ１３への交流電圧の通電が制御されるようになっ
ており、加熱ヒータ１３の温度を検知するサーミスタ２
からの温度情報をＡ／Ｄ変換器３にてデジタル変換し、
これをマイコン１６に入力する。マイコン１６は入力さ
れた温度情報に基づき、所定の温度になるように制御回
路１５に制御情報を出力し、制御回路１５がスイッチン
グ素子１４のコントロールを行う。FIG. 5 shows a wave number control type heater device. The heater 13 connected to the AC power supply 1 is constituted by a single resistor, and the supply of an AC voltage to the heater 13 is controlled by the switching element 14, and the temperature of the heater 13 is detected. Thermistor 2
Temperature information from the A / D converter 3
This is input to the microcomputer 16. The microcomputer 16 outputs control information to the control circuit 15 based on the input temperature information so as to reach a predetermined temperature, and the control circuit 15 controls the switching element 14.
【０００６】図６は波数制御方式の動作波形図で、６０
０は負荷である加熱ヒータの電流波形、ＣＯＮＴ１はス
イッチング素子１４のトリガ信号であり、前記マイコン
１６からの制御情報に基づいて制御回路１５の出力レベ
ル（Ｈｉ、Ｌｏｗ）が前記交流電源波形の半波ごと、又
は半波の複数個を１ブロックとしたときの１ブロックご
とに切り替わる。FIG. 6 is an operation waveform diagram of the wave number control method.
0 is a current waveform of the heater serving as a load, CONT1 is a trigger signal of the switching element 14, and the output level (Hi, Low) of the control circuit 15 is half of the AC power supply waveform based on control information from the microcomputer 16. The switching is performed for each wave or for each block when a plurality of half waves are regarded as one block.
【０００７】また信号ＺＣＰは、交流電源のゼロクロス
タイミングに同期したゼロクロス信号であり、交流電源
がゼロクロスする半波ごとに前記ゼロクロス信号を出力
する。The signal ZCP is a zero-cross signal synchronized with the zero-cross timing of the AC power supply, and outputs the zero-cross signal for each half-wave at which the AC power crosses zero.
【０００８】なお、図６では、まず電源波形の半波の２
倍の期間でスイッチング素子１４を導通させ、次に電源
波形の半波の１倍（半波単位）の期間でスイッチング素
子１４を遮断し、次に電源波形の半波の２倍の期間でス
イッチング素子１４を導通し、次に電源波形の半波の１
倍（半波単位）の期間でスイッチング素子１４を遮断
し、そして次に電源波形の半波の２倍の期間でスイッチ
ング素子１４導通させるようにマイコン１６からの制御
情報が出力された場合を波数制御の例として説明してい
る。In FIG. 6, first, a half of the power supply waveform, that is, 2
The switching element 14 is turned on for a period twice as long, then the switching element 14 is cut off for a period of one half (half wave unit) of the power supply waveform, and then switched for a period twice the half wave of the power supply waveform. The element 14 is turned on, and then one half of the power supply waveform
When the control information is output from the microcomputer 16 so that the switching element 14 is turned off in a period of twice (half wave unit) and then the switching element 14 is turned on in a period twice as long as a half wave of the power supply waveform, This is described as an example of control.
【０００９】図１１には、２本の加熱ヒータ４、５で加
熱体を構成している例を示す。加熱ヒータ４、５、を２
本有することを除いて、他の構成は、図５のものと同じ
である。FIG. 11 shows an example in which a heater is constituted by two heaters 4 and 5. Heaters 4, 5 and 2
Except for having a book, other configurations are the same as those in FIG.
【００１０】第２の制御方式は、電源波形の半波ごとに
通電する位相角を制御する位相制御方式である。図７は
前期位相制御方式のヒータ装置を示す。加熱ヒータ１３
は１本の抵抗体により構成され、スイッチング素子１４
により前記加熱ヒータ１３への交流電圧源の通電が制御
されるようになっており、前記加熱ヒータ１３の温度を
検知するサーミスタ２からの温度情報をＡ／Ｄ変換器３
にてデジタル変換し、これをマイコン１８に入力する。
マイコン１８は入力された温度情報に基づき、所定の温
度になるように制御回路１７に制御情報を出力し、制御
回路１７がスイッチング素子１３のコントロールを行
う。前記制御回路１７は交流電源１のゼロクロスを検知
するゼロクロス検知回路を持つ。The second control method is a phase control method for controlling a phase angle to be supplied for each half-wave of the power supply waveform. FIG. 7 shows a heater device of the first phase control system. Heater 13
Is composed of one resistor, and the switching element 14
The power supply of the AC voltage source to the heater 13 is controlled by the A / D converter 3. The temperature information from the thermistor 2 that detects the temperature of the heater 13 is controlled by the A / D converter 3.
Is converted into a digital signal, and this is input to the microcomputer 18.
The microcomputer 18 outputs control information to the control circuit 17 so as to reach a predetermined temperature based on the input temperature information, and the control circuit 17 controls the switching element 13. The control circuit 17 has a zero cross detection circuit for detecting a zero cross of the AC power supply 1.
【００１１】図８は、前記位相制御方式の動作波形図
で、８００は負荷である加熱ヒータ１３の電流波形図、
信号ＣＯＮＴ２はスイッチング素子１４のトリガ信号、
ＺＣＰは交流電源のゼロクロスタイミングに同期したゼ
ロクロス信号であり、交流電源１がゼロクロスする半波
ごとに前記ゼロクロス信号をスイッチング素子１４に出
力し、半波ごとの所定の位相角に達すると、トリガ信号
ＣＯＮＴ２が出力されることにより位相制御を行ってい
る。スイッチング素子は信号ＣＯＮＴ２が入力されると
導通し、電源波形のゼロクロス時に遮断される。FIG. 8 is an operation waveform diagram of the phase control system, and 800 is a current waveform diagram of the heater 13 as a load.
The signal CONT2 is a trigger signal of the switching element 14,
ZCP is a zero-cross signal synchronized with the zero-cross timing of the AC power supply. The ZCP outputs the zero-cross signal to the switching element 14 every half-wave of the AC power supply 1 performing a zero-cross, and when a predetermined phase angle for each half-wave is reached, a trigger signal The phase control is performed by the output of CONT2. The switching element is turned on when the signal CONT2 is input, and is turned off at the time of zero crossing of the power supply waveform.
【００１２】第３の制御方式は、電源波形を半波周期の
整数倍単位で設定された期間ごとに通電、非通電を制御
するＯＮ／ＯＦＦ制御である。構成は、図１１に示すも
のと同じである。A third control method is an ON / OFF control for controlling the energization and non-energization of the power supply waveform at intervals set in integral multiples of a half-wave period. The configuration is the same as that shown in FIG.
【００１３】図１２に、前記ＯＮ／ＯＦＦ制御方式の動
作波形図を示す。信号ＣＯＮＴ２はスイッチング素子１
４のトリガ信号であり、ＯＮ／ＯＦＦの切り替わる期間
Ｔ1の半サイクル（Ｔ1 ／２）ごとに出力がＨｉ、Ｌｏ
ｗに切り替わる。また信号ＺＣＰは交流電源１のゼロク
ロスタイミングに同期したゼロクロス信号であり、交流
電源１がゼロクロスする半波ごとに前記ゼロクロス信号
を出力する。スイッチング素子１４は前記期間Ｔ1 ごと
に導通、遮断を繰り返す。FIG. 12 shows an operation waveform diagram of the ON / OFF control method. The signal CONT2 is the switching element 1
4 is a trigger signal, the output for each half cycle of the period T 1 of the switching of the ON / OFF (T 1/2 ) is Hi, Lo
Switch to w. The signal ZCP is a zero-cross signal synchronized with the zero-cross timing of the AC power supply 1, and outputs the zero-cross signal for each half-wave at which the AC power supply 1 crosses zero. The switching element 14 is electrically connected to each of the periods T 1, repeated blocking.
【００１４】[0014]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
第１、第２、第３の制御方式を採用したヒータ装置は、
それぞれ以下のような問題点があった。However, the heater device employing the above-described first, second, and third control methods is not limited to the above-described one.
Each had the following problems.
【００１５】第１の制御方式である波数制御方式では、
ヒータの温度を所定値に制御するために供給できる電流
量は電源の半波、又は半端の複数個単位１ブロックとし
た場合、スイッチング素子の導通／遮断パターンを設定
するというような制御を行っているために、応答時間が
大きくなり、ヒータの温度リップルが大きくなるという
問題があった。In the wave number control method which is the first control method,
When the amount of current that can be supplied to control the temperature of the heater to a predetermined value is a half-wave of the power supply or a unit of a plurality of odd-numbered units, control such as setting a conduction / cutoff pattern of a switching element is performed. Therefore, there is a problem that the response time becomes longer and the temperature ripple of the heater becomes larger.
【００１６】また、第２の制御方式である位相制御方式
では、通電位相角９０°付近では、急激に電流が流れ始
めるため大きなレベルのスイッチングノイズを生じる。
また、負荷電流に高調波ノイズ成分が生じる問題があっ
た。Further, in the phase control method which is the second control method, a large amount of switching noise is generated in the vicinity of a conduction phase angle of 90 ° because a current starts to flow rapidly.
Further, there is a problem that a harmonic noise component is generated in the load current.
【００１７】さらに、第３の制御方式であるＯＮ／ＯＦ
Ｆ制御方式では、ヒータの温度を所定値に制御するため
に供給できる電流量は前記期間Ｔ1 を１ブロックとした
場合、１ブロック単位でＯＮ／ＯＦＦのパターンを設定
するというような制御を行っているために、第１の制御
方式と同様に、応答時間が大きくなり、ヒータの温度リ
ップルが大きくなるという問題があった。Further, the third control method of ON / OF
The F control scheme, the amount of current that can be supplied to control the temperature of the heater to a predetermined value when the said period of time T 1 and 1 block, performs control so as to set a pattern of ON / OFF in one block Therefore, as in the first control method, there has been a problem that the response time increases and the temperature ripple of the heater increases.
【００１８】本発明は、上述事情に鑑みてなされたもの
であり、波数制御における応答時間、ヒータの温度リッ
プル、位相制御におけるスイッチングノイズ、高調波の
発生といった問題を解決するようにしたヒータ装置、及
びこれを備えた熱定着装置を提供することを目的とする
ものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a heater device which solves problems such as response time in wave number control, temperature ripple of a heater, switching noise in phase control, and generation of harmonics. And a heat fixing device provided with the same.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの請求項１に係る本発明は、ヒータ装置において、２
本の加熱ヒータと、これら２本の加熱ヒータの通電をそ
れぞれ個別に制御する第１、第２のスイッチング素子
と、前記加熱ヒータの温度を検出する温度検出手段と、
電源波形のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段
と、前記温度検出手段の検出情報に基づいて、前記加熱
ヒータが所定の温度となるように、前記第１のスイッチ
ング素子を前記電源波形の半波、又は半波の複数個単位
で開閉する波数制御を行い、かつ前記第２のスイッチン
グ素子を前記ゼロクロス検出手段の出力を基準に電源波
形の任意の位相に開閉する位相制御を行う制御手段と、
を備える、ことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a heater device, comprising:
Two heaters, first and second switching elements for individually controlling the energization of these two heaters, and temperature detecting means for detecting the temperature of the heater,
Zero cross detection means for detecting a zero cross of a power supply waveform, and the first switching element is set to a half-wave of the power supply waveform, based on detection information of the temperature detection means, so that the heater has a predetermined temperature. Control means for performing wave number control for opening and closing in units of a plurality of half-waves, and performing phase control for opening and closing the second switching element to an arbitrary phase of a power supply waveform based on the output of the zero-cross detection means;
It is characterized by having.
【００２０】請求項２に係る本発明は、請求項１のヒー
タ装置において、前記制御手段は、前記電源波形の半波
を整数倍した一定周期ごとに第１、第２のスイッチング
素子に対する前記波数制御と前記位相制御とを切り替え
る、ことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the heater device of the first aspect, the control means is configured to control the wave number for the first and second switching elements at regular intervals equal to an integral multiple of a half-wave of the power supply waveform. Switching between control and the phase control.
【００２１】請求項３に係る本発明は、２本の加熱ヒー
タと、ヒータ装置において、２本の加熱ヒータの通電を
それぞれ個別に制御する第１、第２のスイッチング素子
と、前記加熱ヒータの温度を検出する温度検出手段と、
電源波形のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段
と、前記温度検出手段の検出情報に基づいて、前記加熱
ヒータが所定の温度となるように、前記第１のスイッチ
ング素子を前記電源波形の半波、又は半波の複数個単位
で開閉する波数制御を行い、かつ前記第２のスイッチン
グ素子を前記電源波形の半波を整数倍した期間で開閉す
るＯＮ／ＯＦＦ制御を行う制御手段と、を備える、こと
を特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there are provided two heaters, a first and a second switching element for individually controlling energization of the two heaters in the heater device, Temperature detecting means for detecting a temperature,
Zero cross detection means for detecting a zero cross of a power supply waveform, and the first switching element is set to a half-wave of the power supply waveform, based on detection information of the temperature detection means, so that the heater has a predetermined temperature. Control means for performing wave number control for opening and closing a plurality of half-waves, and for performing ON / OFF control for opening and closing the second switching element in a period obtained by multiplying a half-wave of the power supply waveform by an integer. It is characterized by.
【００２２】請求項４に係る本発明は、請求項３のヒー
タ装置のおいて、前記制御手段は、前記電源波形の半波
を整数倍した一定周期ごとに第１、第２のスイッチング
素子に対する前記波数制御と前記ＯＮ／ＯＦＦ制御とを
切り替える、ことを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the heater device of the third aspect, the control means controls the first and second switching elements at regular intervals equal to an integral multiple of a half-wave of the power supply waveform. Switching between the wave number control and the ON / OFF control.
【００２３】請求項５に係る本発明は、未定着トナー像
を担持した記録材を、定着手段と加圧手段との間に挿通
しつつ加熱手段で加熱することで、前記記録材表面に前
記未定着トナー像を定着させる熱定着装置において、前
記加熱手段が、請求項１〜４のいずれかに記載のヒータ
装置である、ことを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, the recording material carrying the unfixed toner image is heated by a heating device while being inserted between a fixing device and a pressing device, so that the recording material surface A heat fixing device for fixing an unfixed toner image, wherein the heating means is the heater device according to any one of claims 1 to 4.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２５】〈実施の形態１〉図１に、本発明に係るヒ
ータ装置の一例を示す。同図は、ヒータ装置の全体構成
を示すブロック図である。Embodiment 1 FIG. 1 shows an example of a heater device according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing the overall configuration of the heater device.
【００２６】本実施の形態の特徴は、熱定着装置の主要
構成要素の一部であるヒータ装置が、加熱部として２本
の加熱ヒータを使用しており、一方の加熱ヒータを位相
制御方式で、他方の加熱ヒータを波数制御方式で制御す
る点にある。A feature of the present embodiment is that a heater device, which is a part of a main component of the heat fixing device, uses two heaters as a heating unit, and one of the heaters is controlled by a phase control method. The other point is that the other heater is controlled by a wave number control method.
【００２７】交流電源１に接続された２本の加熱ヒータ
４、５によって加熱部６を構成している。本実施の形態
では、一方の加熱ヒータ４に対し波数制御が、また他方
の加熱ヒータ５に対しては位相制御が行われる。加熱部
６の温度は、サーミスタ（温度検出手段）２により検出
され、Ａ／Ｄ変換器３を介してマイコン（制御手段）９
に出力される。マイコン９は加熱ヒータ４、５を所定の
温度に制御する演算を波数制御、位相制御の両方に対し
て行い、制御回路１０に各々の制御方式の制御信号を出
力する。A heating section 6 is constituted by two heaters 4 and 5 connected to the AC power supply 1. In the present embodiment, wave number control is performed on one heater 4 and phase control is performed on the other heater 5. The temperature of the heating section 6 is detected by a thermistor (temperature detecting means) 2 and is transmitted via an A / D converter 3 to a microcomputer (control means) 9.
Is output to The microcomputer 9 performs an operation for controlling the heaters 4 and 5 to a predetermined temperature for both the wave number control and the phase control, and outputs a control signal of each control method to the control circuit 10.
【００２８】制御回路１０はスイッチング素子７、８に
対し、スイッチング素子７は波数制御、スイッチング素
子８は位相制御を行わせる制御回路で、マイコン９によ
り、制御される。また制御回路１０は、スイッチング素
子７、８を各々コントロールする２つのトリガ回路、及
び電源波形のゼロクロス回路（ゼロクロス検出手段）を
持ち、マイコン９から出力される制御信号に従って、電
源波形のゼロクロス時に各スイッチング素子にトリガ信
号を出力する。The control circuit 10 controls the switching elements 7 and 8, the switching element 7 controls the wave number, and the switching element 8 controls the phase, and is controlled by the microcomputer 9. Further, the control circuit 10 has two trigger circuits for controlling the switching elements 7 and 8, respectively, and a zero-cross circuit (zero-cross detecting means) of the power supply waveform. A trigger signal is output to the switching element.
【００２９】スイッチング素子７は、トリガ信号が入力
されると導通し、マイコン９により加熱部６が所定の温
度になるように前記マイコン９から出力される制御信号
に従った、電源波形の半波の整数倍の単位で導通、遮断
される。The switching element 7 is turned on when a trigger signal is input, and a half-wave of a power supply waveform is output by the microcomputer 9 in accordance with a control signal output from the microcomputer 9 so that the heating unit 6 reaches a predetermined temperature. Is turned on and off in integral multiples of
【００３０】スイッチング素子８は、トリガ信号が入力
されると導通し、電源波形のゼロクロス時に遮断され
る。The switching element 8 is turned on when a trigger signal is input, and cut off when the power supply waveform crosses zero.
【００３１】上述のように、スイッチング素子７、８を
各々波数制御、位相制御することによって、加熱ヒータ
４、５の負荷電流、及び供給される電力を細かく調整し
て高精度で温度制御することができる。その状態を図２
に示す。２００は負荷電流波形であり、信号ＣＯＮＴ１
はスイッチング素子７のトリガ信号であり、波数制御が
行われるように、トリガ信号がＨｉとなる期間は導通状
態、Ｌｏｗとなる期間は遮断状態となり、マイコン９か
らの制御情報に従って、電源波形の半波期間の整数倍単
位で切り替わる。信号ＣＯＮＴ２はスイッチング素子８
のトリガ信号であり、位相制御が行われるように、トリ
ガ信号が入力されると導通し、ゼロクロスすると遮断す
る。As described above, by controlling the wave numbers and the phases of the switching elements 7 and 8, respectively, the load currents of the heaters 4 and 5 and the supplied power are finely adjusted to control the temperature with high accuracy. Can be. Fig. 2
Shown in 200 is a load current waveform, and the signal CONT1
Is a trigger signal of the switching element 7, and is in a conductive state during a period when the trigger signal is Hi and is in a cut-off state during a period when the trigger signal is Low so that the wave number control is performed. It switches by the integral multiple of the wave period. The signal CONT2 is the switching element 8
The trigger signal is turned on when a trigger signal is input, and cut off when a zero cross occurs so that phase control is performed.
【００３２】なお、本発明では加熱部６の容量につい
て、加熱ヒータ４と加熱ヒータ５とで同じ容量として
も、また、異なる容量としてもよく、これらは使用状態
に応じて適宜調整することにより、前記加熱ヒータの温
度制御として波数制御のみを行った場合に比べ、温度制
御の応答時間を短縮し、位相制御のみを行った場合に比
べ、電源ノイズを低減することができ、高精度の温度制
御が可能となった。In the present invention, the capacity of the heating unit 6 may be the same for the heater 4 and the heater 5, or may be different, and these may be appropriately adjusted according to the use condition. As compared with the case where only the wave number control is performed as the temperature control of the heater, the response time of the temperature control can be reduced, and the power supply noise can be reduced as compared with the case where only the phase control is performed. Became possible.
【００３３】〈実施の形態２〉図３に、本実施の形態の
ヒータ装置のブロック図を示す。<Embodiment 2> FIG. 3 is a block diagram of a heater device according to the present embodiment.
【００３４】本実施の形態の特徴は、上述の実施の形態
１で説明した、一方の加熱ヒータを位相制御方式で、他
方のヒータを波数制御方式で制御する点に加え、電源波
形の整数倍の一定周期で各々の加熱ヒータの温度制御方
式を変えることにある。The feature of this embodiment is that one heater is controlled by a phase control method and the other heater is controlled by a wave number control method described in the first embodiment. Is to change the temperature control method of each heater at a constant cycle.
【００３５】交流電源１に接続された２本の加熱ヒータ
４、５によって加熱部６を構成する。本実施の形態で
は、加熱ヒータ４、５に対し波数制御、位相制御が一定
周期ごとに切り替えて行われる。加熱部６の温度はサー
ミスタ２により検出し、Ａ／Ｄ変換器３を介してマイコ
ン１１に出力される。マイコン１１は加熱ヒータ４、５
を所定の温度に制御する演算を波数制御、位相制御の両
方に対して行い、制御回路１２に各々の制御方式の制御
信号を出力する。A heating section 6 is constituted by two heaters 4 and 5 connected to the AC power supply 1. In the present embodiment, the wave number control and the phase control for the heaters 4 and 5 are switched at regular intervals. The temperature of the heating unit 6 is detected by the thermistor 2 and output to the microcomputer 11 via the A / D converter 3. The microcomputer 11 has heaters 4 and 5
Is performed for both the wave number control and the phase control, and a control signal of each control method is output to the control circuit 12.
【００３６】制御回路１２はスイッチング素子７、８に
対し、一定の周期ごとに各々波数制御、位相制御を切り
替えて行わせる制御回路で、マイコン１１により、制御
される。また制御回路１２は、スイッチング素子７、８
を各々コントロールする２つのトリガ回路、及び電源波
形のゼロクロス回路を持ち、マイコン１１から出力され
る制御信号に従って、電源波形のゼロクロス時に各スイ
ッチング素子にトリガ信号を出力する。The control circuit 12 controls the switching elements 7 and 8 to switch between wave number control and phase control at regular intervals, and is controlled by the microcomputer 11. The control circuit 12 includes switching elements 7 and 8
, And a zero-cross circuit for the power supply waveform, and outputs a trigger signal to each switching element when the power supply waveform crosses zero according to a control signal output from the microcomputer 11.
【００３７】上述のように、スイッチング素子７、８を
各々一定の周期ごとに波数制御、位相制御を切り替えて
行うことによって、加熱ヒータ４、５への負荷電流、及
び供給される電力を細かく制御することができる。図４
は、その状態を示す動作波形図である。４００は負荷電
流波形であり、信号ＣＯＮＴ３はスイッチング素子７の
トリガ信号であり、図４の前半の周期Ｔでは波数制御、
後半の周期Ｔでは位相制御が行われるように、制御回路
１２より出力される。信号ＣＯＮＴ４はスイッチング素
子８のトリガ信号であり、図４の前半の周期Ｔでは位相
制御、後半の周期Ｔでは波数制御が行われるように、制
御回路１２より出力される。前記周期Ｔは電源波形の半
波周期を整数倍した一定の周期である。As described above, the load current and the power supplied to the heaters 4 and 5 are finely controlled by switching the wave number control and the phase control of the switching elements 7 and 8 at regular intervals. can do. FIG.
Is an operation waveform diagram showing the state. 400 is a load current waveform, the signal CONT3 is a trigger signal for the switching element 7, and in the first half cycle T of FIG.
The signal is output from the control circuit 12 so that the phase control is performed in the latter half cycle T. The signal CONT4 is a trigger signal for the switching element 8, and is output from the control circuit 12 so that phase control is performed in the first cycle T and wave number control is performed in the second cycle T in FIG. The cycle T is a fixed cycle obtained by multiplying the half-wave cycle of the power supply waveform by an integer.
【００３８】なお、本実施の形態では、加熱ヒータ４、
５の制御方式を切り替えながら温度制御するので、加熱
ヒータ４、５の熱容量が同じである場合に、加熱部６の
温度分布が不均一になることを防止することができる。In the present embodiment, the heater 4,
Since the temperature control is performed while switching the control method 5, it is possible to prevent the temperature distribution of the heating unit 6 from becoming uneven when the heat capacities of the heaters 4 and 5 are the same.
【００３９】〈実施の形態３〉本実施の形態のヒータ装
置の構成は、図１に示すものと同じである。本実施の形
態の特徴は、ヒータ装置が、加熱部として２本の加熱ヒ
ータを使用しており、一方の加熱ヒータを波数制御方式
で、他方の加熱ヒータをＯＮ／ＯＦＦ制御方式で制御す
る点にある。<Embodiment 3> The structure of a heater device according to the present embodiment is the same as that shown in FIG. The feature of this embodiment is that the heater device uses two heaters as a heating unit, and controls one of the heaters by a wave number control method and the other by an ON / OFF control method. It is in.
【００４０】交流電源１に接続された２本の加熱ヒータ
４、５によって加熱部６を構成している。本実施の形態
では、一方の加熱ヒータ４に対し波数制御が、また他方
の加熱ヒータ５に対してはＯＮ／ＯＦＦ制御が行われ
る。加熱部６の温度は、サーミスタ２により検出され、
Ａ／Ｄ変換器３を介してマイコン９に出力される。マイ
コン９は加熱ヒータ４、５を所定の温度に制御する演算
を波数制御、ＯＮ／ＯＦＦ制御の両方に対して行い、制
御回路１０に各々の制御方式の制御信号を出力する。The heating section 6 is constituted by two heaters 4 and 5 connected to the AC power supply 1. In the present embodiment, wave number control is performed on one heater 4 and ON / OFF control is performed on the other heater 5. The temperature of the heating unit 6 is detected by the thermistor 2,
It is output to the microcomputer 9 via the A / D converter 3. The microcomputer 9 performs calculations for controlling the heaters 4 and 5 to a predetermined temperature for both the wave number control and the ON / OFF control, and outputs control signals of the respective control methods to the control circuit 10.
【００４１】制御回路１０はスイッチング素子７、８に
対し、スイッチング素子７は波数制御、スイッチング素
子８はＯＮ／ＯＦＦ制御を行わせる制御回路で、マイコ
ン９により、制御される。また制御回路１０は、スイッ
チング素子７、８を各々コントロールする２つのトリガ
回路、及び電源波形のゼロクロス回路を持ち、マイコン
９から出力される制御信号に従って、電源波形のゼロク
ロス時に各スイッチング素子にトリガ信号を出力する。The control circuit 10 controls the switching elements 7 and 8, the switching element 7 performs wave number control, and the switching element 8 performs ON / OFF control, and is controlled by the microcomputer 9. The control circuit 10 has two trigger circuits for controlling the switching elements 7 and 8, respectively, and a zero-cross circuit of the power supply waveform. According to the control signal output from the microcomputer 9, a trigger signal is applied to each switching element at the time of the zero-cross of the power supply waveform. Is output.
【００４２】スイッチング素子７は、トリガ信号が入力
されると導通し、マイコン９により加熱部６が所定の温
度になるように前記マイコン９から出力される制御信号
に従った、電源波形の半波の整数倍の単位で導通、遮断
される。The switching element 7 is turned on when a trigger signal is input, and the half-wave of the power supply waveform is controlled by the microcomputer 9 in accordance with a control signal output from the microcomputer 9 so that the heating section 6 reaches a predetermined temperature. Is turned on and off in integral multiples of
【００４３】スイッチング素子８は、図９に示すよう
に、期間Ｔ1 を１ブロックとして、前記１ブロックの期
間でトリガ信号がＨｉのときに導通し、Ｌｏｗのときに
遮断される。As shown in FIG. 9, the switching element 8 is turned on when the trigger signal is high and cut off when the trigger signal is low in the period of one block, with the period T 1 as one block.
【００４４】上述のように、スイッチング素子７、８を
各々波数制御、ＯＮ／ＯＦＦ制御することによって、加
熱ヒータ４、５の負荷電流、及び供給される電力を細か
く制御することができる。その状態を図９に示す。２０
０は負荷電流波形であり、信号ＣＯＮＴ１はスイッチン
グ素子７のトリガ信号であり、波数制御が行われるよう
に、トリガ信号がＨｉとなる期間は導通状態、Ｌｏｗと
なる期間は遮断状態となり、マイコン９からの制御情報
に従って、電源波形の半波期間の整数倍単位で切り替わ
る。信号ＣＯＮＴ２はスイッチング素子８のトリガ信号
であり、ＯＮ／ＯＦＦ制御が行われるように、期間Ｔ1
において、前半のＴ1 ／２の期間はＨｉレベルのトリガ
信号が入力されて導通し、後半のＴ1 ／２の期間はＬｏ
ｗレベルのトリガ信号が入力されて遮断する。As described above, the load currents of the heaters 4 and 5 and the supplied power can be finely controlled by controlling the wave numbers and ON / OFF of the switching elements 7 and 8 respectively. FIG. 9 shows this state. 20
0 is a load current waveform, a signal CONT1 is a trigger signal of the switching element 7, and a conduction state is provided during a period when the trigger signal is Hi, and a cut-off state is provided during a period when the trigger signal is Low so that the wave number control is performed. The switching is performed in units of an integral multiple of the half-wave period of the power supply waveform in accordance with the control information from. The signal CONT2 is a trigger signal for the switching element 8, and is used for a period T 1 so that ON / OFF control is performed.
In the first half of the period of T 1/2 , a high-level trigger signal is input to conduct, and the second half of T 1/2 is Lo.
A w-level trigger signal is input and cut off.
【００４５】なお、本発明では加熱部６の容量につい
て、加熱ヒータ４と加熱ヒータ５とで同じ容量として
も、また、異なる容量としてもよく、これらは使用状態
に応じて適宜調整することにより、前記加熱ヒータの温
度制御として波数制御、ＯＮ／ＯＦＦ制御をそれぞれ単
独で行った場合に比べ、温度制御の応答時間を短縮し
て、高精度の温度制御が可能となった。In the present invention, the capacity of the heating unit 6 may be the same for the heater 4 and the heater 5, or may be different, and these may be appropriately adjusted according to the use condition. As compared with the case where the wave number control and the ON / OFF control are independently performed as the temperature control of the heater, the response time of the temperature control is shortened and the temperature control with high accuracy is enabled.
【００４６】〈実施の形態４〉本実施の形態のヒータ装
置の構成は、図１に示すものと同じである。本実施の形
態の特徴は、ヒータ装置が、加熱部として２本の加熱ヒ
ータを使用しており、一方の加熱ヒータを波数制御方式
で、他方の加熱ヒータをＯＮ／ＯＦＦ制御方式で制御す
る点に加え、電源波形の整数倍の一定周期で各々の加熱
ヒータの温度制御方式を変えることにある。<Embodiment 4> The structure of a heater device according to the present embodiment is the same as that shown in FIG. The feature of this embodiment is that the heater device uses two heaters as a heating unit, and controls one of the heaters by a wave number control method and the other by an ON / OFF control method. In addition, the temperature control method of each heater is changed at a constant period that is an integral multiple of the power supply waveform.
【００４７】交流電源１に接続された２本の加熱ヒータ
４、５によって加熱部６を構成する。本実施の形態で
は、加熱ヒータ４、５に対し波数制御、ＯＮ／ＯＦＦ制
御が一定周期ごとに切り替えて行われる。加熱部６の温
度はサーミスタ２により検出し、Ａ／Ｄ変換器３を介し
てマイコン１１に出力される。マイコン１１は加熱ヒー
タ４、５を所定の温度に制御する演算を波数制御、ＯＮ
／ＯＦＦ制御の両方に対して行い、制御回路１２に各々
の制御方式の制御信号を出力する。The heating section 6 is constituted by the two heaters 4 and 5 connected to the AC power supply 1. In the present embodiment, the wave number control and the ON / OFF control for the heaters 4 and 5 are switched at regular intervals. The temperature of the heating unit 6 is detected by the thermistor 2 and output to the microcomputer 11 via the A / D converter 3. The microcomputer 11 performs a wave number control and an ON operation for controlling the heaters 4 and 5 to a predetermined temperature.
The control circuit 12 outputs the control signal of each control method to the control circuit 12.
【００４８】制御回路１２はスイッチング素子７、８に
対し、一定の周期ごとに各々波数制御、ＯＮ／ＯＦＦ制
御を切り替えて行わせる制御回路で、マイコン１１によ
り、制御される。また制御回路１２は、スイッチング素
子７、８を各々コントロールする２つのトリガ回路、及
び電源波形のゼロクロス回路を持ち、マイコン１１から
出力される制御信号に従って、電源波形のゼロクロス時
に各スイッチング素子にトリガ信号を出力する。The control circuit 12 is a control circuit for causing the switching elements 7 and 8 to switch between wave number control and ON / OFF control at regular intervals, and is controlled by the microcomputer 11. The control circuit 12 has two trigger circuits for controlling the switching elements 7 and 8, respectively, and a zero-cross circuit of the power supply waveform. According to a control signal output from the microcomputer 11, a trigger signal is applied to each switching element at the time of zero-crossing of the power supply waveform. Is output.
【００４９】上述のように、スイッチング素子７、８を
各々一定の周期ごとに波数制御、ＯＮ／ＯＦＦ制御を切
り替えて行うことによって、加熱ヒータ４、５への負荷
電流、及び供給される電力を細かく制御することができ
る。図１０は、その状態を示す動作波形図である。４０
０は負荷電流波形であり、信号ＣＯＮＴ３はスイッチン
グ素子７のトリガ信号で、図４の前半の周期Ｔ1 では波
数制御、後半の周期Ｔ1 ではＯＮ／ＯＦＦ制御が行われ
るよう、制御回路１２より出力される。信号ＣＯＮＴ４
はスイッチング素子８のトリガ信号で、図４の前半の周
期Ｔ1 ではＯＮ／ＯＦＦ制御、後半の周期Ｔ1 では波数
制御が行われるよう、制御回路１２より出力される。前
記周期Ｔ1 はＯＮ／ＯＦＦ制御が行われる時間を基準と
した一定の周期である。As described above, by switching the switching elements 7 and 8 between the wave number control and the ON / OFF control at regular intervals, the load current to the heaters 4 and 5 and the power supplied thereto are reduced. Can be finely controlled. FIG. 10 is an operation waveform diagram showing this state. 40
0 is the load current waveform, signal CONT3 at the trigger signal of the switching element 7, so that the period T 1 in wave number control in the first half of Figure 4, the period T 1 in the ON / OFF control of the second half is carried out, from the control circuit 12 Is output. Signal CONT4
In the trigger signal of the switching element 8, so that the period T 1 in the ON / OFF control of the first half of Figure 4, the period T 1 in wave number control of the second half is carried out, is output from the control circuit 12. The cycle T 1 is a fixed cycle based on the time during which the ON / OFF control is performed.
【００５０】なお、本実施の形態では、加熱ヒータ４、
５の制御方式を切り替えながら温度制御するので、加熱
ヒータ４、５の熱容量が同じである場合に、加熱部６の
温度分布が不均一になることを防止することができる。In this embodiment, the heater 4,
Since the temperature control is performed while switching the control method 5, it is possible to prevent the temperature distribution of the heating unit 6 from becoming uneven when the heat capacities of the heaters 4 and 5 are the same.
【００５１】[0051]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
波数制御、位相制御、ＯＮ／ＯＦＦ制御を単独で行った
場合に比べて、よりよくヒータの温度リップルの増大を
防止し、スイッチングノイズを防止し、高調波の発生を
防止して、高精度の温度制御を行うことができる。As described above, according to the present invention,
Compared to the case where wave number control, phase control, and ON / OFF control are independently performed, it is possible to prevent the increase in the temperature ripple of the heater, to prevent the switching noise, and to prevent the generation of harmonics, thereby achieving a high accuracy. Temperature control can be performed.
【図１】実施の形態１のヒータ装置のブロック図。FIG. 1 is a block diagram of a heater device according to a first embodiment.
【図２】実施の形態１の動作波形図。FIG. 2 is an operation waveform diagram of the first embodiment.
【図３】実施の形態２のヒータ装置のブロック図。FIG. 3 is a block diagram of a heater device according to a second embodiment.
【図４】実施の形態２の動作波形図。FIG. 4 is an operation waveform diagram of the second embodiment.
【図５】従来の波数制御を行うヒータ装置のブロック
図。FIG. 5 is a block diagram of a conventional heater device that performs wave number control.
【図６】従来の波数制御の動作波形図。FIG. 6 is an operation waveform diagram of a conventional wave number control.
【図７】従来の位相制御を行うヒータ装置のブロック
図。FIG. 7 is a block diagram of a conventional heater device that performs phase control.
【図８】従来の位相制御の動作波形図。FIG. 8 is an operation waveform diagram of a conventional phase control.
【図９】実施の形態３の動作波形図。FIG. 9 is an operation waveform diagram according to the third embodiment.
【図１０】実施の形態４の動作波形図。FIG. 10 is an operation waveform diagram according to the fourth embodiment.
【図１１】従来の波数制御を行うヒータ装置のブロック
図。FIG. 11 is a block diagram of a conventional heater device that performs wave number control.
【図１２】従来のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うヒータ装置の
ブロック図。FIG. 12 is a block diagram of a conventional heater device that performs ON / OFF control.
１ 交流電源 ２ 温度検出手段（サーミスタ） ４、５ 加熱ヒータ ６ 加熱部 ７ 第１のスイッチング素子 ８ 第２のスイッチング素子 ９、１１ 制御手段（マイコン） １０、１２ ゼロクロス検出手段（制御回路） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power supply 2 Temperature detection means (thermistor) 4, 5 Heater 6 Heating part 7 First switching element 8 Second switching element 9, 11 Control means (microcomputer) 10, 12 Zero cross detection means (Control circuit)
Claims (5)
る第１、第２のスイッチング素子と、 前記加熱ヒータの温度を検出する温度検出手段と、 電源波形のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段
と、 前記温度検出手段の検出情報に基づいて、前記加熱ヒー
タが所定の温度となるように、前記第１のスイッチング
素子を前記電源波形の半波、又は半波の複数個単位で開
閉する波数制御を行い、かつ前記第２のスイッチング素
子を前記ゼロクロス検出手段の出力を基準に電源波形の
任意の位相に開閉する位相制御を行う制御手段と、を備
える、 ことを特徴とするヒータ装置。1. A heating device comprising: two heaters; first and second switching elements for individually controlling energization of the two heaters; temperature detecting means for detecting a temperature of the heater; Zero-cross detection means for detecting a zero-cross of the waveform; and a half-wave or a half-wave of the power supply waveform, based on the detection information of the temperature detection means, such that the heater has a predetermined temperature. Control means for performing wave number control for opening and closing a plurality of waves, and performing phase control for opening and closing the second switching element to an arbitrary phase of a power supply waveform based on an output of the zero-cross detection means. A heater device characterized by the above-mentioned.
整数倍した一定周期ごとに第１、第２のスイッチング素
子に対する前記波数制御と前記位相制御とを切り替え
る、 ことを特徴とする請求項１に記載のヒータ装置。2. The control device according to claim 1, wherein the control unit switches between the wave number control and the phase control for the first and second switching elements at regular intervals equal to an integral multiple of a half-wave of the power supply waveform. Item 2. The heater device according to item 1.
る第１、第２のスイッチング素子と、 前記加熱ヒータの温度を検出する温度検出手段と、 電源波形のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段
と、 前記温度検出手段の検出情報に基づいて、前記加熱ヒー
タが所定の温度となるように、前記第１のスイッチング
素子を前記電源波形の半波、又は半波の複数個単位で開
閉する波数制御を行い、かつ前記第２のスイッチング素
子を前記電源波形の半波を整数倍した期間で開閉するＯ
Ｎ／ＯＦＦ制御を行う制御手段と、を備える、 ことを特徴とするヒータ装置。3. Two heaters, first and second switching elements for individually controlling the energization of the two heaters, temperature detecting means for detecting the temperature of the heater, and a power supply. Zero-cross detection means for detecting a zero-cross of the waveform; and a half-wave or a half-wave of the power supply waveform, based on the detection information of the temperature detection means, such that the heater has a predetermined temperature. O is used to perform wave number control for opening and closing a plurality of waves, and to open and close the second switching element in a period obtained by multiplying a half-wave of the power supply waveform by an integer.
And a control means for performing N / OFF control.
整数倍した一定周期ごとに第１、第２のスイッチング素
子に対する前記波数制御と前記ＯＮ／ＯＦＦ制御とを切
り替える、 ことを特徴とする請求項３に記載のヒータ装置。4. The control means switches between the wave number control and the ON / OFF control for the first and second switching elements at regular intervals obtained by multiplying a half-wave of the power supply waveform by an integer. The heater device according to claim 3.
着手段と加圧手段との間に挿通しつつ加熱手段で加熱す
ることで、前記記録材表面に前記未定着トナー像を定着
させる熱定着装置において、 前記加熱手段が、請求項１〜４のいずれかに記載のヒー
タ装置である、 ことを特徴とする熱定着装置。5. A recording material carrying an unfixed toner image is heated by a heating unit while being inserted between a fixing unit and a pressing unit, so that the unfixed toner image is fixed on the surface of the recording material. 5. The heat fixing device according to claim 1, wherein the heating unit is the heater device according to claim 1. 6.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11072692A JP2000268939A (en) | 1999-03-17 | 1999-03-17 | Heater device and thermal fixing device using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11072692A JP2000268939A (en) | 1999-03-17 | 1999-03-17 | Heater device and thermal fixing device using the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000268939A true JP2000268939A (en) | 2000-09-29 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11072692A Pending JP2000268939A (en) | 1999-03-17 | 1999-03-17 | Heater device and thermal fixing device using the same |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2000268939A (en) |
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