JP2002268447A

JP2002268447A - 電子写真装置

Info

Publication number: JP2002268447A
Application number: JP2001069252A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Ishikawa; 哲司石川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-03-12
Filing date: 2001-03-12
Publication date: 2002-09-18

Abstract

(57)【要約】【課題】スイッチングレギュレータの力率改善を行
い、ヒータ制御装置をソフトスタートオン制御にて行
い、電源投入時の突入電流抑制、高調波電流抑制、電源
電圧変動抑制に対応する電子写真装置を提供することで
ある。【解決手段】図３に示すブロック図において、ヒータ
への電力オン時突入電流を低減するため、電源投入時図
６ａに示す入力電流波形例のように位相角を略０゜に近
い指定位相角にて立ち上げ、その指定位相角にて一定時
間（指定通電時間Ｔ：Ｔ＝１０〜５００ｍｓ程度）保持
後、前記指定位相角よりもあまり大きくない位相角にて
立ち上げ再び前記指定位相角にて一定時間保持させる。
これを数回（２〜２０回程度）繰り返し、全点灯（位相
角１８０゜）まで徐々に位相角を増やしていくソフトス
タートオン制御を行い、全点灯後はオン制御を継続す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機の高調波電
流、電源電圧変動規制対応における定着ヒータ制御装置
熱定着装置を有する電子写真装置の制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置におけるトナー定着用のヒ
ータ制御装置の入力電流低減の一般的な装置として、例
えば、特開平３−１１３５１９号公報に記載された電源
投入後の過渡期間に位相制御を用いたものがある。しか
し、この技術は、定着ヒータを位相制御で制御すると商
用電源に高調波電流を含み、また過渡期間経過後はＯＮ
／ＯＦＦ制御のみとなり電源電圧変動対策は行われてい
ない。従来の電気製品は白熱電球、電熱器などの抵抗性
負荷と、モーターなどの誘導性負荷が殆どであった。ま
た、誘導性負荷は電流の位相は遅れるが、電流波形は正
弦波のままなので高調波電流は発生しない。ところが近
年、テレビ、パソコン、インバータエアコンなどの機器
の内部で直流を使う電気製品が増えてきたため、交流か
ら直流に変換する整流回路が負荷になることが多くなっ
てきた。図１は最も簡単な整流回路でコンデンサ入力型
整流回路と呼ばれているものであり、図２はこの回路の
各部の波形を示してある。

【０００３】交流入力電流ＩＡＣが流れる期間は、コン
デンサＣを充電する期間に限られるので、入力電圧ＶＡ
Ｃの瞬時値がコンデンサＣの電圧ＶＤＣよりも高くなっ
たときだけ、電流が流れるのでＩＡＣの波形はパルス状
となり、入力電圧波形とは大きく異なった波形となる。
このような電流波形が高調波電流を多く含むのである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、欧州ＣＥマ
ーク対応の一環である高調波電流規制（ＩＥＣ１０００
−３−２）、電源電圧変動規制（ＩＥＣ１０００−３−
３）に対応できる電子写真装置の提供が望まれている。
ここで、高調波電流規制（ＩＥＣ１０００−３−２）と
は、「高調波電流の流出に対する限度値（１相あたりの
入力電流が１６Ａ以下の機器）」に関する国際規格で、
従来の高調波電流に関するＩＥＣ規格５５５−２を改訂
したものである。また、電源電圧変動規制（ＩＥＣ１０
００−３−３）とは、「１相あたりの入力電流が１６Ａ
以下の機器の電圧変動とフリッカの限度値」に関する国
際規格で、従来の電圧変動に関する規格ＩＥＣ５５５−
３を改訂したものである。ここで、フリッカは「輝度ま
たはスペクトラム分布の時間的変動による光刺激によっ
て引き起こされる視感覚の不安定性の印象」と定義され
ている。つまり、人間が感じる明るさの変動（ちらつ
き）の度合いを定量的に評価できるようにしたものとい
える。

【０００５】冷蔵庫や掃除機などのモーター機器が動作
した瞬間に室内の明かりが暗くなることがある。これは
モーターの起動時に大きな電流が流れ、配電インピーダ
ンスによって電圧が低下するために起きるものである。
冷蔵庫、電気温水器、エアコン（インバータ式でないも
の）などは常時ＯＮ／ＯＦＦを繰り返しているので急激
な電圧変化を避けることができない。また、照明に白熱
電球を使っているとき、電球の輝度は入力電力に比例す
るため、照明の明るさは電圧変化の２乗で影響を受けて
しまう。

【０００６】そこで、高調波電流を抑えるためには、定
着ヒータ制御をＯＮ／ＯＦＦ制御にし入力電流波形を正
弦波にすればよい。すると、定着ヒータへの突入電力が
大きくなってしまい、電源電圧変動が大きくなってしま
う。一方、電源電圧変動を抑えるためには、定着ヒータ
制御を位相制御にすればよい。すると、定着ヒータの入
力電流に高調波電流が乗ってしまう。上記のように、高
調波電流規制と電源電圧変動規制は共に相反する対策を
行っていく必要がある。

【０００７】従来例では、電源投入時の過渡期間のみ定
着ヒータの制御を位相制御にて行い、突入電力を抑える
ものであり、投入後はＯＮ／ＯＦＦ制御となり電源電圧
変動は大きくなる。また従来、電子写真複写機（以下、
単に複写機という。）やレーザプリンタ等のＯＡ機器の
の電源装置としては、小型軽量、低コスト及び高変換効
率で、かつ、優れた低電圧特性を有する直流電源装置で
あって、ＤＣ−ＤＣコンバータを回路構成中に含むスイ
ッチングレギュレータ（「スイッチング電源」ともい
う。）が知られている。このスイッチングレギュレータ
においては、ＤＣ−ＤＣコンバータへの入力を得るため
に交流入力を整流平滑するための整流平滑手段が必要と
されるが、一般的には交流入力を全波整流してコンデン
サインプット型の平滑回路により平滑化する手段が採用
されてきた。しかしコンデンサインプット型の平滑回路
を用いた場合にはＤＣ−ＤＣコンバータの入力電流波形
がパルス状に歪み、高調波電流が著しく増加する。この
高調波電流は交流入力である商用電源ラインインピーダ
ンスにより商用電源電圧歪みに変換され、商用電源に接
続される電気機器や配電設備に異音や焼損等の障害を発
生させてしまう。

【０００８】そこで、高調波電流を低下させるために、
整流平滑手段としてアクティブフィルタ（「アクティブ
平滑フィルタ」ともいう。）回路を用いたものも提案さ
れているが、これは部品点数が多く高価で、またスイッ
チング素子を有するためノイズ対策も必要とされる。そ
こで上記問題を解決すべき回路方式として安価でノイズ
を出さないチョークインプット方式を提案する。一般的
なチョークインプット方式の電源装置の回路図を図４に
示してある。これは交流電源である商用電源１２の後段
にチョークコイルＬ１とノイズフィルタＮＦを設置し、
その後段に商用電源１２を全波整流するダイオードブリ
ッジ回路Ｄ１、コンデンサＣ０とを有する。また、ＤＣ
−ＤＣコンバータ１１はトランスＴ１と、トランスＴを
スイッチング動作させるための電界効果トランジスタＦ
ＥＴ１と、出力電圧検出回路２２と、電界効果トランジ
スタＦＥＴ１のオン／オフをＰＷＭ（パルス幅変調）制
御するための制御回路２１と、トランスＴ１の二次巻線
からの電流を整流するダイオードＤ２、Ｄ３と、平滑チ
ョークコイルＬ２、平滑コンデンサＣ１等からなる。

【０００９】このようなチョークインプット型の電源装
置によれば、コンデンサインプット型のスイッチングレ
ギュレータに比較して、高調波電流が抑制されるととも
に力率も改善される。一般的なチョークインプット型の
電源装置の入力電流波形を図５ａに、非チョークインプ
ット型の電源装置の入力電流波形を図５ｂに示してあ
る。そこで、本発明の目的は、前記不具合を解決すべ
く、スイッチングレギュレータの力率改善を行い、ヒー
タ制御装置をソフトスタートオン制御にて行い、電源投
入時の突入電流抑制、高調波電流抑制、電源電圧変動抑
制に対応する電子写真装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、トナーを定着させるためのヒータと、このヒータへ
電源を供給する交流電源と、このヒータへ前記交流電源
からの電源供給を制御する制御手段とを備えた電子写真
装置において、前記制御手段が、前記ヒータへ前記交流
電源から電源を供給する際、ヒータへの通電を指定位相
角にて一定時間保持させ、次いで前記指定位相角よりも
大きい位相角にて一定時間保持する制御を複数回繰り返
してその後全点灯させ、前記ヒータへの電源供給をオフ
する際、ヒータへの通電を指定位相角にて一定時間保持
させ、次いで、前記指定位相角よりも小さい位相角にて
一定時間保持する制御を複数回繰り返しその後全消灯さ
せる制御を行うことにより、前記目的を達成する。

【００１１】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明のおいて、前記制御手段が、前記ヒータへ前記交流
電源から電源を供給する際、ヒータへの通電を指定位相
角にて一定時間保持させ、次いで前記指定位相角よりも
通電位相角を１Ｈｚごとに大きくしていく制御を複数回
繰り返してその後全点灯させ、前記ヒータへの電源供給
をオフする際、ヒータへの通電を指定位相角にて一定時
間保持させ、次いで、ヒータへの通電位相角を１Ｈｚご
とに小さくしていく制御を複数回繰り返しその後全消灯
させる制御を行うことを特徴とする。

【００１２】請求項３記載の発明では、トナーを定着さ
せるためのヒータと、このヒータへ電源を供給する交流
電源と、このヒータへ前記交流電源からの電源供給を制
御する制御手段とを備えた電子写真装置において、前記
制御手段が、前記ヒータへ前記交流電源から電源を供給
する際、通電を指定位相角にて一定時間保持後、全点灯
させ、前記ヒータへの電源供給をオフする際、通電を指
定位相角にて一定時間保持後、全消灯させる制御を行う
ことを特徴とする

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図面を参照して詳細に説明する。する。本発
明にかかる画像形成装置の１つであるデジタル複写機の
画像形成動作について説明する。一般にデジタル複写機
（以下、「複写機」という。）の画像形成動作は、原稿
台（コンタクトガラス）上に原稿が載置され、コピース
タートキーが押されることによって開始する。原稿台上
の原稿を露光ランプにより照射し、その反射光をミラ
ー、レンズを介してＣＣＤ（チャージ・カップルド・デ
バイス）イメージセンサに導くことによって、原稿に記
載されたイメージ情報、文字情報は、電気信号に変換さ
れる。この電気信号に所定の画像処理を加え画像データ
を得る。この画像データに基づいてレーザダイオードの
発光を制御し、レーザダイオードからの光ビームを高速
に回転するポリゴンミラー、レンズ等を用いて偏向し、
感光体表面を走査する。

【００１４】回転する感光体の周囲には、帯電装置、現
像装置、転写ベルト、クリーニング装置が設けられてお
り、上記感光体の表面は、クリーニング装置によってク
リーニングされた後、帯電装置により所定の高電位にて
均一に帯電される。帯電された感光体表面が上記の光ビ
ームの走査を受けると、感光体上の表面電位は照射され
た光強度に応じて変化し、静電潜像が形成される。この
静電潜像は現像装置によって可視化されたトナー画像と
なる。

【００１５】一方、給紙部からは感光体上のトナー画像
と重なるようにタイミングをとって、転写紙が給送され
る。この転写紙は高電圧が印可された転写ベルトにより
搬送され、感光体との接触部にて感光体上のトナー画像
が転写紙に転写される。トナー画像が転写された転写紙
は定着装置に搬送され定着される。定着の完了した転写
紙は画像形成装置外に排紙され画像形成動作は終了す
る。複写機は上記のような行程の画像形成動作を実行す
るが、この画像形成動作の実行、各部の状態検知、制御
等において直流電源からの直流電力が必要となる。上記
複写機内の各部に供給される直流電力は商用電力をスイ
ッチングレギュレータにより直流電力へと変換される。

【００１６】そこで前記スイッチングレギュレータに該
チョークインプット型の電源装置を採用することによ
り、力率の改善がされ、スイッチングレギュレータが発
生させる高調波電流を押さえることができる。また、前
記複写機の定着装置は加熱ローラー定着方式を採用して
おり、該定着方式は商用電力を直流電力に変換せず、商
用電力を点灯制御回路を用いて直接定着装置へ電力供給
を行うものである。

【００１７】次に、本実施の形態における定着制御につ
いて説明する。ヒータ電源１は、通常商用交流電源が使
用され、スイッチ７を通してヒータ２に電源を供給す
る。スイッチ７は半導体のスイッチング素子トランジス
タやＳＣＲ等の高速スイッチングが可能なものである。
ヒータ２の温度は温度センサ３及び温度検出回路４で検
出される。演算回路５は、ヒータ２の温度からヒータの
抵抗を算出し、ヒータ電源１からヒータ２へ流れる電流
があらかじめ設定した値を超えないようにヒータ２への
制御電圧を決定する。制御回路６は、そのヒータへの制
御電圧から、ヒータ２への供給電圧のスイッチング信号
を発生し、ヒータ２への供給電圧が制御電圧を超えない
ように制御する。

【００１８】次に、第１の実施の形態について説明す
る。図３に示すブロック図において、ヒータへの電力オ
ン時突入電流を低減するため、電源投入時図６ａ（縦
軸：印加電圧量、横軸：電圧の印加時間を示す）に示す
入力電流波形例のように位相角を略０゜に近い指定位相
角にて立ち上げ、その指定位相角にて一定時間（指定通
電時間Ｔ：Ｔ＝１０〜５００ｍｓ程度）保持後、前記指
定位相角よりもあまり大きくない位相角にて立ち上げ再
び前記指定位相角にて一定時間保持させる。これを数回
（２〜２０回程度）繰り返し、全点灯（位相角１８０
゜）まで徐々に位相角を増やしていくソフトスタートオ
ン制御を行い、全点灯後はオン制御を継続する。

【００１９】温度センサ３及び温度検出回路４にて検出
された温度が指定温度まで上昇した後、図６ｂに示す入
力電流波形例のように位相角を略１８０゜に近い指定位
相角にて立ち上げ、その指定位相角にて一定時間（指定
通電時間Ｔ’：Ｔ’＝１０〜５００ｍｓ程度）保持
後、前記指定位相角よりもあまり小さくない位相角にて
立ち上げ再び前記指定位相角にて一定時間保持させる。
これを数回（１〜１０回程度）繰り返し、その後全消灯
（位相角０゜）まで徐々に位相角を減らしてゆくソフト
ストップオフ制御を行い、全消灯後はオフ制御を継続す
る。

【００２０】上記ソフトスタートオン制御を行うことに
より、電子写真装置の突入電流を抑え、上記ソフトスタ
ートオン制御、及びソフトストップオフ制御を行うこと
により、電源電圧変動を抑えることができる。また、前
記チョークインプット型の電源装置を搭載し、かつ、定
着ヒータ全点灯後オン制御を、定着ヒータ全消灯後オフ
制御を行うことにより、電子写真装置の高調波電流を抑
えることができる。

【００２１】次に、第２の実施の形態について説明す
る。図３に示すブロック図にて、ヒータへの電力オン時
突入電流を低減するため、電源投入時図７ａに示す入力
電流波形例のように（略０°に近い）指定位相角ａにて
立ち上げ、全点灯（位相角１８０゜）まで１Ｈｚごとに
位相角（１〜３０゜程度）を増やしていくソフトスター
トオン制御を行い、全点灯後はオン制御を継続する。

【００２２】温度センサ３及び温度検出回路４にて検出
された温度が指定温度まで上昇した後、図７ｂに示す入
力電流波形例のように（略１８０°に近い）指定位相角
ｚにて立ち上げ、全消灯（位相角０゜）まで１Ｈｚごと
に位相角（１〜３０゜程度）を減らしていくソフトスト
ップオフ制御を行い、全消灯後はオフ制御を継続する。

【００２３】上記ソフトスタートオン制御を行うことに
より、電子写真装置の突入電流を抑え、上記ソフトスタ
ートオン制御、及びソフトストップオフ制御を行うこと
により、電源電圧変動を抑えることができる。また、前
記チョークインプット型の電源装置を搭載し、かつ、定
着ヒータ全点灯後オン制御を、定着ヒータ全消灯後オフ
制御を行うことにより、電子写真装置の高調波電流を抑
えることができる。

【００２４】第３の実施の形態について説明する。図３
に示すブロック図にて、ヒータへの電力オン時突入電流
を低減するため、電源投入時図８ａに示す入力電流波形
例のように指定した位相角（通電時間を全体のα％とす
る位相角：αは２０〜７０％程度）にて立ち上げ、その
指定位相角（指定通電時間）にて一定時間（１００〜５
００ｍｓ程度）保持後、全点灯（通電時間１００％）と
するソフトスタートオン制御を行い、全点灯後はオン制
御を継続する。

【００２５】温度センサ３及び温度検出回路４にて検出
された温度が指定温度まで上昇した後、図８ｂに示す入
力電流波形例のように指定した位相角（通電時間を全体
のα％とする位相角：αは２０〜７０％程度）にて立ち
上げ、その指定位相角（指定通電時間）にて一定時間
（１００〜５００ｍｓ程度）保持後、全消灯（通電時間
０％）とするソフトストップオフ制御を行い、全消灯後
はオフ制御を継続する。

【００２６】上記ソフトスタートオン制御を行うことに
より、電子写真装置の突入電流を抑え、上記ソフトスタ
ートオン制御、及びソフトストップオフ制御を行うこと
により、電源電圧変動を抑えることができる。また、前
記チョークインプット型の電源装置を搭載し、かつ、定
着ヒータ全点灯後オン制御を、定着ヒータ全消灯後オフ
制御を行うことにより、電子写真装置の高調波電流を抑
えることができる。

【００２７】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、制御手段が、
前記ヒータへ前記交流電源から電源を供給する際、ヒー
タへの通電を指定位相角にて一定時間保持させ、次いで
前記指定位相角よりも大きい位相角にて一定時間保持す
る制御を複数回繰り返してその後全点灯させ、前記ヒー
タへの電源供給をオフする際、ヒータへの通電を指定位
相角にて一定時間保持させ、次いで、前記指定位相角よ
りも小さい位相角にて一定時間保持する制御を複数回繰
り返しその後全消灯させる制御を行うので、電源投入時
の突入電流抑制、高調波電流抑制、電源電圧変動抑制を
行う電子写真装置を提供することができる。

【００２８】請求項２記載の発明では、制御手段が、前
記ヒータへ前記交流電源から電源を供給する際、ヒータ
への通電を指定位相角にて一定時間保持させ、次いで前
記指定位相角よりも通電位相角を１Ｈｚごとに大きくし
ていく制御を複数回繰り返してその後全点灯させ、前記
ヒータへの電源供給をオフする際、ヒータへの通電を指
定位相角にて一定時間保持させ、次いで、ヒータへの通
電位相角を１Ｈｚごとに小さくしていく制御を複数回繰
り返しその後全消灯させる制御を行うので、電源投入時
の突入電流抑制、高調波電流抑制、電源電圧変動抑制を
行う電子写真装置を提供することができる。

【００２９】請求項３記載の発明では、制御手段が、前
記ヒータへ前記交流電源から電源を供給する際、通電を
指定位相角にて一定時間保持後、全点灯させ、前記ヒー
タへの電源供給をオフする際、通電を指定位相角にて一
定時間保持後、全消灯させる制御を行うので、電源投入
時の突入電流抑制、高調波電流抑制、電源電圧変動抑制
を行う電子写真装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】コンデンサ入力型整流回路の回路図例である。

【図２】図１の回路の各部の波形を示した図である。

【図３】本実施の形態における定着制御装置のブロック
図である。

【図４】一般的なチョークインプット型の電源装置の回
路図である。

【図５】（ａ）は一般的なチョークインプット型の電源
装置の入力電流波形、（ｂ）は非チョークインプット型
の電源装置の入力電流波形を示した図である。

【図６】（ａ）は第１の実施の形態における定着ヒータ
入力電流波形例、（ｂ）は第１の実施の形態における定
着ヒータ入力電流波形例を示した図である。

【図７】（ａ）は第２の実施の形態における定着ヒータ
入力電流波形例、（ｂ）は第２の実施の形態おける定着
ヒータ入力電流波形例を示した図である。

【図８】（ａ）は第３の実施の形態における定着ヒータ
入力電流波形例、（ｂ）は第３の実施の形態おける定着
ヒータ入力電流波形例を示した図である。

【符号の説明】

１ヒータ電源２ヒータ３温度センサ４温度検出回路５演算回路６制御回路７スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナーを定着させるためのヒータと、こ
のヒータへ電源を供給する交流電源と、このヒータへ前
記交流電源からの電源供給を制御する制御手段とを備え
た電子写真装置において、前記制御手段が、前記ヒータへ前記交流電源から電源を供給する際、ヒー
タへの通電を指定位相角にて一定時間保持させ、次いで
前記指定位相角よりも大きい位相角にて一定時間保持す
る制御を複数回繰り返してその後全点灯させ、前記ヒータへの電源供給をオフする際、ヒータへの通電
を指定位相角にて一定時間保持させ、次いで、前記指定
位相角よりも小さい位相角にて一定時間保持する制御を
複数回繰り返しその後全消灯させる制御を行うことを特
徴とする電子写真装置。
【請求項２】前記制御手段が、前記ヒータへ前記交流電源から電源を供給する際、ヒー
タへの通電を指定位相角にて一定時間保持させ、次いで
前記指定位相角よりも通電位相角を１Ｈｚごとに大きく
していく制御を複数回繰り返してその後全点灯させ、前記ヒータへの電源供給をオフする際、ヒータへの通電
を指定位相角にて一定時間保持させ、次いで、ヒータへ
の通電位相角を１Ｈｚごとに小さくしていく制御を複数
回繰り返しその後全消灯させる制御を行うことを特徴と
する請求項１記載の電子写真装置。
【請求項３】トナーを定着させるためのヒータと、こ
のヒータへ電源を供給する交流電源と、このヒータへ前
記交流電源からの電源供給を制御する制御手段とを備え
た電子写真装置において、前記制御手段が、前記ヒータへ前記交流電源から電源を供給する際、通電
を指定位相角にて一定時間保持後、全点灯させ、前記ヒータへの電源供給をオフする際、通電を指定位相
角にて一定時間保持後、全消灯させる制御を行うことを
特徴とする電子写真装置。