JP2003151720A - 加熱装置、及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

加熱装置、及びこれを備えた画像形成装置

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JP2003151720A
JP2003151720A JP2001351601A JP2001351601A JP2003151720A JP 2003151720 A JP2003151720 A JP 2003151720A JP 2001351601 A JP2001351601 A JP 2001351601A JP 2001351601 A JP2001351601 A JP 2001351601A JP 2003151720 A JP2003151720 A JP 2003151720A
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Toshibumi Kitamura
俊文 北村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被加熱部材を加熱する加熱装置において、入
力商用電源電圧が変化し、ヒータへの供給電が変化した
ときでも位相制御における1分割に相当する電力を一定
にし、安定した温調制御をする。 【解決手段】 商用電源電圧の検知回路、ヒータに流れ
る電流の検知回路、ヒータの抵抗値の条件からヒータに
供給されている電圧の検知、電流の検知又は電力の算出
し、その結果に基づいて位相制御における制御上の分割
数を変更する。そうすることにより、位相制御における
1分割に相当する電力値が等しくなり、商用電源電圧の
変動の影響を受けない安定した制御が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トナー像を記録材
に定着させる加熱装置、及びこれを備えた画像形成装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、複写機、レーザービームプリンタ
等の画像形成装置において、紙などの記録材上に形成さ
れたトナー像を定着させる定着装置(加熱装置)とし
て、ハロゲンヒータを熱源とする熱ローラ式の熱定着装
置やセラミックヒータを熱源とするフィルム加熱式の熱
定着方式が用いられている。
【0003】一般に、ヒータはトライアック等のスイッ
チング素子を介して交流電源に接続されており、この交
流電源により電力が供給される。定着器(定着装置)に
は温度検出素子、例えばサーミスタ感温素子が設けられ
ており、この温度検出素子により定着器の温度が検出さ
れ、その検出温度情報をもとに、エンジンコントローラ
がスイッチング素子をオン/オフ制御することにより、
ヒータへの電力供給をオン/オフし、定着器の温度が目
標の一定温度に温度制御される。セラミックヒータへの
オン/オフ制御は商用電源の位相制御又は波数制御によ
り行われる。
【0004】入力商用電源の正から負又は負から正に切
り替わるポイントを含み、電源電圧の大きさがある値以
下になったことを報知する信号(以下「ゼロクロス信
号」という)をもとに、トリガをかけて位相制御又は波
数制御を行う。一般に、ゼロクロス信号はパルス信号で
あり、ゼロクロス信号がオフからオンに変化する立ち上
がりのエッジでトリガをかけてヒータの制御を行ってい
る。
【0005】また、商用電源電圧に応じて、温調制御方
法を変えたり、ヒータの立ち上げ制御を変化させたりす
る場合、ある一定時間のヒータの立ち上がりスピードを
エンジンコントローラで監視し、その立ち上がりスピー
ドにより入力商用電源電圧を検知し、ヒータの制御方法
を変化させている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来、定着器の制御方
法の一つである位相制御においては商用電源電圧の1半
波における分割数をある所定の分割数に決められてい
た。
【0007】しかしながら、入力商用電源電圧の変動が
変動した時には、位相制御における1分割あたりの電力
が変動してしまうため、ヒータへ供給される電力が予定
している電力より多すぎたり少なすぎたりしてしまう。
ヒータへ供給される電力が多すぎる場合には余分な電力
消費及び定着器の温度が高くなることによる付属部品の
耐久性という問題があり、また、少なすぎる場合には定
着不良という問題がある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
【0009】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。
【0010】(実施形態1)以下、本実施形態を図面に
基づき説明する。
【0011】図1は電子写真プロセスを用いた画像記録
装置の概略構成図であり、例えばレーザビームプリンタ
の場合を示しており、かつカートリッジに非接触型IC
メモリを搭載している場合を示している。
【0012】レーザビームプリンタ本体101(以下、
本体101)は、記録紙Sを収納するカセット102を
有し、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、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(複数個の
マイクロスイッチで構成される)、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。そして、給紙ローラ105の下流には記録紙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。
また、レジストローラ対106の下流にはレーザスキャ
ナ部107からのレーザ光に基づいて記録紙S上にトナ
ー像を形成するカートリッジ108が設けられている。
さらに、カートリッジ108の下流には記録紙S上に形
成されたトナー像を熱定着する定着器109が設けられ
ており、定着器109の下流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。
【0013】また、前記レーザスキャナ107は、後述
する外部装置128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、このレーザユニット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。
【0014】また、定着器109は定着フィルム109
a、加圧ローラ109b、定着フィルム内部に設けられ
た発熱体を備えたセラミックヒータ109c、セラミッ
クヒータ109cの発熱体の表面温度を検出するサーミ
スタ109d,から構成されている。
【0015】また、メインモータ123は、給紙ローラ
105には給紙ローラクラッチ124を介して、レジス
トローラ対106にはレジストローラ125を介して駆
動力を与えており、更に感光ドラム117を含むカート
リッジ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。
【0016】そして126はエンジンコントローラであ
り、レーザスキャナ部107、カートリッジ108、定
着器109による電子写真プロセスの制御、前記本体1
01内の記録紙の搬送制御を行っている。
【0017】そして、127はビデオコントローラであ
り、パーソナルコンピュータ等の外部装置131と汎用
のインタフェース(セントロニクス、RS232C等)
130で接続されており、この汎用インタフェースから
送られてくる画像情報をビットデータに展開し、そのビ
ットデータをVDO信号として、エンジンコントローラ
126へ送出している。
【0018】そして、前記カートリッジ108内は、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1
21、クリーナ122、アンテナ付非接触型ICメモリ
ユニット201等から構成されている。また、本体10
1内には非接触ICメモリユニット201と通信を行う
ためにコイルアンテナ202、通信制御を行うための変
復調回路を搭載した通信制御基板203が設けられてい
る。
【0019】図2にセラミックヒータの駆動回路を示
す。1は本画像形成装置を接続する交流電源で、本画像
形成装置は商用電源をACフィルタ2を介してセラミッ
クヒータ109cへ供給することによりセラミックヒー
タ109cを発熱させる。このセラミックヒータ109
cへの電力供給については、トライアック4により通
電、遮断を行う。抵抗5、6は、トライアック4のため
のバイアス抵抗でフォトトライアックカプラ7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7の発光ダイオードに通
電することによりトライアック4をオンする。抵抗8
は、フォトトライアックカプラ7の電源を制限するため
の抵抗であり、トランジスタ9によりオン/オフする。
トランジスタ9は、抵抗10を介してエンジンコントロ
ーラ126からのオン信号に従って動作する。
【0020】また、ACフィルタ2を介した交流電源1
は、ゼロクロス検知回路11を介し、エンジンコントロ
ーラ126に商用電源1の電圧によりパルス幅が変化す
るパルス信号(以下、ZEROX信号と呼ぶ)として送
出される。
【0021】エンジンコントローラ126はZEROX
信号のパルス幅を検出し、このパルス幅を基に位相制
御、又は波数制御によりトライアック4をオン/オフす
る。
【0022】また、図2中の109dはセラミックヒー
タ109cの温度を検知するための温度検出素子、例え
ば、サーミスタ感温素子である。この温度検出素子10
9dによって検出される温度は、抵抗13と温度検出素
子109dとの分圧として検出され、エンジンコントロ
ーラ126にTH信号としてA/D入力される。セラミ
ックヒータ109cの温度は、TH信号としてエンジン
コントローラ126において監視され、エンジンコント
ローラ126の内部で設定されているセラミックヒータ
109cの設定温度と比較することによって、セラミッ
クヒータ109cに供給するべき電力を算出し、その供
給する電力に対応した位相角(位相制御)又は波数(波
数制御)に換算し、その制御条件によりエンジンコント
ローラ126がトランジスタ9にオン信号を送出する。
【0023】ここで、エンジンコントローラ126内に
はROM14が設けられており、このROM14に例え
ば工場での組立て段階で測定を行うといったように、予
めセラミックヒータ109cの抵抗値を記憶させてお
く。また、15はセラミックヒータ109cに供給され
る商用電源の電圧検知回路であり、この電圧検知回路1
5による検知結果はエンジンコントローラ126へ送出
される。そして、エンジンコントローラ126内で予め
記憶していたセラミックヒータ109cの抵抗値と電圧
検知回路15により検知した商用電源電圧をもとにセラ
ミックヒータ109cに供給されている電力を算出す
る。その算出結果に基づいて位相制御における分割数の
決定を行う。例えば、図6にも示したようにセラミック
ヒータ109cに供給している電力が大きい時には分割
数を多く、電力が小さい時には分割数を少なくし、位相
制御を行う上で、一分割当りに相当する電力を等しくす
ることができる。これにより、商用電源電圧の変動に対
しても、常に等しい電力条件での安定した制御が可能と
なる。
【0024】次に、本実施形態における流れを図3のフ
ローチャートを用いて説明する。
【0025】はじめに本体101の電源を入れる(S
1)と、定着器に初期の電力供給が所定時間だけ行われ
る(S2)。その電力供給時に商用電源電圧検知回路1
5により商用電源電圧検知が行われる(S3)。電圧検
知結果と予めROM14に記憶しておいたセラミックヒ
ータ109cの抵抗値を基にエンジンコントローラ12
6内で供給電力の算出が行われる(S4)。その算出し
た結果、供給電力が大きいと判断した場合には(S
5)、位相制御における制御上の分割数を増やすように
(S6)、また、供給電力が小さいと判断した場合には
(S5)、分割数を減らすように(S7)エンジンコン
トローラが分割数を決定する(S8)。その後、定着器
に電力を供給する要求があった場合(S9)には、(S
8)で決定した分割数で位相制御を行う。
【0026】(実施形態2)本実施形態は全体的な構成
は実施形態1とほとんど同じであるが電力の検知手段の
み異なる。
【0027】本実施形態においては図4に示したように
セラミックヒータ109cに供給される商用電源の電圧
検知回路15とセラミックヒータ109cに流れる電流
を検知する電流検知回路16の検知結果をもとにエンジ
ンコントローラ126においてセラミックヒータ109
cに供給されている電力を算出するものである。
【0028】(実施形態3)本実施形態も全体的な構成
は実施形態1とほとんど同じであるが電力の検知手段の
み異なる。
【0029】本実施形態においては図5に示したように
セラミックヒータ109cの抵抗値を予めROM14に
記憶させておき、記憶しているセラミックヒータ109
cの抵抗値とセラミックヒータ109cに流れる電流を
検知する電流検知手段16の検知結果をもとにエンジン
コントローラ126においてセラミックヒータ109c
に供給されている電力を算出するものである。
【0030】(実施形態4)本実施形態も全体的な構成
は実施形態1とほとんど同じであるが、実施形態1では
電力を検知していたのに対し、本実施形態は電圧又は電
流のみ、又は電圧と電流の両方の検知によるものであ
る。
【0031】動作的には実施形態1と同じで電圧が高い
(電流が大きい)と判断した時には位相制御の分割数を
多く、また、電圧が低い(電流が小さい)と判断した時
には位相制御の分割数を少なくするものである。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の加熱装置
によると商用電源電圧の変動に伴うセラミックヒータへ
の供給電力の変動に対応して、位相制御の制御上の分割
数を決定し、一分割に相当する電力を商用電源電圧によ
らず一定にすることで無駄な電力投入を避けることがで
き、かつ、その結果としてヒータ自体の温度が必要以上
に高くなるのを防ぐことができるため付属部品の耐久性
という点においても効果がある。
【0033】また、逆に、商用電源電圧が低い場合にお
いてもセラミックヒータへの投入電力が制御上一定とな
るので供給電力不足による定着不良といった問題も解消
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における画像形成装置の概略図。
【図2】本発明第一の実施形態におけるセラミックヒー
タの駆動回路図。
【図3】本発明第一の実施形態におけるフローチャー
ト。
【図4】本発明第二の実施形態におけるセラミックヒー
タの駆動回路図。
【図5】本発明第三の実施形態におけるセラミックヒー
タの駆動回路図。
【図6】本発明における原理図。
【符号の説明】
1 商用電源 4 トライアック 7 フォトトライアックカプラ 11 ゼロクロス検知回路 14 ROM 15 電圧検知回路 16 電流検知回路 109 定着器 109a 定着フィルム 109b 加圧ローラ 109c セラミックヒータ 109d サーミスタ 126 エンジンコントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H033 BA25 BA30 BB01 BB18 BB22 BE03 CA07 CA23 CA27 CA44 CA47 CA48 3K058 AA53 BA18 CA03 CA04 CA05 CA22 CA92 CB19 DA01 GA06 5H420 BB12 CC04 DD03 EA05 EB05 FF03 FF11

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の設定温度を維持するように制御さ
    れた加熱体によって被加熱部材を加熱する加熱装置にお
    いて、 入力商用電源電圧を検知する電圧検知手段、又は加熱体
    に流れる電流を検知する電流検知手段、又はその両方の
    手段と、 電圧検知手段又は電流検知手段又はその両方の検知手段
    の検知結果に応じて該入力商用電源電圧の1半波におけ
    る制御上の分割数を決定する分割数決定手段と、 該分割数決定手段により決定された分割数に分割する分
    割手段とを有し、 該分割数手段により分割された1分割に相当する電力を
    一定にすることで該加熱体に供給する電力を常に一定に
    することを特徴とする加熱装置。
  2. 【請求項2】 所定の設定温度を維持するように制御さ
    れた加熱体によって被加熱部材を加熱する加熱装置にお
    いて、 該加熱体に電力を供給する電力供給手段と、 該加熱体に供給されている電力を検出する電力検出手段
    と、 該電力検出手段により検出した電力に応じて該入力商用
    電源電圧の1半波における制御上の分割数を決定する分
    割数決定手段と、 該分割数決定手段により決定された分割数に分割する分
    割手段とを有し、 該分割数手段により分割された1分割に相当する電力を
    一定にすることで該加熱体に供給する電力を常に一定に
    することを特徴とする加熱装置。
  3. 【請求項3】 入力商用電源電圧を検出する電圧検出手
    段と、 予め該加熱体の抵抗値を記憶しておく記憶手段とを有
    し、 該電力検出手段は該電圧検出手段により検出した該入力
    商用電源電圧と予め記憶している該加熱体の抵抗値をも
    とに該加熱体に供給されている電力を検出することを特
    徴とする請求項2の加熱装置。
  4. 【請求項4】 入力商用電源電圧を検出する電圧検出手
    段と、 該電力供給手段により該加熱体に供給する電流を検出す
    る電流検出手段とを有し、 該電力検出手段は該電圧電出検出手段により検出した該
    入力電源電圧と該電流検出手段により検出した該加熱体
    に供給される電流をもとに該加熱体に供給されている電
    力を検出することを特徴とする請求項2の加熱装置。
  5. 【請求項5】 予め該加熱体の抵抗値を記憶しておく記
    憶手段と、 該電力供給手段により該加熱体に供給する電流を検出す
    る電流検出手段とを有し、 該電力検出手段は予め記憶している該加熱体の抵抗値と
    該電流検出手段により検出した該加熱体に供給される電
    流をもとに該加熱体に供給されている電力を検出するこ
    とを特徴とする請求項2の加熱装置。
  6. 【請求項6】 記録材上にトナー像を形成する画像形成
    部と、該トナー像を加熱して該記録材に定着させる定着
    装置と、を備える画像形成装置において、 前記定着装置を請求項1の加熱装置によって構成し、 該加熱体としてセラミックヒータを使用するとともに、 該セラミックヒータに対向配置した加圧部材と、 該セラミックヒータと該加圧部材との間にて挟持搬送さ
    れる定着フィルムとを備え、 該加圧部材と定着フィルムとの間に挟持搬送する記録材
    上のトナー像を該セラミックヒータによって加熱するこ
    とを特徴とする画像形成装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7139500B2 (en) 2003-01-21 2006-11-21 Canon Kabushiki Kaisha Image fusing device and image forming apparatus
JP2008292881A (ja) * 2007-05-28 2008-12-04 Konica Minolta Business Technologies Inc 画像形成装置
WO2016143114A1 (ja) * 2015-03-12 2016-09-15 理化工業株式会社 交流電力調整器及び出力制御方法

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