JP2004163594A - Heating device and image forming apparatus - Google Patents

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JP2004163594A JP2002328233A JP2002328233A JP2004163594A JP 2004163594 A JP2004163594 A JP 2004163594A JP 2002328233 A JP2002328233 A JP 2002328233A JP 2002328233 A JP2002328233 A JP 2002328233A JP 2004163594 A JP2004163594 A JP 2004163594A
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隆 花野井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To appropriately control a heating means (infrared heater) before becoming unusable due to the disconnection etc. <P>SOLUTION: A voltage to be outputted from a DC power generation circuit 20 to the heating means 14 is controlled at a prescribed target value (heater rated-voltage) by a control means 17, and the reduction ratio (a ratio to an initial value) of the current flowing in the heating means and detected by a current detecting means 10 at the time of controlling is calculated, and then, by comparing the obtained value with the current reduction ratio of the using limit (prediction based on the known reduction ratio at the disconnection time), whether the heating means reaches the usable limit is decided, then, information on the usable limit is given before the occurrence of the disconnection. The decision of the use propriety is performed every fixed period, and data on the decision is accumulated as history data. Error checking is applied on the current reduction ratio based on the history data, and also, by referring to the history data, it is confirmed whether or not the failure is an early accident such as a sudden disconnection, and then, the heating means is appropriately controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧が制御可能な直流で抵抗体を駆動する加熱装置に関し、より特定すると、抵抗体の劣化による断線等の使用限界を予測する手段を備えた前記加熱装置及びトナー画像の定着に前記加熱装置を用いた電子写真プロセスにより画像を形成する装置(例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置及びこれらの機能を複合させた装置等)に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、制御可能な電力で抵抗体を駆動する加熱装置は、様々な機器に装備され、機器における温度条件を変更するために用いられている。
例えば、電子写真方式で画像を形成する複写機では、トナー画像を溶融・圧着により記録紙に定着させるプロセスに必要となる温度条件の設定を抵抗体ヒータの加熱コントロールにより行うことが知られており、例えば下記特許文献1及び特許文献2を例示することができる。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−315567号公報
【特許文献2】
特開2002−51467号公報
【0004】
特許文献1は、加熱手段(ハロゲンヒータ)への電力供給を主電源のみと補助電源を加えた形に切り分け、待機時に補助電源のコンデンサに蓄積された電力を立ち上げ時に主電源に追加する構成としたものである。ここでは、加熱手段へは直流電力が供給される方式である。
特許文献2は、交流電力が供給される方式で、交流電力を高周波でスイッチングして加熱手段(定着器ヒータ)に加わる電力を制御する構成としたものである。
しかしながら、特許文献1においては、直流電力をON/OFFして加熱手段に電力を供給する場合、加熱手段に加わる電流変化が大きいために、また特許文献2においては、加熱手段にパルス電圧が加わるために、いずれの例も加熱手段の劣化が速く進行し、寿命を短くする要因が存在する。なお、後者では、交流電力を高周波でスイッチングするので、雑音端子電圧が大きくなり、フィルタが大型、高コストになるという問題もある。
【0005】
ところで、加熱手段として用いられている抵抗体を用いた各種のヒータ(ランプ)の特性(寿命等の経時変化を含む)に関しては、以下に示すようなことが知られている。ここでは、電子写真プロセスにおける定着用の加熱手段などに従来から使用されている赤外線ヒータ(ランプ)を例に説明する。
赤外線ヒータは、入力電力のうち大部分は赤外線及び熱線となるもので、例えば、フィラメントの温度が3000°Kのとき84%が赤外線になるものである。
この種のヒータでは、効率を表す場合に光束[lm]を消費電力[W]で除した値[lm/W]を用いる。この値は消費電力に対し光束の生じる割合を示すものでフィラメントの温度が高いほどこの値は高くなる。
ヒータを点灯して電圧が変化すると、フィラメントの温度が変化するが、その変化に従って抵抗が変化し、電流、電力、光束、効率、そして寿命が変化する。この特性の変化は、電球の種類、形、フィラメントの製造条件などのよって必ずしも一定ではないが、これらの条件が特定されれば、一定の関係式が成立するので、この関係式を適用することによりその変化を求めること可能である。
さらに長期の経時変化として、使用開始からの積算点灯時間が、100時間〜1000時間‥‥といった単位で経過すると、その経過に従って徐々に光束が減衰する。これは、高温度になるフィラメントの表面からタングステン微粒子が蒸発し、封入したバルブのガラスに付着する(黒化する)とともに、フィラメントが細くなるためであって、この状態では、光束が減衰するばかりでなく電流も次第に減少していき、電力、効率も次第に変化し、ついには断線する。こうした時間とともに光束、電流、電力、効率の変化する有様を働程といい、開発者が製品開発をする際に基礎資料として利用している。
【0006】
また、寿命について言及すると、一般的に寿命は、点灯不能になるまでの時間(:全寿命)、或いは点灯不能になる前に光束が標準初光束の一定割合、例えば80%になるまでの点灯時間(:有効寿命)をいう。
断線時における光束の減少率は、例えば、真空コイル電球で16〜20%、ガス入り単コイル電球では8〜10%、ガス入り二重コイル電球では5〜6%であることが知られている。また、断線時における電流の減少率は、真空コイル電球で約9%、ガス入り電球では約3%であることが知られている。
さらに、使用状態による寿命への影響は、例えば、点滅サインのごとく点滅を繰返す場合は、大体2〜8%(10%以内)の寿命の短縮が見られることが知られていて、これは、特に太いフィラメントほどその割合が大きいが、その原因は点滅によりオーバーシューティング(電球の点灯当初は、白熱時に比べてフィラメントの電気抵抗が非常に小さいので、点灯の瞬間に著しく過大(約10倍)の電流が流れる現象)が起こって、フィラメントの一部に過熱が繰り返えされるからと考えられている。
また、タングステン電球では電圧の1%の誤差は、寿命において約14%の誤差を示すものであるといわれおり、この電圧誤差を検出することにより、定格電圧における寿命に換算し、定格電圧時の働程データとの照合を可能にする。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
抵抗体を用いたヒータ(ランプ)の寿命等の特性が、上記のようにして捕らえられるので、ヒータの劣化が速く進行する場合(例えば上記特許文献1、特許文献2、参照)であっても、使用しているヒータの寿命を予測することが可能である。一方、従来から複写機等の画像形成装置における場合、装置の動作履歴を管理情報として保持しているので、ヒータの動作条件、積算動作時間などを含むおおよその装置状態を知ることができ、こうしたデータを基に市場においては実際に保守要員が点検時にチェックし、必要時には部品交換をするといった対応をしている。
しかしながら、装置特性のばらつきや点検がタイムリーに行われない場合が重なるといったことがあり、ヒータが使用限界に近づいて、特性が劣化してもそのままの状態に放置されたり、最悪の場合には、断線するまでに至り、ヒータの交換メンテナンス時に対する迅速な対応や部品の確保が行われずにきているという状況にある。
本発明は、上述の従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、抵抗体を要素とする加熱手段と、加熱手段に直流で電力を供給する直流電源と、直流電源から加熱手段に出力する電圧を制御する電源制御手段を有する加熱装置において、加熱手段の経時変化を監視し、断線に至る前に予測し得る使用可能な限界で適切な管理を行うことを可能にするための手段を備えた前記加熱装置及び該加熱装置をトナー画像の定着に用いた画像形成装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、抵抗体を要素とする加熱手段と、加熱手段に直流で電力を供給する直流電源と、直流電源から加熱手段に出力する電圧を制御する電源制御手段を有する加熱装置において、前記加熱手段に供給された電流を検出する電流検出手段と、前記直流電源から加熱手段に出力する電圧が前記電源制御手段により所定目標値に制御されているときに前記電流検出手段により検出される電流の初期電流値に対する電流減少率を、予測された使用限界における電流減少率と比較することにより、加熱手段が使用限界に達したか否かを判定する使用可否判定手段を備えたことを特徴とする加熱装置である。
【0009】
請求項2の発明は、請求項1に記載された加熱装置において、前記電源制御手段が制御する前記所定目標値を加熱装置の定格電圧値としたことを特徴とするものである。
【0010】
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載された加熱装置において、前記使用可否判定手段は、判定処理を一定期間ごとに行い、各々の判定に関わるデータを履歴データとして蓄積する手段を備えたことを特徴とするものである。
【0011】
請求項4の発明は、請求項3に記載された加熱装置において、前記使用可否判定手段により加熱手段の使用限界への到達が判定されたときに、蓄積された前記履歴データを提示する手段を備えたことを特徴とするものである。
【0012】
請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載された加熱装置において、前記使用可否判定手段により加熱手段の使用限界への到達が判定されたときに、その旨を報知する手段を備えたことを特徴とするものである。
【0013】
請求項6の発明は、電子写真プロセスによる画像形成手段を有する画像形成装置であって、画像形成手段におけるトナー画像の定着部を加熱するために、請求項1乃至5に記載された加熱装置を用いたことを特徴とする画像形成装置である。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明を添付する図面とともに示す以下の実施形態に基づき説明する。
加熱装置に係わる実施形態として、ここでは電子写真プロセスにより画像を形成する画像形成装置の定着部に用いる加熱手段を例示する。
また、実施形態として例示する画像形成装置が複写機であると、コピー要求のユーザー操作を受けて、原稿を読み取り、原稿画像データをもとに画像を形成し、最終的にコピー出力を行う一連のコピー処理を行うための構成要素(図示しない)を備える必要があるが、定着部のヒータ回路(図1参照)を除いて、既存の装置と同様に構成し得る。
つまり、操作部には、ユーザーがダイアログ方式で設定条件やスタートの指令を行うためのキー、表示器等を備える。原稿読み取りは、ADF(原稿自動搬送装置)を用いる方式やスキャナ走査方式による機構を用いる。
屋内ブレーカを通して供給される100V商用電源を断続するために設ける主電源スイッチのほかに、使用時と待機時の電力供給状態の切り替え操作を行う電源サブキーを持つ。
複写機である場合、装置本体内に、原稿画像を光電変換し、原稿画像信号を生成するスキャナ(読み取り)ユニット、読み取った画像信号を出力側で利用可能なデータ形態に変換・処理する画像処理ユニット(IPU:Image Processing Unit)、画像データをもとに電子写真プロセスにより記録媒体(用紙)に画像を形成する画像形成ユニットの各ユニットを設ける。なお、ここで行う電子写真プロセスは、基本的には次に示す周知のプロセスによる。即ち、画像データをもとに光書き込みにより感光体の表面に静電潜像を生成し、それにトナー(現像剤)を付着させてトナーによる現像を行い、さらにトナー像を記録用紙に転写し、転写されたトナー像を溶融・圧着により記録用紙に定着させるというプロセスである。
【0015】
次に、上記した本実施形態の画像形成装置(複写機)における定着部について、より詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係わる定着部のヒータ回路関連の構成を示すブロック図である。
ここで、定着部の温度制御機能を実現するヒータ回路関連の構成及びその動作について、図1を参照して詳細に説明する。
定着部では、高温に加熱した定着ローラを転写紙に接触させ、電子写真プロセスにより転写紙上に載ったトナー画像をローラからの熱と加圧手段からの圧力で、転写紙上に溶融し定着固定する。この定着ローラには、通電により発熱する抵抗体よりなる加熱手段14を内蔵し、ローラ近傍に加熱手段14により加熱されたローラの表面温度を検出する温度検出手段16を設け、目標温度(適正な定着に必要な温度)と検出温度の差に応じて、制御手段17は、直流電力生成回路20を制御することにより、加熱手段14への供給する直流電力を変え、ローラ表面温度を所定の値になるように維持する。
本実施例における加熱手段14は、例えば赤外線ヒータ、温度検出手段16は、例えばサーミスタを用いることができる。
加熱手段14の近傍には、異常温度に達すると回路を切断するための温度ヒューズ15を設け、このヒータ回路の故障等で異常加熱となり、発煙発火するといった状況になることを防止する。また、制御手段17は、温度検出手段16からの検出値が異常であると判断した場合、交流電源1の入力段に設けたリレー3をOFFして、加熱手段14への電力供給を切断する。
【0016】
交流電源1にはフィルタ回路2を設け、直流電力生成回路20からのノイズが交流電源1に影響しないようにする。
フィルタ回路2の出力は、リレー3を経て、第1の整流手段である全波整流回路4で全波整流される。図2は、全波整流回路4に入力する交流電圧波形を示し、図3は、全波整流回路4からの全波整流された出力電圧波形である。
全波整流回路4の正極側は、第2のスイッチ手段であるトランジスタ5を経て、ノイズ吸収用コンデンサ6、入力電圧検出回路7、チョークコイル8に接続する。また、ノイズ吸収用コンデンサ6と入力電圧検出回路7の他端は、全波整流回路4の負極側に接続する。チョークコイル8の他端は、第1のスイッチ手段であるトランジスタ9のコレクタ或いはドレインと第2の整流手段であるダイオード11のアノードに接続する。トランジスタ9のエミッタ或いはソースは、全波整流回路4の負極側に接続する。ダイオード11のカソードは、平滑用コンデンサ12、出力電圧検出手段13、加熱手段14に接続し、平滑用コンデンサ12、出力電圧検出手段13の他端は、全波整流回路4の負極側に接続する。なお、ダイオード11を用いるとした第2の整流手段は、トランジスタでも良い。
加熱手段14の他端は、温度ヒューズ15を経て全波整流回路4の負極側に接続する。
第1のスイッチ手段であるトランジスタ9のエミッタ側と全波整流回路4の負極側の間に電流検出手段10を設ける。電流検出手段10は、0.1Ω以下の抵抗、或いは電流検出コイルを用いる。
入力電圧検出手段7及び出力電圧検出手段13は、抵抗分割で降圧した電圧として制御回路17に接続するか、或いは一旦フォトカプラで絶縁して、制御回路17に接続する。
【0017】
上記構成の直流電力生成回路20は、所謂昇圧型チョッパーといわれるものであり、トランジスタ9がONのときにチョークコイル8にエネルギーを蓄え、トランジスタ9がOFFになると、ダイオード11を介してコンデンサ12を充電する。
ここで、コンデンサ12の平均電圧Eは、トランジスタ9のスイッチング周期をT、OFF時間をToff、コンデンサ12の平均電圧E、入力電圧Vinとすると、
E=k(T/Toff)×Vin×√2
となる。なお、上記式におけるkは、回路のインピーダンス、負荷となる加熱装置の抵抗値などで決まる係数であり、これを1とし、又T=5μsec、Vin=100Vとすると、Toff=2.5μsecの時に、Eは282Vとなる。上記式によれば、Toffを小さくすることにより、Eを限りなく大きく出来そうであるが、実際に得られる昇圧比(E/Vin)は5倍程度である。
このように、Toffを制御することで、任意に例えば、加熱手段14の定格電圧値に出力電圧を変えることができる。
なお、平滑用コンデンサ12を用いない回路構成により実施することも可能である。この場合には、ダイオード11の出力が直接加熱手段14に流れ、加熱手段14にはスイッチング周期5μsec(20KHz)の大きなリプルのある電圧波形が印加されるが、加熱手段14では、熱時定数が交流電圧の周期より大きいので、このリプルの熱出力への影響は抑制され、問題とならない。この場合、定着温度の目標値への立ち上げ時などには、温度検出手段16により加熱手段14の温度を検出して、目標温度と検出された温度の差に応じて上記Toffを増減し(DUTY比を変え)、目的の温度になるように制御する。この例では、平滑用コンデンサ12を無くしたことで、低コスト、小型化が可能になる。
平滑用コンデンサ12を設ける場合は、加熱手段14の温度と出力電圧検出手段13により検出される出力電圧と両方の情報を使った、柔軟な制御を行うことが可能になり、高機能化を図ることができる。
【0018】
この昇圧型チョッパーをなす直流電力生成回路20は、T/Toff=1のとき、Emin=Vin×√2であるから、このままでは加熱手段14にEminが印加されることになる。そこで、第1の整流手段である全波整流回路4の出力に第2のスイッチ手段であるトランジスタ5を設け、加熱手段14の温度が所定の値以上になった場合に、トランジスタ5をOFFとして電力の供給を断つ。
従来では、例えば入力電圧100Vの場合、ヒータの定格電圧も100V(AC)で、定着部が必要とする最大電力の赤外線ヒータを用いていた。また、例えば650Wのヒータと350Wのヒータを備え、定着装置の立ち上げ時には、2本同時に点灯し、定着動作時には1本のみあるいは、2本を制御する方法がとられていた。また定着動作をしてない時にも、熱損失があるため、ヒータを点滅させて保温制御していた。また、電子機器では電気安全法等で許容出来る入力電力が決められていて、国内の一般的事務所、家庭の電源コンセントは100Vで最大定格15Aである。
交流入力を直接ヒータに供給する場合、仮にヒータ以外の電力を0としても、ヒータに供給出来る最大電力は1500Wである。本例では、昇圧型チョッパー20の出力段には、平滑用コンデンサ12を備えているので、瞬間的に前記1500W以上の電力をヒータに供給することが可能となり、急速に定着温度を立ち上げることが可能になる。
【0019】
次に、上記したヒータ回路(図1)におけるヒータチェック機能に関して詳細に説明する。
本発明は、ヒータ特性の経時変化を監視することにより、ヒータが断線に至るまでの使用可能な限界を適正に管理するためのチェック機能をヒータ回路に備えるようにし、装置自身でチェックを可能にするもので、従来、装置ごとの特性のばらつきや管理要員によるチェックがタイムリーに行われない場合に、ヒータが使用限界に近づいて、特性が劣化しても改善されないままの状態で、断線にまで至り、ヒータの交換メンテナンスへの迅速な対応や部品の確保が行われない、といった不具合を生じないようにすることを意図するものである。
ヒータ回路において、チェック機能を実現するための手段として、本実施形態においては、ヒータへの供給電圧を所定値(ここでは、ヒータの定格電圧値)にしたときのヒータ電流を検出し、このヒータ電流の経時変化を電流減少率の変化として捕らえ、電流減少率が予め定めた許容限界値(ヒータの断線が予測される電流減少率をもとに定められる値)に達したかを判断するという手順を行うための手段を用いる。
上記の電流減少率は、ヒータを新規に使用するときの初期電流値に対する稼動時に実際にヒータに流れる電流の検出値の比を演算して求める。この初期電流値は、同種のヒータの多くのサンプルから実験的に得られた値を予め用意する方法により実施することができるが、又、実機において回路で検出した値を用いる方法により実施することも可能である。
なお、初期電流値を求める場合、ヒータ電球に対しては、次の性質を考慮して電流値を確定する必要がある。つまり、光束は点灯後、次第に増加して10〜15%くらいに大きくなって極大値に達し安定するのに反し、電流は次第に減るが1〜3%程度で安定する。これは点灯後、十数分の間に起こることであって新しいフィラメントが次第に安定な性質を持つようになる。これを枯れといい、枯らされたヒータ電球は、製作直後のものに比べ光束は大きく、電流は小さいことが知られている。従って、ヒータ電球の製作当初の十数分の間に生じる電流の急激な変化時を過ぎてからの安定した状態における電流値を初期電流値として確定することが必要である。
【0020】
また、許容限界値の設定については、ヒータの点灯後の時間とともに電流が変化する有様を表す働程曲線に基づいて許容限界値を決定することが可能である。
図4は、赤外線ヒータの点灯後の時間に対する電流減少率の変化を示す働程曲線を例示するものである。図4に示すように、初期値を100%として徐々に電流が減少する特性を示す。経時に電流が漸次減少し、その後フィラメントが断線するが、断線時における電流の減少率は、特定の種類のヒータでほぼ一定の値であり、ヒータの種類によって異なるが、真空コイル電球で約9%、ガス入り電球では約3%といった値となることが知られているので、このような値を予測値として用いる。
減少率の許容限界値は、ヒータの種類によって定まる断線時の予測電流減少率に適当なマージンを考慮して、それ以上ヒータを使用すると熱出力が不十分になり、断線の問題が生じる可能性が高くなる限界を定めるものである。実際に用いる減少率の許容限界値は、使用するヒータ種類に応じて予め知り得る一定の経験値を設定するか、稼動時に働程のデータを実際にとりながら、保存した予測モデルを参照することにより最適値を予測し、設定するといった方法を用いることが可能である。なお、後者の方法を採用するためには、ヒータチェックをかけたときに得た電流減少率のデータを蓄積し、履歴データとして利用できるようにしておく必要がある。また、ヒータチェックをかけたときに検出したヒータ電流値、或いはそのときに同時に演算により算出した電流減少率のデータを蓄積することにより、回路の動作異常や突発的な入力の異常といったことにより生じる検出値のエラーチェックを行い、誤動作を回避すること、あるいは断線等の故障による場合にはその原因を解析することを可能にする。
【0021】
図5は、ヒータ回路(図1)におけるヒータチェック機能の動作時の処理フローを示す図である。
本例のヒータチェック処理は、加熱手段(ヒータ)14への供給電圧を所定値にしたときのヒータ電流を検出し、検出したヒータ電流から電流減少率を算出し、電流減少率が予め定めた許容限界値に達したかを判断し、許容限界値に達した場合にオペレータにその旨を報知するという手順を行う。この手順は、本例の複写機への実施形態においては、複写機全体の制御を司るシステム制御部(図示せず)或いはその制御下の制御部を構成する制御手段17により実行する。ここに、制御手段17は、CPUと記憶部を有し、記憶部には複写機の各部或いはヒータ回路関連部分を制御するための処理・操作を実行するためのプログラム(ソフトウェア)が記録され、その中には、以下に示す定着部の加熱手段(ヒータ)14のヒータチェック処理を実行するためのプログラムを含む。制御手段17のCPUは、各種のプログラムを蓄積した記憶部から本実施形態のヒータチェック処理を実行するプログラムを読み出し、プログラムに従う制御動作を実行する。
なお、このヒータチェック処理の実行タイミングは、加熱手段14へ所定の供給電圧(通常、正常動作時に供給される電圧はヒータの定格電圧値である)が供給されている間に、適当な時期を選択することができる。
【0022】
図5を参照して制御手段17が実行するヒータチェック処理を説明すると、先ず、出力電圧検出手段13により検出された加熱手段14への供給電圧が所定値(ヒータの定格電圧値)、或いは所定電圧値にほぼ等しい値であるか否かを調べ(Step11)、所定電圧値ではない場合に、処理を終了する。このStep11は、所定(定格)電圧が供給されているときのヒータ電流を検出し、その変化をもとにヒータの使用限界をチェックする後段のStepにおける前提条件の成立を調べるために行うもので、所定(定格)電圧が供給されず、この前提条件が整わない場合におきる可能性があるチェックエラーを防止することを可能にする。
加熱手段14へ所定(定格)電圧が供給されていることを確認できた場合には(Step11−YES)、上記のヒータチェックの前提条件が成立していることになるので、そのときに電流検出手段10により検出されたヒータ電流値を取り込む(Step12)。
ここで、取得したヒータ電流の電流減少率を演算する(Step13)。この演算は、ヒータの初期電流値(ヒータ製作当初に生じる電流の急激な変化時を過ぎてからの安定した状態における電流値)として記憶しておいた電流値に対する現在の検出電流値の比を演算するもので、算出した電流減少率は、制御手段17内の記憶部に蓄積する。蓄積時には、算出した電流減少率に対してエラーチェックをかけ、正常なデータのみを蓄積する。エラーチェックの方法としては、蓄積された過去のデータと比較するといった既存の手法を採用することができる。
【0023】
次に、算出した電流減少率が予め定めた許容限界値に達したかを判断する(Step14)。この許容限界値には、上記したように、使用ヒータの種類に応じて予め実験により求めておいた値、或いはこれまでの動作時に実際に得た働程から求めた予測値を用いる。ここで、電流減少率が許容限界値に達しない場合には、本処理フローを終了する。
他方、電流減少率が許容限界値に達した場合には、このままヒータを使用し続けると不具合が起きるので、オペレータに対し“ヒータが使用限界に達した”旨の警報を行う(Step15)。この警報は、オペレータが入力操作を行う操作パネル(図示せず)にメッセージ等を表示することにより実施できる。このメッセージ表示を見たオペレータは、ヒータの交換を行うための行動を起こすことができ、円滑なメンテナンスが可能となる。
また、電流減少率が許容限界値に達した場合でも、突然ヒータが断線するといったような様々な異常に起因する場合がある。このようなときにも、蓄積されたこれまでの履歴データを表示する等の方法により、オペレータに対し情報を提示し、故障の原因を解析し、適切な処置を行うことを可能にする。
【0024】
なお、上記したヒータチェック処理(図5参照)の実行は、繰り返し行うようにして適正なチェック効果が得られるようにする。例えば、クロックで管理して、一定のタイミングでこの処理を起動するような実施方法をとる。
また、上記実施形態では使用するヒータが複数からなる場合についての例を示していないが、複数のヒータを使用する場合には、それぞれの動作状態も異なるので、各々のヒータについて、上記の処理フローを適用してヒータの適正な管理を行うようにする。
【0025】
【発明の効果】
(1) 請求項1の発明に対応する効果
直流電源から加熱手段(ヒータ)に出力する電圧が所定目標値に制御されているときに加熱手段を流れる電流の減少率を演算し、得た値を使用限界として予測される電流減少率と比較することにより、加熱手段が使用限界に達したか否かを判定する手段を装置内に装備したので、各々の装置において断線等により加熱手段が使用不能に至る前に使用可能な限界を知ることができ、ヒータ交換などのメンテナンスへの迅速な対応等の加熱手段の適切な管理を可能にする。
(2) 請求項2の発明に対応する効果
上記(1)の効果に加えて、加熱手段(ヒータ)の定格電圧値に制御した上で、そのときに得られる電流の減少率に基づいて判定処理を行うことで、より確度の高いヒータの使用可能な限界を知ることが可能になる。
【0026】
(3) 請求項3,4の発明に対応する効果
上記(1)、(2)の効果に加えて、使用可否判定処理を一定期間ごとに行い、判定に関わるデータを履歴データとして蓄積するようにしたので、履歴データにより電流減少率に対してエラーチェックをかけることができ、より適正な処理が可能になる。また、履歴データを提示するようにしたので、このデータを参照することにより、突発的な外力、振動などによる部品(口金)の破損といった早期の事故に起因する断線であるか否かといったことなどを明確にすることが可能になる。
(4) 請求項5の発明に対応する効果
上記(1)〜(3)の効果に加えて、加熱手段の使用限界への到達が判定されたときに、その旨を報知するようにしたので、オペレータによる迅速な対応を可能にするための有効な手段を提供する。
(5) 請求項6の発明に対応する効果
画像形成手段におけるトナー画像の定着部を加熱するために、請求項1乃至5に記載された加熱装置を用いたことにより、上記(1)〜(4)の効果を画像形成装置において実現し、その性能を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係わる定着部のヒータ回路関連の構成を示すブロック図である。
【図2】ヒータ回路(図1)の全波整流回路に入力する交流電圧波形を示す。
【図3】ヒータ回路(図1)の全波整流回路からの全波整流された出力電圧波形を示す。
【図4】赤外線ヒータの点灯後の時間に対する電流減少率の変化を示す働程曲線を例示する。
【図5】ヒータ回路(図1)におけるヒータチェック機能の動作時の処理フローを示す。
【符号の説明】
1…交流電源、 3…リレー、
4…全波整流回路、 5…トランジスタ(第2のスイッチ手段)、
8…チョークコイル、 9…トランジスタ(第1のスイッチ手段)、
10…電流検出手段、 13…出力電圧検出手段、
14…加熱手段(ヒータ)、 15…温度ヒューズ、
16…温度検出手段、 17…制御手段、
20…直流電力生成回路。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heating device that drives a resistor with a DC whose voltage can be controlled, and more specifically, to the heating device and the fixing of a toner image, which include means for predicting a use limit such as disconnection due to deterioration of the resistor. The present invention relates to a device for forming an image by an electrophotographic process using the heating device (for example, a copying machine, a printer, a facsimile machine, and a device combining these functions).
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a heating device that drives a resistor with controllable power is mounted on various devices and used to change temperature conditions in the devices.
For example, in a copying machine that forms an image by an electrophotographic method, it is known that a temperature condition necessary for a process of fixing a toner image on recording paper by melting and pressing is set by heating control of a resistor heater. For example, Patent Documents 1 and 2 below can be exemplified.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-315567 A
[Patent Document 2]
JP-A-2002-51467
[0004]
Patent Document 1 discloses a configuration in which power supply to a heating unit (halogen heater) is divided into a form in which only a main power supply and an auxiliary power supply are added, and power stored in a capacitor of the auxiliary power supply is added to the main power supply at the time of start-up. It is what it was. In this case, a DC power is supplied to the heating means.
Patent Document 2 discloses a configuration in which AC power is supplied, and the AC power is switched at a high frequency to control the power applied to a heating unit (fixer heater).
However, in Patent Literature 1, when the power is supplied to the heating means by turning on / off the DC power, a large change in current applied to the heating means occurs. In Patent Literature 2, a pulse voltage is applied to the heating means. Therefore, in any of the examples, there is a factor that the deterioration of the heating means progresses rapidly and shortens the life. In the latter case, since the AC power is switched at a high frequency, there is also a problem that the noise terminal voltage increases and the filter becomes large in size and high in cost.
[0005]
By the way, it is known that the characteristics (including changes with time such as life) of various heaters (lamps) using resistors used as heating means are as follows. Here, an infrared heater (lamp) conventionally used as a heating means for fixing in an electrophotographic process will be described as an example.
Infrared heaters are such that most of the input power is infrared rays and heat rays. For example, when the temperature of the filament is 3000 ° K, 84% is infrared rays.
In this type of heater, a value [lm / W] obtained by dividing the luminous flux [lm] by the power consumption [W] is used to represent the efficiency. This value indicates the ratio of luminous flux to power consumption. The higher the filament temperature, the higher this value.
When the voltage is changed by turning on the heater, the temperature of the filament changes, and the resistance changes according to the change, and the current, power, luminous flux, efficiency, and life change. This change in characteristics is not necessarily constant depending on the type of light bulb, shape, filament manufacturing conditions, etc.If these conditions are specified, a certain relational expression holds, so apply this relational expression. It is possible to determine the change.
As a long-term change over time, when the integrated lighting time from the start of use elapses in a unit of 100 hours to 1000 hours, the luminous flux gradually attenuates as the time elapses. This is because the tungsten particles evaporate from the surface of the filament, which is heated to a high temperature, and adhere to (blacken) the glass of the enclosed bulb, and the filament becomes thin. In this state, the luminous flux only attenuates. Instead, the current gradually decreases, the power and efficiency gradually change, and eventually the wire breaks. The way light flux, current, power, and efficiency change over time is called working, and is used by developers as basic data when developing products.
[0006]
In addition, when referring to the life, generally, the life is the time until the lighting becomes impossible (: the entire life) or the lighting until the luminous flux becomes a certain ratio of the standard initial luminous flux before the lighting becomes impossible, for example, 80%. Time (: effective life).
It is known that the reduction rate of the luminous flux upon disconnection is, for example, 16 to 20% for a vacuum coil light bulb, 8 to 10% for a gas-filled single coil light bulb, and 5 to 6% for a gas-filled double coil light bulb. . Further, it is known that the rate of decrease in current at the time of disconnection is about 9% for a vacuum coil bulb and about 3% for a gas-filled bulb.
Further, it is known that the effect of the use condition on the life is shortened by, for example, approximately 2 to 8% (within 10%) when the blinking is repeated like a blinking sign. In particular, the ratio is larger for thicker filaments, but the cause is blinking and overshooting. (At the beginning of lighting the bulb, the electric resistance of the filament is much smaller than that of incandescent lamps. This is considered to be caused by the occurrence of a current flowing phenomenon) and repeated heating of a part of the filament.
In a tungsten lamp, a 1% error in voltage is said to indicate an error of about 14% in the life. By detecting this voltage error, it is converted into a life at the rated voltage, and the voltage at the rated voltage is calculated. Enables collation with work data.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Since the characteristics such as the life of the heater (lamp) using the resistor are captured as described above, even when the deterioration of the heater progresses quickly (for example, see Patent Documents 1 and 2). It is possible to predict the life of the heater used. On the other hand, conventionally, in the case of an image forming apparatus such as a copying machine, since the operation history of the apparatus is stored as management information, it is possible to know the approximate apparatus state including the operating conditions of the heater, the integrated operation time, and the like. In the market based on the data, maintenance personnel actually check at the time of inspection and replace parts when necessary.
However, variations in device characteristics and cases in which inspections are not performed in a timely manner may overlap, and even if the heaters are approaching the usage limit and the characteristics are degraded, they may be left as they are, or in the worst case, As a result, there is a situation in which quick response and replacement of the heater during maintenance for replacement of the heater are not performed.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems of the related art, and has as its object to heat a heating unit having a resistor as an element, a DC power supply for supplying DC power to the heating unit, and heating from a DC power supply. In a heating device having a power supply control means for controlling a voltage output to the means, it is possible to monitor a change over time of the heating means and perform appropriate management at a usable limit that can be predicted before a disconnection occurs. An object of the present invention is to provide the heating device having the above means and an image forming apparatus using the heating device for fixing a toner image.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a heating apparatus including a heating unit having a resistor as an element, a DC power supply for supplying DC power to the heating unit, and a power supply control unit for controlling a voltage output from the DC power supply to the heating unit. A current detecting means for detecting a current supplied to the heating means, and a current detected by the current detecting means when a voltage output from the DC power supply to the heating means is controlled to a predetermined target value by the power control means. By comparing the current decrease rate of the current with respect to the initial current value with the current decrease rate at the predicted use limit, thereby determining whether the heating means has reached the use limit. It is a characteristic heating device.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the heating device according to the first aspect, the predetermined target value controlled by the power supply control means is a rated voltage value of the heating device.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the heating device according to the first or second aspect, the availability determination unit performs a determination process at regular intervals and stores data relating to each determination as history data. It is characterized by having.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, in the heating device according to the third aspect, a means for presenting the accumulated history data when the usability determining means determines that the heating means has reached a use limit is reached. It is characterized by having.
[0012]
According to a fifth aspect of the present invention, in the heating device according to any one of the first to fourth aspects, when the usability determining unit determines that the heating unit has reached the usage limit, the unit notifies the user of the fact. It is characterized by having.
[0013]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus having an image forming unit by an electrophotographic process, wherein the heating unit according to any one of the first to fifth aspects is used to heat a fixing portion of a toner image in the image forming unit. An image forming apparatus characterized by using:
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention will be described based on the following embodiments shown in the accompanying drawings.
As an embodiment related to the heating device, a heating unit used in a fixing unit of an image forming apparatus that forms an image by an electrophotographic process is exemplified here.
Further, when the image forming apparatus exemplified in the embodiment is a copying machine, a series of operations of reading a document, forming an image based on document image data, and finally outputting a copy in response to a user operation of a copy request. It is necessary to provide a component (not shown) for performing the copying process described above, but the configuration can be the same as that of the existing apparatus except for the heater circuit (see FIG. 1) of the fixing unit.
That is, the operation unit is provided with keys, a display, and the like for allowing the user to issue setting conditions and start instructions in a dialog system. For reading the document, a mechanism using an ADF (automatic document feeder) or a scanner scanning method is used.
In addition to a main power switch provided to switch on and off the 100 V commercial power supplied through the indoor breaker, the power supply sub key for switching between a power supply state during use and a standby state is provided.
In the case of a copying machine, a scanner (reading) unit for photoelectrically converting a document image and generating a document image signal in an apparatus body, and image processing for converting and processing the read image signal into a data form usable on the output side A unit (IPU: Image Processing Unit) and an image forming unit for forming an image on a recording medium (paper) by an electrophotographic process based on image data are provided. The electrophotographic process performed here is basically based on the following well-known process. That is, an electrostatic latent image is generated on the surface of a photoreceptor by optical writing based on image data, toner (developer) is adhered to the latent image, developed with toner, and the toner image is transferred to recording paper. This is a process in which the transferred toner image is fixed on recording paper by fusing and pressing.
[0015]
Next, the fixing unit in the image forming apparatus (copier) of the present embodiment will be described in more detail.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration related to a heater circuit of a fixing unit according to an embodiment of the present invention.
Here, the configuration and operation related to the heater circuit for realizing the temperature control function of the fixing unit will be described in detail with reference to FIG.
In the fixing section, the fixing roller heated to a high temperature is brought into contact with the transfer paper, and the toner image placed on the transfer paper by the electrophotographic process is melted and fixed on the transfer paper by heat from the roller and pressure from the pressing means. . The fixing roller has a built-in heating means 14 made of a resistor which generates heat when energized, and a temperature detecting means 16 for detecting the surface temperature of the roller heated by the heating means 14 in the vicinity of the roller. The control means 17 controls the DC power generation circuit 20 in accordance with the difference between the temperature required for fixing and the detected temperature, thereby changing the DC power supplied to the heating means 14 and changing the roller surface temperature to a predetermined value. Maintain to be.
In the present embodiment, for example, an infrared heater can be used as the heating unit 14, and a thermistor can be used as the temperature detection unit 16, for example.
In the vicinity of the heating means 14, a temperature fuse 15 for disconnecting the circuit when the temperature reaches an abnormal temperature is provided to prevent a situation such as abnormal heating due to a failure of the heater circuit or the like, and smoking and ignition. When the control unit 17 determines that the detection value from the temperature detection unit 16 is abnormal, the control unit 17 turns off the relay 3 provided at the input stage of the AC power supply 1 to cut off the power supply to the heating unit 14. .
[0016]
The AC power supply 1 is provided with a filter circuit 2 so that noise from the DC power generation circuit 20 does not affect the AC power supply 1.
The output of the filter circuit 2 passes through a relay 3 and is subjected to full-wave rectification by a full-wave rectification circuit 4 as first rectification means. FIG. 2 shows an AC voltage waveform input to the full-wave rectifier circuit 4, and FIG. 3 shows a full-wave rectified output voltage waveform from the full-wave rectifier circuit 4.
The positive side of the full-wave rectifier circuit 4 is connected to a noise absorbing capacitor 6, an input voltage detection circuit 7, and a choke coil 8 via a transistor 5 as a second switch. The other ends of the noise absorbing capacitor 6 and the input voltage detecting circuit 7 are connected to the negative side of the full-wave rectifier circuit 4. The other end of the choke coil 8 is connected to the collector or drain of the transistor 9 as the first switch and the anode of the diode 11 as the second rectifier. The emitter or the source of the transistor 9 is connected to the negative side of the full-wave rectifier circuit 4. The cathode of the diode 11 is connected to the smoothing capacitor 12, the output voltage detecting means 13 and the heating means 14, and the other end of the smoothing capacitor 12 and the output voltage detecting means 13 is connected to the negative side of the full-wave rectifier circuit 4. . Note that the second rectifier using the diode 11 may be a transistor.
The other end of the heating means 14 is connected to the negative side of the full-wave rectifier circuit 4 via the thermal fuse 15.
Current detection means 10 is provided between the emitter side of the transistor 9 as the first switch means and the negative side of the full-wave rectifier circuit 4. The current detection means 10 uses a resistance of 0.1Ω or less or a current detection coil.
The input voltage detecting means 7 and the output voltage detecting means 13 are connected to the control circuit 17 as a voltage stepped down by resistance division, or are once insulated by a photocoupler and connected to the control circuit 17.
[0017]
The DC power generation circuit 20 having the above configuration is a so-called step-up chopper. When the transistor 9 is ON, energy is stored in the choke coil 8, and when the transistor 9 is OFF, the capacitor 12 is connected via the diode 11. Charge.
Here, assuming that the average voltage E of the capacitor 12 is T, the switching period of the transistor 9 is Toff, the OFF time is Toff, the average voltage E of the capacitor 12, and the input voltage Vin.
E = k (T / Toff) × Vin × √2
It becomes. Note that k in the above equation is a coefficient determined by the impedance of the circuit, the resistance value of the heating device serving as a load, and the like. When this is set to 1, and T = 5 μsec and Vin = 100 V, Toff = 2.5 μsec , E become 282V. According to the above equation, it is likely that E can be increased as much as possible by reducing Toff, but the actually obtained boost ratio (E / Vin) is about five times.
By controlling Toff in this manner, the output voltage can be arbitrarily changed to, for example, the rated voltage value of the heating unit 14.
In addition, it is also possible to implement by the circuit configuration which does not use the smoothing capacitor 12. In this case, the output of the diode 11 flows directly to the heating means 14, and a voltage waveform having a large ripple with a switching cycle of 5 μsec (20 KHz) is applied to the heating means 14. Since the period is longer than the period of the AC voltage, the influence of the ripple on the heat output is suppressed, so that there is no problem. In this case, for example, when the fixing temperature rises to the target value, the temperature of the heating unit 14 is detected by the temperature detecting unit 16 and the Toff is increased or decreased according to the difference between the target temperature and the detected temperature ( DUTY ratio is changed), and the temperature is controlled so as to be a target temperature. In this example, elimination of the smoothing capacitor 12 enables low cost and miniaturization.
In the case where the smoothing capacitor 12 is provided, it is possible to perform flexible control using both information of the temperature of the heating means 14 and the output voltage detected by the output voltage detecting means 13, thereby achieving high functionality. be able to.
[0018]
In the DC power generation circuit 20 forming the boosting chopper, when T / Toff = 1, Emin = Vin × √2, so that Emin is applied to the heating means 14 as it is. Therefore, a transistor 5 serving as a second switch is provided at the output of the full-wave rectifier circuit 4 serving as a first rectifier, and the transistor 5 is turned off when the temperature of the heating means 14 becomes a predetermined value or more. Cut off the power supply.
Conventionally, for example, when the input voltage is 100 V, the rated voltage of the heater is also 100 V (AC), and an infrared heater having the maximum power required by the fixing unit has been used. Further, for example, a method is provided in which a heater of 650 W and a heater of 350 W are provided, and when the fixing device is started up, two of them are turned on at the same time, and only one or two are controlled during the fixing operation. Further, even when the fixing operation is not performed, the heater is turned on and off to control the temperature because there is a heat loss. In electronic equipment, allowable input power is determined by the Electricity Safety Law and the like, and the power outlets of general offices and homes in Japan are 100V and have a maximum rating of 15A.
When the AC input is directly supplied to the heater, the maximum power that can be supplied to the heater is 1500 W even if the power other than the heater is set to 0. In this example, since the output stage of the step-up chopper 20 is provided with the smoothing capacitor 12, the power of 1500 W or more can be instantaneously supplied to the heater, and the fixing temperature can be rapidly raised. Becomes possible.
[0019]
Next, the heater check function in the heater circuit (FIG. 1) will be described in detail.
The present invention monitors the change over time of the heater characteristics, so that the heater circuit is provided with a check function for properly managing the usable limit until the heater is disconnected, and the device itself can perform the check. Conventionally, if the characteristics of each device do not vary and the checks by management personnel are not performed in a timely manner, the heaters are approaching the operating limit, and even if the characteristics are degraded, there is no improvement even if the disconnection occurs. Therefore, it is intended to prevent a problem such as a failure to promptly respond to replacement maintenance of the heater or secure parts.
In the present embodiment, as means for realizing the check function in the heater circuit, in the present embodiment, a heater current when a supply voltage to the heater is set to a predetermined value (here, a rated voltage value of the heater) is detected, and the heater current is detected. The change with time of the current is captured as a change in the current reduction rate, and it is determined whether the current reduction rate has reached a predetermined allowable limit value (a value determined based on the current reduction rate at which the disconnection of the heater is predicted). Use means for performing the procedure.
The above-described current reduction rate is obtained by calculating a ratio of a detected value of a current actually flowing through the heater during operation to an initial current value when the heater is newly used. This initial current value can be implemented by a method that prepares in advance values experimentally obtained from many samples of the same type of heater, but also by a method using a value detected by a circuit in an actual machine. Is also possible.
When obtaining the initial current value, it is necessary to determine the current value for the heater bulb in consideration of the following properties. That is, the luminous flux gradually increases after lighting and increases to about 10 to 15%, reaches a maximum value and stabilizes, whereas the current gradually decreases but stabilizes at about 1 to 3%. This occurs in about a dozen minutes after lighting, and the new filament gradually becomes more stable. This is called withering, and it is known that a withered heater bulb has a larger luminous flux and a smaller current than that immediately after production. Therefore, it is necessary to determine, as the initial current value, a current value in a stable state after a sudden change in the current that occurs during the dozens of minutes when the heater bulb is manufactured.
[0020]
Further, regarding the setting of the allowable limit value, it is possible to determine the allowable limit value based on a working curve indicating how the current changes with time after the heater is turned on.
FIG. 4 exemplifies a working curve showing a change in a current reduction rate with respect to a time after the infrared heater is turned on. As shown in FIG. 4, the characteristic shows that the current gradually decreases with the initial value being 100%. The current gradually decreases over time, and then the filament breaks. The rate of decrease in the current at the time of the break is approximately constant for a specific type of heater, and varies depending on the type of heater. % And about 3% for gas-filled light bulbs, such values are used as predicted values.
The permissible limit value of the reduction rate is determined by the type of heater, taking into account an appropriate margin for the predicted current reduction rate at the time of disconnection. If a heater is used beyond that, the heat output will be insufficient and the problem of disconnection may occur. Is to determine the limit at which The permissible limit value of the reduction rate actually used is set by a certain empirical value that can be known in advance according to the type of heater to be used, or by referring to the saved prediction model while actually taking the data of the working distance during operation. It is possible to use a method of predicting and setting an optimum value. In order to adopt the latter method, it is necessary to accumulate the data of the current reduction rate obtained when the heater check is performed and make it available as history data. Also, by accumulating data of the heater current value detected when the heater check is performed or the current reduction rate calculated at the same time at the same time, a malfunction of the circuit or an abnormal input may occur. An error check of a detected value is performed to avoid a malfunction or to analyze a cause of a failure such as a disconnection.
[0021]
FIG. 5 is a diagram showing a processing flow when the heater check function in the heater circuit (FIG. 1) operates.
In the heater check process of this example, the heater current when the supply voltage to the heating means (heater) 14 is set to a predetermined value is detected, the current reduction rate is calculated from the detected heater current, and the current reduction rate is determined in advance. It is determined whether the allowable limit value has been reached, and when the allowable limit value has been reached, the operator is notified of the fact. This procedure is executed by the system control unit (not shown) that controls the entire copying machine or the control unit 17 that constitutes a control unit under the control in the embodiment of the copying machine of this example. Here, the control unit 17 has a CPU and a storage unit, and the storage unit stores a program (software) for executing processing / operation for controlling each unit of the copying machine or a heater circuit-related unit. The program includes a program for executing a heater check process of the heating unit (heater) 14 of the fixing unit described below. The CPU of the control means 17 reads a program for executing the heater check process of the present embodiment from a storage unit storing various programs, and executes a control operation according to the program.
The execution timing of the heater check process is set to an appropriate time while a predetermined supply voltage (normally, the voltage supplied during normal operation is the rated voltage value of the heater) is supplied to the heating means 14. You can choose.
[0022]
The heater check process executed by the control unit 17 will be described with reference to FIG. 5. First, the supply voltage to the heating unit 14 detected by the output voltage detection unit 13 is set to a predetermined value (heater rated voltage value) or a predetermined value. It is determined whether or not the voltage value is substantially equal to the voltage value (Step 11). If the voltage value is not the predetermined voltage value, the process is terminated. This Step 11 is performed to detect a heater current when a predetermined (rated) voltage is supplied, and to check whether a prerequisite condition is satisfied in a subsequent Step in which a heater use limit is checked based on a change in the heater current. , A predetermined (rated) voltage is not supplied, and it is possible to prevent a check error that may occur if this precondition is not met.
If it is confirmed that a predetermined (rated) voltage is supplied to the heating means 14 (Step 11-YES), the above-described precondition for the heater check is satisfied. The heater current value detected by the means 10 is fetched (Step 12).
Here, the current reduction rate of the acquired heater current is calculated (Step 13). This calculation calculates the ratio of the current detection current value to the current value stored as the initial current value of the heater (a current value in a stable state after a sudden change in the current generated at the beginning of the heater production). The calculation is performed, and the calculated current reduction rate is stored in the storage unit in the control unit 17. At the time of accumulation, an error check is performed on the calculated current reduction rate, and only normal data is accumulated. As a method of the error check, an existing method of comparing with accumulated past data can be adopted.
[0023]
Next, it is determined whether the calculated current reduction rate has reached a predetermined allowable limit value (Step 14). As the allowable limit value, as described above, a value obtained by an experiment in advance according to the type of the heater to be used, or a predicted value obtained from a work actually obtained in the operation so far is used. Here, if the current reduction rate does not reach the allowable limit value, the processing flow ends.
On the other hand, if the current reduction rate has reached the allowable limit value, if the heater continues to be used as it is, a trouble will occur, and the operator is warned that "the heater has reached the use limit" (Step 15). This alarm can be performed by displaying a message or the like on an operation panel (not shown) where the operator performs an input operation. The operator who sees this message display can take an action for replacing the heater, and smooth maintenance can be performed.
Further, even when the current reduction rate reaches the allowable limit value, it may be caused by various abnormalities such as sudden disconnection of the heater. Even in such a case, it is possible to present information to the operator, analyze the cause of the failure, and take appropriate measures by displaying accumulated history data so far.
[0024]
The above-described heater check process (see FIG. 5) is repeatedly performed so that an appropriate check effect can be obtained. For example, an implementation method is used in which this processing is started at a certain timing, managed by a clock.
Further, the above embodiment does not show an example in which a plurality of heaters are used. However, when a plurality of heaters are used, the respective operating states are different. Is applied to properly manage the heater.
[0025]
【The invention's effect】
(1) Effects corresponding to the first aspect of the invention
When the voltage output from the DC power supply to the heating means (heater) is controlled to a predetermined target value, the reduction rate of the current flowing through the heating means is calculated, and the obtained value is compared with the current reduction rate expected as the usage limit. As a result, the means for judging whether the heating means has reached the use limit is provided in the apparatus, so that the use limit can be known before the heating means becomes unusable due to disconnection or the like in each apparatus. And appropriate management of the heating means such as quick response to maintenance such as heater replacement.
(2) Effects corresponding to the second aspect of the invention
In addition to the effect of the above (1), by controlling to the rated voltage value of the heating means (heater) and performing the determination processing based on the current reduction rate obtained at that time, the heater with higher accuracy can be obtained. It becomes possible to know the usable limit.
[0026]
(3) Effects corresponding to the inventions of claims 3 and 4
In addition to the effects of the above (1) and (2), the usability determination processing is performed at regular intervals, and data relating to the determination is stored as history data. A check can be made, and more appropriate processing can be performed. In addition, since the history data is presented, by referring to this data, it is possible to determine whether the disconnection is due to an early accident such as breakage of parts (base) due to sudden external force, vibration, etc. Can be clarified.
(4) Effects corresponding to the invention of claim 5
In addition to the effects of the above (1) to (3), when it is determined that the use limit of the heating means has been reached, a notification to that effect is given, so that a prompt response by the operator is enabled. Provide effective means.
(5) Effects corresponding to the invention of claim 6
By using the heating device according to any one of claims 1 to 5 for heating the fixing portion of the toner image in the image forming unit, the effects (1) to (4) are realized in the image forming apparatus. Its performance can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration related to a heater circuit of a fixing unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows an AC voltage waveform input to a full-wave rectifier circuit of the heater circuit (FIG. 1).
FIG. 3 shows a full-wave rectified output voltage waveform from a full-wave rectifier circuit of the heater circuit (FIG. 1).
FIG. 4 exemplifies a working curve showing a change of a current reduction rate with respect to a time after lighting of an infrared heater.
FIG. 5 shows a processing flow when the heater check function in the heater circuit (FIG. 1) operates.
[Explanation of symbols]
1: AC power supply, 3: Relay,
4 Full-wave rectifier circuit 5 Transistor (second switch means)
8 choke coil 9 transistor (first switch means)
10 current detecting means 13 output voltage detecting means
14 heating means (heater) 15 thermal fuse
16 temperature detection means 17 control means
20 DC power generation circuit.

Claims (6)

抵抗体を要素とする加熱手段と、加熱手段に直流で電力を供給する直流電源と、直流電源から加熱手段に出力する電圧を制御する電源制御手段を有する加熱装置において、前記加熱手段に供給された電流を検出する電流検出手段と、前記直流電源から加熱手段に出力する電圧が前記電源制御手段により所定目標値に制御されているときに前記電流検出手段により検出される電流の初期電流値に対する電流減少率を、予測された使用限界における電流減少率と比較することにより、加熱手段が使用限界に達したか否かを判定する使用可否判定手段を備えたことを特徴とする加熱装置。In a heating device having a heating unit having a resistor as an element, a DC power supply for supplying DC power to the heating unit, and a power supply control unit for controlling a voltage output from the DC power supply to the heating unit, the heating unit is supplied to the heating unit. Current detection means for detecting a current flowing from the DC power supply to a heating means, and a voltage detected by the current detection means when the voltage output from the DC power supply to the heating means is controlled to a predetermined target value. A heating device comprising a usability judging means for judging whether or not the heating means has reached a use limit by comparing the current decrease rate with a predicted current decrease rate at a use limit. 請求項1に記載された加熱装置において、前記電源制御手段が制御する前記所定目標値を加熱装置の定格電圧値としたことを特徴とする加熱装置。2. The heating device according to claim 1, wherein the predetermined target value controlled by the power supply control means is a rated voltage value of the heating device. 請求項1又は2に記載された加熱装置において、前記使用可否判定手段は、判定処理を一定期間ごとに行い、各々の判定に関わるデータを履歴データとして蓄積する手段を備えたことを特徴とする加熱装置。3. The heating device according to claim 1, wherein the usability determination unit includes a unit that performs a determination process at regular intervals and stores data relating to each determination as history data. 4. Heating equipment. 請求項3に記載された加熱装置において、前記使用可否判定手段により加熱手段の使用限界への到達が判定されたときに、蓄積された前記履歴データを提示する手段を備えたことを特徴とする加熱装置。4. The heating device according to claim 3, further comprising: a unit that presents the accumulated history data when the availability determination unit determines that the heating unit has reached a use limit. Heating equipment. 請求項1乃至4のいずれかに記載された加熱装置において、前記使用可否判定手段により加熱手段の使用限界への到達が判定されたときに、その旨を報知する手段を備えたことを特徴とする加熱装置。The heating device according to any one of claims 1 to 4, further comprising means for notifying when the usability judging means judges that the heating means has reached a use limit, when the judgment is made. Heating equipment. 電子写真プロセスによる画像形成手段を有する画像形成装置であって、画像形成手段におけるトナー画像の定着部を加熱するために、請求項1乃至5に記載された加熱装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus having an image forming unit by an electrophotographic process, wherein the heating unit according to any one of claims 1 to 5 is used to heat a fixing portion of a toner image in the image forming unit. Image forming device.
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