JP2004226557A - 画像形成装置 - Google Patents
画像形成装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004226557A JP2004226557A JP2003012586A JP2003012586A JP2004226557A JP 2004226557 A JP2004226557 A JP 2004226557A JP 2003012586 A JP2003012586 A JP 2003012586A JP 2003012586 A JP2003012586 A JP 2003012586A JP 2004226557 A JP2004226557 A JP 2004226557A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- supplied
- duty
- current
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Fixing For Electrophotography (AREA)
- Control Of Resistance Heating (AREA)
Abstract
【課題】定着器ヒータへの最大供給可能電流値以下でこの定着ヒータへの供給電力を制御する。
【解決手段】エンジンコントローラ１２６により、発熱体３及び２０の両方に同一の所定の固定デューティＤ１で通電し、固定デューティＤ１に相当する位相角α１で、ＯＮ１信号、ＯＮ２信号のオンパルスが、ＺＥＲＯＸ信号をトリガにして送出され、電流検出回路２７から報知されるＨＣＲＲＴ信号により電流値Ｉ１を検出する。エンジンコントローラ１２６において、検出された電流値Ｉ１と固定デューティＤ１と予め設定されている通電可能な電流値Ｉｌｉｍｉｔから、通電可能な上限の電力デューティＤｌｉｍｉｔを算出する。そして、上限デューティＤｌｉｍｉｔ以下でのデューティでＰＩ温調制御を行う。
【選択図】 図１
【解決手段】エンジンコントローラ１２６により、発熱体３及び２０の両方に同一の所定の固定デューティＤ１で通電し、固定デューティＤ１に相当する位相角α１で、ＯＮ１信号、ＯＮ２信号のオンパルスが、ＺＥＲＯＸ信号をトリガにして送出され、電流検出回路２７から報知されるＨＣＲＲＴ信号により電流値Ｉ１を検出する。エンジンコントローラ１２６において、検出された電流値Ｉ１と固定デューティＤ１と予め設定されている通電可能な電流値Ｉｌｉｍｉｔから、通電可能な上限の電力デューティＤｌｉｍｉｔを算出する。そして、上限デューティＤｌｉｍｉｔ以下でのデューティでＰＩ温調制御を行う。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子写真プロセスを用いた画像形成装置が知られており、この画像形成装置においては、電子写真プロセスなどの画像形成手段により転写紙上に形成された未定着画像（トナー像）が、熱定着装置により転写紙上に定着されるようになっている。熱定着装置としては、例えば、特許文献１ないし１６に記載された、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、セラミック面発ヒータを熱源とするフィルム加熱式の熱定着装置が知られている。
【０００３】
一般的に、このようなヒータへは、トライアック等のスイッチング素子を介して、交流電源から電力が供給されるようになっている。
【０００４】
ハロゲンヒータを熱源とする定着装置においては、定着装置の温度が、サーミスタ感温素子のような温度検出素子により検出され、検出された温度に基づいて、シーケンスコントローラによりスイッチング素子がオン／オフ制御され、すなわちハロゲンヒータへの電力供給がオン／オフ制御され、定着器の温度が目標の温度になるように温度制御される。
【０００５】
他方、セラミック面発ヒータを熱源とする定着装置においては、シーケンスコントローラにより、温度検出素子により検出された温度と、予め設定されている目標温度との温度差に基づき算出されたセラミック面発ヒータに供給する電力比に相当する位相角または波数が決定され、決定された位相または波数で、スイッチング素子がオン／オフ制御され、定着装置の温度が温度制御される。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６３−３１３１８２号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平２−１５７８７８号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開平４−４４０７５号公報
【０００９】
【特許文献４】
特開平４−４４０７６号公報
【００１０】
【特許文献５】
特開平４−４４０７７号公報
【００１１】
【特許文献６】
特開平４−４４０７８号公報
【００１２】
【特許文献７】
特開平４−４４０７９号公報
【００１３】
【特許文献８】
特開平４−４４０８０号公報
【００１４】
【特許文献９】
特開平４−４４０８１号公報
【００１５】
【特許文献１０】
特開平４−４４０８２号公報
【００１６】
【特許文献１１】
特開平４−４４０８３号公報
【００１７】
【特許文献１２】
特開平４−２０４９８０号公報
【００１８】
【特許文献１３】
特開平４−２０４９８１号公報
【００１９】
【特許文献１４】
特開平４−２０４９８２号公報
【００２０】
【特許文献１５】
特開平４−２０４９８３号公報
【００２１】
【特許文献１６】
特開平４−２０４９８４号公報
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、セラミック面発ヒータに電力供給するための交流電源は、電源電圧範囲が例えば８５Ｖ〜１４０Ｖまたは１８７Ｖ〜２６４Ｖと広いため、全点灯で通電されたセラミック面発ヒータに供給される電力は、８５Ｖ〜１４０Ｖの電源電圧範囲の最低電圧での電力に対する最高電圧での電力が約２．７倍、１８７Ｖ〜２６４Ｖの電源電圧範囲の最低電圧での電力に対する最高電圧での電力が約２倍となる。
【００２３】
また、シーケンスコントローラが所定の温度になるようにセラミック面発ヒータへの通電電流を制御しているため、定着器に通紙される紙の紙厚が厚くなるほど、供給される電力、つまり電流が大きくなるから、紙種によっては、必要以上の電力がセラミック面発ヒータに供給されていた。
【００２４】
そこで、本発明は、上記のような問題点を解決し、定着器のセラミック面発ヒータへの最大供給可能電流値以下でこのセラミック面発ヒータへの供給電力を制御することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、加熱手段と、該加熱手段に電力を供給する電力供給手段とを有する電子写真方式の画像形成装置において、前記電力供給手段を、商用電源電圧の半波または全波を全点灯した場合の電力に対する割合である電力比で制御し、所定期間の間、予め定めた第１の電力比で前記加熱手段に電力を供給する第１電力制御手段と、該第１電力制御手段により前記加熱手段に供給されている電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段により検出された電流値と、前記電力制御手段により前記加熱手段に供給可能な最大供給可能電流値との差に基づき、前記加熱手段に供給する最大供給可能電力比を算出する算出手段と、前記電力供給手段により前記加熱手段に供給される電力を、前記算出手段により算出された最大供給可能電力比以下で制御する第２電力制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態を示す。これは、定着器の熱源としてのセラミック面発ヒータの温度を制御する温度制御回路の例であり、この温度制御回路を含むレーザビームプリンタの構造を図２に示す。
【００２７】
図２を説明する。レーザビームプリンタ本体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の有無を検出するカセット有無センサ１０３、カセット１０２の記録紙Ｓのサイズを検出するカセットサイズセンサ１０４（復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。
【００２８】
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。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画像形成部１０８が設けられている。画像形成部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が設けられている。
【００２９】
定着器１０９の下流には、排紙部の搬送状態を検出する排紙センサ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。この記録紙Ｓの搬送基準は、記録紙Ｓの画像形成装置の搬送方向に直交する方向の長さ、つまり記録紙Ｓの幅に対して中央になるように設定されている。
【００３０】
レーザスキャナ１０７は、後述する外部装置１３１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出射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。
【００３１】
画像形成部１０８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１２１、クリーナ１２２等から構成されている。定着器１０９は定着フィルム１０９ａ、弾性加圧ローラ１０９ｂ、定着フィルム内部に設けたセラミック面発ヒータ１０９ｃ、セラミック面発ヒータ１０９ｃ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。
【００３２】
メインモータ１２３は、給紙ローラ１０５に対しては給紙ローラクラッチ１２４を介して、レジストローラ対１０６に対してはレジストローラ１２５を介して駆動力を与えており、さらに感光ドラム１１７を含む画像形成部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。
【００３３】
エンジンコントローラ１２６は、レーザスキャナ部１０７、画像形成部１０８、定着器１０９による電子写真プロセスの制御、レーザビームプリンタ本体１０１内の記録紙の搬送制御を行なっている。
【００３４】
ビデオコントローラ１２７は、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。
【００３５】
次に、図１の温度制御回路を説明する。図１において、１０９ｃ、１０９ｄ、１２６は図２と同一部分を示す。１は本レーザビームプリンタの交流電源である。交流電源１は、ＡＣフィルタ２を介して、セラミック面発ヒータ１０９ｃを構成するの発熱体３及び発熱体２０に接続してある。発熱体３への電力供給は、トライアック４の通電、遮断により行われる。発熱体２０への電力の供給は、トライアック１３の通電、遮断により行われる。
【００３６】
５、６はトライアック４のためのバイアス抵抗であり、７は一次、二次間の沿面距離を確保するためのフォトトライアックカプラである。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がオンされる。８はフォトトライアックカプラ７の電流を制限するための抵抗である。９はトランジスタで、フォトトライアックカプラ７をオン／オフ制御するものである。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ＯＮ１信号に従って動作する。
【００３７】
１４、１５はトライアック１３のためのバイアス抵抗である。１６は一次、二次間の沿面距離を確保するためのフォトトライアックカプラである。フォトトライアックカプラ１６の発光ダイオードに通電することにより、トライアック１３をオンする。１７はフォトトライアックカプラ１６の電流を制限するための抵抗である。１８はトランジスタで、フォトトライアックカプラ１６をオン／オフ制御するものである。トランジスタ１８は抵抗１９を介してエンジンコントローラ１２６からのＯＮ２信号に従って動作する。
【００３８】
１２はＡＣフィルタ２を介して交流電源１に接続したゼロクロス検出回路である。ゼロクロス検出回路１２は、商用電源電圧がある閾値以下の電圧になっていることを、エンジンコントローラ１２６に対してパルス信号（以下「ＺＥＲＯＸ信号」という。）として報知する。エンジンコントローラ１２６はＺＥＲＯＸ信号のパルスのエッジを検出し、位相制御または波数制御によりトライアック４または１３をオン／オフ制御する。
【００３９】
トライアック４及び１３により制御されて発熱体３及び２０に通電されるヒータ電流は、カレントトランス２５によって電圧に変換され、ブリューダ抵抗２６を介して電流検出回路２７に入力される。電流検出回路２７では、電圧変換されたヒータ電流波形を平均値または実効値に変換し、ＨＣＲＲＴ信号としてエンジンコントローラ１２６にＡ／Ｄ入力される。
【００４０】
１０９ｄは発熱体３、２０が形成されているセラミック面発ヒータ１０９ｃの温度を検出するためのサーミスタであり、セラミック面発ヒータ１０９ｃ上に発熱体３、２０に対して絶縁距離を確保できるように絶縁耐圧を有する絶縁物を介して配置されている。サーミスタ１０９ｄによって検出される温度は、抵抗２２とサーミスタ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。セラミック面発ヒータ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面発ヒータ１０９ｃの設定温度と比較することによって、セラミック面発ヒータ１０９ｃを構成する発熱体３、２０に供給するべき電力比を算出し、その供給する電力比を、位相角（位相制御）または波数（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ＯＮ１信号、あるいはトランジスタ１８にＯＮ２信号を送出する。発熱体３、２０に供給する電力比を算出する際に、電流検出回路から報知されるＨＣＲＲＴ信号を基に上限の電力比を算出して、その上限の電力比以下の電力が通電されるように制御する。例えば、位相制御の場合、下記のような制御表をエンジンコントローラ１２６内に有しており、この制御表に基づき制御を行う。
【００４１】
【表１】
【００４２】
さらに、発熱体３、２０に電力を供給しており、制御する手段が故障し、発熱体３、２０が熱暴走に至った場合に過昇温を防止するためのサーモスタット２３がセラミック面発ヒータ１０９ｃ上に配されている。電力供給制御手段の故障により、発熱体３、２０が熱暴走に至りサーモスタット２３が所定の温度以上になると、サーモスタット２３がオープンになり、発熱体３および２０への通電が遮断される。
【００４３】
図３は図１のセラミック面発ヒータ１０９ｃの構造を示す。図３（ａ）はセラミック面発ヒータ１０９ｃの横断面を示し、図３（ｂ）は発熱体パターンを示し、図３（ｃ）はニップ側面を示す。図３において、３、２０、２３は図１と同一部分を示す。
【００４４】
セラミック面発ヒータ１０９ｃは、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックス系の絶縁基板３１と、絶縁基板３１面上にペースト印刷等で形成されている発熱体３、２０と、２本の発熱体を保護しているガラス等の保護層３４から構成されている。保護層３４上に、セラミック面発ヒータ１０９ｃの温度を検出するサーミスタ１０９ｄとサーモスタット２３が、記録紙の搬送基準、つまり発熱部３２ａ、３３ａの長さ方向の中心に対して左右対称な位置であり、かつ通紙可能な最小の記録紙幅よりも内側の位置に配設されている。
【００４５】
発熱体３は、電力が供給されると発熱する部分３２ａと、電極部３２ｃ、３２ｄと発熱体を接続する導電部３２ｂと、コネクタを介して電力が供給される電極部３２ｃ、３２ｄとから構成されている。発熱体２０は、電力が供給されると発熱する部分３３ａと電極部３２ｃ、３３ｄと接続される導電部３３ｂと、コネクタを介して電力が供給される電極部３２ｃ、３３ｄから構成されている。電極部３２ｃは、発熱体３と２０の２本の発熱体に接続されており、発熱体３、２０の共通の電極となっている。なお、発熱体３、２０が印刷されている絶縁基板３１との対向面側に摺動性を向上させるためにガラス層が形成される場合もある。
【００４６】
共通電極３２ｃには、交流電源１のＨＯＴ側端子がサーモスタット２３を介して接続されている。電極部３２ｄは発熱体３を制御するトライアック４に接続され、交流電源１のＮｅｕｔｒａｌ端子に接続される。電極部３３ｄは発熱体２０（２０）を制御するトライアック１３に電気的に接続され、交流電源１のＮｅｕｔｒａｌ端子に接続される。
【００４７】
セラミック面発ヒータ１０９ｃは、図４に示すように、フィルムガイド６２によって支持されている。１０９ａは円筒状の耐熱材製の定着フィルムであり、セラミック面発ヒータ１０９ｃを下面側に支持させたフィルムガイド６２に外嵌させてある。フィルムガイド６２の下面のセラミック面発ヒータ１０９ｃと、加圧部材としての弾性加圧ローラ１０９ｂとを、定着フィルム１０９ａを挟ませて弾性加圧ローラ１０９ｂの弾性に抗して所定の加圧力をもって圧接させて加熱部としての所定幅の定着ニップ部を形成させてある。サーモスタット２３がセラミック面発ヒータ１０９ｃの絶縁基板３１面上または保護層３４面上に当接させてある。サーモスタット２３はフィルムガイド６２に位置を矯正され、サーモスタット２３の感熱面がセラミック面発ヒータ１０９ｃの面上に当接されている。図示はしていないが、サーミスタ１０９ｄも同様にセラミック面発ヒータ１０９ｃの面上に当接させてある。セラミック面発ヒータ１０９ｃは、図４に示すように、発熱体３、２０がニップ部と反対側にあっても、発熱体がニップ部側にあってもかまわない。定着フィルム１０９ａの摺動性を上げるために、定着フィルム１０９ａとセラミック面発ヒータ１０９ｃとの界面に摺動性のグリースを塗布してもかまわない。
【００４８】
図５は定着器１０９の制御シーケンスの一例を示すフローチャートである。図６及び７はヒータ電流とＯＮ１、ＯＮ２信号の概略動作波形を示す波形図であり、図６は電圧範囲内において、入力電圧が小さい場合の動作波形を示し、図７は大きい場合の動作波形を示すが、以下、動作波形については、図６の動作波形のみを参照することにする。
【００４９】
エンジンコントローラ１２６にて、セラミック面発ヒータ１０９ｃへの電力供給開始の要求が発生すると（Ｓ５０１）、発熱体３及び２０の両方に同一の所定の固定デューティＤ１で通電する（Ｓ５０２）。固定デューティＤ１に相当する位相角α１で、ＯＮ１信号、ＯＮ２信号のオンパルスが、ＺＥＲＯＸ信号をトリガにして、エンジンコントローラ１２６から送出される（図６（ｂ），（ｃ）参照）。セラミック面発ヒータ１０９ｃには、位相角α１で電流が供給される（図６（ａ）参照）。
【００５０】
固定デューティＤ１で通電している時に電流検出回路２７から報知されるＨＣＲＲＴ信号により電流値Ｉ１を検出する（Ｓ５０３）。固定デューティＤ１は、予め想定されている入力電圧範囲や発熱体抵抗値を考慮して、許容電流を超えない設定とする。つまり、入力電圧が最大値、抵抗値が最小値の場合を想定して固定デューティＤ１を設定する。
【００５１】
エンジンコントローラ１２６において、検出された電流値Ｉ１と固定デューティＤ１と予め設定されている通電可能な電流値Ｉｌｉｍｉｔから、通電可能な上限の電力デューティＤｌｉｍｉｔを算出する（Ｓ５０４）。電流検出回路２７がエンジンコントローラ１２６に報知する電流値が実効値の場合、Ｄｌｉｍｉｔは以下の式によって算出される。
Ｄｌｉｍｉｔ＝（Ｉｌｉｍｉｔ／Ｉ１）２×Ｄ１
電流値Ｉｌｉｍｉｔとしては、接続される商用電源の定格電流に対して、セラミック面発ヒータ１０９ｃ以外の部分に供給される電流を差し引いたセラミック面発ヒータ１０９ｃに供給可能な許容電流値を設定している。
【００５２】
エンジンコントローラ１２６に設定されている所定の温度になるように、ＴＨ信号からの情報を基にＰＩ制御により、発熱体３、２０に供給する電力を制御する。目標の所定温度とＴＨ信号からの温度との差分から、供給するデューティを決定している。ただし、算出されたデューティが上限デューティＤｌｉｍｉｔを超える場合は、上限値としてＤｌｉｍｉｔの比率の電力を供給する。つまり、上限デューティＤｌｉｍｉｔ以下でのデューティでＰＩ温調制御を行う（Ｓ５０５）。このときのＯＮ１、ＯＮ２信号波形を図６（ｄ）に、ヒータ電流波形を図６（ｅ）に示す。Ｄｌｉｍｉｔに相当する位相角αｌｉｍｉｔ以上の位相角で位相制御を行うことになる。また、入力電圧の大きさによってＤｌｉｍｉｔ（αｌｉｍｉｔ）が可変となり、入力電圧によらず常にＩｌｉｍｉｔ以下の電流で制御が可能となる。
【００５３】
そして、ヒータ温調制御終了の要求がくるまで、算出された上限デューティＤｌｉｍｉｔ以下で制御を行う（Ｓ５０６）。
【００５４】
上述したように、本実施の形態において、定着器１０９の立上げ時に所定の電力比の電力を供給して、供給電力比の上限値を算出し、それ以下の比率で電力制御することにより、通紙時の温度制御中に予想以上の厚紙や重送紙が通紙され、セラミック面発ヒータ１０９ｃの温度が急減した場合でも、許容電流以上の電流を供給することを防ぐことができる。
【００５５】
また、入力電源電圧やヒータ抵抗値のバラつきに対して、供給可能な最大限の上限値を設定できるため、各条件において最大限に電力性能をだせることが可能となる。
【００５６】
なお、発熱体が１本の場合であっても、同様の制御が可能である。
＜第２の実施の形態＞
図８は本実施の形態における定着器の制御シーケンスの概略を示すフローチャートである。ただし、図８において、Ｓ５０１ないしＳ５０４は図５と同一ステップを示す。図９及び１０はヒータ電流とＯＮ１、ＯＮ２信号の概略動作波形を示し、図９は電圧範囲内において、入力電圧が小さい場合の動作波形を示し、図１０は大きい場合の動作波形を示すが、以下、動作波形については、図９の動作波形のみを参照することにする。
【００５７】
エンジンコントローラ１２６にて、セラミック面発ヒータ１０９ｃへの電力供給開始の要求が発生すれば（Ｓ５０１）、発熱体３及び２０の両方に同一の所定の固定デューティＤ１で通電する（Ｓ５０２）。固定デューティＤ１に相当する位相角α１で、ＯＮ１、ＯＮ２信号のオンパルスがＺＥＲＯＸ信号をトリガにして、エンジンコントローラ１２６よリ送出される（図８（ｂ），（ｃ）参照）。ヒータには、位相角α１で電流が供給される（図８（ａ）参照）。固定デューティＤ１で通電している時に電流検出回路２７から報知されるＨＣＲＲＴ信号により電流値Ｉ１を検出する（Ｓ５０３）。固定デューティＤ１は予め想定されている入力電圧範囲や発熱体抵抗値を考慮して、許容電流を超えない設定とする。つまり、入力電圧が最大値、抵抗値が最小値の場合を想定して固定デューティＤ１を設定する。エンジンコントローラ１２６において、検出された電流値Ｉ１と固定デューティＤ１と予め設定されている通電可能な電流値Ｉｌｉｍｉｔから、通電可能な上限の電力デューティＤｌｉｍｉｔを算出する（Ｓ５０４）。電流検出回路２７がエンジンコントローラ１２６に報知する電流値が実効値の場合、Ｄｌｉｍｉｔは次の式によって算出される。
Ｄｌｉｍｉｔ＝（Ｉｌｉｍｉｔ／Ｉ１）２×Ｄ１
電流値Ｉｌｉｍｉｔとして、接続される商用電源の定格電流に対して、ヒータ以外の部分に供給される電流を差し引いたヒータに供給可能な許容電流値を設定している。
【００５８】
Ｄｌｉｍｉｔが算出されると、定常の定着器温調制御を開始する（Ｓ８１０）。例えば発熱体に通電する電力を位相制御する場合、電力デューティＤ（％）と位相角α（°）の次の関係式に従って制御する。
【００５９】
【数１】
【００６０】
エンジンコントローラ１２６は、予め設定されている所定の温度になるように、ＴＨ信号からの情報を基にＰＩ制御により、発熱体３、２０に供給する電力を制御する（Ｓ８１１）。電力供給するデューティＤ′は、目標の所定温度とＴＨ信号からの温度の差分から決定される。例えば、次式によって決定される。
【００６１】
式（２）によって、決定されるデューティＤ′は、温度差の条件により、０〜１００％の範囲を４０分割（２．５％刻み）して得られる値のいずれかの値となる。算出されたデューティＤ′と前記算出されたＤｌｉｍｉｔとから、式（３）により、供給する投入デューティＤが算出される（Ｓ８１２）。
Ｄ＝Ｄ′×Ｄｌｉｍｉｔ／１００ …（３）
算出されたデューティＤから、式（１）より、トライアック４または１３をオンする位相角αを算出し、位相制御を行う（Ｓ８１３）。つまり、上限デューティＤｌｉｍｉｔ以下でのデューティでＰＩ温調制御を行い、常に４０分割の制御が可能となる。このときのＯＮ１、ＯＮ２信号波形を図９（ｄ）に示し、ヒータ電流波形を図９（ｅ）に示す。Ｄｌｉｍｉｔに相当する位相角αｌｉｍｉｔ以上の位相角で位相制御を行うことになる。
【００６２】
また、入力電圧の大きさによってＤｌｉｍｉｔ（αｌｉｍｉｔ）が可変となり、入力電圧によらず常にＩｌｉｍｉｔ以下の電流で制御が可能となる。位相制御をする際の電力デューティの分割数は、常に所定の４０分割となるため、入力電圧が小さいときは１分割の位相角が相対的に大きくなり、入力電圧が大きいときは１分割の位相角が相対的に小さくなる。
【００６３】
Ｉｌｉｍｉｔに対してあるデューティで制限をかける場合は、（発熱体の抵抗値）×Ｉｌｉｍｉｔ２の電力を所定の分割数で分割した電力デューティで制御を行うことになる。したがって、電源電圧によらず、１分割に相当する電力がほぼ同等となる制御が可能となる。
【００６４】
そして、ヒータ温調制御終了の要求がくるまで、上述の導出に基づき上限デューティＤｌｉｍｉｔ以下で制御を行う（Ｓ８１４）。
【００６５】
上記のように、本実施の形態において、定着器の立上げ時に所定の電力比の電力を供給して、供給電力比の上限値を算出し、それ以下の比率で、かつ、上限値によらず同じ分割数で電力制御することにより、通紙時の温度制御中に予想以上の厚紙や重送紙が通紙され、ヒータ温度が急減した場合でも、許容電流以上の電流を供給することを防ぐことができる。
【００６６】
また、入力電源電圧やヒータ抵抗値のバラつきに対して、供給可能な最大限の上限値を設定できるとともに、電源電圧が大きい場合でも電力比率の電力単位が（許容電力／分割数）以下に制限できるため、各条件において温度リプルが最適化され、最大限に電力性能をだせることが可能となる。
【００６７】
なお、発熱体が１つの場合であっても同様の制御が可能である。
【００６８】
以下に本発明の実施態様の例を列挙する。
【００６９】
〔実施態様１〕 加熱手段と、該加熱手段に電力を供給する電力供給手段とを有する電子写真方式の画像形成装置において、
前記電力供給手段を、交流電源電圧の半波または全波を全点灯した場合の電力に対する割合である電力比で制御し、所定期間の間、予め定めた第１の電力比で前記加熱手段に電力を供給する第１電力制御手段と、
該第１電力制御手段により前記加熱手段に供給されている電流を検出する電流検出手段と、
該電流検出手段により検出された電流値と、前記電力制御手段により前記加熱手段に供給可能な最大供給可能電流値との差に基づき、前記加熱手段に供給する最大供給可能電力比を算出する算出手段と、
前記電力供給手段により前記加熱手段に供給される電力を、前記算出手段により算出された最大供給可能電力比以下で制御する第２電力制御手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【００７０】
〔実施態様２〕 実施態様１において、
前記第２電力制御手段により電力制御されている前記加熱手段の温度を検出する温度検出手段と、
該温度検出手段により検出された温度と、予め定めた目標温度とを比較し、前記加熱手段に供給する第２の電力比を算出し、得られた第２の電力比に相当する位相角を決定する決定手段と、
該決定手段により決定された位相角に基づき、前記加熱手段に供給される電力を位相制御する位相制御手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【００７１】
〔実施態様３〕 実施態様１又は２において、前記第２電力制御手段は、前記算出手段により算出された前記最大供給可能電力比を１００％の電力比とし、前記最大供給可能電力比以下を所定の分割数の電力比で、前記加熱手段へ供給する電力を制御することを特徴とする画像形成装置。
【００７２】
〔実施態様４〕 実施態様１ないし３のいずれかにおいて、前記加熱手段は、絶縁基板と、該絶縁基板の片面もしくは両面上に形成した１つ以上の発熱体とを有することを特徴とする画像形成装置。
【００７３】
〔実施態様５〕 実施態様１ないし３のいずれかにおいて、実施態様４に記載の加熱手段と摺動するフィルムと、該フィルムを介して前記加熱手段とニップ部を形成するように圧接された回転自在な加圧体とを有し、未定着画像を担持した記録媒体を前記ニップ部を通過せしめながら、前記発熱体の加熱により、前記記録媒体に定着処理を施す定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、上記のように構成したので、入力電源電圧や加熱手段の抵抗値のバラつきに対して、供給可能な最大限の上限値を設定でき、各条件において最大限の電力を加熱手段に供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】レーザビームプリンタの構造を示す断面図である。
【図３】図１のセラミック面発ヒータ１０９ｃの構造を示す図である。
【図４】定着器１０９の構造を示す断面図である。
【図５】定着器１０９の制御シーケンスの一例を示すフローチャートである。
【図６】入力電圧が小さい場合におけるヒータ電流とＯＮ１、ＯＮ２信号の概略動作波形を示す波形図である。
【図７】入力電圧が大きい場合におけるヒータ電流とＯＮ１、ＯＮ２信号の概略動作波形を示す波形図である。
【図８】第２の実施の形態における定着器１０９の制御シーケンスの一例を示すフローチャートである。
【図９】入力電圧が小さい場合におけるヒータ電流とＯＮ１、ＯＮ２信号の概略動作波形を示す図である。
【図１０】入力電圧が大きい場合におけるヒータ電流とＯＮ１、ＯＮ２信号の概略動作波形を示す図である。
【符号の説明】
３，２０ 発熱体
１２ ゼロクロス検出回路
２３ サーモスタット
２７ 電流検出回路
１０１ レーザビームプリンタ本体
１０９ 定着器
１０９ａ 定着フィルム
１０９ｂ 弾性加圧ローラ
１０９ｃ セラミック面発ヒータ
１０９ｄ サーミスタ
１２６ エンジンコントローラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子写真プロセスを用いた画像形成装置が知られており、この画像形成装置においては、電子写真プロセスなどの画像形成手段により転写紙上に形成された未定着画像（トナー像）が、熱定着装置により転写紙上に定着されるようになっている。熱定着装置としては、例えば、特許文献１ないし１６に記載された、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、セラミック面発ヒータを熱源とするフィルム加熱式の熱定着装置が知られている。
【０００３】
一般的に、このようなヒータへは、トライアック等のスイッチング素子を介して、交流電源から電力が供給されるようになっている。
【０００４】
ハロゲンヒータを熱源とする定着装置においては、定着装置の温度が、サーミスタ感温素子のような温度検出素子により検出され、検出された温度に基づいて、シーケンスコントローラによりスイッチング素子がオン／オフ制御され、すなわちハロゲンヒータへの電力供給がオン／オフ制御され、定着器の温度が目標の温度になるように温度制御される。
【０００５】
他方、セラミック面発ヒータを熱源とする定着装置においては、シーケンスコントローラにより、温度検出素子により検出された温度と、予め設定されている目標温度との温度差に基づき算出されたセラミック面発ヒータに供給する電力比に相当する位相角または波数が決定され、決定された位相または波数で、スイッチング素子がオン／オフ制御され、定着装置の温度が温度制御される。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６３−３１３１８２号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平２−１５７８７８号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開平４−４４０７５号公報
【０００９】
【特許文献４】
特開平４−４４０７６号公報
【００１０】
【特許文献５】
特開平４−４４０７７号公報
【００１１】
【特許文献６】
特開平４−４４０７８号公報
【００１２】
【特許文献７】
特開平４−４４０７９号公報
【００１３】
【特許文献８】
特開平４−４４０８０号公報
【００１４】
【特許文献９】
特開平４−４４０８１号公報
【００１５】
【特許文献１０】
特開平４−４４０８２号公報
【００１６】
【特許文献１１】
特開平４−４４０８３号公報
【００１７】
【特許文献１２】
特開平４−２０４９８０号公報
【００１８】
【特許文献１３】
特開平４−２０４９８１号公報
【００１９】
【特許文献１４】
特開平４−２０４９８２号公報
【００２０】
【特許文献１５】
特開平４−２０４９８３号公報
【００２１】
【特許文献１６】
特開平４−２０４９８４号公報
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、セラミック面発ヒータに電力供給するための交流電源は、電源電圧範囲が例えば８５Ｖ〜１４０Ｖまたは１８７Ｖ〜２６４Ｖと広いため、全点灯で通電されたセラミック面発ヒータに供給される電力は、８５Ｖ〜１４０Ｖの電源電圧範囲の最低電圧での電力に対する最高電圧での電力が約２．７倍、１８７Ｖ〜２６４Ｖの電源電圧範囲の最低電圧での電力に対する最高電圧での電力が約２倍となる。
【００２３】
また、シーケンスコントローラが所定の温度になるようにセラミック面発ヒータへの通電電流を制御しているため、定着器に通紙される紙の紙厚が厚くなるほど、供給される電力、つまり電流が大きくなるから、紙種によっては、必要以上の電力がセラミック面発ヒータに供給されていた。
【００２４】
そこで、本発明は、上記のような問題点を解決し、定着器のセラミック面発ヒータへの最大供給可能電流値以下でこのセラミック面発ヒータへの供給電力を制御することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、加熱手段と、該加熱手段に電力を供給する電力供給手段とを有する電子写真方式の画像形成装置において、前記電力供給手段を、商用電源電圧の半波または全波を全点灯した場合の電力に対する割合である電力比で制御し、所定期間の間、予め定めた第１の電力比で前記加熱手段に電力を供給する第１電力制御手段と、該第１電力制御手段により前記加熱手段に供給されている電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段により検出された電流値と、前記電力制御手段により前記加熱手段に供給可能な最大供給可能電流値との差に基づき、前記加熱手段に供給する最大供給可能電力比を算出する算出手段と、前記電力供給手段により前記加熱手段に供給される電力を、前記算出手段により算出された最大供給可能電力比以下で制御する第２電力制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態を示す。これは、定着器の熱源としてのセラミック面発ヒータの温度を制御する温度制御回路の例であり、この温度制御回路を含むレーザビームプリンタの構造を図２に示す。
【００２７】
図２を説明する。レーザビームプリンタ本体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の有無を検出するカセット有無センサ１０３、カセット１０２の記録紙Ｓのサイズを検出するカセットサイズセンサ１０４（復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。
【００２８】
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。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画像形成部１０８が設けられている。画像形成部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が設けられている。
【００２９】
定着器１０９の下流には、排紙部の搬送状態を検出する排紙センサ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。この記録紙Ｓの搬送基準は、記録紙Ｓの画像形成装置の搬送方向に直交する方向の長さ、つまり記録紙Ｓの幅に対して中央になるように設定されている。
【００３０】
レーザスキャナ１０７は、後述する外部装置１３１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出射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。
【００３１】
画像形成部１０８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１２１、クリーナ１２２等から構成されている。定着器１０９は定着フィルム１０９ａ、弾性加圧ローラ１０９ｂ、定着フィルム内部に設けたセラミック面発ヒータ１０９ｃ、セラミック面発ヒータ１０９ｃ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。
【００３２】
メインモータ１２３は、給紙ローラ１０５に対しては給紙ローラクラッチ１２４を介して、レジストローラ対１０６に対してはレジストローラ１２５を介して駆動力を与えており、さらに感光ドラム１１７を含む画像形成部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。
【００３３】
エンジンコントローラ１２６は、レーザスキャナ部１０７、画像形成部１０８、定着器１０９による電子写真プロセスの制御、レーザビームプリンタ本体１０１内の記録紙の搬送制御を行なっている。
【００３４】
ビデオコントローラ１２７は、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。
【００３５】
次に、図１の温度制御回路を説明する。図１において、１０９ｃ、１０９ｄ、１２６は図２と同一部分を示す。１は本レーザビームプリンタの交流電源である。交流電源１は、ＡＣフィルタ２を介して、セラミック面発ヒータ１０９ｃを構成するの発熱体３及び発熱体２０に接続してある。発熱体３への電力供給は、トライアック４の通電、遮断により行われる。発熱体２０への電力の供給は、トライアック１３の通電、遮断により行われる。
【００３６】
５、６はトライアック４のためのバイアス抵抗であり、７は一次、二次間の沿面距離を確保するためのフォトトライアックカプラである。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がオンされる。８はフォトトライアックカプラ７の電流を制限するための抵抗である。９はトランジスタで、フォトトライアックカプラ７をオン／オフ制御するものである。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ＯＮ１信号に従って動作する。
【００３７】
１４、１５はトライアック１３のためのバイアス抵抗である。１６は一次、二次間の沿面距離を確保するためのフォトトライアックカプラである。フォトトライアックカプラ１６の発光ダイオードに通電することにより、トライアック１３をオンする。１７はフォトトライアックカプラ１６の電流を制限するための抵抗である。１８はトランジスタで、フォトトライアックカプラ１６をオン／オフ制御するものである。トランジスタ１８は抵抗１９を介してエンジンコントローラ１２６からのＯＮ２信号に従って動作する。
【００３８】
１２はＡＣフィルタ２を介して交流電源１に接続したゼロクロス検出回路である。ゼロクロス検出回路１２は、商用電源電圧がある閾値以下の電圧になっていることを、エンジンコントローラ１２６に対してパルス信号（以下「ＺＥＲＯＸ信号」という。）として報知する。エンジンコントローラ１２６はＺＥＲＯＸ信号のパルスのエッジを検出し、位相制御または波数制御によりトライアック４または１３をオン／オフ制御する。
【００３９】
トライアック４及び１３により制御されて発熱体３及び２０に通電されるヒータ電流は、カレントトランス２５によって電圧に変換され、ブリューダ抵抗２６を介して電流検出回路２７に入力される。電流検出回路２７では、電圧変換されたヒータ電流波形を平均値または実効値に変換し、ＨＣＲＲＴ信号としてエンジンコントローラ１２６にＡ／Ｄ入力される。
【００４０】
１０９ｄは発熱体３、２０が形成されているセラミック面発ヒータ１０９ｃの温度を検出するためのサーミスタであり、セラミック面発ヒータ１０９ｃ上に発熱体３、２０に対して絶縁距離を確保できるように絶縁耐圧を有する絶縁物を介して配置されている。サーミスタ１０９ｄによって検出される温度は、抵抗２２とサーミスタ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。セラミック面発ヒータ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面発ヒータ１０９ｃの設定温度と比較することによって、セラミック面発ヒータ１０９ｃを構成する発熱体３、２０に供給するべき電力比を算出し、その供給する電力比を、位相角（位相制御）または波数（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ＯＮ１信号、あるいはトランジスタ１８にＯＮ２信号を送出する。発熱体３、２０に供給する電力比を算出する際に、電流検出回路から報知されるＨＣＲＲＴ信号を基に上限の電力比を算出して、その上限の電力比以下の電力が通電されるように制御する。例えば、位相制御の場合、下記のような制御表をエンジンコントローラ１２６内に有しており、この制御表に基づき制御を行う。
【００４１】
【表１】
さらに、発熱体３、２０に電力を供給しており、制御する手段が故障し、発熱体３、２０が熱暴走に至った場合に過昇温を防止するためのサーモスタット２３がセラミック面発ヒータ１０９ｃ上に配されている。電力供給制御手段の故障により、発熱体３、２０が熱暴走に至りサーモスタット２３が所定の温度以上になると、サーモスタット２３がオープンになり、発熱体３および２０への通電が遮断される。
【００４３】
図３は図１のセラミック面発ヒータ１０９ｃの構造を示す。図３（ａ）はセラミック面発ヒータ１０９ｃの横断面を示し、図３（ｂ）は発熱体パターンを示し、図３（ｃ）はニップ側面を示す。図３において、３、２０、２３は図１と同一部分を示す。
【００４４】
セラミック面発ヒータ１０９ｃは、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックス系の絶縁基板３１と、絶縁基板３１面上にペースト印刷等で形成されている発熱体３、２０と、２本の発熱体を保護しているガラス等の保護層３４から構成されている。保護層３４上に、セラミック面発ヒータ１０９ｃの温度を検出するサーミスタ１０９ｄとサーモスタット２３が、記録紙の搬送基準、つまり発熱部３２ａ、３３ａの長さ方向の中心に対して左右対称な位置であり、かつ通紙可能な最小の記録紙幅よりも内側の位置に配設されている。
【００４５】
発熱体３は、電力が供給されると発熱する部分３２ａと、電極部３２ｃ、３２ｄと発熱体を接続する導電部３２ｂと、コネクタを介して電力が供給される電極部３２ｃ、３２ｄとから構成されている。発熱体２０は、電力が供給されると発熱する部分３３ａと電極部３２ｃ、３３ｄと接続される導電部３３ｂと、コネクタを介して電力が供給される電極部３２ｃ、３３ｄから構成されている。電極部３２ｃは、発熱体３と２０の２本の発熱体に接続されており、発熱体３、２０の共通の電極となっている。なお、発熱体３、２０が印刷されている絶縁基板３１との対向面側に摺動性を向上させるためにガラス層が形成される場合もある。
【００４６】
共通電極３２ｃには、交流電源１のＨＯＴ側端子がサーモスタット２３を介して接続されている。電極部３２ｄは発熱体３を制御するトライアック４に接続され、交流電源１のＮｅｕｔｒａｌ端子に接続される。電極部３３ｄは発熱体２０（２０）を制御するトライアック１３に電気的に接続され、交流電源１のＮｅｕｔｒａｌ端子に接続される。
【００４７】
セラミック面発ヒータ１０９ｃは、図４に示すように、フィルムガイド６２によって支持されている。１０９ａは円筒状の耐熱材製の定着フィルムであり、セラミック面発ヒータ１０９ｃを下面側に支持させたフィルムガイド６２に外嵌させてある。フィルムガイド６２の下面のセラミック面発ヒータ１０９ｃと、加圧部材としての弾性加圧ローラ１０９ｂとを、定着フィルム１０９ａを挟ませて弾性加圧ローラ１０９ｂの弾性に抗して所定の加圧力をもって圧接させて加熱部としての所定幅の定着ニップ部を形成させてある。サーモスタット２３がセラミック面発ヒータ１０９ｃの絶縁基板３１面上または保護層３４面上に当接させてある。サーモスタット２３はフィルムガイド６２に位置を矯正され、サーモスタット２３の感熱面がセラミック面発ヒータ１０９ｃの面上に当接されている。図示はしていないが、サーミスタ１０９ｄも同様にセラミック面発ヒータ１０９ｃの面上に当接させてある。セラミック面発ヒータ１０９ｃは、図４に示すように、発熱体３、２０がニップ部と反対側にあっても、発熱体がニップ部側にあってもかまわない。定着フィルム１０９ａの摺動性を上げるために、定着フィルム１０９ａとセラミック面発ヒータ１０９ｃとの界面に摺動性のグリースを塗布してもかまわない。
【００４８】
図５は定着器１０９の制御シーケンスの一例を示すフローチャートである。図６及び７はヒータ電流とＯＮ１、ＯＮ２信号の概略動作波形を示す波形図であり、図６は電圧範囲内において、入力電圧が小さい場合の動作波形を示し、図７は大きい場合の動作波形を示すが、以下、動作波形については、図６の動作波形のみを参照することにする。
【００４９】
エンジンコントローラ１２６にて、セラミック面発ヒータ１０９ｃへの電力供給開始の要求が発生すると（Ｓ５０１）、発熱体３及び２０の両方に同一の所定の固定デューティＤ１で通電する（Ｓ５０２）。固定デューティＤ１に相当する位相角α１で、ＯＮ１信号、ＯＮ２信号のオンパルスが、ＺＥＲＯＸ信号をトリガにして、エンジンコントローラ１２６から送出される（図６（ｂ），（ｃ）参照）。セラミック面発ヒータ１０９ｃには、位相角α１で電流が供給される（図６（ａ）参照）。
【００５０】
固定デューティＤ１で通電している時に電流検出回路２７から報知されるＨＣＲＲＴ信号により電流値Ｉ１を検出する（Ｓ５０３）。固定デューティＤ１は、予め想定されている入力電圧範囲や発熱体抵抗値を考慮して、許容電流を超えない設定とする。つまり、入力電圧が最大値、抵抗値が最小値の場合を想定して固定デューティＤ１を設定する。
【００５１】
エンジンコントローラ１２６において、検出された電流値Ｉ１と固定デューティＤ１と予め設定されている通電可能な電流値Ｉｌｉｍｉｔから、通電可能な上限の電力デューティＤｌｉｍｉｔを算出する（Ｓ５０４）。電流検出回路２７がエンジンコントローラ１２６に報知する電流値が実効値の場合、Ｄｌｉｍｉｔは以下の式によって算出される。
Ｄｌｉｍｉｔ＝（Ｉｌｉｍｉｔ／Ｉ１）２×Ｄ１
電流値Ｉｌｉｍｉｔとしては、接続される商用電源の定格電流に対して、セラミック面発ヒータ１０９ｃ以外の部分に供給される電流を差し引いたセラミック面発ヒータ１０９ｃに供給可能な許容電流値を設定している。
【００５２】
エンジンコントローラ１２６に設定されている所定の温度になるように、ＴＨ信号からの情報を基にＰＩ制御により、発熱体３、２０に供給する電力を制御する。目標の所定温度とＴＨ信号からの温度との差分から、供給するデューティを決定している。ただし、算出されたデューティが上限デューティＤｌｉｍｉｔを超える場合は、上限値としてＤｌｉｍｉｔの比率の電力を供給する。つまり、上限デューティＤｌｉｍｉｔ以下でのデューティでＰＩ温調制御を行う（Ｓ５０５）。このときのＯＮ１、ＯＮ２信号波形を図６（ｄ）に、ヒータ電流波形を図６（ｅ）に示す。Ｄｌｉｍｉｔに相当する位相角αｌｉｍｉｔ以上の位相角で位相制御を行うことになる。また、入力電圧の大きさによってＤｌｉｍｉｔ（αｌｉｍｉｔ）が可変となり、入力電圧によらず常にＩｌｉｍｉｔ以下の電流で制御が可能となる。
【００５３】
そして、ヒータ温調制御終了の要求がくるまで、算出された上限デューティＤｌｉｍｉｔ以下で制御を行う（Ｓ５０６）。
【００５４】
上述したように、本実施の形態において、定着器１０９の立上げ時に所定の電力比の電力を供給して、供給電力比の上限値を算出し、それ以下の比率で電力制御することにより、通紙時の温度制御中に予想以上の厚紙や重送紙が通紙され、セラミック面発ヒータ１０９ｃの温度が急減した場合でも、許容電流以上の電流を供給することを防ぐことができる。
【００５５】
また、入力電源電圧やヒータ抵抗値のバラつきに対して、供給可能な最大限の上限値を設定できるため、各条件において最大限に電力性能をだせることが可能となる。
【００５６】
なお、発熱体が１本の場合であっても、同様の制御が可能である。
＜第２の実施の形態＞
図８は本実施の形態における定着器の制御シーケンスの概略を示すフローチャートである。ただし、図８において、Ｓ５０１ないしＳ５０４は図５と同一ステップを示す。図９及び１０はヒータ電流とＯＮ１、ＯＮ２信号の概略動作波形を示し、図９は電圧範囲内において、入力電圧が小さい場合の動作波形を示し、図１０は大きい場合の動作波形を示すが、以下、動作波形については、図９の動作波形のみを参照することにする。
【００５７】
エンジンコントローラ１２６にて、セラミック面発ヒータ１０９ｃへの電力供給開始の要求が発生すれば（Ｓ５０１）、発熱体３及び２０の両方に同一の所定の固定デューティＤ１で通電する（Ｓ５０２）。固定デューティＤ１に相当する位相角α１で、ＯＮ１、ＯＮ２信号のオンパルスがＺＥＲＯＸ信号をトリガにして、エンジンコントローラ１２６よリ送出される（図８（ｂ），（ｃ）参照）。ヒータには、位相角α１で電流が供給される（図８（ａ）参照）。固定デューティＤ１で通電している時に電流検出回路２７から報知されるＨＣＲＲＴ信号により電流値Ｉ１を検出する（Ｓ５０３）。固定デューティＤ１は予め想定されている入力電圧範囲や発熱体抵抗値を考慮して、許容電流を超えない設定とする。つまり、入力電圧が最大値、抵抗値が最小値の場合を想定して固定デューティＤ１を設定する。エンジンコントローラ１２６において、検出された電流値Ｉ１と固定デューティＤ１と予め設定されている通電可能な電流値Ｉｌｉｍｉｔから、通電可能な上限の電力デューティＤｌｉｍｉｔを算出する（Ｓ５０４）。電流検出回路２７がエンジンコントローラ１２６に報知する電流値が実効値の場合、Ｄｌｉｍｉｔは次の式によって算出される。
Ｄｌｉｍｉｔ＝（Ｉｌｉｍｉｔ／Ｉ１）２×Ｄ１
電流値Ｉｌｉｍｉｔとして、接続される商用電源の定格電流に対して、ヒータ以外の部分に供給される電流を差し引いたヒータに供給可能な許容電流値を設定している。
【００５８】
Ｄｌｉｍｉｔが算出されると、定常の定着器温調制御を開始する（Ｓ８１０）。例えば発熱体に通電する電力を位相制御する場合、電力デューティＤ（％）と位相角α（°）の次の関係式に従って制御する。
【００５９】
【数１】
エンジンコントローラ１２６は、予め設定されている所定の温度になるように、ＴＨ信号からの情報を基にＰＩ制御により、発熱体３、２０に供給する電力を制御する（Ｓ８１１）。電力供給するデューティＤ′は、目標の所定温度とＴＨ信号からの温度の差分から決定される。例えば、次式によって決定される。
式（２）によって、決定されるデューティＤ′は、温度差の条件により、０〜１００％の範囲を４０分割（２．５％刻み）して得られる値のいずれかの値となる。算出されたデューティＤ′と前記算出されたＤｌｉｍｉｔとから、式（３）により、供給する投入デューティＤが算出される（Ｓ８１２）。
Ｄ＝Ｄ′×Ｄｌｉｍｉｔ／１００ …（３）
算出されたデューティＤから、式（１）より、トライアック４または１３をオンする位相角αを算出し、位相制御を行う（Ｓ８１３）。つまり、上限デューティＤｌｉｍｉｔ以下でのデューティでＰＩ温調制御を行い、常に４０分割の制御が可能となる。このときのＯＮ１、ＯＮ２信号波形を図９（ｄ）に示し、ヒータ電流波形を図９（ｅ）に示す。Ｄｌｉｍｉｔに相当する位相角αｌｉｍｉｔ以上の位相角で位相制御を行うことになる。
【００６２】
また、入力電圧の大きさによってＤｌｉｍｉｔ（αｌｉｍｉｔ）が可変となり、入力電圧によらず常にＩｌｉｍｉｔ以下の電流で制御が可能となる。位相制御をする際の電力デューティの分割数は、常に所定の４０分割となるため、入力電圧が小さいときは１分割の位相角が相対的に大きくなり、入力電圧が大きいときは１分割の位相角が相対的に小さくなる。
【００６３】
Ｉｌｉｍｉｔに対してあるデューティで制限をかける場合は、（発熱体の抵抗値）×Ｉｌｉｍｉｔ２の電力を所定の分割数で分割した電力デューティで制御を行うことになる。したがって、電源電圧によらず、１分割に相当する電力がほぼ同等となる制御が可能となる。
【００６４】
そして、ヒータ温調制御終了の要求がくるまで、上述の導出に基づき上限デューティＤｌｉｍｉｔ以下で制御を行う（Ｓ８１４）。
【００６５】
上記のように、本実施の形態において、定着器の立上げ時に所定の電力比の電力を供給して、供給電力比の上限値を算出し、それ以下の比率で、かつ、上限値によらず同じ分割数で電力制御することにより、通紙時の温度制御中に予想以上の厚紙や重送紙が通紙され、ヒータ温度が急減した場合でも、許容電流以上の電流を供給することを防ぐことができる。
【００６６】
また、入力電源電圧やヒータ抵抗値のバラつきに対して、供給可能な最大限の上限値を設定できるとともに、電源電圧が大きい場合でも電力比率の電力単位が（許容電力／分割数）以下に制限できるため、各条件において温度リプルが最適化され、最大限に電力性能をだせることが可能となる。
【００６７】
なお、発熱体が１つの場合であっても同様の制御が可能である。
【００６８】
以下に本発明の実施態様の例を列挙する。
【００６９】
〔実施態様１〕 加熱手段と、該加熱手段に電力を供給する電力供給手段とを有する電子写真方式の画像形成装置において、
前記電力供給手段を、交流電源電圧の半波または全波を全点灯した場合の電力に対する割合である電力比で制御し、所定期間の間、予め定めた第１の電力比で前記加熱手段に電力を供給する第１電力制御手段と、
該第１電力制御手段により前記加熱手段に供給されている電流を検出する電流検出手段と、
該電流検出手段により検出された電流値と、前記電力制御手段により前記加熱手段に供給可能な最大供給可能電流値との差に基づき、前記加熱手段に供給する最大供給可能電力比を算出する算出手段と、
前記電力供給手段により前記加熱手段に供給される電力を、前記算出手段により算出された最大供給可能電力比以下で制御する第２電力制御手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【００７０】
〔実施態様２〕 実施態様１において、
前記第２電力制御手段により電力制御されている前記加熱手段の温度を検出する温度検出手段と、
該温度検出手段により検出された温度と、予め定めた目標温度とを比較し、前記加熱手段に供給する第２の電力比を算出し、得られた第２の電力比に相当する位相角を決定する決定手段と、
該決定手段により決定された位相角に基づき、前記加熱手段に供給される電力を位相制御する位相制御手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【００７１】
〔実施態様３〕 実施態様１又は２において、前記第２電力制御手段は、前記算出手段により算出された前記最大供給可能電力比を１００％の電力比とし、前記最大供給可能電力比以下を所定の分割数の電力比で、前記加熱手段へ供給する電力を制御することを特徴とする画像形成装置。
【００７２】
〔実施態様４〕 実施態様１ないし３のいずれかにおいて、前記加熱手段は、絶縁基板と、該絶縁基板の片面もしくは両面上に形成した１つ以上の発熱体とを有することを特徴とする画像形成装置。
【００７３】
〔実施態様５〕 実施態様１ないし３のいずれかにおいて、実施態様４に記載の加熱手段と摺動するフィルムと、該フィルムを介して前記加熱手段とニップ部を形成するように圧接された回転自在な加圧体とを有し、未定着画像を担持した記録媒体を前記ニップ部を通過せしめながら、前記発熱体の加熱により、前記記録媒体に定着処理を施す定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、上記のように構成したので、入力電源電圧や加熱手段の抵抗値のバラつきに対して、供給可能な最大限の上限値を設定でき、各条件において最大限の電力を加熱手段に供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】レーザビームプリンタの構造を示す断面図である。
【図３】図１のセラミック面発ヒータ１０９ｃの構造を示す図である。
【図４】定着器１０９の構造を示す断面図である。
【図５】定着器１０９の制御シーケンスの一例を示すフローチャートである。
【図６】入力電圧が小さい場合におけるヒータ電流とＯＮ１、ＯＮ２信号の概略動作波形を示す波形図である。
【図７】入力電圧が大きい場合におけるヒータ電流とＯＮ１、ＯＮ２信号の概略動作波形を示す波形図である。
【図８】第２の実施の形態における定着器１０９の制御シーケンスの一例を示すフローチャートである。
【図９】入力電圧が小さい場合におけるヒータ電流とＯＮ１、ＯＮ２信号の概略動作波形を示す図である。
【図１０】入力電圧が大きい場合におけるヒータ電流とＯＮ１、ＯＮ２信号の概略動作波形を示す図である。
【符号の説明】
３，２０ 発熱体
１２ ゼロクロス検出回路
２３ サーモスタット
２７ 電流検出回路
１０１ レーザビームプリンタ本体
１０９ 定着器
１０９ａ 定着フィルム
１０９ｂ 弾性加圧ローラ
１０９ｃ セラミック面発ヒータ
１０９ｄ サーミスタ
１２６ エンジンコントローラ
Claims (1)
- 加熱手段と、該加熱手段に電力を供給する電力供給手段とを有する電子写真方式の画像形成装置において、
前記電力供給手段を、交流電源電圧の半波または全波を全点灯した場合の電力に対する割合である電力比で制御し、所定期間の間、予め定めた第１の電力比で前記加熱手段に電力を供給する第１電力制御手段と、
該第１電力制御手段により前記加熱手段に供給されている電流を検出する電流検出手段と、
該電流検出手段により検出された電流値と、前記電力制御手段により前記加熱手段に供給可能な最大供給可能電流値との差に基づき、前記加熱手段に供給する最大供給可能電力比を算出する算出手段と、
前記電力供給手段により前記加熱手段に供給される電力を、前記算出手段により算出された最大供給可能電力比以下で制御する第２電力制御手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003012586A JP3919670B2 (ja) | 2003-01-21 | 2003-01-21 | 画像形成装置 |
| US10/759,169 US7076183B2 (en) | 2003-01-21 | 2004-01-20 | Image fusing device and image forming apparatus |
| US11/263,987 US7139500B2 (en) | 2003-01-21 | 2005-11-02 | Image fusing device and image forming apparatus |
| US11/263,978 US7187882B2 (en) | 2003-01-21 | 2005-11-02 | Image fusing device with power control and image forming apparatus with same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003012586A JP3919670B2 (ja) | 2003-01-21 | 2003-01-21 | 画像形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004226557A true JP2004226557A (ja) | 2004-08-12 |
| JP3919670B2 JP3919670B2 (ja) | 2007-05-30 |
Family
ID=32901151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003012586A Expired - Lifetime JP3919670B2 (ja) | 2003-01-21 | 2003-01-21 | 画像形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3919670B2 (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006268680A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Fuji Xerox Co Ltd | フリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法および画像形成装置の定着装置 |
| JP2007264927A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Canon Inc | 信号処理装置、電流検出装置、電力制御装置、およびこれらを具備する画像形成装置 |
| JP2008164644A (ja) * | 2006-12-26 | 2008-07-17 | Canon Inc | 電力供給制御装置及び画像形成装置 |
| JP2009288851A (ja) * | 2008-05-27 | 2009-12-10 | Canon Inc | 電流制御装置及び画像形成装置 |
| EP2261754A1 (en) | 2009-06-08 | 2010-12-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus |
| EP2275878A1 (en) * | 2008-04-30 | 2011-01-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Image heating device |
| US20110095011A1 (en) * | 2009-10-27 | 2011-04-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Image heating apparatus |
| JP2011257739A (ja) * | 2010-05-12 | 2011-12-22 | Canon Inc | 加熱装置及び画像形成装置 |
| JP2012118112A (ja) * | 2010-11-29 | 2012-06-21 | Canon Inc | 画像形成装置 |
| US8818226B2 (en) | 2011-06-15 | 2014-08-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Fixing device using heating scheme for image forming apparatus |
| JP2014167542A (ja) * | 2013-02-28 | 2014-09-11 | Canon Inc | 定着装置、画像形成装置及び電力供給制御方法 |
| US10401767B2 (en) | 2017-09-29 | 2019-09-03 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus |
| JP2019179661A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | ブラザー工業株式会社 | 画像形成装置 |
| US10627755B2 (en) | 2018-03-20 | 2020-04-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fuser device and image forming apparatus |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4818472B2 (ja) | 2010-03-18 | 2011-11-16 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置 |
| JP5780812B2 (ja) | 2010-05-12 | 2015-09-16 | キヤノン株式会社 | 電圧検知装置及び像加熱装置 |
| JP5693190B2 (ja) | 2010-12-08 | 2015-04-01 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置 |
| JP5709506B2 (ja) | 2010-12-15 | 2015-04-30 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置 |
| JP6021536B2 (ja) | 2011-09-15 | 2016-11-09 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置 |
| JP7224860B2 (ja) | 2018-11-08 | 2023-02-20 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置 |
-
2003
- 2003-01-21 JP JP2003012586A patent/JP3919670B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006268680A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Fuji Xerox Co Ltd | フリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法および画像形成装置の定着装置 |
| JP2007264927A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Canon Inc | 信号処理装置、電流検出装置、電力制御装置、およびこれらを具備する画像形成装置 |
| JP2008164644A (ja) * | 2006-12-26 | 2008-07-17 | Canon Inc | 電力供給制御装置及び画像形成装置 |
| EP2275878A4 (en) * | 2008-04-30 | 2014-07-02 | Canon Kk | IMAGE HEATING DEVICE |
| EP2275878A1 (en) * | 2008-04-30 | 2011-01-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Image heating device |
| JP2009288851A (ja) * | 2008-05-27 | 2009-12-10 | Canon Inc | 電流制御装置及び画像形成装置 |
| US8494383B2 (en) | 2009-06-08 | 2013-07-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus controlling power from a commercial AC power supply to a heater and detecting current flowing in a power supply path from the commercial AC power supply to the heater |
| EP2261754A1 (en) | 2009-06-08 | 2010-12-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus |
| US9170550B2 (en) | 2009-06-08 | 2015-10-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus controlling power from an AC power supply to a heater in accordance with the temperature sensed by a temperature sensing element |
| US9223264B2 (en) | 2009-10-27 | 2015-12-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Image heating apparatus |
| US20110095011A1 (en) * | 2009-10-27 | 2011-04-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Image heating apparatus |
| JP2011095314A (ja) * | 2009-10-27 | 2011-05-12 | Canon Inc | 加熱装置、及びそれを有する画像形成装置 |
| JP2011257739A (ja) * | 2010-05-12 | 2011-12-22 | Canon Inc | 加熱装置及び画像形成装置 |
| JP2012118112A (ja) * | 2010-11-29 | 2012-06-21 | Canon Inc | 画像形成装置 |
| US8818226B2 (en) | 2011-06-15 | 2014-08-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Fixing device using heating scheme for image forming apparatus |
| JP2014167542A (ja) * | 2013-02-28 | 2014-09-11 | Canon Inc | 定着装置、画像形成装置及び電力供給制御方法 |
| US10401767B2 (en) | 2017-09-29 | 2019-09-03 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus |
| US10627755B2 (en) | 2018-03-20 | 2020-04-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fuser device and image forming apparatus |
| JP2019179661A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | ブラザー工業株式会社 | 画像形成装置 |
| US10663900B2 (en) | 2018-03-30 | 2020-05-26 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus, method, and computer-readable medium for controlling timings to supply electric power to heaters |
| JP7143613B2 (ja) | 2018-03-30 | 2022-09-29 | ブラザー工業株式会社 | 画像形成装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3919670B2 (ja) | 2007-05-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3919670B2 (ja) | 画像形成装置 | |
| JP4920985B2 (ja) | 画像形成装置 | |
| JP5479025B2 (ja) | 像加熱装置及び画像形成装置 | |
| US20090003868A1 (en) | Image forming apparatus | |
| JP5110904B2 (ja) | 電力制御装置および画像形成装置 | |
| JP5004334B2 (ja) | 画像形成装置 | |
| US8244150B2 (en) | Fixing apparatus | |
| JP4454972B2 (ja) | 画像形成装置 | |
| JP4614382B2 (ja) | 電力供給装置及び加熱装置及び画像形成装置 | |
| JP4847173B2 (ja) | 信号処理装置、電流検出装置、電力制御装置、およびこれらを具備する画像形成装置 | |
| JP2009181059A (ja) | 加熱制御方法と加熱装置、及び該加熱装置を具備する画像形成装置 | |
| JP5183299B2 (ja) | 電流制御装置及び画像形成装置 | |
| JP2007212868A (ja) | 画像形成装置 | |
| JP2008052488A (ja) | 電圧検知装置、加熱装置及び画像形成装置 | |
| JP5473416B2 (ja) | 画像形成装置 | |
| JP2007047471A (ja) | 画像形成装置 | |
| JP2007052176A (ja) | 画像形成装置 | |
| JP2004157659A (ja) | 電力制御手段 | |
| JP2002299014A (ja) | 熱源、加熱装置及び画像形成装置 | |
| JP2006113117A (ja) | 画像形成装置 | |
| JP2009186933A (ja) | 加熱制御方法と加熱装置、及び該加熱装置を具備する画像形成装置 | |
| JP2005208252A (ja) | 画像形成装置 | |
| JP2004147474A (ja) | 電力制御手段と加熱装置及びそれを具備した画像形成装置 | |
| JP5574893B2 (ja) | 像加熱装置 | |
| JP2002072726A (ja) | 画像形成装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050929 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060307 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060508 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070130 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070213 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3919670 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100223 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110223 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120223 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130223 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140223 Year of fee payment: 7 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |