JP2005092135A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、加熱定着制御技術に関する。 The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus, and more particularly to a heat fixing control technique.
電子写真方式の画像形成装置においては、転写紙上に担持した未定着トナー像を定着装置で定着する必要があるが、その定着装置としては、加熱、加圧定着方式が一般的となっている。これは定着ローラと加圧ローラを圧接して設け、いずれか一方、あるいは双方のローラにヒータを内蔵し、転写紙が両ローラのニップ部を通過する過程で未定着トナー像を転写紙に溶融、定着するものである。
定着制御に関連して、例えば、特許文献1には、通紙タイミング、定着必要熱量を演算予測して、加熱時間の通電状態を先行制御する技術が提案されている。また、特許文献2には、整流平滑してIHヒータ立上げ時必要な個所だけ給電し立上げを短縮する技術が提案されている。
In relation to the fixing control, for example, Patent Document 1 proposes a technique for performing an advance prediction of the energization state of the heating time by calculating and predicting the sheet passing timing and the amount of heat required for fixing.
従来、交流入力を加熱手段に供給する定着装置では商用電源周波数を基本的に数msより微細にする定着温度制御ができなかった。例えば、温度リップルを小さくしたいとしても加熱手段に電力を供給する電力供給手段が、交流入力を整流手段で整流して直流に変換する直流生成手段ではないので微細な制御をすることができず、それ以上にリップルを小さくできない限界があったり、定着温度のオーバーシュートを抑えたくても限界があって、転写紙が抜けても尚、熱量を加えているため電力の損失があった。
本発明は、定着温度のオーバーシュートを抑えることで、電力の損失を低減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。
Conventionally, in a fixing device that supplies an AC input to a heating unit, it has been impossible to control the fixing temperature so that the commercial power supply frequency is basically finer than a few ms. For example, even if it is desired to reduce the temperature ripple, the power supply means that supplies power to the heating means is not a direct current generating means that rectifies the alternating current input by the rectifying means and converts it into direct current, so fine control cannot be performed, There is a limit that cannot further reduce the ripple, and there is a limit even if it is desired to suppress the overshoot of the fixing temperature, and even if the transfer paper comes off, there is still a loss of power due to the addition of heat.
An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of reducing power loss by suppressing overshoot of the fixing temperature.
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、定着装置に備えた加熱手段における定着温度のオーバーシュートを抑えるオーバーシュート低減モードを備え、当該モードが設定されると、交流入力を整流して直流に変換する直流生成手段の出力電圧を所定の値にシフト制御する手段を有し、加熱手段の定着温度がオーバーシュートするのを抑えることを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の画像形成装置において、直流生成手段の出力電圧が所定の値に低下するタイミングが各作像モードごとに設定され、それに対応して切り替わる画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1記載の画像形成装置において、オーバーシュート低減モードは設定解除可能である画像形成装置を主要な特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is provided with an overshoot reduction mode for suppressing overshoot of the fixing temperature in the heating means provided in the fixing device, and when the mode is set, the AC input is rectified. And a means for shifting the output voltage of the direct current generating means for converting to direct current to a predetermined value to suppress overshooting of the fixing temperature of the heating means.
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the timing at which the output voltage of the direct current generating means decreases to a predetermined value is set for each image forming mode, and is switched correspondingly. Is the main feature.
According to a third aspect of the present invention, the image forming apparatus according to the first aspect is characterized in that the overshoot reduction mode can be canceled.
本発明では、定着装置が有する加熱手段における定着温度のオーバーシュートを抑えるオーバーシュート低減モードを有し、当該モードが設定されると、交流入力を整流して直流に変換する直流生成手段の出力電圧が所定の値にシフト制御されることで、加熱手段の定着温度がオーバーシュートするのを抑えることができ、電力損失を低減することができる。 In the present invention, there is an overshoot reduction mode for suppressing overshoot of the fixing temperature in the heating means of the fixing device, and when this mode is set, the output voltage of the direct current generating means that rectifies the alternating current input and converts it into direct current Is controlled to shift to a predetermined value, it is possible to suppress overshooting of the fixing temperature of the heating means, and power loss can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図1は定着装置の構成図である。定着装置Aは、定着ローラ1と加圧ローラ2が圧接されることで構成され、定着ローラ1は内部に加熱手段(ヒータ)3を有する。加熱手段(ヒータ)3は加圧ローラ2に設けてもよい。転写紙Pは両ローラ1、2のニップ部を通過する過程で定着が行われる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of the fixing device. The fixing device A is configured by press-contacting a fixing roller 1 and a
図2は本発明の画像形成装置における定着制御装置の構成図である。その構成を動作と併せて説明する。
加熱手段3の近傍に加熱手段3の温度を検出する温度検出手段4を設け、目標温度と検出温度の差に応じて、制御手段5は加熱手段3への供給電力を制御し、検出したローラ表面温度を所定の値になるように一定に維持する。具体的には、予めわかっている通紙タイミングや定着に要する熱量により予測される温度上昇、低下を演算予測し、所定のローラ表面温度が一定に維持されるようにしている。 尚、これを可能にするための加熱手段3への供給電力は一定に維持できるだけの微細な値での制御が可能な直流であり、急速な温度上昇、低下にも対応して一定に維持できるようにしている。さらに“オーバーシュート低減モード”が設定された際には、各作像モードごとに転写紙が定着手段を抜けても尚、加熱手段に電力が供給されないように、かつ、オーバーシュートを抑えるようにそれを見込んで事前のタイミングで電圧が所定の値へと低下、オフするようになっている。
FIG. 2 is a configuration diagram of the fixing control device in the image forming apparatus of the present invention. The configuration will be described together with the operation.
A temperature detecting means 4 for detecting the temperature of the heating means 3 is provided in the vicinity of the heating means 3, and the control means 5 controls the power supplied to the heating means 3 according to the difference between the target temperature and the detected temperature, and detects the detected roller. The surface temperature is kept constant to a predetermined value. More specifically, the temperature rise and fall predicted based on the sheet passing timing and the amount of heat required for fixing are calculated and predicted so that the predetermined roller surface temperature is maintained constant. Note that the power supplied to the heating means 3 for enabling this is a direct current that can be controlled with a minute value that can be kept constant, and can be kept constant in response to rapid temperature rise and fall. I am doing so. Furthermore, when the “overshoot reduction mode” is set, power is not supplied to the heating means even if the transfer paper passes through the fixing means for each image forming mode, and overshoot is suppressed. In anticipation of this, the voltage drops to a predetermined value and turns off in advance.
本実施例における加熱手段3は例えば赤外線ヒータ、温度検出手段4はサーミスタなどである。
加熱手段3の近傍には、温度ヒューズ6を設け、制御手段5の故障等で異常加熱となり、発煙発火するのを防止する。また、制御手段5は、温度検出手段3からの情報が異常と判断した場合、交流電源7の入力段に設けたリレー8をオフして、加熱手段3への電力供給を切断する。
交流電源7にはフィルタ回路9を設け、直流電力生成回路10からのノイズが交流電源7に影響しないようにする。フィルタ回路9の出力は前記リレー8を経て、整流手段である全波整流回路11で全波整流される。図3が入力交流電圧波形、図4が全波整流された電圧波形である。
全波整流回路11の正極側はスイッチ手段であるトランジスタ12を経て、ノイズ吸収用コンデンサ13、入力電圧検出回路14、チョークコイル15に接続し、ノイズ吸収用コンデンサ13と入力電圧検出回路14の他端は全波整流回路11の負極側に接続する。チョークコイル15の他端はスイッチ手段であるトランジスタ16のコレクタあるいはドレインと第2の整流手段であるダイオード17のアノードに接続する。
トランジスタ16のエミッタあるいはソースは全波整流回路11の負極側に接続する。ダイオード17のカソードは、平滑用コンデンサ18、出力電圧検出手段19、加熱手段3に接続され、平滑用コンデン18、出力電圧検出手段19の他端は全波整流回路11の負極側に接続される。加熱手段3の他端は温度ヒューズ6を経て全波整流回路11の負極側に接続する。ここで整流手段はトランジスタでもよい。
スイッチ手段であるトランジスタ16のエミッタ側と全波整流回路11の負極側の間に電流検出手段20を設ける。電流検出手段20は0.1Ω以下の抵抗、あるいは電流検出コイルを用いる。入力電圧検出手段14及び、出力電圧検出手段19は抵抗分割で降圧した電圧を制御手段5に印加、あるいは一旦フォトカプラで絶縁して制御手段5に印加する。
In the present embodiment, the heating means 3 is, for example, an infrared heater, and the temperature detection means 4 is a thermistor.
A thermal fuse 6 is provided in the vicinity of the
The AC power supply 7 is provided with a filter circuit 9 so that noise from the DC
The positive side of the full-wave rectifier circuit 11 is connected to a
The emitter or source of the
Current detection means 20 is provided between the emitter side of the
直流電力生成回路10は昇圧型チョッパであり、トランジスタ16がオンの時にチョークコイル15にエネルギを蓄え、トランジスタ16がオフでダイオード17を介してコンデンサ18を充電する。トランジスタ16のスイッチング周期をT、オフ時間をToff、コンデンサ18の平均電圧E、入力電圧Vinとすると、E=k(T/Toff)×Vin×√2となる。
kは回路のインピーダンス、負荷となる加熱手段3の抵抗値他で決まる係数で1とし、T=5μS、Vin=100Vとすると、Toff=2.5μSの時にEは282Vとなる。Toffを小さくすればEを限りなく大きくできそうであるが、実際に得られる昇圧比は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3の定格電圧値に出力電圧を変えることができる。
The DC
k is a coefficient determined by the impedance of the circuit, the resistance value of the heating means 3 serving as a load, and the like. When T = 5 μS and Vin = 100 V, E is 282 V when Toff = 2.5 μS. If Toff is reduced, E is likely to be increased as much as possible, but the actual boost ratio is about 5 times. Thus, by controlling Toff, for example, the output voltage can be arbitrarily changed to the rated voltage value of the heating means 3.
平滑用コンデンサ18が無い場合について説明する。この場合ダイオード17の出力は直接加熱手段3に流れ、加熱手段3にはスイッチング周期5μS(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3は発熱が目的であり、熱時定数が交流電圧の周期より大きいので、このリプルは問題とならない。この場合、加熱手段3の温度を温度検出手段4でみて、目標温度と検出された温度の差から前記Toffを増減し、目的の温度になるように制御する。コンデンサが無いことで、低コスト化、小型化を達成できる。
平滑用コンデンサ18を備える場合は、加熱手段3の温度と出力電圧と両方の情報を使った、柔軟な制御で高機能化される。この昇圧型チョッパ回路はT/Toff=1のとき、Emin=Vin×√2であるから、このままでは加熱手段3にEminが印加されることになる。そこで、全波整流回路11の出力にトランジスタ12を設け、加熱手段3の温度が所定の値以上になった場合に、このトランジスタ12をオフとする。
A case where there is no
When the
従来では、例えば入力電圧100Vの場合、ヒータの電圧定格も100V(AC)で、定着装置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でき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、ヒータに供給できる最大電力は1500Wである。昇圧型チョッパの出力段には、コンデンサを備えているので、瞬間的に前記1500W以上の電力を加熱手段3に供給することができる。
Conventionally, for example, when the input voltage is 100 V, the heater has a voltage rating of 100 V (AC), and an infrared heater having the maximum power required by the fixing device has been used. In addition, for example, a 650 W heater and a 350 W heater are provided. When the fixing device is started up, two lights are turned on simultaneously, and only one or two are controlled during the fixing operation. Even when the fixing operation is not being performed, there is heat loss, so the heater is blinked to control the heat.
In addition, the allowable input power is determined by the Electrical Safety Act etc. for electronic devices, and the domestic power outlets of domestic general offices and homes have a maximum rating of 15A at 100V. 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 zero. Since the output stage of the step-up chopper is provided with a capacitor, the power of 1500 W or more can be instantaneously supplied to the heating means 3.
A 定着装置、3 加熱手段、10 直流電力生成回路(直流生成手段) A fixing device, 3 heating means, 10 DC power generation circuit (DC generation means)
Claims (3)
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