JP2006351400A - Heater control device, image forming device, heater control method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機やプリンタ等に搭載される定着装置のヒータ制御装置に関する。特に、熱容量の小さい薄肉の定着ロールを使用した定着装置の制御技術に関する。 The present invention relates to a heater control device for a fixing device mounted on a copying machine, a printer, or the like. In particular, the present invention relates to a technique for controlling a fixing device using a thin fixing roll having a small heat capacity.
定着装置の定着ロール表面温度を一定に保つために、従来からヒータへの通電をオン、オフするヒータ制御(以下、オンオフ制御と呼ぶ)が行われている。これは、定着ロールの表面温度をサーミスタで周期的に検知し、図1(A)に示すように検知温度が目標温度の下限値を下回るとヒータへの通電を開始し、目標温度の上限値を上回ると通電を停止することで定着ロールの表面温度を一定に保つ制御である。 In order to keep the fixing roll surface temperature of the fixing device constant, conventionally, heater control for turning on / off the power to the heater (hereinafter referred to as on / off control) has been performed. This is because the surface temperature of the fixing roll is periodically detected by a thermistor, and when the detected temperature falls below the lower limit value of the target temperature as shown in FIG. If it exceeds the upper limit, the energization is stopped to keep the surface temperature of the fixing roll constant.
近年、熱容量の小さい薄肉の定着ロールが使用されるようになってきた。薄肉で熱容量が小さい定着ロールは、温度を早急に目標温度にすることができるので、ウォームアップ時間を短縮させることができる。しかしながら、薄肉の定着ロールは、通電時間に対する温度変化が大きいので、温度のオーバーシュートが発生したり、ロール軸方向での温度差が大きくなってしまうという問題を生じる。そこで、定着ロールの表面温度が目標温度の下限値から上限値に至る加熱期間中に、非常に短い周期(本発明の微小周期に該当する。以下では、カットオフ周期という)で強制的に通電をオン、オフさせる、カットオフ制御が採用されている。図1(B)に示すようにカットオフ周期T内で、ヒータ電流のオンTonと、オフToffとを連続的に行う制御である。 In recent years, thin fixing rolls having a small heat capacity have been used. A thin fixing roll having a small heat capacity can quickly reach the target temperature, so that the warm-up time can be shortened. However, since the thin fixing roll has a large temperature change with respect to the energization time, problems such as occurrence of temperature overshoot and a large temperature difference in the roll axis direction occur. Therefore, during the heating period in which the surface temperature of the fixing roll reaches the upper limit value from the lower limit value of the target temperature, power is forcibly supplied with a very short cycle (corresponding to the micro cycle of the present invention, hereinafter referred to as a cutoff cycle). Cut-off control is used to turn on and off. As shown in FIG. 1B, within the cut-off period T, the heater current is continuously turned on and off.
カットオフ周期Tは一般的には1秒以下であり、カットオフ周期や周期内のオン期間Tonの設定を変更することによって、様々な電力供給や、より細かな電力供給が可能となる。これにより定着ロール温度のオーバーシュートや、ロール軸方向での温度差を小さくすることができる。 The cut-off period T is generally 1 second or less, and by changing the setting of the cut-off period and the on-period Ton within the period, various power supply and finer power supply are possible. Thereby, the overshoot of the fixing roll temperature and the temperature difference in the roll axis direction can be reduced.
ところで、定着装置の熱源としては、一般的にハロゲンランプが使用されている。このハロゲンランプは、温度に対する抵抗特性が正であるため、フィラメント温度が低いときには大きな突入電流が流れてしまう。例えば、図1(A)、(B)に示すように非加熱期間から加熱期間に移行した最初のヒータへの通電で大きな突入電流が発生する。突入電流は、定着装置を搭載した機器が接続されている電源ラインに電圧変動を引き起し、例えば室内の蛍光灯にちらつき(フリッカ)を発生させてしまう。 Incidentally, a halogen lamp is generally used as a heat source of the fixing device. Since this halogen lamp has a positive resistance characteristic to temperature, a large inrush current flows when the filament temperature is low. For example, as shown in FIGS. 1A and 1B, a large inrush current is generated by energizing the first heater that has shifted from the non-heating period to the heating period. The inrush current causes voltage fluctuations in a power supply line to which a device equipped with a fixing device is connected, and flickers, for example, in an indoor fluorescent lamp.
突入電流を抑制する一般的な制御方法として、ヒータへの通電開始時に、ヒータに供給する電流(以下、ヒータ電流という)を、徐々に増やしていくソフトスタートが取られている(例えば、特許文献1〜3参照)。図2(A)に、ソフトスタートを行わない場合のヒータ電流の波形を示し、図2(B)には、ソフトスタートによるヒータ電流の波形を示す。図2(A)に示すようにヒータオン期間において、通電する電流を一度に最大値にするのではなく、図2(B)に示すように徐々に通電する電流量を増やしていく。突入電流が流れやすい加熱期間の最初に、電流量を制限し、徐々に電流量を上げていくことで突入電流の発生を防止することができる。 As a general control method for suppressing an inrush current, a soft start in which a current supplied to the heater (hereinafter referred to as a heater current) is gradually increased when energization of the heater is started (for example, Patent Documents). 1-3). FIG. 2A shows a waveform of the heater current when the soft start is not performed, and FIG. 2B shows a waveform of the heater current due to the soft start. As shown in FIG. 2A, during the heater-on period, the current to be energized is not maximized at once, but the amount of current to be energized gradually is increased as shown in FIG. By limiting the amount of current at the beginning of the heating period in which the inrush current tends to flow, and gradually increasing the amount of current, the occurrence of the inrush current can be prevented.
カットオフ制御におけるフリッカ対策としても、図3に示すようにカットオフ制御にソフトスタートを組み合わせる方法が取られている。これは、ヒータをオンする時に、カットオフ制御の周期よりも十分小さい、予め決められたわずかな期間だけ位相制御によるソフトスタートを行うものである。カットオフ制御のオン期間Tonにおいて、初めの時間tpだけ位相制御を行う。この位相制御を、すべてのオン期間Tonにおいて同じ時間tpだけ行う。すなわち、位相制御の時間は、すべて同じtpで設定している。 As a countermeasure against flicker in cut-off control, a method of combining soft start with cut-off control as shown in FIG. In this case, when the heater is turned on, the soft start by the phase control is performed only for a small predetermined period which is sufficiently smaller than the cycle of the cutoff control. In the ON period Ton of the cutoff control, the phase control is performed only for the first time tp. This phase control is performed for the same time tp in all ON periods Ton. That is, the phase control times are all set at the same tp.
上述の制御は、カットオフ制御のような非常に短い周期でオン、オフを繰り返すヒータに対して、ヒータがオンする度に同じ期間だけ位相制御を繰り返し行い、フリッカを抑制する方式であるため、以下のような問題が生じる。
まず、位相制御を行っている合計時間が長くなるので、高調波電流の時間平均値が大きくなってしまう。位相制御によって交流波形が大きく歪められてしまうので、高調波電流が発生しやすくなる。発生した高調波電流は、周辺機器や電源系統を誤動作させる原因となる。
The above-described control is a method for suppressing flicker by repeatedly performing phase control for the same period each time the heater is turned on for a heater that is repeatedly turned on and off in a very short cycle such as cut-off control. The following problems occur.
First, since the total time during which the phase control is performed becomes longer, the time average value of the harmonic current becomes larger. Since the AC waveform is greatly distorted by the phase control, harmonic current is likely to be generated. The generated harmonic current causes malfunction of peripheral devices and the power supply system.
高調波電流の時間平均値を抑えるために、位相制御の実行時間を短く設定すると、従来はすべてのオン期間Tonにおいて同じ時間tpだけ位相制御を行うように設定していたので、非加熱期間から加熱期間に移行する時の最初の突入電流を十分に抑制することができなくなる。その結果としてフリッカが悪化してしまう。 If the execution time of the phase control is set to be short in order to suppress the time average value of the harmonic current, the phase control is conventionally performed for the same time tp in all the on periods Ton. The first inrush current when shifting to the heating period cannot be sufficiently suppressed. As a result, flicker deteriorates.
逆に、高調波電流やフリッカが問題とならない位相制御のオン時間に設定すると、機器に設けられたノイズ対策用のコイルのうなり音が発生しやすくなる。カットオフ制御は、短時間にオン、オフを繰り返すので、オン、オフするタイミングに合わせてコイルのうなり音が聞こえ、設定環境によっては非常に耳障りになる。 On the other hand, when the on-time of phase control is set such that harmonic current and flicker do not become a problem, a roaring noise of a noise countermeasure coil provided in the device is likely to occur. Since the cut-off control is repeatedly turned on and off in a short time, a coiling sound can be heard in synchronization with the turn-on and turn-off timing, which can be very disturbing depending on the setting environment.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、フリッカの発生を確実に抑制すると共に、高調波やコイルのうなり音の発生を抑制することができるヒータ制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a heater control device that can reliably suppress the generation of flicker and can also suppress the generation of harmonics and beat noise of a coil. .
かかる目的を達成するために本発明のヒータ制御装置は、加熱期間と非加熱期間とを有し、該加熱期間において、ヒータに供給するヒータ電流を前記加熱期間よりも短い周期の微小周期でオン、オフさせるヒータ制御装置であって、前記微小周期内の前記ヒータ電流オン時に、前記ヒータ電流を徐々に増やす位相制御を行うと共に、前記非加熱期間から前記加熱期間に移行し、前記加熱期間内の最初の微小周期において前記位相制御を行う時間と、前記加熱期間内の2回目以降の微小周期において前記位相制御を行う時間とが異なるように制御する制御手段を有する構成としている。このように本発明は、最初の微小周期において位相制御を行う時間と、2回目以降の微小周期において位相制御を行う時間とが異なるように制御している。このため、例えば、大きな突入電流の発生する可能性がある最初の微小周期においては、位相制御を行う時間を長く設定することで、突入電流を十分に抑制することができる。また、突入電流の影響が軽減される2回目以降の微小周期においては、位相制御を行う時間を短く設定することで、高調波やコイルのうなり音の発生を抑制することができる。 In order to achieve such an object, the heater control device of the present invention has a heating period and a non-heating period, and during this heating period, the heater current supplied to the heater is turned on at a minute cycle shorter than the heating period. A heater control device for turning off, wherein when the heater current is turned on within the minute period, phase control is performed to gradually increase the heater current, and the transition from the non-heating period to the heating period is performed. Control means for controlling so that the time for performing the phase control in the first micro-cycle and the time for performing the phase control in the second and subsequent micro-cycles within the heating period are different. As described above, according to the present invention, the time for performing the phase control in the first minute cycle and the time for performing the phase control in the second and subsequent minute cycles are controlled to be different. For this reason, for example, in the first minute cycle in which a large inrush current may occur, the inrush current can be sufficiently suppressed by setting the phase control time longer. In addition, in the second and subsequent micro cycles in which the influence of the inrush current is reduced, the generation of harmonics and coiling noise can be suppressed by setting the phase control time short.
上記構成のヒータ制御装置において、前記制御手段は、前記最初の微小周期において前記位相制御を行う時間よりも、前記2回目以降の微小周期において前記位相制御を行う時間が短くなるように制御するとよい。従って、大きな突入電流の発生する可能性がある最初の微小周期においては、位相制御を行う時間を長く設定することで、突入電流を十分に抑制することができる。また、突入電流の影響が軽減される2回目以降の微小周期においては、位相制御を行う時間を短く設定することで、高調波やコイルのうなり音の発生を抑制することができる。 In the heater control device having the above-described configuration, the control unit may control the time for performing the phase control in the second and subsequent micro cycles to be shorter than the time for performing the phase control in the first micro cycle. . Therefore, in the first minute period in which a large inrush current may occur, the inrush current can be sufficiently suppressed by setting the phase control time longer. In addition, in the second and subsequent micro cycles in which the influence of the inrush current is reduced, the generation of harmonics and coiling noise can be suppressed by setting the phase control time short.
上記構成のヒータ制御装置において、前記制御手段は、前記2回目以降の微小周期において前記位相制御を行う時間がゼロになるように制御するとよい。従って、高調波やコイルのうなり音を十分に抑制することができる。 In the heater control device having the above-described configuration, the control unit may control the time for performing the phase control to be zero in the second and subsequent minute cycles. Therefore, it is possible to sufficiently suppress harmonics and coil beat noise.
上記構成のヒータ制御装置において、前記制御手段は、前記最初の微小周期と、前記2回目以降の微小周期との長さが異なるように制御するとよい。例えば、最初の微小周期を、2回目以降の微小周期よりも長くなるように設定することで、位相制御の時間を十分に取ることができる。従って、最初の微小周期において最も大きく発生する突入電流を十分に抑制することができ、フリッカの発生を防止することができる。 In the heater control device having the above-described configuration, the control unit may control the length of the first minute cycle to be different from the length of the second and subsequent minute cycles. For example, by setting the first minute period to be longer than the second minute and subsequent minute periods, it is possible to take a sufficient amount of time for phase control. Therefore, it is possible to sufficiently suppress the inrush current that is generated most greatly in the first minute cycle, and to prevent the occurrence of flicker.
上記構成のヒータ制御装置において、前記制御手段は、前記最初の微小周期よりも、前記2回目以降の微小周期が短くなるように制御するとよい。従って、最初の微小周期において最も大きく発生する突入電流を十分に抑制することができ、フリッカの発生を防止することができる。 In the heater control device having the above-described configuration, the control unit may control the second and subsequent minute cycles to be shorter than the first minute cycle. Therefore, it is possible to sufficiently suppress the inrush current that is generated most greatly in the first minute cycle, and to prevent the occurrence of flicker.
上記構成のヒータ制御装置において、前記制御手段は、前記加熱期間内の最初の微小周期において前記位相制御を行う時間と、前記加熱期間内の2回目以降の微小周期において前記位相制御を行う時間とを複数のヒータごとにそれぞれ異なるように制御するとよい。ヒータによって定格電力が異なるので、生じる突入電流の大きさも異なってくる。そこで、ヒータに応じて位相制御を行う時間を変更することで、突入電流を十分に抑制することができ、フリッカの発生を防止することができる。 In the heater control device having the above-described configuration, the control unit includes a time for performing the phase control in the first minute cycle within the heating period, and a time for performing the phase control in the second and subsequent minute cycles within the heating period. May be controlled differently for each of the plurality of heaters. Since the rated power varies depending on the heater, the magnitude of the generated inrush current also varies. Therefore, by changing the time for performing the phase control according to the heater, the inrush current can be sufficiently suppressed, and the occurrence of flicker can be prevented.
上記構成のヒータ制御装置において、前記制御手段は、前記複数のヒータを排他的に動作させる際に、前記複数のヒータに供給する合成電流の変動が少ないと判定すると、前記加熱期間の2回目以降の微小周期において前記位相制御を行う時間をゼロに設定するとよい。合成電流の変動分が十分に小さいときには突入電流が発生し難いので、不必要な制御を停止することができる。 In the heater control device having the above-described configuration, when the control unit determines that there is little variation in the combined current supplied to the plurality of heaters when the plurality of heaters are exclusively operated, the second and subsequent heating periods are performed. It is preferable to set the time for performing the phase control to zero in the minute period. Since an inrush current is unlikely to occur when the fluctuation of the combined current is sufficiently small, unnecessary control can be stopped.
本発明の画像形成装置は、ジョブの待機時に、請求項1から7のいずれか1項記載のヒータ制御装置によって定着器の定着部材を加熱する構成を備えている。耳障りなコイルのうなり音の影響が大きい画像形成装置の待機時に、コイルのうなり音を十分に抑制することができる。
The image forming apparatus of the present invention has a configuration in which the fixing member of the fixing device is heated by the heater control device according to any one of
本発明のヒータ制御方法は、加熱期間において、ヒータに供給するヒータ電流を該加熱期間よりも周期の短い微小周期でオン、オフさせるヒータ制御方法であって、非加熱期間から前記加熱期間への移行を検出すると、前記加熱期間内の最初の前記微小周期において、第1の時間で前記ヒータ電流を徐々に増やす位相制御を実行するステップと、前記加熱期間内の2回目以降の前記微小周期において、前記第1の時間よりも短く設定された第2の時間で前記位相制御を行うステップと、を有している。このように本発明は、最初の微小周期において位相制御を行う時間と、2回目以降の微小周期において位相制御を行う時間とが異なるように制御している。このため、例えば、大きな突入電流の発生する可能性がある最初の微小周期においては、位相制御を行う時間を長く設定することで、突入電流を十分に抑制することができる。また、突入電流の影響が軽減される2回目以降の微小周期においては、位相制御を行う時間を短く設定することで、高調波やコイルのうなり音の発生を抑制することができる。 The heater control method of the present invention is a heater control method in which a heater current supplied to a heater is turned on / off in a heating cycle with a minute cycle shorter than the heating period, and is changed from a non-heating period to the heating period. When the transition is detected, in the first minute cycle within the heating period, a step of executing phase control for gradually increasing the heater current at a first time, and in the second and subsequent minute cycles within the heating period And performing the phase control at a second time set shorter than the first time. As described above, according to the present invention, the time for performing the phase control in the first minute cycle is controlled so as to differ from the time for performing the phase control in the second and subsequent minute cycles. For this reason, for example, in the first minute cycle in which a large inrush current may occur, the inrush current can be sufficiently suppressed by setting the phase control time longer. In addition, in the second and subsequent micro cycles in which the influence of the inrush current is reduced, the generation of harmonics and coiling noise can be suppressed by setting the phase control time short.
本発明のヒータ制御プログラムは、加熱期間において、ヒータに供給するヒータ電流を該加熱期間よりも周期の短い微小周期でオン、オフさせるヒータ制御プログラムであって、非加熱期間から前記加熱期間への移行を検出すると、前記加熱期間内の最初の前記微小周期において、第1の時間で前記ヒータ電流を徐々に増やす位相制御を実行するステップと、前記加熱期間内の2回目以降の前記微小周期において、前記第1の時間よりも短く設定された第2の時間で前記位相制御を行うステップと、を実行するとよい。このように本発明は、最初の微小周期において位相制御を行う時間と、2回目以降の微小周期において位相制御を行う時間とが異なるように制御している。このため、例えば、大きな突入電流の発生する可能性がある最初の微小周期においては、位相制御を行う時間を長く設定することで、突入電流を十分に抑制することができる。また、突入電流の影響が軽減される2回目以降の微小周期においては、位相制御を行う時間を短く設定することで、高調波やコイルのうなり音の発生を抑制することができる。 The heater control program of the present invention is a heater control program for turning on and off a heater current supplied to a heater in a heating cycle with a minute cycle shorter than the heating period, and from the non-heating period to the heating period. When the transition is detected, in the first minute cycle within the heating period, the phase control for gradually increasing the heater current in the first time is performed, and in the minute cycle after the second time in the heating period. And performing the phase control at a second time set shorter than the first time. As described above, according to the present invention, the time for performing the phase control in the first minute cycle is controlled so as to differ from the time for performing the phase control in the second and subsequent minute cycles. For this reason, for example, in the first minute cycle in which a large inrush current may occur, the inrush current can be sufficiently suppressed by setting the phase control time longer. In addition, in the second and subsequent micro cycles in which the influence of the inrush current is reduced, the generation of harmonics and coiling noise can be suppressed by setting the phase control time short.
本発明は、フリッカの発生を確実に抑制すると共に、高調波やコイルのうなり音の発生を抑制することができる。 According to the present invention, generation of flicker can be reliably suppressed, and generation of harmonics and coiling noise can be suppressed.
添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
まず、図4を参照しながら定着装置を搭載した画像形成装置の構成を説明する。所定のプリント開始信号を受けて、図示しない画像処理部より出力された画像データをレーザ露光器(以下、ROSという)2で光信号に変換し、矢印方向に回転する感光体ドラム4に照射する。感光体ドラム4表面は帯電器3により例えば−700Vに一様帯電されており、ROS2からの光照射を受けて、その表面に静電潜像が形成される。
First, the configuration of an image forming apparatus equipped with a fixing device will be described with reference to FIG. In response to a predetermined print start signal, image data output from an image processing unit (not shown) is converted into an optical signal by a laser exposure device (hereinafter referred to as ROS) 2 and irradiated to the
静電潜像は最大濃度部で例えば−200V程度まで減衰するが、このときレーザ露光量を変化させると静電潜像の電位が変化し、最終的に得られる画像濃度が変化する。感光体ドラム4の回転に伴い、静電潜像は現像器5によりトナー像として顕像化される。現像器5の内部には、トナーと、トナーを帯電および搬送するキャリアとが混合されて充填されており、この混合比率を変化させることで、最終的に得られる画像濃度が変化する。
The electrostatic latent image is attenuated to, for example, about −200 V at the maximum density portion. At this time, when the laser exposure amount is changed, the potential of the electrostatic latent image is changed, and the finally obtained image density is changed. With the rotation of the
またトナーとキャリアを感光体ドラム4表面に搬送する現像ロール6には現像バイアス電圧が印加されており、静電潜像と現像バイアス電圧の間で作る電位差(現像コントラスト電位)によりトナーが現像ロール6より感光体ドラム4表面へ移動し、その感光体ドラム4表面にトナー像が形成される。このとき現像バイアスを変化させると現像コントラスト電位が変化し最終的に得られる画像濃度が変化する。
A developing bias voltage is applied to the developing
現像器5により感光体ドラム4の表面に形成されたトナー像は転写補助帯電器(不図示)によりその電荷が調整されて転写装置7に達する。一方、駆動ロール、従動ロールにより張架されて転写ベルト9が矢印方向に循環移動し、感光体ドラム4との間に転写部を形成している。
The charge of the toner image formed on the surface of the
また、画像記録の指示を受けて、給紙手段は複数の用紙トレイのうちから何れかを選択して画像が記録されるべき用紙を用紙搬送路を経由して転写部に搬送する。転写部へ搬送された用紙に、感光体ドラム4上のトナー像が転写される。なお、このとき転写ベルト9には、転写ロール8を経由することによるトナーとは逆極性の電圧が印加されている。その後用紙は、さらに用紙搬送路を経由して定着器12に搬送され、そこで熱と圧力によりトナーが恒久的に用紙に定着される。用紙にトナーが定着され画像が形成された用紙は、用紙搬送路を経由し排出ロールから画像形成装置外に排出される。
In response to the image recording instruction, the paper feeding unit selects one of the plurality of paper trays and transports the paper on which the image is to be recorded to the transfer unit via the paper transport path. The toner image on the
次に、電源の供給を受けてヒータのオン、オフを制御するヒータ制御装置20の構成を説明する。図5に示すようにヒータ制御装置20は、交流電源30から電源供給を受けて発熱するヒータ25と、定着ロール24の表面温度を測定するロール温度検出部26と、交流電源のゼロクロスポントを検出するゼロクロス検出部21と、ヒータ25に供給するヒータ電流の通電時間を算出し、算出した通電時間に従ってオン/オフ切替部23をオン、オフ制御するヒータ制御部22とを有している。なお、定着ロール24には、熱容量の小さい薄肉のものが使用される。また、ヒータ制御部22は、各種演算処理を実行する中央処理装置としてのCPU、制御プログラムを格納したROM、各種データを格納するRAM、入出力回路(I/O)及びそれらを接続するバスラインからなる論理演算回路として構成されている。CPUは、ROMから読み出したプログラムに従って演算処理を行うことで、後述するヒータ制御の処理が実現される。
Next, the configuration of the
ゼロクロス検出部21は、交流電源30からの交流電源が+成分、−成分へそれぞれ移行する際に電圧0V(ゼロクロス点)を通過するタイミングを検出し、これをゼロクロス信号としてヒータ制御部22に出力する。
The zero
ヒータ制御部22は、ゼロクロス検出部21で検出されたゼロクロス点に基づいて、ヒータ25に供給する電流の位相制御を行う。一般的に、ゼロクロス点からヒータONまでの時間を長く設定すると、ヒータ25への通電時間が短くなる。これにより、画像形成装置の電源投入直後には、突入電流を抑制する。逆にゼロクロス点からヒータオンまでの時間が短いと、ヒータ25への通電時間が長くなる。また、ヒータ制御部22は、非常に短いカットオフ周期Tで強制的に通電をオン、オフさせるカットオフ制御を行う。また、ヒータ25にヒータ電流を供給する通電期間の最初において、ヒータ電流を徐々に増やしていく位相制御を行う。
The
本実施例では、非加熱期間から加熱期間へ移行する際に、1回目のカットオフ制御のオン期間Ton(以下、簡単のためオン期間Tonという)における位相制御期間(図6に示すtp1であり、本発明の第1の時間に該当する)と、2回目以降のオン期間Tonにおける位相制御期間(図6に示すtp2であり、本発明の第2の時間に該当する)との長さをそれぞれ別々に設定できるようにした。そして、1回目のオン期間Tonにおける位相制御期間tp1を、突入電流が抑制できるように長めに設定した。また、2回目以降のオン期間Tonにおける位相制御期間tp2は、高調波やコイルの異音を抑制できるように短く設定した。 In the present embodiment, when shifting from the non-heating period to the heating period, the phase control period (tp1 shown in FIG. 6) in the ON period Ton of the first cutoff control (hereinafter referred to as the ON period Ton for simplicity). , Which corresponds to the first time of the present invention) and the phase control period (which is tp2 shown in FIG. 6 and corresponds to the second time of the present invention) in the second and subsequent ON periods Ton. Each can be set separately. The phase control period tp1 in the first on-period Ton is set to be long so that the inrush current can be suppressed. The phase control period tp2 in the second and subsequent on periods Ton is set to be short so that harmonics and abnormal noise of the coil can be suppressed.
非加熱期間から加熱期間に移行し、1回目のオン期間Tonにおいては、突入電流の影響が非常に大きいため、位相制御の時間を長めに取ることで突入電流を抑制することができる。また、2回目以降のオン期間Tonにおいては、1回目の通電によってヒータも温まり突入電流の影響を1回目ほどは考慮する必要がないので、位相制御の時間を短くする。これにより、位相制御を行っている合計時間を短くし、高調波電流の時間平均値を小さくすることができる。さらに、ノイズ対策用コイルで発生する異音を抑制することができる。 In the first on-period Ton from the non-heating period to the heating period, since the influence of the inrush current is very large, the inrush current can be suppressed by taking a longer phase control time. Further, in the second and subsequent ON periods Ton, the heater is also warmed by the first energization, and it is not necessary to consider the effect of the inrush current as much as the first time, so the phase control time is shortened. Thereby, the total time during which the phase control is performed can be shortened, and the time average value of the harmonic current can be reduced. Furthermore, it is possible to suppress abnormal noise generated in the noise countermeasure coil.
ヒータ制御装置20の動作手順を図7に示すフローチャートを参照しながら説明する。ヒータ制御装置20は、ロール温度検出部26によって定着ロール24の表面温度が目標値の下限値以下になったことを検出すると、ヒータ25への通電を再開する。まず、ヒータ制御装置20は、加熱期間に移行してから、ヒータ25をオンさせる回数が1回目であるか否かを判定する。1回目のヒータオンであった場合には(ステップS1/YES)、カットオフ制御のオン期間をTonで、位相制御期間をtp1で通電させる。
The operation procedure of the
また、1回目のヒータオンではなく、2回目以降のヒータオンの場合には(ステップS1/NO)、カットオフ制御のオン期間をTonで、位相制御期間をtp2で通電させる(ステップS3)。図6に示すように1回目での位相制御期間tp1は、2回目以降の位相制御期間tp2よりも長く設定されている。 Further, when the heater is turned on for the second time and after instead of the heater being turned on for the first time (step S1 / NO), energization is performed with the on period of the cutoff control being Ton and the phase control period being tp2 (step S3). As shown in FIG. 6, the first phase control period tp1 is set longer than the second and subsequent phase control periods tp2.
カットオフ制御のオン期間Tonが経過すると、今度はオフ期間Toffに入り、ヒータ25への通電を強制的にオフする(ステップS4)。この手順を繰り返し行い、定着ロール24の表面温度が、目標温度の上限値以上となったことを検出すると(ステップS5/YES)、ヒータの温度制御を終了する。
When the on-period Ton of the cut-off control elapses, this time, the off-period Toff is entered, and the energization to the
このように本実施例は、加熱期間に移行してから、ヒータ25をオンさせる回数が1回目であった場合には、位相制御を長く行うことにより、突入電流の発生を抑止することができる。また、ヒータ25をオンさせる回数が2回目以降では、位相制御を短く行うことで、高調波やうなり音の発生を抑制することができる。
[実施例1の変形例]
As described above, in this embodiment, when the number of times the
[Modification of Example 1]
また、実施例1の変形例として、図8に示すようにヒータ25をオンさせる回数が2回以上となると、位相制御によるソフトスタートを行わないようにすることも可能である。ノイズ対策用コイルのうなり音の聞こえ方は、設置環境や人により違い、位相制御期間を短く設定しても耳障りな感覚を完全にはなくすことができない。そこで、加熱期間Tでのヒータオン回数が2回以上では、位相制御を行わないように設定してもよい。2回目以降のオン期間Tonにおいては、1回目の通電によってヒータ25も温まり、突入電流が1回目ほどは大きくない。そこで、位相制御を行わないように設定することで、フリッカは若干悪化するが、コイルのうなり音を完全にシャットダウンすることができる。
Further, as a modification of the first embodiment, as shown in FIG. 8, when the number of times the
添付図面を参照しながら本発明の第2実施例を説明する。なお、本実施例の構成は上述した第1実施例の構成と同一であるため、その説明を省略する。本実施例は、図10に示すように非加熱期間から加熱期間に移行して1回目のカットオフ制御のカットオフ周期を、2回目移行のカットオフ周期よりも長くとるようにしている。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The configuration of the present embodiment is the same as the configuration of the first embodiment described above, and the description thereof is omitted. In this embodiment, as shown in FIG. 10, the non-heating period is changed to the heating period, and the cut-off period of the first cut-off control is set longer than the cut-off period of the second transfer.
より短い周期でカットオフ制御を行いたい場合や、ヒータの電力が大きい場合、十分に突入電流を抑制しようとすると、カットオフ制御のオン期間Tonよりも、位相制御時間tp1のほうが長くなってしまう場合がある。図9には、カットオフ制御のオン期間Tonの終了に合わせて位相制御も停止させた場合を示している。この例では、1回目のカットオフ制御の位相制御で突入電流の抑制に十分な時間を取ることができなかったので、2回目のオン期間Tonにおいて、突入電流が発生している。 When it is desired to perform the cut-off control with a shorter period or when the heater power is large, if the inrush current is sufficiently suppressed, the phase control time tp1 becomes longer than the on-time period Ton of the cut-off control. There is a case. FIG. 9 shows a case where the phase control is also stopped at the end of the on-period Ton of the cutoff control. In this example, the phase control of the first cut-off control cannot take a sufficient time to suppress the inrush current. Therefore, the inrush current is generated in the second on-period Ton.
これに対して本実施例では、図10に示すように1回目のカットオフ制御の周期T’を2回目移行の周期Tよりも長くなるように設定している。カットオフ制御の周期を長く設定するのは非加熱期間から加熱期間に移行した1回目のカットオフ制御のときだけであり、2回目以降は従来通りの周期でカットオフ制御を行う。従って、1回目のカットオフ制御においては、十分な位相制御時間を取ることで突入電流を十分に抑止することができる。さらに従来通りのきめ細かな電力制御が可能であり、カットオフ制御の本来の目的である温度オーバーシュートやロール軸方向の温度分布を改善することができる。なお、2回目以降のカットオフ制御時には従来と同様、またはそれよりも短い周期でカットオフ制御を行うこともできる。これにより、位相制御を行っている合計時間を短くし、高調波電流の時間平均値を小さくすることができる。さらに、ノイズ対策用コイルで発生する異音を抑制することができる。 On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 10, the cycle T ′ of the first cut-off control is set to be longer than the cycle T of the second transition. The cut-off control cycle is set to be long only in the first cut-off control that has shifted from the non-heating period to the heating period, and the second and subsequent cut-off control is performed in the conventional cycle. Therefore, in the first cutoff control, the inrush current can be sufficiently suppressed by taking a sufficient phase control time. Furthermore, conventional fine power control is possible, and the temperature overshoot and the temperature distribution in the roll axis direction, which are the original purposes of cut-off control, can be improved. In the second and subsequent cut-off control, the cut-off control can be performed in the same manner as in the prior art or in a shorter cycle. Thereby, the total time during which the phase control is performed can be shortened, and the time average value of the harmonic current can be reduced. Furthermore, it is possible to suppress abnormal noise generated in the noise countermeasure coil.
図11に示すフローチャートを参照しながら本実施例の動作手順を説明する。
ヒータ制御装置20は、ロール温度検出部26によって定着ロール24の表面温度が目標値の下限値以下になったことを検出すると、ヒータ25への通電を再開する。まず、ヒータ制御装置20は、加熱期間に移行してから、ヒータ25をオンさせる回数が1回目であるか否かを判定する。1回目のヒータオンであった場合には(ステップS10/YES)、カットオフ制御のオン期間をTon’で、位相制御期間をtp1で通電させる(ステップS11)。その後、カットオフ制御のオフ時間Toffだけ強制的にヒータ25への電流供給を停止する(ステップS12)。
The operation procedure of this embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
When the heater
また、1回目のヒータオンではなく、2回目以降のヒータオンの場合には(ステップS10/NO)、カットオフ制御のオン時間をTonで、位相制御期間をtp2で通電させる(ステップS13)。その後、カットオフ制御のオフ時間Toffだけ強制的にヒータ25への電流供給を停止する(ステップS14)。図10に示すように1回目のカットオフ制御のオン期間Ton’は、2回目以降のカットオフ制御のオン期間Tonよりも長く設定されている。1回目のカットオフ制御のオン期間Ton’を十分に長く取ることで、ヒータの電力が大きい場合であっても十分に突入電流を抑制することができる。
Further, when the heater is turned on for the second and subsequent times instead of the heater being turned on for the first time (step S10 / NO), the on-time of the cutoff control is set to Ton and the phase control period is set to tp2 (step S13). After that, the current supply to the
この手順を繰り返し行い、定着ロール24の表面温度が、目標温度の上限値以上となったことを検出すると(ステップS15/YES)、ヒータの温度制御を終了する(ステップS5)。
This procedure is repeated, and when it is detected that the surface temperature of the fixing
添付図面を参照しながら本実施例を詳細に説明する。なお、本実施例の構成は上述した第1実施例の構成と同一であるため、その説明を省略する。本実施例は、図12に示すように複数本のヒータ(以下、メインヒータ41、サブヒータ42という)を設け、これらによって定着ロール40を加熱する。メインヒータ41とサブヒータ42とは定格電力の異なるものが使用されている。
The present embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The configuration of the present embodiment is the same as the configuration of the first embodiment described above, and the description thereof is omitted. In this embodiment, as shown in FIG. 12, a plurality of heaters (hereinafter referred to as a
通常、複写機やプリンタの定着装置においては、複数のヒータに定格電力の異なるものを使用している。定格電力の値に応じて突入電流の大きさも異なるため、結果として位相制御期間の最適値も違ってくる。そこで本実施例では、メインヒータ41とサブヒータ42のそれぞれにおいて、カットオフ制御の1回目と、2回目以降とで個別に位相制御期間を設定できるようにした。すなわち、メインヒータ41へのカットオフ制御の1回目の位相制御期間tp1と、2回目以降の位相制御期間tp2と、サブヒータ42へのカットオフ制御の1回目の位相制御期間tp3と、2回目以降の位相制御期間tp4とをそれぞれ個別に設定している。特に本実施例では、図13に示すようにtp1≧tp3≧tp2≧tp4となるように設定している。
Usually, in a fixing device of a copying machine or a printer, a plurality of heaters having different rated powers are used. Since the magnitude of the inrush current varies depending on the value of the rated power, the optimum value of the phase control period also varies as a result. Therefore, in the present embodiment, the phase control period can be set individually for the first and second and subsequent cut-off control in each of the
このようにヒータの定格電力に合わせて位相制御期間を設定することができるので、ヒータの定格電力によらずフリッカを抑制することができ、合わせて高調波やコイルのうなり音を最適に抑制することができる。
[実施例3の変形例]
Since the phase control period can be set in accordance with the rated power of the heater in this way, flicker can be suppressed regardless of the rated power of the heater, and harmonics and coil beat noise are optimally suppressed. be able to.
[Modification of Example 3]
上述した実施例3の変形例として、メインヒータ41とサブヒータ42とを排他的に動作させる場合が挙げられる。フリッカは、商用電源からコンセントを介して機器本体に流れ込む電流、すなわち、メインヒータ41とサブヒータ42に供給される電流の合成電流が変動することによって生じる。図15(A)に示すように、メインヒータ41とサブヒータ42とが共にオンしている期間があると、合成電流の変動量が大きい。これに対し本実施例のようにメインヒータ41とサブヒータ42とを排他的に動作させると、図15(B)に示すように合成電流の変動量は小さい値となる。そこで、本実施例では、カットオフ制御の2回目以降の位相制御において、位相制御期間がゼロ(図14に示すtp4=0)となるように制御する。カットオフ制御の2回目以降では、合成電流の変動分が小さいため、位相制御期間がゼロでもフリッカの影響を受けることが少ない。
As a modification of the third embodiment described above, there is a case where the
なお、上述した実施例1から3のヒータ制御装置は、特に印刷などのジョブを待機している待機時において顕著な効果を得ることができる。複写機やプリンタなどの画像形成装置は、画像形成時よりも待機時のほうが突入電流が大きい。さらに位相制御が原因のコイル異音は、機器の動作音にかき消される画像形成時よりも、待機時のほうがより顕著となる。そこで、実施例1から3に示すヒータ制御装置を待機時において行うことで、顕著な効果を得ることができる。 In addition, the heater control devices according to the first to third embodiments described above can obtain a remarkable effect particularly when waiting for a job such as printing. An image forming apparatus such as a copying machine or a printer has a larger inrush current during standby than during image formation. Furthermore, abnormal coil noise caused by phase control becomes more conspicuous during standby than during image formation that is drowned out by the operation sound of the device. Therefore, a remarkable effect can be obtained by performing the heater control device shown in the first to third embodiments during standby.
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。 The embodiment described above is a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 画像形成装置 2 ROS
3 帯電器 4 感光体
5 現像器 6 現像ロール
7 転写装置 8 転写ロール
9 転写ベルト 10 クリーナ
11 除電器 12 定着器
20 ヒータ制御装置 21 ゼロクロス検出部
22 ヒータ制御部 23 オン/オフ切替部
24 定着ロール 25 ヒータ
26 ロール温度検出部 30 交流電源
1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3
Claims (10)
前記微小周期内の前記ヒータ電流オン時に、前記ヒータ電流を徐々に増やす位相制御を行うと共に、
前記非加熱期間から前記加熱期間に移行し、前記加熱期間内の最初の前記微小周期において前記位相制御を行う時間と、前記加熱期間内の2回目以降の前記微小周期において前記位相制御を行う時間とが異なるように制御する制御手段を有することを特徴とするヒータ制御装置。 A heater control device having a heating period and a non-heating period, wherein in the heating period, the heater current supplied to the heater is turned on and off in a minute cycle having a cycle shorter than the heating period,
When the heater current is turned on within the minute period, phase control for gradually increasing the heater current is performed,
Time to shift from the non-heating period to the heating period, the time for performing the phase control in the first minute period in the heating period, and the time for performing the phase control in the second and subsequent minute periods in the heating period A heater control device having control means for controlling the difference between the heater control unit and the heater control unit.
非加熱期間から前記加熱期間への移行を検出すると、前記加熱期間内の最初の前記微小周期において、第1の時間で前記ヒータ電流を徐々に増やす位相制御を行うステップと、
前記加熱期間内の2回目以降の微小周期において、前記第1の時間よりも短く設定された第2の時間で前記位相制御を行うステップとを有することを特徴とするヒータ制御方法。 In the heating period, a heater control method for turning on and off the heater current supplied to the heater with a minute period shorter than the heating period,
Detecting a transition from a non-heating period to the heating period, performing phase control for gradually increasing the heater current in a first time in the first minute period in the heating period;
And a step of performing the phase control at a second time set shorter than the first time in the second and subsequent minute cycles within the heating period.
非加熱期間から前記加熱期間への移行を検出すると、前記加熱期間内の最初の前記微小周期において、第1の時間で前記ヒータ電流を徐々に増やす位相制御を実行するステップと、
前記加熱期間内の2回目以降の微小周期において、前記第1の時間よりも短く設定された第2の時間で前記位相制御を行うステップと、を実行することを特徴とするヒータ制御プログラム。
In the heating period, a heater control program for turning on and off the heater current supplied to the heater at a minute cycle shorter than the heating period,
Detecting a transition from a non-heating period to the heating period, performing phase control for gradually increasing the heater current in a first time in the first minute period in the heating period;
And a step of performing the phase control at a second time set shorter than the first time in the second and subsequent minute cycles within the heating period.
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