JP2007047473A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は商用電源の状態に依存することなく、本来の温度制御を行うことができる画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus capable of performing original temperature control without depending on the state of a commercial power source.
従来、電子写真プロセスを用いた複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置では、転写材や感光紙などの被記録材に転写方式、あるいは直接方式で担持させた未定着画像を熱定着させる加熱装置として、ハロゲンヒータを熱源とする熱ローラ指式の熱定着装置や、セラミックヒータを熱源とするフィルム加熱式の熱定着装置が知られている.一般に、熱定着装置は、トライアックなどのスイッチング素子を会して交流電源に接続されており、交流電源によって電力が供給される。加熱装置には、サーミスタ感温素子などの温度検出素子が設けられており、温度検出素子による検出温度を元に、画像形成装置はスイッチング素子のオン、オフ制御を行い、熱定着装置への電力供給を制御し、熱定着装置の温度が、任意の目標温度となるようにしている。 Conventionally, in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile using an electrophotographic process, heating is performed to thermally fix an unfixed image carried on a recording material such as a transfer material or photosensitive paper by a transfer method or a direct method. As a device, a heat roller finger type heat fixing device using a halogen heater as a heat source and a film heating type heat fixing device using a ceramic heater as a heat source are known. In general, the heat fixing device is connected to an AC power source by meeting switching elements such as a triac, and is supplied with electric power by the AC power source. The heating device is provided with a temperature detection element such as a thermistor temperature sensing element. Based on the temperature detected by the temperature detection element, the image forming apparatus performs on / off control of the switching element to supply power to the heat fixing device. The supply is controlled so that the temperature of the thermal fixing device becomes an arbitrary target temperature.
この熱定着素子のオン、オフ制御の代表として、波数制御がある。波数制御は、交流電源の電源電圧が正から負、または負から正に切り替わるポイントを含み、電源電圧が所定の閾値より大であるか小であるかをレベル信号で報知する信号(以下、ゼロクロス信号とする)にトリガをかけて、波数制御を行う。例えば、特開2001−052841では、ゼロクロス信号の周期を測定し、ゼロクロス信号の立ち上がり、もしくは立ち下がりのタイミングと、周期の半分の時間が経過したタイミングで、熱定着装置への電力供給の制御を行っている。
しかし、商用電源が何らかの原因によって周波数変動が発生した場合、画像形成装置が認識している周期と異なるため、本来意図した電力供給を行うことができなくなる恐れがある。 However, if the commercial power supply has a frequency fluctuation due to some cause, it may be different from the period recognized by the image forming apparatus, so that it may not be possible to perform the intended power supply.
そこで、本出願にかかる第1の発明では、波数制御において、ゼロクロス信号の正パルス幅T1と、ゼロクロス信号の負パルス幅T2を元に、ゼロクロス信号の立ち上がりタイミングからT1/n時間後と、ゼロクロス信号の立ち下がりタイミングからT2/n時間後に、熱定着装置への電力制御を行う。 Therefore, in the first invention according to the present application, in wave number control, zero crossing is performed after T1 / n hours from the rising timing of the zero cross signal based on the positive pulse width T1 of the zero cross signal and the negative pulse width T2 of the zero cross signal. After T2 / n time from the signal falling timing, power control to the thermal fixing device is performed.
また、第2の発明では、第1の発明において、熱定着装置への電力供給タイミングを決定する定数nを、1/4<n<3/4とする In the second invention, in the first invention, the constant n for determining the power supply timing to the heat fixing device is 1/4 <n <3/4.
以上説明したように、本発明によれば、周波数が大きく変動しても、本来の温度制御を行うことができる画像形成装置を提供することができる。さらに、ヒータの駆動タイミングを、ゼロクロス信号の立ち上がりタイミングからT1×n時間後と、ゼロクロス信号の立ち下がりタイミングからT2×n時間後に行う場合において、1/4<n<3/4とすることにより、ゼロクロス検知回路のスライス電圧レベルに依存することなく、本来の温度制御を行うことができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus that can perform original temperature control even if the frequency fluctuates greatly. Furthermore, when the heater drive timing is set to T1 × n hours after the rising timing of the zero cross signal and T2 × n hours after the falling timing of the zero cross signal, 1/4 <n <3/4 is set. The original temperature control can be performed without depending on the slice voltage level of the zero cross detection circuit.
(実施例1)
図1は、本発明の実施例1で使用する画像形成装置の構成を示している。感光ドラム101は、帯電ローラ102で表面を一様にある極性に帯電された後に、レーザーなどの露光手段103によって感光ドラム101の露光下領域のみを除電され、潜像が形成される。現像器104のトナー105は、現像ブレード104aと現像スリーブ104bの間で感光ドラム101の帯電表面と同極性に摩擦帯電される。そして感光ドラム101と現像スリーブ104bが対向する現像ギャップ部に、DC及びACバイアスを重畳印加することで、トナー105は電解の作用により浮遊振動しつつ感光ドラム101の潜像形成部に選択的に付着した後に、転写ローラ106と感光ドラム101の回転によって搬送される。
Example 1
FIG. 1 shows the configuration of an image forming apparatus used in Embodiment 1 of the present invention. The surface of the
一方、用紙は、給紙カセット107にセットされており、給紙ローラ108によって搬送され、用紙背面の転写ローラ106により、トナー105と逆極性の高電圧が印加される。高電圧が印加された用紙は、トナー105を静電的に用紙側に引き付け、画像を転写する。さらに、用紙裏面は、トナー105と逆極性に印加され、転写されたトナー105を保持し続けるために転写電荷が付与される。そして、画像を転写された用紙は、定着器109によって加熱、加圧されることにより、画像を定着させ、FDローラ110によって排紙される。
On the other hand, the paper is set in the
図2は、定着器109の駆動回路の構成と、ゼロクロス検知回路を示している。図2において、201は画像形成装置に供給される交流電源である。画像形成装置は、トライアック202、リレー203を介し、ヒータ204の電力を制御し、ヒータ204を発熱させる。抵抗205、206は、トライアックのバイパス抵抗である。フォトトライアックカプラ207は、1次、2次の沿面距離を確保するためのデバイスであり、フォトトライアックカプラ207の発光ダイオードに通電することによって、トライアック202はオンとなる。抵抗208は、フォトトライアックカプラ207への電流を制限するための抵抗であり、フォトトライアックカプラ207への電流は、トランジスタ209によってオン、オフ制御される。フォトトライアックカプラ207は、ゼロクロス検知機能を備えており、印加される交流電源のゼロクロス点において、フォトトライアックカプラ207がオンの場合、ゼロクロス点以降の半波を通電し、オフの場合は、ゼロクロス点以降の半波を遮断する。トランジスタ209は、CPU210からのヒータ駆動信号に従って動作する。なお、このヒータ駆動信号は、サーミスタ211によって検知した検知温度に基づき、CPU210によって、駆動パターンを生成される。リレー203は、トランジスタ212によって、オン、オフ制御される。トランジスタ212は、CPU210からのリレー駆動信号に従って動作する。
FIG. 2 shows a configuration of a driving circuit of the
次に、ゼロクロス検知回路について説明する。ダイオードブリッジ213は、交流電源201を半波整流しており、半波整流した電圧は、抵抗214、215によって分圧し、フォトカプラ216の発光側に印加する。フォトカプラ216は、印加された電圧が、フォトカプラ216内の発光ダイオードの動作電圧に相当するスライス電圧Vfに達すると、発光ダイオードが発光し、受光側のトランジスタがオンとなり、ゼロクロス信号が負となる。フォトカプラ216に印加される電圧が、スライス電圧Vf以下となると、フォトカプラ216内の発光ダイオードは消灯して、受光側のトランジスタがオフなり、ゼロクロス信号が正となる。
図3は、ヒータ204の通電制御を行う際の、信号変化を示すタイミングチャートである。図3において、ゼロクロス信号の正パルスの時間をT301とし、負パルスの時間をT311とする。ヒータ204のオン、オフを決定するタイミングは、ゼロクロス信号の立ち上がりから、T321経過したタイミングと、ゼロクロス信号の立ち下がりから、T331経過したタイミングで行う。T321とT331は、それぞれT301とT311のn倍であるとする。
Next, the zero cross detection circuit will be described. The
FIG. 3 is a timing chart showing signal changes when energization control of the
上記の制御は、ゼロクロス信号の立ち上がりと立ち下がりによって割り込みが発生する外部割り込みと、一定周期で割り込みが発生する測定用タイマと、ヒータ駆動信号の出力開始タイミングと、ヒータ駆動信号生成タイマによって行われる。図4は、外部割込み発生時の処理を示したフローチャートである。外部割り込みが発生すると、立ち上がり検知フラグがオンであるかどうかを判定する(T401)。このフラグは、立ち上がり検知フラグがオンの時に立ち上がりを検知した場合、もしくは、立ち上がりフラグがオフのときに立ち下がりを検知した場合に反転し、初期値はオンである。 The above control is performed by an external interrupt that generates an interrupt when the zero-cross signal rises and falls, a measurement timer that generates an interrupt at a fixed period, a heater drive signal output start timing, and a heater drive signal generation timer. . FIG. 4 is a flowchart showing processing when an external interrupt occurs. When an external interrupt occurs, it is determined whether the rising edge detection flag is on (T401). This flag is inverted when a rising edge is detected when the rising edge detection flag is on, or when a falling edge is detected when the rising edge flag is off, and the initial value is on.
立ち上がり検知フラグがオンの場合、現在のゼロクロス信号が正であるか判定を行う(T402)。ゼロクロス信号が負の場合は処理を中断し、再度割り込みが発生するまで待機する。ゼロクロス信号が正であった場合は、ヒータ駆動信号生成タイマをオンにする(T403)。このときのタイマの設定時間は、後に説明する正パルス幅測定カウンタの値と任意の定数nの積とする。そして、正パルス幅測定フラグをオン(T404)、立ち上がり検知フラグをオフ(T405)、パルス幅測定完了フラグをオン(T406)にして、処理を終了する。 If the rising edge detection flag is ON, it is determined whether the current zero cross signal is positive (T402). If the zero cross signal is negative, the process is interrupted and waits until an interrupt occurs again. If the zero cross signal is positive, the heater drive signal generation timer is turned on (T403). The set time of the timer at this time is a product of a value of a positive pulse width measurement counter described later and an arbitrary constant n. Then, the positive pulse width measurement flag is turned on (T404), the rising edge detection flag is turned off (T405), the pulse width measurement completion flag is turned on (T406), and the process ends.
立ち上がり検知フラグがオフの場合、現在のゼロクロス信号が負であるか判定を行う(T407)。ゼロクロス信号が正の場合は処理を中断し、再度割り込みが発生するまで待機する。ゼロクロス信号が負であった場合ハ、ヒータ駆動信号生成タイマをオンにする(T408)。このときのタイマの設定時間は、後に説明する負パルス幅測定カウンタの値と、任意の定数nの積とする。そして、正パルス幅測定フラグをオフ(T409)、立ち上がり検知フラグをオン(T410)、パルス幅測定完了フラグをオン(T411)にして、処理を終了する。 If the rising edge detection flag is off, it is determined whether the current zero cross signal is negative (T407). If the zero cross signal is positive, the process is interrupted and waits until an interrupt occurs again. If the zero cross signal is negative, the heater drive signal generation timer is turned on (T408). The set time of the timer at this time is a product of a negative pulse width measurement counter value to be described later and an arbitrary constant n. Then, the positive pulse width measurement flag is turned off (T409), the rising edge detection flag is turned on (T410), the pulse width measurement completion flag is turned on (T411), and the process ends.
図5は測定用タイマの処理を示したフローチャートである。測定用タイマによって割り込みが発生すると、正パルス幅測定フラグの状態を判定する(T501)。 FIG. 5 is a flowchart showing the processing of the measurement timer. When an interrupt is generated by the measurement timer, the state of the positive pulse width measurement flag is determined (T501).
正パルス幅測定フラグがオンの場合、正パルス幅測定用カウンタをインクリメントする(T502)。そして、測定完了フラグがオンの場合(T503)は、負パルス幅測定用カウンタをバッファ(T504)し、測定完了フラグをオフにする(T505)。 When the positive pulse width measurement flag is ON, the positive pulse width measurement counter is incremented (T502). If the measurement completion flag is on (T503), the negative pulse width measurement counter is buffered (T504), and the measurement completion flag is turned off (T505).
正パルス幅測定フラグがオフの場合、負パルス幅測定用カウンタをインクリメントする(T506)。そして、測定完了フラグがオンの場合、正パルス幅測定用カウンタをバッファ(T507)し、測定完了フラグをオフにする(T509)。 If the positive pulse width measurement flag is OFF, the negative pulse width measurement counter is incremented (T506). If the measurement completion flag is on, the positive pulse width measurement counter is buffered (T507), and the measurement completion flag is turned off (T509).
図6はヒータ駆動信号生成タイマの処理を示したフローチャートである。ヒータ駆動信号生成タイマによって割り込みが発生すると、次の半波をオンにするか、オフにするか判定を行う(T601)。次の半波をオンにするときは、ヒータ駆動信号をオン(T602)に、次の半波をオフにするときは、ヒータ駆動信号をオフにする(T603)。 FIG. 6 is a flowchart showing the processing of the heater drive signal generation timer. When an interrupt is generated by the heater drive signal generation timer, it is determined whether to turn on or off the next half wave (T601). When the next half wave is turned on, the heater drive signal is turned on (T602), and when the next half wave is turned off, the heater drive signal is turned off (T603).
以上で説明した制御方法を用いることにより、ヒータ駆動信号の出力開始タイミングから、次の交流電源のゼロクロス点までの時間を任意に設定することができる。例えば、ヒータ駆動信号の出力開始タイミングを、ゼロクロス信号の立ち上がりから、正パルス幅T301の半分の時間が経過したタイミングと、ゼロクロス信号の立ち下がりから、負パルス幅T311の半分の時間が経過したタイミングとした場合、ゼロクロス点までのマージンは、現在の交流電源の1/4周期分のマージンを得ることができる。仮に交流電源の周波数が変動しても、周期の変動量が、元の周期の1/4以下であれば、本来意図したとおりにヒータを駆動することができる。 By using the control method described above, the time from the output start timing of the heater drive signal to the next zero cross point of the AC power supply can be arbitrarily set. For example, the heater drive signal output start timing is the timing when half of the positive pulse width T301 has elapsed since the rise of the zero cross signal and the timing when half of the negative pulse width T311 has elapsed since the falling of the zero cross signal. In this case, the margin to the zero cross point can be obtained as a margin for a quarter cycle of the current AC power supply. Even if the frequency of the AC power supply fluctuates, the heater can be driven as originally intended if the fluctuation amount of the period is 1/4 or less of the original period.
(実施例2)
第1の発明で使用したゼロクロス検知回路は、入力された交流電源が、ある一定のスライス電圧Vfに達したときにゼロクロス信号が正となり、スライス電圧Vf以下となったときにゼロクロス信号が負となる。しかし、このスライス電圧Vfは、ゼロクロス検知回路の回路構成によって変化し、部品が本来もつ誤差のために、必ずしも一定とはならない。そこで、本出願にかかる第2の発明では、第1の発明におけるヒータ駆動タイミングを決定する定数nを1/4<n<3/4とすることにより、スライス電圧Vfに依存することなく、第1の発明における制御を行う。
(Example 2)
In the zero cross detection circuit used in the first invention, the zero cross signal becomes positive when the input AC power source reaches a certain slice voltage Vf, and the zero cross signal becomes negative when the slice voltage Vf or less. Become. However, the slice voltage Vf varies depending on the circuit configuration of the zero cross detection circuit, and is not necessarily constant due to an error inherent in the component. Therefore, in the second invention according to the present application, the constant n for determining the heater drive timing in the first invention is set to 1/4 <n <3/4, so that the first invention does not depend on the slice voltage Vf. Control in the first invention is performed.
本出願にかかる第2の発明を、図7を用いて説明する。画像形成装置に印加される交流電源201は、ピーク電圧がV701、周期がT701であるとし、交流電源が、スライス電圧Vfとなるタイミングから、交流電源201のゼロクロス点までの時間を、T702とする。本来意図したとおりにヒータを駆動するためには、ヒータ駆動開始タイミングT703が交流電源201のゼロクロス点T704よりも遅く、交流電源のゼロクロス点T705よりも早くなくてはならない。同様に、ヒータ駆動開始タイミンナグT706は、交流電源201のゼロクロス点T705よりも遅く、交流電源のゼロクロス点T707よりも早くなくてはならない。よって、上記の条件から、以下の式が成り立つ。
A second invention according to the present application will be described with reference to FIG. The
上記の式において、T321、T331は、それぞれT301、T302のn倍なので、式710、式711、式712は、以下のようになる。 In the above equations, T321 and T331 are n times T301 and T302, respectively, so Equations 710, 711, and 712 are as follows.
また、T301とT311は、交流電源201の周期T701と、ゼロクロス検知信号の立ち上がりタイミングから、交流電源のゼロクロス点までの時間T702に関して、以下の関係を持つ。
T301 and T311 have the following relationship with respect to the period T701 of the
よって、式713、式714、式715は、式716、式717により、以下のようになる。 Therefore, Expression 713, Expression 714, and Expression 715 are as follows based on Expression 716 and Expression 717.
上式を、nについて整理すると、以下のようになる。 The above equation can be summarized as follows for n.
式721、式722、式723から、任意の定数nは、以下の条件となる。 From Equation 721, Equation 722, and Equation 723, an arbitrary constant n satisfies the following conditions.
ここで、ゼロクロス検知回路は、交流電源の電圧がV701となるまでに立ち上がるため、以下の条件が成り立つ。 Here, since the zero-crossing detection circuit rises until the voltage of the AC power supply becomes V701, the following condition is satisfied.
よって、式724を、式725を用いて極限値を取ると、以下の条件が成立する。 Therefore, the following condition is satisfied when Expression 724 is taken as the limit value using Expression 725.
T301 ゼロクロス信号の正パルス幅
T311 ゼロクロス信号の負パルス幅
T321 ゼロクロス信号の立ち上がりから、ヒータ駆動タイミングまでの時間
T331 ゼロクロス信号の立ち下がりから、ヒータ駆動タイミングまでの時間
T301 Positive pulse width of zero-cross signal T311 Negative pulse width of zero-cross signal T321 Time from rising of zero-cross signal to heater driving timing T331 Time from falling of zero-crossing signal to heater driving timing
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Cited By (2)
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JP2020017363A (en) * | 2018-07-23 | 2020-01-30 | 株式会社リコー | Heater control device and image forming device |
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- 2005-08-10 JP JP2005232092A patent/JP2007047473A/en not_active Withdrawn
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