JP2008064986A - 定着器駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィラメントの断線に伴うアーク放電を停止させ、異常発熱の発生を防止する。
【解決手段】停止制御部１７は、スイッチング回路１４のＰＷＭ動作を停止させるための停止期間信号を発生する。停止期間信号によって指定される停止期間は、フィラメント温度に影響を与えない程度の短い時間で、且つアーク放電が停止するのに必要な放電停止必要期間以上の時間に設定される。これにより、ヒータランプ１５は、ファーストコピー時間を短縮するのに必要な温度を維持しながら、フィラメントの断線に伴うアーク放電が阻止されて、ヒータランプ１５の異常発熱の発生が防止される。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機等に好適な定着器駆動装置に関する。

従来、複写機等においては、定着器の加熱装置としてヒータランプが用いられている。このヒータランプへの給電方法として、商用交流電源からトライアック等のスイッチを用いて給電を行う方法がある。しかしこの方法では、ランプに印加する交流電源（ランプ電圧）の変動によって、ヒータ温度も変動してしまう。

そこで、特許文献１においては、ヒータランプの温度制御を高精度に行うために、スイッチング回路を採用して、ランプ電圧をＰＷＭ制御する技術が開示されている。この提案においては、ＰＷＭ制御のオンデューティを変化させることで、ランプ電圧を高精度に制御する。これにより、交流電源の変動に拘わらず、安定した消費電力を得ることができ、ヒータ温度の安定化を図っている。
特開２００４−２４０２５０号公報

通常、スイッチング回路に入力される電圧は、交流電源電圧を全波整流して得られる。スイッチング回路は、この整流出力をスイッチングトランジスタで断続することで、所定のランプ電圧を得る。例えば、コピーを行わない待機状態等においては、オンデューティを十分に小さくする。これにより、ヒータの発熱を抑制すると共に、適宜の温度を維持させてファーストコピー時間を短縮することができる。

ところが、フィラメントの寿命末期等においてフィラメントが断線した場合、スイッチング駆動によって断線間で放電しやすく放電するとその部分のフィラメントの温度が異常に高くなり、バルブの変形等が生じることがあるという問題点があった。

本発明は、フィラメント断線時の異常発熱の発生を防止することができる定着器駆動装置を提供することを目的とする。

本発明に係る定着器駆動装置は、交流電源電圧を整流する整流手段と、前記整流手段の出力をヒータランプに供給する電力供給手段と、前記電力供給手段から前記ヒータランプへの出力を前記ヒータランプ断線時の放電を停止させる期間以上の期間停止させる停止制御手段とを具備したものである。

本発明においては、停止制御手段は、電力供給手段の出力を停止させるための期間を設定する。この期間は、ヒータランプの断線時の放電を停止させる期間以上の期間に設定される。ヒータランプは断線に伴う放電が阻止されるので、異常発熱が生じることはない。

本発明によれば、フィラメント断線時の異常発熱の発生を防止することができるという効果を有する。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る定着器駆動装置を示すブロック図である。

一般的には、定着器のヒータランプは、抵抗素子であるフィラメントが採用される。定着器のヒータランプは、用紙サイズに応じて細長に形成されており、フィラメントを細長に配置するために、フィラメントは数箇所で支持されている。このため、フィラメントの寿命末期等においてフィラメントが断線した場合でも、フィラメントは脱落せずに支持部材で支持される。

即ち、フィラメントの断線した端部同士は比較的近接することになり、フィラメントが断線した場合でも、スイッチング回路による一方向の電流供給によって、断線位置においてアーク放電が生じる。このアーク放電によって、フィラメントの温度が異常に高くなり、バルブの変形の理由になるものと考えられる。

そこで、本実施の形態においては、アーク放電を停止させるのに必要な期間（以下、放電停止必要期間という）だけ、ＰＷＭ制御を停止させることによって、フィラメント断線時の異常発熱の発生を防止するようになっている。

図１において、交流電源１１からの交流電源電圧はノイズフィルタ１２に供給される。ノイズフィルタ１２は供給された電源電圧のノイズ分を除去する。ノイズフィルタ１２の出力端相互間には整流器１３が接続される。整流器１３は例えばダイオードブリッジによって構成された全波整流器であり、入力された電源電圧を整流して出力する。

整流器１３の出力端相互間には、コンデンサＣ１が設けられている。コンデンサＣ１は、整流器１３からの全波整流出力のノイズを除去して出力する。コンデンサＣ１の出力は、スイッチング回路１４に与えられる。

スイッチング回路１４は、コンデンサＣ１の出力を断続的に負荷であるヒータランプ１５に供給することによって、ヒータランプ１５を定電力制御する。スイッチング回路１４としては、例えば、ダイオード及びスイッチングトランジスタの直列回路によって構成することができる。この場合には、ダイオードの両端にヒータランプ１５を並列接続すればよい。即ち、ヒータランプ１５に印加される電圧は、トランジスタのオン，オフに従って断続され、ヒータランプ１５にはトランジスタのオンデューティに応じた実効電圧が供給される。

スイッチング回路１４は、ランプ電圧及びランプ電流を検出することで、オンデューティをフィードバック制御してもよい（図示省略）。これにより、スイッチング回路１４はヒータランプ１５を定電力駆動することができる。

機器制御部１６は、例えば、機器である複写機等の制御を行う制御ＩＣ等によって構成される。機器制御部１６は、例えば、コピーを行うためのコピーモードや待機状態に設定するための待機モードを、モード指示信号によってスイッチング回路１４に指定することができるようになっている。コピーモード時には、比較的大きな電力でヒータランプ１５を駆動する必要があり、スイッチング回路１４はコピーモードが指定されると、比較的大きなオンデューティで動作する。たま、待機モード時には、ファーストコピー時間を短縮するための比較的低い温度でヒータランプ１５を発熱させればよい。そこで、待機モード時には、スイッチング回路１４は、比較的小さいオンデューティで動作する。

ヒータランプ１５は、上述したように、図示しないバルブ及びバルブ内に配置したフィラメントによって構成される。フィラメントは、細長のバルブ内の数箇所で支持されて、バルブ内に細長に配置される。ヒータランプ１５は、スイッチング回路１４によって定電力制御されることで、一定の温度で発熱するようになっている。

更に、本実施の形態においては、スイッチング回路１４のスイッチング動作は、停止制御部１７によっても制御されるようになっている。タイマ１８は時間を停止制御部１７に通知する。停止制御部１７は、タイマからの時間に基づいて、スイッチング回路１４のスイッチング動作を停止させる期間（以下、停止期間という）を設定する。

即ち、停止制御部１７は、ヒータランプ１５の断線に伴うアーク放電を停止させるのに必要な放電停止必要期間以上の時間を停止期間に設定し、この停止期間には、スイッチング回路１４のスイッチング動作を停止させるようになっている。停止制御部１７は、例えば所定周期で、停止期間を設定する。更に、停止制御部１７は、ファーストコピー時間を考慮して、停止期間の上限を定めてもよい。更に、停止制御部１７は、フリッカに影響を与えず、ハロゲンサイクルが発生するという条件で停止期間の上限を定めてもよい。

即ち、停止制御部１７は、フィラメント温度に影響を与えない程度の短い時間で、且つアーク放電が停止するのに必要な放電停止必要期間以上の時間に、停止期間を設定する。実際には、停止期間は、封入ガス、フィラメント抵抗（ワット数）、アンカーの数や配置位置等に基づいて設定されることになる。例えば、停止制御部１７は、停止期間として、１００ｍｓ〜１ｓの時間、例えば、０．５秒を設定する。

ところで、複写機等において、比較的大きな電力が必要となるのは、コピーモード中であり、一般的には複写機の全動作時間中の比較的短い期間である。このため、コピーモード中にフィラメントの断線が生じても特には問題ないものと考えられる。

そこで、停止制御部１７は、比較的小さな電力のみが必要とされ比較的長時間に渡る待機モード中において、停止期間を設定する。停止制御部１７は、機器制御部１６からモード指示信号が与えられており、モード指示信号によって待機モードが指定されている期間に停止期間を周期的に発生させるようになっている。なお、停止制御部１７は、待機モードに限らず、比較的小さな電力のみが必要とされる期間に、例えば周期的に停止期間を設定してもよい。

次に、このように構成された実施の形態の動作について図２のタイミングチャートを参照して説明する。図２（ａ）は機器制御部１６からのモード指示信号を示し、図２（ｂ）はローレベルで停止期間を示す停止期間信号を示し、図２（ｃ）はスイッチングトランジスタのオンデューティを示しており、狭間隔の×印が高いオンデューティを示し、広間隔の×印が低いオンデューティを示している。

交流電源１１から供給された交流電源電圧は、ノイズフィルタ１２によってノイズが除去された後、整流器１３に供給される。整流器１３は全波整流によって、交流電圧を脈流に変換する。コンデンサＣ１によって、整流器１３の出力のノイズが除去される。こうして、コンデンサＣ１の両端にはノイズが除去された整流出力が発生する。この整流出力がスイッチング回路１４に供給される。

いま、機器制御部１６からのモード指示信号（図２（ａ））によってコピーモードが指示されているものとする。この場合には、図２（ｃ）に示すように、スイッチング回路１４は比較的大きなオンデューティで動作する。これにより、コンデンサＣ１の両端の整流出力が、スイッチングトランジスタによって断続されて、ヒータランプ１５には、矩形波電圧が印加される。

ＰＷＭ制御による電力供給量は、スイッチングトランジスタのオンデューティに対応するので、ヒータランプ１５は比較的大きな電力を消費し、定着器として必要な温度まで発熱する。

次に、コピーが終了すると、機器制御部１６は、モード指示信号によって待機モードを指示する。スイッチング回路１４は比較的小さいオンデューティ動作する（図２（ｃ））。これにより、ヒータランプ１５は比較的小さい電力を消費する。即ち、この場合には、ヒータランプ１５は、ファーストコピー時間を短縮するのに必要な比較的低い温度で発熱する。

本実施の形態においては、この待機モード中において、停止制御部１７は、スイッチング回路１４に所定周期で停止期間を指示するための停止期間信号を出力する。スイッチング回路１４は、停止期間が指示されると、この停止期間中のＰＷＭ動作を停止する。即ち、停止期間には、スイッチングトランジスタはオフとなり、ヒータランプ１５には電力は供給されない。

スイッチング回路１４は、停止期間が終了すると、比較的低いオンデューティでＰＷＭ動作を再開する。いま、ヒータランプ１５を構成するフィラメントに断線が生じていないものとする。この場合には、スイッチング回路１４がＰＷＭ動作を再開することで、ヒータランプ１５への電流供給が再開され、ヒータランプ１５は比較的低い温度の発熱を継続する。

停止期間が十分に短い時間に設定されているので、ヒータランプ１５の温度低下は十分に小さく、ファーストコピー時間等に影響を与えることはない。

ここで、ヒータランプ１５を構成するフィラメントに断線が生じているものとする。この場合には、停止期間が放電停止必要期間以上の時間に設定されていることから、フィラメントの断線部分において生じていたアーク放電は、停止期間において放電停止する。これにより、ヒータランプ１５の異常発熱の発生が防止される。

この場合には、停止期間が終了して、スイッチング回路１４がＰＷＭ動作を再開したとしても、フィラメントの断線によりヒータランプ１５には電流が供給されず、ヒータランプ１５は発熱を停止する。

このように、本実施の形態においては、フィラメント温度に影響を与えない程度の短い時間で、且つアーク放電が停止するのに必要な放電停止必要期間以上の時間に、停止期間を設定し、この停止期間においてスイッチング回路１４のＰＷＭ制御を停止させていることから、フィラメントの断線時に、ヒータランプが異常発熱してしまうことを防止することができる。これにより、バルブの変形等の損傷を防ぐことができる。

図３は本発明の第２の実施の形態に係る定着器駆動装置を示すブロック図である。図３において図１と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。

本実施の形態は停止制御部１７に代えて停止制御部１９を採用した点が第１の実施の形態と異なる。停止制御部１９は、機器制御部１６からのモード指示信号とは無関係に停止期間を設定する。

例えば、高速複写機においては、大きな電力を必要とする期間が比較的長いことが考えられる。そこで、停止制御部１９は、コピーモード、待機モードに拘わらず、停止期間を設定する。他の構成は第１の実施の形態と同様である。

次にこのように構成された実施の形態の動作について図４のタイミングチャートを参照して説明する。図４（ａ）は機器制御部１６からのモード指示信号を示し、図４（ｂ）はローレベルで停止期間を示す停止期間信号を示し、図４（ｃ）はスイッチングトランジスタのオンデューティを示しており、狭間隔の×印が高いオンデューティを示し、広間隔の×印が低いオンデューティを示している。

図４（ｂ）に示すように、停止期間は、コピーモード及び待機モードのいずれにおいても、所定周期で設けられている。これにより、本実施の形態においては、コピーモード及び待機モードのいずれにおいても、所定周期でスイッチングトランジスタのＰＷＭ動作が停止する。

これにより、コピーモードが長時間連続する場合等においても、フィラメントの断線に伴うアーク放電を、比較的短時間に停止させることができる。

このように本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、上記各実施の形態においては、停止期間を所定周期で設定するものとして説明したが、停止期間は必ずしも周期的に設定する必要はなく、また、コピーモード及び待機モード等に拘わらず、適宜設定可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る定着器駆動装置を示すブロック図。 第１の実施の形態の動作を説明するためのタイミングチャート。 本発明の第２の実施の形態に係る定着器駆動装置を示すブロック図。 第２の実施の形態の動作を説明するためのタイミングチャート。

符号の説明

１３…整流器、１４…スイッチング回路、１５…ヒータランプ、１６…機器制御部、１７…停止制御部、１８…タイマ。

Claims (3)

1. 交流電源電圧を整流する整流手段と、
   前記整流手段の出力をヒータランプに供給する電力供給手段と、
   前記電力供給手段から前記ヒータランプへの出力を前記ヒータランプ断線時の放電を停止させる期間以上の期間停止させる停止制御手段と
   を具備したことを特徴とする定着器駆動装置。
2. 前記停止制御手段は、
   前記電力供給手段から前記ヒータランプへの出力を停止させる停止期間の上限を、前記ヒータランプが所定の温度以上を維持するように設定することを特徴とする請求項１に記載の定着器駆動装置。
3. 前記停止制御手段は、
   前記電力供給手段から前記ヒータランプへの出力を停止させる停止期間を、定着器の待機状態時に設定することを特徴とする請求項１又は２のいずれか一方に記載の定着器駆動装置。

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