JP2014044617A - Fixing power supply device, image forming apparatus, and fixing power supply control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、定着電源装置、画像形成装置及び定着電源制御方法に関し、詳細には、ハードスイッチングの発生を防止しつつ、小電力から大電力までの電力出力を適切に行なって定着部材を意図する温度に誘導加熱する定着電源装置、画像形成装置及び定着電源制御方法に関する。 The present invention relates to a fixing power supply device, an image forming apparatus, and a fixing power supply control method, and more particularly, a fixing member that appropriately performs power output from low power to high power while preventing occurrence of hard switching. The present invention relates to a fixing power source apparatus that performs induction heating to a temperature, an image forming apparatus, and a fixing power source control method.
電子写真方式で画像形成を行う画像形成装置は、一様に帯電させた感光体上に画像データにより変調した書き込み光を照射して静電潜像を形成して、感光体上に形成した静電潜像を現像ユニットでトナーを用いて現像し、給紙部からレジストローラでタイミング調整されて感光体と転写ローラとの間に搬送されてくる用紙に、転写電源から転写ローラを介して高圧の転写バイアス(電圧、電流)を印加して感光体上のトナー画像を転写することで、トナー画像を用紙に形成している。電子写真方式の画像形成装置は、このようにしてトナー画像を転写した用紙を定着部で、定着ローラと加熱ローラで、トナー画像の転写された用紙を加熱・加圧しつつ搬送して、トナー画像を用紙に定着させている。 An image forming apparatus that forms an image by an electrophotographic method forms an electrostatic latent image by irradiating a uniformly charged photosensitive member with writing light modulated by image data, thereby forming a static image formed on the photosensitive member. The electrostatic latent image is developed with toner in the developing unit, and the timing is adjusted by the registration roller from the paper feed unit and conveyed between the photosensitive member and the transfer roller. The toner image is formed on the sheet by transferring the toner image on the photosensitive member by applying the transfer bias (voltage, current). The electrophotographic image forming apparatus transports the toner image-transferred paper with the fixing unit, the fixing roller and the heating roller while heating and pressurizing the paper on which the toner image is transferred. Is fixed on the paper.
この定着部は、定着ローラの加熱の1つとして、IH(Inducing Heating:誘導加熱)方式を用いている場合があり、この誘導加熱方式の定着部は、誘導加熱用の電源部に、主として、電圧共振インバータや電流共振インバータが用いられる。 In some cases, the fixing unit uses an IH (Inducing Heating) system as one of the heating methods of the fixing roller. The induction heating system fixing unit is mainly used as a power source unit for induction heating. A voltage resonance inverter or a current resonance inverter is used.
このインバータは、共振コンデンサを搭載しており、インバータに接続された誘導加熱用コイルと強振コンデンサとの間の共振動作を利用して、誘導加熱用コイルに交流電流を流す。 This inverter is equipped with a resonance capacitor, and an alternating current is passed through the induction heating coil by utilizing the resonance operation between the induction heating coil connected to the inverter and the strong vibration capacitor.
誘導加熱方式の定着部は、誘導加熱用コイル等の導線に交流電流を流すことで、磁界を発生させ、誘導加熱用コイル付近に配設されている定着ローラに渦電流を流して、発熱させる。インバータを用いた誘導加熱方式の定着部は、インバータをスイッチング素子によりスイッチング制御して共振動作させ、スイッチング素子をオンする時間(オン幅)によって、誘導加熱用コイルに流れる電流、すなわち、投入電力を調整して、所望の定着温度に定着ローラを加熱する。 The induction heating type fixing unit generates a magnetic field by causing an alternating current to flow through a conducting wire such as an induction heating coil, and causes an eddy current to flow through a fixing roller disposed near the induction heating coil to generate heat. . The induction heating type fixing unit using an inverter causes the inverter to perform switching control with a switching element to perform a resonance operation, and the current flowing in the induction heating coil, that is, the input power, is changed depending on the time (ON width) when the switching element is turned on. Adjust and heat the fixing roller to the desired fixing temperature.
誘導加熱方式の定着部においては、スイッチング素子の制御を、一般的に、CPU(Central Processing Unit )によって行ない、投入電力として、数百W(ワット)〜数KWまで要求され、上記スイッチング素子のオン幅を制御することにより電力制御している。 In an induction heating type fixing unit, a switching element is generally controlled by a CPU (Central Processing Unit), and input power is required from several hundred W (watts) to several KW. The power is controlled by controlling the width.
ところが、従来の誘導加熱方式の定着部は、電源部として、インバータを用いてスイッチング素子のオン幅制御によって電力制御を行っているが、スイッチング素子のオン時間が短い(投入電力が小さい)ときには、スイッチング素子のオン/オフ切り替え時にスイッチング損失(ハードスイッチング)による素子破壊が起こる可能性があるという問題があった。 However, the conventional induction heating type fixing unit uses an inverter as a power supply unit to perform power control by on-width control of the switching element, but when the switching element on-time is short (the input power is small), There has been a problem that element destruction due to switching loss (hard switching) may occur when switching on / off of the switching element.
例えば、スイッチング素子としてエミッタ接地のパワートランスが用いられている場合、スイッチング素子のオン時間が短いと、共振コンデンサと誘導加熱用コイルとの間での電圧共振が弱く、スイッチング素子のコレクタ−エミッタ間電圧(Vce)が0Vまで低下しないうちにスイッチング素子がオンする共振であるハードスイッチングとなる傾向がある。このハードスイッチングが発生する条件下では、スイッチング損失が増加して、その損失がスイッチング素子の発熱を増加させ、スイッチング素子が破壊する接合温度以上にスイッチング素子の温度が上昇して、素子破壊が起こる。 For example, when a grounded-emitter power transformer is used as a switching element, if the on-time of the switching element is short, the voltage resonance between the resonant capacitor and the induction heating coil is weak, and the collector-emitter of the switching element There is a tendency for hard switching, which is a resonance in which the switching element is turned on before the voltage (Vce) decreases to 0V. Under this hard switching condition, the switching loss increases, the loss increases the heat generation of the switching element, the temperature of the switching element rises above the junction temperature at which the switching element breaks down, and the element breaks down .
すなわち、理想的なインバータの共振動作は、スイッチング素子がオンする際に、スイッチング素子のVceがほぼ0V(スイッチング損失≒0)まで下がっている必要がある。ところが、オン幅が短く制御される電力制御では、ハードスイッチング領域において、スイッチング素子のVceが0Vまで下がらないうちにオンになって、スイッチング素子破壊の可能性があるため、小電力側の出力が難しく、数百W〜数KWまで細かく電力を制御することが難しいという問題があった。 In other words, in an ideal inverter resonance operation, when the switching element is turned on, the Vce of the switching element needs to drop to almost 0 V (switching loss≈0). However, in power control in which the ON width is controlled to be short, in the hard switching region, the switching element is turned on before Vce drops to 0 V, and the switching element may be destroyed. There is a problem that it is difficult to finely control power from several hundred W to several KW.
そして、従来、交流電源を全波整流する整流手段と、誘導加熱用コイルおよび共振用コンデンサからなる共振回路と、共振回路を駆動するスイッチング素子と、上記スイッチング素子をオン幅制御するオン幅制御手段と、交流電源のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段と、上記ゼロクロス検出手段の検出出力および設定電力に基づいて、上記商用電源の所定の半波期間において上記オン幅制御を行い、他の半波期間において上記オン幅制御を行わずその間上記スイッチング素子をオフとするオン幅制御駆動手段とを有することを特徴とする誘導加熱用電源装置が提案されている(特許文献1参照)。 Conventionally, a rectifying means for full-wave rectification of an AC power supply, a resonance circuit composed of an induction heating coil and a resonance capacitor, a switching element for driving the resonance circuit, and an ON width control means for controlling the ON width of the switching element And zero cross detection means for detecting the zero cross of the AC power supply, the on-width control is performed in a predetermined half wave period of the commercial power supply based on the detection output and the set power of the zero cross detection means, and another half wave period Has proposed an induction heating power supply device characterized by having on-width control driving means for turning off the switching element during the on-time control without performing the on-width control (see Patent Document 1).
すなわち、この従来技術は、電源の交流が0Vになる点を検出するゼロクロス検出手段の出力に基づいて、交流電源の半波単位でスイッチング素子のオン/オフ制御を行なうことで、インバータ出力の波数制御を行って、オン幅制御と波数制御により、ステップ状に小電力出力を図っている。 That is, this prior art performs on / off control of the switching element in units of half-wave of the AC power source based on the output of the zero cross detection means for detecting the point where the AC of the power source becomes 0V, and thereby the wave number of the inverter output Control is performed to achieve small power output in a step-like manner by on-width control and wave number control.
しかしながら、上記公報記載の従来技術にあっては、電源の交流が0Vになる点を検出するゼロクロス検出手段の出力に基づいて、交流電源の半波単位でスイッチング素子のオン/オフ制御を行なっているため、半波単位での制御であることから、小電力側の出力を細かく制御することができないという問題があった。 However, in the prior art described in the above publication, on / off control of the switching element is performed in half-wave units of the AC power supply based on the output of the zero cross detection means for detecting the point where the AC of the power supply becomes 0V. Therefore, since the control is performed in half-wave units, there is a problem that the output on the low power side cannot be finely controlled.
そこで、本発明は、ハードスイッチングの発生を防止しつつ、小電力から大電力までの電力出力を適切にかつ細かく行なって定着部材を意図する温度に誘導加熱することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to perform induction heating of a fixing member to an intended temperature by appropriately and finely outputting power from low power to high power while preventing occurrence of hard switching.
上記目的を達成するために、請求項1記載の定着電源装置は、交流電源電力を全波整流する整流手段と、前記交流電源電力の交流電圧または前記整流手段による全波整流後の電圧を入力電圧として、該入力電圧を降圧させた所定の降圧電圧または該入力電圧を出力電圧として出力する電圧降圧手段と、記録剤像の転写されている被記録媒体に該記録剤像を定着させる定着部材の表面温度を検出する温度検出手段と、前記電圧降圧手段の前記出力電圧が供給されて共振駆動されて、前記定着部材に該出力電圧に応じた高周波磁界を誘導して加熱する共振手段と、前記共振手段を所定のオン幅でスイッチング駆動して共振させるスイッチング素子と、前記温度検出手段の検出する前記定着部材の表面温度に基づいて前記スイッチング素子の前記オン幅及び前記電圧降圧手段による前記出力電圧の電圧値を決定して、該ステッピング幅で該スイッチング素子を駆動するとともに、該電圧降圧手段による電圧降圧動作を制御する制御手段と、を備えていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the fixing power supply apparatus according to
本発明によれば、ハードスイッチングの発生を防止しつつ、小電力から大電力までの電力出力を適切にかつ細かく行なって定着部材を意図する温度に誘導加熱することができる。 According to the present invention, the fixing member can be induction-heated to an intended temperature by appropriately and finely outputting power from low power to high power while preventing occurrence of hard switching.
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、本発明の好適な実施例であるので、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明によって不当に限定されるものではなく、また、本実施の形態で説明される構成の全てが本発明の必須の構成要件ではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, since the Example described below is a suitable Example of this invention, various technically preferable restrictions are attached | subjected, However, The range of this invention is unduly limited by the following description. However, not all the configurations described in the present embodiment are essential constituent elements of the present invention.
図1〜図18は、本発明の定着電源装置、画像形成装置及び定着電源制御方法の一実施例を示す図であり、図1は、本発明の定着電源装置、画像形成装置及び定着電源制御方法の一実施例を適用した画像形成装置1の要部概略構成図である。
1 to 18 are diagrams showing an embodiment of a fixing power source apparatus, an image forming apparatus, and a fixing power source control method according to the present invention. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part of an
図1において、画像形成装置1は、図示しない本体筐体内に、給紙部10、搬送ベルト機構部20、搬送ベルト機構部20に沿って配設されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の各色の画像形成部30Y、30M、30C、30K及び定着部40等を備えており、これらの他に、図示しないが、モータ及びモータにより駆動される各部に駆動源を伝達する駆動機構部、操作表示部等を備えている。
In FIG. 1, an
給紙部10は、給紙カセット11、給紙ローラ12、分離ローラ13及び図示しないレジストローラ等を備えている。給紙部10は、給紙カセット11内の用紙(被記録媒体)Pを、給紙ローラ12と分離ローラ13により1枚ずつ分離して、レジストローラに送り出し、レジストローラが、給紙カセット11から送られてきた用紙Pのタイミング調整を行って、用紙Pを所定のタイミングで搬送ベルト機構部20に送り出す。
The
搬送ベルト機構部20は、搬送ベルト21、駆動ローラ22、従動ローラ23及びガイド板24等を備えており、搬送ベルト21は、無端リング状のベルトであって、駆動ローラ22と従動ローラ23に張り渡されている。搬送ベルト機構部20は、駆動ローラ22が、図示しない制御部の制御下で図外のモータ等の駆動機構により回転駆動されることにより、図1に矢印で示す反時計方向に回転駆動されて、搬送ベルト21が、給紙部10から送り出されてきてガイド板24によって搬送ベルト21へとガイドされた用紙Pを、各色の画像形成部30Y、30M、30C、30Kに順次搬送して、搬送される用紙Pに各色の画像形成部30Y、30M、30C、30Kで、それぞれイエロートナー画像、マゼンタトナー画像、シアントナー画像及びブラックトナー画像という各色のトナー画像(現像剤像)が順次用紙Pに重ね合わされて転写されてカラートナー画像が形成される。
The transport
各色の画像形成部(画像形成手段)30Y、30M、30C、30Kは、感光体31Y、31M、31C、31Kが搬送ベルト21の搬送方向に沿って所定間隔で配設されており、それぞれ感光体31Y、31M、31C、31Kの周囲に、帯電部32Y、32M、32C、32K、露光部33Y、33M、33C、33K、現像部34Y、34M、34C、34K、転写部35Y、35M、35C、35K、クリーニング部36Y、36M、36C、36K及び図示しない除電部等が配設されている。
In each color image forming section (image forming means) 30Y, 30M, 30C, 30K, the
各画像形成部30Y、30M、30C、30Kは、図外の駆動機構により図1中時計方向に回転駆動される感光体31Y、31M、31C、31Kを、帯電部32Y、32M、32C、32Kで一様に帯電させて、露光部33Y、33M、33C、33Kから、各色の画像データで変調された書き込み光が感光体31Y、31M、31C、31Kに照射されて静電潜像が形成されると、該静電潜像の形成された感光体31Y、31M、31C、31Kに、現像部34Y、34M、34C、34Kで、それぞれYMCKの各色のトナーを付着させて、各色のトナー画像を形成する。そして、画像形成部30Y、30M、30C、30Kは、搬送ベルト21と感光体31Y、31M、31C、31Kとの間に上記用紙Pが搬送されると、搬送ベルト21の背面に配設された転写部35Y、35M、35C、35Kが、転写電位を付与して、感光体31Y、31M、31C、31K上のYMCK各色のトナー画像を順次用紙Pに重ねて転写させる。トナー画像の転写の完了した感光体31Y、31M、31C、31Kは、クリーニング部36Y、36M、36C、36Kで残留トナーがクリーニングされ、除電部で除電された後、再度、帯電部32Y、32M、32C、32Kで帯電されて、次の画像形成動作に供される。
Each of the
上述のようにしてYMCKの各色のトナー画像が順次重ね合わされて転写されてカラー画像の形成された用紙Pは、静電的に搬送ベルト21に吸着された状態で、搬送ベルト21によりさらに搬送されて、駆動ローラ22部分で搬送ベルト21から分離されて、定着部40に搬送される。
The sheet P on which the color image is formed by sequentially superimposing and transferring the toner images of each color of YMCK as described above is further conveyed by the conveying
定着部40は、定着ローラ(定着部材)41、加圧ローラ42、サーミスタ43、サーモスタット44及び誘導加熱コイル57L(図2参照)、リレー回路及び排紙ローラ対等を備えている。定着ローラ41と加圧ローラ42は、所定の押圧力で押圧されて、一方が回転駆動されることにより、他方が連れ回りし、定着ローラ41は、通電されることでその通電量に応じた温度に定着ローラ41を加熱する誘導加熱コイル57L(発熱手段)が近接配置されていて、該誘導加熱コイル57Lへの誘導交流電流のオン幅が制御されることで、所定の定着温度に誘導加熱制御される。
The fixing
定着部40は、YMCKの各色が重ね合わされたカラートナー画像が転写されて、搬送ベルト21により搬送されてきた用紙Pを定着ローラ41と加圧ローラ42で加熱・加圧することにより、カラートナー画像を用紙Pに定着させ、排紙ローラ対により図示しない排紙トレイ上に排出する。
The fixing
サーミスタ(温度検出手段)43は、定着ローラ41の近傍に配設され、定着ローラ41の表面温度を検出して、アナログの電圧値の検出温度信号を出力する。
The thermistor (temperature detection means) 43 is disposed in the vicinity of the fixing
サーモスタット44は、定着ローラ41の近傍であって、誘導加熱コイル57Lへの電力線に接続されており、所定の遮断温度以上に温度上昇すると、オフとなって、誘導加熱コイルへの通電を遮断する。
The
上記露光部33Y、33M、33C、33Kは、例えば、それぞれYMCK各色用のLED(Light Emitting Diode)アレイヘッド等を備えており、それぞれYMCK各色の画像データに応じてLEDが点灯制御されることで、感光体31Y、31M、31C、31Kに書き込み光を照射する。
Each of the
そして、画像形成装置1は、図2に示すように、その定着部40の電源制御を行なう定着電源部(定着電源装置)50を備えている。定着電源部50は、AC電圧検出回路51、AC電流検出回路52、全波整流回路53、電圧降圧回路54A、LCフィルタ55、CPU(Central Processing Unit )56、誘導加熱インバータ57及びスイッチング素子58等を備えており、全波整流回路53に商用交流電源電力ACPが供給される。
As shown in FIG. 2, the
全波整流回路(整流手段)53は、ダイオードブリッジ等を用いた通常の全波整流回路であり、商用交流電源電力ACPを全波整流して、電圧降圧回路54A、LCフィルタ55を介して印加電圧Viとして、誘導加熱インバータ57に供給する。
The full-wave rectifier circuit (rectifier means) 53 is a normal full-wave rectifier circuit using a diode bridge or the like, and full-wave rectifies the commercial AC power supply ACP and applies it via the voltage step-down
AC電圧検出回路51は、全波整流回路53に供給される商用交流電源電力ACPの電圧値を検出して、検出電圧値をCPU56に出力し、AC電流検出回路52は、全波整流回路53に供給される商用交流電源電力ACPの電流値を検出して、検出電流値をCPU56に出力する。これらAC電圧検出回路51とAC電流検出回路52は、全体として商用交流電源電力ACPの電力値を検出する電力値検出手段として機能している。
The AC
電圧降圧回路(電圧降圧手段)54Aは、全波整流回路53で全波整流された直流電源電圧(入力電圧)を、CPU56からの降圧指示信号に基づいて降圧した降圧直流電圧、または、入力電圧を、出力電圧として、LCフィルタ55を通して印加電圧(出力電圧)Viとして誘導加熱インバータ57に供給する。この電圧降圧回路54Aについては、あとで詳細に説明する。
A voltage step-down circuit (voltage step-down means) 54A is a step-down DC voltage obtained by stepping down the DC power supply voltage (input voltage) that has been full-wave rectified by the full-
LCフィルタ55は、共振コイル55Lと共振コンデンサ55Cを備えており、共振コイル55Lと共振コンデンサ55Cのリアクタンスに応じた周波数のノイズを選択的に除去して誘導加熱インバータ57に供給する。
The
誘導加熱インバータ(共振手段)57は、電圧共振方式のインバータであって、共振コンデンサ57Cと誘導加熱コイル57L等を備えており、エミッタ接地のスイッチングトランジスタ等であるスイッチング素子58によって共振される。
The induction heating inverter (resonance means) 57 is a voltage resonance type inverter and includes a
CPU(制御手段)56は、図2には図示しないが、サーミスタ43からの検出温度信号が入力され、予め図示しないROM(Read Only Memory)等に格納されている定着温度を比較して、誘導加熱コイル57Lが定着ローラ41に対して誘起する誘起電力を決定して、決定した該誘起電力と電圧降圧回路54Aから出力される降圧直流電圧である電力値、及び、AC電圧検出回路51とAC電流検出回路52の検出した検出電圧値と検出電流値に応じたスイッチング素子58のオン幅を予めROM等に格納されているテーブルを参照して決定して、該オン幅のスイッチング信号Sをスイッチング素子58のベースに出力する。
Although not shown in FIG. 2, the CPU (control means) 56 receives a detected temperature signal from the thermistor 43, compares the fixing temperature stored in advance in a ROM (Read Only Memory) or the like (not shown), etc. The induction power induced by the
誘導加熱インバータ57は、図3に示すように、スイッチング素子58が、CPU56からのスイッチング信号Sが入力されると、スイッチング信号Sがオンの間、誘導加熱コイル57Lに矢印で示す方向のコイル電流Ilが流れるとともに共振コンデンサ57Cに電荷が蓄積され、スイッチング信号Sがオフの間、共振コンデンサ57Cに蓄積された電荷が誘導加熱コイル57を通して放電されることで、矢印とは逆方向に電流が流れるという電圧共振が発生する。
In the
誘導加熱インバータ57は、スイッチング素子58がオン/オフを繰り返すことで、誘導加熱コイル57Lに交流が流れるとともに共振コンデンサ57Cに電荷が蓄積されて、共振コンデンサ57Cの電荷が誘導加熱コイル57Lを通して放電を繰り返して、誘導加熱コイル57Lと共振コンデンサ57Cとの間で電圧共振が発生し、誘導加熱コイル57Lに磁界が発生して、誘導加熱用コイル57l付近に配設されている定着ローラ41に渦電流を流して、発熱させる。
In the
なお、電圧降圧回路54Aは、全波整流回路53の後段に配置されている必要はなく、図4に示すように、全波整流回路53の前段に、電圧降圧回路54Bとして配置されていてもよい。この場合、電圧降圧回路54Bは、商用電源電力ACPの電圧を降圧して全波整流回路53へ出力する。
Note that the voltage step-down
そして、上記電圧降圧回路54A及び電圧降圧回路54Bは、例えば、図5に電圧降圧回路54Aについて、図6に電圧降圧回路56Bについて、それぞれ示すように、抵抗RaA、RbAを、スイッチング素子TraA、TrbAのオンとオフで、迂回させたり、接続させることで、または、抵抗RaB、RbBをスイッチング素子TraB、TrbBのオンとオフで、迂回させたり、接続させることで、商用電源電力ACPの電圧を、全波整流回路53で整流した電圧を入力電圧として、該入力電圧をそのまま、または、電圧降圧回路54A、54Bで分圧して降圧した降圧電圧を、出力電圧として、LCフィルタ55を介して誘導加熱インバータ57に印加電圧Viとして供給している。
The voltage step-down
そして、CPU56は、このスイッチング素子TraA、TrbA及びスイッチング素子TraB、TrbBのオン/オフ制御を、後述するスイッチング素子58のスイッチングのオン幅が、スイッチング素子58のコレクタ−エミッタ間電圧Vceが0Vまで落ちない幅まで狭くなるハードスイッチング幅まで狭くなると、該ハードスイッチングを防止するように、すなわち、電圧降圧回路54A、54Bが入力電圧を降圧してLCフィルタ55を介して誘導加熱インバータ57に出力する。すなわち、電圧降圧回路54A、54Bは、入力電圧をそのまま出力電圧とするときには、CPU56によってスイッチング素子TraA、TrbBがオン、スイッチング素子TrbA、TrbBがオフにされることで、抵抗RaA、RaBを流れないで、すなわち、電圧降下しない入力電圧を出力電圧とする。一方、電圧降圧回路54A、54Bは、電圧降下するときには、CPU56によってスイッチング素子TraA、TrbBがオフ、スイッチング素子TrbA、TrbBがオンにされることで、抵抗RaA、RaB及び抵抗RbA、RbBを流れて分圧された降圧電圧(分圧電圧)を出力電圧とする。
Then, the
なお、図5及び図6に示した抵抗分圧方式の電圧降圧回路54A、54Bは、2つの抵抗RaAと抵抗RbA及び2つの抵抗RaBと抵抗RbBを用いて入力電圧を分圧して出力電圧としているが、2つの抵抗を用いるものに限るものではなく、例えば、電圧降圧回路54Aの場合について、図7に示すように、3つの抵抗RaA、RbA、RcAを用い、それぞれの抵抗RaA、RbA、RcAに並列に、または、直列にスイッチング素子TraA、TrbA、TrcAを接続して、それぞれのスイッチング素子TraA、TrbA、TrcAのオン/オフ制御をCPU56で行なうことで、出力電圧をより細かく分圧制御して、誘導加熱インバータ57をスイッチングするスイッチング素子58のハードスイッチングを防止してもよい。
The
また、電圧降圧回路54A及び電圧降圧回路54Bは、例えば、図8に電圧降圧回路54Aについて、図9に電圧降圧回路54Bについて、それぞれ示すように、トランスTA及びトランスTBと、トランスTA、TBの2次側巻線の取り出し口を切り替えるスイッチング素子TrdA及びスイッチング素子TrdBを備えたトランス方式であってもよい。このトランス方式の電圧降圧回路54A及び電圧降圧回路54Bは、CPU56が、スイッチング素子TrdA及びスイッチング素子TrdBを、誘導加熱インバータ57をスイッチングするスイッチング素子58のハードスイッチングを防止するように、オン/オフ制御して、トランスTA、TBの2次側巻線の取り出し口を切り替えて出力電圧を調整する。
Further, the voltage step-down
なお、図8及び図9に示したトランス方式の電圧降圧回路54A、54Bは、トランスTA、TBの2次側の取り出し口を1つのスイッチング素子TrdA、TrdBで2段階に切り替えるものに限るものではなく、例えば、電圧降圧回路54Aの場合について、図10に示すように、2次側に2つのスイッチング素子TrdAとスイッチング素子TreAを設けて、これらのスイッチング素子TrdA、TreAのオン/オフ制御をCPU56が行なって、巻線の取り出し口を3つに切り替えるようにしてもよい。この場合、オンしているスイッチング素子TrdAとスイッチング素子TreAが増えるほど、2次側巻線の巻線数が少なくなって降圧され、降圧することなく2次側出力電圧を出力するときには、スイッチング素子TrdA、TreAをオフにする。
Note that the transformer voltage step-down
さらに、電圧降圧回路54A及び電圧降圧回路54Bは、例えば、図11に電圧降圧回路54Aについて示すように、トランスTA、トランスTAの1次側巻線に直列に接続されてCPU56によりオン/オフ制御されるスイッチング素子TrfA、トランスTAの1次側巻線間に接続されているコンデンサCa、トランスTAの2次側巻線とLCフィルタ55の共振コイル55Lにそれぞれ接続されている共振コイル55L方向を順方向とするダイオードDa、Dbを備えている絶縁型フォワードコンバータ方式であってもよい。この絶縁型フォワードコンバータ方式の電圧降圧回路54Aは、入力電圧をコンデンサCaで平滑して、スイッチング素子TrfAがオンすると、トランスTAの1次側電流が増加し、1次側電流の増加にともなってトランスTAの2次側電流が増加する。絶縁型フォワードコンバータ方式の電圧降圧回路54Aは、スイッチング素子TrfAがオンしてトランスTAの1次電流によって誘起された2次側電流が、ダイオードDA及びLCフィルタ55の共振コイル55Lを通して、誘導加熱インバータ57に流れるとともに、共振コンデンサ57Cを充電させ、スイッチング素子TrfAがオフになって、トランスTAの2次電流が停止すると、LCフィルタ55の共振コンデンサ57Cの電荷が、ダイオードDb及び共振コイル55Lを通して還流する。
Further, the voltage step-down
この絶縁型フォワードコンバータ方式の電圧降圧回路54Aは、トランスTAの1次側巻線の巻き数をNp、2次側巻線の巻き数をNs、1次側電圧をV1、2次側電圧をV2、スイッチング素子TrfAのCPU56によるデューティ比をD(=ton/T)とすると、2次電圧V2は、次式(1)により与えられる。
This isolated forward converter type voltage step-down
V2=D×Ns/Np×V1・・・(1)
すなわち、絶縁型フォワードコンバータ方式の電圧降圧回路54Aは、CPU56によりスイッチング素子TrfAのデューティ比Dが調整されることによって、出力電圧が変化する。
V2 = D × Ns / Np × V1 (1)
That is, in the voltage step-down
また、電圧降圧回路54A及び電圧降圧回路54Bは、上記各方式の電圧降圧回路に限るものではなく、種々の方式の電圧降圧回路を用いることができ、例えば、図12に示すような絶縁型ハーフブリッジコンバータ方式や図13に示す絶縁型フルブリッジコンバータ方式であってもよい。
Further, the voltage step-down
図12に示す絶縁型ハーフブリッジコンバータ方式の電圧降圧回路54A、54Bは、トランスT1、スイッチング素子Tr1、Tr2、入力側ダイオードDi1、Di2、入力側コンデンサC1、C2、2分割された2次側巻線にそれぞれ接続されている出力側ダイオードDo1、Do2等を備えており、スイッチング素子Tr1とスイッチング素子Tr2が、CPU56によってオン時間(ton)で交互にオン制御される。この絶縁型ハーフブリッジコンバータ方式の電圧降圧回路54A、54Bは、スイッチング素子Tr1とスイッチング素子Tr2が、1/2に分割して、どちらかのスイッチング素子Tr1とスイッチング素子Tr2がオンのときにトランスT1の1次側には入力電圧の1/2の値が与えられる。この絶縁型ハーフブリッジコンバータ方式の電圧降圧回路54A、54Bは、トランスT1の1次側巻線の巻き数をNp、2次側巻線の巻き数をNs、1次側電圧をV1、2次側電圧をV2、スイッチング素子Tr1、Tr2のデューティ比をD(=ton/T)とすると、2次電圧V2は、次式(2)により与えられる。
Insulated half-bridge converter type voltage step-down
V2=D×Ns/Np×V1・・・(2)
したがって、絶縁型ハーフブリッジコンバータ方式の電圧降圧回路54A、54Bは、スイッチング素子Tr1、Tr2のデューティ比が、CPU56によっ調整されることによって、出力電圧が変化する。
V2 = D × Ns / Np × V1 (2)
Therefore, the output voltage of the
図13に示す絶縁型フルブリッジコンバータ方式の電圧降圧回路54A、54Bは、トランスT1、1次側の4つのスイッチング素子Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、入力側ダイオードDi1、Di2、Di3、Di4、2分割された2次側巻線にそれぞれ接続されている出力側ダイオードDo1、Do2等を備えており、スイッチング素子Tr1とスイッチング素子Tr4及びスイッチング素子Tr2とスイッチング素子Tr3が、CPU56によってオン時間(ton)毎に、交互にオン制御される。この絶縁型フルブリッジコンバータ方式の電圧降圧回路54A、54Bは、絶縁型ハーフブリッジコンバータ方式の電圧降圧回路54A、54Bと同様ので動作原理で動作し、同様の出力電圧を出力する。
Insulated full bridge converter type voltage step-down
そして、上記図8から図13に示したトランスを用いた電圧降圧回路54A、54Bの場合、商用交流電源電力ACPからのノイズやサージ電圧(異常電圧)が、誘導加熱インバータ57やCPU56に伝わるのを防止することができる。
In the case of the voltage step-down
なお、画像形成装置1、ROM、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory )、EPROM、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory )、CD−RW(Compact Disc Rewritable )、DVD(Digital Versatile Disk)、SD(Secure Digital)カード、MO(Magneto-Optical Disc)等のコンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されている本発明の定着電源制御方法を実行する定着電源制御プログラムを読み込んでROM等の不揮発性メモリに導入することで、後述するハードスイッチングの発生を防止しつつ、小電力から大電力までの電力出力を適切に行なって定着部材を意図する温度に誘導加熱する定着電源制御方法を実行する定着電源部50を搭載した画像形成装置として構築されている。この定着電源制御プログラムは、アセンブラ、C、C++、C#、Java(登録商標)等のレガシープログラミング言語やオブジェクト指向ブログラミング言語等で記述されたコンピュータ実行可能なプログラムであり、上記記録媒体に格納して頒布することができる。
The
次に、本実施例の作用を説明する。本実施例の画像形成装置1は、ハードスイッチングの発生を防止しつつ、小電力から大電力までの電力出力を適切にかつ細かく行なって定着ローラ41を意図する温度に誘導加熱する。
Next, the operation of this embodiment will be described. The
すなわち、画像形成装置1は、給紙部10から用紙Pを1枚ずつ分離して搬送ベルト機構部20へ送り出し、搬送ベルト機構部20は、搬送ベルト21上に用紙Pを吸着した状態で、搬送ベルト21に沿って配設されている画像形成部30Y、30M、30C、30Kに順次搬送する。
That is, the
画像形成装置1は、搬送ベルト21上を搬送される用紙Pに、画像形成部30Y、30M、30C、30Kで各色のトナー画像を順次重ね合わせて転写して、カラートナー画像を形成し、カラートナー画像の転写された用紙Pを定着部40に送り出す。
The
定着部40は、トナー画像が転写されて、搬送ベルト21により搬送されてきた用紙Pを、定着ヒータによって定着温度に加熱されている定着ローラ41と加圧ローラ42で加熱・加圧することにより、カラートナー画像を用紙Pに定着させ、排紙ローラ対により図示しない排紙トレイ上に排出する。
The fixing
そして、画像形成装置1は、画像形成時に、定着制御部50が、ハードスイッチングの発生を防止しつつ、小電力から大電力までの電力出力を適切に行なって定着ローラ41を意図する温度に誘導加熱する。
In the
すなわち、定着温度制御部50は、定着ローラ41の表面温度を検出するサーミスタ43からの検出温度信号に基づいて、CPU56が、誘導加熱インバータ57のスイッチング素子58へ出力するスイッチング信号Sのオン時間tonを制御して、誘導加熱コイル57Lが定着ローラに41に誘起する誘起起電力によって定着ローラ41を意図する定着温度に加熱する。
That is, the fixing temperature control unit 50 determines the on time ton of the switching signal S output from the
すなわち、CPU56は、サーミスタ43からの検出温度信号が入力され、予め図示しないROM等に格納されている定着温度を比較して、誘導加熱コイル57Lが定着ローラ41に対して誘起する誘起電力を決定して、決定した該誘起電力と電圧降圧回路54から出力される降圧直流電圧、及び、AC電圧検出回路51とAC電流検出回路52の検出した検出電圧値と検出電流値、すなわち、商用交流電源電力ACPの電力値に応じたスイッチング素子58のオン幅を予めROM等に格納されているテーブルを参照して決定し、該オン幅のスイッチング信号Sをスイッチング素子58のベースに出力する。
That is, the
そして、誘導加熱インバータ57は、図3に示したように、スイッチング素子58が、CPU56からのスイッチング信号Sが入力されると、スイッチング信号Sがオンの間、誘導加熱コイル57Lに矢印で示す方向のコイル電流Ilが流れるとともに共振コンデンサ57Cに電荷が蓄積され、スイッチング信号Sがオフの間、共振コンデンサ57Cに蓄積された電荷が誘導加熱コイル57Lを通して放電されることで、矢印とは逆方向に電流が流れるという電圧共振が発生する。
In the
スイッチング素子58がオン/オフを繰り返して、誘導加熱コイル57Lに交流が流れて電圧共振が発生することで、磁界が発生し、誘導加熱用コイル57l付近に配設されている定着ローラ41に渦電流を流して、発熱させる。
When the switching
すなわち、CPU56は、図14に示すように、誘導加熱インバータ57によって大電力を発生させて定着ローラ41を大電力加熱するときには、電圧降圧回路54A、54Bに電圧の降圧を行わせない制御信号を出力して、通常電圧、すなわち、全波整流回路53で全波整流してLCフィルタ55でフィルタリングした直流電圧、例えば、100Vを、誘導加熱インバータ57に印加電圧Viとして入力させて、スイッチング素子58へ、定着ローラ41の誘導加熱に必要な所定のオン幅のスイッチング信号Sを出力し、この大電力加熱でのオン幅においては、図15に示すように、スイッチング素子58がオンするときには、コレクターエミッタ間電圧Vceが、0Vとなっていて、コイル電流Ilが誘導加熱コイル57Lに正常に流れ、定着ローラ41を誘導加熱する。
That is, as shown in FIG. 14, the
ところが、図16に示すように、CPU56は、必要な誘導加熱電力が少なくなって、スイッチング素子58へ出力するスイッチング信号Sのオン幅(ton)を短くしていくと、スイッチング素子58のコレクターエミッタ管電圧Vceが0Vまで下がらないうちにスイッチング信号Sがオンになって、スイッチング素子58が破壊するおそれのある図14に破線で示すハードスイッチングの状態となる。すなわち、誘導加熱インバータ57は、入力される印加電圧Viが通常電圧(例えば、100V)の場合には、図14に示すように、出力電力として、1500Wから600W程度までは、ハードスイッチ状態に至ることなく通常オン幅制御が可能であるが、600Wよりも出力電力が小さくなると、スイッチング素子58へのスイッチング信号Sのオン幅がハードスイッチングを発生させるハードスイッチング領域に入ってしまう。
However, as shown in FIG. 16, when the required induction heating power is reduced and the
そこで、CPU56は、図17に示すように、誘導加熱インバータ57への印加電圧Viが通常電圧ではスイッチング素子58へのスイッチング信号Sのオン幅がハードスイッチング領域となる出力電力(図14では、600W)よりも大きい出力電力から、電圧降圧回路54A、54Bへ電圧の降圧を行わせる制御信号を出力して、すなわち、スイッチング損失を低減させるように、降圧電圧(例えば、80V)を誘導加熱インバータ57に印加電圧Viとして供給させる。
Therefore, as shown in FIG. 17, the
スイッチング素子58は、誘導加熱インバータ57の印加電圧Viが降圧電圧に下がると、通常電圧ではハードスイッチングとなっていたスイッチング信号Sのオン幅であっても、スイッチング信号Sがオンとなるタイミングには、コレクターエミッタ間電圧が0Vに低下するようになり、ハードスイッチングとなることがなくなる。
When the applied voltage Vi of the
例えば、スイッチング素子58は、入力電圧が80Vであると、出力電力が100W程度までのスイッチング信号Sの信号幅まで、ハードスイッチングが発生することなく、スイッチング処理を行うことができる。なお、この場合、出力電力の最大値が、通常電圧のときの最大出力電力(例えば、図14の場合、1500W)であったのが、図17に示すように、例えば、800Wまで、低下するが、通常電圧時のハードスイッチング発生領域の下限の最大電力と降圧電圧での最大電力が重なる領域があると、電圧を降圧するタイミングを適切に設定することで、図18に示すように、電圧降圧を行なうことで、通常電圧ではハードスイッチング領域となっていたスイッチング信号オン幅においても、スイッチング素子58を適正にスイッチング動作させて、必要な出力電力を確保することができる。
For example, when the input voltage is 80 V, the switching
このように、本実施例の画像形成装置1は、その定着電源部(定着電源装置)50が、交流電源電力を全波整流する全波整流回路(整流手段)53と、交流電源電力の交流電圧または全波整流回路35による全波整流後の電圧を入力電圧として、該入力電圧を降圧させた所定の降圧電圧または該入力電圧を出力電圧として出力する電圧降圧回路(電圧降圧手段)54と、トナー画像(記録剤像)の転写されている用紙(被記録媒体)Pに該トナー画像を定着させる定着ローラ(定着部材)41の表面温度を検出するサーミスタ(温度検出手段)43と、電圧降圧回路54の前記出力電圧が供給されて共振駆動されて、定着ローラ41に該出力電圧に応じた高周波磁界を誘導して加熱する誘導加熱インバータ(共振手段)57と、誘導加熱インバータ57を所定のオン幅でスイッチング駆動して共振させるスイッチング素子58と、サーミスタ43の検出する定着ローラ41の表面温度に基づいて前記スイッチング素子58の前記オン幅及び電圧降圧回路54による前記出力電圧の電圧値を決定して、該オン幅で該スイッチング素子58を駆動するとともに、該電圧降圧回路54による電圧降圧動作を制御するCPU(制御手段)56と、を備えている。
As described above, in the
したがって、定着ローラ41の表面温度に基づいてスイッチング素子58のオン幅と電圧降圧回路54による前記出力電圧の電圧値を決定することができ、全波整流及び必要に応じて降圧した電圧を利用して、スイッチング素子58のハードスイッチングの発生を防止しつつ、小電力から大電力までの電力出力を適切に行なって定着ローラ41を意図する温度に誘導加熱することができる。また、CPU56が、電圧降圧時にオン幅を制御することで、小電力範囲で、細かく出力制御することができる。
Therefore, the ON width of the switching
また、本実施例の画像形成装置1は、その定着電源部50が、交流電源電力を全波整流する整流処理ステップと、前記交流電源電力の交流電圧または前記整流処理ステップによる全波整流後の電圧を入力電圧として、該入力電圧を降圧させた所定の降圧電圧または該入力電圧を出力電圧として出力する電圧降圧処理ステップと、トナー画像の転写されている用紙Pに該トナー画像を定着させる定着ローラ41の表面温度を検出する温度検出処理ステップと、前記電圧降圧処理ステップの前記出力電圧が供給されて共振駆動されて、定着ローラ41に該出力電圧に応じた高周波磁界を誘導して加熱する共振処理ステップと、前記共振処理ステップを所定のオン幅でスイッチング駆動させて共振させるスイッチング処理ステップと、前記温度検出処理ステップで検出される定着ローラ41の表面温度に基づいて前記スイッチング処理ステップの前記オン幅及び前記電圧降圧処理ステップにおける前記出力電圧の電圧値を決定して、該オン幅で該スイッチング処理ステップを駆動させるとともに、該電圧降圧処理ステップによる電圧降圧動作を制御する制御処理ステップと、を有する定着電源制御方法を実行している。
Further, in the
したがって、定着ローラ41の表面温度に基づいてスイッチング素子58のオン幅と電圧降圧回路54による前記出力電圧の電圧値を決定することができ、全波整流及び必要に応じて降圧した電圧を利用して、スイッチング素子58のハードスイッチングの発生を防止しつつ、小電力から大電力までの電力出力を適切に行なって定着ローラ41を意図する温度に誘導加熱することができる。
Therefore, the ON width of the switching
さらに、本実施例の画像形成装置1は、その定着電源部50が、交流電源電力の電力値を検出する電力値検出手段であるAC電圧検出回路51とAC電流検出回路52と、備え、CPU56が、定着ローラ41の表面温度とAC電圧検出回路51及びAC電流検出回路52の検出する電力値に基づいて、前記オン幅及び前記出力電圧の電圧値を決定している。
Further, in the
したがって、誘導加熱インバータ57に入力される電圧を正確に判定してスイッチング素子58へのスイッチング信号Sのオン幅と電圧降圧回路54の出力電圧を決定することができ、全波整流及び必要に応じて降圧した電圧を利用して、スイッチング素子58のハードスイッチングの発生をより一層適切に防止しつつ、小電力から大電力までの電力出力をより一層適切に行なって定着ローラ41を意図する温度に誘導加熱することができる。
Therefore, it is possible to accurately determine the voltage input to the
また、本実施例の定着電源部50は、電圧降圧回路54が、前記入力電圧を分圧する複数の抵抗RaA、RbA、RcA、RaB、RbBと、複数の抵抗RaA、RbA、RcA、RaB、RbBの接続状態を切り替えて前記出力電圧を出力するスイッチング素子TraA、TrbA、TrcA、TraB、TrbBと、を備えている。 Further, in the fixing power supply unit 50 of this embodiment, the voltage step-down circuit 54 has a plurality of resistors RaA, RbA, RcA, RaB, RbB, and a plurality of resistors RaA, RbA, RcA, RaB, RbB. Switching elements TraA, TrbA, TrcA, TraB, TrbB that output the output voltage by switching the connection state.
したがって、抵抗とスイッチング素子のみという簡単で安価な構成で電圧を降圧させることができ、スイッチング素子58のハードスイッチングの発生を安価に防止しつつ、小電力から大電力までの電力出力を安価かつ適切に行なって定着ローラ41を意図する温度に誘導加熱することができる。
Therefore, the voltage can be stepped down with a simple and inexpensive configuration of only a resistor and a switching element, and the power output from a small power to a large power is inexpensive and appropriate while preventing the occurrence of hard switching of the switching
さらに、本実施例の定着電源部50は、その電圧降圧回路54が、前記入力電圧の入力される1次巻線と2次巻線とを有するトランスTA、TBと、前記2次巻線の出力取り出し巻線位置を切り替えて前記出力電圧を出力する切り替え手段であるスイッチング素子TrdA、TrdBと、を備えている。 Further, in the fixing power supply unit 50 of this embodiment, the voltage step-down circuit 54 includes transformers TA and TB each having a primary winding and a secondary winding to which the input voltage is input, and the secondary winding. Switching elements TrdA and TrdB which are switching means for switching the output take-up winding position and outputting the output voltage are provided.
したがって、交流電源電力ACPからのノイズやサージ電圧(異常電圧)が伝わるのを防止することができるとともに、適切に電圧を降圧させることができ、スイッチング素子58のハードスイッチングの発生を適切に防止しつつ、小電力から大電力までの電力出力をより一層適切に行なって定着ローラ41を意図する温度に誘導加熱することができる。
Therefore, noise and surge voltage (abnormal voltage) from AC power supply ACP can be prevented from being transmitted, and the voltage can be lowered appropriately, and occurrence of hard switching of switching
また、本実施例の定着電源部50は、その電圧降圧回路54が、スイッチング素子(スイッチング手段)TrfAのデューティ比に応じて前記入力電圧を前記出力電圧に変換して出力する絶縁型フォワードコンバータである。 The fixing power supply unit 50 of this embodiment is an insulating forward converter whose voltage step-down circuit 54 converts the input voltage into the output voltage according to the duty ratio of the switching element (switching means) TrfA and outputs the converted output voltage. is there.
したがって、スイッチング素子TrfAのデューティ比を変化させるだけで、出力電圧を制御することができ、全波整流及び必要に応じて降圧した電圧を利用して、スイッチング素子58のハードスイッチングの発生を簡単かつ適切に防止しつつ、小電力から大電力までの電力出力をより一層適切に行なって定着ローラ41を意図する温度に誘導加熱することができる。
Therefore, the output voltage can be controlled only by changing the duty ratio of the switching element TrfA, and the hard switching of the switching
さらに、本実施例の定着電源部50は、その電圧降圧回路54が、スイッチング手段であるスイッチング素子Tr1、Tr2のデューティ比に応じて前記入力電圧を前記出力電圧に変換して出力する絶縁型ハーフブリッジコンバータまたはスイッチング手段であるスイッチング素子Tr1〜Tr4のデューティ比に応じて前記入力電圧を前記出力電圧に変換して出力する絶縁型フルブリッジコンバータである。 Further, in the fixing power supply unit 50 of this embodiment, the voltage step-down circuit 54 converts the input voltage into the output voltage according to the duty ratio of the switching elements Tr1 and Tr2 as switching means, and outputs it. It is an insulated full bridge converter that converts the input voltage into the output voltage according to the duty ratio of the switching elements Tr1 to Tr4 that are bridge converters or switching means and outputs the converted output voltage.
したがって、スイッチング素子Tr1、Tr2またはスイッチング素子Tr1〜Tr4のデューティ比を変化させるだけで、出力電圧を制御することができ、全波整流及び必要に応じて降圧した電圧を利用して、スイッチング素子58のハードスイッチングの発生を簡単かつ適切に防止しつつ、小電力から大電力までの電力出力をより一層適切に行なって定着ローラ41を意図する温度に誘導加熱することができる。
Therefore, the output voltage can be controlled only by changing the duty ratio of the switching elements Tr1 and Tr2 or the switching elements Tr1 to Tr4, and the switching
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例で説明したものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 The invention made by the present inventor has been specifically described based on the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to that described in the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.
1 画像形成装置
10 給紙部
11 給紙カセット
12 給紙ローラ
13 分離ローラ
20 搬送ベルト機構部
21 搬送ベルト
22 駆動ローラ
23 従動ローラ
24 ガイド板
35 2次転写ローラ
30Y、30M、30C、30K 画像形成部
31Y、31M、31C、31K 感光体
32Y、32M、32C、32K 帯電部
33Y、33M、33C、33K 露光部
34Y、34M、34C、34K 現像部
35Y、35M、35C、35K 転写部
36Y、36M、36C、36K クリーニング部
40 定着部
41 定着ローラ
42 加圧ローラ
43 サーミスタ
44 サーモスタット
50 定着電源部
51 AC電圧検出回路
52 AC電流検出回路
53 全波整流回路
54A、54B 電圧降圧回路
55 LCフィルタ
55l 共振コイル
55c 共振コンデンサ
56 CPU
57 誘導加熱インバータ
57c 共振コンデンサ
57l 誘導加熱コイル
58 スイッチング素子
ACP 商用電源電力
Il コイル電流
RaA、RbA、RaB、RbB、RcA 抵抗
TraA、TrbA、TraB、TrbB スイッチング素子
TA、TB トランス
TrdA、TrdB、TreA スイッチング素子
Ca コンデンサ
Da、Db ダイオード
T1 トランス
Tr1、Tr2、Tr3、Tr4 スイッチング素子
Di1、Di2、Di3、Di4 入力側ダイオード
C1、C2 入力側コンデンサ
Do1、Do2 出力側ダイオード
DESCRIPTION OF
57 Induction heating inverter 57c Resonance capacitor 57l
Claims (8)
前記交流電源電力の交流電圧または前記整流手段による全波整流後の電圧を入力電圧として、該入力電圧を降圧させた所定の降圧電圧または該入力電圧を出力電圧として出力する電圧降圧手段と、
記録剤像の転写されている被記録媒体に該記録剤像を定着させる定着部材の表面温度を検出する温度検出手段と、
前記電圧降圧手段の前記出力電圧が供給されて共振駆動されて、前記定着部材に該出力電圧に応じた高周波磁界を誘導して加熱する共振手段と、
前記共振手段を所定のオン幅でスイッチング駆動して共振させるスイッチング素子と、
前記温度検出手段の検出する前記定着部材の表面温度に基づいて前記スイッチング素子の前記オン幅及び前記電圧降圧手段による前記出力電圧の電圧値を決定して、該オン幅で該スイッチング素子を駆動するとともに、該電圧降圧手段による電圧降圧動作を制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする定着電源装置。 Rectification means for full-wave rectification of AC power supply power;
An AC voltage of the AC power supply power or a voltage after full-wave rectification by the rectifying means as an input voltage, a predetermined step-down voltage obtained by stepping down the input voltage or a voltage step-down means for outputting the input voltage as an output voltage;
Temperature detecting means for detecting a surface temperature of a fixing member for fixing the recording agent image on a recording medium on which the recording agent image is transferred;
Resonance means that is supplied with the output voltage of the voltage step-down means and is resonantly driven to induce a high frequency magnetic field corresponding to the output voltage to the fixing member to heat it.
A switching element that resonates by switching driving the resonance means with a predetermined ON width;
Based on the surface temperature of the fixing member detected by the temperature detecting means, the ON width of the switching element and the voltage value of the output voltage by the voltage step-down means are determined, and the switching element is driven with the ON width. And control means for controlling the voltage step-down operation by the voltage step-down means;
A fixing power supply device comprising:
前記交流電源電力の電力値を検出する電力値検出手段を、備え、
前記制御手段は、
前記定着部材の表面温度と前記電力値検出手段の検出する前記電力値に基づいて、前記オン幅及び前記出力電圧の電圧値を決定することを特徴とする請求項1記載の定着電源装置。 The fixing power supply device
Power value detection means for detecting the power value of the AC power supply power,
The control means includes
The fixing power supply apparatus according to claim 1, wherein the ON width and the voltage value of the output voltage are determined based on a surface temperature of the fixing member and the power value detected by the power value detection unit.
前記入力電圧を分圧する複数の抵抗と、
複数の前記抵抗の接続状態を切り替えて前記出力電圧を出力するスイッチング素子と、
を備えていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の定着電源装置。 The voltage step-down means is
A plurality of resistors for dividing the input voltage;
A switching element that switches the connection state of the plurality of resistors and outputs the output voltage;
The fixing power supply apparatus according to claim 1, further comprising:
前記入力電圧の入力される1次巻線と2次巻線とを有するトランスと、
前記2次巻線の出力取り出し巻線位置を切り替えて前記出力電圧を出力する切り替え手段と、
を備えていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の定着電源装置。 The voltage drop means is
A transformer having a primary winding and a secondary winding to which the input voltage is input;
Switching means for switching the output winding position of the secondary winding to output the output voltage;
The fixing power supply apparatus according to claim 1, further comprising:
スイッチング手段のデューティ比に応じて前記入力電圧を前記出力電圧に変換して出力する絶縁型フォワードコンバータであることを特徴とする請求項1または請求項2記載の定着電源装置。 The voltage drop means is
3. The fixing power supply apparatus according to claim 1, wherein the fixing power supply apparatus is an isolated forward converter that converts the input voltage into the output voltage according to a duty ratio of a switching unit and outputs the converted output voltage.
スイッチング手段のデューティ比に応じて前記入力電圧を前記出力電圧に変換して出力する絶縁型ハーフブリッジコンバータまたは絶縁型フルブリッジコンバータであることを特徴とする請求項1または請求項2記載の定着電源装置。 The voltage drop means is
3. The fixing power source according to claim 1, wherein the fixing power source is an isolated half-bridge converter or an isolated full-bridge converter that converts the input voltage into the output voltage according to a duty ratio of a switching unit and outputs the converted output voltage. apparatus.
前記定着電源部として、請求項1から請求項6のいづれかに記載の定着電源装置を搭載していることを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus that heats a recording medium onto which a recording agent image has been transferred by an image forming means, and fixes the recording agent image on the recording medium by a fixing unit that is supplied with power from a fixing power source unit,
7. An image forming apparatus comprising the fixing power supply unit according to claim 1 as the fixing power supply unit.
前記交流電源電力の交流電圧または前記整流処理ステップによる全波整流後の電圧を入力電圧として、該入力電圧を降圧させた所定の降圧電圧または該入力電圧を出力電圧として出力する電圧降圧処理ステップと、
記録剤像の転写されている被記録媒体に該記録剤像を定着させる定着部材の表面温度を検出する温度検出処理ステップと、
前記電圧降圧処理ステップの前記出力電圧が供給されて共振駆動されて、前記定着部材に該出力電圧に応じた高周波磁界を誘導して加熱する共振処理ステップと、
前記共振処理ステップを所定のオン幅でスイッチング駆動させて共振させるスイッチング処理ステップと、
前記温度検出処理ステップで検出される前記定着部材の表面温度に基づいて前記スイッチング処理ステップの前記オン幅及び前記電圧降圧処理ステップにおける前記出力電圧の電圧値を決定して、該オン幅で該スイッチング処理ステップを駆動させるとともに、該電圧降圧処理ステップによる電圧降圧動作を制御する制御処理ステップと、
を有していることを特徴とする定着電源制御方法。 Rectification processing step for full-wave rectification of AC power supply power;
An AC voltage of the AC power supply or a voltage after full-wave rectification in the rectification processing step as an input voltage, a predetermined step-down voltage obtained by stepping down the input voltage, or a voltage step-down processing step for outputting the input voltage as an output voltage; ,
A temperature detection processing step for detecting a surface temperature of a fixing member for fixing the recording agent image on a recording medium on which the recording agent image is transferred;
A resonance processing step in which the output voltage of the voltage step-down processing step is supplied and resonantly driven to induce and heat a high frequency magnetic field corresponding to the output voltage to the fixing member;
A switching processing step for causing the resonance processing step to perform switching driving with a predetermined ON width to resonate;
Based on the surface temperature of the fixing member detected in the temperature detection processing step, the ON width of the switching processing step and the voltage value of the output voltage in the voltage step-down processing step are determined, and the switching is performed with the ON width. A control processing step for driving the processing step and controlling a voltage step-down operation by the voltage step-down processing step;
A fixing power supply control method characterized by comprising:
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JP2016024366A (en) * | 2014-07-22 | 2016-02-08 | キヤノン株式会社 | Fixation device |
JP2019124950A (en) * | 2019-03-01 | 2019-07-25 | キヤノン株式会社 | Fixation device |
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- 2012-08-28 JP JP2012187267A patent/JP2014044617A/en active Pending
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