JP2015025863A - 定着装置及びヒータの駆動制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】定着装置において直流給電方式のヒータを用いることで、突入電流の問題を回避し、かつ安定したヒータ制御を行う。【解決手段】直流給電方式でヒータ14の駆動制御を行う駆動制御装置を備えた定着装置であって、前記ヒータ14の温度に応じた駆動電圧を設定する制御部16(1)と、前記制御部16(1)により設定された駆動電圧で、前記ヒータ14を定電圧駆動する可変定電圧駆動回路部12と、前記可変定電圧駆動回路部12による前記ヒータ14の定電圧駆動時間を設定するタイマを備え、前記タイマによる設定時間間隔毎に、前記ヒータの温度に応じた駆動電圧を設定し、前記設定された駆動電圧で、前記ヒータを定電圧駆動する処理を繰り返す。【選択図】図1
Description
本発明は、例えば、プリンタ、MFP(多機能プリンタ)などの画像形成装置(又は画像記録装置)に用いる直流給電方式でヒータの駆動制御を行う駆動制御装置を備えた定着装置及びヒータの駆動制御方法に関する。
一般的に、交流(AC)ヒータでは、オン(ON)する場合に非常に大きな突入電流が生じる。そのため、これに対応するためのブレーカーや駆動デバイスによりコストアップなどの問題がある。
しかしながら、ACヒータをACで制御する限り、突入電流に起因する課題の解決は難しい。そこで、その対策として直流(DC)ヒータを用いることが考えられる。
DCヒータは、ACヒータのように周波数に依存しない制御が可能で、電圧制御、電流制御により突入電流の抑制も可能であり、回路の低コスト化や、低ノイズ等が可能となるというメリットがある。
しかしながら、ACヒータをACで制御する限り、突入電流に起因する課題の解決は難しい。そこで、その対策として直流(DC)ヒータを用いることが考えられる。
DCヒータは、ACヒータのように周波数に依存しない制御が可能で、電圧制御、電流制御により突入電流の抑制も可能であり、回路の低コスト化や、低ノイズ等が可能となるというメリットがある。
画像形成装置における加熱装置にDCヒータを用いたものとしては、例えば、特許文献1(特許第4991194号公報)に記載された加熱装置が知られている。ただ、特許文献1に記載された加熱装置では、DCヒータは余熱用として使用されているだけで通常のヒータとしてはACヒータを用いている。そのため、この加熱装置では、上述のACヒータの課題、つまり突入電流の問題は解決されていない。
また、そのDCヒータの制御については、予熱時にDCヒータの温度検出回路が、予め設定された温度以上の温度検出を行うと、エンジン制御部がキャパシタバンクの電力放電を停止して、DCヒータへの電力供給を中止することが記載されているだけである。
また、そのDCヒータの制御については、予熱時にDCヒータの温度検出回路が、予め設定された温度以上の温度検出を行うと、エンジン制御部がキャパシタバンクの電力放電を停止して、DCヒータへの電力供給を中止することが記載されているだけである。
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、定着装置において直流給電方式のヒータを用いることで、突入電流の問題を回避し、かつ安定したヒータ制御を行うことである。
本発明は、直流給電方式でヒータの駆動制御を行う駆動制御装置を備えた定着装置であって、前記ヒータの温度に応じた駆動電圧を設定する電圧設定手段と、前記電圧設定手段により設定された駆動電圧で、前記ヒータを定電圧駆動する定電圧駆動手段と、前記定電圧駆動手段による前記ヒータの定電圧駆動時間を設定する定電圧駆動時間設定手段と、を備え、前記定電圧駆動時間設定手段による設定時間間隔毎に、前記ヒータの温度に応じた駆動電圧を設定し、前記設定された駆動電圧で、前記ヒータを定電圧駆動する処理を繰り返すことを特徴とする駆動制御装置を備えた定着装置である。
本発明によれば、定着装置において直流給電方式のヒータを用いることで、突入電流の問題を回避し、かつ安定したヒータ制御を行うことができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る定着装置のヒータ(定着ヒータ)駆動制御装置(ここでは、単に駆動制御装置という)10(1)のブロック図である。
駆動制御装置10(1)は、図示のように、AC−DC変換部(以下AD変換部という)11と、可変定電圧駆動回路部12と、電流検出部13と、ヒータ14と、例えばサーミスタなどを備えた温度センサ部15と、制御部16(1)で構成されている。
ここで、制御部16(1)は、本発明の電圧設定手段に対応し、可変定電圧駆動回路部12は、同定電圧駆動手段に対応する。また、AD変換部11は、AC電源入力(図中、AC IN)をDC電源に変換する(なお、AD変換部11はDC給電の場合には不要である)。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る定着装置のヒータ(定着ヒータ)駆動制御装置(ここでは、単に駆動制御装置という)10(1)のブロック図である。
駆動制御装置10(1)は、図示のように、AC−DC変換部(以下AD変換部という)11と、可変定電圧駆動回路部12と、電流検出部13と、ヒータ14と、例えばサーミスタなどを備えた温度センサ部15と、制御部16(1)で構成されている。
ここで、制御部16(1)は、本発明の電圧設定手段に対応し、可変定電圧駆動回路部12は、同定電圧駆動手段に対応する。また、AD変換部11は、AC電源入力(図中、AC IN)をDC電源に変換する(なお、AD変換部11はDC給電の場合には不要である)。
可変定電圧駆動回路部12は、ヒータ14へのヒータ駆動電圧(ここでは、単に駆動電圧という)を発生させる。即ち、制御部16(1)から指示される電圧値(駆動電圧値)の定電圧給電を行う。
電流検出部13は、ヒータ14に流れる電流値を検出し、検出した電流値を制御部16(1)に出力する。
温度センサ部15は、ヒータ14の温度を検出して制御部16(1)に出力する。
電流検出部13は、ヒータ14に流れる電流値を検出し、検出した電流値を制御部16(1)に出力する。
温度センサ部15は、ヒータ14の温度を検出して制御部16(1)に出力する。
制御部16(1)は、図示しないCPU、RAM、ROMから成るコンピュータと、アナログ値である温度データをデジタル値に変換するADコンバータ(AD変換器)16(1)bと、決定したヒータ電圧値をアナログ的に可変定電圧駆動回路部12に指示するDAコンバータ(DA変換器)16(1)aと、後述する図示しないタイマを備え、タイマで設定する時間間隔毎に、入力された電流値、温度データに基づき駆動電圧を決定し、決定した駆動電圧を可変定電圧駆動回路部12に設定すると共に設定した駆動電圧の出力を指示する。
つまり、本実施形態の制御部16(1)は、DCでヒータ14を駆動制御する方式において、ヒータ14を段階的に加熱するため、所定の時間間隔毎に、つまり複数段階の段階毎にヒータ14の温度に応じた駆動電圧を指示し、指示に基づき設定した駆動電圧でヒータ14を定電圧駆動する制御を行う。
つまり、本実施形態の制御部16(1)は、DCでヒータ14を駆動制御する方式において、ヒータ14を段階的に加熱するため、所定の時間間隔毎に、つまり複数段階の段階毎にヒータ14の温度に応じた駆動電圧を指示し、指示に基づき設定した駆動電圧でヒータ14を定電圧駆動する制御を行う。
図2は、図1に示す駆動制御装置10(1)(の制御部16(1))によるヒータ14の第1の駆動制御手順を示すフロー図である。
即ち、ヒータ14がオンすると、温度センサ部15で検出した温度を駆動制御装置10(1)に入力し(S101)、駆動制御装置10(1)は、温度と電圧値の関係を決定する図示しないテーブルの温度データから、その加熱段階における駆動電圧値を決定する(S102)。次に、決定された駆動電圧値を指示するアナログ電圧値をDA変換器(DAC)16(1)aで発生させ、可変定電圧駆動回路部12に駆動電圧値を設定する(S103)。ヒータ14は、可変定電圧駆動回路部12に設定された駆動電圧値で駆動(オン)される。ここで、ヒータ14の駆動と同時に、ヒータ14の駆動時間を設定した本発明の定電圧駆動時間設定手段に対応するタイマ(図示せず)をオンして、設定間隔のタイマのタイムアップを待つ(S104)。タイマがタイムアップすると(S104、YES)、その段階でヒータオフ(OFF)の指示がなければ(S105、NO)、ステップS101に戻り次の加熱段階(期間)の駆動電圧値を設定する。
即ち、ヒータ14がオンすると、温度センサ部15で検出した温度を駆動制御装置10(1)に入力し(S101)、駆動制御装置10(1)は、温度と電圧値の関係を決定する図示しないテーブルの温度データから、その加熱段階における駆動電圧値を決定する(S102)。次に、決定された駆動電圧値を指示するアナログ電圧値をDA変換器(DAC)16(1)aで発生させ、可変定電圧駆動回路部12に駆動電圧値を設定する(S103)。ヒータ14は、可変定電圧駆動回路部12に設定された駆動電圧値で駆動(オン)される。ここで、ヒータ14の駆動と同時に、ヒータ14の駆動時間を設定した本発明の定電圧駆動時間設定手段に対応するタイマ(図示せず)をオンして、設定間隔のタイマのタイムアップを待つ(S104)。タイマがタイムアップすると(S104、YES)、その段階でヒータオフ(OFF)の指示がなければ(S105、NO)、ステップS101に戻り次の加熱段階(期間)の駆動電圧値を設定する。
ステップS105で、例えば定着が終了してヒータオフの指示があれば(S105、YES)、次の設定は行わず、可変定電圧駆動回路部12に電圧値0を設定(つまり、駆動電圧を0に)して(S106)、ヒータ14をオフしてこの処理を終了する。
図3は、図1に示す駆動制御装置10(1)(の制御部16(1))によるヒータ14の第2の駆動制御手順を示すフロー図である。
本駆動制御手順は、基本的には図2に示した第1の駆動制御手順と同じである。ただ、本駆動制御手順は、駆動電圧値を設定した後、駆動電流(ヒータ電流)を電流検出部13で監視し、駆動電流が所定の設定値を超えると駆動電圧値を0に設定してヒータ14をオフする点で異なっている。
即ち、ヒータ14がオンすると、温度センサ部15は検出した温度(温度データ)を制御部16(1)に入力する(S201)。制御部16(1)は、入力された温度データから温度と電圧値の関係を決定する図示しない温度−電圧テーブルから、その段階におけるヒータ14の駆動電圧値を決定する(S202)。制御部16(1)は、決定した駆動電圧値のアナログ電圧値をDAC(DA変換器16(1)a)で発生させ、可変定電圧駆動回路部12に設定する(S203)。ヒータ14は、可変定電圧駆動回路部12で設定された駆動電圧値で駆動され、同時に、ヒータ14の駆動時間を設定したタイマ(図示せず)をオンする。
本駆動制御手順は、基本的には図2に示した第1の駆動制御手順と同じである。ただ、本駆動制御手順は、駆動電圧値を設定した後、駆動電流(ヒータ電流)を電流検出部13で監視し、駆動電流が所定の設定値を超えると駆動電圧値を0に設定してヒータ14をオフする点で異なっている。
即ち、ヒータ14がオンすると、温度センサ部15は検出した温度(温度データ)を制御部16(1)に入力する(S201)。制御部16(1)は、入力された温度データから温度と電圧値の関係を決定する図示しない温度−電圧テーブルから、その段階におけるヒータ14の駆動電圧値を決定する(S202)。制御部16(1)は、決定した駆動電圧値のアナログ電圧値をDAC(DA変換器16(1)a)で発生させ、可変定電圧駆動回路部12に設定する(S203)。ヒータ14は、可変定電圧駆動回路部12で設定された駆動電圧値で駆動され、同時に、ヒータ14の駆動時間を設定したタイマ(図示せず)をオンする。
ヒータ14が設定された駆動電圧で駆動されると、電流検出部13はヒータ14に流れる電流値を検出する(S204)。ここで、電流検出部13で検出した電流値が所定の設定電流値をオーバーしなければ、(S205、NO)、タイマの設定時間間隔のタイムアップを待つ(S206)。タイマがタイムアップすると(S206、YES)、その段階で、ヒータオフの指示がなければ(S207、NO)、ステップS201に戻り次の加熱段階の駆動電圧値の設定を行う。
ステップS207において、ヒータオフの指示があれば(S207、YES)、次の駆動電圧の設定は行わず、可変定電圧駆動回路部12に電圧値0を設定して(S208)駆動電圧値を0にして、ヒータ14をオフしてこの処理を終了する。
また、ステップS205で、電流検出部13で検出した電流値が所定の設定電流値をオーバーすれば(S205、YES)、可変定電圧駆動回路部12に電圧値0を設定して(S208)、ヒータ14をオフしてこの処理を終了する。
ステップS206でタイマがタイムアップしていなければ(S206、NO)、ステップS204に戻り、以後の処理を繰り返す。つまり、タイマがタイムアップするまで、ステップS204〜S205の処理を継続する。
また、ステップS205で、電流検出部13で検出した電流値が所定の設定電流値をオーバーすれば(S205、YES)、可変定電圧駆動回路部12に電圧値0を設定して(S208)、ヒータ14をオフしてこの処理を終了する。
ステップS206でタイマがタイムアップしていなければ(S206、NO)、ステップS204に戻り、以後の処理を繰り返す。つまり、タイマがタイムアップするまで、ステップS204〜S205の処理を継続する。
ステップS205で、電流が設定電流値を超えるときは、駆動制御装置10(1)に何らかの異常があることが予測される。そのため、駆動制御装置10(1)に、駆動電流が設定電流値を超えるときにヒータ14をオフする機能を備えることは、安全対策として有効である。
なお、本実施形態において、電流検出部13でヒータ14に流れる電流を検出すれば、その時の設定電圧は既知であるため、検出電流値からヒータ14の抵抗値を算出することができる。他方、一般的にヒータ14は温度によって抵抗値がリニアに変化するので、その抵抗値から温度を算出することができる。この算出された抵抗値からヒータ14の温度を算出する方法を採れば、温度センサ部15を不要にすることができる。したがって、その分、駆動制御装置10(1)をコストダウンすることができる。
なお、本実施形態において、電流検出部13でヒータ14に流れる電流を検出すれば、その時の設定電圧は既知であるため、検出電流値からヒータ14の抵抗値を算出することができる。他方、一般的にヒータ14は温度によって抵抗値がリニアに変化するので、その抵抗値から温度を算出することができる。この算出された抵抗値からヒータ14の温度を算出する方法を採れば、温度センサ部15を不要にすることができる。したがって、その分、駆動制御装置10(1)をコストダウンすることができる。
図4は、算出されたヒータ14の抵抗値に基づきヒータ14に印加する駆動電圧を制御する、図1に示す駆動制御装置10(1)(の制御部16(1))によるヒータ14の第3の駆動制御手順を説明するフロー図である。
即ち、待機時にヒータ14のオンが指示されると、初期、つまりそのときのヒータ14の抵抗値を検出するために、可変定電圧駆動回路部12に数V程度の初期抵抗検出用駆動電圧値を設定する(S301)。次に、この設定した駆動電圧値をヒータ14に印加して、電流検出部13でそのときの電流値を検出し(S302)、検出した電流値と設定電圧値に基づきヒータ14の抵抗値を制御部16(1)の第1の算出手段で算出する(S303)。次に、算出した抵抗値に基づき、抵抗値から当該抵抗値に対応したその段階での駆動電圧値を決定する図示しない抵抗−電圧テーブルから駆動電圧値を決定する(S304)。
即ち、待機時にヒータ14のオンが指示されると、初期、つまりそのときのヒータ14の抵抗値を検出するために、可変定電圧駆動回路部12に数V程度の初期抵抗検出用駆動電圧値を設定する(S301)。次に、この設定した駆動電圧値をヒータ14に印加して、電流検出部13でそのときの電流値を検出し(S302)、検出した電流値と設定電圧値に基づきヒータ14の抵抗値を制御部16(1)の第1の算出手段で算出する(S303)。次に、算出した抵抗値に基づき、抵抗値から当該抵抗値に対応したその段階での駆動電圧値を決定する図示しない抵抗−電圧テーブルから駆動電圧値を決定する(S304)。
次に、決定した駆動電圧値を可変定電圧駆動回路部12に設定する(S305)。
駆動電圧値を設定したときは、図2で示した第1の駆動制御手順と同様に、ヒータ14の駆動時間を設定したタイマをオンして、設定時間のタイムアップを待つ(S306)。ここでタイムアップすると(S306、YES)、この段階で、ヒータオフの指示がなければ(S307、NO)、ステップS302に戻り次の設定を行う。
ステップS307でヒータオフの指示があれば(S307、YES)、次の設定は行わず、可変定電圧駆動回路部12に電圧値0を設定(つまり、可変定電圧駆動回路部12の駆動電圧値を0に)して(S308)、ヒータ14をオフにしてこの処理を終了する。
なお、制御部16(1)は、抵抗値のエラーを判断するエラー検出手段を備え、ステップS303において、算出された抵抗値が予め設定した範囲に無い場合は、抵抗値エラーと判断する。その場合、駆動電圧値の設定は行わない。
駆動電圧値を設定したときは、図2で示した第1の駆動制御手順と同様に、ヒータ14の駆動時間を設定したタイマをオンして、設定時間のタイムアップを待つ(S306)。ここでタイムアップすると(S306、YES)、この段階で、ヒータオフの指示がなければ(S307、NO)、ステップS302に戻り次の設定を行う。
ステップS307でヒータオフの指示があれば(S307、YES)、次の設定は行わず、可変定電圧駆動回路部12に電圧値0を設定(つまり、可変定電圧駆動回路部12の駆動電圧値を0に)して(S308)、ヒータ14をオフにしてこの処理を終了する。
なお、制御部16(1)は、抵抗値のエラーを判断するエラー検出手段を備え、ステップS303において、算出された抵抗値が予め設定した範囲に無い場合は、抵抗値エラーと判断する。その場合、駆動電圧値の設定は行わない。
図5は、図1に示した駆動制御装置10(1)と異なる第2の実施形態の定着装置の駆動制御装置10(2)を示すブロック図である。
図5に示す駆動制御装置10(2)は、図1に示す可変定電圧駆動回路部12の代わりに可変定電流駆動回路部17を、また、同電流検出部13の代わりに電圧検出部18が設けられており、その他の点では変わらない。
ここで、制御部16(2)は、本発明の電流設定手段に対応し、可変定電流駆動回路部17は、同定電流駆動手段に対応する。
図5に示す駆動制御装置10(2)は、図1に示す可変定電圧駆動回路部12の代わりに可変定電流駆動回路部17を、また、同電流検出部13の代わりに電圧検出部18が設けられており、その他の点では変わらない。
ここで、制御部16(2)は、本発明の電流設定手段に対応し、可変定電流駆動回路部17は、同定電流駆動手段に対応する。
即ち、AD変換部11は、図1に示したものと同じで、AC入力を必要なDC電源に変換する。
可変定電流駆動回路部17は、制御部16(2)から指示される駆動電流値の定電流をヒータ14へ給電する。
電圧検出部18は、ヒータ14に印加される電圧を検出し、制御部16(2)に出力する。
温度センサ部15は、ヒータ14の温度を検出して制御部16(2)に出力する。
制御部16(2)は、制御部16(1)と基本的に同じであり、検出電圧、温度データをデジタル値に変換するAD変換器(ADC)16(2)b、決定したヒータ電流値をアナログ的に可変定電流駆動回路部17に指示するDA変換器(DAC)16(2)aとを持つ。制御部16(2)は、入力した電圧値、温度データによりヒータ駆動電流値を決定し、可変定電流駆動回路部17に出力する設定電流値を指示する。
可変定電流駆動回路部17は、制御部16(2)から指示される駆動電流値の定電流をヒータ14へ給電する。
電圧検出部18は、ヒータ14に印加される電圧を検出し、制御部16(2)に出力する。
温度センサ部15は、ヒータ14の温度を検出して制御部16(2)に出力する。
制御部16(2)は、制御部16(1)と基本的に同じであり、検出電圧、温度データをデジタル値に変換するAD変換器(ADC)16(2)b、決定したヒータ電流値をアナログ的に可変定電流駆動回路部17に指示するDA変換器(DAC)16(2)aとを持つ。制御部16(2)は、入力した電圧値、温度データによりヒータ駆動電流値を決定し、可変定電流駆動回路部17に出力する設定電流値を指示する。
図6は、図5に示す駆動制御装置10(2)(の制御部16(2))によるヒータ14の第1の駆動制御手順を示すフロー図である。
即ち、ヒータ14がオンすると温度センサ部15で検出した温度(温度データ)を制御部16(2)に入力し(S401)、温度と電流の関係を決定する図示しないテーブルの温度データからその加熱段階における駆動電流値を決定する(S402)。次に、決定された駆動電流値を指示するアナログ電流値をDA変換器(DAC)16(2)aで発生させ、可変定電流駆動回路部17に設定する(S403)。可変定電流駆動回路部17は設定された駆動電流を出力し、この駆動電流でヒータ14を駆動する。ヒータ14の駆動と同時に、ヒータ14の駆動時間を設定した、本発明の定電流駆動時間設定手段に対応するタイマ(図示せず)をオンして、タイマのタイムアップを待つ(S404)。タイマがタイムアップすると(S404、YES)、その段階でヒータオフの指示がなければ(S405、NO)、ステップS401に戻り次の加熱段階(期間)の駆動電流値を設定する。
ステップS405でヒータオフの指示があれば(S405、YES)、次の駆動電流の設定は行わず、可変定電流駆動回路部17に電圧値0を設定し(S406)、ヒータ14をオフしてこの処理を終了する。
即ち、ヒータ14がオンすると温度センサ部15で検出した温度(温度データ)を制御部16(2)に入力し(S401)、温度と電流の関係を決定する図示しないテーブルの温度データからその加熱段階における駆動電流値を決定する(S402)。次に、決定された駆動電流値を指示するアナログ電流値をDA変換器(DAC)16(2)aで発生させ、可変定電流駆動回路部17に設定する(S403)。可変定電流駆動回路部17は設定された駆動電流を出力し、この駆動電流でヒータ14を駆動する。ヒータ14の駆動と同時に、ヒータ14の駆動時間を設定した、本発明の定電流駆動時間設定手段に対応するタイマ(図示せず)をオンして、タイマのタイムアップを待つ(S404)。タイマがタイムアップすると(S404、YES)、その段階でヒータオフの指示がなければ(S405、NO)、ステップS401に戻り次の加熱段階(期間)の駆動電流値を設定する。
ステップS405でヒータオフの指示があれば(S405、YES)、次の駆動電流の設定は行わず、可変定電流駆動回路部17に電圧値0を設定し(S406)、ヒータ14をオフしてこの処理を終了する。
図7は、図5に示す駆動制御装置10(2)(の制御部16(2))によるヒータ14の第2の駆動制御手順を示すフロー図である。
本駆動制御手順は、基本的には図6に示した駆動制御手順と同じであり、電流値設定後ヒータ電圧を電圧検出部18で監視し、電圧が所定の設定電圧値を超えると、制御部16(2)は駆動電流値を0にする制御を行い、ヒータ14をオフする点で異なっている。
即ち、ヒータ14がオンすると、温度センサ部15の温度(温度データ)を制御部16(2)へ入力し(S501)、制御部16(2)は、温度と電流(値)の関係を決定する図示しない温度−電流テーブルの温度データから駆動電流値を決定する(S502)。次に、決定された駆動電流値を指示するアナログ電流値をDAC(DAコンバータ16(2)a)で発生させ、可変定電流駆動回路部17に設定する(S503)。ヒータ14は、可変定電流駆動回路部17で設定された電流で駆動(オン)される。同時に、ヒータ14の駆動時間を設定したタイマ(図示せず)をオンする。ヒータ14が駆動されると電圧検出部18は、ヒータ14に流れる電圧値を検出して(S504)、設定電圧値をオーバーするか否か判断する(S505)。電圧検出部18で検出した電圧が所定の設定電圧値をオーバーしなければ(S505、NO)、タイマのタイムアップを待つ(S506)。タイマがタイムアップしたときは(S506、YES)、その段階でヒータオフの指示がなければ(S507、NO)、ステップS501に戻り次の加熱段階の駆動電流値の設定を行う。
本駆動制御手順は、基本的には図6に示した駆動制御手順と同じであり、電流値設定後ヒータ電圧を電圧検出部18で監視し、電圧が所定の設定電圧値を超えると、制御部16(2)は駆動電流値を0にする制御を行い、ヒータ14をオフする点で異なっている。
即ち、ヒータ14がオンすると、温度センサ部15の温度(温度データ)を制御部16(2)へ入力し(S501)、制御部16(2)は、温度と電流(値)の関係を決定する図示しない温度−電流テーブルの温度データから駆動電流値を決定する(S502)。次に、決定された駆動電流値を指示するアナログ電流値をDAC(DAコンバータ16(2)a)で発生させ、可変定電流駆動回路部17に設定する(S503)。ヒータ14は、可変定電流駆動回路部17で設定された電流で駆動(オン)される。同時に、ヒータ14の駆動時間を設定したタイマ(図示せず)をオンする。ヒータ14が駆動されると電圧検出部18は、ヒータ14に流れる電圧値を検出して(S504)、設定電圧値をオーバーするか否か判断する(S505)。電圧検出部18で検出した電圧が所定の設定電圧値をオーバーしなければ(S505、NO)、タイマのタイムアップを待つ(S506)。タイマがタイムアップしたときは(S506、YES)、その段階でヒータオフの指示がなければ(S507、NO)、ステップS501に戻り次の加熱段階の駆動電流値の設定を行う。
ステップS507でヒータオフの指示があれば(S507、YES)、次の設定は行わず、制御部16(2)は、可変定電流駆動回路部17に電流値0を設定し(S508)、ヒータ14をオフにしてこの処理を終了する。
また、ステップS505で、電圧検出部18で検出した電圧が設定電圧値をオーバーすれば(S505、YES)、可変定電流駆動回路部17の駆動電流値を0に設定して(S508)、ヒータ14をオフにしてこの処理を終了する。
ステップS506でタイマがタイムアップしていなければ(S506、NO)、ステップS504に戻り、以後の処理を繰り返す。つまり、タイマがタイムアップするまで、ステップS504〜S505の処理を継続する。
また、ステップS505で、電圧検出部18で検出した電圧が設定電圧値をオーバーすれば(S505、YES)、可変定電流駆動回路部17の駆動電流値を0に設定して(S508)、ヒータ14をオフにしてこの処理を終了する。
ステップS506でタイマがタイムアップしていなければ(S506、NO)、ステップS504に戻り、以後の処理を繰り返す。つまり、タイマがタイムアップするまで、ステップS504〜S505の処理を継続する。
図8は、算出されたヒータ14の抵抗値に基づきヒータに印加する駆動電流を制御する、図5に示す駆動制御装置10(2)(の制御部16(2))によるヒータ14の第3の駆動制御手順を説明するフロー図である。
即ち、待機時にヒータオンが指示されると、最初に初期抵抗値を検出するために数mA程度の初期抵抗検出用駆動電流値を設定する(S601)。次に、この設定した駆動電流値の電流をヒータ14に印加して、電圧検出部18で電圧値を検出し(S602)、検出した電圧値と設定電流値に基づき、ヒータ14の抵抗値を制御部16(2)の第2の算出手段で算出する(S603)。次に、算出した抵抗値から、駆動電流値を決定する図示しない抵抗−電流テーブルに基づき設定電流値を決定する(S604)。
即ち、待機時にヒータオンが指示されると、最初に初期抵抗値を検出するために数mA程度の初期抵抗検出用駆動電流値を設定する(S601)。次に、この設定した駆動電流値の電流をヒータ14に印加して、電圧検出部18で電圧値を検出し(S602)、検出した電圧値と設定電流値に基づき、ヒータ14の抵抗値を制御部16(2)の第2の算出手段で算出する(S603)。次に、算出した抵抗値から、駆動電流値を決定する図示しない抵抗−電流テーブルに基づき設定電流値を決定する(S604)。
駆動電流値を可変定電流駆動回路部17に設定したときは(S605)、可変定電流駆動回路部17は設定された駆動電流を出力し、この駆動電流でヒータ14を駆動する。ヒータ14の駆動と同時に、ヒータ14の駆動時間を設定したタイマをオンして、設定間隔のタイマのタイムアップを待つ(S606)。タイマがタイムアップすると(S606、YES)、その段階で、ヒータオフの指示がなければ(S607、NO)、ステップS602に戻り次の加熱段階の駆動電流値の設定を行う。
ステップS607でヒータオフの指示があれば(S607、YES)、次の駆動電流の設定は行わず、可変定電流設定回路部17に電流値0を設定し(S608)、ヒータ14をオフにしてこの処理を終了する。
なお、制御部16(2)は、抵抗値のエラーを判断するエラー検出手段を備え、ステップS603において算出された抵抗値が予め設定した範囲に無い場合は、抵抗値エラーと判断する。その場合、駆動電流値の設定は行わない。
ステップS607でヒータオフの指示があれば(S607、YES)、次の駆動電流の設定は行わず、可変定電流設定回路部17に電流値0を設定し(S608)、ヒータ14をオフにしてこの処理を終了する。
なお、制御部16(2)は、抵抗値のエラーを判断するエラー検出手段を備え、ステップS603において算出された抵抗値が予め設定した範囲に無い場合は、抵抗値エラーと判断する。その場合、駆動電流値の設定は行わない。
図9は、縦軸に電圧、横軸に時間をとって示した、第1の駆動制御装置10(1)のヒータ14の駆動電圧波形例を示すグラフである。
即ち、第1の駆動制御装置10(1)では、ヒータ14に印加される電圧がT0・・・Tnの時間間隔で制御されて、ヒータ14の加熱状態に合わせて段階的に上がっている。つまり、この例では、ヒータ14のオンから、ヒータ14のT0、T1、T2の3段階に時間間隔を分けて、ヒータ14の最終目標温度に達するように加熱制御している。ヒータ14が最終目標温度に達すると、その後は、その温度を維持するようにタイマの設定時間間隔毎に同じ駆動電圧が繰り返し設定され、ヒータオフの指示により駆動電圧が0になることを示している。
即ち、第1の駆動制御装置10(1)では、ヒータ14に印加される電圧がT0・・・Tnの時間間隔で制御されて、ヒータ14の加熱状態に合わせて段階的に上がっている。つまり、この例では、ヒータ14のオンから、ヒータ14のT0、T1、T2の3段階に時間間隔を分けて、ヒータ14の最終目標温度に達するように加熱制御している。ヒータ14が最終目標温度に達すると、その後は、その温度を維持するようにタイマの設定時間間隔毎に同じ駆動電圧が繰り返し設定され、ヒータオフの指示により駆動電圧が0になることを示している。
図10は、縦軸に電流、横軸に時間をとって示した、第2の駆動制御装置10(2)のヒータ14の駆動電流波形例を示すグラフである。駆動制御装置10(2)の電流は、駆動制御装置10(1)の電圧とは逆に、立ち上げ時には大きな電流を流し、ヒータ14の温度が上がってくると段階的に電流値を下げていく。ヒータ14が最終目標温度に達すると、その後は、その温度を維持するようにタイマの設定された時間間隔毎に同じ駆動電流値が繰り返し設定され、ヒータオフの指示により駆動電流が0になることを示している。
ここで、タイマの計時時間間隔Tnは、ヒータ14の種類に合わせて最適な値を設定することができる。例えば、同じヒータ14でも立ち上げ時には時間間隔Tnを小さくして細かく制御し、安定し始めたら少しずつ時間間隔Tnを大きくする制御も可能である。
ここで、タイマの計時時間間隔Tnは、ヒータ14の種類に合わせて最適な値を設定することができる。例えば、同じヒータ14でも立ち上げ時には時間間隔Tnを小さくして細かく制御し、安定し始めたら少しずつ時間間隔Tnを大きくする制御も可能である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本実施形態によれば、直流給電方式でヒータを定電圧制御又は定電流制御を行うため、本発明の発明の効果の項で説明したように、交流給電方式におけるような突入電流の問題を回避し、かつ安定した制御を行うことができるが、さらに、以下の作用効果を得ることができる。
即ち、(i)電流、電圧から抵抗値の算出が可能であるので、ヒータ14の抵抗値を管理することで、抵抗値に基づく制御が可能となり温度センサ部15が不要となる。
(ii)抵抗値からヒータの異常(切断、レアショート等)の検出ができ、安全性が向上するとの効果を得ることができる。即ち、ヒータ切れが発生していると抵抗値は大きくなり、レアショートなどでは逆に抵抗値が小さくなる。異常抵抗値を監視することにより安全性の向上が可能となる。
(iii)ACヒータを用いた場合に比して、回路の低ノイズ化や低コスト化を実現することができる。
即ち、(i)電流、電圧から抵抗値の算出が可能であるので、ヒータ14の抵抗値を管理することで、抵抗値に基づく制御が可能となり温度センサ部15が不要となる。
(ii)抵抗値からヒータの異常(切断、レアショート等)の検出ができ、安全性が向上するとの効果を得ることができる。即ち、ヒータ切れが発生していると抵抗値は大きくなり、レアショートなどでは逆に抵抗値が小さくなる。異常抵抗値を監視することにより安全性の向上が可能となる。
(iii)ACヒータを用いた場合に比して、回路の低ノイズ化や低コスト化を実現することができる。
10(1)、10(2)・・・駆動制御装置、11・・・AD(AC−DC)変換部、12・・・可変定電圧駆動回路部、13・・・電流検出部、14・・・ヒータ、15・・・温度センサ部、16(1)、16(2)・・・制御部、17・・・可変定電流駆動回路部、18・・・電圧検出部。
Claims (9)
- 直流給電方式でヒータの駆動制御を行う駆動制御装置を備えた定着装置であって、
前記ヒータの温度に応じた駆動電圧を設定する電圧設定手段と、
前記電圧設定手段により設定された駆動電圧で、前記ヒータを定電圧駆動する定電圧駆動手段と、
前記定電圧駆動手段による前記ヒータの定電圧駆動時間を設定する定電圧駆動時間設定手段と、を備え、
前記定電圧駆動時間設定手段による設定時間間隔毎に、前記ヒータの温度に応じた駆動電圧を設定し、前記設定された駆動電圧で、前記ヒータを定電圧駆動する処理を繰り返すことを特徴とする駆動制御装置を備えた定着装置。 - 請求項1に記載された駆動制御装置を備えた定着装置において、
前記ヒータの駆動電流を検出する電流検出手段を備え、
前記定電圧駆動手段は、前記電流検出手段により検出された駆動電流が、所定設定値を超えると給電を停止することを特徴とする駆動制御装置を備えた定着装置。 - 請求項2に記載された駆動制御装置を備えた定着装置において、
前記電流検出手段により検出した駆動電流と前記電圧設定手段により設定された駆動電圧から抵抗値を算出する第1の算出手段を備え、
前記定電圧駆動手段は、前記第1の算出手段により算出された抵抗値に基づき駆動電圧を制御することを特徴とする駆動制御装置を備えた定着装置。 - 直流給電方式でヒータの駆動制御を行う駆動制御装置を備えた定着装置であって、
前記ヒータの温度に応じた駆動電流を設定する電流設定手段と、
前記電流設定手段により設定された駆動電流で、前記ヒータを定電流駆動する定電流駆動手段と、
前記定電流駆動手段による前記ヒータの定電流駆動時間を設定する定電流駆動時間設定手段と、を備え、
前記定電流駆動時間設定手段による設定時間間隔毎に、前記ヒータの温度に応じた駆動電流を設定し、前記設定された駆動電流で、前記ヒータを定電流駆動する処理を繰り返すことを特徴とする駆動制御装置を備えた定着装置。 - 請求項4に記載された駆動制御装置を備えた定着装置において、
前記ヒータの駆動電圧を検出する電圧検出手段を備え、
前記定電流駆動手段は、前記電圧検出手段により検出された駆動電圧が、所定設定値を超えると給電を停止することを特徴とする駆動制御装置を備えた定着装置。 - 請求項5に記載された駆動制御装置を備えた定着装置において、
前記電圧検出手段により検出した駆動電圧と前記電流設定手段により設定された駆動電流から抵抗値を算出する第2の算出手段を備え、
前記定電流駆動手段は、前記第2の算出手段により算出された抵抗値に基づき駆動電流を制御することを特徴とする駆動制御装置を備えた定着装置。 - 請求項3又は6に記載された駆動制御装置を備えた定着装置において、
前記算出された抵抗値が設定範囲に無い場合は、エラーと判断するエラー検出手段を備えることを特徴とする駆動制御装置を備えた定着装置。 - 請求項1ないし7のいずれかに記載された駆動制御装置を備えた定着装置において、
前記定電圧駆動時間設定手段又は前記定電流駆動時間設定手段により設定される駆動時間は、可変であることを特徴とする駆動制御装置を備えた定着装置。 - 直流給電方式でヒータの駆動制御を行う駆動制御装置を備えた定着装置におけるヒータの駆動制御方法であって、
前記ヒータの温度に応じた駆動電圧を設定する電圧設定工程と、
前記電圧設定工程において設定された駆動電圧で、前記ヒータを定電圧駆動する定電圧駆動工程と、
前記定電圧駆動工程における前記ヒータの定電圧駆動時間を設定する定電圧駆動時間設定工程と、を有し、
前記定電圧駆動時間設定工程おける設定時間間隔毎に、前記ヒータの温度に応じた駆動電圧を設定し、前記設定された駆動電圧で、前記ヒータを定電圧駆動する処理を繰り返すことを特徴とするヒータの駆動制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013153721A JP2015025863A (ja) | 2013-07-24 | 2013-07-24 | 定着装置及びヒータの駆動制御方法 |
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JP2013153721A Pending JP2015025863A (ja) | 2013-07-24 | 2013-07-24 | 定着装置及びヒータの駆動制御方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016197166A (ja) * | 2015-04-03 | 2016-11-24 | コニカミノルタ株式会社 | 画像形成装置 |
-
2013
- 2013-07-24 JP JP2013153721A patent/JP2015025863A/ja active Pending
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