JP2016029425A - Image forming apparatus - Google Patents

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JP2016029425A JP2014151478A JP2014151478A JP2016029425A JP 2016029425 A JP2016029425 A JP 2016029425A JP 2014151478 A JP2014151478 A JP 2014151478A JP 2014151478 A JP2014151478 A JP 2014151478A JP 2016029425 A JP2016029425 A JP 2016029425A
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齋藤 哲史
Tetsushi Saito
哲史 齋藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve both a reduction of flicker and a reduction of harmonic current by dividing a plurality of fixing heaters into a plurality of groups and setting a different conduction angle in phase control for each of the groups.SOLUTION: Control means performs phase control in synchronization with a zero-cross timing detected by zero-cross timing detection means, and performs phase control at a first phase angle during a period from the start of power supply to a first heater group to the lapse of a predetermined time and performs phase control at a second phase angle different from the first phase angle during a period from the start of power supply to a second heater group to the lapse of a predetermined time.SELECTED DRAWING: Figure 8b

Description

本発明は、電子写真複写機や電子写真プリンタ等の画像形成装置に関する。   The present invention relates to an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or an electrophotographic printer.

複写機やプリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置において、感光ドラム(回転感光体)上に形成された静電潜像は、現像装置により現像剤(以下トナー)を付着させることで可視像(以下トナー像)となる。そして、このトナー像を転写装置により記録用紙に転写し、記録用紙に転写されたトナー像を定着装置により記録用紙に定着させることで定着画像を形成している。   In an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine or a printer, an electrostatic latent image formed on a photosensitive drum (rotating photosensitive member) can be formed by attaching a developer (hereinafter referred to as toner) with a developing device. It becomes a visual image (hereinafter referred to as a toner image). The toner image is transferred onto a recording sheet by a transfer device, and the toner image transferred onto the recording sheet is fixed on the recording sheet by a fixing device to form a fixed image.

この定着装置の定着方式は、ヒーターを熱源として加熱される定着ローラからの熱エネルギにより記録用紙上のトナーを溶かし、定着ローラの圧力で記録用紙の繊維の中に融け込ませる熱定着が一般的である。   The fixing method of this fixing device is generally thermal fixing in which the toner on the recording paper is melted by the heat energy from the fixing roller heated using a heater as a heat source, and is melted into the fibers of the recording paper by the pressure of the fixing roller. It is.

熱定着器の熱源には商用交流電源から電源を供給されるハロゲンヒーターなどが用いられ、SSR(ソリッド・ステート・リレー)やフォトトライアックとトライアックで構成された絶縁型スイッチ回路等が用いてヒーターへの電力供給を制御している。また熱定着器内の定着ローラの近傍に配置された温度検知素子の検知する温度に応じて、定着ローラを所定の温度範囲になるよう、前記スイッチ回路によりヒーターへの給電を制御している。   The heat source of the heat fixing device is a halogen heater supplied with power from a commercial AC power source, and an SSR (Solid State Relay) or an insulated switch circuit composed of a phototriac and triac is used as a heater. The power supply is controlled. Further, the switch circuit controls the power supply to the heater so that the fixing roller is in a predetermined temperature range according to the temperature detected by the temperature detection element disposed in the vicinity of the fixing roller in the heat fixing device.

ハロゲンヒーターは通電していない状態では、その抵抗値は極めて小さく、通電されヒーターが発熱すると抵抗値は高くなる特性がある。よってヒーターへの通電開始直後には大きな突入電流が流れるため、電源電圧変動を起こし、いわゆるフリッカー現象を発生させてしまう。   When the halogen heater is not energized, its resistance value is extremely small, and when the heater is heated to generate heat, the resistance value increases. Therefore, since a large inrush current flows immediately after the start of energization of the heater, the power supply voltage fluctuates and a so-called flicker phenomenon occurs.

これを回避するため、商用交流電源の位相に合わせてヒーターへの導通角を制限する、いわゆる位相制御を用い、ヒーターへの通電開始から所定時間の間は導通角を制限する方法を用いることが一般的である(特許文献1参照)。   In order to avoid this, it is possible to use a so-called phase control that limits the conduction angle to the heater according to the phase of the commercial AC power supply, and to use a method of limiting the conduction angle for a predetermined time from the start of energization to the heater. It is general (refer patent document 1).

図2は一般的な熱定着器26の概略構成を示す図である。加熱ローラ31の内部にはヒーター33が配設されており、加熱ローラ31を内部より加熱する。加熱ローラ31の表面温度を検知する温度検知素子35は、加熱ローラ31に対向する位置に配置されている。温度検知素子35からの出力信号に基づいて、加熱ローラ31の表面温度が定着温度、又は、非定着時の待機温度(スタンバイ温度)に維持されるようにヒーターへの通電が制御される。   FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a general heat fixing device 26. A heater 33 is disposed inside the heating roller 31 and heats the heating roller 31 from the inside. The temperature detection element 35 that detects the surface temperature of the heating roller 31 is disposed at a position facing the heating roller 31. Based on the output signal from the temperature detection element 35, the energization to the heater is controlled so that the surface temperature of the heating roller 31 is maintained at the fixing temperature or the standby temperature (standby temperature) at the time of non-fixing.

加圧ローラ32の内部にも同様にヒーター34が配設されており、加圧ローラー32を内部より加熱する。加圧ローラ32にも同様に表面温度を検知する温度検知素子36が加圧ローラ32に対向する位置に配置されており、温度検知素子36の出力信号に基づいて加圧ローラ32の表面温度が定着温度、または非定着時の待機温度(スタンバイ温度)に維持されるようヒーターへの通電が制御される。   Similarly, a heater 34 is disposed inside the pressure roller 32 to heat the pressure roller 32 from the inside. Similarly, a temperature detection element 36 for detecting the surface temperature is disposed at a position facing the pressure roller 32 in the pressure roller 32, and the surface temperature of the pressure roller 32 is determined based on an output signal of the temperature detection element 36. The energization of the heater is controlled so as to be maintained at the fixing temperature or the standby temperature during standby (standby temperature).

図3は上記熱定着装置において熱源として用いられる定着ヒーター33、34の通電制御を行う従来の画像形成装置の要部回路の構成を示すブロック図である。   FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a main circuit of a conventional image forming apparatus that controls energization of fixing heaters 33 and 34 used as a heat source in the heat fixing apparatus.

図3において、111,112は商用交流電源100に接続された入力端子であり、交流電源が入力される。入力端子111,112間には定着ヒーター33とスイッチ素子133からなる直列回路、ヒーター34とスイッチ素子134からなる直列回路が並列に接続されており、商用交流電源から電力が供給されている。   In FIG. 3, reference numerals 111 and 112 denote input terminals connected to the commercial AC power supply 100, and AC power is input thereto. A series circuit composed of the fixing heater 33 and the switch element 133 and a series circuit composed of the heater 34 and the switch element 134 are connected in parallel between the input terminals 111 and 112, and power is supplied from a commercial AC power source.

この定着ヒータ33、34は、図示しない定着ローラの軸方向に延在するように内蔵されており、抵抗値が正の温度係数を有する数百W〜1KW程度のハロゲンランプ等が一般に用いられている。また、スイッチ素子133、134にはSSR(ソリッド・ステート・リレー)やフォトトライアックとトライアックで構成された絶縁型スイッチ回路等が用いられる。   The fixing heaters 33 and 34 are incorporated so as to extend in the axial direction of a fixing roller (not shown), and a halogen lamp having a positive temperature coefficient and having a resistance value of about several hundred W to 1 kW is generally used. Yes. As the switch elements 133 and 134, an SSR (Solid State Relay), an insulating switch circuit composed of a photo triac and a triac, or the like is used.

101は上記した直列回路の両端に接続されたゼロクロス検知回路であり、この直列回路に入力端子111,112から供給される商用交流電源のゼロクロスを検出している。35、36はそれぞれ定着ローラ31、加圧ローラ32表面の極く近傍に配置された温度検出素子であり、インピーダンスが既知の温度係数を有するサーミスタ等が用いられる。これにより常に定着ローラの表面温度を検出し、温度検出信号をAD変換器102を介して温調回路103へ出力することができる。   Reference numeral 101 denotes a zero-cross detection circuit connected to both ends of the above-described series circuit. The zero-cross detection circuit 101 detects the zero-cross of the commercial AC power supplied from the input terminals 111 and 112 to the series circuit. Reference numerals 35 and 36 denote temperature detection elements arranged in the immediate vicinity of the surfaces of the fixing roller 31 and the pressure roller 32, and a thermistor having a temperature coefficient with a known impedance is used. As a result, the surface temperature of the fixing roller can always be detected, and a temperature detection signal can be output to the temperature adjustment circuit 103 via the AD converter 102.

温調回路103は、温度検出信号に基づいてスイッチ素子133、134をスイッチング制御してヒーター33、34のオン/オフタイミングを制御し、これにより、定着ローラ31、加圧ローラ32表面の温度を所定温度範囲内に保つように温度制御するため、ヒータオン/オフ信号を駆動パルス生成回路233、234に出力する。すなわち、定着ローラの表面温度が上昇し制御範囲の上限値になるとオフ信号を出力し、オフした後に定着ローラの表面温度が低下し温度制御範囲の下限値になるとオン信号を出力する。   The temperature control circuit 103 controls switching of the switch elements 133 and 134 based on the temperature detection signal to control the on / off timing of the heaters 33 and 34, thereby controlling the temperatures of the fixing roller 31 and the pressure roller 32. In order to control the temperature so as to keep within a predetermined temperature range, a heater on / off signal is output to the drive pulse generation circuits 233 and 234. That is, when the surface temperature of the fixing roller rises and reaches the upper limit value of the control range, an off signal is output. When the surface temperature of the fixing roller decreases after turning off and becomes the lower limit value of the temperature control range, an on signal is output.

駆動パルス生成回路233,234は、このヒータオン/オフ信号とゼロクロス検知回路101からの出力を入力とし、それぞれの値に基づき定着ローラの表面温度がある温度内に制御されるようにスイッチ素子133,134をスイッチング制御するための駆動パルスを出力する。   The drive pulse generation circuits 233 and 234 receive the heater on / off signal and the output from the zero cross detection circuit 101 as inputs, and switch elements 133 and 233 are controlled so that the surface temperature of the fixing roller is controlled within a certain temperature based on the respective values. A drive pulse for switching control of 134 is output.

次に図3の回路の動作を説明する。図4は、位相制御をしない場合のヒーター33、34に流れる電流とそれぞれのヒーターへの駆動パルスを示している。図4aにおいてt1のタイミングでヒーター33への給電が開始され、続いてt2のタイミングでヒーター34への給電が開始される。前述のようにハロゲンヒーターは抵抗値が正の温度係数を有するため、給電開始直後(略t1からt4の期間)は大電流が流れ、フリッカー現象を発生する(図4bはt1及びt2の近傍を拡大した図である)。   Next, the operation of the circuit of FIG. 3 will be described. FIG. 4 shows the current flowing through the heaters 33 and 34 when the phase control is not performed and the drive pulse to each heater. In FIG. 4a, power supply to the heater 33 is started at a timing t1, and then power supply to the heater 34 is started at a timing t2. As described above, since the halogen heater has a positive temperature coefficient, a large current flows immediately after the start of power supply (a period from about t1 to t4), and a flicker phenomenon occurs (FIG. 4b shows the vicinity of t1 and t2. It is an enlarged view).

図5はこれを低減させるため、位相制御を用いた場合の動作波形を示している。図5aにおいて、ヒーター33、34への給電開始のt1、t2の時点からそれぞれt3、t4の時点までヒーターへの給電導通角を制限する位相制御を用いている(図5bはt1及びt2の近傍を拡大した図である)。   FIG. 5 shows an operation waveform when phase control is used to reduce this. In FIG. 5a, phase control is used to limit the power conduction angle to the heater from the time t1 and t2 of the start of power supply to the heaters 33 and 34 to the time t3 and t4, respectively (FIG. 5b shows the vicinity of t1 and t2. Is an enlarged view).

特開2004−328869号公報JP 2004-328869 A

しかしながら、フリッカーを低減するために位相制御を用いると高調波電流が増大してしまうため、フリッカーの低減と高調波電流の低減を両立させるよう、ヒーターへの導通角および位相制御の持続時間を最適化する必要がある。   However, if phase control is used to reduce flicker, the harmonic current increases, so the conduction angle to the heater and the duration of phase control are optimal so that both flicker reduction and harmonic current reduction are compatible. It is necessary to make it.

また近年プリント速度の高速化のため器に必要とされるヒーターの電力は増加し、ている。さらに、対応する印刷媒体の多様化に伴い、多数のヒーターを用いて複雑な熱量の制御が必要とされている。   In recent years, the heater power required for the device to increase the printing speed has been increasing. Furthermore, with the diversification of corresponding print media, it is necessary to control a complicated amount of heat using a large number of heaters.

このため、前述のフリッカーと高調波電流の低減を両立させるのが困難になってきている。殊に、複数のヒーターがほぼ同時に通電開始する場合、同時期に位相制御がかかり瞬間的な高調波電流のピークが重なることが多くなる。   For this reason, it has become difficult to achieve both the above-described flicker and reduction of harmonic current. In particular, when a plurality of heaters start energization almost simultaneously, phase control is applied at the same time, and instantaneous harmonic current peaks often overlap.

これを回避するためには複数のヒーターが同時に通電開始しないように通電開始タイミングに制限を設けるなどの方法も用いられるが、必要なタイミングで通電開始できないことになり、定着ローラの温度リップルを低下させる要因になってしまう。   In order to avoid this, it is possible to use a method such as limiting the energization start timing so that multiple heaters do not start energizing at the same time. However, energization cannot be started at the required timing, which reduces the temperature ripple of the fixing roller. It becomes a factor to let you.

本発明の画像形成装置は、
記録紙にトナー像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段により記録紙に形成されたトナー像をその間で定着する第1の回転体及び第2の回転体と、
前記第1の回転体を加熱する第1のヒータ群と、
前記第2の回転体を加熱する第2のヒータ群と、
前記第1の回転体の温度を検出する第1の温度センサと、
前記第2の回転体の温度を検出する第2の温度センサと、
商用電源のゼロクロスタイミングを検出する検出手段と、
前記第1の温度センサの出力に基づき前記第1のヒータ群へ給電を行うとき前記検出手段の出力に応じて前記第1のヒータ群への給電開始タイミングを制御するとともに、前記第2の温度センサの出力に基づき前記第2のヒータ群へ給電を行うとき前記検出手段の出力に応じて前記第2のヒータ群への給電開始タイミングを制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記ゼロクロスタイミング検出手段の検出したゼロクロスタイミングに同期して位相制御をするとともに、前記第1のヒータ群への給電開始から所定時間経過する間は第1の位相角にて位相制御を実行し、前記第2のヒータ群への給電開始から所定時間経過する間は前記第1の位相角とは異なる第2の位相角にて位相制御を実行することを特徴とする。
The image forming apparatus of the present invention includes:
Image forming means for forming a toner image on recording paper;
A first rotator and a second rotator for fixing a toner image formed on the recording paper by the image forming unit therebetween;
A first heater group for heating the first rotating body;
A second heater group for heating the second rotating body;
A first temperature sensor for detecting a temperature of the first rotating body;
A second temperature sensor for detecting the temperature of the second rotating body;
Detection means for detecting the zero cross timing of the commercial power supply;
When power is supplied to the first heater group based on the output of the first temperature sensor, the power supply start timing to the first heater group is controlled according to the output of the detection means, and the second temperature Control means for controlling power supply start timing to the second heater group according to the output of the detection means when power is supplied to the second heater group based on the output of the sensor;
The control means performs phase control in synchronization with the zero cross timing detected by the zero cross timing detection means, and at a first phase angle during a predetermined time from the start of power feeding to the first heater group. The control is executed, and the phase control is executed at a second phase angle different from the first phase angle while a predetermined time elapses from the start of power supply to the second heater group.

本発明によれば、複数の定着ヒーターを複数のグループに分け、グループ毎に異なる位相制御の導通角を設定することで、フリッカーの低減と高調波電流の低減を両立させることができる。   According to the present invention, a plurality of fixing heaters are divided into a plurality of groups, and a phase control conduction angle that is different for each group is set, thereby making it possible to reduce both flicker and harmonic current.

画像形成装置の概略断面図Schematic sectional view of the image forming apparatus 従来の定着器の概略構成図Schematic configuration diagram of a conventional fixing device 従来の定着ヒーター駆動回路構成図Conventional fixing heater drive circuit configuration diagram 位相制御を用いない従来のヒーター駆動波形Conventional heater drive waveform without phase control 位相制御を用いない従来のヒーター駆動波形Conventional heater drive waveform without phase control 位相制御を用いた従来のヒーター駆動波形Conventional heater drive waveform using phase control 位相制御を用いた従来のヒーター駆動波形Conventional heater drive waveform using phase control 一つのローラに複数のヒーターを配設した定着器の概略構成図Schematic configuration diagram of a fuser with multiple heaters on one roller ヒーター駆動回路構成図Heater drive circuit configuration diagram 導通角をずらしたヒーター駆動波形Heater drive waveform with different conduction angles 導通角をずらしたヒーター駆動波形Heater drive waveform with different conduction angles 導通角をずらさないヒーター駆動波形Heater drive waveform without shifting the conduction angle 導通角をずらさないヒーター駆動波形Heater drive waveform without shifting the conduction angle

[実施例1]
図1は画像形成装置(プリンタ1)を示す概略断面図である。図1において、1はプリンタ本体、2a〜2dは4色の感光ドラム、3a〜3dは帯電器、4a〜4dは感光ドラムクリーナ、5a〜5dはレーザー走査ユニットである。また、6a〜6dは一次転写ブレード、7a〜7dは現像ユニット、8は中間転写ベルト、10、11、21は中間転写ベルト8を支持しているローラ、12は中間転写ベルトクリーナである。
[Example 1]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an image forming apparatus (printer 1). In FIG. 1, 1 is a printer main body, 2a to 2d are photosensitive drums of four colors, 3a to 3d are chargers, 4a to 4d are photosensitive drum cleaners, and 5a to 5d are laser scanning units. Further, 6a to 6d are primary transfer blades, 7a to 7d are developing units, 8 is an intermediate transfer belt, 10, 11 and 21 are rollers supporting the intermediate transfer belt 8, and 12 is an intermediate transfer belt cleaner.

給紙カセット17は記録材Sを収納している。ピックアップローラ18、及び19は給紙カセット17に収容された記録材Sを給紙するためのローラである。縦パスローラ20は記録材Sを搬送するローラである。また、手差しトレイ13は紙などの記録材Sを積載する。ピックアップローラ14、及び15は、手差しトレイ13に積載された記録材Sを給紙するためのローラである。レジストレーションローラ16は記録材Sの送り出しタイミングを調整するためのローラである。   The paper feed cassette 17 stores the recording material S. Pickup rollers 18 and 19 are rollers for feeding the recording material S accommodated in the paper feed cassette 17. The vertical pass roller 20 is a roller that conveys the recording material S. The manual feed tray 13 is loaded with a recording material S such as paper. The pickup rollers 14 and 15 are rollers for feeding the recording material S loaded on the manual feed tray 13. The registration roller 16 is a roller for adjusting the delivery timing of the recording material S.

プリンタ1は、その他に、二次転写ユニット22、定着ユニット26、排紙ローラ24、及び、排紙トレイ25を備える。   In addition, the printer 1 includes a secondary transfer unit 22, a fixing unit 26, a paper discharge roller 24, and a paper discharge tray 25.

プリンタ1においては、感光ドラム2a〜2d上に、レーザー走査ユニット5a〜5dにより静電潜像が形成され、この静電潜像が現像器7a〜7dにより現像される。これによって、感光ドラム2a〜2dの各々に色成分毎のトナー画像が形成される。そして、感光ドラム2a〜2d上に現像された各色のトナー画像は、中間転写ベルト8に重ねて転写されることによって、フルカラーのトナー画像が形成される。   In the printer 1, electrostatic latent images are formed on the photosensitive drums 2a to 2d by the laser scanning units 5a to 5d, and the electrostatic latent images are developed by the developing devices 7a to 7d. As a result, a toner image for each color component is formed on each of the photosensitive drums 2a to 2d. The toner images of the respective colors developed on the photosensitive drums 2a to 2d are transferred onto the intermediate transfer belt 8 so as to form a full color toner image.

このとき、記録材Sは給紙カセット17もしくは手差しトレイ13から給紙され、レジストレーションローラ16でレジタイミングが調整され、二次転写ユニット22へ搬送される。なお、給紙カセット17から給紙するためのピックアップローラ18、及び19、縦パスローラ20、レジストレーションローラ16、手差しトレイ13から給紙するためのピックアップローラ14、及び15などの用紙搬送部は、ステッピングモーターにより駆動される。   At this time, the recording material S is fed from the paper feed cassette 17 or the manual feed tray 13, the registration timing is adjusted by the registration roller 16, and conveyed to the secondary transfer unit 22. Note that paper transport units such as pickup rollers 18 and 19 for feeding from the paper feed cassette 17, vertical path roller 20, registration roller 16, pickup rollers 14 and 15 for feeding from the manual feed tray 13, It is driven by a stepping motor.

中間転写ベルト8上のトナー画像と記録材Sとが二次転写ユニット22を通過することによって、中間転写ベルト8上のトナー画像が記録材Sに転写される。トナー画像が転写された記録材Sは、定着ユニット26へと搬送される。定着ユニット26はトナー画像Tが担持された記録材Sを搬送すると共に、この記録材Sに熱と圧力を与え、トナー画像を記録材Sに定着する。そして、トナー画像が定着された記録材Sがプリンタ1から排出される。   The toner image on the intermediate transfer belt 8 and the recording material S pass through the secondary transfer unit 22, whereby the toner image on the intermediate transfer belt 8 is transferred to the recording material S. The recording material S to which the toner image has been transferred is conveyed to the fixing unit 26. The fixing unit 26 conveys the recording material S carrying the toner image T and applies heat and pressure to the recording material S to fix the toner image on the recording material S. Then, the recording material S on which the toner image is fixed is discharged from the printer 1.

図2は定着ユニット26の概略構成図である。加熱ローラ31はアルミニウム、鉄等のパイプ材にシリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱弾性体の層を形成し表面にPFA、PTFEといった離型層を被覆したローラである。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the fixing unit 26. The heating roller 31 is a roller in which a layer of a heat-resistant elastic body such as silicone rubber or fluororubber is formed on a pipe material such as aluminum or iron and a release layer such as PFA or PTFE is coated on the surface.

定着ユニット26は、加熱ローラ31を押圧するように、加圧ローラ32を備える。加圧ローラ32も加熱ローラ31と同様に芯金の上にシリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱弾性体の層を形成したローラである。加圧ローラ(押圧部材)32が加熱ローラ(定着部材)31を押圧することによってニップ部が形成される。このニップ部に記録材Sが通紙されることによって、記録材S上のトナー画像Tは加熱および加圧されて記録材Sに定着される。   The fixing unit 26 includes a pressure roller 32 so as to press the heating roller 31. Similarly to the heating roller 31, the pressure roller 32 is a roller in which a layer of a heat-resistant elastic body such as silicone rubber or fluorine rubber is formed on a cored bar. When the pressure roller (pressing member) 32 presses the heating roller (fixing member) 31, a nip portion is formed. By passing the recording material S through the nip portion, the toner image T on the recording material S is heated and pressurized and fixed to the recording material S.

図6は一つのローラに複数のヒーターを配設した熱定着器26の概略構成を示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a heat fixing device 26 in which a plurality of heaters are arranged on one roller.

加熱ローラ31の内部には長手方向の配熱の異なる二つのヒーター33a、33bが配設されており、加熱ローラ31を内部より加熱する。加熱ローラ31の表面温度を検知する温度検知素子35は、加熱ローラ31に対向する位置に配置されている。温度検知素子35からの出力信号に基づいて、加熱ローラ31の表面温度が定着温度、又は、非定着時の待機温度(スタンバイ温度)に維持されるようにヒーターへの通電が制御される。   Inside the heating roller 31, two heaters 33a and 33b having different heat distributions in the longitudinal direction are disposed, and the heating roller 31 is heated from the inside. The temperature detection element 35 that detects the surface temperature of the heating roller 31 is disposed at a position facing the heating roller 31. Based on the output signal from the temperature detection element 35, the energization to the heater is controlled so that the surface temperature of the heating roller 31 is maintained at the fixing temperature or the standby temperature (standby temperature) at the time of non-fixing.

加圧ローラ32の内部にも同様に長手方向の配熱の異なる二つのヒーター34a、34bが配設されており、加圧ローラー32を内部より加熱する。加圧ローラ32にも同様に表面温度を検知する温度検知素子36が加圧ローラ32に対向する位置に配置されており、温度検知素子36の出力信号に基づいて加圧ローラ32の表面温度が定着温度、または非定着時の待機温度(スタンバイ温度)に維持されるようヒーターへの通電が制御される。   Similarly, two heaters 34a and 34b having different heat distributions in the longitudinal direction are disposed inside the pressure roller 32, and the pressure roller 32 is heated from the inside. Similarly, a temperature detection element 36 for detecting the surface temperature is disposed at a position facing the pressure roller 32 in the pressure roller 32, and the surface temperature of the pressure roller 32 is determined based on an output signal of the temperature detection element 36. The energization of the heater is controlled so as to be maintained at the fixing temperature or the standby temperature during standby (standby temperature).

図7は上記熱定着装置において熱源として用いられる4本の定着ヒーターの通電制御を行う従来の画像形成装置の要部回路の構成を示すブロック図である。   FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of a main circuit of a conventional image forming apparatus that controls energization of four fixing heaters used as heat sources in the thermal fixing apparatus.

図7において、111,112は商用交流電源100に接続された入力端子であり、交流電源が入力される。入力端子111,112間には定着ヒーター33aとスイッチ素子133aからなる直列回路、定着ヒーター33bとスイッチ素子133bからなる直列回路、定着ヒーター34aとスイッチ素子134aからなる直列回路、定着ヒーター34bとスイッチ素子134bからなる直列回路が並列に接続されており、商用交流電源から電力が供給されている。   In FIG. 7, reference numerals 111 and 112 denote input terminals connected to the commercial AC power supply 100, and AC power is input thereto. Between the input terminals 111 and 112, a series circuit composed of the fixing heater 33a and the switching element 133a, a series circuit composed of the fixing heater 33b and the switching element 133b, a series circuit composed of the fixing heater 34a and the switching element 134a, and the fixing heater 34b and the switching element. A series circuit composed of 134b is connected in parallel, and power is supplied from a commercial AC power supply.

この定着ヒーター33a、33b、34a、34bは、図示しない定着ローラの軸方向に延在するように内蔵されており、抵抗値が正の温度係数を有する数百W〜1KW程度のハロゲンランプ等が一般に用いられている。また、スイッチ素子133a、133b、134a、134bにはSSR(ソリッド・ステート・リレー)やフォトトライアックとトライアックで構成された絶縁型スイッチ回路等が用いられる。   The fixing heaters 33a, 33b, 34a, and 34b are built in such a manner as to extend in the axial direction of a fixing roller (not shown), and a halogen lamp having a positive temperature coefficient of several hundred W to 1 KW or the like. Commonly used. For the switch elements 133a, 133b, 134a, 134b, an SSR (Solid State Relay), an insulating switch circuit composed of a photo triac and a triac, or the like is used.

101は上記した直列回路の両端に接続されたゼロクロス検知回路であり、この直列回路に入力端子111,112から供給される商用交流電源のゼロクロスを検出している。35、36はそれぞれ定着ローラ31、加圧ローラ32表面の極く近傍に配置された温度検出素子であり、インピーダンスが既知の温度係数を有するサーミスタ等が用いられる。これにより常に定着ローラの表面温度を検出し、温度検出信号をAD変換器102を介して温調回路103へ出力することができる。   Reference numeral 101 denotes a zero-cross detection circuit connected to both ends of the above-described series circuit. The zero-cross detection circuit 101 detects the zero-cross of the commercial AC power supplied from the input terminals 111 and 112 to the series circuit. Reference numerals 35 and 36 denote temperature detection elements arranged in the immediate vicinity of the surfaces of the fixing roller 31 and the pressure roller 32, and a thermistor having a temperature coefficient with a known impedance is used. As a result, the surface temperature of the fixing roller can always be detected, and a temperature detection signal can be output to the temperature adjustment circuit 103 via the AD converter 102.

温調回路103は、温度検出信号に基づいてスイッチ素子133a、133b、134a、134bをスイッチング制御してヒーター33a、33b、34a、34bのオン/オフタイミングを制御し、これにより、定着ローラ31、加圧ローラ32表面の温度を所定温度範囲内に保つように温度制御するため、ヒータオン/オフ信号を駆動パルス生成回路233、a233b、234a、234bに出力する。すなわち、定着ローラの表面温度が上昇し制御範囲の上限値になるとオフ信号を出力し、オフした後に定着ローラの表面温度が低下し温度制御範囲の下限値になるとオン信号を出力する。   The temperature adjustment circuit 103 performs switching control of the switch elements 133a, 133b, 134a, and 134b based on the temperature detection signal to control the on / off timing of the heaters 33a, 33b, 34a, and 34b. In order to control the temperature of the pressure roller 32 so as to keep the temperature within a predetermined temperature range, a heater on / off signal is output to the drive pulse generation circuits 233, a233b, 234a, 234b. That is, when the surface temperature of the fixing roller rises and reaches the upper limit value of the control range, an off signal is output. When the surface temperature of the fixing roller decreases after turning off and becomes the lower limit value of the temperature control range, an on signal is output.

駆動パルス生成回路233a、233b、234a、234bは、このヒータオン/オフ信号とゼロクロス検知回路101からの出力を入力とし、それぞれの値に基づき定着ローラの表面温度がある温度内に制御されるようにスイッチ素子133a、133b、134a、134bをスイッチング制御するための駆動パルスを出力する。   The drive pulse generation circuits 233a, 233b, 234a, and 234b receive the heater on / off signal and the output from the zero cross detection circuit 101 as inputs, and the surface temperature of the fixing roller is controlled within a certain temperature based on the respective values. A drive pulse for switching control of the switch elements 133a, 133b, 134a, and 134b is output.

次に図7の回路の動作を説明する。図8はヒーター33a、33b、34a、34bに流れる電流と、それぞれのヒーターへの駆動パルスを示している。また、ヒーター33a、34aに流れる電流の和、ヒーター33b、34bに流れる電流の和、及びヒーター33a、33b、34a、34b全てに流れる電流の和を示している。   Next, the operation of the circuit of FIG. 7 will be described. FIG. 8 shows currents flowing through the heaters 33a, 33b, 34a, and 34b and driving pulses to the heaters. Further, the sum of the currents flowing through the heaters 33a and 34a, the sum of the currents flowing through the heaters 33b and 34b, and the sum of the currents flowing through all the heaters 33a, 33b, 34a and 34b are shown.

図8aにおいてt1のタイミングでヒーター33aへの給電が開始され、続いてt2のタイミングでヒーター34bへ、t3のタイミングでヒーター33bへ、t4のタイミングでヒーター34aへの給電が開始される。前述のようにハロゲンヒーターは抵抗値が正の温度係数を有するため、給電開始直後(略t1からt4の期間)は大電流が流れ、フリッカー現象を発生するため、それぞれのヒーターは通電開始から所定の時間だけ、導通角を制限する位相制御を用いて通電している。   In FIG. 8a, power supply to the heater 33a is started at a timing t1, and then power supply to the heater 34b is started at a timing t2, power is supplied to the heater 33b at a timing t3, and power supply to the heater 34a is started at a timing t4. As described above, since the halogen heater has a positive temperature coefficient, a large current flows immediately after the start of power supply (a period from about t1 to t4) and a flicker phenomenon occurs. For the period of time, power is supplied using phase control that limits the conduction angle.

図8bは位相制御期間を拡大した様子を示している。なお、この位相制御期間において、駆動パルス生成回路233a、234aは同一の導通角で駆動パルスを発生し、駆動パルス生成回路233b、234bは駆動パルス生成回路233a、234aとは異なる導通角で駆動パルスを発生する。   FIG. 8b shows the phase control period expanded. In this phase control period, the drive pulse generation circuits 233a and 234a generate drive pulses at the same conduction angle, and the drive pulse generation circuits 233b and 234b drive pulses at a conduction angle different from that of the drive pulse generation circuits 233a and 234a. Is generated.

このためヒーター33aと34a、ヒーター33bと34bへの電流波形はそれぞれそのピークが重なるが、これら4本のヒーターへの電流波形ではピークがずれるようになっている。   For this reason, the current waveforms to the heaters 33a and 34a and the heaters 33b and 34b overlap with each other, but the current waveforms to these four heaters are shifted from each other.

参考に、これら4本のヒーターへの導通角を全て同一にした場合の各部波形を図9に示す。図9bと本発明の実施例での電流波形図8bとを比較してわかるように、4本のヒーターの電流波形ピークが低減しているのがわかる。   For reference, the waveform of each part when the conduction angles to these four heaters are all the same is shown in FIG. As can be seen by comparing FIG. 9b with the current waveform diagram 8b in the embodiment of the present invention, it can be seen that the current waveform peaks of the four heaters are reduced.

このようにして多数のヒーターを用いた定着装置においても、フリッカーを抑制しつつ高調波電流を低減することが可能である。   Thus, even in a fixing device using a large number of heaters, it is possible to reduce harmonic current while suppressing flicker.

33 ヒーター、26 定着器、41 ケース、43 赤外線吸収フィルタ、
44 サーミスタ、45 サーミスタ、57 CPU、58 ROM
33 heater, 26 fixing device, 41 case, 43 infrared absorption filter,
44 Thermistor, 45 Thermistor, 57 CPU, 58 ROM

Claims (4)

記録紙にトナー像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段により記録紙に形成されたトナー像をその間で定着する第1の回転体及び第2の回転体と、
前記第1の回転体を加熱する第1のヒータ群と、
前記第2の回転体を加熱する第2のヒータ群と、
前記第1の回転体の温度を検出する第1の温度センサと、
前記第2の回転体の温度を検出する第2の温度センサと、
商用電源のゼロクロスタイミングを検出する検出手段と、
前記第1の温度センサの出力に基づき前記第1のヒータ群へ給電を行うとき前記検出手段の出力に応じて前記第1のヒータ群への給電開始タイミングを制御するとともに、前記第2の温度センサの出力に基づき前記第2のヒータ群へ給電を行うとき前記検出手段の出力に応じて前記第2のヒータ群への給電開始タイミングを制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記ゼロクロスタイミング検出手段の検出したゼロクロスタイミングに同期して位相制御をするとともに、前記第1のヒータ群への給電開始から所定時間経過する間は第1の位相角にて位相制御を実行し、前記第2のヒータ群への給電開始から所定時間経過する間は前記第1の位相角とは異なる第2の位相角にて位相制御を実行することを特徴とする画像形成装置。
Image forming means for forming a toner image on recording paper;
A first rotator and a second rotator for fixing a toner image formed on the recording paper by the image forming unit therebetween;
A first heater group for heating the first rotating body;
A second heater group for heating the second rotating body;
A first temperature sensor for detecting a temperature of the first rotating body;
A second temperature sensor for detecting the temperature of the second rotating body;
Detection means for detecting the zero cross timing of the commercial power supply;
When power is supplied to the first heater group based on the output of the first temperature sensor, the power supply start timing to the first heater group is controlled according to the output of the detection means, and the second temperature Control means for controlling power supply start timing to the second heater group according to the output of the detection means when power is supplied to the second heater group based on the output of the sensor;
The control means performs phase control in synchronization with the zero cross timing detected by the zero cross timing detection means, and at a first phase angle during a predetermined time from the start of power feeding to the first heater group. And performing phase control at a second phase angle different from the first phase angle while a predetermined time elapses from the start of power supply to the second heater group. apparatus.
第1のヒーター群への給電開始から位相制御を持続する第一の位相制御持続時間と、第2のヒーター群への給電開始から位相制御を持続する第2の位相制御持続時間とは異なる持続時間とすることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The first phase control duration for continuing phase control from the start of power supply to the first heater group and the second phase control duration for continuing phase control from the start of power supply to the second heater group The image forming apparatus according to claim 1, wherein time is set. 記録紙にトナー像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段により記録紙に形成されたトナー像を定着する、複数の回転体を備えた熱定着装置と、
前記複数の回転体それぞれの温度を検知する複数の温度検知手段と、
前記複数の回転体を加熱する複数のヒーターと、
商用電源のゼロクロスタイミングを検出する検出手段と、
前記温度検知手段の出力に応じて、それぞれ対応する回転体の温度を所定範囲内に保つよう、それぞれ対応する回転体を加熱するヒーターへの給電を制御するとともに、各ヒーターへの給電開始時に前記ゼロクロスタイミング検出手段が検出したゼロクロスタイミング信号に同期して位相制御する制御手段とを備え、
前記複数のヒーターは、一つが複数のヒーターからなるヒーター群を複数備え、各ヒーター群ごとに異なる位相角で位相制御を実行することを特徴とする画像形成装置。
Image forming means for forming a toner image on recording paper;
A thermal fixing device having a plurality of rotating bodies for fixing the toner image formed on the recording paper by the image forming means;
A plurality of temperature detecting means for detecting the temperature of each of the plurality of rotating bodies;
A plurality of heaters for heating the plurality of rotating bodies;
Detection means for detecting the zero cross timing of the commercial power supply;
In accordance with the output of the temperature detection means, the power supply to the heater for heating the corresponding rotating body is controlled so as to keep the temperature of the corresponding rotating body within a predetermined range. Control means for phase control in synchronization with the zero cross timing signal detected by the zero cross timing detection means,
2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein each of the plurality of heaters includes a plurality of heater groups each including a plurality of heaters, and the phase control is executed at a different phase angle for each heater group.
各ヒーター群への給電開始から位相制御を持続する位相制御持続時間は、ヒーター群ごとに異なる時間を設定することが可能であることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 3, wherein the phase control duration for continuing the phase control from the start of power supply to each heater group can be set to a different time for each heater group.
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