JP2016092747A - Switching element drive circuit, heater device and image formation device - Google Patents

Switching element drive circuit, heater device and image formation device Download PDF

Info

Publication number
JP2016092747A
JP2016092747A JP2014228548A JP2014228548A JP2016092747A JP 2016092747 A JP2016092747 A JP 2016092747A JP 2014228548 A JP2014228548 A JP 2014228548A JP 2014228548 A JP2014228548 A JP 2014228548A JP 2016092747 A JP2016092747 A JP 2016092747A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
switching element
pulse
pulse width
width modulation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014228548A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6589271B2 (en
Inventor
誠一 切久保
Seiichi Kirikubo
誠一 切久保
幹之 青木
Mikiyuki Aoki
幹之 青木
明則 木俣
Akinori Kimata
明則 木俣
武司 玉田
Takeshi Tamada
武司 玉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Priority to JP2014228548A priority Critical patent/JP6589271B2/en
Publication of JP2016092747A publication Critical patent/JP2016092747A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6589271B2 publication Critical patent/JP6589271B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Fixing For Electrophotography (AREA)
  • Control Or Security For Electrophotography (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow for driving of a switching element based on a pulse width modulation signal not having any limitation in the DUTY ratio, without using a signal having a frequency higher than that of the pulse width modulation signal.SOLUTION: A switching element drive circuit 1 generates a plurality of split pulse width modulation signals S4, S5 by splitting a pulse width modulation signal S1, drives a plurality of pulse transformers 31, 32 by using the split pulse width modulation signals, and generates a gate signal S10 for driving a switching element 5 by synthesizing pulse signals S11, S12 outputted from the secondary of the pulse transformer. Means for generating a gate signal S10 includes a plurality of diodes 51, 52 having one ends connected with the secondary of respective pulse transformers for the purpose of performing OR operation of the pulse signal, and a capacitor 53 connected to the side where the other ends of diodes are connected each other, and smoothing the gate signal S10 by smoothing the pulse signal.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、スイッチング素子を駆動するための回路およびそれを備えたヒータ装置並びに画像形成装置に関する。   The present invention relates to a circuit for driving a switching element, a heater device including the circuit, and an image forming apparatus.

スイッチング素子をパルス幅変調信号(PWM信号)によってスイッチング動作させる場合に、パルストランスを介してPWM信号をスイッチング素子へ伝達する手法が用いられている。パルストランスによると、PWM信号を生成する制御系とスイッチング素子を含む負荷回路とを絶縁することができる。また、信号と共に電力を伝達することができるので、負荷回路の側に信号伝達のための電源を設ける必要がない。   When the switching element is switched by a pulse width modulation signal (PWM signal), a method of transmitting the PWM signal to the switching element via a pulse transformer is used. According to the pulse transformer, it is possible to insulate the control system that generates the PWM signal from the load circuit including the switching element. In addition, since power can be transmitted together with the signal, it is not necessary to provide a power source for signal transmission on the load circuit side.

パルストランスを用いるスイッチング素子の駆動に関して、次の先行技術がある。   There are the following prior arts for driving a switching element using a pulse transformer.

特許文献1に記載されたスイッチングトランジスタ駆動回路は、パルス幅変調信号より周波数が高くオン時間比がほぼ50%の矩形波信号およびその反転信号のそれぞれと、パルス幅変調信号とを論理積演算して第一信号および第二信号を生成する。第一信号および第二信号のそれぞれに応じてパルストランスの共通磁路に反対方向の磁束を誘起させる電流をパルストランスの一方のコイルに還流させる。そして、パルストランスの他方のコイルに誘起された電圧を整流してスイッチングトランジスタの制御電極に与える。   The switching transistor drive circuit described in Patent Document 1 performs an AND operation on each of a rectangular wave signal having a frequency higher than that of a pulse width modulation signal and an on-time ratio of approximately 50% and its inverted signal, and the pulse width modulation signal. To generate a first signal and a second signal. In response to each of the first signal and the second signal, a current that induces a magnetic flux in the opposite direction in the common magnetic path of the pulse transformer is returned to one coil of the pulse transformer. Then, the voltage induced in the other coil of the pulse transformer is rectified and applied to the control electrode of the switching transistor.

特許文献2に記載されたスイッチング素子駆動回路は、制御回路から得られるデューティー比制御された制御信号を分周して高レベル期間と低レベル期間とが交互に配された第1、第2の制御信号を得る。これらの制御信号により第1、第2のパルストランスを同期制御して第1、第2の信号を得る。そして、これらの信号を二つのダイオードで合成して駆動信号を作り、スイッチング素子を駆動する。   The switching element driving circuit described in Patent Document 2 divides a control signal controlled by a duty ratio obtained from a control circuit, and first and second high level periods and low level periods are alternately arranged. Get control signal. The first and second pulse transformers are synchronously controlled by these control signals to obtain the first and second signals. Then, these signals are combined by two diodes to generate a drive signal, and the switching element is driven.

特開平4−105416号公報JP-A-4-105416 特開平7−307653号公報JP-A-7-307653

特許文献1の先行技術では、1つのパルストランスを用いてプッシュプル駆動によってPWM信号を伝達する。1次側コイルに対して互いに反対の二つの方向の一方または他方に電流を流すプッシュプル駆動において、いずれか片方の通電の無い状態が続くにつれて磁化の蓄積により伝達特性が劣化する。伝達特性の劣化を低減するため、この先行技術では、PWM信号との論理積演算を行う矩形波信号の周波数をPWM信号の周波数よりも十分に高くする必要がある。仮に矩形波信号の周波数をPWM信号の周波数と同一にすると、PWM信号のDUTY比(デューティ比)が50%以下の場合に、矩形波信号またはその反転信号とPWM信号との論理積が0になり、片方の通電の無いプッシュプル駆動になってしまう。   In the prior art of Patent Document 1, a PWM signal is transmitted by push-pull drive using a single pulse transformer. In push-pull drive in which current flows in one or the other two directions opposite to each other with respect to the primary side coil, the transfer characteristic deteriorates due to accumulation of magnetization as one of the non-energized states continues. In order to reduce the deterioration of the transfer characteristic, in this prior art, it is necessary to make the frequency of the rectangular wave signal for performing the logical product operation with the PWM signal sufficiently higher than the frequency of the PWM signal. If the frequency of the rectangular wave signal is the same as the frequency of the PWM signal, the logical product of the rectangular wave signal or its inverted signal and the PWM signal becomes 0 when the DUTY ratio (duty ratio) of the PWM signal is 50% or less. Therefore, push-pull drive without energization of one side is performed.

このように特許文献1の先行技術では、DUTY比が50%以下のPWM信号を伝達する上で、パルストランスを駆動する信号を生成するために、PWM信号よりも十分に高い周波数の矩形波信号が必要であるという問題があった。このため、例えばスイッチング素子を小型にするためにPWM信号を高周波化するには、それ以上の周波数に適合する高性能のパルストランスを用いなければならない。   As described above, in the prior art of Patent Document 1, a rectangular wave signal having a frequency sufficiently higher than that of the PWM signal is generated in order to generate a signal for driving the pulse transformer when transmitting a PWM signal having a DUTY ratio of 50% or less. There was a problem that was necessary. For this reason, for example, in order to increase the frequency of the PWM signal in order to reduce the size of the switching element, a high-performance pulse transformer adapted to a higher frequency must be used.

加えて、プッシュプル駆動では、パルストランスの出力が正極性および負極性のパルスで構成されるので、これらパルスを整流回路によって合成した単一極性のパルスが、合成の継ぎ目で振幅の下がった歪んだパルスになり易いという問題もあった。   In addition, in push-pull drive, the output of the pulse transformer is composed of positive and negative pulses, so that a single polarity pulse composed of these pulses by a rectifier circuit is distorted with a reduced amplitude at the joint of the composite. There was also a problem that it was easy to become a pulse.

一方、特許文献2の先行技術では、二つのパルストランスをそれぞれ駆動する第1、第2の駆動信号を、パルス列信号であるPWM信号の各パルスを交互に分配する分周回路によって生成する。PWM信号の各パルスを交互に分配するので、PWM信号のDUTY比が100%(信号値が一定)である場合、所望の駆動信号が得られず、パルストランスを正しく駆動することができない。つまり、伝達可能なPWM信号のDUTY比が100%未満に限られるという問題があった。   On the other hand, in the prior art of Patent Document 2, first and second drive signals for driving two pulse transformers are generated by a frequency dividing circuit that alternately distributes each pulse of a PWM signal that is a pulse train signal. Since each pulse of the PWM signal is distributed alternately, when the DUTY ratio of the PWM signal is 100% (signal value is constant), a desired drive signal cannot be obtained and the pulse transformer cannot be driven correctly. That is, there is a problem that the DUTY ratio of the PWM signal that can be transmitted is limited to less than 100%.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、パルス幅変調信号よりも周波数の高い信号を用いることなく、DUTY比に制限のないパルス幅変調信号に基づいてスイッチング素子を駆動できるようにすることを目的としている。   The present invention has been made in view of such a problem, and is capable of driving a switching element based on a pulse width modulation signal with no limit on the DUTY ratio without using a signal having a higher frequency than the pulse width modulation signal. The purpose is to be.

本発明の実施形態に係るスイッチング素子駆動回路は、パルス幅変調信号に基づいて生成されるゲート信号によってスイッチング素子を駆動するためのスイッチング素子駆動回路であって、前記パルス幅変調信号を1周期内において分割して複数の分割パルス幅変調信号を生成する分割手段と、複数の前記分割パルス幅変調信号を用いて、独立して設けられた複数のパルストランスの1次側をそれぞれ駆動するパルス駆動手段と、複数の前記パルストランスの2次側から出力されるパルス信号を合成して前記ゲート信号を生成するゲート信号生成手段と、を有する。前記ゲート信号生成手段は、複数の前記パルス信号の論理和演算を行うためにそれぞれのパルストランスの2次側に一端が接続された複数のダイオードと、複数の前記ダイオードの他端が互いに接続された側に接続され、前記パルス信号を平滑することによって合成される前記ゲート信号を滑らかにするためのコンデンサと、を備える。   A switching element driving circuit according to an embodiment of the present invention is a switching element driving circuit for driving a switching element by a gate signal generated based on a pulse width modulation signal, and the pulse width modulation signal is within one cycle. And dividing means for generating a plurality of divided pulse width modulation signals and pulse driving for respectively driving primary sides of a plurality of pulse transformers provided independently using the plurality of divided pulse width modulation signals And gate signal generation means for generating the gate signal by synthesizing pulse signals output from secondary sides of the plurality of pulse transformers. The gate signal generating means includes a plurality of diodes having one end connected to the secondary side of each pulse transformer and a plurality of other ends of the plurality of diodes connected to each other in order to perform an OR operation of the plurality of pulse signals. And a capacitor for smoothing the gate signal synthesized by smoothing the pulse signal.

好ましい態様において、前記ゲート信号生成手段として、複数の前記ダイオードのそれぞれに代えてMOSFETが接続され、それぞれの前記MOSFETに内蔵されたボディダイオードが前記ダイオードの機能を果たす。前記MOSFETは、前記パルス幅変調信号を反転した信号に同期してオンするように制御される。   In a preferred embodiment, a MOSFET is connected as the gate signal generating means in place of each of the plurality of diodes, and a body diode built in each of the MOSFETs functions as the diode. The MOSFET is controlled to turn on in synchronization with a signal obtained by inverting the pulse width modulation signal.

本発明によると、パルス幅変調信号よりも周波数の高い信号を用いることなく、DUTY比に制限のないパルス幅変調信号に基づいてスイッチング素子を駆動することができる。   According to the present invention, the switching element can be driven based on a pulse width modulation signal with no limitation on the DUTY ratio without using a signal having a higher frequency than the pulse width modulation signal.

本発明の一実施形態に係るスイッチング素子駆動回路の構成の概要を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the outline | summary of a structure of the switching element drive circuit which concerns on one Embodiment of this invention. 図1における複数の信号の相互の関係を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the mutual relationship of the some signal in FIG. スイッチング素子駆動回路内のゲート信号生成部のコンデンサの機能を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the function of the capacitor | condenser of the gate signal production | generation part in a switching element drive circuit. スイッチング素子駆動回路の構成の詳細を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the detail of a structure of a switching element drive circuit. 図4における複数の信号の相互の関係を示すタイミングチャートである。5 is a timing chart showing the mutual relationship among a plurality of signals in FIG. スイッチング素子駆動回路内の分割部の構成の変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the modification of a structure of the division part in a switching element drive circuit. 図6の分割部によって生成される信号を含む複数の信号の相互の関係を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the mutual relationship of the some signal containing the signal produced | generated by the division part of FIG. スイッチング素子駆動回路を備えたヒータ装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the heater apparatus provided with the switching element drive circuit. 図8のヒータ装置を備えた画像形成装置の概略の構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the image forming apparatus provided with the heater apparatus of FIG. 画像形成装置におけるヒータ制御のフローチャートである。3 is a flowchart of heater control in the image forming apparatus. 画像形成装置におけるヒータ制御のフローチャートである。3 is a flowchart of heater control in the image forming apparatus.

図1には本発明の一実施形態に係るスイッチング素子駆動回路1の構成の概要が示されている。   FIG. 1 shows an outline of the configuration of a switching element drive circuit 1 according to an embodiment of the present invention.

スイッチング素子駆動回路1は、パルス幅変調信号(以下、PWM信号という)S1に基づいて生成されるゲート信号S10によってスイッチング素子5を駆動するための回路である。スイッチング素子駆動回路1は、分割部20、パルス駆動部40、およびゲート信号生成部50を有する。   The switching element driving circuit 1 is a circuit for driving the switching element 5 by a gate signal S10 generated based on a pulse width modulation signal (hereinafter referred to as PWM signal) S1. The switching element driving circuit 1 includes a dividing unit 20, a pulse driving unit 40, and a gate signal generating unit 50.

分割部20は、PWM回路10によって与えられるPWM信号S1を1周期内において分割して複数の分割パルス幅変調信号を生成する分割手段である。分割部20は、矩形波発振器21、NOTゲート22、および二つのANDゲート23,24を有する。   The dividing unit 20 is a dividing unit that divides the PWM signal S1 provided by the PWM circuit 10 within one period to generate a plurality of divided pulse width modulation signals. The dividing unit 20 includes a rectangular wave oscillator 21, a NOT gate 22, and two AND gates 23 and 24.

矩形波発振器21は、PWM信号S1と同じ周波数を有しDUTY比が50パーセントである矩形波信号S2を生成する。NOTゲート22は、矩形波信号S2を反転させた信号である反転矩形波信号S3を生成する。   The rectangular wave oscillator 21 generates a rectangular wave signal S2 having the same frequency as the PWM signal S1 and having a DUTY ratio of 50%. The NOT gate 22 generates an inverted rectangular wave signal S3 that is a signal obtained by inverting the rectangular wave signal S2.

ANDゲート23は、PWM信号S1と矩形波信号S2との論理積演算を行って分割パルス幅変調信号の1つである第1分割PWM信号S4を生成する第1変調手段である。ANDゲート24は、PWM信号S1と反転矩形波信号S3との論理積演算を行って分割パルス幅変調信号の他の1つである第2分割パルス幅変調信号S5を生成する第2変調手段である。   The AND gate 23 is a first modulation unit that performs a logical product operation of the PWM signal S1 and the rectangular wave signal S2 to generate a first divided PWM signal S4 that is one of the divided pulse width modulation signals. The AND gate 24 is a second modulation unit that performs a logical product operation of the PWM signal S1 and the inverted rectangular wave signal S3 to generate a second divided pulse width modulation signal S5 that is another one of the divided pulse width modulation signals. is there.

パルス駆動部40は、第1分割PWM信号S3および第2分割PWM信号S4を用いて、独立して設けられた複数のパルストランス31,32の1次側をそれぞれ駆動するパルス駆動手段である。パルス駆動部40は、トランジスタ41,42と抵抗43,44とから構成される。   The pulse drive unit 40 is a pulse drive unit that drives the primary sides of a plurality of independently provided pulse transformers 31 and 32 using the first divided PWM signal S3 and the second divided PWM signal S4. The pulse driving unit 40 includes transistors 41 and 42 and resistors 43 and 44.

トランジスタ41,42は、それぞれのベースに抵抗43,44を介して入力される第1分割PWM信号S4または第2分割PWM信号S5に従って、パルストランス31,32の一次側に断続的に電流を流す。これにより、パルストランス31の2次側から第1分割PWM信号S4に同期したパルス信号S11が出力され、パルストランス32の2次側から第2分割PWM信号S5に同期したパルス信号S12が出力される。   The transistors 41 and 42 intermittently flow current to the primary side of the pulse transformers 31 and 32 in accordance with the first divided PWM signal S4 or the second divided PWM signal S5 input to the respective bases via the resistors 43 and 44. . As a result, a pulse signal S11 synchronized with the first divided PWM signal S4 is output from the secondary side of the pulse transformer 31, and a pulse signal S12 synchronized with the second divided PWM signal S5 is output from the secondary side of the pulse transformer 32. The

パルストランス31,32のそれぞれの1次側には転流用のダイオード33,34が接続されている。各パルストランス31,32の1次側と2次側とは電気的に絶縁されており、1次側に設けられた分割部20およびパルス駆動部30は、スイッチング素子5のための電源7とは絶縁された別の電源8によって動作する。   Commutating diodes 33 and 34 are connected to the primary sides of the pulse transformers 31 and 32, respectively. The primary side and the secondary side of each of the pulse transformers 31 and 32 are electrically insulated, and the dividing unit 20 and the pulse driving unit 30 provided on the primary side are connected to the power source 7 for the switching element 5. Are operated by another insulated power supply 8.

ゲート信号生成部50は、複数のパルストランス31,32の2次側から出力されるパルス信号S11,S12を合成してゲート信号S10を生成するゲート信号生成手段である。ゲート信号生成部50は、複数のパルス信号S11,S12の論理和演算を行うための複数のダイオード51,52と、パルス信号S11,S12を平滑することによって合成されるゲート信号S10を滑らかにするためのコンデンサ53と、を備える。   The gate signal generator 50 is a gate signal generator that combines the pulse signals S11 and S12 output from the secondary sides of the plurality of pulse transformers 31 and 32 to generate the gate signal S10. The gate signal generation unit 50 smoothes the plurality of diodes 51 and 52 for performing a logical sum operation of the plurality of pulse signals S11 and S12 and the gate signal S10 synthesized by smoothing the pulse signals S11 and S12. And a capacitor 53.

複数のダイオード51,52は、それぞれのパルストランス31,32の2次側に一端(アノード)が接続され、他端(カソード)どうしが互いに接続されている。コンデンサ53は、複数のダイオード51,52の互いに接続されたカソード側に接続されている。   The plurality of diodes 51 and 52 have one end (anode) connected to the secondary side of each of the pulse transformers 31 and 32 and the other ends (cathodes) connected to each other. The capacitor 53 is connected to the cathode side of the plurality of diodes 51 and 52 that are connected to each other.

ゲート信号生成部50によって生成されたゲート信号S10は、抵抗54,55によって分圧されてスイッチング素子5に入力される。ゲート信号S10によってスイッチング素子5が駆動されることにより、電源7から負荷6への電力供給がオンオフされる。   The gate signal S10 generated by the gate signal generation unit 50 is divided by the resistors 54 and 55 and input to the switching element 5. When the switching element 5 is driven by the gate signal S10, the power supply from the power source 7 to the load 6 is turned on and off.

図2にはスイッチング素子駆動回路1の動作に関わる複数の信号の相互の関係が示されている。   FIG. 2 shows the mutual relationship among a plurality of signals related to the operation of the switching element drive circuit 1.

PWM信号S1は、スイッチング素子5のオンオフのDUTYを制御する信号である。PWM信号S1の周波数は例えば10k〜50kHzの範囲内の任意の値とされる。スイッチング素子駆動回路1において、PWM信号S1のDUTY比(周期Tに対するオンレベル期間の比率)は、0〜100%の範囲内の任意の値であってよい。図2では、一例として、PWM信号S1のDUTY比が100%、70%、および30%である場合が示されている。後述の図5および図7についても同様である。   The PWM signal S1 is a signal for controlling ON / OFF DUTY of the switching element 5. The frequency of the PWM signal S1 is set to an arbitrary value within a range of 10 k to 50 kHz, for example. In the switching element drive circuit 1, the duty ratio (ratio of the on-level period to the period T) of the PWM signal S1 may be an arbitrary value within a range of 0 to 100%. FIG. 2 shows, as an example, a case where the DUTY ratio of the PWM signal S1 is 100%, 70%, and 30%. The same applies to FIGS. 5 and 7 described later.

矩形波信号S2および反転矩形波信号S3のDUTY比は、共に50%であり、PWM信号S1のDUTY比にかかわらず一定とされる。ただし、矩形波信号S2のDUTY比と反転矩形波信号S3のDUTY比とが必ずしも同一である必要はなく、これらの合計が100%であればよい。   The DUTY ratios of the rectangular wave signal S2 and the inverted rectangular wave signal S3 are both 50%, and are constant regardless of the DUTY ratio of the PWM signal S1. However, the DUTY ratio of the rectangular wave signal S2 and the DUTY ratio of the inverted rectangular wave signal S3 do not necessarily have to be the same, and the sum of these may be 100%.

PWM信号S1と矩形波信号S2とは互いに同極性であり、同位相である。上述のとおりPWM信号S1の周波数と矩形波信号S2の周波数は同一であるので、矩形波信号S2を反転した反転矩形波信号S3の周波数もPWM信号S1および矩形波信号S2の周波数と同一である。   The PWM signal S1 and the rectangular wave signal S2 have the same polarity and the same phase. Since the frequency of the PWM signal S1 and the frequency of the rectangular wave signal S2 are the same as described above, the frequency of the inverted rectangular wave signal S3 obtained by inverting the rectangular wave signal S2 is also the same as the frequency of the PWM signal S1 and the rectangular wave signal S2. .

第1分割PWM信号S4は、PWM信号S1と矩形波信号S2との論理積をとった信号であり、第2分割PWM信号S5は、PWM信号S1と反転矩形波信号S3との論理積をとった信号である。   The first divided PWM signal S4 is a logical product of the PWM signal S1 and the rectangular wave signal S2, and the second divided PWM signal S5 is a logical product of the PWM signal S1 and the inverted rectangular wave signal S3. Signal.

パルス信号S11は、第1分割PWM信号S4に対応し、パルス信号S12は、第2分割PWM信号S5に対応する。そして、これらパルス信号S11とパルス信号S12との論理和をとった信号がゲート信号S10である。   The pulse signal S11 corresponds to the first divided PWM signal S4, and the pulse signal S12 corresponds to the second divided PWM signal S5. A signal obtained by ORing these pulse signals S11 and S12 is a gate signal S10.

図示のとおり、PWM信号S1のDUTY比が100%であるとき、パルス信号S11およびパルス信号S12のDUTY比が共に50%であり、ゲート信号S10のDUTY比は、PWM信号S1と同じ100%である。   As shown in the figure, when the DUTY ratio of the PWM signal S1 is 100%, the DUTY ratios of the pulse signal S11 and the pulse signal S12 are both 50%, and the DUTY ratio of the gate signal S10 is 100%, which is the same as that of the PWM signal S1. is there.

PWM信号S1のDUTY比が70%であるとき、パルス信号S11のDUTY比が50%で、パルス信号S12のDUTY比が20%であり、ゲート信号S10のDUTY比は、PWM信号S1と同じ70%である。   When the DUTY ratio of the PWM signal S1 is 70%, the DUTY ratio of the pulse signal S11 is 50%, the DUTY ratio of the pulse signal S12 is 20%, and the DUTY ratio of the gate signal S10 is the same as the PWM signal S1. %.

また、PWM信号S1のDUTY比が30%であるとき、パルス信号S11のDUTY比が30%で、パルス信号S12のDUTY比が0%であり、ゲート信号S10のDUTY比は、PWM信号S1と同じ30%である。   When the DUTY ratio of the PWM signal S1 is 30%, the DUTY ratio of the pulse signal S11 is 30%, the DUTY ratio of the pulse signal S12 is 0%, and the DUTY ratio of the gate signal S10 is the same as that of the PWM signal S1. Same 30%.

このようにスイッチング素子駆動回路1によると、PWM信号S1のDUTY比が10
0%である場合も100%未満以下である場合も、PWM信号S1と同じDUTY比をもつゲート信号S10を出力することができる。
Thus, according to the switching element drive circuit 1, the DUTY ratio of the PWM signal S1 is 10
Whether the signal is 0% or less than 100%, the gate signal S10 having the same DUTY ratio as the PWM signal S1 can be output.

図3にはゲート信号生成部50のコンデンサ53の機能が示されている。コンデンサ53は、パルス信号S11,S12の振幅の低下量(サグ)を低減し、これらパルス信号S11,S12を合成したゲート信号S10のパルス波形を滑らかにする。   FIG. 3 shows the function of the capacitor 53 of the gate signal generation unit 50. The capacitor 53 reduces the amount of decrease (sag) in the amplitude of the pulse signals S11 and S12, and smoothes the pulse waveform of the gate signal S10 obtained by synthesizing these pulse signals S11 and S12.

図4にはスイッチング素子駆動回路1の構成の詳細が、図5には図4中の複数の信号の相互の関係が、それぞれ示されている。図4において図1と同一の構成要素には同一の符合を付し、それらの説明を省略または簡略化する。図5の上半部に描かれたPWM信号S1からパルス信号S12までの各信号の関係は図2と同様である。   FIG. 4 shows the details of the configuration of the switching element driving circuit 1, and FIG. 5 shows the mutual relationship among a plurality of signals in FIG. 4, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified. The relationship between each signal from the PWM signal S1 to the pulse signal S12 depicted in the upper half of FIG. 5 is the same as that in FIG.

図1をも参照して、図4のスイッチング素子駆動回路1では、図1のゲート信号生成部50における複数のダイオード51,52のそれぞれに代えてMOSFET((Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)56,57が接続されている。   Referring also to FIG. 1, in the switching element drive circuit 1 of FIG. 4, MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) 56, instead of the plurality of diodes 51 and 52 in the gate signal generation unit 50 of FIG. 57 is connected.

本実施形態において、MOSFET56,57は、nチャネルエンハンスメント型である。各MOSFET56,57のソースがパルストランス31,32の2次側の一端に接続され、ドレインがコンデンサ53に接続されている。エンハンスメント型であるので、ゲートに電圧が加わっていないときのMOSFET56,57はオフ状態である(ノーマリオフ)。   In the present embodiment, the MOSFETs 56 and 57 are n-channel enhancement type. The sources of the MOSFETs 56 and 57 are connected to one end on the secondary side of the pulse transformers 31 and 32, and the drains are connected to the capacitor 53. Since it is an enhancement type, the MOSFETs 56 and 57 when the voltage is not applied to the gate are in an off state (normally off).

MOSFET56,57において、ソースの電極層は内部のp層(バルク)と接合されている。このため、MOSFET56,57は、バルクとドレイン(n層)とのpn接合からなるいわゆるボディダイオード561,571を内蔵している。ボディダイオード561,571のアノードはパルストランス31,32の2次側に、カソードはコンデンサ53に接続されている。つまり、それぞれのMOSFET56,57に内蔵されたボディダイオード561,571が図1の回路におけるダイオード51,52の機能を果たす。   In the MOSFETs 56 and 57, the source electrode layer is joined to the internal p layer (bulk). For this reason, the MOSFETs 56 and 57 incorporate so-called body diodes 561 and 571 each having a pn junction between the bulk and the drain (n layer). The anodes of the body diodes 561 and 571 are connected to the secondary side of the pulse transformers 31 and 32, and the cathode is connected to the capacitor 53. That is, the body diodes 561 and 571 incorporated in the respective MOSFETs 56 and 57 function as the diodes 51 and 52 in the circuit of FIG.

スイッチング素子駆動回路1には、MOSFET56,57の制御のために第2のゲート信号生成手段として反転ゲート信号生成部60が設けられている。反転ゲート信号生成部60は、MOSFET56,57をPWM信号S1を反転した反転PWM信号S6に同期してオンするように制御する。   The switching element drive circuit 1 is provided with an inverted gate signal generation unit 60 as second gate signal generation means for controlling the MOSFETs 56 and 57. The inverted gate signal generation unit 60 controls the MOSFETs 56 and 57 to be turned on in synchronization with the inverted PWM signal S6 obtained by inverting the PWM signal S1.

反転ゲート信号生成部60は、PWM信号S1に基づいてオンオフするトランジスタ61と、トランジスタ61によって駆動される第2のパルストランス62と、転流用のダイオード63と、PWM信号S1を反転するNOTゲート64とを有する。パルストランス62は、MOSFET56,57のためのゲート信号S6’をそれぞれ出力する複数の2次捲線622,623を備えている。転流用のダイオード63はパルストランス62の1次側に接続されている。   The inverted gate signal generator 60 includes a transistor 61 that is turned on / off based on the PWM signal S1, a second pulse transformer 62 driven by the transistor 61, a commutation diode 63, and a NOT gate 64 that inverts the PWM signal S1. And have. The pulse transformer 62 includes a plurality of secondary windings 622 and 623 for outputting gate signals S6 'for the MOSFETs 56 and 57, respectively. The commutation diode 63 is connected to the primary side of the pulse transformer 62.

トランジスタ61は、NOTゲート64からの反転PWM信号S6に従って、パルストランス62の一次側に断続的に電流を流す。これにより、パルストランス62の2次捲線622,623から反転PWM信号S6に対応するゲート信号S7,S8が出力される。ゲート信号S7は抵抗65,66により分圧されてMOSFET56に入力され、ゲート信号S8は抵抗67,68により分圧されてMOSFET57に入力される。   The transistor 61 intermittently supplies a current to the primary side of the pulse transformer 62 in accordance with the inverted PWM signal S6 from the NOT gate 64. As a result, the gate signals S7 and S8 corresponding to the inverted PWM signal S6 are output from the secondary windings 622 and 623 of the pulse transformer 62. The gate signal S7 is divided by resistors 65 and 66 and input to the MOSFET 56, and the gate signal S8 is divided by resistors 67 and 68 and input to the MOSFET 57.

図5をも参照して、ゲート信号S7,S8はPWM信号S1を反転した反転PWM信号S6に対応するので、反転PWM信号S6がオフレベルのとき、すなわちPWM信号S1がオンレベルのとき、MOSFET56,57はオフとなる。このとき、パルストランス31,32のそれぞれから電流Iaがボディダイオード561,571を経てコンデンサ53へ流れる。すなわち、パルス信号S11,S12が、ボディダイオード561,571によって合成され、ゲート信号S10としてスイッチング素子5をオンにする。   Referring also to FIG. 5, since the gate signals S7 and S8 correspond to the inverted PWM signal S6 obtained by inverting the PWM signal S1, when the inverted PWM signal S6 is at the off level, that is, when the PWM signal S1 is at the on level, the MOSFET 56 , 57 are turned off. At this time, current Ia flows from each of the pulse transformers 31 and 32 to the capacitor 53 via the body diodes 561 and 571. That is, the pulse signals S11 and S12 are combined by the body diodes 561 and 571, and the switching element 5 is turned on as the gate signal S10.

これに対して、反転PWM信号S6がオンレベルのとき、すなわちPWM信号S1がオフレベルのとき、MOSFET56,57はオンとなる。これにより、パルストランス31,32に蓄積されている励磁エネルギーが電流Iaと逆向きの電流Ibとなって放出される。1次側での転流に加え、2次側で強制的に励磁エネルギーを放電させるので、PWM信号S1のDUTY比が大きく励磁エネルギーが多く蓄積する場合にも、パルストランス31,32が迅速にリセットされる。   On the other hand, when the inverted PWM signal S6 is on level, that is, when the PWM signal S1 is off level, the MOSFETs 56 and 57 are turned on. As a result, the excitation energy accumulated in the pulse transformers 31 and 32 is released as a current Ib opposite to the current Ia. In addition to commutation on the primary side, the excitation energy is forcibly discharged on the secondary side, so that the pulse transformers 31 and 32 can be quickly operated even when the DUTY ratio of the PWM signal S1 is large and a large amount of excitation energy is accumulated. Reset.

つまり、PWM信号S1のDUTY比の可変範囲の上限を高く設定した場合にも、パルストランス31,32の信号伝達特性を良好に保ち、スイッチング素子5を安定に駆動することができる。   That is, even when the upper limit of the variable range of the DUTY ratio of the PWM signal S1 is set high, the signal transmission characteristics of the pulse transformers 31 and 32 can be kept good and the switching element 5 can be driven stably.

図6にはスイッチング素子駆動回路1内の分割部20の構成の変形例が、図7には図6の分割部20bによって生成される信号を含む複数の信号の相互の関係が、それぞれ示されている。   FIG. 6 shows a modification of the configuration of the dividing unit 20 in the switching element driving circuit 1, and FIG. 7 shows the mutual relationship among a plurality of signals including the signal generated by the dividing unit 20b of FIG. ing.

図6の分割部20bには、第1分割PWM信号S4の時間幅(パルス幅)を延長するための延長手段であるパルス延長回路25、および第2分割PWM信号S5の時間幅を延長するためのパルス延長回路26が設けられている。   In the dividing unit 20b of FIG. 6, in order to extend the time width of the pulse dividing circuit 25, which is an extending means for extending the time width (pulse width) of the first divided PWM signal S4, and the second divided PWM signal S5. The pulse extension circuit 26 is provided.

パルス延長回路25は、矩形波信号S2の立下りを遅らすことで矩形波信号S2の時間幅を延長させた矩形波信号S2’を生成する。延長量は、矩形波信号S2の時間幅の例えば5〜10%程度でよい。同様に、パルス延長回路26は、反転矩形波信号S3時間幅を延長させた反転矩形波信号S3’を生成する。   The pulse extension circuit 25 generates a rectangular wave signal S2 'in which the time width of the rectangular wave signal S2 is extended by delaying the falling edge of the rectangular wave signal S2. The extension amount may be, for example, about 5 to 10% of the time width of the rectangular wave signal S2. Similarly, the pulse extension circuit 26 generates an inverted rectangular wave signal S3 'in which the time width of the inverted rectangular wave signal S3 is extended.

ANDゲート23によってPWM信号S1と矩形波信号S2’との論理積演算が行われ、第1分割PWM信号S4を延長した第1分割PWM信号S4’が生成される。また、ANDゲート24によってPWM信号S1と反転矩形波信号S3’との論理積演算が行われ、第2分割PWM信号S5を延長した第2分割PWM信号S5’が生成される。   The AND gate 23 performs a logical product operation of the PWM signal S1 and the rectangular wave signal S2 'to generate a first divided PWM signal S4' obtained by extending the first divided PWM signal S4. Further, the AND gate 24 performs an AND operation on the PWM signal S1 and the inverted rectangular wave signal S3 'to generate a second divided PWM signal S5' obtained by extending the second divided PWM signal S5.

分割部20bによって生成された第1分割PWM信号S4’および第2分割PWM信号S5’は、図1の例と同様にパルストランス31,32を駆動するため、パルス駆動部40のトランジスタ41,42に印加される。   Since the first divided PWM signal S4 ′ and the second divided PWM signal S5 ′ generated by the dividing unit 20b drive the pulse transformers 31 and 32 as in the example of FIG. 1, the transistors 41 and 42 of the pulse driving unit 40 are used. To be applied.

図7のとおり、第1分割PWM信号S4’のパルスの一部と第2分割PWM信号S5’のパルスの一部とが互いに時間的に重複する。これにより、第1分割PWM信号S4’と第2分割PWM信号S5’とに基づくパルス信号S11,S12を合成するときに、継ぎ目にパルスの隙間が生じるのを防ぐことができ、良好な波形をもつゲート信号S10bによってスイッチング素子5を駆動することができる。   As shown in FIG. 7, a part of the pulse of the first divided PWM signal S4 'and a part of the pulse of the second divided PWM signal S5' overlap with each other in time. As a result, when the pulse signals S11 and S12 based on the first divided PWM signal S4 ′ and the second divided PWM signal S5 ′ are combined, it is possible to prevent a gap between the pulses from being generated at the joint, and to obtain a favorable waveform. The switching element 5 can be driven by the gate signal S10b.

図8にはスイッチング素子駆動回路1を備えたヒータ装置70の構成が、図9には図8のヒータ装置70を備えた画像形成装置100の概略の構成が、それぞれ示されている。   FIG. 8 shows a configuration of the heater device 70 provided with the switching element drive circuit 1, and FIG. 9 shows a schematic configuration of the image forming apparatus 100 provided with the heater device 70 of FIG.

図8において、ヒータ装置70は、スイッチング素子駆動回路1と、スイッチング素子駆動回路1によって駆動されるスイッチング素子5bと、スイッチング素子5bによって電源9から供給される電力が制御されるハロゲンヒータ77とを有する。スイッチング素子5bはIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)であり、スイッチング素子駆動回路1はIGBT駆動回路として使用される。   In FIG. 8, a heater device 70 includes a switching element driving circuit 1, a switching element 5b driven by the switching element driving circuit 1, and a halogen heater 77 whose electric power supplied from the power source 9 is controlled by the switching element 5b. Have. The switching element 5b is an IGBT (insulated gate bipolar transistor), and the switching element drive circuit 1 is used as an IGBT drive circuit.

電源9から交流電力が整流器71に供給され、整流された電力がコンデンサ72,73とコイル74とからなるノイズフィルタを介して高周波チョッパ回路に入力される。高周波チョッパ回路は、スイッチング素子5b、ダイオード75、コイル76、およびハロゲンヒータ77から構成される。   AC power is supplied from the power source 9 to the rectifier 71, and the rectified power is input to the high-frequency chopper circuit via a noise filter including capacitors 72 and 73 and a coil 74. The high frequency chopper circuit includes a switching element 5 b, a diode 75, a coil 76, and a halogen heater 77.

コイル76とハロゲンヒータ77とスイッチング素子5bのコレクタ・エミッタ間とがこの順に直列に接続され、コイル76とハロゲンヒータ77とに対して並列にダイオード75が接続されている。ダイオード75はコイル76に溜まった磁気エネルギーを回生電流として流すために設けられている。   The coil 76, the halogen heater 77, and the collector / emitter of the switching element 5b are connected in series in this order, and a diode 75 is connected in parallel to the coil 76 and the halogen heater 77. The diode 75 is provided to flow magnetic energy accumulated in the coil 76 as a regenerative current.

スイッチング素子5bは、スイッチング素子駆動回路1からのゲート信号S10によって駆動される。ゲート信号S10は、周波数が可聴周波数帯域よりも高い20kHz以上であるパルス幅変調されたパルス列信号である。ゲート信号S10のDUTY比は、スイッチング素子駆動回路1に含まれたPWM回路10によって生成されるPWM信号S1のDUTY比と同一である。   The switching element 5b is driven by a gate signal S10 from the switching element drive circuit 1. The gate signal S10 is a pulse-width modulated pulse train signal whose frequency is 20 kHz or higher, which is higher than the audible frequency band. The DUTY ratio of the gate signal S10 is the same as the DUTY ratio of the PWM signal S1 generated by the PWM circuit 10 included in the switching element drive circuit 1.

スイッチング素子駆動回路1は、コントローラ101によって指定されたDUTY比のPWM信号S1を生成し、上述のようにPWM信号S1に対応したゲート信号S10を出力する。   The switching element driving circuit 1 generates a PWM signal S1 having a DUTY ratio designated by the controller 101, and outputs a gate signal S10 corresponding to the PWM signal S1 as described above.

コントローラ101は、ハロゲンヒータ77と共に定着器68に内蔵された温度センサ79による検出温度に応じて、定着器68の温度を上昇または降下させるように、スイッチング素子駆動回路1に対してDUTY比の変更を指示する。   The controller 101 changes the DUTY ratio with respect to the switching element drive circuit 1 so as to increase or decrease the temperature of the fixing device 68 in accordance with the temperature detected by the temperature sensor 79 incorporated in the fixing device 68 together with the halogen heater 77. Instruct.

なお、コントローラ101にPWM回路10を設け、コントローラ101からスイッチング素子駆動回路1にPWM信号S1を入力するようにしてもよい。その場合、スイッチング素子駆動回路1はPWM回路10を含まなくてよい。   The controller 101 may be provided with the PWM circuit 10 and the controller 101 may input the PWM signal S1 to the switching element drive circuit 1. In that case, the switching element drive circuit 1 may not include the PWM circuit 10.

図9に示される画像形成装置100は、タンデム式の作像部20を備えた電子写真式のカラープリンタである。ただし、これに限らず、モノクロプリンタ、複写機、複合機、またはファクシミリ機であってもよい。   An image forming apparatus 100 shown in FIG. 9 is an electrophotographic color printer including a tandem image forming unit 20. However, the present invention is not limited to this, and a monochrome printer, a copier, a multifunction machine, or a facsimile machine may be used.

画像形成装置100は、給紙カセット65から用紙Pを1枚ずつ取り出して搬送路66に給紙し、用紙PをM1方向に搬送する。作像部20によって作成されたトナー像をいったん転写ベルトに転写し、転写ベルトから用紙Pにトナー像を転写する。そして、定着器68によってトナー像を用紙Pに定着させた後、用紙Pを排紙トレイ69に排出する。   The image forming apparatus 100 takes out the paper P one by one from the paper feed cassette 65 and feeds it to the transport path 66, and transports the paper P in the M1 direction. The toner image created by the image forming unit 20 is once transferred to the transfer belt, and the toner image is transferred from the transfer belt to the paper P. Then, after fixing the toner image on the paper P by the fixing device 68, the paper P is discharged to the paper discharge tray 69.

定着器68は、加熱ローラと加圧ローラとを有し、これらローラで用紙Pに熱と圧力を加えるように構成されている。加熱ローラに熱源として上述のハロゲンヒータ77が組み込まれている。用紙Pが定着器68を通過するときに、加熱ローラが定着に適した温度になるように、コントローラ101によってヒータ装置70が制御される。   The fixing device 68 includes a heating roller and a pressure roller, and is configured to apply heat and pressure to the paper P with these rollers. The above-described halogen heater 77 is incorporated as a heat source in the heating roller. When the paper P passes through the fixing device 68, the heater device 70 is controlled by the controller 101 so that the heating roller has a temperature suitable for fixing.

図10および図11には画像形成装置100におけるヒータ制御の流れが示されている。   10 and 11 show a flow of heater control in the image forming apparatus 100. FIG.

画像形成装置100に備わるスイッチング素子駆動回路1は、上述したとおりDUTY比(ON−DUTY)が0〜100%のワイドレンジのPWM信号S1に対応可能である。そこで、画像形成装置100のコントローラ101は、次のように画像形成装置100のステータスに応じて0〜100%の範囲内でPWM信号S1のDUTY比を設定する。   As described above, the switching element drive circuit 1 provided in the image forming apparatus 100 can handle the wide-range PWM signal S1 having a DUTY ratio (ON-DUTY) of 0 to 100%. Therefore, the controller 101 of the image forming apparatus 100 sets the DUTY ratio of the PWM signal S1 within a range of 0 to 100% according to the status of the image forming apparatus 100 as follows.

画像形成装置100の電源スイッチがオンされると(#11)、コントローラ101は、温度センサ79によって検出した温度(以下、これを「現状温度Tx」があらかじめ定められたウォームアップ完了温度T1以上かどうかをチェックする(#12)。   When the power switch of the image forming apparatus 100 is turned on (# 11), the controller 101 detects the temperature detected by the temperature sensor 79 (hereinafter, whether the “current temperature Tx” is equal to or higher than a predetermined warm-up completion temperature T1). A check is made (# 12).

現状温度Txがウォームアップ完了温度T1以上ではない場合(#12でNO)、できるだけ早くウォームアップを完了させるため、コントローラ101は、DUTY比を上限の100%に設定してハロゲンヒータ77を点灯させる(#13)。その後、現状温度Txの監視を続け、現状温度Txがウォームアップ完了温度T1以上になるまでのウォームアップ中においてDUTY比が100%の点灯状態を保つ。   When the current temperature Tx is not equal to or higher than the warm-up completion temperature T1 (NO in # 12), in order to complete the warm-up as soon as possible, the controller 101 sets the DUTY ratio to 100% of the upper limit and turns on the halogen heater 77 (# 13). Thereafter, the current temperature Tx is continuously monitored, and the lighting state in which the DUTY ratio is 100% is maintained during the warm-up until the current temperature Tx becomes equal to or higher than the warm-up completion temperature T1.

現状温度Txがウォームアップ完了温度T1以上である場合(#12でYES)、コントローラ101は、画像形成装置100のステータスを「ウォームアップ完了」とする(#14)。これを受けて、図示しない操作パネルにおいてウォームアップの完了を通知する表示などの処理が行われる。   When the current temperature Tx is equal to or higher than the warm-up completion temperature T1 (YES in # 12), the controller 101 sets the status of the image forming apparatus 100 to “warm-up completion” (# 14). In response to this, processing such as display for notifying the completion of warm-up is performed on an operation panel (not shown).

続いて、コントローラ101は、画像形成装置100に印刷ジョブが与えられているかどうか、すなわちジョブの指示があるかどうかをチェックする(#15)。ジョブの指示がない場合(#15でNO)、フローは図11のステップ#22へ進み、コントローラ101は、ステータスを「待機状態」とする。   Subsequently, the controller 101 checks whether a print job is given to the image forming apparatus 100, that is, whether there is a job instruction (# 15). If there is no job instruction (NO in # 15), the flow proceeds to step # 22 in FIG. 11, and the controller 101 sets the status to “standby state”.

一方、ジョブの指示がある場合(#15でYES)、コントローラ101は、ジョブの実行を開始し(#16)、DUTY比を50%以上の範囲内の値(50〜100%)に設定してハロゲンヒータ77を点灯させる(#17)。つまり、用紙Pが定着器68を通過するときに用紙Pによって熱が奪われるので、奪われる熱量を迅速に補填できるようにするため、ジョブの実行中のDUTY比の範囲を可変範囲の上限側の範囲に設定する。   On the other hand, if there is a job instruction (YES in # 15), the controller 101 starts executing the job (# 16), and sets the DUTY ratio to a value within the range of 50% or more (50 to 100%). Then, the halogen heater 77 is turned on (# 17). That is, since heat is taken away by the paper P when the paper P passes through the fixing device 68, the range of the duty ratio during execution of the job is set to the upper limit side of the variable range in order to be able to quickly compensate for the amount of heat taken away. Set to the range.

そして、ジョブが終了するまでの間、コントローラ101は、現状温度Txが定着に適したジョブ保持温度T2に保たれるように、50〜100%の範囲内でDUTY比を低減させたり増大させたりする(#18、#19、#20、#21)。   Until the job is completed, the controller 101 reduces or increases the DUTY ratio within a range of 50 to 100% so that the current temperature Tx is maintained at the job holding temperature T2 suitable for fixing. (# 18, # 19, # 20, # 21).

ジョブが終了すると(#21でYES)、コントローラ101は、ステータスを「待機状態」とする(#22)。   When the job is finished (YES in # 21), the controller 101 sets the status to “standby state” (# 22).

待機状態において、コントローラ101は、DUTY比を50%以下の範囲内の値(0〜50%)に設定してハロゲンヒータ77を点灯させ(#23)、現状温度Txが待機保持温度T3に保たれるように、DUTY比を0〜50%の範囲内で低減させたり増大させたりする(#24、#25、#26)。新たに印刷ジョブが与えられるまで、待機状態は続く(#15、#22〜#26)。待機状態では定着器68から空気中へ熱が逃げるが、その熱量はジョブの実行中に用紙Pによって奪われる熱量よりも少ない。したがって、待機状態でのDUTY比の範囲は可変範囲の下限側の範囲でよい。   In the standby state, the controller 101 sets the DUTY ratio to a value within the range of 50% or less (0 to 50%), turns on the halogen heater 77 (# 23), and maintains the current temperature Tx at the standby holding temperature T3. As a result, the DUTY ratio is reduced or increased within a range of 0 to 50% (# 24, # 25, # 26). The standby state continues until a new print job is given (# 15, # 22 to # 26). In the standby state, heat escapes from the fixing device 68 to the air, but the amount of heat is smaller than the amount of heat taken away by the paper P during execution of the job. Therefore, the range of the DUTY ratio in the standby state may be the lower limit side of the variable range.

なお、短時間でジョブ保持温度T2に昇温させることが可能なヒータ装置を搭載する場合においては、待機状態でのDUTY比を0%に設定してハロゲンヒータ77を点灯しないようにしてもよい。   When a heater device capable of raising the temperature to the job holding temperature T2 in a short time is mounted, the halogen heater 77 may not be turned on by setting the DUTY ratio in the standby state to 0%. .

以上の実施形態において、スイッチング素子駆動回路1のMOSFET56,57はn型に限らず、ボディダイオードを内蔵するp型のMOSFETを用いて回路を構成することができる。その他、スイッチング素子駆動回路1、ヒータ装置70および画像形成装置100の全体的または部分的な構成、制御のフローなどは本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。   In the above embodiment, the MOSFETs 56 and 57 of the switching element drive circuit 1 are not limited to the n-type, and a circuit can be configured using a p-type MOSFET having a built-in body diode. In addition, the entire or partial configuration of the switching element driving circuit 1, the heater device 70, and the image forming apparatus 100, a control flow, and the like can be appropriately changed in accordance with the spirit of the present invention.

上述の実施形態では画像形成装置100をプリンタとして説明したが、画像形成装置100はパルス幅変調された信号で駆動されるスイッチング素子を備えるものであればよく、複写機、ファクシミリ機、または複合機であってもよい。   In the above-described embodiment, the image forming apparatus 100 is described as a printer. However, the image forming apparatus 100 may be provided with a switching element driven by a pulse width modulated signal, and may be a copying machine, a facsimile machine, or a multifunction machine. It may be.

1 スイッチング素子駆動回路
5,5b スイッチング素子
7,9 電源(スイッチング素子のための電源)
8 電源(別の電源)
20 分割部(分割手段)
21 矩形波発振器
23 ANDゲート(第1変調手段)
24 ANDゲート(第2変調手段)
25 パルス延長回路(延長手段)
31,32 パルストランス
40 パルス駆動部(パルス駆動手段)
41,42 トランジスタ
50 ゲート信号生成部(ゲート信号生成手段)
51,52 ダイオード
53 コンデンサ
56,57 MOSFET
561,571 ボディダイオード
60 反転ゲート信号生成部(第2のゲート信号生成手段)
62 第2のパルストランス
622,623 2次捲線
S1 PWM信号(パルス幅変調信号)
S2 矩形波信号
S3 反転矩形波信号(矩形波信号を反転させた信号)
S4,S4’ 第1分割PWM信号(第1分割パルス幅変調信号)
S5,S5’ 第2分割PWM信号(第2分割パルス幅変調信号)
S6 反転PWM信号(パルス幅変調信号を反転した信号)
S10,S10b ゲート信号
S11,S12 パルス信号
T 周期
70 ヒータ装置
77 ハロゲンヒータ
100 画像形成装置
101 コントローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Switching element drive circuit 5, 5b Switching element 7, 9 Power supply (Power supply for switching elements)
8 Power supply (another power supply)
20 Dividing part (dividing means)
21 rectangular wave oscillator 23 AND gate (first modulation means)
24 AND gate (second modulation means)
25 Pulse extension circuit (extension means)
31, 32 Pulse transformer 40 Pulse drive unit (pulse drive means)
41, 42 Transistor 50 Gate signal generator (gate signal generator)
51, 52 Diode 53 Capacitor 56, 57 MOSFET
561,571 Body diode 60 Inverted gate signal generator (second gate signal generator)
62 Second pulse transformer 622, 623 Secondary winding S1 PWM signal (pulse width modulation signal)
S2 Rectangular wave signal S3 Inverted rectangular wave signal (inverted rectangular wave signal)
S4, S4 ′ First divided PWM signal (first divided pulse width modulation signal)
S5, S5 ′ Second divided PWM signal (second divided pulse width modulation signal)
S6 Inverted PWM signal (inverted pulse width modulation signal)
S10, S10b Gate signal S11, S12 Pulse signal T Period 70 Heater device 77 Halogen heater 100 Image forming device 101 Controller

Claims (10)

パルス幅変調信号に基づいて生成されるゲート信号によってスイッチング素子を駆動するためのスイッチング素子駆動回路であって、
前記パルス幅変調信号を1周期内において分割して複数の分割パルス幅変調信号を生成する分割手段と、
複数の前記分割パルス幅変調信号を用いて、独立して設けられた複数のパルストランスの1次側をそれぞれ駆動するパルス駆動手段と、
複数の前記パルストランスの2次側から出力されるパルス信号を合成して前記ゲート信号を生成するゲート信号生成手段と、を有し、
前記ゲート信号生成手段は、
複数の前記パルス信号の論理和演算を行うためにそれぞれのパルストランスの2次側に一端が接続された複数のダイオードと、
複数の前記ダイオードの他端が互いに接続された側に接続され、前記パルス信号を平滑することによって合成される前記ゲート信号を滑らかにするためのコンデンサと、を備える、
ことを特徴とするスイッチング素子駆動回路。
A switching element driving circuit for driving a switching element by a gate signal generated based on a pulse width modulation signal,
Dividing means for dividing the pulse width modulated signal within one period to generate a plurality of divided pulse width modulated signals;
Pulse driving means for respectively driving primary sides of a plurality of independently provided pulse transformers using a plurality of the divided pulse width modulation signals;
Gate signal generating means for combining the pulse signals output from the secondary side of the plurality of pulse transformers to generate the gate signal;
The gate signal generating means includes
A plurality of diodes having one end connected to the secondary side of each pulse transformer in order to perform a logical sum operation of the plurality of pulse signals;
A capacitor for smoothing the gate signal synthesized by smoothing the pulse signal, the other ends of the plurality of diodes being connected to each other,
A switching element driving circuit.
前記ゲート信号生成手段として、複数の前記ダイオードのそれぞれに代えてMOSFETが接続されており、
それぞれの前記MOSFETに内蔵されたボディダイオードが前記ダイオードの機能を果たすとともに、
前記MOSFETを前記パルス幅変調信号を反転した信号に同期してオンするように制御する、
請求項1記載のスイッチング素子駆動回路。
As the gate signal generating means, a MOSFET is connected instead of each of the plurality of diodes,
A body diode built in each MOSFET performs the function of the diode,
Controlling the MOSFET to turn on in synchronization with a signal obtained by inverting the pulse width modulation signal;
The switching element driving circuit according to claim 1.
複数の前記MOSFETの制御のために第2のゲート信号生成手段が設けられており、
前記第2のゲート信号生成手段は、
前記パルス幅変調信号に基づいてオンオフするトランジスタと、
前記トランジスタによって駆動され、複数の前記MOSFETのためのゲート信号をそれぞれ出力する複数の2次捲線を備えた第2のパルストランスと、を有する、
請求項2記載のスイッチング素子駆動回路。
Second gate signal generation means is provided for controlling the plurality of MOSFETs,
The second gate signal generation means includes:
A transistor that turns on and off based on the pulse width modulation signal;
A second pulse transformer that is driven by the transistor and includes a plurality of secondary windings that respectively output gate signals for the plurality of MOSFETs.
The switching element driving circuit according to claim 2.
前記分割手段は、
前記パルス幅変調信号と同じ周波数を有しDUTY比が50パーセントである矩形波信号を生成する矩形波発振器と、
前記パルス幅変調信号と前記矩形波信号との論理積演算を行って前記分割パルス幅変調信号の1つである第1分割パルス幅変調信号を生成する第1変調手段と、
前記パルス幅変調信号と前記矩形波信号を反転させた信号との論理積演算を行って前記分割パルス幅変調信号の他の1つである第2分割パルス幅変調信号を生成する第2変調手段と、を備える、
請求項1ないし3のいずれかに記載のスイッチング素子駆動回路。
The dividing means includes
A rectangular wave oscillator that generates a rectangular wave signal having the same frequency as the pulse width modulation signal and a DUTY ratio of 50 percent;
First modulation means for performing a logical product operation of the pulse width modulation signal and the rectangular wave signal to generate a first divided pulse width modulation signal that is one of the divided pulse width modulation signals;
Second modulation means for generating a second divided pulse width modulation signal that is another one of the divided pulse width modulation signals by performing an AND operation on the pulse width modulation signal and a signal obtained by inverting the rectangular wave signal And comprising
The switching element drive circuit according to claim 1.
前記第1分割パルス幅変調信号の時間幅を延長するための延長手段が設けられてなる、
請求項4記載のスイッチング素子駆動回路。
An extension means for extending the time width of the first divided pulse width modulation signal is provided.
The switching element drive circuit according to claim 4.
前記矩形波信号は、前記パルス幅変調信号と同極性である、
請求項4または5記載のスイッチング素子駆動回路。
The rectangular wave signal has the same polarity as the pulse width modulation signal.
The switching element drive circuit according to claim 4 or 5.
前記パルストランスの1次側と2次側とは電気的に絶縁されており、
前記1次側に設けられた前記分割手段および前記パルス駆動手段は、前記スイッチング素子のための電源とは絶縁された別の電源によって動作する、
請求項1ないし6のいずれかに記載のスイッチング素子駆動回路。
The primary side and the secondary side of the pulse transformer are electrically insulated,
The dividing means and the pulse driving means provided on the primary side are operated by another power source that is insulated from the power source for the switching element.
The switching element drive circuit according to claim 1.
請求項1ないし7のいずれかに記載のスイッチング素子駆動回路と、
前記スイッチング素子駆動回路によって駆動されるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子によって電源から供給される電力が制御されるハロゲンヒータと、
を有することを特徴とするヒータ装置。
A switching element driving circuit according to any one of claims 1 to 7,
A switching element driven by the switching element drive circuit;
A halogen heater in which power supplied from a power source is controlled by the switching element;
A heater device comprising:
請求項8記載のヒータ装置を備える電子写真式の画像形成装置。   An electrophotographic image forming apparatus comprising the heater device according to claim 8. 前記パルス幅変調信号のON−DUTYが、ウォームアップ中は100パーセント、プリント中は50パーセント以上、待機中は50パーセント以下となるように制御される、
請求項9記載の画像形成装置。
ON-DUTY of the pulse width modulation signal is controlled to be 100% during warm-up, 50% or more during printing, and 50% or less during standby.
The image forming apparatus according to claim 9.
JP2014228548A 2014-11-11 2014-11-11 Switching element driving circuit, heater device, and image forming apparatus Active JP6589271B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014228548A JP6589271B2 (en) 2014-11-11 2014-11-11 Switching element driving circuit, heater device, and image forming apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014228548A JP6589271B2 (en) 2014-11-11 2014-11-11 Switching element driving circuit, heater device, and image forming apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016092747A true JP2016092747A (en) 2016-05-23
JP6589271B2 JP6589271B2 (en) 2019-10-16

Family

ID=56016484

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014228548A Active JP6589271B2 (en) 2014-11-11 2014-11-11 Switching element driving circuit, heater device, and image forming apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6589271B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018077265A (en) * 2016-11-07 2018-05-17 コニカミノルタ株式会社 Heater controller, heater control method, and image forming apparatus

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04105416A (en) * 1990-08-24 1992-04-07 Nec Corp Switching transistor drive circuit
JPH07307653A (en) * 1994-05-13 1995-11-21 Nippon Steel Corp Switching element driving circuit
JPH11214974A (en) * 1998-01-26 1999-08-06 Takaoka Electric Mfg Co Ltd Drive circuit for voltage drive type element
JP2001119282A (en) * 1999-10-19 2001-04-27 Japan Atom Energy Res Inst High voltage semiconductor switch
JP2006345641A (en) * 2005-06-09 2006-12-21 Toyota Industries Corp Dc/ac converter circuit and method for converting dc into ac
JP2008058408A (en) * 2006-08-29 2008-03-13 Ricoh Co Ltd Fixing device, image forming apparatus and toner image fixing method
JP2010130780A (en) * 2008-11-27 2010-06-10 Toyota Motor Corp Electrically insulated switching element drive unit
JP2012147647A (en) * 2011-01-14 2012-08-02 Panasonic Corp Load control device
JP2013118449A (en) * 2011-12-01 2013-06-13 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Pulse width stretching circuit and method

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04105416A (en) * 1990-08-24 1992-04-07 Nec Corp Switching transistor drive circuit
JPH07307653A (en) * 1994-05-13 1995-11-21 Nippon Steel Corp Switching element driving circuit
JPH11214974A (en) * 1998-01-26 1999-08-06 Takaoka Electric Mfg Co Ltd Drive circuit for voltage drive type element
JP2001119282A (en) * 1999-10-19 2001-04-27 Japan Atom Energy Res Inst High voltage semiconductor switch
JP2006345641A (en) * 2005-06-09 2006-12-21 Toyota Industries Corp Dc/ac converter circuit and method for converting dc into ac
JP2008058408A (en) * 2006-08-29 2008-03-13 Ricoh Co Ltd Fixing device, image forming apparatus and toner image fixing method
JP2010130780A (en) * 2008-11-27 2010-06-10 Toyota Motor Corp Electrically insulated switching element drive unit
JP2012147647A (en) * 2011-01-14 2012-08-02 Panasonic Corp Load control device
JP2013118449A (en) * 2011-12-01 2013-06-13 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Pulse width stretching circuit and method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018077265A (en) * 2016-11-07 2018-05-17 コニカミノルタ株式会社 Heater controller, heater control method, and image forming apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP6589271B2 (en) 2019-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9477185B2 (en) Heater control unit and image forming apparatus
US9746812B2 (en) Power supply unit and image forming apparatus
US20160124356A1 (en) Image forming apparatus
US8306448B2 (en) Fuser system and heat source power circuit
JP6589271B2 (en) Switching element driving circuit, heater device, and image forming apparatus
US9098029B2 (en) Fixing device including a plurality of coils, coil drivers, and a drive circuit
US9915908B2 (en) Image forming apparatus with varying heater voltage
JP6262835B1 (en) Inductive load drive circuit
JP5386312B2 (en) Resonant type converter
JP7151034B2 (en) Control circuit and DC/DC converter device
JP2012099353A (en) Lighting device of discharge lamp and lighting control method thereof
JP6322547B2 (en) Image forming apparatus
JP2004235032A (en) Induction heating cooker
JP2020018037A (en) Power element driving device
JP2015014682A (en) Fixing device and image forming apparatus
US20150271883A1 (en) Power supply device
JP6032908B2 (en) Power supply device and image forming apparatus having power supply device
JP2006134689A (en) Induction heating device
JP2016004747A (en) Induction heating device, image forming apparatus, and induction heating method
JP2011167033A (en) Resonant type converter
JP2018077265A (en) Heater controller, heater control method, and image forming apparatus
JP4341754B2 (en) High voltage power supply
JP4085770B2 (en) Image forming apparatus
JPH07287620A (en) High-voltage power source device
JP2007325332A (en) Switching power supply device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171018

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180612

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180710

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180809

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190122

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190314

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20190314

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190820

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190902

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6589271

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150