JP2023055338A - Heater controller, image forming apparatus, and heater control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒータ制御装置、画像形成装置、及びヒータ制御方法に関する。 The present invention relates to a heater control device, an image forming apparatus, and a heater control method.
複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置は、感光体とその周囲に設けられる帯電器部、露光部、現像部、転写部等からなる作象部と、その転写部で転写紙に転写されたトナー象を定着するための定着装置とを備えている。そして、その定着装置にはヒータを内蔵した定着ローラが設けられており、また、その定着ローラの温度を一定に保つためにヒータへの通電を制御するヒータ制御装置も設けられている。
この種の従来のヒータ制御装置は、例えば特許文献１に開示されるように、電源投入後、短時間で所定のヒータ制御を実現できるようにし、電源周波数の正常な検出ができなかった場合でも、不具合なくヒータに通電する交流の位相制御を行えるようにすることを目的として、交流電源部に入力する交流のゼロクロス信号を検知して、システム制御部のＣＰＵの割込み信号とする。ＣＰＵは、割込み信号の立ち下りエッジでゼロクロス割込み処理を行い、所定時間内のその割込み回数をカウントして電源周波数を検出する。ＣＰＵは、検出した電源周波数に基づいて位相角タイマ部のタイマ値を設定し、そのタイマ値のタイミングでトリガパルスを発生してトライアックを導通させ、定着ヒータに通電する交流を位相制御する。その際、電源周波数検出前に仮の電源周波数を決定して上記位相制御を開始し、また、電源周波数を検出できなかった場合には、仮の電源周波数による位相制御を継続するという技術が開示されている。
Electrophotographic image forming apparatuses such as copiers and printers have a working section consisting of a photoreceptor, a charging section, an exposure section, a developing section, a transfer section, etc., which are provided around the photoreceptor, and a transfer section to transfer the image onto a transfer sheet. and a fixing device for fixing the transferred toner image. The fixing device is provided with a fixing roller containing a heater, and is also provided with a heater control device for controlling power supply to the heater in order to keep the temperature of the fixing roller constant.
A conventional heater control device of this type, as disclosed in, for example,
すなわち、従来のヒータ制御装置では、周波数の異なる交流に対して、電源投入時には、仮周波数（６０Ｈｚ）に基づいて実際の周波数を特定する以前にヒータへの通電を行い、交流の実際の周波数を特定した後に特定した周波数に基づいてヒータの通電を制御していた。
しかしながら、従来のヒータ制御装置では、仮周波数（６０Ｈｚ）での制御時に、ヒータ通電時間が異なるため低い周波数（５０Ｈｚ）での突入電流が高い周波数（６０Ｈｚ）に比べて、２倍近く大きくなってしまうという問題があった。
特許文献１にあっては、交流の実際の周波数が特定される以前にヒータへの通電を制御させていた。しかし、交流の仮周波数が実際の周波数よりも高い場合に、ヒータへの通電時間が長くなり、突入電流が大きくなるという問題は解消できていない。
That is, in the conventional heater control device, for alternating currents of different frequencies, when the power is turned on, the heater is energized before the actual frequency is specified based on the provisional frequency (60 Hz), and the actual frequency of the alternating current is determined. Electricity to the heater is controlled based on the frequency specified after the specified frequency.
However, in the conventional heater control device, the inrush current at the low frequency (50Hz) is nearly twice as large as that at the high frequency (60Hz) because the heater energization time is different during control at the temporary frequency (60Hz). There was a problem of hoarding.
In
本発明の一実施形態は、上記に鑑みてなされたもので、その目的は、交流の周波数が特定される以前に仮周波数でヒータ制御を実施するヒータ制御装置において、ヒータの通電に先立ってゼロクロス信号の１周期の時間間隔に基づいて仮周波数を仮決定し、仮周波数が低い周波数である場合に、ヒータのオンタイミングを遅延させて突入電流を抑制することにある。 One embodiment of the present invention has been made in view of the above, and its object is to provide a heater control device that performs heater control at a provisional frequency before the alternating current frequency is specified, in which zero crossing is performed prior to energization of the heater. The provisional frequency is provisionally determined based on the time interval of one cycle of the signal, and when the provisional frequency is a low frequency, the turn-on timing of the heater is delayed to suppress the inrush current.
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、交流からの電力供給をオン・オフする電源スイッチ部と、ヒータへの前記交流の通電をオン・オフするスイッチング部と、前記ヒータに供給される前記交流のゼロクロス点を表すゼロクロス信号を検知するゼロクロス検知部と、を備えるヒータ制御装置であって、前記ヒータの通電に先立って、前記ゼロクロス信号の１周期の時間間隔に基づいて、前記交流の周波数を第１周波数、又は第１周波数よりも低い第２周波数のうちの一方に仮決定する仮周波数決定部と、前記ゼロクロス検知部により検知されるゼロクロス信号を基準として所定のタイミングで前記スイッチング部のオン・オフを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記電源スイッチ部の投入時に、前記仮周波数決定部により仮決定された仮周波数に基づいて前記スイッチング部を制御し、前記仮決定された仮周波数が前記第２周波数である場合に、前記スイッチング部による前記ヒータのオンタイミングを遅延させ、前記ヒータの通電時間が短くなるように制御することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to
本発明によれば、交流の実際の周波数が特定される以前に仮周波数でヒータ制御を実施するヒータ制御装置において、ヒータの通電に先立ってゼロクロス信号の１周期の時間間隔に基づいて仮周波数を仮決定し、仮周波数が低い周波数である場合に、ヒータのオンタイミングを遅延させて突入電流を抑制することができる。 According to the present invention, in a heater control device that performs heater control at a provisional frequency before the actual AC frequency is specified, the provisional frequency is set based on the time interval of one cycle of the zero-cross signal prior to energization of the heater. If the provisional frequency is decided and the provisional frequency is a low frequency, the inrush current can be suppressed by delaying the turn-on timing of the heater.
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
本発明は、交流の周波数が特定される以前に仮周波数でヒータ制御を実施するヒータ制御装置において、ヒータの通電に先立ってゼロクロス信号の１周期の時間間隔に基づいて仮周波数を仮決定し、仮周波数が低い周波数である場合に、ヒータのオンタイミングを遅延させて突入電流を抑制するために、以下の構成を有する。
すなわち、本発明のヒータ制御装置は、交流からの電力供給をオン・オフする電源スイッチ部と、ヒータへの交流の通電をオン・オフするスイッチング部と、ヒータに供給される交流のゼロクロス点を表すゼロクロス信号を検知するゼロクロス検知部と、を備えるヒータ制御装置であって、ヒータの通電に先立って、ゼロクロス信号の１周期の時間間隔に基づいて、交流の周波数を第１周波数、又は第１周波数よりも低い第２周波数のうちの一方に仮決定する仮周波数決定部と、ゼロクロス検知部により検知されるゼロクロス信号を基準として所定のタイミングでスイッチング部のオン・オフを制御する制御部と、を備え、制御部は、電源スイッチ部の投入時に、仮周波数決定部により仮決定された仮周波数に基づいてスイッチング部を制御し、仮決定された仮周波数が第２周波数である場合に、スイッチング部によるヒータのオンタイミングを遅延させ、ヒータの通電時間が短くなるように制御することを特徴とする。
以上の構成を備えることにより、交流の実際の周波数が特定される以前に仮周波数でヒータ制御を実施するヒータ制御装置において、ヒータの通電に先立ってゼロクロス信号の１周期の時間間隔に基づいて仮周波数を仮決定し、仮周波数が低い周波数である場合に、ヒータのオンタイミングを遅延させて突入電流を抑制することができる。
上記記載の本発明の特徴について、以下の図面を用いて詳細に解説する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
上記の本発明の特徴に関して、以下、図面を用いて詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will now be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
The present invention provides a heater control device for performing heater control at a provisional frequency before an AC frequency is specified, provisionally determining the provisional frequency based on a time interval of one cycle of a zero-cross signal prior to energizing the heater, In order to delay the turn-on timing of the heater and suppress the inrush current when the temporary frequency is a low frequency, the following configuration is provided.
That is, the heater control device of the present invention includes a power switch section for turning on/off the power supply from the alternating current, a switching section for turning on/off the supply of alternating current to the heater, and a zero crossing point of the alternating current supplied to the heater. and a zero-cross detection unit that detects a zero-cross signal representing a zero-cross signal, wherein, prior to energization of the heater, the AC frequency is set to the first frequency or the first frequency based on the time interval of one cycle of the zero-cross signal. a provisional frequency determination unit that temporarily determines one of the second frequencies lower than the frequency, a control unit that controls on/off of the switching unit at a predetermined timing based on the zero-cross signal detected by the zero-cross detection unit; When the power switch unit is turned on, the control unit controls the switching unit based on the provisional frequency provisionally determined by the provisional frequency determination unit, and when the provisionally determined provisional frequency is the second frequency, switching It is characterized by delaying the turn-on timing of the heater by the unit so as to shorten the energization time of the heater.
With the above configuration, in a heater control device that performs heater control at a provisional frequency before the actual AC frequency is specified, provisional When the frequency is provisionally determined and the provisional frequency is low, the inrush current can be suppressed by delaying the turn-on timing of the heater.
The features of the invention described above will be explained in detail with reference to the following drawings. However, unless there is a specific description, the components, types, combinations, shapes, relative arrangements, and the like described in this embodiment are merely illustrative examples and not intended to limit the scope of the present invention. .
The features of the present invention described above will be described in detail below with reference to the drawings.
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態に係わるヒータ制御装置を含む電子写真方式の画像形成装置の一部を示すブロック回路図である。
図１に示すヒータ制御装置１００は、電源部２とシステム制御部４とから構成されている。電源部２は、商用電源から５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流１を入力して、定着装置の定着ローラ内に設けられているハロゲンヒータ等のヒータ３である定着ヒータに交流１を給電して発熱させる。ヒータ制御装置の給電回路には、過電流防止のためのブレーカ接点２２と、交流１のスイッチング手段としてのトライアック２１とが、ヒータ３に直列に接続されている。
<First embodiment>
FIG. 1 is a block circuit diagram showing part of an electrophotographic image forming apparatus including a heater control device according to one embodiment of the present invention.
A
電源部２は、さらに、商用電源から入力される交流１を変圧および整流・平滑して、システム制御部４および画像形成装置の直流負荷に供給する２４Ｖと５Ｖの直流を生成する直流生成部５、及び後述するゼロクロス検知部７等を備えている。
システム制御部４は、システムバスを介して互いに接続されたＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、タイマ４３、ＲＡＭ４４、各種の入出力回路Ｉ／Ｏ４５、不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）４６等からなる。
ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４２に格納された制御プログラムやパラメータ等を用いて、電源部２のトライアック２１をトリガパルスによって位相制御してヒータ３への給電を制御する。また、ＣＰＵ４１は、感光体やその回りの帯電、露光、現像、転写の各部のシーケンス制御、転写紙の搬送制御など、この画像形成装置全体を統括制御する機能を有する。ここでは、ヒータ３の制御に係わる制御部としての機能について説明する。
タイマ４３は、クロック信号を計数するカウンタを複数備え、カウンタが例えば１６ｂｉｔカウンタであれば最大６万５５３６までカウントでき、クロック信号を分周してカウント周期を調整する。
The
The system control unit 4 includes a
The
The
＜ゼロクロス検知部＞
図２は、本発明の一実施形態に係わるヒータ制御装置に含まれる電源部に設けられるゼロクロス検知部の一例を示す回路図である。
このゼロクロス検知部７は、商用電源から供給される交流１を、ローパスフィルタと電流制限の機能をなす抵抗Ｒ１、Ｒ２とコンデンサ（キャパシタ）Ｃ１からなる回路を経由してダイオードブリッジＢＲ１において全波整流する。全波整流された脈流の信号は、発光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトトランジスタ（ＰＴ）から構成されるフォトカプラＰＣ１によって絶縁して伝達され、ヒステリシスインバータＩＣ１に入力されることによりゼロクロス信号が生成される。抵抗Ｒ３，Ｒ４は正電圧を印加するためのプルアップ抵抗である。
ゼロクロス検知部７により検出（生成）されたゼロクロス信号は、電源部２からシステム制御部４のＣＰＵ４１の割込み端子ＩＲＱに供給される。
<Zero cross detector>
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a zero-cross detection section provided in a power supply section included in a heater control device according to one embodiment of the present invention.
The zero-
A zero-cross signal detected (generated) by the zero-
＜機能ブロック図＞
図３は、本発明の一実施形態に係わるヒータ制御装置の機能を表す機能ブロック図である。
ヒータ制御装置は、電源スイッチ部２２ａ、スイッチング部２１ａ、ゼロクロス検知部７、仮周波数決定部４ａ、制御部４ｃ、を備えている。
電源スイッチ部２２ａは、スイッチ、又はリレーにより構成され、交流１からの電力供給をオン・オフする。
スイッチング部２１ａは、トライアック２１により構成され、ヒータ３への交流１の通電をオン・オフする。
ゼロクロス検知部７は、図２に示すアナログ回路により構成され、ヒータ３に供給される交流１のゼロクロス点を表すゼロクロス信号を検知する。
仮周波数決定部４ａは、ヒータ３への通電に先立って、ゼロクロス信号の１周期の時間間隔に基づいて、交流１の周波数を第１周波数（６０Ｈｚ）、又は第１周波数よりも低い第２周波数（５０Ｈｚ）のうちの一方に仮決定する。
制御部４ｃは、ゼロクロス検知部７により検知されるゼロクロス信号を基準として所定のタイミングでスイッチング部２１ａのオン・オフを制御する。
制御部４ｃは、電源スイッチ部２２ａの投入時に、仮周波数決定部４ａにより仮決定された仮周波数に基づいてスイッチング部２１ａを制御し、仮決定された仮周波数が第２周波数（５０Ｈｚ）である場合に、スイッチング部２１ａによるヒータ３のオンタイミングを遅延させ、ヒータ３の通電時間が短くなるように制御する。
<Functional block diagram>
FIG. 3 is a functional block diagram representing functions of a heater control device according to one embodiment of the present invention.
The heater control device includes a
The
The
The zero-
Prior to energizing the
The
When the
ヒータ制御装置は、周波数特定部４ｂを備えている。周波数特定部４ｂは、ゼロクロス信号の１周期の時間間隔に基づいて、交流１の実際の周波数を特定する。
制御部４ｃは、周波数特定部４ｂにより特定された交流１の実際の周波数に基づいてスイッチング部２１ａによるヒータ３への通電を制御する。
The heater control device includes a
The
制御部４ｃは、第２周波数（５０Ｈｚ）でのヒータ３への通電時間を、第１周波数（６０Ｈｚ）でのヒータ３への通電時間と一致させるように制御する。
The
制御部４ｃは、仮周波数決定部４ａが仮周波数を仮決定できない場合には、再度、周波数特定部４ｂによりゼロクロス信号の１周期の時間間隔に基づいて、交流１の実際の周波数を特定させ、制御部４ｃは、当該特定した周波数に基づいてスイッチング部２１ａによるヒータ３への通電を制御する。
When the provisional
ヒータ制御装置は、ヒータ温度検知部１１を備えている。ヒータ温度検知部１１は、ヒータ３の温度を検知して制御部４ｃに出力する。
仮周波数決定部４ａは、仮決定された仮周波数が第２周波数（５０Ｈｚ）である場合に、ヒータ温度検知部１１により検知されたヒータ３の温度の時間当たりの上昇率が基準値よりも小さいときには、再度、周波数特定部４ｂによりゼロクロス信号の１周期の時間間隔に基づいて、交流１の実際の周波数を特定する。
制御部４ｃは、周波数特定部４ｂにより特定された交流１の実際の周波数に基づいてスイッチング部２１ａによるヒータ３への通電を制御する。
The heater control device includes a
When the provisionally determined provisional frequency is the second frequency (50 Hz), the provisional
The
ヒータ制御装置は、タイマ４３により構成される位相角タイマ部４ｄを備えている。位相角タイマ部４ｄは、スイッチング部２１ａのオンタイミングを決定する。
制御部４ｃは、電源スイッチ部２２ａの投入時には、仮周波数に応じて位相角タイマ部４ｄのタイマ値を設定してヒータ３への通電を制御し、周波数特定部４ｂにより特定された交流１の実際の周波数に応じて位相角タイマ部４ｄのタイマ値を設定して、ヒータ３への通電を制御する。
The heater control device has a phase
When the
画像形成装置は、上述したヒータ制御装置と、ヒータ３を内蔵した定着装置と、を備える。
The image forming apparatus includes the heater control device described above and a fixing device in which the
上記で説明した実施形態の各機能は、一又は複数の処理回路によって実現することが可能である。ここで、本明細書における「処理回路」とは、電子回路により実装されるプロセッサのようにソフトウェアによって各機能を実行するようプログラミングされたプロセッサや、上記で説明した各機能を実行するよう設計されたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＤＳＰ（digital signal processor）、ＦＰＧＡ（field programmable gate array）や従来の回路モジュール等のデバイスを含むものとする。 Each function of the embodiments described above may be implemented by one or more processing circuits. Here, the "processing circuit" in this specification means a processor programmed by software to perform each function, such as a processor implemented by an electronic circuit, or a processor designed to perform each function described above. ASICs (Application Specific Integrated Circuits), DSPs (digital signal processors), FPGAs (field programmable gate arrays) and devices such as conventional circuit modules.
＜従来の基本タイミング＞
図４（ａ）は、従来のヒータ制御装置の動作を表すタイミングチャートである。
従来のヒータ制御装置にあっては、ヒータに対して高速立ち上げを行うため、交流１の実際の周波数が特定する以前にヒータを通電していた。
詳しくは、初回の電源投入後に、時刻Ｔ１において、自動制御が可能なリレーがオンして交流１が電源部に供給された後に、ノイズやチャタリングなどの影響が低減して、交流の周波数が安定するまでの所定の時間（例えば、４０ｍｓ）だけ待機し、その後、時刻Ｔ２において、仮決定された仮周波数（６０Ｈｚ）においてヒータ３を通電させていた。
同時に、時刻Ｔ２において、ゼロクロス信号を割り込みとしてＣＰＵ４１でゼロクロス信号を所定時間だけカウントし、時刻Ｔ３において、カウント数により交流１の周波数を特定させ、周波数が特定した後は、特定した周波数にてヒータ制御を行っている。
従来、交流の実際の周波数が５０Ｈｚである場合に、仮決定された周波数６０Ｈｚにおいて、Ｔ２-Ｔ３期間でオンタイミングによりヒータ制御を行うと、ヒータ３の通電時間が長く（図６）なるので、この場合にヒータ３への突入電流が増大してしまうという問題があった。
<Conventional basic timing>
FIG. 4(a) is a timing chart showing the operation of a conventional heater control device.
In the conventional heater control system, the heater was energized before the actual frequency of the
Specifically, at time T1 after the power is turned on for the first time, after the relay capable of automatic control is turned on and alternating current 1 is supplied to the power supply unit, the effects of noise and chattering are reduced, and the alternating frequency is stabilized. After that, at time T2, the
At the same time, at time T2, the
Conventionally, when the actual AC frequency is 50 Hz, if the heater is controlled by the ON timing during the T2-T3 period at the provisionally determined frequency of 60 Hz, the energization time of the
＜本発明の基本タイミング＞
図４（ｂ）は、本発明の一実施形態に係わるヒータ制御装置の動作を表すタイミングチャートである。
初回の電流投入後に、時刻Ｔ１１において、電源スイッチ部２２ａがＯＮされた後に、初回のヒータへの通電（点灯）に先立って（直前）、仮周波数決定部４ａはゼロクロス信号の１周期の時間間隔に基づいて、交流１の仮周波数を仮決定する。
仮周波数が５０Ｈｚである場合に、時刻Ｔ１２において、ヒータ３のオンタイミングを遅延させ、ヒータ３のオンタイミングを遅延（短く）させ、ヒータ３のオン期間を短くし、ヒータ３への突入電流を抑制する。
制御部４ｃは、ヒータ温度が上昇しない場合には、交流１の実際の周波数が６０Ｈｚであり、仮周波数を５０Ｈｚとしている場合は、再度、ゼロクロス信号の１周期を検知する。
<Basic timing of the present invention>
FIG. 4(b) is a timing chart showing the operation of the heater control device according to one embodiment of the present invention.
At time T11 after the first power-on, after the
When the provisional frequency is 50 Hz, at time T12, the ON timing of the
When the heater temperature does not rise, the
＜ゼロクロス信号の波形＞
図５は、交流１によるＡＣ入力信号とそれを全波整流した整流後の信号およびゼロクロス信号の各波形を示す波形図である。
ここで、図５に示すように、商用電源から供給される交流１によるＡＣ入力信号の波形がノイズやディップのないきれいな波形であれば、それをダイオードブリッジＢＲ１によって全波整流した整流後の信号、およびそれをヒステリシスインバータＩＣ１によって矩形波に整形したゼロクロス信号の各波形はそれぞれ正確な波形である。
<Zero-cross signal waveform>
FIG. 5 is a waveform diagram showing the waveforms of an AC input signal by alternating current 1, a rectified signal obtained by full-wave rectifying the AC input signal, and a zero-cross signal.
Here, as shown in FIG. 5, if the waveform of the AC input signal by alternating current 1 supplied from the commercial power supply is a clean waveform without noise or dips, then the rectified signal after full-wave rectification by the diode bridge BR1 is , and the waveforms of the zero-cross signals obtained by shaping them into square waves by the hysteresis inverter IC1 are accurate waveforms.
ゼロクロス検知部７により検知（生成）されたゼロクロス信号は、図１に示す電源部２からＣＰＵ４１の割込み端子ＩＲＱに供給される。そして、ゼロクロス信号の立ち下がりエッジのタイミングで割込みが発生するようにＣＰＵ４１の割込み動作モードを設定する。
これにより、ＡＣ入力信号が正あるいは負の電圧からゼロになる直前のタイミングでＣＰＵ４１への割込みＩＲＱが発生する。ＣＰＵ４１が、予め設定した所定時間内のこの割込み（ゼロクロス割込みと称する）回数をカウントすることによって、供給された交流１の周波数（電源周波数という）を検出することができる。
A zero-cross signal detected (generated) by the zero-
As a result, an interrupt IRQ to the
本発明によれば、交流１の実際の周波数を検出する前に、交流１の周波数を所定の周波数、例えば５０Ｈｚであると仮決定して、トライアック２１のオンタイミングを位相制御することによりヒータ３への通電制御を開始する。
すなわち、交流１の周波数が６０Ｈｚであるものと仮決定して、電源部２内のトライアック２１を位相制御するため、後述する位相角タイマ部４ｄのタイマ値（ゼロクロス時からトライアックの点弧するトリガパルスを発生するまでの時間）を設定して、交流１の実際の周波数を特定する以前からトライアック２１のオンタイミングを位相制御によりヒータ３への通電制御を行う。その詳細は後述する。
According to the present invention, before detecting the actual frequency of the
That is, the frequency of the
一方、例えば、上記所定時間を５００ｍｓとして交流１の周波数の特定を開始した場合、それから５００ｍｓ経過するまで、ゼロクロス信号をカウントしてゼロクロス割込み回数を得る。
そして、上記５００ｍｓの期間にゼロクロス割込みのカウント数が４５～５４であれば、交流１の周波数は５０Ｈｚであると判定（特定）される。
一方、ゼロクロス割込みのカウント数が５５～６４であれば、交流１の周波数は６０Ｈｚであると判定される。
交流１の周波数が５０Ｈｚであると判定されたときには、トライアック２１を位相制御するための上記位相角タイマ部４ｄのタイマ値の設定データを５０Ｈｚ用に変更する。
しかし、ゼロクロス割込みのカウント数が上記範囲以外のカウント数であった場合、すなわち４５未満あるいは６５以上のカウント数の場合には、正しい交流１の周波数を判定（特定）できない。そのような場合には、交流１の周波数を仮決定した６０Ｈｚのままと仮定してトライアック２１の位相制御を継続し、ヒータ３への通電制御を続行する。その詳細も後述する。
On the other hand, for example, when specifying the frequency of the
Then, if the count number of zero-cross interrupts is 45 to 54 during the period of 500 ms, it is determined (specified) that the frequency of
On the other hand, if the count number of zero-cross interrupts is 55 to 64, the frequency of
When it is determined that the frequency of the
However, if the count number of zero-cross interrupts is out of the above range, that is, if the count number is less than 45 or 65 or more, the
ところで、交流１の周波数が５０Ｈｚの場合と６０Ｈｚの場合とでは、当然、交流１の半周期の時間が異なるため、ゼロクロス点から同じ時間が経過した後にトライアックを点弧しても印加される実効電圧は異なることになる。
By the way, when the frequency of the
＜交流の実際の周波数の特定前段階＞
図６は、本発明の一実施形態に係わるヒータ制御装置により、交流の実際の周波数の特定に先立って高い周波数（６０Ｈｚ）でヒータ３を通電させた場合での、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚのヒータトリガ信号とＡＣ入力信号のタイミングチャートである。
ヒータ通電時間は、ヒータトリガ信号が立ち上がって（ｔ１、又はｔ１１）から、ＡＣ入力信号がゼロクロス点に到達（ｔ２、又はｔ１２）するまでの時間である。
例えば、６０Ｈｚのタイミングでヒータ３を通電させた場合、ヒータ通電時間（ｔ２-ｔ１）が１．８３ｍsecになる。一方、５０Ｈｚのタイミングでヒータ３を通電させた場合、ヒータ通電時間（ｔ１２-ｔ１）が３．５ｍsecになる。
このため、６０Ｈｚのタイミングでヒータ３を通電させた場合に対して、５０Ｈｚのタイミングでヒータ３を通電させた場合には、ヒータ通電時間が１．６５ｍsecだけ長くなり、この結果、点灯開始時の電圧も高くなるため突入電流が大きくなってしまう。
<Preliminary stage for identifying the actual AC frequency>
FIG. 6 shows the heater trigger signal of 50 Hz or 60 Hz when the heater control device according to one embodiment of the present invention energizes the
The heater energization time is the time from when the heater trigger signal rises (t1 or t11) to when the AC input signal reaches the zero cross point (t2 or t12).
For example, when the
Therefore, when the
＜ヒータ点灯波形＞
図７は、本発明の一実施形態に係わるヒータ制御装置による５０Ｈｚ時のヒータ点灯波形を示すタイミングチャートである。
交流１の実際の周波数の特定に先立って、高い周波数（６０Ｈｚ）でヒータ３を通電させておき、ゼロクロス信号の１周期分の時間間隔において、交流１の実際の周波数が５０Ｈｚか６０Ｈｚかを特定する。
例えば、交流１の実際の周波数が５０Ｈｚであると判断した場合に、ヒータ点灯サイクルは６０Ｈｚで行うが、ヒータのオンタイミング（ヒータトリガ）を一定時間（ｔ２２-ｔ２１＝１．６７ｍsec）だけ遅延させることで、ヒータ３の通電時間を短くし、突入電流が大ききなることを抑制している。
本実施形態では、制御部４ｃは、位相角タイマ部４ｄの初期値に一定の遅延時間（図９では１．６７ｍｓ）をＲＡＭ４４に記憶させ、交流の実際の周波数が特定する以前に、５０Ｈｚである可能性がある場合にヒータのオンタイミングが、６０Ｈｚ時のときよりも遅延させることができる。
<Heater lighting waveform>
FIG. 7 is a timing chart showing a heater lighting waveform at 50 Hz by the heater control device according to one embodiment of the present invention.
Prior to specifying the actual frequency of the
For example, when it is determined that the actual frequency of
In this embodiment, the
＜メインルーチン＞
図８は、本発明の一実施形態に係わるヒータ制御装置に用いるメインルーチンのフローチャートである。
図１に示すヒータ制御装置において、電源スイッチ部２２ａがオンされて電源が投入されると、直流生成部５が直流負荷に供給する２４Ｖと５Ｖの直流を生成する。この際、システム制御部４に設けられたＣＰＵ４１が起動され、ＲＯＭ４２からプログラムを読み出して実行することに９より制御部４ｃ、仮周波数決定部４ａ、周波数特定部４ｂが機能し、図８に示すメインルーチンの処理を開始する。
そして、まずステップＳ５では、制御部４ｃは、ＣＰＵイニシャライズとして、各種設定を行う。ここで、制御部４ｃは、タイマ４３に含まれる各種タイマの設定システムタイマに対するシステムタイマ割込みの許可等も行なう。
ステップＳ１０では、制御部４ｃは、ヒータ３を含む全負荷をオフ制御して、負荷の誤動作等を回避する。
<Main routine>
FIG. 8 is a flow chart of the main routine used in the heater control device according to one embodiment of the present invention.
In the heater control device shown in FIG. 1, when the
First, in step S5, the
In step S10, the
続いて、ステップＳ１５では、制御部４ｃは、交流１の実際の周波数を特定するために、ＣＰＵ４１のＩＲＱ端子に入力されるゼロクロス信号の割込みＩＲＱを許可するようにＣＰＵ４１を設定する。
そして、ステップＳ２０では、制御部４ｃは、交流１の周波数検出開始フラグをＲＡＭ４４にセットし、ステップＳ２５では、制御部４ｃは、交流１の周波数として、仮の周波数＝５０ＨｚをＲＡＭ４４に設定（記憶）する。
次いで、ステップＳ３０では、制御部４ｃは、周波数検出タイマをクリアし、ゼロクロス割込み回数をカウントするためのカウンタをゼロクリアする。
Subsequently, in step S15, the
Then, in step S20, the
Next, in step S30, the
ステップＳ３５では、制御部４ｃは、ゼロクロス信号によるゼロクロス割込みの１周期の時間間隔におけるシステムクロックをカウンタにおいてカウントし、そのカウント値と２つの基準範囲に基づいて仮周波数（例えば、５０Ｈｚ）を決定してＲＡＭ４４に記憶する。なお、２つの基準範囲とは、例えば５０Ｈｚに対応したシステムクロック数の第１範囲、６０Ｈｚに対応したシステムクロック数の第２範囲である。ステップＳ３５においてカウントしたカウント値が第１範囲内であれば交流１の仮周波数を５０Ｈｚとし、カウント値が第２範囲内であれば交流１の仮周波数を６０Ｈｚとして仮決定する。
そして、ステップＳ４０では、制御部４ｃは、ステップＳ３５においてゼロクロス信号の１周期の時間間隔により周波数検出終了か否かを判断する。周波数検出が終了していれば、ステップＳ４５へ進む。
In step S35, the
Then, in step S40, the
ステップＳ４５では、制御部４ｃは、図１１に示すサブルーチンをコールし、周波数特定部４ｂにより周波数判定の処理を行う。図１１に示すサブルーチンから復帰した場合、ステップＳ５０へ進む。
ステップＳ５０では、制御部４ｃは、周波数特定部４ｂにより交流１の周波数を正常に検出できたか否かを判断する。
ステップＳ５０において、交流１の周波数を正常に検出できたと判断された場合は、ステップＳ５５において、制御部４ｃは、その検出周波数を交流１の周波数としてＲＡＭ４４に設定し直す。次に、ステップＳ６０に進む。
In step S45, the
In step S50, the
If it is determined in step S50 that the
一方、ステップＳ５０において、交流１の周波数を正常に検出できなかったと判断された場合は、ステップＳ６０に進む。
ステップＳ６０では、制御部４ｃは、図１２に示すサブルーチンをコールし、仮周波数としてＲＡＭ４４に設定した５０Ｈｚに基づいてヒータ３に対して位相制御を行う。図１２に示すサブルーチンから復帰した場合、ステップＳ６５へ進む。
On the other hand, if it is determined in step S50 that the
In step S60, the
その後、ステップＳ６５では、制御部４ｃは、ヒータオフか否かを判断する。ヒータオフになると処理を終了するが、それまではステップＳ４０へ戻って上述の処理を繰り返す。
After that, in step S65, the
＜ゼロクロス割込み処理＞
図９は、本発明の一実施形態に係わるヒータ制御装置に用いるゼロクロス割込み処理のフローチャートである。
ゼロクロス検知部７からＣＰＵ４１のＩＲＱ端子にゼロクロス信号が入力され、入力されるゼロクロス信号の立ち下がりエッジのタイミングで割込みが発生すると、制御部４ｃは、図９に示すゼロクロス割込み処理を実行する。
まず、ステップＳ１０５では、制御部４ｃは、最初に周波数検出開始フラグがＲＡＭ４４にセットされているか否かをチェックする。周波数検出開始フラグがＲＡＭ４４にセットされていない場合は、ステップＳ１２５に進む。
一方、ステップＳ１０５において、周波数検出開始フラグがＲＡＭ４４にセットされている場合は、周波数は確定されていないので、ステップＳ１１０に進み、制御部４ｃは、ゼロクロス信号の１周期が５０Ｈｚか否かを判断する。
<Zero-cross interrupt processing>
FIG. 9 is a flow chart of zero-cross interrupt processing used in the heater control device according to one embodiment of the present invention.
When a zero-cross signal is input from the zero-
First, in step S105, the
On the other hand, if the frequency detection start flag is set in the
ステップＳ１１０において、図８でゼロクロス信号の１周期が仮決定した仮周波数（５０Ｈｚ）である場合に、ステップＳ１１５に進み、制御部４ｃは、位相角タイマ部４ｄの初期値に一定の遅延時間（図９では１．６７ｍｓ）をＲＡＭ４４に記憶させ、ステップＳ１２０に進む。
これにより、交流１の実際の周波数が特定される以前に、５０Ｈｚである可能性がある場合にヒータのオンタイミングが、６０Ｈｚ時のときよりも遅延させることができる。
ステップＳ１１０において、図８でゼロクロス信号の１周期が仮決定した仮周波数（５０Ｈｚ、第２周波数）ではない場合に、ステップＳ１２０に進み、制御部４ｃは、ゼロクロス割り込み回数カウンタをカウントアップ（＋１）する。
In step S110, if one period of the zero-cross signal is the temporary frequency (50 Hz) temporarily determined in FIG. 1.67 ms in FIG. 9) is stored in the
This allows the turn-on timing of the heater to be delayed when it could be 50 Hz than when it was 60 Hz before the actual frequency of
In step S110, if one period of the zero-cross signal is not the temporary frequency (50 Hz, second frequency) temporarily determined in FIG. do.
次に、ステップＳ１２５では、制御部４ｃは、ヒータ３が位相制御されているか否かを判断する。ヒータ３が位相制御されていると判断された場合は、ステップＳ１３０に進む。
ステップＳ１３０では、制御部４ｃは、ＲＡＭ４４から遅延時間（図９では１．６７ｍｓ）を読み出し、位相角タイマ部４ｄに遅延時間を位相角タイマ値として設定する。
次に、ステップＳ１３５では、制御部４ｃは、位相角タイマ部４ｄのカウンタ値をクリアして、位相角タイマ部４ｄをスタートさせる。
一方、ステップＳ１２５において、制御部４ｃは、ヒータ３が位相制御されていないと判断された場合は、ステップＳ１４０に進み、制御部４ｃは、位相角タイマ部４ｄをストップする。
ステップＳ１３５、またはステップＳ１４０の次に、割り込み処理を終了する。
Next, in step S125, the
In step S130, the
Next, in step S135, the
On the other hand, if the
After step S135 or step S140, the interrupt process ends.
＜システムタイマ割込み処理＞
図１０は、本発明の一実施形態に係わるヒータ制御装置に用いるシステムタイマ割込み処理のフローチャートである。
図１におけるシステム制御部４内の発振回路で発生するシステムクロックが入力するごとに、図１０に示すシステムタイマ割込み処理を行う。この割込み処理ではまず、ステップＳ２０５で周波数検出開始フラグがセットされているか否かをチェックする。フラグがセットされていなければそのまま割込み処理を終了する。
しかし、図８のステップＳ２０で周波数検出開始フラグをセットしているので、それをリセットするまでは、ステップＳ２１０へ進んで周波数検出タイマをカウントアップ（＋１）する。
そして、ステップＳ２１５で所定時間（ここでは５００ｍｓとする）経過したか否かを判断する。経過していなければ割込み処理を終了する。一方、経過していればステップＳ２２０で「周波数検出終了」とし、周波数検出開始フラグをリセットする。
<System timer interrupt processing>
FIG. 10 is a flowchart of system timer interrupt processing used in the heater control device according to one embodiment of the present invention.
Each time a system clock generated by an oscillation circuit in the system control unit 4 shown in FIG. 1 is input, system timer interrupt processing shown in FIG. 10 is performed. In this interrupt process, first, in step S205, it is checked whether or not the frequency detection start flag is set. If the flag is not set, the interrupt processing is terminated as it is.
However, since the frequency detection start flag is set in step S20 of FIG. 8, the process proceeds to step S210 to count up (+1) the frequency detection timer until it is reset.
Then, in step S215, it is determined whether or not a predetermined time (here, 500 ms) has elapsed. If it has not passed, the interrupt processing is terminated. On the other hand, if it has passed, it is set to "end of frequency detection" in step S220, and the frequency detection start flag is reset.
したがって、周波数検出開始フラグをセットしてから５００ｍｓ経過すると周波数検出終了し、図８のメインルーチンにおけるステップＳ４０の判断がＹＥＳとなる。したがって、ルーチンは、ステップＳ４５の周波数判定のサブルーチンへ進む。 Therefore, when 500 ms have elapsed since the frequency detection start flag was set, the frequency detection ends, and the determination in step S40 in the main routine of FIG. 8 becomes YES. Therefore, the routine proceeds to the frequency determination subroutine of step S45.
＜周波数判定処理＞
図１１は、本発明の一実施形態に係わるヒータ制御装置に用いる周波数判定処理のサブルーチンのフローチャートである。
周波数判定のサブルーチンでは、図１１に示すように、まずステップＳ３０５でゼロクロス割込み回数カウンタのカウント値を読み込む。その後、読み込んだカウント値に基づいてステップＳ３１０～３３０で交流１の実際の周波数を判定する。
<Frequency determination processing>
FIG. 11 is a flowchart of a subroutine of frequency determination processing used in the heater control device according to one embodiment of the present invention.
In the frequency determination subroutine, as shown in FIG. 11, first, in step S305, the count value of the zero-cross interrupt frequency counter is read. After that, the actual frequency of
すなわち、ステップＳ３１０でカウント値が４５～５４か否かを判断し、そうであればステップＳ３１５で５０Ｈｚと判定する。そうでなければ、ステップＳ３２５でカウント値が５５～６４か否かを判断し、そうであればステップＳ３２５で６０Ｈｚと判定する。そうでなければステップＳ３３０で周波数不明と判定し、これらの判定結果をＲＡＭ４４に記憶する。 That is, in step S310, it is determined whether or not the count value is between 45 and 54, and if so, it is determined as 50 Hz in step S315. If not, it is determined whether the count value is 55 to 64 in step S325, and if so, it is determined to be 60 Hz in step S325. Otherwise, it is determined in step S330 that the frequency is unknown, and these determination results are stored in the RAM44.
その後、ステップＳ３３５で再び周波数検出開始フラグをセットする。そして、ステップＳ３４０で周波数検出タイマをリセットし、ゼロクロス割込み回数カウンタをクリアして、図８のメインルーチンへ戻る。 Thereafter, the frequency detection start flag is set again in step S335. Then, in step S340, the frequency detection timer is reset, the zero-cross interrupt counter is cleared, and the process returns to the main routine of FIG.
そして、前述したように、ステップＳ５０で交流１の周波数の検出結果をチェックする。５０Ｈｚ又は６０Ｈｚと正常に検出されていれば、ステップＳ５５でその検出周波数を交流１の周波数として設定し直す。そして、ステップＳ６０の定着ヒータ位相制御のサブルーチンへ進む。周波数不明であった場合は、正常検出ではないのでそのまま（交流１の周波数を仮決定した６０Ｈｚに設定したまま）ステップＳ６０の定着ヒータ位相制御のサブルーチンへ進む。
Then, as described above, the detection result of the
仮周波数決定部４ａは、仮決定された仮周波数が第２周波数（５０Ｈｚ）である場合に、ヒータ温度検知部１１により検知されたヒータ３の温度の時間当たりの上昇率が基準値よりも小さいときには、再度、周波数特定部４ｂによりゼロクロス信号の１周期の時間間隔に基づいて、交流１の実際の周波数を特定し、制御部４ｃは、周波数特定部４ｂにより特定された交流１の実際の周波数に基づいてスイッチング部２１ａによるヒータ３への通電を制御する。
これにより、仮周波数はゼロクロス信号の１周期の時間間隔で検出するため、誤検知（実際は６０Ｈｚであるが５０Ｈｚと判断）の可能性があるが、その場合には、再度、周波数特定部４ｂにより交流１の実際の周波数を特定して、特定された交流１の実際の周波数に基づいてスイッチング部２１ａによるヒータ３への通電を制御するので、温度上昇が小さくなり、誤検知対策となる。
When the provisionally determined provisional frequency is the second frequency (50 Hz), the provisional
As a result, since the temporary frequency is detected at the time interval of one cycle of the zero-cross signal, there is a possibility of misdetection (actually 60 Hz but 50 Hz is determined). Since the actual frequency of the alternating current 1 is specified and the energization of the
＜定着ヒータ位相制御＞
図１２は、本発明の一実施形態に係わるヒータ制御装置に用いる定着ヒータ位相制御のサブルーチンのフローチャートである。
定着ヒータ位相制御のサブルーチンでは、図１２に示すように、まずステップＳ４０５で位相角タイマをチェックする。
次に、ステップＳ４１０において、ゼロクロス割込みの処理で設定されたタイマ値と一致したか否かを判断する。タイマ値と一致するまでは位相角タイマのチェックを繰り返す。
タイマ値と一致すると、ルーチンはステップＳ４１５へ進んでトリガパルスを発生し、図１に示したトライアック２１を点弧して導通させる。
トライアック２１は次のゼロクロス割込み時点まで導通状態を維持して、定着ヒータ３に通電する。したがって、図６に斜線を施して示したヒータ印加電圧の実効値が、トライアック２１の導通角（導通状態にある位相角）によって、すなわち位相角タイマ部４ｄのタイマ値によって制御される。
<Fusing heater phase control>
FIG. 12 is a flow chart of a fixing heater phase control subroutine used in the heater control device according to the embodiment of the present invention.
In the fixing heater phase control subroutine, as shown in FIG. 12, the phase angle timer is first checked in step S405.
Next, in step S410, it is determined whether or not the timer value set in the zero-cross interrupt process matches. Repeat checking of the phase angle timer until it matches the timer value.
If it matches the timer value, the routine proceeds to step S415 and generates a trigger pulse to fire and conduct the
The
交流１の実際の周波数が特定される以前、あるいは交流１の実際の周波数が正常に検出されなかった場合にも、仮決定した交流１の仮周波数５０Ｈｚに基づいて位相角タイマのタイマ値を設定してトライアック２１に対する位相制御をするので、定着ヒータ３の通電制御を行うことができる。
Before the actual frequency of
また、図１１の周波数判定サブルーチンの処理で説明したように、交流１の実際の周波数の判定を行った後、周波数検出開始フラグを再びセットし、周波数検出タイマをリセットし、ゼロクロス割込み回数カウンタをクリアして、再び周波数検出の処理を開始する。したがって、何らかの原因で交流１の周波数の検出ができなかった場合でも、常時５００ｍｓごとに交流１の周波数の検出を行う。もし正常な検出ができた場合、特に交流１の実際の周波数が５０Ｈｚであった場合には、その周波数に設定し直してその後の定着ヒータ位相制御を行うので、より正確な位相制御を行うことができる。
Also, as explained in the processing of the frequency determination subroutine in FIG. 11, after determining the actual frequency of
上述の実施形態では、交流１の実際の周波数として５０Ｈｚと６０Ｈｚの２種類の周波数がある場合について説明したが、交流１の周波数は５０Ｈｚと６０Ｈｚに限ることなく、それ以外の周波数や、３種類以上の周波数がある場合でも、本発明を適用することができる。
In the above-described embodiment, the case where there are two types of frequencies, 50 Hz and 60 Hz, as the actual frequency of the
また、上述の実施形態では、交流１の実際の周波数を特定する以前に設定する仮の周波数は５０Ｈｚであるが、本発明はこれに限るものではなく、入力し得る電源の周波数の種類に応じて最適な周波数を選定することができ、入力し得る電源の周波数の内で一番高い周波数に設定することが好ましい。
In the above-described embodiment, the temporary frequency set before specifying the actual frequency of the
また、上述の実施形態では、本発明を複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置における定着装置の定着ヒータ制御装置に適用した例について説明したが、これに限るものではなく、ソフトスタートや温度制御が必要な各種のヒータの制御装置にも同様に適用することができる。 Further, in the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a fixing heater control device of a fixing device in an electrophotographic image forming apparatus such as a copier or a printer has been described, but the present invention is not limited to this, and soft start is possible. It can also be applied to controllers for various heaters that require temperature control.
＜画像形成装置＞
図１３は、本発明の一実施形態に係わるヒータ制御装置が組み込まれた画像形成装置の一例としてプリンタを示す概略構成図である。図１３に示すプリンタ５０は、静電写真方式を用いて記録紙にトナー像を形成する画像形成装置である。
<Image forming apparatus>
FIG. 13 is a schematic configuration diagram showing a printer as an example of an image forming apparatus incorporating a heater control device according to an embodiment of the invention. A
給紙トレイ５２あるいはマルチトレイ５４から供給された記録紙は、一連の搬送ローラによりトナー像形成部５６に搬送される。トナー像形成部５６では、感光体ドラム５８上に静電潜像が形成される。静電潜像はトナーにより現像されてトナー像とされ、トナー像が記録紙に転写される。
Recording paper supplied from the
トナー像が転写された記録紙は、定着ユニット５８に搬送される。定着ユニット５８は、定着ローラ６０と加圧ローラ６２とを有する。定着ローラ６０の内部にはヒータ６４が組み込まれており、定着ローラを所定の温度に加熱する。記録紙が定着ローラ６０と加圧ローラ６２の間を通過する際に、記録紙に転写されたトナー像は、定着ローラ６０により加熱され且つ加圧ローラ６２により加圧されることにより、記録紙上に定着される。トナー像の定着が終了した記録紙は一連のローラにより、プリンタ５０の上側あるいは前面側から排出される。
The recording paper onto which the toner image has been transferred is conveyed to the fixing
以上のような構成のプリンタ５０において、定着ローラ６０に組み込まれたヒータ６４の通電制御に、本発明によるヒータ制御装置が用いられる。ヒータ６４の通電を本発明によるヒータ制御方法により制御する制御部は、プリンタ５０の本体内に設けられたプリント基板よりなる制御基板６６に設けられる。
In the
プリンタ５０のヒータ６４は、定着ローラを急速に加熱するために比較的大きな電力を必要とする。プリンタ５０への電源投入時等に、短時間にヒータ６４に大電力を投入すると、電源電圧が変動し、プリンタ５０の周囲の電気機器に影響を及ぼすおそれがある。そこで、徐々にヒータへの供給電圧を増大させるために通常ソフトスタート法によりヒータへの通電を制御する。
The
＜本実施形態による効果＞
本実施形態によれば、交流１の実際の周波数が仮周波数より低い場合に、ヒータ通電時間が長くなり、突入電流が増大してしまうが、ヒータ制御を行う以前においてゼロクロス信号の１周期の時間間隔で検知した仮周波数が低い周波数（５０Ｈｚ、第２周波数）となった場合に、ヒータのオンタイミングを遅延させてヒータ通電時間を短くすることが特徴になっている。
例えば、交流の実際の周波数が特定される以前におけるヒータ制御において、交流の実際の周波数が仮周波数より低い場合に、ヒータへの通電時間が長くなり、ヒータへの突入電流が増大してしまう。
そこで、ヒータ制御を行う以前のゼロクロス信号の１周期の時間間隔で検知した仮周波数が低い周波数となった場合に、ヒータのオンタイミングを遅延させてヒータへの通電時間を短くすることができるので、交流の実際の周波数を特定する以前のヒータ制御において、交流１の実際の周波数が低い場合でのヒータへの突入電流を抑制することができる。
<Effects of this embodiment>
According to this embodiment, when the actual frequency of the
For example, in heater control before the actual frequency of alternating current is specified, if the actual frequency of alternating current is lower than the temporary frequency, the time to energize the heater will be longer, and the rush current to the heater will increase.
Therefore, when the provisional frequency detected at the time interval of one cycle of the zero-cross signal before heater control becomes a low frequency, the ON timing of the heater can be delayed to shorten the energization time of the heater. , in heater control prior to specifying the actual frequency of the AC, the inrush current to the heater can be suppressed when the actual frequency of the
＜本実施形態の態様例の作用、効果のまとめ＞
＜第１態様＞
本態様のヒータ制御装置は、交流１からの電力供給をオン・オフする電源スイッチ部２２ａと、ヒータ３への交流１の通電をオン・オフするスイッチング部２１ａと、ヒータ３に供給される交流１のゼロクロス点を表すゼロクロス信号を検知するゼロクロス検知部７と、を備えるヒータ制御装置であって、ヒータ３の通電に先立って、ゼロクロス信号の１周期の時間間隔に基づいて、交流１の周波数を第１周波数（６０Ｈｚ）、又は第１周波数よりも低い第２周波数（５０Ｈｚ）のうちの一方に仮決定する仮周波数決定部４ａと、ゼロクロス検知部７により検知されるゼロクロス信号を基準として所定のタイミングでスイッチング部２１ａのオン・オフを制御する制御部４ｃと、を備え、制御部４ｃは、電源スイッチ部２２ａの投入時に、仮周波数決定部４ａにより仮決定された仮周波数に基づいてスイッチング部２１ａを制御し、仮決定された仮周波数が第２周波数（５０Ｈｚ）である場合に、スイッチング部２１ａによるヒータ３のオンタイミングを遅延させ、ヒータ３の通電時間が短くなるように制御することを特徴とする。
本態様によれば、制御部４ｃは、電源スイッチ部２２ａの投入時に、仮周波数決定部４ａにより仮決定された仮周波数に基づいてスイッチング部２１ａを制御し、仮決定された仮周波数が第２周波数（５０Ｈｚ）である場合に、スイッチング部２１ａによるヒータ３のオンタイミングを遅延させ、ヒータ３の通電時間が短くなるように制御する。
これにより、交流の実際の周波数が特定される以前に仮周波数でヒータ制御を実施するヒータ制御装置において、ヒータの通電に先立ってゼロクロス信号の１周期の時間間隔に基づいて仮周波数を仮決定し、仮周波数が低い周波数（５０Ｈｚ）である場合に、ヒータのオンタイミングを遅延させて突入電流を抑制することができる。
<Summary of Actions and Effects of Mode Examples of the Present Embodiment>
<First aspect>
The heater control device of this embodiment includes a
According to this aspect, when the
As a result, in a heater control device that performs heater control at a provisional frequency before the actual AC frequency is specified, the provisional frequency is provisionally determined based on the time interval of one cycle of the zero-cross signal prior to energization of the heater. , when the provisional frequency is a low frequency (50 Hz), the inrush current can be suppressed by delaying the turn-on timing of the heater.
＜第２態様＞
本態様のヒータ制御装置は、ゼロクロス信号の１周期の時間間隔に基づいて、交流１の実際の周波数を特定する周波数特定部４ｂを備え、制御部４ｃは、周波数特定部４ｂにより特定された交流１の実際の周波数に基づいてスイッチング部２１ａによるヒータ３への通電を制御することを特徴とする。
本態様によれば、制御部４ｃは、周波数特定部４ｂにより特定された交流１の実際の周波数に基づいてスイッチング部２１ａによるヒータ３への通電を制御する。
これにより、特定された交流１の実際の周波数に基づいてスイッチング部２１ａによるヒータ３への通電を制御することができる。
<Second aspect>
The heater control device of this aspect includes a
According to this aspect, the
Thereby, the energization of the
＜第３態様＞
本態様の制御部４ｃは、第２周波数の通電時間を、第１周波数の通電時間と一致させるように制御することを特徴とする。
本態様によれば、制御部４ｃは、第２周波数の通電時間を、第１周波数の通電時間と一致させるように制御する。
これにより、１回の通電による定着ヒータの発熱量が交流の周波数に依存することなく、同じとなるのでヒータ制御が行い易くなり、ヒータ制御装置の温度特性を安定させることができる。
<Third aspect>
The
According to this aspect, the
As a result, the amount of heat generated by the fixing heater due to one energization is the same without depending on the frequency of the alternating current, so that the heater can be easily controlled and the temperature characteristics of the heater control device can be stabilized.
＜第４態様＞
本態様の制御部４ｃは、仮周波数決定部４ａが仮周波数を仮決定できない場合には、再度、周波数特定部４ｂによりゼロクロス信号の１周期の時間間隔に基づいて、交流１の実際の周波数を特定させ、制御部４ｃは、当該特定した周波数に基づいてスイッチング部２１ａによるヒータ３への通電を制御することを特徴とする。
本態様によれば、制御部４ｃは、仮周波数決定部４ａが仮周波数を仮決定できない場合には、再度、周波数特定部４ｂによりゼロクロス信号の１周期の時間間隔に基づいて、交流１の実際の周波数を特定させ、制御部４ｃは、当該特定した周波数に基づいてスイッチング部２１ａによるヒータ３への通電を制御する。
これにより、電源スイッチ部２２ａの投入時に、接点にチャタリングが生じた場合や、ノイズが混入した場合などで、ゼロクロス信号の１周期の時間期間では５０／６０Ｈｚの判別ができない場合でも、ヒータ３への突入電流を抑制した制御が可能となる。
<Fourth Aspect>
When the provisional
According to this aspect, when the provisional
As a result, when the
＜第５態様＞
本態様のヒータ制御装置は、ヒータ３の温度を検知するヒータ温度検知部１１を備え、仮周波数決定部４ａは、仮決定された仮周波数が第２周波数である場合に、ヒータ温度検知部１１により検知されたヒータ３の温度の時間当たりの上昇率が基準値よりも小さいときには、再度、周波数特定部４ｂによりゼロクロス信号の１周期の時間間隔に基づいて、交流１の実際の周波数を特定し、制御部４ｃは、周波数特定部４ｂにより特定された交流１の実際の周波数に基づいてスイッチング部２１ａによるヒータ３への通電を制御することを特徴とする。
本態様によれば、仮周波数決定部４ａは、仮決定された仮周波数が第２周波数である場合に、ヒータ温度検知部１１により検知されたヒータ３の温度の時間当たりの上昇率が基準値よりも小さいときには、再度、周波数特定部４ｂによりゼロクロス信号の１周期の時間間隔に基づいて、交流１の実際の周波数を特定し、制御部４ｃは、周波数特定部４ｂにより特定された交流１の実際の周波数に基づいてスイッチング部２１ａによるヒータ３への通電を制御する。
これにより、仮周波数はゼロクロス信号の１周期の時間間隔で検出するため、誤検知（実際は６０Ｈｚであるが５０Ｈｚと判断）の可能性があるが、その場合には、再度、周波数特定部４ｂにより交流１の実際の周波数を特定して、特定された交流１の実際の周波数に基づいてスイッチング部２１ａによるヒータ３への通電を制御するので、温度上昇が小さくなり、誤検知対策となる。
<Fifth aspect>
The heater control device of this aspect includes a heater
According to this aspect, when the provisionally determined provisional frequency is the second frequency, the provisional
As a result, since the temporary frequency is detected at the time interval of one cycle of the zero-cross signal, there is a possibility of misdetection (actually 60 Hz but 50 Hz is determined). Since the actual frequency of the alternating current 1 is specified and the energization of the
＜第６態様＞
本態様のヒータ制御装置は、スイッチング部２１ａのオンタイミングを決定する位相角タイマ部４ｄを備え、制御部４ｃは、電源スイッチ部２２ａの投入時には、仮周波数に応じて位相角タイマ部４ｄのタイマ値を設定してヒータ３への通電を制御し、周波数特定部４ｂにより特定された交流１の実際の周波数に応じて位相角タイマ部４ｄのタイマ値を設定して、ヒータ３への通電を制御することを特徴とする。
本態様によれば、制御部４ｃは、電源スイッチ部２２ａの投入時には、仮周波数に応じて位相角タイマ部４ｄのタイマ値を設定してヒータ３への通電を制御し、周波数特定部４ｂにより特定された交流１の実際の周波数に応じて位相角タイマ部４ｄのタイマ値を設定して、ヒータ３への通電を制御する。
これにより、仮周波数に応じてヒータ３への通電を制御することで、ヒータ３への突入電流を抑制することができ、次に、交流１の実際の周波数に応じてヒータ３への通電を制御することで、ヒータ３への通電制御を正常化することができる。
<Sixth Aspect>
The heater control device of this aspect includes a phase
According to this aspect, when the
As a result, by controlling the energization of the
＜第７態様＞
本態様の画像形成装置は、第１態様乃至第６態様の何れか一態様に記載のヒータ制御装置と、ヒータ３を内蔵した定着装置と、を備えることを特徴とする。
本態様によれば、画像形成装置は、第１態様乃至第６態様の何れか一態様に記載のヒータ制御装置と、ヒータ３を内蔵した定着装置と、を備える。
これにより、ヒータ３への突入電流を抑制することができ、交流１の実際の周波数が特定する以前にヒータ制御が可能な画像形成装置を提供できる。
<Seventh Aspect>
An image forming apparatus according to this aspect includes the heater control device according to any one of the first to sixth aspects, and a fixing device having a built-in
According to this aspect, the image forming apparatus includes the heater control device according to any one of the first aspect to the sixth aspect, and the fixing device incorporating the
As a result, the inrush current to the
＜第８態様＞
本態様のヒータ制御方法は、交流１からの電力供給をオン・オフする電源スイッチ部２２ａと、ヒータ３への交流１の通電をオン・オフするスイッチング部２１ａと、ヒータ３に供給される交流１のゼロクロス点を表すゼロクロス信号を検知するゼロクロス検知部７と、を備えるヒータ制御装置によるヒータ制御方法であって、ヒータ３の通電に先立って、ゼロクロス信号の１周期の時間間隔に基づいて、交流１の周波数を第１周波数、又は第１周波数よりも低い第２周波数のうちの一方に仮決定する仮周波数決定ステップと、ゼロクロス検知部７により検知されるゼロクロス信号を基準として所定のタイミングでスイッチング部２１ａのオン・オフを制御する制御ステップと、を含み、制御ステップは、電源スイッチ部２２ａの投入時に、仮周波数決定ステップにより仮決定された仮周波数に基づいてスイッチング部２１ａを制御するステップと、仮決定された仮周波数が第２周波数である場合に、スイッチング部２１ａによるヒータ３のオンタイミングを遅延させ、ヒータ３の通電時間が短くなるように制御するステップと、を含むことを特徴とする。
第８態様の作用、及び効果は第１態様と同様であるので、その説明を省略する。
<Eighth aspect>
The heater control method of this embodiment includes a
Since the operation and effects of the eighth mode are the same as those of the first mode, the description thereof will be omitted.
１…交流、２…電源部、３…ヒータ、４…システム制御部、４ａ…仮周波数決定部、４ｂ…周波数特定部、４ｃ…制御部、４ｄ…位相角タイマ部、５…直流生成部、７…ゼロクロス検知部、１１…ヒータ温度検知部、２１…トライアック、２１ａ…スイッチング部、２２…ブレーカ接点、２２ａ…電源スイッチ部、４１…ＣＰＵ、４２…ＲＯＭ、４３…タイマ、４４…ＲＡＭ、４５…入出力回路Ｉ／Ｏ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
ヒータへの前記交流の通電をオン・オフするスイッチング部と、
前記ヒータに供給される前記交流のゼロクロス点を表すゼロクロス信号を検知するゼロクロス検知部と、を備えるヒータ制御装置であって、
前記ヒータの通電に先立って、前記ゼロクロス信号の１周期の時間間隔に基づいて、前記交流の周波数を第１周波数、又は第１周波数よりも低い第２周波数のうちの一方に仮決定する仮周波数決定部と、
前記ゼロクロス検知部により検知されるゼロクロス信号を基準として所定のタイミングで前記スイッチング部のオン・オフを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記電源スイッチ部の投入時に、前記仮周波数決定部により仮決定された仮周波数に基づいて前記スイッチング部を制御し、
前記仮決定された仮周波数が前記第２周波数である場合に、前記スイッチング部による前記ヒータのオンタイミングを遅延させ、前記ヒータの通電時間が短くなるように制御することを特徴とするヒータ制御装置。 a power switch that turns on and off the power supply from alternating current;
a switching unit that turns on and off the energization of the alternating current to the heater;
A heater control device comprising a zero-cross detection unit that detects a zero-cross signal representing a zero-cross point of the alternating current supplied to the heater,
Prior to energization of the heater, a provisional frequency for provisionally determining the frequency of the alternating current to either a first frequency or a second frequency lower than the first frequency based on the time interval of one cycle of the zero-cross signal. a decision unit;
a control unit that controls on/off of the switching unit at a predetermined timing based on the zero-cross signal detected by the zero-cross detection unit;
The control unit
when the power switch unit is turned on, controlling the switching unit based on the provisional frequency provisionally determined by the provisional frequency determination unit;
A heater control device, wherein when the provisionally determined provisional frequency is the second frequency, the timing of turning on the heater by the switching unit is delayed, and control is performed so that the energization time of the heater is shortened. .
前記制御部は、前記周波数特定部により特定された前記交流の実際の周波数に基づいて前記スイッチング部による前記ヒータへの通電を制御することを特徴とする請求項１記載のヒータ制御装置。 A frequency identification unit that identifies the actual frequency of the alternating current based on the time interval of one cycle of the zero-cross signal,
2. The heater control device according to claim 1, wherein the control section controls energization of the heater by the switching section based on the actual frequency of the alternating current specified by the frequency specifying section.
前記制御部は、当該特定した周波数に基づいて前記スイッチング部による前記ヒータへの通電を制御することを特徴とする請求項２記載のヒータ制御装置。 When the provisional frequency determination unit cannot provisionally determine the provisional frequency, the control unit causes the frequency specification unit to specify the actual frequency of the alternating current again based on the time interval of one cycle of the zero cross signal,
3. The heater control device according to claim 2, wherein the control section controls energization of the heater by the switching section based on the specified frequency.
前記仮周波数決定部は、前記仮決定された仮周波数が前記第２周波数である場合に、前記ヒータ温度検知部により検知された前記ヒータの温度の時間当たりの上昇率が基準値よりも小さいときには、再度、前記周波数特定部によりゼロクロス信号の１周期の時間間隔に基づいて、前記交流の実際の周波数を特定し、
前記制御部は、前記周波数特定部により特定された交流の実際の周波数に基づいて前記スイッチング部による前記ヒータへの通電を制御することを特徴とする請求項２記載のヒータ制御装置。 A heater temperature detection unit that detects the temperature of the heater,
When the tentatively determined tentative frequency is the second frequency, the provisional frequency determining section determines if the rate of increase per hour of the temperature of the heater detected by the heater temperature detecting section is smaller than a reference value. , again, based on the time interval of one cycle of the zero-cross signal by the frequency specifying unit, specify the actual frequency of the alternating current,
3. The heater control device according to claim 2, wherein the control section controls energization of the heater by the switching section based on the actual frequency of the alternating current specified by the frequency specifying section.
前記制御部は、前記電源スイッチ部の投入時には、前記仮周波数に応じて前記位相角タイマ部のタイマ値を設定して前記ヒータへの通電を制御し、前記周波数特定部により特定された前記交流の実際の周波数に応じて前記位相角タイマ部のタイマ値を設定して、前記ヒータへの通電を制御することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のヒータ制御装置。 A phase angle timer section that determines the ON timing of the switching section,
When the power switch unit is turned on, the control unit sets a timer value of the phase angle timer unit according to the temporary frequency, controls energization of the heater, and controls the alternating current specified by the frequency specifying unit. 6. The heater control device according to claim 1, wherein the timer value of said phase angle timer unit is set according to the actual frequency of said heater to control the energization of said heater.
を備えることを特徴とする画像形成装置。 A heater control device according to any one of claims 1 to 6; a fixing device incorporating the heater;
An image forming apparatus comprising:
ヒータへの前記交流の通電をオン・オフするスイッチング部と、
前記ヒータに供給される前記交流のゼロクロス点を表すゼロクロス信号を検知するゼロクロス検知部と、を備えるヒータ制御装置によるヒータ制御方法であって、
前記ヒータの通電に先立って、前記ゼロクロス信号の１周期の時間間隔に基づいて、前記交流の周波数を第１周波数、又は第１周波数よりも低い第２周波数のうちの一方に仮決定する仮周波数決定ステップと、
前記ゼロクロス検知部により検知されるゼロクロス信号を基準として所定のタイミングで前記スイッチング部のオン・オフを制御する制御ステップと、を含み、
前記制御ステップは、
前記電源スイッチ部の投入時に、前記仮周波数決定ステップにより仮決定された仮周波数に基づいて前記スイッチング部を制御するステップと、
前記仮決定された仮周波数が前記第２周波数である場合に、前記スイッチング部による前記ヒータのオンタイミングを遅延させ、前記ヒータの通電時間が短くなるように制御するステップと、を含むことを特徴とするヒータ制御方法。 a power switch that turns on and off the power supply from alternating current;
a switching unit that turns on and off the energization of the alternating current to the heater;
A heater control method by a heater control device comprising a zero-cross detection unit that detects a zero-cross signal representing a zero-cross point of the alternating current supplied to the heater,
Prior to energization of the heater, a provisional frequency for provisionally determining the frequency of the alternating current to either a first frequency or a second frequency lower than the first frequency based on the time interval of one cycle of the zero-cross signal. a decision step;
a control step of controlling on/off of the switching unit at a predetermined timing based on the zero-cross signal detected by the zero-cross detection unit;
The control step includes:
a step of controlling the switching unit based on the provisional frequency provisionally determined by the provisional frequency determination step when the power switch unit is turned on;
a step of delaying turn-on timing of the heater by the switching unit and controlling so as to shorten an energization time of the heater when the provisionally determined provisional frequency is the second frequency. heater control method.
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