JP3757716B2 - ヒータランプ制御装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒータランプ制御装置およびヒータランプを加熱源として有する定着装置を備えてなる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真方式による画像形成装置においては、転写紙などの画像支持体の一面に転写されているトナー像を当該画像支持体に熱定着させるために、当該画像支持体の一面に接する定着加熱ローラと、この定着加熱ローラに圧着されるよう配置された加圧ローラとを備えてなる定着装置が広く用いられている。
【０００３】
そして、或る種の定着装置においては、定着加熱ローラの加熱源として、例えばハロゲンランプなどのヒータランプが複数設けられており、それぞれのヒータランプは、その点灯状態が独立してオン−オフ制御される構成とされている。このように、複数のヒータランプが設けられている理由は、例えば画像支持体の大きさの差にかかわらず当該定着加熱ローラの温度分布を予め設定された温度域（以下、「設定温度域」という。）において均一化することが可能となり、また定着加熱ローラの温度の立ち上がり時間を短縮することが可能となるからである。
【０００４】
しかしながら、上記のような定着装置においては、複数のヒータランプを並列接続状態で点灯されている状態からそのまま消灯させた場合に、ヒータランプの点灯回路に過大な電流が流れ、そのために、例えば画像形成装置の各構成要素を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）や他の回路に誤信号が供給されて、それらが誤作動を起こす場合がある。そして、このような問題は、特に出力電力が高いヒータランプを用いた場合に顕著に現れる。
この原因を究明したところ、この現象は、交流電源を投入したときに流れる、いわゆる突入電流と同様の電流（以下、この電流を「逆流過大電流」という。）が流れることが原因であることが判明した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、ヒータランプを消灯させる際に発生する逆流過大電流を抑制することができるヒータランプ制御装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、複数のヒータランプを加熱源とする定着装置を備え、ヒータランプを消灯させる際に発生する逆流過大電流が抑制されて、この逆流過大電流による他の機器への悪影響が排除され、従って、高い信頼性を有する画像形成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のヒータランプ制御装置は、複数のヒータランプが複数のスイッチ素子を介して共通の交流電源に接続され、スイッチ素子制御手段によって各スイッチ素子の状態を制御することにより、当該複数のヒータランプが直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に構成されたヒータランプ点灯回路を備えてなり、
スイッチ素子制御手段は、並列接続状態で点灯されている当該複数のヒータランプを消灯させる際に、直列接続状態を経由して消灯するよう各スイッチ素子を制御することを特徴とする。
【０００７】
本発明のヒータランプ制御装置は、複数のヒータランプが複数のスイッチ素子を介して共通の交流電源に接続され、スイッチ素子制御手段によって各スイッチ素子の状態を制御することにより、当該複数のヒータランプが直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に構成されたヒータランプ点灯回路を備えてなり、
スイッチ素子制御手段は、並列接続状態で点灯されている当該複数のヒータランプを消灯させる際に、直列接続状態を経由して消灯するよう各スイッチ素子を制御すると共に、当該複数のヒータランプを並列接続状態から直列接続状態に切り替える際に、すべてのスイッチ素子が同時にオフ状態になる短時間の全スイッチ素子オフ状態を経由して直列接続状態になるよう各スイッチ素子を制御することを特徴とする。
【０００８】
上記のヒータランプ制御装置においては、全スイッチ素子オフ状態にされる時間が、交流電源よりの交流電流の５波長分に相当する時間以下であることが好ましい。
【０００９】
本発明の画像形成装置は、複数のヒータランプを加熱源とする定着加熱ローラを備えてなる定着装置を有する画像形成装置において、
定着装置は、定着加熱ローラを加熱する複数のヒータランプが複数のスイッチ素子を介して共通の交流電源に接続され、各スイッチ素子の状態を制御することにより当該複数のヒータランプが直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に構成されたヒータランプ点灯回路と、このヒータランプ点灯回路における各スイッチ素子を制御するスイッチ素子制御手段とを備えてなるヒータランプ制御装置を有してなり、
並列接続状態で点灯されている当該複数のヒータランプが消灯される際に、直列接続状態を経由して消灯されることを特徴とする。
【００１０】
上記の画像形成装置においては、複数のヒータランプが並列接続状態から直列接続状態に切り替えられる際に、すべてのスイッチ素子が同時にオフ状態になる短時間の全スイッチ素子オフ状態を経由して直列接続状態とされる。
この場合には、全スイッチ素子オフ状態にされる時間が交流電源よりの交流電流の５波長分に相当する時間以下であることが好ましい。
【００１１】
【作用】
本発明のヒータランプ制御装置によれば、各スイッチ素子の状態を制御して並列接続状態で点灯されている複数のヒータランプを、一旦、合成抵抗値が大きい直列接続状態を経由して消灯させるので、ヒータランプを並列接続状態から直列接続状態に切り替えるときにも、また直列接続状態から消灯させるときにも、これらに伴って流れる逆流過大電流は、そのピーク値が抑制されたものとなり、結局、ヒータランプの消灯に伴って大きな逆流過大電流が生ずることが抑止される。
【００１２】
また、複数のヒータランプを並列接続状態から直列接続状態に切り替える際に、すべてのスイッチ素子が同時にオフ状態になる全スイッチ素子オフ状態を経由することにより、瞬間的であるにせよ、すべてのスイッチ素子が同時にオン状態となることがなく、従って、デッドショートが発生することが完全に回避される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
図１は、本発明のヒータランプ制御装置におけるヒータランプ点灯回路の一例を示す回路構成図である。
このヒータランプ点灯回路は、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２が、３つのスイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を介して、例えば商用電源よりなる共通の交流電源１３に接続されて構成されている。具体的には、メインヒータランプ１１とスイッチ素子ＳＷ１とが交流電源１３に直列に接続されると共に、交流電源１３とメインヒータランプ１１との接続点ａ１と、スイッチ素子ＳＷ１と交流電源１３との接続点ａ２との間に、スイッチ素子ＳＷ２およびスイッチ素子ＳＷ３の直列回路が接続され、更に、スイッチ素子ＳＷ２とスイッチ素子ＳＷ３との接続点ａ３と、メインヒータランプ１１とスイッチ素子ＳＷ１との接続点ａ４との間にサブヒータランプ１２が接続されている。
【００１４】
メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２は、例えばハロゲン白熱ランプよりなり、このヒータランプ点灯回路においては、メインヒータランプ１１は独立して点灯または消灯するよう制御されると共に、サブヒータランプ１２は、メインヒータランプ１１が点灯しているときのみ点灯または消灯するよう制御され、メインヒータランプ１１が消灯しているときには消灯するよう制御される。
これらのヒータランプの加熱対象は、同一の被加熱体、例えば画像形成装置における定着加熱ローラなどであり、この場合には、メインヒータランプ１１として出力電力が例えば９００Ｗのもの、サブヒータランプ１２として出力電力が例えば１０００Ｗのものが使用される。
【００１５】
スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３は、いずれも、例えばトライアックなどの制御端子付きスイッチ素子よりなり、制御信号によってオン状態またはオフ状態となるよう各々が独立して制御されるものである。
【００１６】
このヒータランプ点灯回路においては、スイッチ素子ＳＷ１およびスイッチ素子ＳＷ２の両方を共にオン状態とし、スイッチ素子ＳＷ３をオフ状態とすることにより、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２が並列接続状態となり、一方、スイッチ素子ＳＷ１およびスイッチ素子ＳＷ２の両方を共にオフ状態とし、スイッチ素子ＳＷ３をオン状態とすることにより、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２が直列接続状態となる。
【００１７】
上記のようなヒータランプ点灯回路には、被加熱体の温度を検知する温度検知手段からの温度データ信号に基づいて各スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３の状態を制御するスイッチ素子制御手段が設けられ、これにより、ヒータランプ制御装置が構成される。
【００１８】
このようなヒータランプ制御装置においては、主電源が投入された後の状態に応じて、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２が種々の態様で各々独立して制御される。例えば被加熱体の稼働中においては、被加熱体の温度が設定温度域内に維持されるよう、温度検知手段により検知される被加熱体の温度に応じて、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２を共に点灯または消灯させ、あるいはメインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２のうち、いずれか一方を点灯または消灯させる態様で、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２がオン−オフ制御される。
【００１９】
そして、並列接続状態で点灯されているメインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２の両者を消灯させる場合には、その度毎に、ヒータランプ制御装置は以下のような制御を行う。
【００２０】
図２は、並列接続状態で安定に点灯されているメインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２の両者を消灯させる場合におけるヒータランプ点灯回路の動作説明図である。
メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２とが並列接続状態で点灯されている場合において、被加熱体の温度が設定温度域を超えたときには、ヒータランプ制御装置は、ヒータランプ点灯回路における各スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３の状態を制御して両方のヒータランプを消灯させるのであるが、具体的には、すべてのスイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３が同時にオフ状態になる短時間の全スイッチ素子オフ状態を経由して、一旦、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２が直列接続状態に切り替えられ、その後、両方のヒータランプが消灯される。
【００２１】
ここに、全スイッチ素子オフ状態とされる時間（ｔ）は、短時間であることが必要であり、例えば交流電源よりの交流電流の５波長分に相当する時間以下、すなわち１００ｍｓｅｃ以下であることが好ましい。
【００２２】
また、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２が直列接続状態に保持される時間の長さは、特に制限されず、適宜の時間に設定することができる。
【００２３】
以上のヒータランプ制御装置によれば、並列接続状態で点灯されているメインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２を直列接続状態を経由して消灯させるので、ヒータランプ点灯回路に流れる逆流過大電流のピーク値を小さいものとすることができる。すなわち、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２の接続状態を、並列接続状態から、一旦、ヒータランプの合成抵抗値の大きい直列接続状態に移行させることにより、ヒータランプ点灯回路に供給される電流の変動量が小さくなり、その結果、ヒータランプを消灯させたときに当該ヒータランプ点灯回路に流れる逆流過大電流は、そのピーク値が抑制されたものとなる。
【００２４】
また、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２を並列接続状態から直列接続状態に切り替える際に、すべてのスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３が同時にオフ状態になる全スイッチ素子オフ状態を経由させるので、瞬間的であるにせよ、スイッチ素子ＳＷ２とスイッチ素子ＳＷ３が同時にオン状態とされることがなく、従ってデッドショートが発生することを完全に回避することができる。
そして、この全スイッチ素子オフ状態は、交流電源１３よりの交流電流の５波長分に相当する時間以下であるので、これにより、逆流過大電流が小さくなる。
【００２５】
以下、本発明のヒータランプ制御装置を画像形成装置に適用した場合について説明する。
図３は、本発明の画像形成装置の構成の主要部の一例を示す説明図である。
この画像形成装置は、静電荷像が形成されるドラム状感光体２１と、この感光体２１を帯電させるための帯電部２２と、感光体２１に形成された静電荷像を顕像化してトナー像を形成する現像器２３と、感光体２１に形成されたトナー像を画像支持体に転写させる転写部２４と、感光体２１に密着した画像支持体を分離させる分離部２５と、画像支持体の表面に転写されたトナー像を定着させる定着装置３０とを備えてなる。図３において、２７は搬送機構、２８はクリーニング部である。
【００２６】
定着装置３０は、画像支持体のトナー像が転写された面に接する定着加熱ローラ３１と、これに圧着されるよう設けられた加圧ローラ３２とを備えてなり、定着加熱ローラ３１内には、メインヒータランプ３３とサブヒータランプ３４が設けられており、これにより、画像支持体の大きさの差にかかわらず当該定着加熱ローラ３１の温度分布を設定温度域において均一化すること、あるいは定着加熱ローラ３１の温度の立ち上がり時間を短縮することなどが可能である。
【００２７】
そして、定着装置３０には、定着加熱ローラ３１を加熱するメインヒータランプ３３とサブヒータランプ３４が複数のスイッチ素子を介して共通の交流電源に接続され、各スイッチ素子の状態を制御することによりメインヒータランプ３３とサブヒータランプ３４が直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に構成されたヒータランプ点灯回路と、このヒータランプ点灯回路における各スイッチ素子の状態を制御するスイッチ素子制御手段とを備えてなるヒータランプ制御装置（図示せず）が設けられている。
【００２８】
この画像形成装置における定着加熱ローラ３１の設定温度域は、例えば設定温度を含む１〜５℃の範囲であることが好ましい。
【００２９】
この画像形成装置においては、並列接続状態で点灯されている定着装置３０のメインヒータランプ３３とサブヒータランプ３４が消灯される際に、ヒータランプ制御装置のスイッチ素子制御手段によりヒータランプ点灯回路の各スイッチ素子の状態が制御されて、メインヒータランプ３３とサブヒータランプ３４が直列接続状態を経由して消灯される。
【００３０】
また、定着装置３０のメインヒータランプ３３とサブヒータランプ３４を並列接続状態から直列接続状態に切り替える際には、ヒータランプ制御装置のスイッチ素子スイッチ素子制御手段によりヒータランプ点灯回路の各スイッチ素子の状態が制御されて、すべてのスイッチ素子が同時にオフ状態になる全スイッチ素子オフ状態を経由して直列接続状態とされる。
全スイッチオフ状態とされる時間は、交流電源よりの交流電流の５波長分に相当する時間以下とされる。
【００３１】
以上のような画像形成装置によれば、ヒータランプ制御装置により並列接続状態で点灯されている定着装置３０のメインヒータランプ３３およびサブヒータランプ３４が直列接続状態を経由して消灯されるので、ヒータランプ点灯回路に流れる逆流過大電流は、そのピーク値が抑制されたものとなる。その結果、逆流過大電流による微妙な電圧変動によって誤動作を起こしうる、例えば画像形成装置の各構成要素の作動を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）や他の回路を確実に作動させることができ、従って、高い信頼性が得られる。
【００３２】
また、定着装置の複数のヒータランプを並列接続状態から直列接続状態に切り替える際に、すべてのスイッチ素子がオフ状態になる全スイッチ素子オフ状態を経由するので、デッドショートが発生することがなく、従って、高い信頼性を得ることができる。
【００３３】
以上のように、本発明の画像形成装置においては、加熱源として出力電力が大きいヒータランプを複数用いた場合であっても、並列接続状態で点灯されている複数のヒータランプを消灯させる際に発生する逆流過大電流のピーク値を抑制することができ、従って、出力電力が大きいヒータランプを加熱源として備えた定着装置を有する場合に特に有用である。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の態様に限定されるものではない。例えば、加熱源となるヒータランプの数は特に限定されるものではなく、画像形成装置の定着装置には、圧着ローラに近接する位置にヒータランプが設けられていてもよい。この場合においても、画像形成装置の動作状態に応じて、その点灯状態が独立してオン−オフ制御される。
【００３５】
また、例えば画像形成装置内において紙詰まりが生じるなど、異常が発生した場合には、各々のヒータランプは、直列接続状態を経由することなしに消灯される。
【００３６】
【実施例】
＜実施例１＞
出力電力が９００Ｗのメインヒータランプ（３３）と、出力電力が１０００Ｗのサブヒータランプ（３４）の２つのハロゲン白熱ランプが加熱源として設けられた定着加熱ローラを有する定着装置（３０）を備えた画像形成装置を用い、定着加熱ローラ（３１）の設定温度を２０７℃、設定温度域を２０５〜２０８℃、全スイッチオフ状態とされる時間（ｔ）を２０ｍｓｅｃ、メインヒータランプ（３３）とサブヒータランプ（３４）が直列接続状態に保持される時間を３ｓｅｃに設定して、並列接続状態で安定に点灯されているメインヒータランプ（３３）とサブヒータランプ（３４）を、直列接続状態を経由させて消灯させた。このときに、ヒータランプ点灯回路に流れた逆流過大電流のピーク値を計測したところ、２．００Ａ（アンペア）であった。
【００３７】
＜比較例１＞
実施例１と同様の画像形成装置において、並列接続状態で安定に点灯されているメインヒータランプ（３３）とサブヒータランプ（３４）を直列接続状態を経由させずに並列接続状態から直接的に消灯させた場合に、ヒータランプ点灯回路に流れた逆流過大電流のピーク値を計測したところ、３．５６Ａ（アンペア）であった。
【００３８】
【発明の効果】
本発明のヒータランプ制御装置によれば、各スイッチ素子の状態を制御して並列接続状態で点灯されている複数のヒータランプを、一旦、合成抵抗値が大きい直列接続状態を経由して消灯させるので、ヒータランプを並列接続状態から直列接続状態に切り替えるときにも、また直列接続状態から消灯させるときにも、これらに伴って流れる逆流過大電流は、そのピーク値が抑制されたものとなり、結局、ヒータランプの消灯に伴って大きな逆流過大電流が生ずることが抑止される。
【００３９】
また、本発明のヒータランプ制御装置によれば、複数のヒータランプを並列接続状態から直列接続状態に切り替える際に、すべてのスイッチ素子が同時にオフ状態になる全スイッチ素子オフ状態を経由することにより、瞬間的であるにせよ、すべてのスイッチ素子が同時にオン状態となることがなく、従って、デッドショートが発生することが完全に回避される。
【００４０】
本発明の画像形成装置によれば、ヒータランプを消灯させる際に発生する逆流過大電流が抑制される結果、逆流過大電流による微妙な電圧変動によって誤動作を起こしうる、例えば画像形成装置の各構成要素の作動を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）や他の回路を確実に作動させることができ、従って、高い信頼性を得ることができる。
【００４１】
また、本発明の画像形成装置によれば、定着装置の複数のヒータランプを並列接続状態から直列接続状態に切り替える際に、すべてのスイッチ素子がオフ状態になる全スイッチ素子オフ状態を経由するので、デッドショートが発生することがなく、従って、高い信頼性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヒータランプ制御装置におけるヒータランプ点灯回路の一例を示す回路構成図である。
【図２】並列接続状態で安定に点灯されているメインヒータランプとサブヒータランプの両者を消灯させる場合におけるヒータランプ点灯回路の動作説明図である。
【図３】本発明の画像形成装置の構成の主要部の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ メインヒータランプ
１２ サブヒータランプ
１３ 交流電源
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３ スイッチ素子
２１ 感光体
２２ 帯電部
２３ 現像器
２４ 転写部
２５ 分離部
２７ 搬送機構
２８ クリーニング部
３０ 定着装置
３１ 定着加熱ローラ
３２ 加圧ローラ
３３ メインヒータランプ
３４ サブヒータランプ
３５ 温度検知手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒータランプ制御装置およびヒータランプを加熱源として有する定着装置を備えてなる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真方式による画像形成装置においては、転写紙などの画像支持体の一面に転写されているトナー像を当該画像支持体に熱定着させるために、当該画像支持体の一面に接する定着加熱ローラと、この定着加熱ローラに圧着されるよう配置された加圧ローラとを備えてなる定着装置が広く用いられている。
【０００３】
そして、或る種の定着装置においては、定着加熱ローラの加熱源として、例えばハロゲンランプなどのヒータランプが複数設けられており、それぞれのヒータランプは、その点灯状態が独立してオン−オフ制御される構成とされている。このように、複数のヒータランプが設けられている理由は、例えば画像支持体の大きさの差にかかわらず当該定着加熱ローラの温度分布を予め設定された温度域（以下、「設定温度域」という。）において均一化することが可能となり、また定着加熱ローラの温度の立ち上がり時間を短縮することが可能となるからである。
【０００４】
しかしながら、上記のような定着装置においては、複数のヒータランプを並列接続状態で点灯されている状態からそのまま消灯させた場合に、ヒータランプの点灯回路に過大な電流が流れ、そのために、例えば画像形成装置の各構成要素を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）や他の回路に誤信号が供給されて、それらが誤作動を起こす場合がある。そして、このような問題は、特に出力電力が高いヒータランプを用いた場合に顕著に現れる。
この原因を究明したところ、この現象は、交流電源を投入したときに流れる、いわゆる突入電流と同様の電流（以下、この電流を「逆流過大電流」という。）が流れることが原因であることが判明した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、ヒータランプを消灯させる際に発生する逆流過大電流を抑制することができるヒータランプ制御装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、複数のヒータランプを加熱源とする定着装置を備え、ヒータランプを消灯させる際に発生する逆流過大電流が抑制されて、この逆流過大電流による他の機器への悪影響が排除され、従って、高い信頼性を有する画像形成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のヒータランプ制御装置は、複数のヒータランプが複数のスイッチ素子を介して共通の交流電源に接続され、スイッチ素子制御手段によって各スイッチ素子の状態を制御することにより、当該複数のヒータランプが直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に構成されたヒータランプ点灯回路を備えてなり、
スイッチ素子制御手段は、並列接続状態で点灯されている当該複数のヒータランプを消灯させる際に、直列接続状態を経由して消灯するよう各スイッチ素子を制御することを特徴とする。
【０００７】
本発明のヒータランプ制御装置は、複数のヒータランプが複数のスイッチ素子を介して共通の交流電源に接続され、スイッチ素子制御手段によって各スイッチ素子の状態を制御することにより、当該複数のヒータランプが直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に構成されたヒータランプ点灯回路を備えてなり、
スイッチ素子制御手段は、並列接続状態で点灯されている当該複数のヒータランプを消灯させる際に、直列接続状態を経由して消灯するよう各スイッチ素子を制御すると共に、当該複数のヒータランプを並列接続状態から直列接続状態に切り替える際に、すべてのスイッチ素子が同時にオフ状態になる短時間の全スイッチ素子オフ状態を経由して直列接続状態になるよう各スイッチ素子を制御することを特徴とする。
【０００８】
上記のヒータランプ制御装置においては、全スイッチ素子オフ状態にされる時間が、交流電源よりの交流電流の５波長分に相当する時間以下であることが好ましい。
【０００９】
本発明の画像形成装置は、複数のヒータランプを加熱源とする定着加熱ローラを備えてなる定着装置を有する画像形成装置において、
定着装置は、定着加熱ローラを加熱する複数のヒータランプが複数のスイッチ素子を介して共通の交流電源に接続され、各スイッチ素子の状態を制御することにより当該複数のヒータランプが直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に構成されたヒータランプ点灯回路と、このヒータランプ点灯回路における各スイッチ素子を制御するスイッチ素子制御手段とを備えてなるヒータランプ制御装置を有してなり、
並列接続状態で点灯されている当該複数のヒータランプが消灯される際に、直列接続状態を経由して消灯されることを特徴とする。
【００１０】
上記の画像形成装置においては、複数のヒータランプが並列接続状態から直列接続状態に切り替えられる際に、すべてのスイッチ素子が同時にオフ状態になる短時間の全スイッチ素子オフ状態を経由して直列接続状態とされる。
この場合には、全スイッチ素子オフ状態にされる時間が交流電源よりの交流電流の５波長分に相当する時間以下であることが好ましい。
【００１１】
【作用】
本発明のヒータランプ制御装置によれば、各スイッチ素子の状態を制御して並列接続状態で点灯されている複数のヒータランプを、一旦、合成抵抗値が大きい直列接続状態を経由して消灯させるので、ヒータランプを並列接続状態から直列接続状態に切り替えるときにも、また直列接続状態から消灯させるときにも、これらに伴って流れる逆流過大電流は、そのピーク値が抑制されたものとなり、結局、ヒータランプの消灯に伴って大きな逆流過大電流が生ずることが抑止される。
【００１２】
また、複数のヒータランプを並列接続状態から直列接続状態に切り替える際に、すべてのスイッチ素子が同時にオフ状態になる全スイッチ素子オフ状態を経由することにより、瞬間的であるにせよ、すべてのスイッチ素子が同時にオン状態となることがなく、従って、デッドショートが発生することが完全に回避される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
図１は、本発明のヒータランプ制御装置におけるヒータランプ点灯回路の一例を示す回路構成図である。
このヒータランプ点灯回路は、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２が、３つのスイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を介して、例えば商用電源よりなる共通の交流電源１３に接続されて構成されている。具体的には、メインヒータランプ１１とスイッチ素子ＳＷ１とが交流電源１３に直列に接続されると共に、交流電源１３とメインヒータランプ１１との接続点ａ１と、スイッチ素子ＳＷ１と交流電源１３との接続点ａ２との間に、スイッチ素子ＳＷ２およびスイッチ素子ＳＷ３の直列回路が接続され、更に、スイッチ素子ＳＷ２とスイッチ素子ＳＷ３との接続点ａ３と、メインヒータランプ１１とスイッチ素子ＳＷ１との接続点ａ４との間にサブヒータランプ１２が接続されている。
【００１４】
メインヒータランプ１１およびサブヒータランプ１２は、例えばハロゲン白熱ランプよりなり、このヒータランプ点灯回路においては、メインヒータランプ１１は独立して点灯または消灯するよう制御されると共に、サブヒータランプ１２は、メインヒータランプ１１が点灯しているときのみ点灯または消灯するよう制御され、メインヒータランプ１１が消灯しているときには消灯するよう制御される。
これらのヒータランプの加熱対象は、同一の被加熱体、例えば画像形成装置における定着加熱ローラなどであり、この場合には、メインヒータランプ１１として出力電力が例えば９００Ｗのもの、サブヒータランプ１２として出力電力が例えば１０００Ｗのものが使用される。
【００１５】
スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３は、いずれも、例えばトライアックなどの制御端子付きスイッチ素子よりなり、制御信号によってオン状態またはオフ状態となるよう各々が独立して制御されるものである。
【００１６】
このヒータランプ点灯回路においては、スイッチ素子ＳＷ１およびスイッチ素子ＳＷ２の両方を共にオン状態とし、スイッチ素子ＳＷ３をオフ状態とすることにより、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２が並列接続状態となり、一方、スイッチ素子ＳＷ１およびスイッチ素子ＳＷ２の両方を共にオフ状態とし、スイッチ素子ＳＷ３をオン状態とすることにより、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２が直列接続状態となる。
【００１７】
上記のようなヒータランプ点灯回路には、被加熱体の温度を検知する温度検知手段からの温度データ信号に基づいて各スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３の状態を制御するスイッチ素子制御手段が設けられ、これにより、ヒータランプ制御装置が構成される。
【００１８】
このようなヒータランプ制御装置においては、主電源が投入された後の状態に応じて、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２が種々の態様で各々独立して制御される。例えば被加熱体の稼働中においては、被加熱体の温度が設定温度域内に維持されるよう、温度検知手段により検知される被加熱体の温度に応じて、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２を共に点灯または消灯させ、あるいはメインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２のうち、いずれか一方を点灯または消灯させる態様で、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２がオン−オフ制御される。
【００１９】
そして、並列接続状態で点灯されているメインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２の両者を消灯させる場合には、その度毎に、ヒータランプ制御装置は以下のような制御を行う。
【００２０】
図２は、並列接続状態で安定に点灯されているメインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２の両者を消灯させる場合におけるヒータランプ点灯回路の動作説明図である。
メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２とが並列接続状態で点灯されている場合において、被加熱体の温度が設定温度域を超えたときには、ヒータランプ制御装置は、ヒータランプ点灯回路における各スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３の状態を制御して両方のヒータランプを消灯させるのであるが、具体的には、すべてのスイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３が同時にオフ状態になる短時間の全スイッチ素子オフ状態を経由して、一旦、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２が直列接続状態に切り替えられ、その後、両方のヒータランプが消灯される。
【００２１】
ここに、全スイッチ素子オフ状態とされる時間（ｔ）は、短時間であることが必要であり、例えば交流電源よりの交流電流の５波長分に相当する時間以下、すなわち１００ｍｓｅｃ以下であることが好ましい。
【００２２】
また、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２が直列接続状態に保持される時間の長さは、特に制限されず、適宜の時間に設定することができる。
【００２３】
以上のヒータランプ制御装置によれば、並列接続状態で点灯されているメインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２を直列接続状態を経由して消灯させるので、ヒータランプ点灯回路に流れる逆流過大電流のピーク値を小さいものとすることができる。すなわち、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２の接続状態を、並列接続状態から、一旦、ヒータランプの合成抵抗値の大きい直列接続状態に移行させることにより、ヒータランプ点灯回路に供給される電流の変動量が小さくなり、その結果、ヒータランプを消灯させたときに当該ヒータランプ点灯回路に流れる逆流過大電流は、そのピーク値が抑制されたものとなる。
【００２４】
また、メインヒータランプ１１とサブヒータランプ１２を並列接続状態から直列接続状態に切り替える際に、すべてのスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３が同時にオフ状態になる全スイッチ素子オフ状態を経由させるので、瞬間的であるにせよ、スイッチ素子ＳＷ２とスイッチ素子ＳＷ３が同時にオン状態とされることがなく、従ってデッドショートが発生することを完全に回避することができる。
そして、この全スイッチ素子オフ状態は、交流電源１３よりの交流電流の５波長分に相当する時間以下であるので、これにより、逆流過大電流が小さくなる。
【００２５】
以下、本発明のヒータランプ制御装置を画像形成装置に適用した場合について説明する。
図３は、本発明の画像形成装置の構成の主要部の一例を示す説明図である。
この画像形成装置は、静電荷像が形成されるドラム状感光体２１と、この感光体２１を帯電させるための帯電部２２と、感光体２１に形成された静電荷像を顕像化してトナー像を形成する現像器２３と、感光体２１に形成されたトナー像を画像支持体に転写させる転写部２４と、感光体２１に密着した画像支持体を分離させる分離部２５と、画像支持体の表面に転写されたトナー像を定着させる定着装置３０とを備えてなる。図３において、２７は搬送機構、２８はクリーニング部である。
【００２６】
定着装置３０は、画像支持体のトナー像が転写された面に接する定着加熱ローラ３１と、これに圧着されるよう設けられた加圧ローラ３２とを備えてなり、定着加熱ローラ３１内には、メインヒータランプ３３とサブヒータランプ３４が設けられており、これにより、画像支持体の大きさの差にかかわらず当該定着加熱ローラ３１の温度分布を設定温度域において均一化すること、あるいは定着加熱ローラ３１の温度の立ち上がり時間を短縮することなどが可能である。
【００２７】
そして、定着装置３０には、定着加熱ローラ３１を加熱するメインヒータランプ３３とサブヒータランプ３４が複数のスイッチ素子を介して共通の交流電源に接続され、各スイッチ素子の状態を制御することによりメインヒータランプ３３とサブヒータランプ３４が直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に構成されたヒータランプ点灯回路と、このヒータランプ点灯回路における各スイッチ素子の状態を制御するスイッチ素子制御手段とを備えてなるヒータランプ制御装置（図示せず）が設けられている。
【００２８】
この画像形成装置における定着加熱ローラ３１の設定温度域は、例えば設定温度を含む１〜５℃の範囲であることが好ましい。
【００２９】
この画像形成装置においては、並列接続状態で点灯されている定着装置３０のメインヒータランプ３３とサブヒータランプ３４が消灯される際に、ヒータランプ制御装置のスイッチ素子制御手段によりヒータランプ点灯回路の各スイッチ素子の状態が制御されて、メインヒータランプ３３とサブヒータランプ３４が直列接続状態を経由して消灯される。
【００３０】
また、定着装置３０のメインヒータランプ３３とサブヒータランプ３４を並列接続状態から直列接続状態に切り替える際には、ヒータランプ制御装置のスイッチ素子スイッチ素子制御手段によりヒータランプ点灯回路の各スイッチ素子の状態が制御されて、すべてのスイッチ素子が同時にオフ状態になる全スイッチ素子オフ状態を経由して直列接続状態とされる。
全スイッチオフ状態とされる時間は、交流電源よりの交流電流の５波長分に相当する時間以下とされる。
【００３１】
以上のような画像形成装置によれば、ヒータランプ制御装置により並列接続状態で点灯されている定着装置３０のメインヒータランプ３３およびサブヒータランプ３４が直列接続状態を経由して消灯されるので、ヒータランプ点灯回路に流れる逆流過大電流は、そのピーク値が抑制されたものとなる。その結果、逆流過大電流による微妙な電圧変動によって誤動作を起こしうる、例えば画像形成装置の各構成要素の作動を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）や他の回路を確実に作動させることができ、従って、高い信頼性が得られる。
【００３２】
また、定着装置の複数のヒータランプを並列接続状態から直列接続状態に切り替える際に、すべてのスイッチ素子がオフ状態になる全スイッチ素子オフ状態を経由するので、デッドショートが発生することがなく、従って、高い信頼性を得ることができる。
【００３３】
以上のように、本発明の画像形成装置においては、加熱源として出力電力が大きいヒータランプを複数用いた場合であっても、並列接続状態で点灯されている複数のヒータランプを消灯させる際に発生する逆流過大電流のピーク値を抑制することができ、従って、出力電力が大きいヒータランプを加熱源として備えた定着装置を有する場合に特に有用である。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の態様に限定されるものではない。例えば、加熱源となるヒータランプの数は特に限定されるものではなく、画像形成装置の定着装置には、圧着ローラに近接する位置にヒータランプが設けられていてもよい。この場合においても、画像形成装置の動作状態に応じて、その点灯状態が独立してオン−オフ制御される。
【００３５】
また、例えば画像形成装置内において紙詰まりが生じるなど、異常が発生した場合には、各々のヒータランプは、直列接続状態を経由することなしに消灯される。
【００３６】
【実施例】
＜実施例１＞
出力電力が９００Ｗのメインヒータランプ（３３）と、出力電力が１０００Ｗのサブヒータランプ（３４）の２つのハロゲン白熱ランプが加熱源として設けられた定着加熱ローラを有する定着装置（３０）を備えた画像形成装置を用い、定着加熱ローラ（３１）の設定温度を２０７℃、設定温度域を２０５〜２０８℃、全スイッチオフ状態とされる時間（ｔ）を２０ｍｓｅｃ、メインヒータランプ（３３）とサブヒータランプ（３４）が直列接続状態に保持される時間を３ｓｅｃに設定して、並列接続状態で安定に点灯されているメインヒータランプ（３３）とサブヒータランプ（３４）を、直列接続状態を経由させて消灯させた。このときに、ヒータランプ点灯回路に流れた逆流過大電流のピーク値を計測したところ、２．００Ａ（アンペア）であった。
【００３７】
＜比較例１＞
実施例１と同様の画像形成装置において、並列接続状態で安定に点灯されているメインヒータランプ（３３）とサブヒータランプ（３４）を直列接続状態を経由させずに並列接続状態から直接的に消灯させた場合に、ヒータランプ点灯回路に流れた逆流過大電流のピーク値を計測したところ、３．５６Ａ（アンペア）であった。
【００３８】
【発明の効果】
本発明のヒータランプ制御装置によれば、各スイッチ素子の状態を制御して並列接続状態で点灯されている複数のヒータランプを、一旦、合成抵抗値が大きい直列接続状態を経由して消灯させるので、ヒータランプを並列接続状態から直列接続状態に切り替えるときにも、また直列接続状態から消灯させるときにも、これらに伴って流れる逆流過大電流は、そのピーク値が抑制されたものとなり、結局、ヒータランプの消灯に伴って大きな逆流過大電流が生ずることが抑止される。
【００３９】
また、本発明のヒータランプ制御装置によれば、複数のヒータランプを並列接続状態から直列接続状態に切り替える際に、すべてのスイッチ素子が同時にオフ状態になる全スイッチ素子オフ状態を経由することにより、瞬間的であるにせよ、すべてのスイッチ素子が同時にオン状態となることがなく、従って、デッドショートが発生することが完全に回避される。
【００４０】
本発明の画像形成装置によれば、ヒータランプを消灯させる際に発生する逆流過大電流が抑制される結果、逆流過大電流による微妙な電圧変動によって誤動作を起こしうる、例えば画像形成装置の各構成要素の作動を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）や他の回路を確実に作動させることができ、従って、高い信頼性を得ることができる。
【００４１】
また、本発明の画像形成装置によれば、定着装置の複数のヒータランプを並列接続状態から直列接続状態に切り替える際に、すべてのスイッチ素子がオフ状態になる全スイッチ素子オフ状態を経由するので、デッドショートが発生することがなく、従って、高い信頼性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヒータランプ制御装置におけるヒータランプ点灯回路の一例を示す回路構成図である。
【図２】並列接続状態で安定に点灯されているメインヒータランプとサブヒータランプの両者を消灯させる場合におけるヒータランプ点灯回路の動作説明図である。
【図３】本発明の画像形成装置の構成の主要部の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ メインヒータランプ
１２ サブヒータランプ
１３ 交流電源
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３ スイッチ素子
２１ 感光体
２２ 帯電部
２３ 現像器
２４ 転写部
２５ 分離部
２７ 搬送機構
２８ クリーニング部
３０ 定着装置
３１ 定着加熱ローラ
３２ 加圧ローラ
３３ メインヒータランプ
３４ サブヒータランプ
３５ 温度検知手段
Claims (6)
- 複数のヒータランプが複数のスイッチ素子を介して共通の交流電源に接続され、スイッチ素子制御手段によって各スイッチ素子の状態を制御することにより、当該複数のヒータランプが直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に構成されたヒータランプ点灯回路を備えてなり、
スイッチ素子制御手段は、並列接続状態で点灯されている当該複数のヒータランプを消灯させる際に、直列接続状態を経由して消灯するよう各スイッチ素子を制御することを特徴とするヒータランプ制御装置。 - 複数のヒータランプが複数のスイッチ素子を介して共通の交流電源に接続され、スイッチ素子制御手段によって各スイッチ素子の状態を制御することにより、当該複数のヒータランプが直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に構成されたヒータランプ点灯回路を備えてなり、
スイッチ素子制御手段は、並列接続状態で点灯されている当該複数のヒータランプを消灯させる際に、直列接続状態を経由して消灯するよう各スイッチ素子を制御すると共に、当該複数のヒータランプを並列接続状態から直列接続状態に切り替える際に、すべてのスイッチ素子が同時にオフ状態になる短時間の全スイッチ素子オフ状態を経由して直列接続状態になるよう各スイッチ素子を制御することを特徴とするヒータランプ制御装置。 - 全スイッチ素子オフ状態にされる時間が、交流電源よりの交流電流の５波長分に相当する時間以下であることを特徴とする請求項２に記載のヒータランプ制御装置。
- 複数のヒータランプを加熱源とする定着加熱ローラを備えてなる定着装置を有する画像形成装置において、
定着装置は、定着加熱ローラを加熱する複数のヒータランプが複数のスイッチ素子を介して共通の交流電源に接続され、各スイッチ素子の状態を制御することにより当該複数のヒータランプが直列接続状態と並列接続状態との間で切り替え可能に構成されたヒータランプ点灯回路と、このヒータランプ点灯回路における各スイッチ素子を制御するスイッチ素子制御手段とを備えてなるヒータランプ制御装置を有してなり、
並列接続状態で点灯されている当該複数のヒータランプが消灯される際に、直列接続状態を経由して消灯されることを特徴とする画像形成装置。 - 複数のヒータランプが並列接続状態から直列接続状態に切り替えられる際に、すべてのスイッチ素子が同時にオフ状態になる短時間の全スイッチ素子オフ状態を経由して直列接続状態とされることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
- 全スイッチ素子オフ状態にされる時間が交流電源よりの交流電流の５波長分に相当する時間以下であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
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