JP4324969B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば電力制御を行う定着装置に関する。

従来の定着装置として、特許文献１のように、電磁誘導加熱により被加熱部を加熱させるものがある。このような定着装置での電磁誘導加熱を制御する制御手段は、被加熱部への加熱量を本体制御部から指示された所定量に制御するために、入力電力から電力フィードバック制御をし、当該電磁誘導加熱の加熱電力出力の更新を行っている。
特開２００１−１０９３０７号公報

しかし、上記従来の定着装置では、本体制御部が、加熱電力出力の変更指示を制御手段へ出しても、電力フィードバックを行う場合にしか加熱電力出力が変更されず、本体制御部の指示通りに、定着装置を制御できないという問題点があった。また、定着装置には、その他の付属装置があり、定着装置全体で限られた電流の中で各付属装置に電流を割り当てるために、定着装置の制御手段の加熱電力出力の変更指示に対する応答速度を向上することが求められていた。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、本体制御部から指示された加熱量の変更に対する応答速度を向上させた定着装置を提供することを目的とする。

本発明における請求項１の定着装置では、本体制御部からの加熱量の変更時には、制御手段が所定の制御周期を待たずに設定電力を更新することにより、本体制御部が意図する加熱パターンにより定着装置の温度制御を行うことができる。また、電力指示応答時間が早くなることで、最大定格電流を当該定着装置を組み込んだ被組込装置全体で有効に利用できるようになり、使用者の使い勝手を向上させることができる。

本発明の請求項１によると、本体制御部から指示された加熱量の変更に対する応答速度を向上させた定着装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明における定着装置の好ましい実施例を説明する。

図１に基づいて、本実施例における電気的構成を説明すると、１は例えばＡＣ１００Ｖの交流電源、２は交流電源１からの交流電力を直流入力電力に変換する例えばダイオードブリッジと平滑コンデンサとチョークコイルとからなる直流整流回路であり、この直流整流回路２からの直流入力電力が、共振コンデンサ８と逆方向ダイオードを内蔵したスイッチング素子４との直列回路に供給される。また、３は加熱手段としての誘導加熱コイルであり、この誘導加熱コイル３は共振コンデンサ８と並列に接続される。共振コンデンサ８とスイッチング素子４との直列回路は、前記直流入力電力を高周波電力に変換するインバータ回路に相当する。そして、スイッチング素子４のゲートに供給されるパルス駆動信号によりスイッチング素子４をスイッチング動作させ、誘導加熱コイル３と共振コンデンサ８との間で共振を起こすことで、誘導加熱コイル３に高周波電流を流すように構成している。

前記誘導加熱コイル３を所望の設定電力で出力させるための電力フィードバック制御手段として、前記インバータ回路に供給する入力電圧を検知する入力電圧検知手段６と、入力電流を検知する入力電流検知手段７と、この入力電圧検知手段６と入力電流検知手段７で得られた検知結果を基に、スイッチング素子４のスイッチング動作すなわちオン時間を可変制御する例えばマイクロコンピュータなどからなる加熱制御手段としての誘導加熱制御回路10がそれぞれ設けられる。そして、５は磁性材料からなる被加熱部である定着ローラ、９は定着ローラ５の温度を検知するセンサであり、センサ９が検知した定着ローラ５の温度は、温度情報として誘導加熱制御回路10に対して加熱量の指示を行う例えばマイクロコンピュータなどからなる本体制御部としての本体制御回路11へ出力される。すなわち、本体制御回路11は、センサ９と誘導加熱制御回路10とにそれぞれ電気的に接続されている。

次に、上記構成についてその作用を説明する。直流整流回路２は交流電源１から供給される交流電力を直流入力電力に変換し、この直流入力電力を誘導加熱コイル３に供給する。誘導加熱制御回路10は、共振コンデンサ８と、この共振コンデンサ８と並列回路をなす誘導加熱コイル３との間で共振が起こるタイミングで、スイッチング素子４をスイッチング動作させる。これにより、誘導加熱コイル３に高周波電流が供給され、誘導加熱コイル３から交番磁界が発生して、誘導加熱コイル３に近接して置かれた定着ローラ５が電磁誘導加熱される。

誘導加熱制御回路10は、本体制御回路11の設定温度とセンサ９の温度情報とに基づき、入力電圧検知手段６及び入力電流検知手段７からの検知出力を監視しながら、スイッチング素子４のオン・オフ時間（デューティ比）を制御する。より詳細に説明すると、誘導加熱制御回路10は、入力電圧検知手段６と入力電流検知手段７とからそれぞれ入力された検知出力をもとに、定常時は一定周期毎に前記直流入力電力をフィードバックし、フィードバックした直流入力電力と本体制御回路11からの指示電力すなわち設定電力を比較して、該設定電力に近づけるように誘導加熱コイル３の加熱電力出力を更新している。これにより、定着ローラ５の温度が所望の設定温度に近づくように、誘導加熱コイル３を流れる電流ひいては定着ローラ５に供給される誘導加熱電力が制御され、定着ローラ５の温度調節が行われる。

ここで、前記フィードバック周期について説明する。入力電圧検知手段６と入力電流検知手段７とによりフィードバックした直流入力電力は、例えば脈動などにより変動するため、当該変動分を考慮した平均電力を取り、安定した値とする必要がある。当該直流入力電力のサンプリング周期を５０Ｈｚすなわち２０ｍｓｅｃとすると、本実施例では、２０周期分の平均電力をとるよう構成されている。すなわち、本実施例では、４００ｍｓｅｃがフィードバック周期の基準となる。

従来は、本体制御回路11から電力指示が変更されても一定周期毎にしか加熱電力出力の設定電力を更新していなかったため、最大でフィードバック周期時間の加熱電力出力更新遅れがあった。しかし、本実施例では、後述するように、フィードバック周期途中で本体制御回路11から設定電力の変更があった場合には、更新周期を待たずに前回フィードバックされた入力電力をもとにして設定電力との比較を行い、加熱電力出力の更新を行っている。

図２に誘導加熱制御回路10の電力更新プログラムのフローチャートを示す。本体制御回路11からの指示電力の変更がなければ、通常のフィードバック周期まで待ち（ステップＳ100，Ｓ101）、通常のフィードバック周期が終了したら、フィードバック周期を再設定し（ステップＳ102）、入力電圧検知手段６と入力電流検知手段７とからそれぞれ入力された検知出力から入力電力の計算をする（ステップＳ103）。続いて、該入力電力をメモリＡに入れ（ステップＳ104）、本体制御回路11からの指示電力をメモリＢに入れ設定電力とする（ステップＳ105）。メモリＡ，Ｂの値から加熱電力更新値を演算し（ステップＳ106）、加熱電力出力を更新する（ステップＳ107）。

一方、本体制御回路11からの指示電力の変更があれば、当該指示電力をメモリＢに入れ設定電力とする（ステップＳ105）。メモリＡに保存されている前回の入力電力値とメモリＢに保存されている新たな設定電力値とから加熱電力更新値を演算し（ステップＳ106）、加熱電力出力を更新する（ステップＳ107）。このように、誘導加熱制御回路10は、本体制御回路11から電力指示の変更があった場合には、フィードバック周期の終了を待たずに設定電力を再設定し、前回のフィードバック周期で読み込んだ入力電力を用いて加熱電力更新値を演算し、加熱電力出力を更新している。これにより、本体制御回路11からの指示内容が直ちに加熱電力出力に反映され、本体制御回路11が意図する加熱パターンにより定着装置を構成する定着ローラ５の温度制御を行うことができる。また、定着装置として本体制御回路11からの電力指示に対する応答時間が早くなることで、最大定格電流を当該定着装置を組み込んだ例えば複写機などの被組込装置全体で有効に利用できるようになり、使用者の使い勝手を向上させることができる。

以上のように本実施例では、入力電力を検知して誘導加熱コイル３への電力供給を制御する加熱制御手段としての誘導加熱制御回路10とを備え、誘導加熱制御回路10は、本体制御部としての本体制御回路11から定着ローラ５への加熱量の変更指示が行われた場合には、所定の制御周期としてのフィードバック周期に優先させて誘導加熱コイル３への電力供給を変更するものである。

このようにすると、本体制御回路11から定着ローラ５への加熱量の変更指示があった場合には、誘導加熱制御回路10がフィードバック周期を待たずに誘導加熱コイル３への電力供給の設定電力を更新することにより、本体制御回路11が意図する加熱パターンにより定着装置の温度制御を行うことができる。また、電力指示応答時間が早くなることで、最大定格電流を当該定着装置を組み込んだ例えば複写機などの被組込装置全体で有効に利用できるようになり、使用者の使い勝手を向上させることができる。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。誘導加熱制御回路10と本体制御回路11とを一体に形成してもよい。また、当該定着装置は、複写機以外にも種々の装置に適用可能である。

本発明の実施例における定着装置の電気的構成を示す説明図である。 同上、定着装置に搭載された電力更新プログラムのフロー図である。

符号の説明

３ 誘導加熱コイル（加熱手段）
５ 定着ローラ（被加熱部）
10 誘導加熱制御回路（制御手段）
11 本体制御回路（本体制御部）

Claims (1)

1. 被加熱部を電磁誘導加熱する加熱手段と、一定周期毎の電力フィードバックにより電力を制御する制御手段とを備え、前記周期は、フィードバックに使用する、サンプリングに必要な周期であり、前記制御手段は、本体制御部からの加熱量の変更時には、前記電力フィードバックの更新周期に優先させて設定電力を再設定し、前回フィードバックされた入力電力と変更後の設定電力との比較に基いて加熱電力を変更するものであることを特徴とする定着装置。

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