JP5018224B2 - Image forming apparatus and power conversion method - Google Patents

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Description

この発明は、熱定着装置の熱源に電力供給するのに用いられる電力変換装置を備えた画像形成装置、及びこの画像形成装置で実行される電力変換方法に関する。
This invention relates to an image forming apparatus having a power converter used to power the heat source of Netsujo deposition apparatus, and a power conversion method executed in the image forming apparatus.

一般に、例えば画像形成装置における熱定着装置では、トナー像が転写された状態の記録紙を加熱ローラ及び加圧ローラ間に通過させながら該トナー像を定着させる熱ローラ方式やベルト方式の加熱手段が使用されており、電力負荷である熱源としては、ハロゲンヒータ等が使用されている。   In general, for example, in a heat fixing device in an image forming apparatus, there is a heat roller type or belt type heating unit that fixes a toner image while passing the recording paper on which the toner image is transferred between a heating roller and a pressure roller. A halogen heater or the like is used as a heat source that is used and is a power load.

ところで、画像形成装置では、前記熱定着装置での電力消費が大きなウェイトを占めていることから、この熱定着装置での電力消費の低減化を進めることが画像形成装置全体の省エネルギー化につながることになる。このため、例えば、熱定着動作の待機時に前記加熱ローラの温度を一定に保持させておくことにより、熱定着時に短時間で熱定着可能な温度に上げられるようにしてあるが、待機時に加熱ローラの温度を一定に保持させておくことにより、熱定着装置を使用しない状態でも電力(全体の7割程度)が消費される。   By the way, in the image forming apparatus, since the power consumption in the thermal fixing device occupies a large weight, the reduction of the power consumption in the thermal fixing device leads to energy saving of the entire image forming apparatus. become. For this reason, for example, by keeping the temperature of the heating roller constant during standby for thermal fixing operation, the temperature can be increased to a temperature at which heat fixing can be performed in a short time during thermal fixing. By keeping the temperature constant, electric power (about 70% of the whole) is consumed even when the heat fixing device is not used.

そこで、待機時の電力を削減するモード(低電力モードまたはスリープモード)を設けて省エネルギー化を図るのが一般的になっている。   Therefore, it is common to save energy by providing a mode (low power mode or sleep mode) for reducing power during standby.

しかし、熱定着装置における加熱ローラの温度が低下すると、次回使用時の待ち時間が長くなるため、加熱ローラの温度が低下した場合には、ウォームアップ時に大きな電力を投入して、定着可能な温度に一気に上昇させる方策が採られている。   However, if the temperature of the heating roller in the thermal fixing device decreases, the waiting time for the next use becomes longer, so if the temperature of the heating roller decreases, a large electric power is applied at the time of warm-up, and the temperature at which fixing is possible Measures to raise at a stretch are taken.

また、ウォームアップ時間の短縮や省エネルギー化の要望から、急速加熱、高効率加熱が行える電磁誘導加熱方式が注目されているものの、日本国内では、一般的に、商用交流電源では定格100V、15Aを使用することが多く、電力の最大投入量が限られているのが現状である。   In addition, electromagnetic induction heating systems capable of rapid heating and high-efficiency heating are attracting attention because of demands for shortening warm-up time and energy saving. It is often used and the maximum amount of power input is limited.

これを改善するために、従来、熱定着装置では、直流の補助電源による補助熱源を別途用意し、主電源及び補助電源の双方の電力を熱源に供給することにより、前記ウォームアップ時間を短縮させる方法も知られている。   In order to improve this, conventionally, in the heat fixing device, an auxiliary heat source by a DC auxiliary power source is separately prepared, and the power of both the main power source and the auxiliary power source is supplied to the heat source, thereby shortening the warm-up time. Methods are also known.

一方、従来、熱源に対して導通制御を行うとともに、熱源に対する電力供給時に交流/直流を切り替えるようにした技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−184963号公報
On the other hand, conventionally, a technique has been proposed in which conduction control is performed on a heat source and AC / DC is switched when power is supplied to the heat source (see, for example, Patent Document 1).
JP 2004-184963 A

しかし、上記した従来技術では、ウォームアップ時には、交流電源及び直流電源の両方を作動させなければならないうえ、主電源と補助電源に別々の熱源を設けていたから、構成が複雑になる。   However, in the above-described prior art, at the time of warm-up, both the AC power source and the DC power source must be operated, and separate heat sources are provided for the main power source and the auxiliary power source, so the configuration becomes complicated.

また、前記特許文献1に記載された技術のように、単に熱源に対する電力供給時に交流/直流を切り替えるだけでは、交流の場合と直流の場合とで同じ規定電力値が得られないため、熱源に対する高精度な電力制御を行うことができない。   In addition, as in the technique described in Patent Document 1, simply switching between AC and DC when supplying power to the heat source cannot obtain the same specified power value in the case of AC and in the case of DC, High-precision power control cannot be performed.

この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、交流、直流各電源毎に定着装置の加熱用熱源を設ける必要もなく、一つの加熱用熱源に対して交流の主電源と直流の補助電源のいずれかを切り替え使用することで交流電力の投入量の上限に対処できるうえ、いずれの電源によっても等価な電力を供給できて熱源に対して高精度な電力制御を行うことができる電力変換装置を備えた画像形成装置、及びこの画像形成装置で実行される電力変換方法を提供することを課題としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is not necessary to provide a heating heat source for the fixing device for each AC and DC power source , and an AC main power source and a DC auxiliary for one heating heat source . Power conversion that can cope with the upper limit of the input amount of AC power by switching one of the power supplies, and can supply equivalent power with any power supply and perform highly accurate power control on the heat source An object of the present invention is to provide an image forming apparatus including the apparatus and a power conversion method executed by the image forming apparatus .

上記課題は、以下の手段によって解決される。
(1)加熱用熱源を有する定着装置と、前記加熱用熱源に電力を供給する電力変換装置とを備え、前記電力変換装置は、前記加熱用熱源に対する交流電源からの電力供給と直流電源からの電力供給を切り替える切り替え手段と、スイッチング素子を備え、該スイッチング素子のスイッチング動作により、前記切り替え手段により切り替えられた交流電源からの電力または直流電源からの電力を、交流電源からの電力と直流電源からの電力とで波形が異なる高周波出力に変換して前記加熱用熱源に供給するインバータと、前記切り替え手段により切り替えられた交流電源からの電力供給時と直流電源からの電力供給時に、等価な電力が前記加熱用熱源に供給されるように前記インバータを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置
(2)前記制御手段は、交流電源からの電力に切り替えられたときの前記インバータの出力のピーク値と、直流電源からの電力に切り替えられたときのインバータの出力のピーク値との比率を補正する電力制御を行うことで、等価な電力を前記加熱用熱源に供給する前項1に記載の画像形成装置
(3)前記制御手段は、前記加熱用熱源に供給される電力の制御を、交流電源の半周期の整数倍を1単位として行う前項1または2に記載の画像形成装置
(4)画像形成装置における定着装置の加熱用熱源に対する交流電源からの電力供給と直流電源からの電力供給を切り替える切り替えステップと、スイッチング素子を備えたインバータの前記スイッチング素子のスイッチング動作により、前記切り替えられた交流電源からの電力または直流電源からの電力を、交流電源からの電力と直流電源からの電力とで波形が異なる高周波出力に変換して前記加熱用熱源に供給するステップと、前記切り替えられた交流電源からの電力供給時と直流電源からの電力供給時に、等価な電力が前記加熱用熱源に供給されるように前記インバータを制御するステップと、を備えたことを特徴とする画像形成装置で実行される電力変換方法。
The above problem is solved by the following means.
(1) A fixing device having a heating heat source and a power conversion device that supplies power to the heating heat source, wherein the power conversion device supplies power from an AC power source to the heating heat source and from a DC power source. Switching means for switching power supply and a switching element, and by switching operation of the switching element, the power from the AC power source or the power from the DC power source switched by the switching means is changed from the power from the AC power source and the DC power source. the power and the inverter to be supplied to said heating heat source waveform is converted to a different radio frequency output at the time of power supply from the DC power supply and when power supply from the AC power source has been switched by said toggle means, equivalent image type, wherein the power is provided and a control unit for controlling the inverter to be supplied to said heating heat source Apparatus.
(2) the control means, correction and peak value of the output of the inverter when it is switched to the power from the AC power supply, the ratio between the peak value of the output of the inverter when it is switched to the power from the DC power source 2. The image forming apparatus according to item 1, wherein equivalent power is supplied to the heating heat source by performing power control.
(3) The image forming apparatus according to (1) or (2), wherein the control unit performs control of electric power supplied to the heating heat source with an integral multiple of a half cycle of an AC power supply as one unit.
(4) In the image forming apparatus, the switching is performed by a switching step of switching power supply from an AC power supply to a heat source for heating of the fixing device and power supply from the DC power supply, and switching operation of the switching element of the inverter having the switching element. Converting the power from the AC power source or the power from the DC power source into a high frequency output having different waveforms between the power from the AC power source and the power from the DC power source and supplying the high frequency output to the heating heat source, and the switching And controlling the inverter so that equivalent power is supplied to the heating heat source when power is supplied from the AC power source and when power is supplied from the DC power source. Power conversion method executed in

前項(1)に記載の発明によれば、交流電源からの電力と直流電源からの電力のいずれか一方が切り替え手段を介してインバータに入力されると、この入力が、交流電源からの電力と直流電源からの電力とで波形が異なる高周波出力に電力変換されて定着装置の加熱用熱源に供給される。制御回路は、切り替え手段により切り替えられた交流電源からの電力供給時と直流電源からの電力供給時に、等価な電力がインバータから加熱用熱源に供給されるように電力を制御する。
According to the invention described in the preceding paragraph (1), when either one of the power from the AC power source or the power from the DC power source is input to the inverter through the switching means, this input is converted into the power from the AC power source. The power is converted into a high-frequency output having a waveform different from that of the power from the DC power supply and supplied to the heating heat source of the fixing device . Control circuit, when the power supply from the DC power supply and when power supply from the AC power source has been switched by the cut re unit, equivalent power to control the power to be supplied to the heating source for heating from the inverter.

つまり、交流電源及び直流電源毎に熱源を設けることなく、一つの加熱用熱源に対して、交流電源及び直流電源のいずれからも電力を供給でき、例えば、加熱用熱源への交流電源による電力供給に上限がある場合に、直流電源を利用して交流電源の場合と等価な電力を加熱用熱源へ供給することができる。しかも、交流電源からの電力供給時と直流電源からの電力供給時のいずれにおいても、等価な電力がインバータから加熱用熱源に供給されるから、加熱用熱源に対する高精度な電力制御を行うことができる。従って、熱定着装置のウォームアップ時等に、交流電源での電力供給に上限がある場合に、直流電源を利用して交流電源の場合と等価な電力を熱定着装置の熱源へ供給することができる画像形成装置となしうる。
That is, without providing a heat source for each AC power source and DC power source , power can be supplied from either the AC power source or the DC power source to one heating heat source . For example, power supply by the AC power source to the heating heat source When there is an upper limit, the power equivalent to that of the AC power source can be supplied to the heating heat source using the DC power source . Moreover, since the equivalent power is supplied from the inverter to the heating heat source both when supplying power from the AC power source and when supplying power from the DC power source , it is possible to perform highly accurate power control on the heating heat source . it can. Therefore, when there is an upper limit to the power supply by the AC power source, such as when the heat fixing device is warmed up, the DC power source can be used to supply power equivalent to that of the AC power source to the heat source of the heat fixing device. The image forming apparatus can be made.

前項(2)に記載の発明によれば、制御手段は、交流電源からの電力に切り替えられたときの電力変換手段の出力のピーク値と、直流電源からの電力に切り替えられたときの電力変換手段の出力のピーク値との比率を補正する電力制御が行われることにより、交流電源からの電力供給時と直流電源からの電力供給時に、比較的簡単な制御で等価な電力を的確に加熱用熱源に供給することができる。
According to the invention described in item (2), the control means converts the peak value of the output of the power conversion means when switched to power from the AC power supply and the power conversion when switched to power from the DC power supply. By performing power control that corrects the ratio to the peak value of the output of the means, it is possible to accurately heat equivalent power with relatively simple control when supplying power from an AC power supply and when supplying power from a DC power supply . It can be supplied to a heat source .

前項(3)に記載の発明によれば、加熱用熱源に供給される電力の制御が、交流電源の半周期の整数倍を1単位として行われるから、交流電源からの電力供給時と直流電源からの電力供給時に、等価な電力の加熱用熱源への供給を、確実に行うことができる。
According to the invention described in item (3) above, since the power supplied to the heating heat source is controlled by an integral multiple of a half cycle of the AC power supply as one unit, the power supply from the AC power supply and the DC power supply At the time of power supply from, an equivalent power can be reliably supplied to the heating heat source .

前項(4)に記載の発明によれば、定着装置の加熱用熱源への交流電源による電力供給に上限がある場合に、直流電源を利用して交流電源の場合と等価な電力を前記加熱用熱源へ供給することができる。
According to the invention described in item (4) above, when there is an upper limit in the power supply by the AC power source to the heating heat source of the fixing device , the DC power source is used to supply power equivalent to that in the AC power source for the heating. Can be supplied to a heat source .

以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、この発明に係る電力変換装置が用いられた画像形成装置の熱定着装置を示す概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a thermal fixing device of an image forming apparatus in which a power conversion device according to the present invention is used.

図1において、この熱定着装置は、加熱ローラ1と、加圧ローラ2と、負荷である熱源としての加熱部3と、温度検出部4とを備えている。   In FIG. 1, the thermal fixing device includes a heating roller 1, a pressure roller 2, a heating unit 3 as a heat source as a load, and a temperature detection unit 4.

前記加熱ローラ1は、図示しない回転駆動源による駆動力によって回転し、加圧ローラ2との間のニップ部5に、トナー像が転写された記録紙6を通過させた際に、加熱によって前記トナー像を記録紙上に画像として定着させるものである。   The heating roller 1 is rotated by a driving force from a rotation driving source (not shown), and when the recording paper 6 onto which the toner image has been transferred is passed through the nip portion 5 between the heating roller 1 and the pressure roller 2, the heating roller 1 is heated. The toner image is fixed on the recording paper as an image.

前記加熱部3は、加熱ローラ1を加熱するものであり、例えば加熱ローラ1を直接加熱する電磁誘導コイルが使用されている。勿論、熱源は電磁誘導コイルに限らず、ヒータのような発熱体等も採用可能である。また、この加熱部3を加熱ローラ1に内蔵した構成であってもよい。   The heating unit 3 heats the heating roller 1. For example, an electromagnetic induction coil that directly heats the heating roller 1 is used. Of course, the heat source is not limited to the electromagnetic induction coil, and a heating element such as a heater may be employed. Moreover, the structure which incorporated this heating part 3 in the heating roller 1 may be sufficient.

前記温度検出部4は、前記加熱部3による加熱温度、つまり、加熱ローラ1の温度を検出するとともに、その温度検出信号を熱定着制御部(図2及び図3参照)21に送出するようになっている。   The temperature detection unit 4 detects the heating temperature by the heating unit 3, that is, the temperature of the heating roller 1, and sends the temperature detection signal to the heat fixing control unit (see FIGS. 2 and 3) 21. It has become.

ここで、従来一般の電力変換装置の一例を図2の電気的的構成を示すブロック図で説明する。   Here, an example of a conventional general power converter will be described with reference to the block diagram showing the electrical configuration of FIG.

図2おいて、この電力変換装置は、交流電源12と、電力変換手段としてのインバータ11と、前記加熱部3と、前記温度検出部4と、熱定着制御部21とを備えている。   In FIG. 2, the power conversion apparatus includes an AC power supply 12, an inverter 11 as power conversion means, the heating unit 3, the temperature detection unit 4, and a thermal fixing control unit 21.

前記インバータ11は、交流電源12から商用電力供給路13を通じて供給された商用交流電力を図示しないスイッチング素子のスイッチング動作を利用して高周波の交番電力に変換して、高周波電力供給路14を通じて前記加熱部3に供給するものである。   The inverter 11 converts commercial AC power supplied from the AC power source 12 through the commercial power supply path 13 into high-frequency alternating power using a switching operation of a switching element (not shown), and heats the heating through the high-frequency power supply path 14. It supplies to the part 3.

なお、スイッチング素子としては、例えばMOSFET、IGBT、トランジスタ等の公知のものが使用される。   As the switching element, for example, a known element such as a MOSFET, IGBT, or transistor is used.

前記熱定着制御部21は、前記温度検出部4からの温度検出信号22を受けて、出力電力制御信号23を前記インバータ14に送出して該インバータ14の出力を制御する。   The thermal fixing controller 21 receives the temperature detection signal 22 from the temperature detector 4 and sends an output power control signal 23 to the inverter 14 to control the output of the inverter 14.

上記のように、交流電源12から商用電力供給路13を通じて供給された商用交流電力がインバータ11により高周波電力に変換されて、高周波電力供給路14を通じて前記加熱部3に供給され、該加熱部3の発熱作用により加熱ローラ1が加熱される。   As described above, commercial AC power supplied from the AC power supply 12 through the commercial power supply path 13 is converted into high-frequency power by the inverter 11 and supplied to the heating unit 3 through the high-frequency power supply path 14. The heating roller 1 is heated by the heat generating action.

加熱ローラ1の温度を検出した温度検出部4からの温度検出信号22が前記熱定着制御部21に出力されると、該熱定着制御部21により温度検出値に応じた出力電力制御信号23が前記インバータ11に印加される。インバータ11では、熱定着制御部21からの出力電力制御信号23に対応した高周波電力を発生する。   When the temperature detection signal 22 from the temperature detection unit 4 that detects the temperature of the heating roller 1 is output to the thermal fixing control unit 21, an output power control signal 23 corresponding to the temperature detection value is output by the thermal fixing control unit 21. Applied to the inverter 11. The inverter 11 generates high-frequency power corresponding to the output power control signal 23 from the thermal fixing control unit 21.

この高周波電力が高周波電力供給路14を通じて前記加熱部3に供給されると、この加熱部3の発熱によって前記加熱ローラ1が加熱される。つまり、この加熱ローラ1は、温度検出部4と、熱定着制御部21と、インバータ11との制御ループにより一定温度に加熱制御される。   When the high frequency power is supplied to the heating unit 3 through the high frequency power supply path 14, the heating roller 1 is heated by the heat generated by the heating unit 3. That is, the heating roller 1 is controlled to be heated to a constant temperature by a control loop of the temperature detection unit 4, the thermal fixing control unit 21, and the inverter 11.

図3は、この発明の一実施形態における電力変換装置の電気的構成を示すブロック図である。   FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the power conversion device according to the embodiment of the present invention.

図3において、この電力変換装置においては、図2と同じ構成のインバータ11や熱定着制御部21等を備えている他に、前記交流電源12の出力側に整流部45が設けられており、また、直流電源としての蓄電部15が設けられている。   In FIG. 3, in this power converter, in addition to the inverter 11 and the heat fixing controller 21 having the same configuration as in FIG. 2, a rectifier 45 is provided on the output side of the AC power source 12, Moreover, the electrical storage part 15 as a DC power supply is provided.

また、前記インバータ13に対する入力として、交流電源12の出力か蓄電部15の出力かを選択できるように、前記整流部45の出力端と蓄電部15の出力端を前記インバータ13の入力端に選択的に切り替え接続可能な切り替え部43が設けられている。この切り替え部43は、前記熱定着制御部21から送出される切り替え指示信号44によって切り替えられるようになっている。   Further, the output terminal of the rectifying unit 45 and the output terminal of the power storage unit 15 are selected as the input terminals of the inverter 13 so that the output of the AC power supply 12 or the output of the power storage unit 15 can be selected as the input to the inverter 13. In addition, a switching unit 43 that can be switched and connected is provided. The switching unit 43 is switched by a switching instruction signal 44 sent from the thermal fixing control unit 21.

更に、前記インバータ11の入力側と前記熱定着制御部21との間には、入力検出部41が介挿されている。この入力検出部41は、前記インバータ11の入力(入力電圧または入力電流)を検出して、入力検出信号42を前記熱定着制御部21に送出するようになっている。   Further, an input detection unit 41 is interposed between the input side of the inverter 11 and the thermal fixing control unit 21. The input detection unit 41 detects the input (input voltage or input current) of the inverter 11 and sends an input detection signal 42 to the thermal fixing control unit 21.

更にまた、前記インバータ11の出力側と前記熱定着制御部21の入力側との間に、該インバータ11から出力される高周波電力を検出する出力検出装置31が介挿されている。この出力検出装置31は、インバータ11から出力される高周波電力を検出すると、出力検出信号32を前記熱定着制御部21に送出するようになっている。   Furthermore, an output detection device 31 that detects high-frequency power output from the inverter 11 is interposed between the output side of the inverter 11 and the input side of the thermal fixing control unit 21. When detecting the high frequency power output from the inverter 11, the output detection device 31 sends an output detection signal 32 to the thermal fixing controller 21.

出力検出装置31は、インバータ11からの高周波電力を検出する代わりに、インバータ11の出力電流を検出するようにしてもよい。   The output detection device 31 may detect the output current of the inverter 11 instead of detecting the high-frequency power from the inverter 11.

前記熱定着制御部21は、前記入力検出信号42、出力検出信号32、温度検出部4からの温度検出信号22等を受領して、前記インバータ11による高周波電力を任意の設定値に制御することができる。   The thermal fixing control unit 21 receives the input detection signal 42, the output detection signal 32, the temperature detection signal 22 from the temperature detection unit 4, and the like, and controls the high-frequency power by the inverter 11 to an arbitrary set value. Can do.

また、その高周波電力を出力する際のインバータ11への入力の種別を入力検出部41の入力検出信号42から判別し、インバータ11からの高周波電力値及び周波数を前記出力検出装置31の出力検出信号から確認することができる。さらに入力検出信号42から、蓄電部15が所定の閾値以上の出力を有しているかどうかを判断することもできる。   Further, the type of input to the inverter 11 when outputting the high frequency power is determined from the input detection signal 42 of the input detection unit 41, and the high frequency power value and frequency from the inverter 11 are determined as the output detection signal of the output detection device 31. Can be confirmed. Further, it can be determined from the input detection signal 42 whether the power storage unit 15 has an output equal to or greater than a predetermined threshold.

また、熱定着制御部21は、温度検出部4からの温度検出信号22を受けて規定温度値になるように高周波電力の制御を行う他に、入力検出部41からの入力検出信号42を受けてインバータ11に対する入力の種別、つまり交流電源12からの出力に切り替えられたか、蓄電部15からの出力に切り替えられたかを確認して、交流電源12の出力が選択されている場合には、蓄電部15の場合と等価な高周波電力が出力されるようにインバータ11を制御する。インバータに供給されている電力が交流電源12からのものか蓄電部15からのものかの判断は、画像形成装置の全体制御部等からの切り替え指令に基づいて行っても良い。   Further, the thermal fixing control unit 21 receives the temperature detection signal 22 from the temperature detection unit 4 and controls the high frequency power so as to become the specified temperature value, and also receives the input detection signal 42 from the input detection unit 41. The type of input to the inverter 11, that is, whether the output has been switched to the output from the AC power supply 12 or the output from the power storage unit 15 is confirmed. The inverter 11 is controlled so that high frequency power equivalent to the case of the unit 15 is output. The determination of whether the power supplied to the inverter is from the AC power source 12 or the power storage unit 15 may be made based on a switching command from the overall control unit or the like of the image forming apparatus.

更に、熱定着制御部21は、入力検出部41の入力検出信号42に基づいて、交流電源12の周期を検出する。そして、交流電源12の半周期にあたるT1(図4)時間の整数倍を1単位として、1単位毎に前記出力検出装置31を介して前記インバータ11からの高周波電力を検知し、その検知結果に従ってインバータ11におけるスイッチング素子によるスッチング信号の出力波形を決定して前記インバータ11から加熱部3に供給される電力の制御を行うようになっている。   Further, the thermal fixing control unit 21 detects the period of the AC power supply 12 based on the input detection signal 42 of the input detection unit 41. And the high frequency power from the said inverter 11 is detected via the said output detection apparatus 31 for every unit by making integral multiple of T1 (FIG. 4) time which is a half cycle of the alternating current power supply 12 into 1 unit, and according to the detection result The output waveform of the switching signal by the switching element in the inverter 11 is determined, and the electric power supplied from the inverter 11 to the heating unit 3 is controlled.

なお、スイッチング信号については、通電幅を変えるPWM(Pulse Width Modulation)方式に基づく信号であっても良いし、周波数制御方式に基づく信号であってもよい。   The switching signal may be a signal based on a PWM (Pulse Width Modulation) system that changes the energization width, or may be a signal based on a frequency control system.

また、前記熱定着制御部21としては、熱定着装置のみを制御するものであっても良いし、画像形成装置の全体動作を制御する制御部により構成されても良い。   Further, the thermal fixing control unit 21 may control only the thermal fixing device or may be configured by a control unit that controls the overall operation of the image forming apparatus.

図4は、図3の電力変換装置における各部の波形図を示す。   FIG. 4 shows a waveform diagram of each part in the power conversion device of FIG. 3.

図4において、波形1aは、交流電源12の整流(全波整流)出力電圧波形を示し、波形2aは、蓄電部15の出力電圧波形を示す。   In FIG. 4, a waveform 1 a indicates a rectification (full wave rectification) output voltage waveform of the AC power supply 12, and a waveform 2 a indicates an output voltage waveform of the power storage unit 15.

また、波形1Aは、交流電源12からの電力に切り替えられた場合のインバータ11の出力波形を示し、波形2Aは、蓄電部15からの電力に切り替えられた場合のインバータ11の出力波形を示す。   Waveform 1A shows the output waveform of inverter 11 when switched to power from AC power supply 12, and waveform 2A shows the output waveform of inverter 11 when switched to power from power storage unit 15.

インバータ11への電力供給として、前記交流電源12からの電力供給と蓄電部15からの電力供給とが切り替えられたときに、前記インバータ11からの出力が等価でないと、加熱部3に供給される電力が異なることになり、高精度な制御を行うことができない。   When power supply from the AC power supply 12 and power supply from the power storage unit 15 are switched as power supply to the inverter 11, if the output from the inverter 11 is not equivalent, it is supplied to the heating unit 3. Electric power will be different, and high-precision control cannot be performed.

そこで、この実施形態では、交流電源12からの電力に切り替えられた時に出力検出装置31により検出されたインバータ11の出力値(波形1A)と、蓄電部15からの電力に切り替えられた時に出力検出装置31により検出されたインバータ11の出力値(波形2A)とが等価になるように制御される。   Therefore, in this embodiment, the output value (waveform 1A) of the inverter 11 detected by the output detection device 31 when the power is switched from the AC power supply 12 and the output detection when the power is switched from the power storage unit 15. Control is performed so that the output value (waveform 2A) of the inverter 11 detected by the device 31 becomes equivalent.

具体的には、前記交流電源12からの電力に切り替えられた時のインバータ11の出力電圧のピーク値をW1とし、蓄電部15からの電力に切り替えられた時のインバータ11の出力電圧のピーク値をW2とした場合、以下の式となるように、熱定着制御部21によりインバータ11を制御する。   Specifically, the peak value of the output voltage of the inverter 11 when the power is switched from the AC power supply 12 is W1, and the peak value of the output voltage of the inverter 11 is switched to the power from the power storage unit 15. Is W2, the inverter 11 is controlled by the thermal fixing controller 21 so that the following equation is obtained.

W1/W2=k
(但し、k:係数、理論的にはk=√2であるが条件により任意に設定する)。
W1 / W2 = k
(However, k: coefficient, theoretically k = √2, but is arbitrarily set according to the conditions).

このように係数kを使って出力値が等価になるように補正する方法の他に、交流電源12の一周期にわたってインバータ11の高周波出力の全てのピーク電圧値を記憶することにより、補正しても良いし、出力検出装置31によるインバータ11の出力値の検出を時定数を利用した積分回路により行い、その結果に基づいて出力値が等価になるように補正してもよい。   In addition to the method of correcting the output value to be equivalent using the coefficient k as described above, the correction is performed by storing all the peak voltage values of the high frequency output of the inverter 11 over one cycle of the AC power supply 12. Alternatively, the output value of the inverter 11 may be detected by the output detection device 31 using an integration circuit using a time constant, and the output value may be corrected based on the result.

上記構成の電力変換装置では、交流電源12からの電力と直流電源である蓄電部15からの電力とのいずれか一方が前記切り替え部43により切り替えられて前記インバータ11に入力される。   In the power conversion device having the above configuration, either the power from the AC power source 12 or the power from the power storage unit 15 that is a DC power source is switched by the switching unit 43 and input to the inverter 11.

この選択された入力は、インバータ11内部のスイッチング素子のスイッチング動作により高周波電力に変換されてから、前記加熱部3に供給されるから、この加熱部3が発熱し、前記加熱ローラ1が加熱される。   The selected input is converted into high frequency power by the switching operation of the switching element inside the inverter 11 and then supplied to the heating unit 3. Therefore, the heating unit 3 generates heat and the heating roller 1 is heated. The

加熱ローラ1の温度が温度検出部4で検出されて、温度検出信号32が前記熱定着制御部21に印加される。また、入力検出部41によりインバータ11に対する入力種別が検出され、その入力検出信号42が前記熱定着制御部21に印加される。更に、出力検出装置31によりインバータ11からの出力が検出され、その出力検出信号32が前記熱定着制御部21に印加される。   The temperature of the heating roller 1 is detected by the temperature detector 4 and a temperature detection signal 32 is applied to the thermal fixing controller 21. The input detection unit 41 detects the input type for the inverter 11, and the input detection signal 42 is applied to the thermal fixing control unit 21. Further, the output detection device 31 detects the output from the inverter 11, and the output detection signal 32 is applied to the thermal fixing controller 21.

前記熱定着制御部21は、交流電源12からの電力または蓄電部15からの電力に切り替えられると、切り替え前の場合と等価な高周波電力がインバータ11から出力されるように、インバータ11を制御する。   The heat fixing control unit 21 controls the inverter 11 so that when switched to power from the AC power source 12 or power from the power storage unit 15, high-frequency power equivalent to that before switching is output from the inverter 11. .

このような構成により、一つの加熱部3に対して、交流電源12からの電力と蓄電部15からの電力のいずれの場合であっても、等価な高周波電力が加熱部3に供給される。従って、熱定着装置のウォームアップ時に交流電源12からの電力供給に上限がある場合に、直ぐに蓄電部15からの電力供給に切り替えて加熱部3に供給することができる。   With such a configuration, equivalent high-frequency power is supplied to the heating unit 3 with respect to one heating unit 3 regardless of the power from the AC power supply 12 and the power from the power storage unit 15. Therefore, when there is an upper limit in the power supply from the AC power supply 12 at the time of warming up the heat fixing device, the power supply from the power storage unit 15 can be immediately switched to be supplied to the heating unit 3.

図5は、熱定着制御部21による電力制御処理を示すフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart showing power control processing by the thermal fixing control unit 21.

図5において、ステップS1では、前記熱定着制御部21が前記温度検出部4からの温度検出信号22を受領して、検出温度が規定値よりも高いか否かを判断する。   In FIG. 5, in step S1, the thermal fixing controller 21 receives the temperature detection signal 22 from the temperature detector 4, and determines whether or not the detected temperature is higher than a specified value.

検出温度が規定値よりも高ければ(ステップS1でYES)、ステップS3では、熱定着制御部21は、出力電力制御信号23により該インバータ11から出力される電力値が削減されるように制御してから、ステップS4に進む。検出温度が規定値よりも低ければ(ステップS1でNO)、ステップS2で熱定着制御部21は、インバータ11に対して出力電力制御信号23により該インバータ11から出力される電力値が増加されるように制御してから、ステップS4に進む。   If the detected temperature is higher than the specified value (YES in step S1), in step S3, the thermal fixing control unit 21 controls the output power control signal 23 so that the power value output from the inverter 11 is reduced. Then, the process proceeds to step S4. If the detected temperature is lower than the specified value (NO in step S1), in step S2, the thermal fixing control unit 21 increases the power value output from the inverter 11 by the output power control signal 23 to the inverter 11. Then, the process proceeds to step S4.

なお、ステップS1では、検出温度の閾値を設けて、この閾値を判断基準としているが、複数の閾値を設定し、閾値毎に電力の増減量を変えるようにしてもよい。   In step S1, a threshold value of the detected temperature is provided and this threshold value is used as a criterion for determination. However, a plurality of threshold values may be set, and the amount of increase or decrease in power may be changed for each threshold value.

ステップS4では、例えば画像形成装置の全体制御部から入力(電力供給)の切り替え指令が出されたか否かを判断し、切り替え指令がなければ(ステップS4でNO)、ステップS6に進む。入力の切り替え指令があれば(ステップS4でYES)、ステップS5では、切り替え部43に切り替え指示信号44を送出して切り替え動作を行わせてから、ステップS6に進む。   In step S4, for example, it is determined whether or not an input (power supply) switching command is issued from the overall control unit of the image forming apparatus. If there is no switching command (NO in step S4), the process proceeds to step S6. If there is an input switching command (YES in step S4), in step S5, a switching instruction signal 44 is sent to the switching unit 43 to perform a switching operation, and then the process proceeds to step S6.

ステップS6では、インバータ11に対する電力供給が蓄電部15からの電力供給であるか否かを判断し、蓄電部15からの電力出力ではなく交流電源12からの電力供給であれば(ステップS6でNO)、ステップS7では、前記出力検出装置31からの出力検出値(図4のピーク値W1)を係数k倍(例えば√2倍)する決定を行い、ステップS9では、インバータ11におけるスイッチング素子のスイッチング信号波形を決定したのち終了する。ステップS6において、蓄電部15からの電力供給であれば(ステップS6でYES)、ステップS8では、前記出力検出装置31からの出力検出値(図4のピーク値W2)を補正することなくそのまま使用するものとし、ステップS9で、インバータ11におけるスイッチング素子のスイッチング信号波形を決定したのち、終了する。   In step S6, it is determined whether or not the power supply to the inverter 11 is the power supply from the power storage unit 15. If the power supply from the AC power supply 12 is not the power output from the power storage unit 15 (NO in step S6). In step S7, the output detection value from the output detection device 31 (peak value W1 in FIG. 4) is determined to be multiplied by a factor k (for example, √2), and in step S9, switching of the switching element in the inverter 11 is performed. Finish after determining the signal waveform. If power is supplied from the power storage unit 15 in step S6 (YES in step S6), in step S8, the output detection value from the output detection device 31 (peak value W2 in FIG. 4) is used as it is without correction. In step S9, the switching signal waveform of the switching element in the inverter 11 is determined, and the process ends.

この発明の一実施形態に係る電力変換装置が用いられた画像形成装置における熱定着装置を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating a thermal fixing device in an image forming apparatus in which a power conversion device according to an embodiment of the present invention is used. 従来一般に用いられている電力変換装置の電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of the power converter device generally used conventionally. この発明の一実施形態に係る電力変換装置の電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of the power converter device which concerns on one Embodiment of this invention. 図3の電力変換装置における各部の波形図である。It is a wave form diagram of each part in the power converter device of FIG. 熱定着制御部による電力制御処理を示すフローチャートであるIt is a flowchart which shows the electric power control process by a heat fixing control part.

符号の説明Explanation of symbols

3 加熱部(熱源、負荷)
4 温度検出部
11 インバータ(電力変換手段)
12 交流電源
15 蓄電部
21 熱定着制御部
22 温度検出信号
31 出力検出部
41 入力検出部
43 切り替え部
3 Heating part (heat source, load)
4 Temperature detector 11 Inverter (Power conversion means)
12 AC power supply 15 Power storage unit 21 Thermal fixing control unit 22 Temperature detection signal 31 Output detection unit 41 Input detection unit 43 Switching unit

Claims (4)

加熱用熱源を有する定着装置と、前記加熱用熱源に電力を供給する電力変換装置とを備え、
前記電力変換装置は、
前記加熱用熱源に対する交流電源からの電力供給と直流電源からの電力供給を切り替える切り替え手段と、
スイッチング素子を備え、該スイッチング素子のスイッチング動作により、前記切り替え手段により切り替えられた交流電源からの電力または直流電源からの電力を、交流電源からの電力と直流電源からの電力とで波形が異なる高周波出力に変換して前記加熱用熱源に供給するインバータと、
前記切り替え手段により切り替えられた交流電源からの電力供給時と直流電源からの電力供給時に、等価な電力が前記加熱用熱源に供給されるように前記インバータを制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置
A fixing device having a heating heat source, and a power converter that supplies power to the heating heat source,
The power converter is
Switching means for switching between power supply from the AC power source and power supply from the DC power source to the heating heat source ;
A switching element, and the switching operation of the switching element causes the power from the AC power source or the power from the DC power source switched by the switching means to have different waveforms between the power from the AC power source and the power from the DC power source. An inverter that converts the output and supplies the heat source for heating ;
And control means for controlling the inverter so that the switching time of the power supply from the switched AC power supply and the Toggles means when power supply from the DC power supply, an equivalent power is supplied to the heating heat source,
An image forming apparatus comprising:
前記制御手段は、交流電源からの電力に切り替えられたときの前記インバータの出力のピーク値と、直流電源からの電力に切り替えられたときのインバータの出力のピーク値との比率を補正する電力制御を行うことで、等価な電力を前記加熱用熱源に供給する請求項1に記載の画像形成装置The control means, the power control for correcting the peak value of the output of the inverter when it is switched to the power from the AC power supply, the ratio between the peak value of the output of the inverter when it is switched to the power from the DC power source The image forming apparatus according to claim 1, wherein equivalent electric power is supplied to the heating heat source by performing. 前記制御手段は、前記加熱用熱源に供給される電力の制御を、交流電源の半周期の整数倍を1単位として行う請求項1または2に記載の画像形成装置The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the power supplied to the heat source for heating with an integral multiple of a half cycle of an AC power supply as one unit. 画像形成装置における定着装置の加熱用熱源に対する交流電源からの電力供給と直流電源からの電力供給を切り替える切り替えステップと、A switching step of switching between power supply from an AC power supply and power supply from a DC power supply to a heat source for heating the fixing device in the image forming apparatus;
スイッチング素子を備えたインバータの前記スイッチング素子のスイッチング動作により、前記切り替えられた交流電源からの電力または直流電源からの電力を、交流電源からの電力と直流電源からの電力とで波形が異なる高周波出力に変換して前記加熱用熱源に供給するステップと、The switching operation of the switching element of the inverter having a switching element causes the power from the switched AC power supply or the power from the DC power supply to have a high-frequency output having a different waveform between the power from the AC power supply and the power from the DC power supply. And converting it into the heat source for heating,
前記切り替えられた交流電源からの電力供給時と直流電源からの電力供給時に、等価な電力が前記加熱用熱源に供給されるように前記インバータを制御するステップと、Controlling the inverter so that equivalent power is supplied to the heating heat source when supplying power from the switched AC power source and when supplying power from the DC power source;
を備えたことを特徴とする画像形成装置で実行される電力変換方法。A power conversion method executed by an image forming apparatus.
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