JP5051154B2 - 加熱装置、及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
また、2つのヒータを交互にオン/オフする場合であっても電流の変化が急激になる場合もあり、フリッカを軽減する上で改良の余地がある。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、照明機器のフリッカをより軽減できる加熱装置、及び画像形成装置を提供することを目的とする。
この発明によると、切り替え前の組み合わせから切り替え後の組み合わせに直接切り替える場合に比べ、電流の変化を緩やかにすることができる。
よってこの発明によると、照明機器のフリッカをより軽減できる。
2つの発熱手段に消費電力の差がある場合は、中間の組み合わせのバリエーションが増えるので、電流の変化をより適切に制御できる。
この発明によると、電流の変化をより適切に制御できる。
この発明によると、第2のスイッチング手段のみがオンである組み合わせから両スイッチング手段をオンにする組み合わせに切り替えるときの電流の変化を緩やかにすることができる。両スイッチング手段がオンである組み合わせから第2のスイッチング手段のみをオンにする組み合わせに切り替えるときも同様である。
この発明によると、第1のスイッチング手段のみがオンである組み合わせから両スイッチング手段をオフにする組み合わせに切り替えるときの電流の変化を緩やかにすることができる。両スイッチング手段がオフである組み合わせから第1のスイッチング手段のみをオンにする組み合わせに切り替えるときも同様である。
この発明によると、中間の組み合わせとして2つの組み合わせを挿入するので、電流の変化をより適切に制御できる。
この発明によると、各発熱手段に通電される電流を合成した合成電流の最大値を、発熱手段毎に前半の半周期の導通角と後半の半周期の導通角とを同じにして通電した場合の合成電流の最大値より小さくすることができる。これにより、電流の変化を緩やかにできる。
よってこの発明によると、照明機器のフリッカをより軽減できる。
この発明によると、発熱手段が2つである場合に、電流の変化を緩やかにできる。
この発明によると、各発熱手段の温度を目標温度に到達させつつ照明機器のフリッカをより軽減できる。
この発明によると、電流の変化をより緩やかにすることができる。
この発明によると、形成されたトナー像を加熱装置により被記録媒体に定着させる画像形成装置において、照明機器のフリッカをより軽減できる。
本発明の実施形態1を図1ないし図8によって説明する。
(1−1)プリンタの構成
図1は、レーザプリンタ1(画像形成装置の一例)の要部側断面図である。レーザプリンタ1(以下「プリンタという)は、本体フレーム2、給紙部4、画像形成部5などを備えている。
スキャナ部16は、図示しないレーザ発光部、ポリゴンミラー19などを備えている。レーザ発光部から発光されたレーザ光(図中の一点鎖線)は、ポリゴンミラー19によって偏向されつつ感光体ドラム27の表面上に照射される。
図2は、プリンタ1の電気的構成を示すブロック図である。
プリンタ1は、CPU50(制御手段、設定手段、通電手段、決定手段の一例)、ROM51(設定手段、決定手段の一例)、RAM52、EEPROM53、給紙部4、画像形成部5、表示部54、操作部55などを備えている。
図3は、加熱装置43の構成を示すブロック図である。加熱装置43は、ヒータ60A、ヒータ60B、温度センサ61A、温度センサ61B、ヒータ制御回路62、ゼロクロス検出回路63などを備えている。
温度センサ61B(以下「温度センサB」という)は、サーミスタがヒータBの近傍に配置されることを除いて温度センサAと同一である。温度センサBはサーミスタと抵抗器との間の電位をサーミスタ信号TBとしてCPU50に出力する。
CPU50は、温度センサA及びBから一定周期でサーミスタ信号TA及びTBを取得して各ヒータの近傍の現在温度を取得し、現在温度と目標温度とに温度差がある場合には、その温度差に応じてスイッチA及びスイッチBのオン/オフの組み合わせを切り替える。以下の説明では切り替え後の組み合わせのことを「移行すべき組み合わせ」というものとする。
ΔTA=ヒータA近傍の現在温度−ヒータA近傍の目標温度
ΔTB=ヒータB近傍の現在温度−ヒータB近傍の目標温度
パターン5には、次に切り替える組み合わせとして「ヒータBのみをオン」にする組み合わせが対応付けられている。従ってCPU50は「両方オン」にする組み合わせに直接切り替えるのではなく、「ヒータBのみをオン」にする組み合わせに切り替える。
次に、印刷処理中の温度制御について説明する。
図8は、印刷処理中の温度制御の流れを示すフローチャートである。CPU50は、例えば印字動作を開始する度に、本処理を実行する。
S101では、CPU50は印刷が終了したか否かを判定し、印刷が終了していない場合はS102に進み、印刷が終了している場合はS105に進む。
S102では、CPU50は温度差ΔTA、及びΔTBに基づいて、各ヒータの現在温度が目標温度に達しているか否かを判定する。具体的には、CPU50は温度センサA及び温度センサBからサーミスタ信号TA及びTBを取得し、サーミスタ信号TA及びTBをAD変換してヒータA近傍及びヒータB近傍の現在温度を特定する。次に、CPU50は現在温度と目標温度との温度差ΔTA、ΔTBを算出し、以下の2つの式が同時に満たされれば目標温度に達していると判定する。
-1≦ΔTA≦1
-1≦ΔTB≦1
CPU50は、目標温度に達していると判定した場合はS101に戻り、達していないと判定した場合はS103に進む。
S103では、CPU50は次に切り替える組み合わせを決定する。具体的には、CPU50はS102で算出した温度差ΔTA、ΔTBに応じた移行すべき組み合わせを図4に示す表から決定し、現在の組み合わせと移行すべき組み合わせとから決まるパターンに対応付けられている「次に切り替える組み合わせ」を図7に示す表から決定する。
S105では、スイッチA、及びスイッチBをそれぞれオフにする。
そして、S102でまだ目標温度に達していないと判定されると、S104でパターン9に対応付けられている「次に切り替える組み合わせ」である「スイッチAのみをオン」に従ってヒータAがオンにされ、ヒータBがオフにされる。
そして、S102でまだ目標温度に達していないと判定されると、S104でパターン11に対応付けられている「次に切り替える組み合わせ」である「両方オン」に従ってヒータBもオンにされる。
以上説明した本発明の実施形態1に係る加熱装置43によると、スイッチA及びスイッチBのオン/オフの組み合わせを切り替えるとき、ヒータA及びヒータBに流れる電流を合成した合成電流の最大値が切り替え前の組み合わせにおける合成電流の最大値と切り替え後の組み合わせにおける合成電流の最大値との間となる中間の組み合わせが存在する場合は、切り替え前の組み合わせと切り替え後の組み合わせとの間に当該中間の組み合わせを挿入するので、切り替え前の組み合わせから切り替え後の組み合わせに直接切り替える場合に比べ、電流の変化を緩やかにすることができる。
よって加熱装置43によると、照明機器のフリッカをより軽減できる。
次に、本発明の実施形態2を図9ないし図13によって説明する。
実施形態2では、ヒータ毎に交流電流の1周期中における前半の半周期の導通角と後半の半周期の導通角とを異ならせることによりフリッカを低減する。
実施形態2に係る加熱装置及び画像形成装置の構成は実施形態1と実質的に同一であるので構成の詳細な説明は省略する。
また、本実施形態では「合成電流の最大値」あるいは「合成電流の極大値」というときは、電流の正負を問わず絶対値でみた最大値あるいは極大値をいう。
図9A〜Cは、ヒータAの駆動電流波形、ヒータBの駆動電流波形、及びこれらの波形を合成した合成波形を、比較例とともに示す波形図である。図中において一点鎖線は交流電流の波形を示している。
ヒータAの駆動電流波形において点線で示す波形は前半の半周期の導通角[ラジアン]と後半の半周期の導通角[ラジアン]とを等しくした比較例である。実線は本実施形態に係る波形である。本実施形態に係るヒータAの波形では、以下に説明するパワーデューティを比較例と同じに保ちつつ、前半の半周期の導通角θA1[ラジアン]を後半の半周期の導通角θA2[ラジアン]より大きくしている。
ここで、本実施形態において導通角とは、直前のゼロクロスポイントからの角度である。従って導通角が取り得る範囲は0〜πである。
ΔT=ヒータ近傍の現在温度−ヒータ近傍の目標温度
ヒータ近傍の目標温度は被記録媒体の種類によって決定される定数であり、本実施形態ではヒータA近傍の目標温度とヒータB近傍の目標温度とは同じ温度である。
温度差ΔTが決まると、表を参照してパワーデューティが決定される。例えば温度差ΔTが−1度より大きく+1度以下であれば、パワーデューティは40%に決定される。
P=1+(sin2θ-2θ)/2π
また、ヒータAの消費電力に対するヒータBの消費電力の比を消費電力比率rとすると、消費電力比率rは以下の式で表すことができる。消費電力比率rはヒータA及びヒータBの消費電力に応じて決まる固定値である。
r=ヒータBの消費電力/ヒータAの消費電力
本実施形態ではパワーデューティを一定に保ちつつ前半の半周期と後半の半周期とで導通角を異ならせるので、ヒータAのパワーデューティをPAとすると、以下の式が成り立つ。
PA={[1+(sin2θA1-2θA1)/2π]+[1+(sin2θA2-2θA2)/2π]/2 ・・・式1
同じくヒータBについては以下の式が成り立つ。
PB={[1+(sin2θB1-2θB1)/2π]+[1+(sin2θB2-2θB2)/2π]/2 ・・・式2
rsinθB1=(1+r)sinθA1 ・・・式3
同じく後半の半周期について2つの極大値は等しいので、以下の式が成り立つ。
sinθA2=(1+r)sinθB2 ・・・式4
但し、パワーデューティPA及びPBを無段階に決定できると、シミュレーションを行うべき組み合わせが膨大となり、そのための計算量も膨大となる。そこで、本実施形態ではパワーデューティPA及びPBはそれぞれ0%、20%、40%、60%、80%、100%という離散的な値のみを取り得るものとし、これら離散的なパワーデューティPA及びPBの組み合わせについてのみシミュレーションを行う。
θA1=θB2=2.630[ラジアン]
θA2=θB1=1.773[ラジアン]
次に、印刷処理中の温度制御について説明する。
図12は、印刷処理中の温度制御の流れを示すフローチャートである。CPU50は、例えば印字動作を開始する度に、本処理を実行する。
S201では、CPU50は印刷が終了したか否かを判定し、印刷が終了していない場合はS202に進み、印刷が終了している場合は処理を終了する。
S202では、CPU50は温度差ΔTA、及びΔTBに基づいて、各ヒータの現在温度が目標温度に達しているか否かを判定する。CPU50は、目標温度に達していると判定した場合はS201に戻り、達していないと判定した場合はS203に進む。
S203では、CPU50はヒータA及びヒータBのパワーデューティを決定する。具体的には、CPU50はS202で算出した温度差ΔTA、ΔTBに応じたヒータA及びヒータBのパワーデューティを図10に示す表からそれぞれ決定する。
S205では、CPU50はスイッチAをオンにするON信号を導通角θA1でヒータ制御回路62に送信することによりヒータAへの通電を開始するとともに、スイッチBをオンにするON信号を導通角θB1でヒータ制御回路62に送信することによりヒータBへの通電を開始する。
S207では、CPU50はスイッチAをオンにするON信号を導通角θA2でヒータ制御回路62に送信することによりヒータAへの通電を開始するとともに、スイッチBをオンにするON信号を導通角θB2でヒータ制御回路62に送信することによりヒータBへの通電を開始する。
以上説明した本発明の実施形態2に係る加熱装置によると、ヒータA及びヒータBに流れる電流を合成した合成電流の最大値が、ヒータA及びヒータB毎に前半の半周期の導通角と後半の半周期の導通角とを同じにして通電した場合の合成電流の最大値より小さくなるように、ヒータA及びヒータB毎に前半の半周期の導通角と後半の半周期の導通角とを異ならせる。これにより、電流の変化を緩やかにできる。
よってこの発明によると、照明機器のフリッカをより軽減できる。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
3・・・印刷用紙(被記録媒体)
5・・・画像形成部(画像形成手段)
43・・・加熱装置
50・・・CPU(制御手段、設定手段、通電手段、決定手段)
51・・・ROM(設定手段、決定手段)
60A・・・ヒータ(発熱手段、第1の発熱手段)
60B・・・ヒータ(発熱手段、第2の発熱手段)
62・・・ヒータ制御回路62(通電手段)
62A・・・トライアックスイッチ(スイッチング手段)
62B・・・トライアックスイッチ(スイッチング手段)
θA1、θA2、θB1、θB2・・・導通角
Claims (5)
- 交流電流の通電に応じて発熱する複数の発熱手段と、
前記発熱手段毎に交流電流の前半の半周期の導通角と後半の半周期の導通角とをそれぞれ設定する設定手段と、
各前記発熱手段に同位相の交流電流を前記設定手段で設定された導通角で通電する通電手段と、
を備え、
前記設定手段は、前記発熱手段毎に前記前半の半周期の導通角と前記後半の半周期の導通角とを異ならせるとともに、いずれの半周期においても前記発熱手段間で導通角を異ならせ、且つ、各前記発熱手段に流れる電流を合成した合成電流の最大値を、前記発熱手段毎に前記前半の半周期の導通角と前記後半の半周期の導通角とを同じにして通電した場合の合成電流の最大値より小さくさせる、加熱装置。 - 請求項1に記載の加熱装置であって、
2つの前記発熱手段を備え、
前記設定手段は、一方の前記発熱手段について前半の半周期の導通角を後半の半周期の導通角より大きくし、他方の前記発熱手段について前半の半周期の導通角を後半の半周期の導通角より小さくする、加熱装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の加熱装置であって、
交流電流の一周期分の電力量に対する通電期間中の電力量の比をパワーデューティというとき、前記発熱手段毎に現在温度と目標温度とに基づいてパワーデューティを決定する決定手段を備え、
前記設定手段は、前記発熱手段毎にパワーデューティを一定に保ちながら前半の半周期の導通角と後半の半周期の導通角とを異ならせる、加熱装置。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の加熱装置であって、
前記設定手段は、各前記発熱手段に通電される電流を合成した合成電流の複数の極大値間の差が所定値以下となるように各前記発熱手段の導通角を設定する、加熱装置。 - 被記録媒体上にトナー像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段により形成されたトナー像を前記被記録媒体に定着させる請求項1乃至4のいずれか一項に記載の加熱装置と、
を備える画像形成装置。
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