JP5359421B2 - Fixing apparatus, image forming apparatus, and program - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、トナー像を記録紙に定着する定着装置とその定着装置を備えたファクシミリ装置,プリンタ,複写機,複合機を含む画像形成装置とプログラムに関する。 The present invention relates to a fixing device for fixing a toner image onto a recording sheet, an image forming apparatus including a facsimile device, a printer, a copying machine, and a multifunction device including the fixing device, and a program.
画像形成装置は、印刷用紙上のトナーを定着させるために印刷用紙に加熱するための定着装置を備えており、その定着装置の加熱用のヒータ(例えば、抵抗ヒータ,ハロゲンヒータ)をいきなりフル点灯すると、ヒータに大きな突入電流が流れて電源コード端で電圧変動が発生し、その電圧変動が原因で、画像形成装置を設置した室内の照明にちらつき(これを「フリッカ」と呼ぶ)を発生させ、室内の作業者に不快感を与える場合があった。
そのため、例えば、欧州では、画像形成装置における電圧変動を一定以下に抑えるように規制を設けている。
そこで、上記のようなフリッカの原因となる電圧変動を回避するため、定着装置のヒータをいきなりフル点灯するのではなく、位相制御によってヒータへ少しずつ給電して点灯する制御方法(このような制御方法を「ソフトスタート」と呼んでいる)を適用した画像形成装置が提供されている。
The image forming apparatus includes a fixing device for heating the printing paper in order to fix the toner on the printing paper, and the heater for heating the fixing device (for example, a resistance heater or a halogen heater) is suddenly fully lit. Then, a large inrush current flows through the heater and voltage fluctuation occurs at the end of the power cord. This voltage fluctuation causes flickering in the lighting in the room where the image forming apparatus is installed (this is called “flicker”). In some cases, the indoor worker may be uncomfortable.
Therefore, for example, in Europe, a regulation is provided so as to suppress voltage fluctuation in the image forming apparatus to a certain level or less.
Therefore, in order to avoid the voltage fluctuation that causes flicker as described above, the heater of the fixing device is not suddenly fully turned on, but is supplied with the heater little by little by phase control (such control). An image forming apparatus to which the method is called “soft start” is provided.
しかし、上述のようなソフトスタートは、位相制御によって電源電流に高調波成分を発生させてしまうので、その高調波成分を含んだ電流が原因で電力会社の電力用コンデンサを過熱させたり、ブレーカを誤動作させてしまう恐れがあった。
そのため、日本や欧州では、画像形成装置を含む装置における高調波成分を含んだ電流をある一定値以下に抑えるようにも規制されている。
一方では、近年の画像形成装置の動作の高速化、また立上げ時間の短縮要求により、定着装置のヒータの電力量はますます大電力化する必要があり、ヒータが大電力化した場合、電圧変動が大きくなって照明のちらつきが悪化する。
However, the soft start as described above generates a harmonic component in the power supply current due to phase control, so that the power capacitor of the power company is overheated due to the current containing the harmonic component, or the breaker is turned on. There was a risk of malfunction.
For this reason, in Japan and Europe, regulation is also made to suppress the current containing harmonic components in an apparatus including an image forming apparatus to a certain value or less.
On the other hand, due to recent demands for faster operation of image forming apparatuses and shorter start-up times, it is necessary to increase the power consumption of the heater of the fixing device. Fluctuation increases and lighting flickering worsens.
そこで、ヒータを大電力化する場合、フリッカの症状を抑えるために位相制御の時間を長くすると共に、その位相制御の時間を長くすることによる高調波の悪化を抑えるためにソフトスタートのパラメータを最適化する制御方法が取られていたが、ヒータの大電力化とヒータの本数の増加傾向が続き、上記のような位相制御のパラメータを調整するという対策方法では、上記規制のクリアがますます困難になっているという問題があった。
そこで、特許文献1では、同一の定着装置のヒータ内に、キャパシタから給電される加熱部材とAC電源から給電される加熱部材とを備え、定着装置のヒータへの給電開始(給電オン)時にキャパシタからの給電によってヒータを加熱した後に、引き続きAC電源からの給電でヒータを加熱している。
これにより、特許文献1では、AC電源からの給電開始の際には既にヒータの温度が上昇しているため、AC電源からの突入電流が小さくなって電圧変動とフリッカを抑制することができ、さらに位相制御を行う必要がないため高調波電流の悪化も抑えることができる。
Therefore, when increasing the power of the heater, the phase of the phase control is lengthened to suppress flicker symptoms, and the soft start parameters are optimized to suppress the deterioration of harmonics caused by lengthening the phase control time. However, with the countermeasure method of adjusting the phase control parameters as described above, it is more difficult to clear the above regulations. There was a problem of becoming.
Therefore, in
Thereby, in
しかしながら、特許文献1では、AC電源からの給電によって発熱する加熱部材と、キャパシタからの給電によって発熱する加熱部材とを、相互に温度の影響を与え合う位置に設けなければならないので、装置内のレイアウトの自由度が低くなるという問題があった。
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、高調波成分を含んだ電流の発生を抑えつつ、装置内のレイアウトの自由度を高くすることを目的とする。
However, in
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to increase the degree of freedom of layout in the apparatus while suppressing the generation of current containing harmonic components.
この発明は上記の目的を達成するため、記録紙に転写されたトナー像をヒータによる加熱によって記録紙上に定着させる定着装置において、上記ヒータに電力を供給する電源とその電源の電力を充電する蓄電装置を有し、上記電源から上記ヒータへの給電を開始し、上記電源からの電流の半波毎に電流を流す角度を徐々に増やしていく位相制御をしているとき、上記各半波において電流を流さない位相角部分の電流を上記蓄電装置へ充電させる手段と、上記蓄電装置への充電を、上記位相制御の途中から行わせる手段を設けたものである。
あるいは、上記位相制御の途中から行わせる手段に代えて、上記ヒータと前記蓄電装置への各通電電流値を検出する通電電流検出手段と、上記通電電流検出手段によって検出した上記ヒータと上記蓄電装置の各通電電流値の合計値が所定値を越えないように、上記蓄電装置への通電電流量を変更する手段を設けたものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a fixing device for fixing a toner image transferred onto a recording paper onto the recording paper by heating with a heater, and a power source for supplying power to the heater and a power storage for charging the power of the power source. When each of the half-waves has a device, the power supply from the power source to the heater is started, and phase control is performed to gradually increase the angle of current flow for each half-wave of the current from the power source. means for charging the current phase angle portion passes no current to said electric storage device, the charging of the electric storage device, is provided with a means for causing the middle of the phase control.
Alternatively, instead of the means for performing the phase control in the middle of the phase control, an energization current detection means for detecting each energization current value to the heater and the power storage device, and the heater and the power storage device detected by the energization current detection means Means for changing the amount of energization current to the power storage device is provided so that the total value of the energization current values does not exceed a predetermined value.
さらに、上記各定着装置において、上記電源から上記ヒータへの給電を、上記電源からの電流の半波毎に電流を流す角度を徐々に減らしていく位相制御で停止するとき、上記各半波において電流を流さない位相角部分の電流を上記蓄電装置へ充電させる手段を設けるとよい。
また、上記位相制御の途中から行わせる手段に代えて、上記電源から上記ヒータへの給電を、上記電源からの電流の半波毎に電流を流す角度を徐々に減らしていく位相制御で停止するとき、上記各半波において電流を流さない位相角部分の電流を上記蓄電装置へ充電させる手段と、上記電源から上記ヒータへの給電を位相制御で停止するときの上記蓄電装置への充電を途中で停止させる手段とを設けることもできる。
また、上記位相制御の途中から行わせる手段に代えて、上記位相制御の開始と同時に上記蓄電装置への充電を開始させないようにする手段を設けてもよい。
さらに、上記のような定着装置を備えた画像形成装置と、コンピュータに、記録紙に転写されたトナー像を加熱によって記録紙上に定着させるヒータに電力を供給する電源からの給電を開始し、上記電源からの電流の半波毎に電流を流す角度を徐々に増やしていく位相制御をしているとき、上記各半波において電流を流さない位相角部分の電流を蓄電装置へ充電させる手順と、上記蓄電装置への充電を、上記位相制御の途中から行わせる手順とを実行させるためのプログラムも提供する。
Further, in each of the fixing devices, when the power supply from the power source to the heater is stopped by phase control in which the current flow is gradually reduced for each half wave of the current from the power source, It is preferable to provide means for charging the power storage device with a current at a phase angle portion where no current flows.
Further, instead of means for performing the phase control in the middle, the power supply from the power source to the heater is stopped by phase control that gradually reduces the angle at which the current flows every half wave of the current from the power source. Means for charging the power storage device with a current at a phase angle portion in which no current flows in each half wave, and charging the power storage device when power supply from the power source to the heater is stopped by phase control. in may be provided with means for stopping.
Further , instead of means for performing the phase control in the middle of the phase control, means for preventing charging of the power storage device at the same time as the start of the phase control may be provided .
Further, the image forming apparatus including the fixing device as described above and a computer start power supply from a power source that supplies power to a heater that fixes the toner image transferred onto the recording paper on the recording paper by heating, When performing phase control to gradually increase the angle at which the current flows for each half wave of the current from the power source, the procedure for charging the power storage device with the current at the phase angle portion where the current does not flow in each half wave , There is also provided a program for executing a procedure for charging the power storage device in the middle of the phase control .
この発明による定着装置と画像形成装置は、電源からヒータへの給電時の急激な電圧変動を抑えられるようにすることができる。
また、この発明によるプログラムは、コンピュータに、電源からヒータへの給電時の急激な電圧変動を抑えられるようにするための機能を実現させることができる。
The fixing device and the image forming apparatus according to the present invention can suppress rapid voltage fluctuations when power is supplied from the power source to the heater.
In addition, the program according to the present invention can cause a computer to realize a function for suppressing a rapid voltage fluctuation during power supply from the power source to the heater.
以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図2は、この発明の実施例1〜4に共通する画像形成装置の機能構成を示すブロック図である。
なお、この図では、後述する電源,蓄電装置を含む各機能の図示を省略している。
この画像形成装置1は、例えば、ファクシミリ機能,スキャナ機能,コピー機能,プリント機能を備えた複合機であり、像担持体である感光体2と、その感光体2上を画像信号に応じて光学的に走査する光走査装置3と、帯電チャージャ4,現像装置5,転写チャージャ6,クリーニング装置7を含む作像プロセス(画像形成プロセス)と転写プロセスを行うプロセスユニットを備えている。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the image forming apparatus common to the first to fourth embodiments of the present invention.
In this figure, illustration of each function including a power source and a power storage device which will be described later is omitted.
The
さらに、用紙を供給する上給紙カセット8aと下給紙カセット8bと、現像装置5で現像されて用紙上に転写されたトナー画像を熱定着する定着装置10と、定着装置10で定着処理されて排紙路Pを介して排紙される用紙を受ける上排紙トレイ9aと下排紙トレイ9bとオプションとして備えられた大量給紙装置11とを備えている。
そして、上給紙カセット8a,下給紙カセット8b,および大量給紙装置11には、それぞれ用紙を順次送出するための上給紙コロ12,下給紙コロ13,および大量給紙コロ14を設け、またプロセスユニット内の感光体2の手前には、用紙と感光体2上のトナー画像との用紙送り方向の位置合わせ(縦レジスト調整)を行うためのレジストローラ対15を設けている。
Further, an upper
The upper
この画像形成装置1は、CPU,ROM及びRAMから構成されるマイクロコンピュータの制御部20の制御によって画像の読み取り、画像の印刷、定着装置の制御を含む各種の制御処理を実行する。上記ROMには、プログラムが格納されており、上記CPUが上記RAMを作業領域として上記プログラムの各手順を実行することにより、このレーザプリンタ1の各種の機能を実現する。
この制御部20の制御により、パーソナルコンピュータを含むホストコンピュータから送られてくる文字コード等のデータを、図示を省略した内部のコントローラによってページ単位の画像データ(画像情報)に変換して、1ライン毎に画像信号としてエンジンドライバ内の制御部20へ出力することにより、用紙上に画像を印刷するものである。
The
Under the control of the
つまり、プロセスユニット内の感光体2を図示を省略したメインモータによって矢示方向に回転させ、まず帯電チャージャ4からの放電によってその表面を一様に帯電した後、光走査装置3によって書き込み用の画像信号に応じて変調したレーザ光を照射して、書き込み画像に応じた静電潜像(静電画像)を形成し、現像装置5によってその静電潜像にトナーを付着してトナー画像を形成させる作像処理を行う。
That is, the
一方、選択された用紙に対応する上給紙カセット8a,下給紙カセット8b,および大量給紙装置11の給紙コロ12〜14のうちのいずれかを駆動して用紙を給送し、この用紙の先端をレジストセンサ16で検知すると、この検知結果に基づいて用紙の先端をレジストローラ対15に押し当てて用紙のスキューを矯正し、駆動している給紙コロ12,13又は14を一時停止して用紙を待機させる。
そして、所定のタイミングで再度一時停止している給紙コロ12,13,又は14を駆動すると共にレジストローラ対15を駆動して、用紙をプロセスユニットの転写部に送り込み、この用紙を転写位置で感光体2に接触させてトナー画像に重ね合わせ、所定のタイミングで転写チャージャ6に所定の電圧を印加してトナーを用紙側に引き付け、感光体2上のトナー画像を用紙上に転写する。
搬送路センサ17は、用紙をプロセスユニットの転写部に送り込む搬送路で用紙の有無を検知するセンサである。
On the other hand, the sheet is fed by driving any one of the upper
Then, the
The
感光体2から分離した用紙は、プロセスユニットから定着装置10に送り込まれ、その定着装置10が用紙およびトナー画像を加熱しながら加圧してトナー画像を用紙上に溶融定着する処理を施し、この定着処理した用紙は排紙路Pを介して上排紙トレイ9a又は下排紙トレイ9bに排紙される。
また、転写工程を終了した感光体2は、クリーニング装置7によって残留トナーが除去され、図示を省略した除電ランプの照射によって残留電荷が消去されて次の作像プロセスに備える。
The paper separated from the
Further, after the transfer process is completed, the residual toner is removed by the
〔実施例1〕
図1は、図2に示す画像形成装置の実施例1の定着装置の内部構成と定着装置への給電制御に係る各部との構成を示すブロック図である。
この定着装置10は、電源21から電力を供給されており、その電源21は、例えば、商用電源である家庭用の100V/50Hz,100V/60Hzや業務用の200V/50Hz,200V/60Hzの交流電源である。
また、例えば、北米地域の120V/60Hz、あるいは208V/60Hz、240V/60Hzの交流電源も利用できる。
[Example 1]
FIG. 1 is a block diagram illustrating an internal configuration of the fixing device according to the first exemplary embodiment of the image forming apparatus illustrated in FIG. 2 and a configuration related to power supply control to the fixing device.
The fixing
In addition, for example, 120V / 60Hz, 208V / 60Hz, 240V / 60Hz AC power supply in North America can be used.
制御部20は、上述したように、CPU,ROM及びRAMからなるマイクロコンピュータであり、ユーザによって画像形成装置1の図示を省略した主電源が投入されると立ち上がり、定着装置10の給電制御について、ゼロクロス検出信号に基づくヒータトリガ信号のオン・オフによって定着ヒータ制御部30のオン・オフの切り換えを制御する。また、充電許可トリガ信号と充電量指示信号によって蓄電装置22の充電制御部24に対する充電を指示する。
As described above, the
蓄電装置22は、内部にリチウムイオンキャパシタ,電気二重層キャパシタ,二次電池,USPを含む蓄電部23と、充電制御部24が内蔵されており、充電制御部24は、制御部20からの充電許可トリガ信号がオンすることで蓄電部23への充電処理を開始する。また、その充電量は別途の制御部20からの充電量指示信号に基づいた値となる。例えば、充電制御部24には、FETやIGBTなどの電力制御素子があり、充電許可トリガ信号がオンすることで、FETやIGBTの高周波スイッチングを行う。その高周波スイッチングのDutyON幅は充電量指示信号の大小に基づく。
The
定着装置10は、定着ヒータ制御部30とゼロクロス検出回路34と定着ヒータ40を有する。
定着ヒータ40は、記録紙に転写されたトナー像を定着させるために加熱するヒータであり、この定着ヒータ40の内部には、定着ヒータ制御部30のメイントライアック31経由の電力で発熱するヒータ41が内蔵されている。ヒータ41は、例えば、ハロゲンヒータ,抵抗ヒータを含むヒータであり、ハロゲンヒータの場合、200Wから1000Wの比較的大容量のタイプのヒータである。
The fixing
The fixing
定着ヒータ制御部30は、ヒータ41への給電を司るメイントライアック31と、メイントライアック31の給電の開始と停止のトリガ素子として機能するフォトトライアック32と、トランジスタ33を有する。
ゼロクロス検出回路34は、電源21の電圧のゼロクロスポイントを検出し、その検出結果に基づくゼロクロス検出信号を制御部20へ出力する。
図3に示すように、電源電圧の入力の真のゼロクロスポイント(正弦波の位相が0°、あるいは180°)を中心とした所定幅のゼロクロス検出信号を制御部20へ出力する。
通常、定着ヒータ40の位相制御を行うとき、制御部20はこのゼロクロス検出信号に基づいてヒータトリガ信号をオン又はオフにする。
フォトトライアック32は、非ゼロクロススイッチングタイプであり、これによって、電源21の任意の位相角でヒータ41への通電オンの制御が可能となる。その任意の位相角は、制御部20のヒータトリガ信号の指示で行う。
The fixing
The zero
As shown in FIG. 3, a zero-cross detection signal having a predetermined width around the true zero-cross point (the phase of the sine wave is 0 ° or 180 °) of the input of the power supply voltage is output to the
Normally, when the phase control of the fixing
The
トランジスタ33を介して入力されるヒータトリガ信号がオンになるとフォトトライアック32はオンに切り換わり、メイントライアック31のゲート端子に規定以上の電圧が印加されたとき、メイントライアック31がオンして、電源21の電力が定着ヒータ制御部30を介して定着ヒータ40に供給される。
一方、トランジスタ33を介して入力されるヒータトリガ信号がオフになるとフォトトライアック32はオフに切り換わり、メイントライアック31のゲート端子が規定電圧以下になったとき、定着ヒータ40への電力供給が遮断される。
この特性により、メイントライアック31がオフにされるタイミングは、電源21の電圧の絶対値のゼロクロスポイント前後となる。フォトトライアック32にはゼロクロスでオンするタイプと、ゼロクロス以外でもオンするタイプの2種類があるが、どちらのタイプのフォトトライアックを使用しても支障はない。
When the heater trigger signal input via the
On the other hand, when the heater trigger signal input through the
Due to this characteristic, the timing at which the
この実施例1では、ヒータ41の位相制御実施時に、ヒータ41に電流を流していない位相角の部分における電源21の電流を、他の負荷である蓄電装置22に流すことにより、ヒータ41への電流が原因の電源高調波電流を改善している。
図4は、定着ヒータへ給電をオンにする時の各部の出力波形を示す図である。
図4の(e)に示すように、電源電流値の半波において、ヒータ41への電流(図中塗り潰した部分)を流していない位相角の部分の電源電流値(図中の斜線を施した部分)を、蓄電装置への充電電流に使用する。
制御部20はゼロクロス信号を検知すると、充電許可トリガ信号をオンにする。これにより、充電制御部24はAC電源21から蓄電部23への充電処理を開始する。充電量は、制御部20の充電量指示信号に基づいた量となる。
その後、制御部はヒータトリガ信号をオンする前に充電許可トリガ信号をオフにし、次のゼロクロス信号で充電許可トリガ信号を再度オンにする。
ここで、ヒータ41への電流1回目の通電オン幅がある一定以上の場合、ヒータ41には通電の1回目から大きな電流が流れる。
そのため、図4の(e)に示すように、ヒータ41への電流1回目の通電オン幅を、画像形成装置の定格を大幅に越えない程度に十分小さくして、ヒータ41への電流のピークが小さい場合、ヒータ41への1回目の通電(図中(1)で示す期間)から、蓄電装置22へ充電電流を流すように制御する。
In the first embodiment, when the phase control of the
FIG. 4 is a diagram illustrating an output waveform of each part when power supply to the fixing heater is turned on.
As shown in FIG. 4 (e), in the half wave of the power supply current value, the power supply current value (hatched in the figure) of the phase angle portion where the current to the heater 41 (filled part in the figure) does not flow is applied. Is used for charging current to the power storage device.
When detecting the zero cross signal, the
Thereafter, the control unit turns off the charge permission trigger signal before turning on the heater trigger signal, and turns on the charge permission trigger signal again with the next zero cross signal.
Here, when the energization ON width of the first current to the
Therefore, as shown in FIG. 4E, the current-on width of the first current to the
一方、ヒータ41への1回目と2回目の通電(図中(1)と(2)で示す期間)ではヒータ41へのみ電流を流し、ヒータ41への電流のピークが少し下がった3回目から7回目までの通電(図中1〜7で示す期間)で、蓄電装置22へ充電電流を流すように制御しても良い。
また、図4に示した例の場合、充電電流は徐々に増やすように制御しているが、最初は充電電流を少なくし、3回目から7回目にかけて徐々に増やすように制御しても良い。
それは、最初から充電電流が大きい場合、フリッカが悪化する場合があるため、図4の(f)に示すように、充電量指示信号を、最初は少なく充電量を指示し、段階的に充電量を増やすように指示することにより、フリッカを改善することができる。
さらに、充電量指示信号は、アナログ信号にしてもよいが、PWM信号を用いても差し支えは無い。
On the other hand, in the first and second energizations to the heater 41 (periods indicated by (1) and (2) in the figure), current flows only to the
In the example shown in FIG. 4, the charging current is controlled to gradually increase. However, the charging current may be initially reduced and controlled to gradually increase from the third time to the seventh time.
That is, if the charging current is large from the beginning, flicker may deteriorate. Therefore, as shown in FIG. 4 (f), the charging amount instruction signal is initially indicated with a small charging amount, and the charging amount is gradually increased. By instructing to increase the flicker, flicker can be improved.
Further, the charge amount instruction signal may be an analog signal, but a PWM signal may be used.
また、図4に示した制御をする場合、ヒータ41への通電の1回目から7回目までの通電オン幅と、充電電流の開始点(ヒータ41への通電の3回目)と終了点(ヒータ41への通電の7回目)、そしてヒータ41への通電の3回目から7回目における充電のオン幅と、充電量とを、予め制御部20内の図示を省略した記憶領域にメモリしておくとよい。
それらの情報は、従来通り、実験を繰り返して、フリッカと電源高調波電流の双方の規格を満足できるパラメータを求めるとよい。
また、充電オンとヒータ通電オンが同時にオンしないよう設けるデッドタイムも予め制御部20内の記憶領域のメモリに書き込んでおくようにし、制御部20は、充電許可トリガ信号をオフにすると同時にタイマーを走らせ、数十μsの時間経過後にヒータトリガ信号をオンにするように制御する。
このようにして、充電許可トリガ信号と、ヒータトリガ信号が同時にオンすることを回避することができる。
When the control shown in FIG. 4 is performed, the energization on width from the first to the seventh energization of the
As for such information, it is preferable to obtain parameters that satisfy both flicker and power supply harmonic current standards by repeating experiments as usual.
In addition, a dead time provided so that charging on and heater energization on are not turned on at the same time is written in advance in the memory of the storage area in the
In this way, it is possible to avoid the charging permission trigger signal and the heater trigger signal from being turned on simultaneously.
このようにして、電源からの電流の半波毎に電流を流す角度を徐々に増やしていく位相制御をしているとき、各電流の半波において電流を流さない位相角部分の電流を蓄電装置へ充電させることにより、電源高調波を含んだ電流の発生を抑えつつ、装置内のレイアウトの自由度を高くすることができる。
なお、上述の制御処理では、位相制御時のヒータ通電サイクルが7回の場合を示したが、7回よりも多くしても良いし、逆に少なくしても本発明の適用は可能である。
In this way, when phase control is performed to gradually increase the angle at which the current flows for each half wave of the current from the power supply, the current at the phase angle portion where no current flows in the half wave of each current is stored in the power storage device. By charging the battery, it is possible to increase the degree of freedom of layout in the apparatus while suppressing generation of current including power supply harmonics.
In the above-described control process, the case where the heater energization cycle is 7 times during the phase control is shown. However, the number may be increased more than 7 times, or conversely, the present invention can be applied even if the number is reduced. .
〔実施例2〕
この実施例2では、ヒータ41の位相制御を停止する場合、ヒータ41に電流を流していない位相角の部分における電源21の電流を、他の負荷である蓄電装置22に流すことにより、ヒータ41への電流が原因の電源高調波電流を改善している。
図5は、定着ヒータへ給電をオフにする時の各部の出力波形を示す図である。
図5の(e)に示すように、ヒータ41の位相制御を停止する場合、電源電流値の半波において、ヒータ41への電流(図中塗り潰した部分)を流していない位相角の部分の電源電流値(図中の斜線を施した部分)を、蓄電装置への充電電流に使用する。
図中の1で示す停止開始1回目から充電電流を流し、1回目から7回目にかけて徐々に減らすように制御している。また、ヒータ41への通電のオン幅がある一定以下になった6回目と7回目では、図5の(d)に示すように、充電許可トリガ信号をオフにして充電電流を流すことを止める。
この6回目と7回目で充電電流を流さない理由は、2つある。
1つ目は6回目、7回目の電源電流値はフリッカ対策のため、充分に小さくしなければならないことであり、2つ目は、6回目、7回目に十分小さい充電電流を流すことは可能だが、あまりに充電電流が小さすぎて、6回目、7回目のヒータ電流による電源高調波を抑制する効果がほとんどないことである。
なお、上述の制御処理で、6回目と7回目で十分小さい充電電流を流す場合は、6回目と7回目にも充電電流を流しても問題は無い。
[Example 2]
In the second embodiment, when the phase control of the
FIG. 5 is a diagram illustrating an output waveform of each unit when power supply to the fixing heater is turned off.
As shown in FIG. 5E, when the phase control of the
Control is performed so that the charging current flows from the first stop start indicated by 1 in the figure and gradually decreases from the first to the seventh. Further, at the sixth and seventh times when the ON width of energization to the
There are two reasons why the charging current does not flow at the sixth and seventh times.
The first is that the power supply current value for the sixth and seventh times must be sufficiently small to prevent flicker. The second is that it is possible to pass a sufficiently small charging current for the sixth and seventh times. However, the charging current is too small, and there is almost no effect of suppressing power source harmonics caused by the sixth and seventh heater currents.
In the above-described control process, when a sufficiently small charging current is supplied at the sixth and seventh times, there is no problem even if the charging current is supplied at the sixth and seventh times.
〔実施例3〕
図6は、図2に示す画像形成装置の実施例3の定着装置の内部構成と定着装置への給電制御に係る各部との構成を示すブロック図であり、図1と共通する部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施例3では、上述の実施例1,2におけるゼロクロス検出回路34に代えて、AC電圧検出回路35を設けていることが上述とは異なる。
ゼロクロス検出回路では、図7の(a)に示すような電源電圧に対するゼロクロス検出信号の出力が得られるが、真の電源電圧のゼロクロスポイント(図中矢示Aで示すポイント)に対して、ゼロクロス検出信号の立下りは約500μsから1msほど早くなってしまう。
もし、精度の悪いゼロクロス検出回路を用いた場合は、真のゼロクロスポイントより2msほど立下りが早くなる場合もある。
Example 3
FIG. 6 is a block diagram showing the internal configuration of the fixing device according to the third embodiment of the image forming apparatus shown in FIG. 2 and the configuration relating to the power supply control to the fixing device. The same parts as in FIG. Reference numerals are assigned and explanations thereof are omitted.
The third embodiment is different from the above in that an AC
In the zero cross detection circuit, the output of the zero cross detection signal with respect to the power supply voltage as shown in FIG. 7A is obtained, but the zero cross detection is performed for the zero cross point of the true power supply voltage (point indicated by arrow A in the figure). The fall of the signal is accelerated from about 500 μs to about 1 ms.
If an inaccurate zero cross detection circuit is used, the fall may be about 2 ms earlier than the true zero cross point.
そのため、図8の(b)に示すようなゼロクロス検出信号の立下りをトリガとして、蓄電装置への充電開始を行うと、約500μsから1msほど、あるいは精度の悪いゼロクロス検出回路を用いた場合は、2msほど、蓄電装置への充電開始ポイントが早くなってしまい、これでは、フリッカ、高調波を精度よく抑制ができない。
そこで、精度よく真のゼロクロスポイントの検出が可能であるAC電圧検出回路35を用いるとよい。
AC電圧検出回路は、図6の図中に示すように、正弦波の電源電圧が入力されると、それを全波整流して(半波整流でも問題ない)、図中の出力に示すような波形のAC電圧値を出力する。
制御部20は、この出力波形を、例えば、50μs毎にサンプリングして、AC電圧値を検出する。AC電圧値は、波の低いところは低い電圧値が検出され、波の高いところは高い電圧が検出される。
Therefore, when charging of the power storage device is started by using the falling edge of the zero-cross detection signal as shown in FIG. 8B as a trigger, the case where a zero-cross detection circuit of about 500 μs to 1 ms or less accurate is used. The charging start point for the power storage device becomes earlier for about 2 ms, and this prevents flicker and harmonics from being accurately suppressed.
Therefore, it is preferable to use an AC
As shown in the diagram of FIG. 6, the AC voltage detection circuit performs full-wave rectification (no problem with half-wave rectification) when a sine wave power supply voltage is input, and as shown in the output in the diagram. Output an AC voltage value with a simple waveform.
The
制御部20では、この特性と50μs毎のサンプリングにより、真のゼロクロスポイントを精度よく検出し、蓄電装置22への充電開始ポイントの見極めをして充電許可トリガ信号を出力する。
例えば、制御部20の図示を省略したメモリに、50μs毎にAC電圧値の検出を行い、AC電圧値が2回連続して、最も低い数値になるとき、あるいは所定の値以下を検出したとき、真のゼロクロスポイントと判断するプログラムを組み込んでおき、そのプログラムを実行するとよい。
上記2回連続とする理由は、ノイズを真のゼロクロスと誤検出することを防止するためである。
このようにして、実施例1,2よりも、より精度よくフリッカ、高調波の制御が可能となる。
The
For example, when the AC voltage value is detected every 50 μs in a memory not shown in the figure of the
The reason for the two consecutive times is to prevent erroneous detection of noise as a true zero cross.
In this way, flicker and harmonics can be controlled with higher accuracy than in the first and second embodiments.
〔実施例4〕
図9は、図2に示す画像形成装置の実施例4の定着装置の内部構成と定着装置への給電制御に係る各部との構成を示すブロック図であり、図6と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。
この実施例4では、実施例3の構成に、通電電流の入力を全波整流し、かつ入力に比例した電圧を出力する通電電流検出回路25を新たに設けており、実施例3とは、制御部20の機能が若干異なる。
なお、通電電流のピーク値が所定以上の電流値の場合は、所定以上は切れてしまい、出力側に伝わらない場合もあるが、実施上は特に差し支えは無い。
Example 4
FIG. 9 is a block diagram illustrating an internal configuration of the fixing device according to the fourth exemplary embodiment of the image forming apparatus illustrated in FIG. 2 and a configuration of each unit related to power supply control to the fixing device. Reference numerals are assigned and explanations thereof are omitted.
In the fourth embodiment, in the configuration of the third embodiment, an energization
When the peak value of the energization current is a predetermined current value or more, the predetermined current or more may be cut off and may not be transmitted to the output side, but there is no particular problem in practice.
この通電電流検出回路25は、電源21から定着装置10への通電電流を監視し、その通電電流値を制御部20に通知する。
そして、制御部20は、通電電流検出回路25から通知される通電電流値に基づいて、次の2通りの機能を果たす。
1つは、ヒータ41が消灯状態から点灯させる時の位相制御時において、ヒータ41への電流を監視し、その電流のピークが所定値以下となった場合、蓄電装置22への充電を開始させる開始点を検出する。
もう1つは、ヒータ41の電流と、蓄電装置22への充電電流とを合算した通電電流が、予め制御部20内の図示を省略した記憶領域に保存しておいた閾値を越えないか否かを判断する。
The energization
The
One is to monitor the current to the
The other is whether the energization current obtained by adding the current of the
次に、上記蓄電装置に充電を開始させる開始点の検出処理を説明する。
図10は、充電を開始させる開始点の検出処理の説明に供する電流値の波形図である。
制御部20は、予め充電を開始するヒータ41の電流のピークの閾値を設定しておく。
ヒータ41への通電オンの位相制御を開始してから、例えば50μs毎に通電電流値をサンプリングして、電源21の半波サイクル単位で、ヒータ41への通電電流値がヒータ電流の閾値以下(図中破線で示す)となる時点を探す。
そして、半波サイクル単位で電流値がヒータ電流の閾値以下となったことを検出した次の半波サイクルから、図中矢示Bで示すポイントから蓄電装置22への充電を開始する。
このように制御することにより、ヒータ電流に充電電流を加算して、過大な電流を流してしまうことを防止することができる。
Next, a start point detection process for causing the power storage device to start charging will be described.
FIG. 10 is a waveform diagram of current values for explaining the start point detection process for starting charging.
The
After the start of phase control of energization to the
Then, from the point indicated by arrow B in the figure, charging of the
By controlling in this way, it is possible to prevent an excessive current from flowing by adding a charging current to the heater current.
図11は充電を開始させるときの異常検出処理の説明に供する電流値の波形図である。
制御部20は、蓄電装置22に充電電流を流す半波サイクル単位に、50μs単位に通電電流値を検出し、その検出した通電電流値を所定の計算式に代入することにより、半波サイクル単位の実効電流値を求める。
この実効電流値が、予め記憶しておいた所定の閾値を超えないか否かを監視することにより、蓄電装置22への充電電流とヒータ41への電流の合算値の異常検出処理を行うことができる。
制御部20は、実効電流値が所定の閾値を越えた場合は、次の半波サイクルではヒータ41への電流と蓄電装置22への充電電流を流さず通電停止し、エラーを画像形成装置のシステム管理部に伝達し、異常処理を行う。
このように通電電流を監視することにより、画像形成装置の安全性と信頼性を高めることができる。
FIG. 11 is a waveform diagram of current values for explaining the abnormality detection process when charging is started.
The
By monitoring whether the effective current value does not exceed a predetermined threshold value stored in advance, an abnormality detection process for the sum of the charging current to the
When the effective current value exceeds a predetermined threshold, the
By monitoring the energization current in this manner, the safety and reliability of the image forming apparatus can be improved.
図9には、通電電流検出回路25を、ヒータ41と蓄電装置22の前段に置く構成を示したが、電源21を含め、画像形成装置の全ての負荷の前段に置くようにすれば、画像形成装置全体の通電電流を検出することができる。
そして、AC電圧検出回路を併用することにより、画像形成装置の消費電力をリアルタイムに算出することもできる。
FIG. 9 shows a configuration in which the energization
By using the AC voltage detection circuit in combination, the power consumption of the image forming apparatus can be calculated in real time.
この発明による画像形成装置と定着装置とプログラムは、ファクシミリ装置,プリンタ,複写機,複合機を含む画像処理装置において適用することができる。 The image forming apparatus, the fixing apparatus, and the program according to the present invention can be applied to an image processing apparatus including a facsimile machine, a printer, a copying machine, and a multifunction machine.
1:画像形成装置 2:感光体 3:光走査装置 4:帯電チャージャ 5:現像装置 6:転写チャージャ 7:クリーニング装置 8a:上給紙カセット 8b:下給紙カセット 9a:上排紙トレイ 9b:下排紙トレイ 10:定着装置 11:大量給紙装置 12〜14:給紙コロ 15:レジストローラ対 16:レジストセンサ 17:搬送路センサ 20:制御部 21:電源 22:蓄電装置 23:蓄電部 24:充電制御部 25:通電電流検出回路 30:定着ヒータ制御部 31:メイントライアック 32:フォトトライアック 33:トランジスタ 34:ゼロクロス検出回路 35:AC電圧検出回路 40:定着ヒータ 41:ヒータ P:排紙路
1: Image forming device 2: Photoconductor 3: Optical scanning device 4: Charge charger 5: Developing device 6: Transfer charger 7:
特開2004−240386号公報 JP 2004-240386 A
Claims (7)
前記ヒータに電力を供給する電源と該電源の電力を充電する蓄電装置を有し、
前記電源から前記ヒータへの給電を開始し、前記電源からの電流の半波毎に電流を流す角度を徐々に増やしていく位相制御をしているとき、前記各半波において電流を流さない位相角部分の電流を前記蓄電装置へ充電させる手段と、
前記蓄電装置への充電を、前記位相制御の途中から行わせる手段とを設けたことを特徴とする定着装置。 In a fixing device for fixing a toner image transferred on a recording paper onto the recording paper by heating with a heater,
A power source for supplying power to the heater and a power storage device for charging the power of the power source;
A phase in which no current flows in each half wave when the power supply from the power source to the heater is started and phase control is performed to gradually increase the angle at which the current flows every half wave of the current from the power source. Means for charging a current of a corner portion to the power storage device ;
A fixing device comprising: a unit that charges the power storage device in the middle of the phase control .
前記ヒータに電力を供給する電源と該電源の電力を充電する蓄電装置を有し、
前記電源から前記ヒータへの給電を開始し、前記電源からの電流の半波毎に電流を流す角度を徐々に増やしていく位相制御をしているとき、前記各半波において電流を流さない位相角部分の電流を前記蓄電装置へ充電させる手段と、
前記ヒータと前記蓄電装置への各通電電流値を検出する通電電流検出手段と、
前記通電電流検出手段によって検出した前記ヒータと前記蓄電装置の各通電電流値の合計値が所定値を越えないように、前記蓄電装置への通電電流量を変更する手段を設けたことを特徴とする定着装置。 In a fixing device for fixing a toner image transferred on a recording paper onto the recording paper by heating with a heater,
A power source for supplying power to the heater and a power storage device for charging the power of the power source;
A phase in which no current flows in each half wave when the power supply from the power source to the heater is started and phase control is performed to gradually increase the angle at which the current flows every half wave of the current from the power source. Means for charging a current of a corner portion to the power storage device;
Energization current detection means for detecting each energization current value to the heater and the power storage device;
Wherein as the sum of the electric current value of the heater detected by the electric current detecting means and the power storage device does not exceed a predetermined value, and characterized in that a means for changing an energization current amount to said power storage device Fixing device to do .
前記ヒータに電力を供給する電源と該電源の電力を充電する蓄電装置を有し、
前記電源から前記ヒータへの給電を開始し、前記電源からの電流の半波毎に電流を流す角度を徐々に増やしていく位相制御をしているとき、前記各半波において電流を流さない位相角部分の電流を前記蓄電装置へ充電させる手段と、
前記電源から前記ヒータへの給電を、前記電源からの電流の半波毎に電流を流す角度を徐々に減らしていく位相制御で停止するとき、前記各半波において電流を流さない位相角部分の電流を前記蓄電装置へ充電させる手段と、
前記電源から前記ヒータへの給電を位相制御で停止するときの前記蓄電装置への充電を途中で停止させる手段とを設けたことを特徴とする定着装置。 In a fixing device for fixing a toner image transferred on a recording paper onto the recording paper by heating with a heater,
A power source for supplying power to the heater and a power storage device for charging the power of the power source;
A phase in which no current flows in each half wave when the power supply from the power source to the heater is started and phase control is performed to gradually increase the angle at which the current flows every half wave of the current from the power source. Means for charging a current of a corner portion to the power storage device;
When the power supply from the power source to the heater is stopped by phase control that gradually reduces the angle at which the current flows for each half wave of the current from the power source, the phase angle portion that does not flow current in each half wave Means for charging a current to the power storage device;
Fixing apparatus characterized in that a means for stopping midway charging of said power storage device when stopping phase control power supply to the heater from the power supply.
前記ヒータに電力を供給する電源と該電源の電力を充電する蓄電装置を有し、
前記電源から前記ヒータへの給電を開始し、前記電源からの電流の半波毎に電流を流す角度を徐々に増やしていく位相制御をしているとき、前記各半波において電流を流さない位相角部分の電流を前記蓄電装置へ充電させる手段を設け、
前記位相制御の開始と同時に前記蓄電装置への充電を開始させないようにする手段を設けたことを特徴とする定着装置。 In a fixing device for fixing a toner image transferred on a recording paper onto the recording paper by heating with a heater,
A power source for supplying power to the heater and a power storage device for charging the power of the power source;
A phase in which no current flows in each half wave when the power supply from the power source to the heater is started and phase control is performed to gradually increase the angle at which the current flows every half wave of the current from the power source. Providing means for charging the current storage device with current at the corners;
A fixing device comprising means for preventing charging of the power storage device simultaneously with the start of the phase control.
記録紙に転写されたトナー像を加熱によって記録紙上に定着させるヒータに電力を供給する電源からの給電を開始し、前記電源からの電流の半波毎に電流を流す角度を徐々に増やしていく位相制御をしているとき、前記各半波において電流を流さない位相角部分の電流を蓄電装置へ充電させる手順と、
前記蓄電装置への充電を、前記位相制御の途中から行わせる手順とを実行させるためのプログラム。 On the computer ,
Power supply from a power source that supplies power to a heater that fixes the toner image transferred onto the recording paper onto the recording paper by heating is started, and the angle at which the current flows is gradually increased every half wave of the current from the power source. When performing phase control, a procedure for charging a power storage device with a current at a phase angle portion that does not flow current in each half wave ;
The program for performing the procedure which performs charge to the said electrical storage apparatus from the middle of the said phase control .
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