JP7237600B2 - 加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
(2)交流電源から電力を供給されて発熱する複数の発熱体を含むヒータと、前記複数の発熱体のそれぞれに対応して設けられ、前記発熱体に電力を供給するために導通状態又は電力の供給を遮断するために非導通状態となる複数の接続手段と、前記複数の接続手段を制御する制御手段と、を備える加熱装置であって、第1の発熱体に対応して設けられた第1の接続手段を導通状態にするための第1の信号が前記制御手段から出力されると、第2の発熱体に対応して設けられた第2の接続手段が導通状態になることが禁止された後に前記第1の接続手段が導通状態になり、前記第1の接続手段を非導通状態にするための第2の信号が前記制御手段から出力されると、前記第1の接続手段が非導通状態となった後に前記第2の接続手段が導通状態になることが禁止された状態が解除され、前記第1の接続手段が非導通状態となってから前記禁止された状態が解除されるまでの期間は、前記交流電源の交流電圧の半周期よりも長く、前記第1の接続手段を駆動するための第1の駆動手段と、前記第2の接続手段を駆動するための第2の駆動手段と、時定数を決定するための抵抗及びコンデンサを有し、前記第1の信号が入力されると前記第1の駆動手段を導通状態にするための第1の駆動信号を出力し、前記第2の信号が入力されると前記第1の駆動手段を非導通状態にするための第2の駆動信号を出力する第1の駆動部と、時定数を決定するための抵抗及びコンデンサを有し、前記第1の信号が入力されると前記第2の駆動手段を非導通状態にするための禁止信号を出力し、前記第2の信号が入力されると前記第2の駆動手段を導通状態にするための解除信号を出力する第2の駆動部と、を備え、前記第2の駆動部の時定数は、入力される信号が前記第2の信号から前記第1の信号に変化するときには、前記第1の駆動部における時定数よりも小さくなるように設定され、入力される信号が前記第1の信号から前記第2の信号に変化するときには、前記第1の駆動部における時定数よりも大きくなるように設定されることを特徴とする加熱装置。
(3)交流電源から電力を供給されて発熱する複数の発熱体を含むヒータと、前記複数の発熱体のそれぞれに対応して設けられ、前記発熱体に電力を供給するために導通状態又は電力の供給を遮断するために非導通状態となる複数の接続手段と、前記複数の接続手段を制御する制御手段と、を備える加熱装置であって、長手方向の長さが第1の長さである第1の発熱体と、前記長手方向の長さが前記第1の長さよりも短い第2の長さである第2の発熱体と、前記長手方向の長さが前記第2の長さよりも短い第3の長さである第3の発熱体と、前記第1の発熱体、前記第2の発熱体、及び前記第3の発熱体が配置される基板と、第1の電力供給経路を介して、前記ヒータに電力の供給を行うか行わないかを切り替える第1の接続手段と、第2の電力供給経路、又は第3の電力供給経路を介して、前記ヒータに電力の供給を行うか行わないかを切り替える第2の接続手段と、前記第2の電力供給経路を形成するか、前記第3の電力供給経路を形成するかを切り替える第3の接続手段と、を備え、前記基板の短手方向において、一方の前記第1の発熱体、前記第2の発熱体、前記第3の発熱体、他方の前記第1の発熱体の順に配置されており、前記第1の接続手段を導通状態にするための第1の信号が前記制御手段から出力されると、前記第2の接続手段が導通状態になることが禁止された後に前記第1の接続手段が導通状態になり、前記第1の接続手段を非導通状態にするための第2の信号が前記制御手段から出力されると、前記第1の接続手段が非導通状態となった後に前記第2の接続手段が導通状態になることが禁止された状態が解除されることを特徴とする加熱装置。
(4)記録材に未定着のトナー像を形成する画像形成手段と、記録材上の未定着のトナー像を定着する前記(1)から前記(3)のいずれか1項に記載の加熱装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
図13の回路について説明する。発熱体901と発熱体902に対してそれぞれ駆動用の双方向サイリスタ(以下、トライアックという)903とトライアック904とがある。それぞれのトライアック903、904は、フォトトライアックカプラ905とフォトトライアックカプラ906とによって、ゲート電流を制御されている。トライアック903に関しては、CPU907から駆動信号DRV1が出力されることにより、抵抗908を介してベース電流が供給され、トランジスタ910が導通状態となる。なお、抵抗909はプルダウン抵抗である。トランジスタ910が導通状態となることで、電源電圧Vccから抵抗911を介してフォトトライアックカプラ905の発光部に電流が供給され、フォトトライアックカプラ905の受光部が導通する。その結果、抵抗912を介してトライアック903にゲート電流が供給され、交流電源922から供給された電流が発熱体901に流れる。なお、電源電圧Vccは、例えば、交流電源55の交流電圧に接続された電源回路(不図示)によって生成されるものとする。
図1は実施例1の定着装置を有する画像形成装置の一例を示す図である。像担持体である感光ドラム1は表面に感光層が形成されている。感光ドラム1は、帯電手段である帯電ローラ2によって表層が帯電された後に、露光手段である露光装置11からのレーザ光の照射によって潜像が形成される。感光ドラム1上の潜像に、現像手段である現像ローラ4によってトナー5が付与されてトナー像が形成される。転写手段である転写ローラ25は記録材である用紙Pに電荷を供給する。感光ドラム1と転写ローラ25との転写ニップ部において、搬送されてきた用紙P上(記録材上)に未定着のトナー像が転写され、加熱装置である定着装置50へ搬送される。第1の回転体であるフィルム51は、図1における奥行き方向を長手方向とした、円筒状の定着フィルムである。第2の回転体である加圧ローラ53はフィルム51に対して加圧されることで定着ニップ部N(図3参照)を形成するローラである。ヒータ54は例えばセラミック製の基材と発熱体と保護層からなる発熱部材である。ステイ512は発熱体54bを保持する。部材513は補強用の部材である。定着温度センサ59は、ヒータ54の温度を検知するサーミスタ等の温度検知素子である。ヒータ54の加熱により、未定着のトナー像が用紙Pに固着される。その後、用紙Pは定着ニップ部Nから排出口を介して画像形成装置の排出トレー30に排出される。なお、給紙ローラ17は用紙Pを給紙するためのローラであり、搬送ローラ218、219は用紙Pを搬送するためのローラである。CPU94は、定着温度センサ59の検知結果に基づき後述する双方向サイリスタ(以下、トライアックという)を介して商用電源からの電力供給を制御する。
図2は画像形成装置の動作を説明するブロック図であり、この図を参照しながら画像形成装置のプリント動作について説明する。ホストコンピュータであるPC1110は、画像形成装置の内部にあるビデオコントローラ91に対してプリント指令を出力し、プリント画像の画像データをビデオコントローラ91に転送する役割を担う。
次に、実施例1における定着装置50の構成について図3を用いて説明する。ここで、長手方向とは、後述する用紙Pの搬送方向と略直交する加圧ローラ53の回転軸方向のことである。また、搬送方向に略直交する方向(長手方向)の用紙Pの長さを幅という。図3(a)は、定着装置50の断面模式図、図3(b)はヒータ54の模式図である。
ヒータ54について、図3(b)を用いて詳しく説明する。ヒータ54は、基板54a、発熱体54b1、54b2、導体54c、接点54d1~54d3、保護ガラス層54eからなる。基板54a上に、発熱体54b1、54b2、導体54c、接点54d1~54d3が形成され、その上に発熱体54b1、54b2とフィルム51との絶縁を確保するために保護ガラス層54eが形成されている。発熱体54b1と発熱体54b2とは、長手方向の長さ(以下、サイズともいう)が異なっている。具体的には、発熱体54b1の長手方向の長さが第1の長さであるL1であり、発熱体54b2の長手方向の長さが第2の長さであるL2であり、長さL1と長さL2は、L1>L2の関係になっている。発熱体54b1の長さL1は、この画像形成装置によってプリントする(又は、搬送する)ことが可能な用紙Pのうち最大の幅(以下、最大通紙幅という)を有する用紙Pを定着可能な長さになっている。以下、第1の幅の記録材である長さL1の用紙PをL1幅の用紙P、第2の幅の記録材である長さL2の用紙PをL2幅の用紙Pともいう。発熱体54b1は導体54cを介して接点54d1、54d3に電気的に接続されており、発熱体54b2は導体54cを介して接点54d2、54d3に電気的に接続されている。すなわち、接点54d3は、発熱体54b1、54b2に共通して接続されている接点である。
図4は実施例1の制御回路の概略図である。ヒータ54への制御回路部は次の通りとなっている。発熱体54b1又は発熱体54b2が交流電源55から電力を供給されることによりヒータ54は発熱する。CPU94は、発熱体54b1又は発熱体54b2のどちらに電力を供給するかは、例えばヒータ54の長手方向に対する用紙Pの長さに応じて決定する。CPU94は、発熱体54b1と発熱体54b2のどちらか一方のみに電力を供給するように制御する。
トライアック56aは、発熱体54b1への電力を供給、又は電力の供給を遮断するトライアックである。第1の駆動手段であるフォトトライアックカプラ105の受光部が導通することにより、ゲート抵抗106によって制限されたゲート電流がトライアック56aへ供給され、トライアック56aは導通状態となる。フォトトライアックカプラ105は、受光部の両端電圧が所定の電圧以下のときにのみ導通可能となる。また、ゲート電流が供給されない状態でトライアック56aに流れる電流がゼロクロスポイントに到達することで、トライアック56aは導通状態から非導通状態となる。
発熱体54b2への電力の供給、電力の供給の遮断はトライアック56bによって行われる。第2の駆動手段であるフォトトライアックカプラ118の受光部が導通状態となることにより、ゲート抵抗119によって制限されたゲート電流がトライアック56bに供給され、トライアック56bは導通状態となる。フォトトライアックカプラ118は、受光部の両端電圧が所定の電圧以下のときにのみ導通可能となる。トライアック56aと同様に、ゲート電流が供給されない状態でトライアック56bに供給される電流がゼロクロスポイントに到達することで、トライアック56bは導通状態から非導通状態となる。
また、一方のトライアック56に対する駆動指示信号DRVが出力された際の、他方のトライアック56の駆動信号(GATE_A信号又はGATE_B信号)は次のようになる。CPU94からハイレベルの駆動指示信号DRV_Aが出力されることで、FET130とFET131によって構成される第3のCMOS出力部はローレベルとなる。駆動指示信号DRV_AはFET130及びFET131のゲート端子に入力されている。FET130は、ソース端子が電源電圧Vccに接続され、ドレイン端子は、FET131のドレイン端子とコンパレータ136の非反転入力端子とに接続されている。FET131は、ソース端子が接地され、ドレイン端子は、FET130のドレイン端子とコンパレータ136の非反転入力端子とに接続されている。ハイレベルの駆動指示信号DRV_Aが入力されると、FET130はオフ、FET131はオンとなり、第3のCMOS出力部から出力される電圧はローレベルとなる。ローレベルの駆動指示信号DRV_Aが入力されると、FET130はオン、FET131はオフとなり、第3のCMOS出力部から出力される電圧はハイレベルとなる。
第3のCMOS出力部から出力される電圧がハイレベルからローレベルに遷移するとき、抵抗132と抵抗133とコンデンサ134とを有する回路の時定数をもって、コンパレータ136の非反転入力端子の電圧が変化する。すなわち、駆動指示信号DRV_Aの出力が変化して、抵抗132、133及びコンデンサ134の時定数で決定されている時間だけ遅延して、コンパレータ136の非反転入力端子の電圧が変化する。第3のCMOS出力部、抵抗132、抵抗133、コンデンサ134は、第2の駆動部として機能する。
{(R132×R133)/(R132+R133)}×C134
<R109×C110
とする。ここで、時定数{(R132×R133)/(R132+R133)}×C134をτ1、時定数R109×C110をτ2とする。これにより、CPU94からハイレベルの駆動指示信号DRV_Aが出力されたとき、/DISABLE_B信号が先にローレベル状態となってからGATE_A信号がハイレベル状態となる。すなわち、先にトライアック56bの制御が無効状態とされてから、トライアック56aが導通状態となる。ここで、R109、R132、R133はそれぞれ抵抗109と抵抗132と抵抗133の抵抗値を示す。また、C110とC134はそれぞれコンデンサ110とコンデンサ134の容量値を示す。
また、第3のCMOS出力部から出力される電圧がローレベルからハイレベルに遷移するとき、抵抗132とコンデンサ134とによる時定数R132×C134をもって、コンパレータ136の非反転入力端子の電圧は上昇する。すなわち、駆動指示信号DRV_Aの出力が変化してから抵抗132及びコンデンサ134の時定数で決定されている時間だけ遅延して、コンパレータ136の非反転入力端子の電圧が上昇する。コンパレータ136による比較の結果、非反転入力端子の電圧が第3の基準電圧以上の場合、/DISABLE_B信号はハイインピーダンス状態(解除信号に相当)となる。第3のCMOS出力部の出力がローレベルからハイレベルへと遷移する場合の/DISABLE_B信号とGATE_A信号との時定数の関係を、
R132×C134>R109×C110
とする。ここで、時定数R132×C134をτ3とする。これにより、CPU94からローレベルの駆動指示信号DRV_Aが出力されたとき、GATE_A信号が先にローレベルとなりトライアック56aが停止してから、/DISABLE_B信号がハイインピーダンス状態となる。すなわち、先にトライアック56aが非導通状態となってから、トライアック56bの制御の無効状態が解除される。
CPU94からハイレベルの駆動指示信号DRV_Bが出力されることで、FET139とFET140によって構成される第4のCMOS出力部からの出力はローレベルとなる。駆動指示信号DRV_BはFET139及びFET140のゲート端子に入力されている。FET139は、ソース端子が電圧Vccに接続され、ドレイン端子は、FET140のドレイン端子とコンパレータ145の非反転入力端子とに接続されている。FET140は、ソース端子が接地され、ドレイン端子は、FET139のドレイン端子とコンパレータ145の非反転入力端子とに接続されている。ハイレベルの駆動指示信号DRV_Bが入力されると、FET139はオフ、FET140はオンとなり、第4のCMOS出力部から出力される電圧はローレベルとなる。ローレベルの駆動指示信号DRV_Bが入力されると、FET139はオン、FET140はオフとなり、第4のCMOS出力部から出力される電圧はハイレベルとなる。
第4のCMOS出力部から出力される電圧がハイレベルからローレベルに遷移するとき、コンパレータ145の非反転入力端子の電圧は、抵抗141と抵抗142とコンデンサ143とによる時定数をもって低下する。すなわち、駆動指示信号DRV_Bの出力が変化してから抵抗141、142及びコンデンサ143の時定数で決定されている時間だけ遅延して、コンパレータ145の非反転入力端子の電圧が低下する。第4のCMOS出力部、抵抗141、抵抗142、コンデンサ143は、第2の駆動部として機能する。
{(R141×R142)/(R141+R142)}×C143
<R122×C123
とする。ここで、時定数{(R141×R142)/(R141+R142)}×C143をτ4、時定数R122×C123をτ5とする。これにより、CPU94からハイレベルの駆動指示信号DRV_Bが出力されたとき、/DISABLE_A信号が先にローレベル状態となってからGATE_B信号がハイレベル状態となる。すなわち、先にトライアック56aの制御が無効状態とされてから、トライアック56bが導通状態となる。ここで、R122、R141、R142はそれぞれ抵抗122と抵抗141と抵抗142の抵抗値を示す。また、C123とC143はそれぞれコンデンサ123とコンデンサ143の容量値を示す。
また、第4のCMOS出力部から出力される電圧がローレベルからハイレベルに遷移するとき、抵抗141とコンデンサ143とによる時定数R141×C143をもって、コンパレータ145の非反転入力端子の電圧は上昇する。すなわち、駆動指示信号DRV_Bの出力が変化してから抵抗141及びコンデンサ143の時定数で決定されている時間だけ遅延して、コンパレータ145の非反転入力端子の電圧が上昇する。コンパレータ145による比較の結果、非反転入力端子の電圧が第4の基準電圧以上の場合、/DISABLE_A信号はハイインピーダンス状態(解除信号に相当)となる。第4のCMOS出力部の出力がローレベルからハイレベルへと遷移する場合の/DISABLE_A信号とGATE_B信号との時定数の関係を、
R141×C143>R122×C123
とする。ここで、時定数R141×C143をτ6とする。これにより、CPU94からローレベルの駆動指示信号DRV_Bが出力されたとき、GATE_B信号が先にローレベルとなりトライアック56bが停止してから、/DISABLE_A信号がハイインピーダンス状態となる。すなわち、先にトライアック56bが非導通状態となってから、トライアック56aの制御の無効状態が解除される。
図5は、交流電源55と、駆動指示信号DRV_Aと、/DISABLE_B信号と、GATE_A信号と、トライアック56aに供給される電流と経過時間との関係を示す。図5で、(i)は交流電源55[V]の波形を示し、(ii)は駆動指示信号DRV_Aの波形(ハイレベル(H)、ローレベル(L))を示す。(iii)は/DISABLE_B信号の波形を示し、ハイレベルを「駆動可」とし、ローレベルを「駆動不可」とする。(iv)はGATE_A信号の波形を示し、ハイレベルを「ゲート電流供給」とし、ローレベルを「ゲート電流停止」とする。(v)はトライアック56aに供給される電流[A]の波形を示す。いずれも横軸は時間[ミリ秒(msec)]を示す。
基準となるタイミングt300(0msec)から約12msecが経過したタイミングt301で駆動指示信号DRV_Aがハイレベルとなる(図5(ii))。タイミングt301での駆動指示信号DRV_Aのハイレベルへの変化に対して、/DISABLE_B信号は5μsec程度経過したタイミングt302でローレベルに変化する(図5(iii))。タイミングt301からタイミングt302までの時間は、時定数τ1に相当する。タイミングt301での駆動指示信号DRV_Aのハイレベルへの変化に対して、GATE_A信号は35μsec程度経過したタイミングt303でハイレベルに変化する(図5(iv))。タイミングt301からタイミングt303までの時間は、時定数τ2に相当する。上述したように、時定数τ2は時定数τ1より長くなるように設定されている(τ2>τ1)。/DISABLE_B信号が出力されてからGATE_A信号が出力されるまでの期間を第1の期間(τ2-τ1)とした場合、実施例1における第1の期間は30(35-5)μsec程度となる。つまり、/DISABLE_B信号によってGATE_B信号が無効状態となってから30μsec程度経過してからトライアック56aへのゲート電流が供給される(図5(v))。
また、タイミングt300から約14msecが経過したタイミングt304で、駆動指示信号DRV_Aがローレベルとなる(図5(ii))。タイミングt304においては、ゼロクロスポイントに到達していないため(図5(i))、トライアック56aによる発熱体54b1への電力の供給は継続される(図5(v))。
図6に発熱体54bを増やした場合の例としてのヒータ54の構成及び電気的接続概略図を示す。なお、上述した構成と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。ヒータ54は、発熱体54b1、54b2を有し、更に、発熱体54b3及び接点54d4~54d6を有する構成である。発熱体54b1と発熱体54b2と発熱体54b3とは、サイズが異なっており、発熱体54b3の発熱体の長手方向の長さを第3の長さであるL3とした場合、L1>L2>L3の関係になっている。
実施例1の図4に記載した回路では、フォトトライアックカプラ105及びフォトトライアックカプラ118は導通のタイミングに制限無く電力を供給できるものである。トライアック56a及びトライアック56bの電力供給の最小単位を交流電源55の1半波単位とする場合、トライアック56a及びトライアック56bの駆動用としてゼロクロス検知機能を有するフォトトライアックカプラを用いることがある。ゼロクロス検知機能を有するフォトトライアックカプラは、受光部の両方の端子の電圧(以下、両端電圧という)(2つの端子間の電位差)(以下、端子間電圧ともいう)がゼロクロス電圧Vzerox以下(ゼロクロス電圧以下)である場合に導通状態となる。なお、詳細には、フォトトライアックカプラの受光部の端子間電圧が-Vzerox以上+Vzerox以下となる期間で、フォトトライアックカプラは導通状態となる。以下、単に端子間電圧が以下となる、と表現する。ゼロクロス検知機能を有するフォトトライアックカプラは、受光部の端子間電圧がゼロクロス電圧Vzeroxより大きい場合には非導通状態である。そのため、ゼロクロス検知機能を有するフォトトライアックカプラの発光部に電流が供給されていれば、交流電源55の交流電圧のゼロクロスポイント近傍でフォトトライアックカプラの受光部は導通状態となる。これにより、交流電源55のゼロクロスポイントの情報が無くとも、1半波単位での制御が可能となる。
一方で、駆動指示信号DRV_Aがローレベルからハイレベルへと遷移することで、FET130とFET131からなる第3のCMOS出力部がハイレベルからローレベルへと遷移する。なお、実施例2の第3のCMOS出力部は、実施例1の第3のCMOS出力部の構成と符号が異なる部分があるものの、素子構成や接続構成は同じであり、説明を省略する。その結果、コンパレータ136の非反転入力端子の電圧は、{(R407×R408)/(R407+R408)}×C409の時定数をもって低下する。すなわち、駆動指示信号DRV_Aの出力が変化してから抵抗407、408及びコンデンサ409の時定数で決定されている時間だけ遅延して、コンパレータ136の非反転入力端子の電圧が低下する。ここで、R407とR408はそれぞれ抵抗407と抵抗408の抵抗値を、C409はコンデンサ409の容量値を示す。コンパレータ136は、非反転入力端子の電圧と、反転入力端子に接続された抵抗137と抵抗138からなる第3の基準電圧とを比較する。コンパレータ136による比較の結果、非反転入力端子の電圧が第3の基準電圧未満の場合、コンパレータ136の出力端子である/DISABLE_B信号はローレベル状態となる。例えば、第1の基準電圧と第3の基準電圧とを1/2×Vccとする。また、第3のCMOS出力部がハイレベルからローレベルへと遷移する際の/DISABLE_B信号とGATE_A信号との時定数の関係を、
{(R407×R408)/(R407+R408)}×C409
<R404×C405
とする。ここで、時定数{(R407×R408)/(R407+R408)}×C409をτ11、時定数R404×C405をτ12とする。これにより、/DISABLE_B信号がローレベル状態となってからGATE_A信号がハイレベル状態となる。すなわち、先にトライアック56bの制御が無効状態とされてから、トライアック56aが導通状態となる。
また、駆動指示信号DRV_Aがハイレベルからローレベルへと遷移する場合、第3のCMOS出力部がローレベルからハイレベルへと遷移する。その結果、コンパレータ136の非反転入力端子の電圧は、R407×C409の時定数をもって上昇する。すなわち、駆動指示信号DRV_Aの出力が変化してから抵抗407及びコンデンサ409の時定数で決定されている時間だけ遅延して、コンパレータ136の非反転入力端子の電圧が上昇する。コンパレータ136による比較の結果、非反転入力端子の電圧が第3の基準電圧以上の場合、コンパレータ136の出力端子である/DISABLE_B信号がハイインピーダンス状態となる。第3のCMOS出力部がローレベルからハイレベルへの遷移する際の/DISABLE_B信号とGATE_A信号との時定数の関係を、
R407×C409>R404×C405
とする。ここで、時定数R407×C409をτ13とする。これにより、GATE_A信号がローレベルとなってから/DISABLE_B信号がハイインピーダンス状態となる。すなわち、先にトライアック56aが非導通状態となってから、トライアック56bの制御の無効状態が解除される。
図8は、交流電源55と、フォトトライアックカプラ401の駆動可能タイミングと、駆動指示信号DRV_Aと、/DISABLE_B信号と、GATE_A信号と、トライアック56aの供給電流とのタイミングの関係を示す。図8の(i)、(iii)~(vi)は、図5の(i)~(v)と同様の波形を示すグラフであり、説明を省略する。(ii)はフォトトライアックカプラ401の駆動可能タイミングを示し、ハイレベルを「駆動可」とし、ローレベルを「駆動不可」とする。
タイミングt500から約2msecが経過したタイミングt501で、CPU94からハイレベルの駆動指示信号DRV_Aが出力される(図8(iii))。タイミングt501から8μsec程度が経過したタイミングt502で/DISABLE_B信号がローレベルとなる(図8(iv))。タイミングt501からタイミングt502までの時間は、時定数τ11に相当する。GATE_A信号は、タイミングt501から1.1msec程度経過したタイミングt503でハイレベルとなる(図8(v))。タイミングt501からタイミングt503までの時間は、時定数τ12に相当する。
タイミングt500から約12msecが経過したタイミングt506で、CPU94からローレベルの駆動指示信号DRV_Aが出力される(図8(iii))。タイミングt506から1.1msec程度経過したタイミングt507でGATE_A信号がローレベルとなる(図8(v))。タイミングt506からタイミングt507までの時間は、時定数τ12に相当する。/DISABLE_B信号は、タイミングt506から2.2msec程度経過したタイミングt508でハイインピーダンス状態となる(図8(iv))。タイミングt506からタイミングt508までの時間は、時定数τ13に相当する。第3の期間と同様に、タイミングt507からタイミングt508までの期間を第4の期間とする(τ13-τ12)。第4の期間は、導通可能期間tssr onよりも長く設定している(τ13-τ12>tssr on)。第4の期間、実施例2では、1.1(=2.2-1.1)msec程度が経過したタイミングt508で、/DISABLE_B信号がハイインピーダンス状態となる。
また、図9に示す様な発熱体54bを増やした構成の場合においても、実施例1と同様にトライアック56a及びトライアック56bに、同時に電力が供給されることが防止されている。なお、上述した構成を同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。そのため、実施例2で発熱体を増やした場合でも、発熱体54b1と発熱体54b2と発熱体54b3とのどれか一つにしか電力が供給されない構成となっている。
図10に実施例3の制御回路の概略図を示す。CPU94はGATE信号とSELECT信号の2つの信号を用いてフォトトライアックカプラ105又はフォトトライアックカプラ118を制御する。なお、図4等と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。
例えば、コンパレータ602の非反転入力端子に接続されたSELECT信号がローレベル状態からハイレベル状態となった際に、この電圧が抵抗603と抵抗604とによる第5の基準電圧以上の場合、コンパレータ602の出力はハイインピーダンスとなる。コンパレータ602の出力がローレベルからハイインピーダンスとなることで、抵抗605とコンデンサ606による時定数R605×C606をもってコンパレータ607の反転入力端子の電圧は上昇する。すなわち、SELECT信号の出力が変化してから抵抗605及びコンデンサ606の時定数で決定されている時間だけ遅延して、コンパレータ607の反転入力端子の電圧が上昇する。ここで、R605は抵抗605の抵抗値を、C606はコンデンサ606の容量値を示す。
一方で、コンパレータ614の反転入力端子に接続されたSELECT信号がハイレベル状態からローレベル状態となった際に、この電圧が抵抗615と抵抗616とによる第7の基準電圧未満の場合、コンパレータ614の出力はハイインピーダンスとなる。コンパレータ614の出力がローレベルからハイインピーダンスとなることで、抵抗617とコンデンサ618による時定数R617×C618をもってコンパレータ620の反転入力端子の電圧は上昇する。すなわち、SELECT信号の出力が変化してから抵抗617及びコンデンサ618の時定数で決定されている時間だけ遅延して、コンパレータ620の反転入力端子の電圧が上昇する。ここでR617は抵抗617の抵抗値を、C618はコンデンサ618の容量値を示す。
図11にSELECT信号のローレベルからハイレベル又はハイレベルからローレベルへと切り替える際の電源電圧VSSRAと電源電圧VSSRBの出力状態の関係を示す。図11で、(i)は交流電源55[V]の波形を示し、(ii)はSELECT信号の波形(ハイレベル(H)、ローレベル(L))を示す。(iii)は電源電圧VSSRAの波形を示し、ハイレベルのとき電源電圧Vccが供給され、ローレベルのとき0Vとなっている。(iv)は電源電圧VSSRBの波形を示し、ハイレベルのとき電源電圧Vccが供給され、ローレベルのとき0Vとなっている。(v)はフォトトライアックカプラ105、118の駆動可能タイミングを示し、ハイレベルを「不可」とし、ローレベルを「可」とする。いずれも横軸は時間[ミリ秒(msec)]を示す。
また、図12に示す様な発熱体54bを増やした構成の場合においても、実施例1と同様にトライアック56a及びトライアック56bに、同時に電力が供給されることが防止されている。なお、上述した構成を同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。そのため、実施例3で発熱体を増やした場合でも、発熱体54b1と発熱体54b2と発熱体54b3とのどれか一つにしか電力が供給されない構成となっている。
54b1、54b2 発熱体
56a、56b 双方向サイリスタ
94 CPU
Claims (15)
- 交流電源から電力を供給されて発熱する複数の発熱体を含むヒータと、
前記複数の発熱体のそれぞれに対応して設けられ、前記発熱体に電力を供給するために導通状態又は電力の供給を遮断するために非導通状態となる複数のトライアックと、
前記複数のトライアックを制御する制御手段と、
を備える加熱装置であって、
長手方向の長さが第1の長さである第1の発熱体と、
前記長手方向の長さが前記第1の長さよりも短い第2の長さである第2の発熱体と、
前記長手方向の長さが前記第2の長さよりも短い第3の長さである第3の発熱体と、
前記第1の発熱体、前記第2の発熱体、及び前記第3の発熱体が配置される基板と、
を備え、
前記第1の発熱体は、前記基板の短手方向の一方の端部に配置された一方の前記第1の発熱体と、他方の端部に配置された他方の前記第1の発熱体とであり、
一方の前記第1の発熱体、他方の前記第1の発熱体及び前記第3の発熱体の一方の端部が電気的に接続された第1の接点と、
一方の前記第1の発熱体、他方の前記第1の発熱体及び前記第2の発熱体の他方の端部が電気的に接続された第2の接点と、
前記第2の発熱体の一方の端部が電気的に接続された第3の接点と、
前記第3の発熱体の他方の端部が電気的に接続された第4の接点と、
を備え、
前記基板の前記短手方向において、一方の前記第1の発熱体、前記第2の発熱体、前記第3の発熱体、他方の前記第1の発熱体の順に配置されており、
前記第1の発熱体に対応して設けられた第1のトライアックを導通状態にするための第1の信号が前記制御手段から出力されると、前記第2の発熱体に対応して設けられた前記第1のトライアックとは異なる第2のトライアックが導通状態になることが禁止された後に前記第1のトライアックが導通状態になり、
前記第1のトライアックを非導通状態にするための第2の信号が前記制御手段から出力されると、前記第1のトライアックが非導通状態となった後に前記第2のトライアックが導通状態になることが禁止された状態が解除されることを特徴とする加熱装置。 - 前記第1のトライアックが非導通状態となってから前記禁止された状態が解除されるまでの期間は、前記交流電源の交流電圧の半周期よりも長いことを特徴とする請求項1に記載の加熱装置。
- 前記第1のトライアックを駆動するための第1の駆動手段と、
前記第2のトライアックを駆動するための第2の駆動手段と、
時定数を決定するための抵抗及びコンデンサを有し、前記第1の信号が入力されると前記第1の駆動手段を導通状態にするための第1の駆動信号を出力し、前記第2の信号が入力されると前記第1の駆動手段を非導通状態にするための第2の駆動信号を出力する第1の駆動部と、
時定数を決定するための抵抗及びコンデンサを有し、前記第1の信号が入力されると前記第2の駆動手段を非導通状態にするための禁止信号を出力し、前記第2の信号が入力されると前記第2の駆動手段を導通状態にするための解除信号を出力する第2の駆動部と、
を備え、
前記第2の駆動部の時定数は、
入力される信号が前記第2の信号から前記第1の信号に変化するときには、前記第1の駆動部における時定数よりも小さくなるように設定され、
入力される信号が前記第1の信号から前記第2の信号に変化するときには、前記第1の駆動部における時定数よりも大きくなるように設定されることを特徴とする請求項2に記載の加熱装置。 - 前記第1の駆動手段及び前記第2の駆動手段は、発光部と、受光部と、前記受光部の両端電圧が所定の電圧以下のときにのみ導通可能となる機能と、を有するフォトトライアックカプラであることを特徴とする請求項3に記載の加熱装置。
- 前記禁止信号が出力されてから前記フォトトライアックカプラが導通状態となるまでの時間は、前記フォトトライアックカプラの前記受光部の両端電圧がゼロクロス電圧以下となっている時間よりも長いことを特徴とする請求項4に記載の加熱装置。
- 前記フォトトライアックカプラが非導通状態となってから前記解除信号が出力されるまでの時間は、前記フォトトライアックカプラの前記受光部の両端電圧がゼロクロス電圧以下となっている時間よりも長いことを特徴とする請求項4に記載の加熱装置。
- 前記制御手段は、前記第1の信号を前記半周期の間、継続して出力することを特徴とする請求項4から請求項6のいずれか1項に記載の加熱装置。
- 前記第1のトライアックを駆動するための第1の駆動手段と、
前記第2のトライアックを駆動するための第2の駆動手段と、
前記第1の駆動手段を駆動するための第1の電圧を供給するための第1の供給手段と、
前記第2の駆動手段を駆動するための第2の電圧を供給するための第2の供給手段と、
を備え、
前記制御手段により前記第1の信号が出力されると前記第1の供給手段から前記第1の電圧が供給され、前記制御手段により前記第2の信号が出力されると前記第2の供給手段から前記第2の電圧が供給されることを特徴とする請求項2に記載の加熱装置。 - 前記第1の電圧及び前記第2の電圧がともに供給されない期間が設けられることを特徴とする請求項8に記載の加熱装置。
- 交流電源から電力を供給されて発熱する複数の発熱体を含むヒータと、
前記複数の発熱体のそれぞれに対応して設けられ、前記発熱体に電力を供給するために導通状態又は電力の供給を遮断するために非導通状態となる複数の接続手段と、
前記複数の接続手段を制御する制御手段と、
を備える加熱装置であって、
第1の発熱体に対応して設けられた第1の接続手段を導通状態にするための第1の信号が前記制御手段から出力されると、第2の発熱体に対応して設けられた第2の接続手段が導通状態になることが禁止された後に前記第1の接続手段が導通状態になり、
前記第1の接続手段を非導通状態にするための第2の信号が前記制御手段から出力されると、前記第1の接続手段が非導通状態となった後に前記第2の接続手段が導通状態になることが禁止された状態が解除され、
前記第1の接続手段が非導通状態となってから前記禁止された状態が解除されるまでの期間は、前記交流電源の交流電圧の半周期よりも長く、
前記第1の接続手段を駆動するための第1の駆動手段と、
前記第2の接続手段を駆動するための第2の駆動手段と、
時定数を決定するための抵抗及びコンデンサを有し、前記第1の信号が入力されると前記第1の駆動手段を導通状態にするための第1の駆動信号を出力し、前記第2の信号が入力されると前記第1の駆動手段を非導通状態にするための第2の駆動信号を出力する第1の駆動部と、
時定数を決定するための抵抗及びコンデンサを有し、前記第1の信号が入力されると前記第2の駆動手段を非導通状態にするための禁止信号を出力し、前記第2の信号が入力されると前記第2の駆動手段を導通状態にするための解除信号を出力する第2の駆動部と、
を備え、
前記第2の駆動部の時定数は、
入力される信号が前記第2の信号から前記第1の信号に変化するときには、前記第1の駆動部における時定数よりも小さくなるように設定され、
入力される信号が前記第1の信号から前記第2の信号に変化するときには、前記第1の駆動部における時定数よりも大きくなるように設定されることを特徴とする加熱装置。 - 交流電源から電力を供給されて発熱する複数の発熱体を含むヒータと、
前記複数の発熱体のそれぞれに対応して設けられ、前記発熱体に電力を供給するために導通状態又は電力の供給を遮断するために非導通状態となる複数の接続手段と、
前記複数の接続手段を制御する制御手段と、
を備える加熱装置であって、
長手方向の長さが第1の長さである第1の発熱体と、
前記長手方向の長さが前記第1の長さよりも短い第2の長さである第2の発熱体と、
前記長手方向の長さが前記第2の長さよりも短い第3の長さである第3の発熱体と、
前記第1の発熱体、前記第2の発熱体、及び前記第3の発熱体が配置される基板と、
第1の電力供給経路を介して、前記ヒータに電力の供給を行うか行わないかを切り替える第1の接続手段と、
第2の電力供給経路、又は第3の電力供給経路を介して、前記ヒータに電力の供給を行うか行わないかを切り替える第2の接続手段と、
前記第2の電力供給経路を形成するか、前記第3の電力供給経路を形成するかを切り替える第3の接続手段と、
を備え、
前記基板の短手方向において、一方の前記第1の発熱体、前記第2の発熱体、前記第3の発熱体、他方の前記第1の発熱体の順に配置されており、
前記第1の接続手段を導通状態にするための第1の信号が前記制御手段から出力されると、前記第2の接続手段が導通状態になることが禁止された後に前記第1の接続手段が導通状態になり、
前記第1の接続手段を非導通状態にするための第2の信号が前記制御手段から出力されると、前記第1の接続手段が非導通状態となった後に前記第2の接続手段が導通状態になることが禁止された状態が解除されることを特徴とする加熱装置。 - 記録材に未定着のトナー像を形成する画像形成手段と、
記録材上の未定着のトナー像を定着する請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の加熱装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 前記複数の発熱体により加熱される第1の回転体と、
前記第1の回転体とともにニップ部を形成する第2の回転体と、
を備えることを特徴とする請求項12に記載の画像形成装置。 - 前記第1の回転体は、フィルムであることを特徴とする請求項13に記載の画像形成装置。
- 前記ヒータは、前記フィルムの内部空間に配置されており、前記ヒータと前記第2の回転体により前記フィルムを挟持しており、
記録材上の画像は、前記フィルムと前記第2の回転体との間に形成されたニップ部で前記フィルムを介して加熱されることを特徴とする請求項14に記載の画像形成装置。
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