JPH03266008A - ヒータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば加熱定着器等に使用されるヒータ制御
装置に関する。

［従来の技術］ 例えばレーザプリンタは、光導電性物質からなる感光体
の表面を均一に帯電した後、レーザビームにより感光体
を露光して画像情報を静電潜像として記録し、その静電
潜像をトナーにより現像した後トナー像を搬送されてく
る用紙に転写するようにしている。そしてトナー像が転
写された用紙を例えば加熱定着器により定着して外部に
排出するようになっている。

二のような装置に使用される加熱定着器としては例えば
第６図に示すようにハロゲンランプ等のヒータランプ１
を内包した加熱ローラ２とこれに従動圧接する加圧ロー
ラ３を設け、この各ローラ２．３間にトナー像か転写さ
れた用紙４を挾持して搬送することにより熱定着するも
のか知られている。

そしてこの加熱定着器のヒータランプ１を制御する制御
装置としては第７図に示すものが知られている。

これは交流電源５にノイズフィルタ６を介して直流電源
７を接続するとともにさらに双方向性３端子サイリスタ
（トライアック）８を介してヒータランプ１を接続して
いる。なお、サイリスタ８にはスパークキラー回路９が
並列に接続されている。

前記直流電源７には制御部１０が接続されている。

前記加熱ローラ２の表面に接触させて前記ヒータランプ
１の温度を間接的に検出するサーミスタ１１を設け、そ
のサーミスタ１１を前記制御部１０の入力端子に接続し
ている。

十■ｃｃ端子と前記制御部１０の出力端子間には抵抗１
２を介してフォトカプラ１３の発光ダイオードユ３Ｄを
接続している。

そして前記サイリスタ８の端子とゲート間に前記フォト
カプラ］３のフォトトライアック１３Ｔを接続している
。なお、前記サイリスタ８のもう一方の端子とゲート間
には抵抗１４が接続されている。

この装置においては、′サーミスタ１１による検出温度
が低いときには制御部１０は出力端子にローレベル信号
を出力してフォトカブラ１３の発光ダイオード１３Ｄを
動作させる。これによりフォトトライアック１３Ｔが交
流電流のゼロクロスポイントで導通され、それによりサ
イリスタ８かゼロクロスポイントで導通制御される。以
降、フォトトライアック１３Ｔは交流電流の半周期毎に
ゼロクロスポイントで導通され、それによりサイリスタ
８がゼロクロスポイントで導通制御され、ヒータランプ
１には電源５からの交流電流か略そのまま通電されるこ
とになる。

こうしてヒータランプ１により加熱ローラ２が加熱され
る。そして加熱ローラ２の表面温度がある所定温度に達
すると制御部１０は出力端子にハイレベル信号を出力し
てフォトカブラ１３の発光ダイオード１３Ｄの動作を停
止させる。

［発明か解決しようとする課題］ ところでこの種ヒータランプは温度によって抵抗値が変
化する特性を持っている。例えば第８図に温度−抵抗特
性を示すように定格１００Ｖ。

４００Ｗのヒータランプの場合は定格動作時には抵抗値
は約２５Ω程度であるが、電源がＯＦＦして室温程度に
なると抵抗値は１／１ｏの約２．５Ω程度となる。従っ
て電源投入時においては大抵ヒータランプの温度は低く
なっているので低抵抗状態でスタートすることになる。

すなわち第９図に時間−電流特性を示すように電源の投
入当初は大きな電流が流れ時間の経過、すなわちヒータ
温度の上昇とともに電流が低下し、ある時間が経過して
ヒータ温度が充分高くなると電流はある一定の値に略落
ち着くようになる。

ヒータランプ１はこのような特性を持っているため第７
図の従来回路では電源の投入当初はヒータランプ１の抵
抗値ががなり小さい状態で電源電流の通電か行われるた
め、第１０図の（ａ）に示す交流入力に対して第１０図
の（ｂ）に示すように定格時の１０倍程度の大きな突入
電流がヒータランプに流れることになり、このため使用
する回路部品の容量を充分大きく設定しなければならず
コスト高となり、また電源容量の少ない場所で使用した
場合停電を招くなど各種の問題があった。

そこで本発明は、ヒータの温度が低い状態での大きな突
入電流を防止でき、従って使用する回路部品の容量をそ
れ程大きく設定する必要がなく、また電源容量の少ない
場所でも問題なく動作できるヒータ制御装置を提供しよ
うとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、定格動作時に比べて低温時の抵抗値か低いヒ
ータを加熱源として使用したものにおいて、ヒータに供
給される交流入力波形を検出しその交流波形の周期に同
期した信号を発生する交流波形検出手段と、ヒータの温
度を検出する温度検出素子と、ヒータへの交流電流の通
電路に介挿されたサイリスタと、温度検出素子が検出す
るヒータ温度が比較的高いときには交流波形検出手段の
波形検出動作に応動してサイリスタを交流入力波形のゼ
ロクロスポイントで導通制御し、温度検出素子が検出す
るヒータ温度が比較的低いときには交流波形検出手段の
波形検出動作に応動してサイリスタを交流入力波形のピ
ーク値を越えた位相角で導通制御する制御手段を設けた
ものである。

［作　用コ このような構成の本発明においては、温度検出素子によ
って検出されるヒータの温度が低いときにはサイリスタ
が交流入力波形のピーク値を越えた位相角で導通制御さ
れる。従って突入電流は小さく抑えられる。また温度検
出素子によって検出されるし−タの温度が高いときには
サイリスタが交流入力波形のゼロクロスポイントで導通
制御される。しかしこのときはヒータの抵抗値が大きい
ので大きな突入電流が流れることはない。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。なお
、本実施例は本発明をレーザプリンタの加熱定着器に適
用したものについて述べる。

第３図はレーザプリンタの全体構成を示すもので、一端
を軸支して他端側か上下に分離可能な筐体２１の略中央
部には感光体ドラム２２が配置されている。この感光体
ドラム２２は駆動モータ２３により一方向、すなわち図
中時計方向に回転駆動されるものであり、その感光体ド
ラム２２の周囲には電子写真プロセスに従い、感光体ド
ラム２２の表面、すなわち光導電物質からなる感光体を
帯電させる帯電部２４、この帯電部２４で帯電された感
光体に対して光を照射して情報を静電潜像として記録す
るレーザユニット２５、このレーザユニット２５で形成
された静電潜像に現像剤であるトナーを付着させる現像
器２６、搬送される用紙へ感光体ドラム２２のトナー像
を転写させる転写部２７、用紙に残る電荷を除電する除
電部２８、感光体ドラム２２からトナーを落とすクリー
ニング装置２９、次の帯電に備えて感光体ドラム２２を
除電する除電装置３０が順に配置されている。

前記転写部２７は前記感光体ドラム２２の下側に位置し
、その転写部２７に向けて前記筐体２１の他端側に設け
られた給紙カセット３１からピックアップローラ３２の
動作によって用紙が所定のタイミングで１枚ずつ搬送さ
れるようになっている。

この搬送される用紙は転写部２７により感光体ドラム２
２のトナー像が転写された後加熱定着器３３で定着され
、さらに排紙ローラ３４，３４によって筐体上部に排出
されるようになっている。

前記加熱定着器３３にはヒータランプ３５を内包した加
熱ローラ３６と加圧ローラ３７が設けられ、前記加熱ロ
ーラ３６にはヒータランプ３５の温度を検知する温度検
出素子としてのサーミスタ３８を接触して配置されてい
る。

前記駆動モータ２３は感光体ドラム２２の駆動源の他、
用紙の搬送機構の駆動源にもなっている。

また前記筐体２１内には内部の熱を外部に放出させる）
７ンモータ３９、直流電源装置４０、前記筐体２１が上
下に分離されたときそれを検知して電源を切るカバーオ
ープンスイッチ４１等が設けられている。

第４図は回路構成を示すブロック図で、５１は制御部本
体を構成するマイクロプロセッサ、５２はこのマイクロ
プロセッサ５１が各部を制御するためのプログラムデー
タを格納したＲＯＭ　（リード・オンリ・メモリ）、５
３は外部のホストコンピュータから送られてくる画像情
報や各種の処理データを格納するＲＡＭ　（ランダム・
アクセス・メモリ）、５４はＩ１０ボートであって、こ
れらはパスライン５５によって接続されている。

前記１１０ポート５４には、前記駆動モータ２３を駆動
制御するモータドライブ回路５６、前記レーザユニット
２５、前記帯電部２４及び転写部２７に高電圧を供給す
る高圧電源回路５７、前記現像器２６内に設けられたト
ナーエンプティセンサ５８及びトナーフルセンサ５９か
らの信号を取り込むトナーセンサ回路６０、電源スィッ
チ等の各種キー、断線表示ランプ等の各種ランプ及び表
示器を設けたオペレーションパネル６１、搬送される用
紙を検出するベーパセンサ６２、前記サーミスタ３８に
よる温度検知動作に応動して前記ヒータランプ３５を制
御するヒータ制御部６３、前記ファンモータ３９、ホス
トコンピニータから画像情報を受信するインターフェー
ス６４及びデイプスイッチ６５がそれぞれ接続されてい
る。

前記カバーオーブンスイッチ４１は前記直流電源４０か
らモータドライブ回路５６、レーザユニット２５、高圧
電源回路５７及びファンモータ３９に接続される２４Ｖ
供給ライン中に介挿され、前記筐体２１が開放されたと
きそれを検知してこの２４Ｖ供給ラインを遮断するよう
になっている。

前記ヒータ制御部６３は第１図に示すように、交流電源
７１にノイズフィルタ７２を介して直流電源７３を接続
している。また前記交流電源７ユにノイズフィルタ７２
及び双方向性３端子サイリスタ（トライアック）７４を
介して前記ヒータランプ３５を接続している。なお、前
記サイリスタ７４にはスパークキラー回路７５が並列に
接続されている。

前記直流電源７３には制御手段７６が接続されている。

前記サーミスタ３８を前記制御手段７６の入力端子に接
続している。

また前記交流電源７１にノイズフィルタ７２を介してフ
ォトカプラ７７の互いに逆並列接続した１対の発光ダイ
オード７７Ｄｌ、７７Ｄ２を接続している。

＋ｖｃｃ端子と接地間に抵抗７８を介して前記フォトカ
ブラ７７のフォトトランジスタ７７Ｔを接続している。

そして前記フォトトランジスタ７７Ｔのコレクタを前記
制御手段の別の入力端子に接続している。

前記制御手段７６の出力端子にインバータ回路８２の入
力端子を接続している。そして＋ＶＣＣ端子と前記イン
バータ回路８２の出力端子間には抵抗７９を介してフォ
トカブラ８０の発光ダイオード８０Ｄを接続している。

そして前記サイリスタ７４の端子とゲート間に前記フォ
トカブラ８０のフォトトライアック８０Ｔを接続してい
る。なお、前記サイリスタ７４のもう一方の端子とゲー
ト間には抵抗８］か接続されている。

前記制御手段７６は第２図に示す制御を行うようになっ
ている。すなわち電源が投入されると、先ずフォトトラ
ンジスタ７７Ｔのコレクタから出力されるモニタ信号を
取り込みこのモニタ信号からゼロクロスポイントを算出
する。

続いてサーミスタ３８の出力を取り込みヒータランプ３
５の温度を判断する。そしてヒータランプ３５の温度が
低ければ算出されたゼロクロスポイントを基準に交流入
力のピーク値を越えた位相角を算出する。そしてその算
ａされた位相角に基づいてフォトカブラ８０の発光ダイ
オード８０Ｄを動作制御する。この制御は交流入力の各
半サイクル毎に行う。

またヒータランプ３５の温度が高ければ算出されたゼロ
クロスポイントを基準にフォトカブラ８０の発光ダイオ
ード８０Ｄを動作制御する。この制御は交流入力の各半
サイクル毎に行う。

このような構成の本実施例においては、感光体ドラム２
２の感光体は帯電部２４で均一に帯電された後レーザユ
ニット２５からのレーザ光により露光され画情報が静電
潜像として記録される。そしてこの静電潜像に対して現
像器２６てトナーにより現像が行われ、転写部２７にて
給紙カセット３１から搬送される用紙にトナー像が転写
される。

そしてトナー像が転写された用紙はその後加熱定着器３
３の加熱ローラ３６と加圧ローラ３７とに挾持されて搬
送され加熱定着される。そして加熱定着された用紙は排
紙ローラ３４を介して排出される。

ところで加熱定着器３３は電源が投入されると、ヒータ
ランプ３５への通電が開始されるが、電源の投入当初は
ヒータランプ３５の温度か低いので制御手段７６は第５
図の（ａ）に示すような交流入力に対してフォトカブラ
７７のフォトトランジスタ７７Ｔのコレクタから第５図
の（ｂ）に示すようなゼロクロスポイントに対応したモ
ニタ信号が入力されると、第５図の（Ｃ）に示すような
ハイレベルのフォトカプラ制御信号を出力する。すなわ
ちゼロクロスポイントを基準に交流入力のピーク値を越
えた位相角でサイリスタ７４を導通制御させるだめの制
御信号を出力する。

この制御信号はインバータ回路８２で反転されその制御
信号の出力期間だけ発光ダイオード８０Ｄは発光動作す
る。しかしてこの発光ダイオード８０Ｄの発光動作によ
りフォトトライアック８０Ｔが導通しサイリスタ７４が
所定の位相角で導通制御されることになる。

しかしてヒータランプ３５に流れるヒータ電流は第５図
の（ｄ）に示すように交流入力のピーク値を越えた位相
角の電流となり、低温時でのヒータランプ３５への突入
電流は低く抑えられることになる。

そしてやがてヒータランプ３５の温度が上昇しその抵抗
値が大きくなると制御手段７６からのフォトカブラ制御
信号は連続した波形となり、従ってフォトカブラ８０が
連続して動作されるようになり、ヒータランプ３５には
交流入力がそのまま通電されるようになる。

このようにヒータランプ３５の温度が低く抵抗値が小さ
いときにはサイリスタ７４の位相角制御によって大きな
突入電流か流れるのを防止しているので、使用する回路
部品としてそれ程容量の大きなものを使用する必要はな
くコスト低下を図ることができる。

またレーザプリンタを家庭等の電源容量の小さな場所で
使用しても容量オーバとなって停電するような事態は発
生しない。

なお、前記実施例ではヒータとしてランプ式のものを使
用したが必ずしもこれに限定されるものでないのは勿論
である。

また本実施例は本発明をレーザプリンタの加熱定着器に
適用したものについて述べたが必ずしもこれに限定され
るものでないのは勿論である。

［発明の効果コ 以上詳述したように本発明によれば、ヒータの温度が低
い状態での大きな突入電流を防止でき、従って使用する
回路部品の容量をそれ程大きく設定する必要がなく、ま
た電源容量の少ない場所でも問題なく動作できるヒータ
制御装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の実施例を示すもので、第１
図はヒータ制御部の回路図、第２図はヒータ制御部の制
御手段による制御を示す流れ図、第３図はレーザプリン
タの構成を示す図、第４図はレーザプリンタの回路構成
を示すブロック図、第５図は第１図の回路における各部
の波形図、第６図は加熱定着器の概略構成を示す図、第
７図乃至第１０図は従来例を示すもので、第７図は回路
図、第８図はヒータランプの温度−抵抗特性を示すグラ
フ、第９図はヒータランプの時間−電流特性を示すグラ
フ、第１０図は交流入力とヒータ電流の波形を示す波形
図である。 ３３・・・加熱定着器、 ３５・・・ヒータランプ、 ３６・・・加熱ローラ、 ３８・・・サーミスタ（温度検出素子）、６３・・・ヒ
ータ制御部、 ７４・・・サイリスタ、 ７６・・・制御手段、 ７７・・・フォトカブラ（交流波形検出手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 定格動作時に比べて低温時の抵抗値が低いヒータを加熱
   源として使用したものにおいて、前記ヒータに供給され
   る交流入力波形を検出しその交流波形の周期に同期した
   信号を発生する交流波形検出手段と、前記ヒータの温度
   を検出する温度検出素子と、前記ヒータへの交流電流の
   通電路に介挿されたサイリスタと、前記温度検出素子が
   検出するヒータ温度が比較的高いときには前記交流波形
   検出手段の波形検出動作に応動して前記サイリスタを交
   流入力波形のゼロクロスポイントで導通制御し、前記温
   度検出素子が検出するヒータ温度が比較的低いときには
   前記交流波形検出手段の波形検出動作に応動して前記サ
   イリスタを交流入力波形のピーク値を越えた位相角で導
   通制御する制御手段を設けたことを特徴とするヒータ制
   御装置。