JPH09230740A - 電気ヒータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、電気ヒータオフ時に交流電源に電
圧変動を起こさせ電気ヒータ印加電圧波形の位相角制御
により高調波電流が流れて交流電源に電圧波形歪みを発
生させるという課題を解決しようとするものである。 【解決手段】 この発明は、交流電源１３から電気ヒー
タ１１への通電をオン／オフ制御する電気ヒータ制御装
置において、電気ヒータ１１をオフさせるときに、一旦
交流電源１３から電気ヒータ１１への通電角を０°より
大きく、１８０°より小さく制御してから、通電角を０
°にする制御手段１６を備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ファクシミリなどの画像形成装置の熱定着装置等に
用いられ、ハロゲンヒータなどの電気ヒータを制御する
電気ヒータ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、交流電源に接続される装置は、交
流電源に対して与える電圧変動と高調波電流の妨害が少
ない装置が求められている。従来より、複写機、プリン
タ、ファクシミリなどの電子写真装置等からなる画像形
成装置には、熱定着装置の熱源となる電気ヒータとして
ハロゲンランプを使用し、このハロゲンランプに交流電
源から通電している。このハロゲンランプは、消費電力
が１ｋＷ前後と大きく、オン時には１０Ａ前後の大きな
電流が流れる。また、ハロゲンランプは、オフ状態から
オンした時には定常時の１０倍ぐらいの突入電流が流れ
る。

【０００３】特開平３ー２７０７７号公報には、電気ヒ
ータをオンする時にヒータに流れる交流電圧波形の位相
角制御を行うことで、ヒータへの突入電流を防止する電
子写真プリンタの定着温度制御方法が記載されている。
この方法は、具体的には、ヒータをオンする時に、ま
ず、交流電源からヒータへの通電角（交流電源からヒー
タへの通電を行う位相角）を小さくし、この通電角を徐
々に大きくすることにより、突入電流を小さく押えて交
流電源の電圧変動を小さくする方法である。

【０００４】また、特開平６ー２４２６４４号公報に
は、両面ユニットや大量給紙ユニット等のオプションを
装着して、システムを構成する画像形成装置において、
該画像形成装置本体の制御基板上に、上記オプションの
装着状態を記憶しておくＲＯＭテーブルを設け、ＣＰＵ
は上記ＲＯＭテーブルを参照してその時のオプションの
装着状態および動作状態を検知し、それにより該システ
ムの電源負荷容量を管理することを特徴とする画像形成
装置が記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記画像形成装置で
は、熱定着装置の熱源となる電気ヒータとして使用して
いるハロゲンランプは、オン時には１０Ａ前後の大きな
電流が流れ、オフ状態からオンした時には定常時の１０
倍ぐらいの突入電流が流れるので、この大きな電流を熱
定着装置が消費することにより、この熱定着装置が接続
されている交流電源に電圧変動を生じさせてしまい、こ
の交流電源に接続されている近くの照明装置の照明にち
らつきを発生させてしまう。

【０００６】この対策としては、電気ヒータをオンする
時にヒータに印加される交流電圧波形の位角相制御を行
うことで、ヒータへの突入電流を防止する電子写真プリ
ンタの定着温度制御方法が上記特開平３ー２７０７７号
公報に記載されている。しかし、この方法では、ヒータ
をオフするときは、１０Ａ前後流れていたヒータの消費
電流が０になって急激に減少するので、交流電源が電圧
変動を起こしてしまう。

【０００７】また、ヒータに印加される交流電圧波形の
位相角制御を行うので、高調波電流が流れ、交流電源に
電圧波形歪みを発生させてしまう。この電圧波形歪みが
大きくなると、ヒータと同じ交流電源に接続されている
受電設備の進相コンデンサが発熱し、その時間が長く続
くと進相コンデンサの発熱破損につながるので、長い時
間、大きな高調波電流を流すことはできない。したがっ
て、位相角制御を行う時間が短いと電圧変動による交流
電源妨害が大きくなり、位相角制御を行う時間が長いと
高調波電流による交流電源妨害が大きくなる。

【０００８】本発明は、電気ヒータオフ時の電流変化を
緩やかにして交流電源の電源電圧変動を小さくすること
ができ、かつ、高調波電流発生時間を短くすることがで
きて高調波電流が交流電源に及ぼす影響を小さくするこ
とができる電気ヒータ制御装置を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、交流電源から電気ヒータへ
の通電をオン／オフ制御する電気ヒータ制御装置におい
て、前記電気ヒータをオフさせるときに、一旦前記交流
電源から前記電気ヒータへの通電角を０°より大きく、
１８０°より小さく制御してから、前記通電角を０°に
する制御手段を備えたものであり、電気ヒータオフ時の
電流変化を緩やかにして交流電源の電源電圧変動を小さ
くすることができる。

【００１０】請求項２に係る発明は、請求項１記載の電
気ヒータ制御装置において、前記制御手段は、前記電気
ヒータをオフさせるときに前記通電角を大きい値から段
階を踏んで減少させ、その各段階の通電角は前記通電角
を大きい値から段階を踏んで減少させたときの消費電流
の差が各段階間で略同一になるような値とするものであ
り、電気ヒータオフ時の電流変化を緩やかにして交流電
源の電源電圧変動を小さくすることができる。

【００１１】請求項３に係る発明は、請求項１記載の電
気ヒータ制御装置において、前記制御手段は、前記電気
ヒータをオフさせるときに前記通電角を制御する時間を
３００ミリ秒間から１秒間とするものであり、高調波電
流発生時間を短くすることができて高調波電流が交流電
源に及ぼす影響を小さくすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は請求項１〜３に係る発明の
一実施形態を示し、図２はその各部の出力波形を示す。
この実施形態は、複写機、プリンタ、ファクシミリなど
の画像形成装置の熱定着装置に用いられ、ハロゲンヒー
タ等の電気ヒータを制御する電気ヒータ制御装置の一実
施形態である。

【００１３】１０００Ｗのハロゲンランプからなる電気
ヒータ（以下ハロゲンヒータと呼ぶ）１１は、スイッチ
ング素子であるトライアック１２を介して１００Ｖ、５
０Ｈｚの交流電源１３の両端間に接続される。ハロゲン
ヒータ１１を熱源として用いた熱定着装置は、温度セン
サであるサーミスタ１４が取り付けられ、このサーミス
タ１４により定着温度が検知される。また、ゼロクロス
検知回路１５は交流電源１３からの交流電圧波形が０Ｖ
をクロスするゼロクロス点を検知してゼロクロス信号を
出力する。

【００１４】熱定着装置を制御する制御手段としてのマ
イコン（マイクロコンピュータ）１６は、サーミスタ１
４からの温度信号により熱定着装置の定着温度を検知し
て設定温度と比較し、定着温度が設定温度より低い時に
はゼロクロス検知回路１５からのゼロクロス信号により
交流電源１３の半周期に１回づつ、トリガ信号をトラン
ジスタ１７、絶縁のためのフォトトライアック１８を介
してトライアック１２に送ってトライアック１２を所定
の通電角でオンさせることにより、交流電源１３からハ
ロゲンヒータ１１に通電させてハロゲンヒータ１１を発
熱させる。

【００１５】また、マイコン１６は、定着温度が設定温
度より高くなければ、ゼロクロス検知回路１５からのゼ
ロクロス信号により所定の通電角のトリガ信号を発生し
てそのトリガ信号をトランジスタ１７及びフォトトライ
アック１８を介してトライアック１２に送った後にトリ
ガ信号の発生を停止することにより、交流電源１３から
ハロゲンヒータ１１への通電を止める。

【００１６】図３は本実施形態の電気ヒータオフ動作開
始後時間と交流電源１３からハロゲンヒータ１１への通
電角との関係を示し、図４は本実施形態の電気ヒータオ
フ動作開始後時間とハロゲンヒータ１１に流れる電流と
の関係を示す。マイコン１６は、ハロゲンヒータ１１を
オフさせる時には、まず、１００ミリ秒間、すなわち、
交流電源１３の交流電圧の５周期の間は交流電源１３か
らトライアック１２を介してハロゲンヒータ１１を通電
角１２０°で通電させる。つまり、マイコン１６は、ゼ
ロクロス検知回路１５からのゼロクロス信号により交流
電源１３の交流電圧の５周期の間、交流電源１３の交流
電圧のゼロクロス点を基準としてハロゲンヒータ１１の
通電角が１２０°となるトリガ信号をトランジスタ１７
及びフォトトライアック１８を介してトライアック１２
に送ってトライアック１２を１２０°の通電角でオンさ
せることにより、交流電源１３からハロゲンヒータ１１
に通電させる。

【００１７】マイコン１６は、次の１００ミリ秒間に
は、交流電源１３からトライアック１２を介してハロゲ
ンヒータ１１を通電角９０°で通電させ、つまり、ゼロ
クロス検知回路１５からのゼロクロス信号により交流電
源１３の交流電圧の５周期の間、交流電源１３の交流電
圧のゼロクロス点を基準としてハロゲンヒータ１１の通
電角が９０°となるトリガ信号をトランジスタ１７及び
フォトトライアック１８を介してトライアック１２に送
ってトライアック１２を９０°の通電角でオンさせるこ
とにより、交流電源１３からハロゲンヒータ１１に通電
させる。

【００１８】マイコン１６は、次の１００ミリ秒間に
は、交流電源１３からトライアック１２を介してハロゲ
ンヒータ１１を通電角６０°で通電させ、つまり、ゼロ
クロス検知回路１５からのゼロクロス信号により交流電
源１３の交流電圧の５周期の間、交流電源１３の交流電
圧のゼロクロス点を基準としてハロゲンヒータ１１の通
電角が６０°となるトリガ信号をトランジスタ１７及び
フォトトライアック１８を介してトライアック１２に送
ってトライアック１２を６０°の通電角でオンさせるこ
とにより、交流電源１３からハロゲンヒータ１１に通電
させる。

【００１９】そして、マイコン１６は、ハロゲンヒータ
オフ動作開始後３００ミリ秒が過ぎると、交流電源１３
からハロゲンヒータ１１への通電角を０°にし、つま
り、ゼロクロス検知回路１５からのゼロクロス信号によ
り交流電源１３の交流電圧の５周期の間、交流電源１３
の交流電圧のゼロクロス点を基準とするトリガ信号の発
生を停止してトライアック１２をオフさせることによ
り、交流電源１３からハロゲンヒータ１１への印加電圧
を０にする。なお、図１において、１９〜２１は抵抗で
ある。

【００２０】このように、ハロゲンヒータ１１をオフさ
せる時に交流電源１３からハロゲンヒータ１１への印加
電圧の位相角制御を行うことにより、ハロゲンヒータ１
１の消費電流の減少を緩やかにすることができる。交流
電源１３の電圧変動は、ハロゲンヒータ１１の消費電流
の減少を緩やかにすることにより、小さくすることがで
きる。

【００２１】このとき、交流電源１３からハロゲンヒー
タ１１への通電角は、通電角を１２０°という大きい値
から段階を踏んで９０°、６０°、０°というように減
少させたときの消費電流の差が各段階間で略同一になる
ような値に選択することにより、更にハロゲンヒータ１
１の消費電流の減少が緩やかになり、交流電源１３の電
圧変動を小さくすることができる。

【００２２】また、高調波電流が発生する、交流電源１
３からハロゲンヒータ１１への通電角が１８０°未満で
ある状態を３００ミリ秒という短い時間にすることによ
り、高調波電流が交流電源１３に及ぼす影響を小さくす
ることができる。また、ハロゲンヒータ１１の消費電力
が１０００Ｗよりもっと大きい場合などでハロゲンヒー
タ１１の消費電流が大きい場合には、マイコン１６はハ
ロゲンヒータ１１をオフさせる時に交流電源１３からハ
ロゲンヒータ１１への通電角を１４０°、１２０°、１
００°、９０°、８０°、６０°、４０°というように
もっと細かい間隔で減少させるとよい。この場合は、交
流電源１３の電圧変動を小さくすることができる。但
し、マイコン１６がハロゲンヒータ１１をオフさせる時
に交流電源１３からハロゲンヒータ１１への通電角を制
御する時間は、合計で３００ミリ秒から１秒までが良
く、それ以上では高調波電流が発生する時間が長くなる
ので、適切でない。

【００２３】また、マイコン１６は、ハロゲンヒータ１
１をオンさせる時には、まず、１００ミリ秒間、交流電
源１３からトライアック１２を介してハロゲンヒータ１
１を通電角６０°で通電させ、つまり、ゼロクロス検知
回路１５からのゼロクロス信号により交流電源１３の交
流電圧の５周期の間、交流電源１３の交流電圧のゼロク
ロス点を基準としてハロゲンヒータ１１の通電角が６０
°となるトリガ信号をトランジスタ１７及びフォトトラ
イアック１８を介してトライアック１２に送ってトライ
アック１２を６０°の通電角でオンさせることにより、
交流電源１３からハロゲンヒータ１１に通電させる。

【００２４】マイコン１６は、次の１００ミリ秒間に
は、交流電源１３からトライアック１２を介してハロゲ
ンヒータ１１を通電角８０°で通電させ、つまり、ゼロ
クロス検知回路１５からのゼロクロス信号により交流電
源１３の交流電圧の５周期の間、交流電源１３の交流電
圧のゼロクロス点を基準としてハロゲンヒータ１１の通
電角が８０°となるトリガ信号をトランジスタ１７及び
フォトトライアック１８を介してトライアック１２に送
ってトライアック１２を８０°の通電角でオンさせるこ
とにより、交流電源１３からハロゲンヒータ１１に通電
させる。

【００２５】マイコン１６は、次の１００ミリ秒間に
は、交流電源１３からトライアック１２を介してハロゲ
ンヒータ１１を通電角１００°で通電させ、つまり、ゼ
ロクロス検知回路１５からのゼロクロス信号により交流
電源１３の交流電圧の５周期の間、交流電源１３の交流
電圧のゼロクロス点を基準としてハロゲンヒータ１１の
通電角が１００°となるトリガ信号をトランジスタ１７
及びフォトトライアック１８を介してトライアック１２
に送ってトライアック１２を１００°の通電角でオンさ
せることにより、交流電源１３からハロゲンヒータ１１
に通電させる。

【００２６】そして、マイコン１６は、ハロゲンヒータ
オン動作開始後３００ミリ秒が過ぎると、交流電源１３
からトライアック１２を介してハロゲンヒータ１１を通
電角１８０°で通電させ、つまり、ゼロクロス検知回路
１５からのゼロクロス信号により交流電源１３の交流電
圧の５周期の間、交流電源１３の交流電圧のゼロクロス
点を基準としてハロゲンヒータ１１の通電角が１８０°
となるトリガ信号をトランジスタ１７及びフォトトライ
アック１８を介してトライアック１２に送ってトライア
ック１２を１８０°の通電角でオンさせることにより、
交流電源１３の電圧を１００％ハロゲンヒータ１１に通
電させる。

【００２７】このように、ハロゲンヒータ１１をオンさ
せる時に交流電源１３からハロゲンヒータ１１への通電
角を６０°という小さい値から段階を踏んで３００ミリ
秒間かけて大きくすることにより、突入電流を小さくす
ることができ、交流電源１３の電圧変動を小さくするこ
とができる。また、ハロゲンヒータ１１をオンさせる時
には、交流電源１３からハロゲンヒータ１１への通電角
の小さい値の段階を多くして突入電流を小さく押えた方
が、ハロゲンヒータ１１の消費電流の増加が緩やかにな
り、交流電源１３の電圧変動を小さくすることができ
る。

【００２８】以上のように、この実施形態は、請求項１
に係る発明の実施形態であって、交流電源１３から電気
ヒータ１１への通電をオン／オフ制御する電気ヒータ制
御装置において、前記電気ヒータ１１をオフさせるとき
に、一旦前記交流電源１３から前記電気ヒータ１１への
通電角を０°より大きく、１８０°より小さく制御して
から、前記通電角を０°にするマイコンからなる制御手
段１６を備えたので、電気ヒータオフ時の電流変化を緩
やかにして交流電源の電源電圧変動を小さくすることが
できる。

【００２９】また、この実施形態は、請求項２に係る発
明の実施形態であって、請求項１記載の電気ヒータ制御
装置において、前記制御手段１６は、前記電気ヒータ１
１をオフさせるときに前記通電角を大きい値から段階を
踏んで減少させ、その各段階の通電角は前記通電角を大
きい値から段階を踏んで減少させたときの消費電流の差
が各段階間で略同一になるような値とするので、電気ヒ
ータオフ時の電流変化を緩やかにして交流電源の電源電
圧変動を小さくすることができる。

【００３０】また、この実施形態は、請求項３に係る発
明の実施形態であって、請求項１記載の電気ヒータ制御
装置において、前記制御手段１６は、前記電気ヒータ１
１をオフさせるときに前記通電角を制御する時間を３０
０ミリ秒間から１秒間とするので、高調波電流発生時間
を短くすることができ、高調波電流が交流電源に及ぼす
影響を小さくすることができる。なお、本発明は、上記
実施形態に限定されるものではなく、例えばハロゲンヒ
ータ以外の電気ヒータを制御する電気ヒータ制御装置に
適用することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように請求項１に係る発明によれ
ば、交流電源から電気ヒータへの通電をオン／オフ制御
する電気ヒータ制御装置において、前記電気ヒータをオ
フさせるときに、一旦前記交流電源から前記電気ヒータ
への通電角を０°より大きく、１８０°より小さく制御
してから、前記通電角を０°にする制御手段を備えたの
で、電気ヒータオフ時の電流変化を緩やかにして交流電
源の電源電圧変動を小さくすることができる。

【００３２】請求項２に係る発明は、請求項１記載の電
気ヒータ制御装置において、前記制御手段は、前記電気
ヒータをオフさせるときに前記通電角を大きい値から段
階を踏んで減少させ、その各段階の通電角は前記通電角
を大きい値から段階を踏んで減少させたときの消費電流
の差が各段階間で略同一になるような値とするので、電
気ヒータオフ時の電流変化を緩やかにして交流電源の電
源電圧変動を小さくすることができる。

【００３３】請求項３に係る発明は、請求項１記載の電
気ヒータ制御装置において、前記制御手段は、前記電気
ヒータをオフさせるときに前記通電角を制御する時間を
３００ミリ秒間から１秒間とするので、高調波電流発生
時間を短くすることができて高調波電流が交流電源に及
ぼす影響を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に係る発明の一実施形態を示す結線図
である。

【図２】同実施形態の各部の出力波形を示す波形図であ
る。

【図３】同実施形態の電気ヒータオフ動作開始後時間と
電気ヒータ通電角との関係を示す特性図である。

【図４】同実施形態の電気ヒータオン動作開始後時間と
電流との関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１１ 電気ヒータ １２ トライアック １３ 交流電源 １４ サーミスタ １５ ゼロクロス検知回路 １６ マイコン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電源から電気ヒータへの通電をオン／
   オフ制御する電気ヒータ制御装置において、前記電気ヒ
   ータをオフさせるときに、一旦前記交流電源から前記電
   気ヒータへの通電角を０°より大きく、１８０°より小
   さく制御してから、前記通電角を０°にする制御手段を
   備えたことを特徴とする電気ヒータ制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の電気ヒータ制御装置におい
   て、前記制御手段は、前記電気ヒータをオフさせるとき
   に前記通電角を大きい値から段階を踏んで減少させ、そ
   の各段階の通電角は前記通電角を大きい値から段階を踏
   んで減少させたときの消費電流の差が各段階間で略同一
   になるような値とすることを特徴とする電気ヒータ制御
   装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の電気ヒータ制御装置におい
   て、前記制御手段は、前記電気ヒータをオフさせるとき
   に前記通電角を制御する時間を３００ミリ秒間から１秒
   間とすることを特徴とする電気ヒータ制御装置。