JPH10213996A

JPH10213996A - 熱定着装置の電力制御装置

Info

Publication number: JPH10213996A
Application number: JP1551897A
Authority: JP
Inventors: Tomoji Tanaka; 智二田中
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1997-01-29
Filing date: 1997-01-29
Publication date: 1998-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】高調波電流を増加させず、加熱装置の寿命低
下を防止することができ、かつ高速機の分野においても
熱定着装置を所定温度に温度制御することができる熱定
着装置の電力制御装置を提供する。【解決手段】熱定着装置４を所定温度に温度調節する
ための電力制御装置１２において、加熱装置４に交流電
圧を印加する為の加熱ＯＮ信号を出力するＣＰＵ１３
と、熱定着装置４が記録媒体への熱定着を行うモードで
あるとき、ＣＰＵ１３が加熱装置９への交流電圧を遮断
するように制御する加熱ＯＦＦ信号を発信したとき、交
流電圧の波形から得られるゼロクロス信号に基づいて、
交流電圧の波形の半サイクルごとに規則的に所定回数Ｏ
Ｎおよび所定回数ＯＦＦする制御信号を発生するＣＰＵ
１３と、ＣＰＵ１３が発する制御信号に基づいて加熱装
置４に交流電圧を印加するスイッチ素子１１と、を有す
ることを特徴とする熱定着装置の電力制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式の複写
機、プリンタおよびファクシミリなどに用いられる熱定
着装置において、この熱定着装置を一定の温度に温度調
節する為の電力制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子写真式の複写機、プリンタお
よびファクシミリなどには、記録媒体である記録紙ない
し転写材などのシート上に転写されたトナー像をシート
に定着させる熱定着装置が設けられている。

【０００３】この熱定着装置は、一般的には、例えば、
シート上のトナーを熱溶融させる定着ローラと、該定着
ローラに圧接してシートを挟持する加圧ローラとを有し
ている。熱定着ローラは、円筒状に形成され、この熱定
着ローラの中心軸上に、ヒータ等の加熱装置が保持手段
により保持されている。この加熱装置は、定着ローラの
中心軸に位置し、加熱装置から発せられた熱は定着ロー
ラ内壁に輻射される。定着ローラの外壁は、その温度が
定着に適した温度（例えば１５０〜２００℃）になるま
で加熱される。この状態で定着ローラと加圧ローラは摺
接しながら互いに逆方向へ回転し、トナーが付着したシ
ートを挟持、搬送する。このとき定着ローラと加圧ロー
ラの摺接部（以下ニップ部と称する）において、シート
上のトナーは、定着ローラの熱により溶解し、さらに加
圧ローラとの圧力によってシート上に定着される。その
後、複写機などでは、排紙ローラなどにより搬送され、
排紙トレイ上に排出される。

【０００４】このような従来の熱定着装置では、定着ロ
ーラの外周表面温度を定着動作に必要な一定の温度に温
度調節する必要がある。一般的な従来技術においては、
定着ローラの外周表面温度を温度検出素子により検出
し、所定の検出温度以下の時は温調信号により熱定着装
置の加熱装置に電力を印加すべくＯＮ信号を出力し、所
定の検出温度を越えた時は温調信号により熱定着装置の
加熱装置に電力を遮断すべくＯＦＦ信号を出力する。こ
れは、ある所定の温度で加熱装置をＯＮ、ＯＦＦ制御す
るものである。

【０００５】また、その他の温調制御の例としては、例
えば特公昭６０−４６７１０号公報には、交流電源と、
通電により発熱する単一の発熱素子と、発熱素子を通電
制御する第１スイッチング素子と、発熱素子による温度
を検出する温度検出素子と、検出した温度が所定温度以
下の場合に略全電力を発熱素子に供給するように、ま
た、所定温度に達すると所定の部分電力を発熱素子に供
給するように、第１スイッチング素子の通電タイミング
を制御する制御回路とを有し、この制御回路は検出温度
が所定温度以下の場合、一連の第１制御パルスを発生し
て第１スイッチング素子に付与する第２スイッチング素
子を有し、更に、第１制御パルスとは周期の異なる一連
の第２制御パルスを発生する第３スイッチング素子とを
有し、所定温度以下の場合、第１制御パルスを第１スイ
ッチング素子に付与して略全電力を単一発熱素子に供給
し、所定温度に達すると第２制御パルスを第２スイッチ
ング素子に付与して所定の部分電力を単一の発熱素子に
供給する温度制御装置が開示されている。

【０００６】すなわち、この公報に開示された温度制御
装置では、発熱素子の温度が所定温度以下の場合には、
通常制御を行い、発熱素子の温度が所定温度以上の場合
には、位相制御あるいは半サイクル制御を行うようにし
ている。

【０００７】また、特公昭６３−４８３４９号公報に
は、加熱定着装置を備えた複写機において、パルス幅制
御により加熱定着装置の発熱手段への給電を制御するパ
ルス幅制御手段と、位相制御により加熱定着装置の発熱
手段への給電を制御する位相制御手段と、待機時および
露光ランプが消灯している時にはパルス幅制御手段を作
動させ、露光ランプが点灯しているときには、位相制御
手段を作動させるように切り替える切り替え手段とを設
けたことを特徴とする温度調節のための技術が開示され
ている。

【０００８】すなわち、この公報に記載されたものは、
発熱手段に対する電力制御の方式を、位相制御により電
力制御を行う方式と、交流電力のゼロクロス点を基準に
半サイクルごとに電力制御を行う方式とを、露光ランプ
の消灯および点灯に基づいて切り替えている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、これら複写
機などの熱定着装置では、近年、ユーザ側の生産性向上
の要望に応え、ウォームアップ時間の短縮を図るため
に、加熱装置の容量をアップし、定着ローラを薄肉化し
て熱容量をダウンする方向にある。

【００１０】しかし、上述した一般的な熱定着装置で
は、加熱装置の容量アップは、加熱装置への突入電流を
増加させ、加熱装置のＯＮ時に電源電圧の低下を招き、
同一電源ライン上に設置された他の機器に悪影響を与え
るという第１の問題点があった。また、定着ローラの熱
容量ダウンは、定着ローラの温度変動が大きくなるた
め、加熱装置のＯＮ、ＯＦＦ回数を増加させ、電圧変動
の回数を増大させるという第２の問題点があった。さら
に一般的な従来の熱定着装置を一定の温度に温度制御す
るための装置では、高速機の分野において高速で通過す
る記録媒体に熱を奪われる現象が顕著な為、加熱装置へ
供給する電力が不足し、熱定着装置を一定の温度に温度
制御することが困難であるという第３の問題点もある。

【００１１】また、上述の各公報に開示された従来の装
置は、位相制御を行う場合には、高調波電流を発生する
ために、高調波電流の規格を大きく逸脱し、半サイクル
ごとに制御を行う場合には、加熱装置の通電電流が正側
又は負側に偏りがあると、偶数時高調波を発生するとい
う問題点があった。そして、このような高調波電流は、
スイッチング電源や位相制御の電流に多く含まれてい
て、特に複写機においては、加熱装置の消費電力が大き
いため、スイッチング電源や位相制御の部品からの高調
波電流はともかくとして、加熱装置からの高調波電流の
発生は極力避けなければならない。また、加熱装置にハ
ロゲンランプを使用した場合には、ハロゲンランプに対
するＤＣ通電は、ハロゲンランプの寿命を低下させるこ
とが一般的に知られている。

【００１２】そこで、本発明の目的は、上記した従来の
技術の有する問題点に鑑み提案されたもので、電源電圧
の変動に対する規格をクリアするとともに、高調波電流
を増加させず、さらにハロゲンランプなどからなる加熱
装置の寿命低下を防止することができ、かつ高速機の分
野においても熱定着装置を所定の温度に温度制御するこ
とができる熱定着装置の電力制御装置を提供することで
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１記載の本発明は、所定の温度となるよう温度
調節可能な加熱装置を備え、該加熱装置に対する電力制
御を行って、熱定着装置を所定の温度に温度調節するた
めの電力制御装置において、前記加熱装置に交流電圧を
印加する為の加熱装置ＯＮ信号を出力する第１の制御手
段と、前記熱定着装置が記録媒体への熱定着を行うモー
ドであるとき、前記第１の制御手段が前記加熱装置への
交流電圧を遮断するように制御する加熱装置ＯＦＦ信号
を発信したとき、前記交流電圧の波形から得られるゼロ
クロス信号に基づいて、前記交流電圧の波形の半サイク
ルごとに規則的に所定回数ＯＮおよび所定回数ＯＦＦす
る制御信号を発生する第２の制御手段と、該第２の制御
手段が発する制御信号に基づいて前記加熱装置に交流電
圧を印加する交流電圧印加手段と、を有することを特徴
とする熱定着装置の電力制御装置である。

【００１４】また、請求項２記載の本発明は、前記請求
項１記載の電力制御装置において、前記第２の制御手段
は、前記制御信号の１サイクル中における前記交流電圧
波形の半サイクルごとのＯＦＦ回数をカウントし、該Ｏ
ＦＦ回数があらかじめ設定された所定回数に達すると、
次のゼロクロス信号が検出されたときに前記制御信号を
ＯＮすることを特徴とする。

【００１５】また、請求項３記載の本発明は、前記請求
項１記載の電力制御装置において、前記第２の制御手段
は、前記制御信号の１サイクル中における前記交流電圧
波形の半サイクルごとのＯＦＦ回数をカウントする一
方、前記制御信号の前記ＯＦＦ時のゼロクロス信号が正
側検出であるか負側検出であるかを判別し、該ＯＦＦ回
数が奇数回数の場合には、前記制御信号の次回のＯＮ信
号は、前回ＯＦＦ時のゼロクロス信号の正負側検出とは
逆の側の検出時点から始め、前記制御信号の前記ＯＦＦ
回数が偶数回数の場合には、前記制御信号の次回のＯＮ
信号は、前回ＯＦＦ時のゼロクロス信号の正負側検出と
同一の側の検出時点から始めることを特徴とする。

【００１６】また、請求項４記載の本発明は、前記請求
項１〜３のいずれか一つに記載の電力制御装置におい
て、前記電力制御装置は、前記熱定着装置が記録媒体へ
の熱定着を行うモードであって前記第１の制御手段が前
記加熱装置への交流電圧を印加するように制御する前記
加熱装置ＯＮ信号を発生するときには、前記第１の制御
手段により前記加熱装置への交流電圧を印加するように
制御することを特徴とする。

【００１７】また、請求項５記載の本発明は、前記請求
項１〜３のいずれか一つに記載の電力制御装置におい
て、前記第２の制御手段は、前記熱定着装置が記録媒体
への熱定着を行うモードであって前記第１の制御手段が
前記加熱装置ＯＦＦ信号を発生するとき、前記熱定着装
置を所定の範囲内の温度に調節することができなくなっ
た場合には、前記加熱装置への交流電圧を完全に遮断す
ることを特徴とする。

【００１８】以上のように構成された本発明の電力制御
装置による制御では、高速機の分野においても、熱定着
装置の加熱装置へ十分な電力を供給するとともに、熱定
着ヒータの通電電流が正側あるいは負側に偏ることなく
配分されているので、偶数時高調波の発生を防止すると
ともに、通電電流が正側あるいは負側に偏った場合に発
生するハロゲンランプなどからなる熱定着ヒータの寿命
低下を防止し、熱定着装置をー定の温度に温度制御する
ことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して、
本発明の一実施の形態を説明する。

【００２０】本発明に係る熱定着装置は、電子写真式の
複写機、プリンタおよびファクシミリなどにおいて、記
録用紙などの記憶媒体上の現像剤であるトナーを溶融し
て定着させるための装置であり、電力制御装置は、この
熱定着装置に備えた加熱装置に対して供給される電力を
制御することにより、熱定着装置を所定の温度に調節す
るための装置である。

【００２１】図１は、本発明を適用した電力制御装置に
よって制御される熱定着装置を設けた複写機の概略構成
を示す中央断面図である。

【００２２】この複写機１は、記録用紙を蓄積した用紙
トレイ２と、記録用紙にトナー像を転写するための感光
体３と、記録用紙にトナー像を定着させるための定着ロ
ーラ４と、この定着ローラ４に回転可能に圧力接触され
た加圧ローラ５とを主な構成要素としている。

【００２３】このように構成された複写機１は、以下の
ように動作する。図１に示すように、用紙トレイ２から
搬送された記録用紙（図示せず）は、搬送路６を経て感
光体３に搬送され、未定着のトナー像が転写される。そ
して、トナー像が転写された記録用紙は、熱定着装置を
構成している定着ローラ４と加圧ローラ５との間のニッ
プ部に向けて送り込まれる。送り込まれた記録用紙は、
加熱された定着ローラ４の熱と、加圧ローラ５から作用
する圧力とが加えられながら、ニップ部を通過する。こ
の時、未定着トナーが溶融して記録用紙上に定着し、用
紙上に定着トナー像が形成される。ニップ部を通過した
記録用紙は、定着ローラ４から自然に剥離し、あるいは
先端部が定着ローラ４の表面に摺接するように設けられ
た分離爪ないし分離ガイド７によって定着ローラ４から
強制的に剥離されて排紙トレイ８上に排出される。

【００２４】定着ローラ４は、その回転軸上にハロゲン
ランプなどからなる熱定着ヒータ９が設けられている。
この熱定着ヒータ９が、定着ローラ４の外周表面を所定
の温度に加熱するための加熱装置として機能する。そし
て、熱定着ヒータ９をＯＮ、ＯＦＦすることにより、定
着ローラ４の外周表面を所定の温度に保っている。

【００２５】上記した熱定着ヒータ９およびその周辺機
器を図２を参照してさらに詳しく説明する。図２は、熱
定着ヒータ９およびその周辺機器の概略構成を示したブ
ロック図である。

【００２６】この熱定着ヒータ９は、図２に示すよう
に、交流電源１０に接続されて駆動されるとともに、熱
定着ヒータ９と交流電源１０の間に熱定着ヒータ９への
電力の供給をＯＮ、ＯＦＦするためのスイッチ素子１１
が直列に接続され、このスイッチ素子１１はスイッチ素
子制御回路１２に接続されている。このスイッチ素子制
御回路１２は、ＣＰＵ（中央演算装置）１３を備えてい
る。

【００２７】ここで、スイッチ素子制御回路１２は、熱
定着ヒータ９に交流電源１０から電力を供給するための
加熱装置ＯＮ信号を発生する第１の制御手段および後に
詳述する第２の制御手段として機能し、スイッチ素子１
１および電源１０が、加熱装置である熱定着ヒータ９に
交流電圧を印加する交流電圧印加手段として機能する。

【００２８】従ってスイッチ素子制御回路１２は、その
内部で、ＣＰＵ１３が後述するように定着ローラ４の外
周表面温度から判断して、ヒータ温調信号を出力してお
り、ヒータにより加熱するときには、加熱装置ＯＮ信号
となるようにヒータ温調信号をＯＮとし、加熱をやめる
ときには、加熱装置ＯＦＦ信号となるようにヒータ温調
信号をＯＦＦとする。そして、このヒータ温調信号のＯ
Ｎ、ＯＦＦに基づいて、後述するように、スイッチ素子
１１を切り換えるヒータ制御信号を出力している。

【００２９】スイッチ素子１１は、このヒータ制御信号
に基づいてＯＮ、ＯＦＦされて、熱定着ヒータ９への電
力の供給が行われ、定着ローラ４の外周表面温度が所定
の温度に調節される。

【００３０】次に、上記した熱定着ヒータ９の制御をさ
らに詳しく説明する。図３は、熱定着ヒータ９およびス
イッチ素子制御回路１２の構成を詳しく示したブロック
図である。

【００３１】図３に示すように、スイッチ素子制御回路
１２内のＣＰＵ１３は、複写機１内に配置された図示し
ない他のＣＰＵなどとの間で通信を行いながら、複写機
１における複写動作の制御を行っている。例えば、図１
に示した複写機１における各動作手段、感光体３、また
図示しない紙送り装置などは、このＣＰＵ１３のポート
やＩ／Ｏユニットに接続され、ＣＰＵ１３からの制御信
号に基づいてタイミング制御されている。

【００３２】そして、熱定着ヒータ９により加熱される
定着ローラ４の外周表面にはサーミスタ１４が取り付け
られている。このサーミスタ１４は、ＣＰＵ１３のＡ／
Ｄポートに接続されている。したがって、定着ローラ４
の外周表面の温度が変化すると、この温度変化によりサ
ーミスタ１４の電気抵抗が変化し、ＣＰＵ１３のＡ／Ｄ
ポートに入力される電圧が変化する。ＣＰＵ１３では、
この電圧変化を予め定められた基準値と比較することに
より、定着ローラ４の外周表面の温度を換算してモニタ
する。

【００３３】また、交流電源１０には、ゼロクロス検出
回路１５が並列に接続されている。このゼロクロス検出
回路１５は、ＣＰＵ１３に接続されていて、ゼロクロス
検出回路１５が、交流電流のゼロクロス（正負が切り替
わったこと）を検出するごとに、ＣＰＵ１３に対して所
定のゼロクロスパルスを送信し、ＣＰＵ１３はこのゼロ
クロスハルスの数をカウントする。なお、負から正への
変化を正側検出、正から負への変化を負側検出とする。

【００３４】そして、ＣＰＵ１３は加熱昇温の実行、取
り止めを指示するためのヒータ温調信号を発信する。さ
らに、ＣＰＵ１３は、複写動作中であるとき、ヒータ温
調信号とゼロクロスパルスとに基づいて、ヒータ温調信
号がＯＦＦ状態の期間中に、熱定着ヒータ９を制御する
ための駆動信号であるヒータ制御信号を発信する。この
ヒータ制御信号は、後に詳細に説明するが、半サイクル
ごとに規則的に変化する所定回数のＯＮおよび所定回数
のＯＦＦからなる信号から構成されている。

【００３５】ここで、上記したスイッチ素子制御回路１
２の内部構成をさらに詳しく説明する。

【００３６】図４は、スイッチ素子制御回路１２内部の
概略構成を示したブロック図である。スイッチ素子制御
回路１２は、前記のようにＣＰＵ１３を備えていて、こ
のＣＰＵ１３には、変数データを格納するために電池に
よりバックアップされている制御ＲＡＭ（ランダムアク
セスメモリ）１６と、制御プログラムなどが格納されて
いる制御ＲＯＭ（リードオンリメモリ）１７と、拡張Ｉ
／Ｏ（入出力制御回路）１８が接続されている。そし
て、拡張Ｉ／Ｏ１８あるいはＣＰＵ１３から、制御ＲＡ
Ｍ１６に対して、熱定着ヒータ９へ供給する電力を低減
して持続すべき変数データが入力されると、ＣＰＵ１３
は予め制御ＲＯＭ１７に格納されている制御プログラム
に基づいて、所定回数（ｍ回）のＯＮ信号と、所定回数
（ｎ回）のＯＦＦ信号とからなるヒータ制御信号を、ス
イッチ素子１１に対して発信する。

【００３７】次に、この装置による電力制御の動作を説
明する。図５は、本発明に係る電力供給装置による制御
の手順を示したフローチャートである。

【００３８】まず、複写機本体がコピー動作中、すなわ
ち、熱定着装置が記録媒体への熱定着を行うモードであ
るか、待機中のモードであるか、ウオームアップ中であ
るかを判断し（Ｓ１）、ウオームアップ中、または待機
中である場合は処理を復帰する。そして、複写機本体
が、コピー動作中である場合には、コピー動作による定
着温度の低下を防止するために以下の温調制御を行う。

【００３９】これには、まず、ヒータ温調信号がＯＦＦ
であるかどうかを判断し（Ｓ２）、ヒータ温調信号がＯ
Ｎである場合には、通常の熱定着ヒータ制御と同様に、
定着ローラの表面温度が所定温度に達するように、熱定
着ヒータ９へ交流電圧を印加する（Ｓ３）。このとき、
ヒータ制御信号はヒータ温調信号がＯＮで有る限り、同
様にＯＮ状態が持続して、１００％交流電圧が供給され
る。

【００４０】そして、ヒータ温調信号がＯＦＦの場合に
は、定着ローラ４の外周表面温度が所定の範囲内である
かどうか（過度の温度を上昇をしていないか）を判断し
（Ｓ４）、過昇温状態にある場合は、通常の熱定着ヒー
タ制御と同様に、ヒータ温調信号と共に、ヒータ制御信
号もＯＦＦにして電力の印加を完全に遮断する（Ｓ１
２）。

【００４１】一方、所定の範囲内である場合は、所定の
サイクルＯＮ、ＯＦＦを繰り返すようにヒータ制御信号
を出力する。これには、前回のヒータ制御信号がＯＦＦ
してからの１サイクル中における交流電圧の波形の半サ
イクルごとのＯＦＦ回数をカウントして（Ｓ５）、ＯＦ
Ｆ回数が偶数回であるか、奇数回であるかを判断する
（Ｓ６）。

【００４２】そして、偶数回であると判断された場合に
は、ヒータ制御信号が前回ＯＦＦした時点のゼロクロス
信号が「正側検出であったのか」判別を行う（Ｓ７）、
一方、奇数回であると判断された場合には、「負側検出
であったのか」判別する（Ｓ８）。

【００４３】ＯＦＦ回数が奇数回であって、ゼロクロス
信号が正側検出であった場合には、ヒータ制御信号の次
回のＯＮは、負側のゼロクロスが検出された時点で行い
（Ｓ９）、一方、ゼロクロス信号が負側検出であった場
合には、ヒータ制御信号の次回のＯＮは、正側のゼロク
ロスが検出された時点で行う（Ｓ１０）。

【００４４】また、ＯＦＦ回数が偶数回であった場合で
あって、ゼロクロス信号が負側検出であった場合にはヒ
ータ制御信号の次回のＯＮは、正側のゼロクロスが検出
された時点で行い（Ｓ１０）、一方、ゼロクロス信号が
正側検出であった場合には、ヒータ制御信号の次回のＯ
Ｎは、負側のゼロクロスが検出された時点で行う（Ｓ１
１）。

【００４５】このような制御を行うことにより、従来の
制御方法において発生していた問題点、すなわち、高速
機の分野において高速で通過する記録用紙に熱を奪われ
る現象が顕著な為、加熱装置のＯＮ信号発生期間中の熱
定着装置へ供給する電力が著しく低下し、熱定着装置を
所定温度に温度制御することが難しくなるといった問題
を回避することができる。また、ヒータ温調信号のＯＮ
信号が、交流入力電圧のゼロクロスの正側あるいは負側
にかかわらず入力されることから発生する微少なゼロク
ロスの偏りを無くすことができる。

【００４６】なお、以上のフローチャートに示した処理
では、ＯＦＦ回数が奇数回であるか、偶数回であるかを
判断し、さらに、ゼロクロス信号が正側検出であったの
か、負側検出であったのかをも勘案して、次回ヒータ制
御信号をＯＮするタイミングを制御するものを例示した
が、本発明の装置を用いて電力制御する場合には、電力
の供給度合いを設定する段階でヒータ制御信号の波形が
選択されるため、自ずとＯＦＦ回数が決定されてしまう
から、単にこの（決定された）ＯＦＦ回数が（実際の）
交流電圧の波形のＯＦＦ回数とー致したかを判断するだ
けでも、ヒータ制御信号の次回ＯＮのタイミングを制御
することが可能である。

【００４７】次に、上記した図５に示すような制御を行
う場合に、加熱装置のＯＦＦ信号発生期間中（ヒータ温
調信号がＯＦＦの期間中）の電力制御について、熱定着
装置に供給する電力が３３％となるような制御を例に説
明する。

【００４８】図６は、加熱装置のＯＦＦ信号発生期間中
の熱定着装置に供給する電力が３３％となるように制御
したときの、各機器の動作を示したタイムチャートであ
り、図６（ａ）は熱定着ヒータに通電する交流入力電圧
のタイムチャート、図６（ｂ）はゼロクロス検出回路の
正側検出出力のタイムチャート、図６（ｃ）はゼロクロ
ス検出回路の負側検出出力のタイムチャート、図６
（ｄ）はヒータ温調信号のタイムチャート、図６（ｅ）
はヒータ制御信号のタイムチャート、図６（ｆ）は熱定
着ヒータの通電電流のタイムチャートをそれぞれ示す。

【００４９】交流電源１０からは、図６（ａ）に示すよ
うな交流電圧が熱定着ヒータ９に供給されている。ま
た、このとき、ゼロクロス検出回路１５からは、図６
（ｂ）に示すように、交流入力電圧の正側のゼロクロス
ごとに、正側ゼロクロスパルスを発生し、また、図６
（ｃ）に示すように、交流入力電圧の負側のゼロクロス
ごとに、負側ゼロクロスパルスを発生している。そし
て、図６（ｄ）に示すように、複写動作中、ヒータ温調
信号がＯＦＦの期間中でも、図６（ｅ）に示すように、
ヒータ制御信号は交流電圧が正側あるいは負側に偏らな
いようにＯＮ、ＯＦＦを発信する。そして、このヒータ
制御信号を受信したスイッチ素子１１は、図６（ｆ）に
示すように、１回のＯＮ（斜線部分）と、２回のＯＦＦ
とを１サイクルとして、熱定着ヒータ９に対し３３％の
連続した電力の供給を行っている。このような制御を行
うことにより、さらに精度良く、熱定着ヒータ９の通電
電流が正側あるいは負側に偏りなく配分されることにな
る。

【００５０】次に、上記制御による複写動作中の熱定着
ヒータ９への通電電流の変化を、３３％の電力供給以外
のものについて説明する。図７は、本発明に係る電力制
御装置により制御される熱定着装置の通電電流の変化を
示したタイムチャートであり、図７（ａ）は１００％通
電時、図７（ｂ）は８０％通電時、図７（ｃ）は６６％
通電時、図７（ｄ）は５０％通電時、図７（ｅ）は３３
％通電時、図７（ｆ）は２０％通電時をそれぞれ示す。
なお、図７においては、斜線部分により、熱定着ヒータ
９に電力が供給されている。

【００５１】本発明では、図７の各タイムチャートに示
すように、制御波形を適宜選択することにより、複写動
作中の定着ローラ４の表面温度が所定温度範囲内にある
とき、熱定着ヒータ９に対して所望の電力を供給するこ
とができる。すなわち、ＣＰＵ１３を備えたスイッチ素
子制御回路１２からのヒータ温調信号がＯＦＦとなって
いる期間中に、１回目のゼロクロスからｍ回ＯＮおよび
ｎ回ＯＦＦからなるサイクル（１サイクル＝ｍ＋ｎ）を
繰り返すヒータ制御信号を発生してスイッチ素子１１を
駆動し、熱定着ヒータ９に対して所望の電力を供給して
いる。

【００５２】具体的には、熱定着ヒータ９に対して１０
０％の電力供給を行う場合には、図７（ａ）に示すよう
に、連続してＯＮとなるヒータ制御信号を発生してスイ
ッチ素子１１を駆動し、熱定着ヒータ９に対して１００
％の電力を供給する（このモードでは複写動作中は熱定
着ヒータ９への連続通電となるため、所定範囲外の低温
状態から昇温するときに用いられる。したがって、ヒー
タ温調信号がＯＮのとき以外は、用いられることはな
い）。

【００５３】また、熱定着ヒータ９に対して８０％の電
力供給を行う場合には、図７（ｂ）に示すように、４回
のＯＮと、１回のＯＦＦとを１サイクルとするヒータ制
御信号を発生してスイッチ素子１１を駆動し、熱定着ヒ
ータ９に対して８０％の電力を供給する。

【００５４】また、熱定着ヒータ９に対して６６％の電
力供給を行う場合には、図７（ｃ）に示すように、２回
のＯＮと、１回のＯＦＦとを１サイクルとするヒータ制
御信号を発生してスイッチ素子１１を駆動し、熱定着ヒ
ータ９に対して６６％の電力を供給する。

【００５５】また、熱定着ヒータ９に対して５０％の電
力供給を行う場合には、図７（ｄ）に示すように、１回
のＯＮと、１回のＯＦＦとを１サイクルとするヒータ制
御信号を発生してスイッチ素子１１を駆動し、熱定着ヒ
ータ９に対して５０％の電力を供給する。

【００５６】また、熱定着ヒータ９に対して３３％の電
力供給を行う場合には、既に説明したが、図７（ｅ）に
示すように、１回のＯＮと、２回のＯＦＦとを１サイク
ルとするヒータ制御信号を発生してスイッチ素子１１を
駆動し、熱定着ヒータ９に対して３３％の電力を供給す
る。

【００５７】また、熱定着ヒータ９に対して２０％の電
力供給を行う場合には、図７（ｆ）に示すように、１回
のＯＮと、４回のＯＦＦとを１サイクルとするヒータ制
御信号を発生してスイッチ素子１１を駆動し、熱定着ヒ
ータ９に対して２０％の電力を供給する。

【００５８】ここで、本発明による電力制御と従来の制
御とを比較して説明する。図８は、従来の電力制御装置
により、電力が５０％低減されるように制御される熱定
着装置の通電電流の変化を示したタイムチャートであ
り、図９は、本発明に係る電力制御装置により、複写動
作中に、ヒータ温調信号がＯＦＦとなったときにも電力
を５０％低減して連続した通電制御を行うように制御さ
れる熱定着装置の通電電流の変化を示したタイムチャー
トである。

【００５９】従来の電力制御では、図８に示すように、
電力が５０％低減されるように熱定着ヒータ９の制御を
行うために、斜線部のみに電力が供給されるように制御
されている。すなわち、半サイクルごとに正側の通電の
みを許可し、熱定着ヒータ９に供給する電力を５０％低
減している。このような従来の電力制御は、逆に負側の
みに通電する形態も考えられる。

【００６０】このように、従来の電力制御では、通電電
流が正側あるいは負側に偏ってしまい、偶数次高調波を
発生するという問題がある。また、複写動作中における
このような熱定着ヒータ９に供給する電力の低減策は、
高速の複写機においては通紙される記録媒体により熱を
奪われて、定着ローラ４の外周表面の温度が狙い目の温
度に対して追随しないという問題がある。したがって、
このような従来の電力制御装置による制御方法は好まし
い方法とは言えなかった。

【００６１】これに対し、本発明に係る電力制御装置で
は、複写動作中の昇温させるとき、すなわち、ヒータ温
調信号がＯＮのときには、１００％出力の交流電圧を印
加し、前記したように、所定範囲内の温度となった後
は、その温度が維持されるように、投入電力を５０％低
減して連続した通電制御を行うようにしている。

【００６２】これは、図９に示すように、斜線部のみに
より電力が供給されるように制御される。すなわち、本
発明に係る電力制御装置による制御では、連続した一組
の正負にわたるＯＮと、連続した一組の正負にわたるＯ
ＦＦとを繰り返しているので、通電電流が正側あるいは
負側に偏ることがない。したがって、複写動作中におけ
るこのような熱定着ヒータ９に供給する電力の制御方法
は、高速の複写機においても、定着ローラ４の外周表面
の温度が低下することなく狙いの温度に対して追随する
ことができる。また、ハロゲンランプなどからなる熱定
着ヒータ９の寿命低下を防止することができる。

【００６３】さらに、従来の電力制御装置による制御
と、本発明に係る制御について比較して説明する。

【００６４】図１０は、各機器の動作を示したタイムチ
ャートで、図１０（ａ）は熱定着ヒータに通電する交流
電源電圧のタイムチャート、図１０（ｂ）はゼロクロス
検出回路の検出出力のタイムチャート、図１０（ｃ）は
従来の一般的な制御方法によるヒータのＯＮ、ＯＦＦの
みで温度制御をしている装置の制御信号のタイムチャー
ト、図１０（ｄ）は従来技術による位相制御により温度
制御している装置の制御信号のタイムチャート、図１０
（ｅ）は本発明の電力制御装置によるヒータ制御信号の
タイムチャート、図１０（ｆ）は本発明の電力制御装置
によるの熱定着ヒータヘの通電電圧のタイムチャートで
ある。

【００６５】交流電源１０からは、図１０（ａ）に示す
ような交流電圧が、熱定着ヒータ９に供給されている。
また、このとき、図１０（ｂ）に示すように、ゼロクロ
ス検出回路１５からは、交流入力電圧のゼロクロスごと
に、ゼロクロスパルスを発生している。

【００６６】ここで、従来の一般的な制御方法では、図
１０（ｃ）に示すように、熱定着ローラ４の外周表面温
度が、所定温度未満になると、制御信号をＯＮとし、反
対に熱定着ローラ４の外周表面温度が所定温度以上にな
ると、制御信号をＯＦＦとすることにより、熱定着ヒー
タ９をＯＮ、ＯＦＦし、熱定着ローラ４の外周表面温度
を一定に保っている。

【００６７】また、図９に示した５０％電力供給による
従来の制御方法を用いたものでは、図１０（ｄ）に示す
ように、所定時間ＯＮとなり、所定時間ＯＦＦとなる制
御信号を発信して、熱定着ヒータ９をＯＮ、ＯＦＦし、
熱定着ローラ４の外周表面を一定に保ち、所定温度以上
となった場合には完全に電力の供給を遮断している。

【００６８】一方、本発明による電力制御装置による制
御では、図１０（ｅ）に示すように、複写動作中、従来
のように熱定着ヒータ９への通電を遮断すべきときで
も、交流電圧が正側あるいは負側に偏らないようなヒー
タ制御信号を発信して、熱定着ヒータ９をＯＮ、ＯＦＦ
し、熱定着ローラ４の外周表面温度を一定に保ってい
る。

【００６９】そして、このヒータ制御信号を受信したス
イッチ素子１１は、図１０（ｆ）に示すように、２回の
ＯＮ（斜線部分）と、２回のＯＦＦとを１サイクルとし
て、熱定着ヒータ９に対し５０％の連続した電力の供給
を行っている（なお、５０％供給以外に、前述したよう
に１００％、８０％、６６％、２０％の電力供給が適宜
行われる）。

【００７０】このように、本発明の電力制御装置による
制御では、高速機の分野においても、熱定着装置の加熱
装置へ十分な電力を供給するとともに、熱定着ヒータの
通電電流が正側あるいは負側に偏ることなく配分されて
いるので、偶数時高調波の発生を防止するとともに、通
電電流が正側あるいは負側に偏った場合に発生するハロ
ゲンランプなどからなる熱定着ヒータの寿命低下を防止
し、熱定着装置を所定の温度に温度制御することができ
る。

【００７１】なお、以上説明した本実施の形態において
は、第１制御手段および第２制御手段として機能するス
イッチ素子制御回路１２内において、ヒータ温調信号の
ＯＮ、ＯＦＦに基づき、ヒータ制御信号を発してスイッ
チ素子１１を駆動することとしたが、本発明はこのよう
な形態に限らず、例えば、第１制御手段からのヒータ温
調信号がＯＮのときにはこのＯＮ信号により直接スイッ
チ素子がＯＮとなり、一方、ヒータ温調信号がＯＦＦと
なったときにのみヒータ制御信号を第２制御手段から発
して、スイッチ素子をＯＮ、ＯＦＦするようにしてもよ
い。

【００７２】また、上記実施の形態の如く、第１制御手
段と第２制御手段を１つのＣＰＵにより機能させるので
はなく、それぞれ別個独立したＣＰＵなどの回路を用い
てもよい。

【００７３】

【発明の効果】本発明は、請求項ごとに以下のような効
果を奏する。

【００７４】請求項１記載の本発明の熱定着装置の電力
制御装置によれば、熱定着装置を加熱する熱定着ヒータ
のＯＦＦ信号発生期間中に、半サイクルごと規則的に所
定回数のＯＮと所定回数のＯＦＦからなるヒータ駆動信
号を発生することにより、電源電圧の変動に対する規格
をクリアするとともに、高調波電流を増加させず、さら
にハロゲンランプなどからなる加熱装置の寿命低下を防
止することができ、高速機の分野においても、熱定着装
置の加熱装置へ十分な電力を供給することができるため
熱定着装置を所定の温度に温度制御することができる。

【００７５】また、請求項２記載の本発明の熱定着装置
の電力制御装置によれば、上記した請求項１記載の本発
明の効果に加えて、制御信号の１サイクル中における半
サイクルのＯＦＦ回数をカウントして、そのカウント数
が所定回数に達した後ゼロクロス信号を検知してから制
御信号をＯＮすることとしたので、一定のサイクルで電
圧の偏りなく、供給する電力を制御することができる。

【００７６】また、請求項３記載の本発明の熱定着装置
の電力制御装置によれば、上記した請求項１記載の本発
明の効果に加えて、制御信号の１サイクル中における前
記交流電圧の波形の半サイクルごとのＯＦＦ回数をカウ
ントする一方、前記制御信号の前回ＯＦＦ時のゼロクロ
ス信号が正側検出であるか負側検出であるかを判別し、
該ＯＦＦ回数が奇数回数の場合には、前記制御信号の次
回のＯＮ信号は、前回ＯＦＦ時のゼロクロス信号の正負
側検出とは逆の側の検出時点から始め、前記制御信号の
前記ＯＦＦ回数が偶数回数の場合には、前記制御信号の
次回のＯＮ信号は、前回ＯＦＦ時のゼロクロス信号の正
負側検出と同一の側の検出時点から始めることにより、
ヒータ温調信号のＯＮ信号が、交流入力電圧のゼロクロ
スの正側あるいは負側にかかわらず入力されることから
発生する微少なゼロクロスの偏りを無くすことができ
る。

【００７７】また、請求項４記載の本発明の熱定着装置
の電力制御装置によれば、上記した請求項１〜３に記載
の本発明の効果に加えて、第１の制御手段が加熱装置Ｏ
Ｎ信号を発しているときには、直接この第１の制御手段
の信号により加熱装置へ交流電圧を印加するようにした
ので、第２制御手段によるＯＮ、ＯＦＦ動作を経ずに電
力が供給されるため、加熱装置の昇温動作中において
は、所定温度に達するまでの昇温時間を速くすることが
できる。

【００７８】また、請求項５記載の本発明の熱定着装置
の電力制御装置によれば、上記した請求項１〜３に記載
の本発明の効果に加えて、熱定着装置の温度が所定温度
範囲から外れた場合に、昇温が必要なときには１００％
の電力供給を行い、一方、過昇温時には、完全に電力を
遮断するため、昇温時には、より早い昇温を行うことが
でき、過昇温時には、即座に定着装置の温度を下げるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した複写機を示す中央断面図で
ある。

【図２】熱定着ヒータおよびその周辺機器の概略構成
を示したブロック図である。

【図３】熱定着ヒータおよびスイッチ素子制御回路の
動作を説明するためのブロック図である。

【図４】スイッチ素子制御回路内の概略構成を示した
ブロック図である。

【図５】本発明に係る電力供給装置の制御手順を示し
たフローチャートである。

【図６】本発明に係る電力供給装置により加熱装置Ｏ
ＦＦ信号発生期間中に熱定着装置に供給する電力が３３
％となるように制御したときの、各部の動作を示したタ
イムチャート、図６（ａ）は熱定着ヒータに通電する交
流電圧のタイムチャート、図６（ｂ）はゼロクロス検出
回路の正側検出出力のタイムチャート、図６（ｃ）はゼ
ロクロス検出回路の負側検出出力のタイムチャート、図
６（ｄ）はヒータ温調信号のタイムチャート、図６
（ｅ）はヒータ制御信号のタイムチャート、図６（ｆ）
は熱定着ヒータへの通電電流のタイムチャートである。

【図７】本発明に係る電力制御装置により制御される
熱定着装置の通電電流の変化を示したタイムチャートで
あり、図７（ａ）は１００％通電時、図７（ｂ）は８０
％通電時、図７（ｃ）は６６％通電時、図７（ｄ）は５
０％通電時、図７（ｅ）は３３％通電時、図７（ｆ）は
２０％通電時をそれぞれ示す。

【図８】従来の電力制御装置により、電力が５０％に
低減されるように制御される熱定着装置の通電電流の変
化を示したタイムチャートである。

【図９】本発明に係る電力制御装置により、電力が５
０％に低減されるように制御されるときの熱定着装置の
通電電流の変化を示したタイムチャートである。

【図１０】本発明に係る電力制御装置による制御と従
来の制御とを比較するためのタイムチャートであり、図
１０（ａ）は熱定着ヒータに通電する交流入力電圧のタ
イムチャート、図１０（ｂ）はゼロクロス検出回路の検
出田力のタイムチャート、図１０（ｃ）は従来の一般的
な通常のヒータ温調信号のタイムチャート、図１０
（ｄ）は従来技術によるヒータ温調信号のタイムチャー
ト、図１０（ｅ）は本発明の電力制御装置によるのヒー
タ制御信号のタイムチャート、図１０（ｆ）は本発明の
電力制御装置によるの熱定着ヒータヘの通電電流のタイ
ムチャートである。

【符号の説明】

１…複写機２…用紙トレイ３…感光体４…定着ローラ５…加圧ローラ６…搬送路７…分離ガイド８…排紙トレイ９…熱定着ヒータ１０…交流電源１１…スイッチ素子１２…スイッチ素子制御回路１３…ＣＰＵ１４…サーミスタ１５…ゼロクロス検出回路１６…制御ＲＡＭ１７…制御ＲＯＭ１８…拡張ｌ／Ｏ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の温度となるよう温度調節可能な加
熱装置を備え、該加熱装置に対する電力制御を行って、
熱定着装置を所定の温度に温度調節するための電力制御
装置において、前記加熱装置に交流電圧を印加する為の加熱装置ＯＮ信
号を出力する第１の制御手段と、前記熱定着装置が記録媒体への熱定着を行うモードであ
るとき、前記第１の制御手段が前記加熱装置への交流電
圧を遮断するように制御する加熱装置ＯＦＦ信号を発信
したとき、前記交流電圧の波形から得られるゼロクロス
信号に基づいて、前記交流電圧の波形の半サイクルごと
に規則的に所定回数ＯＮおよび所定回数ＯＦＦする制御
信号を発生する第２の制御手段と、該第２の制御手段が発する制御信号に基づいて前記加熱
装置に交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、を有す
ることを特徴とする熱定着装置の電力制御装置。
【請求項２】前記第２の制御手段は、前記制御信号の
１サイクル中における前記交流電圧波形の半サイクルご
とのＯＦＦ回数をカウントし、該ＯＦＦ回数があらかじ
め設定された所定回数に達すると、次のゼロクロス信号
が検出されたときに前記制御信号をＯＮすることを特徴
とする請求項１記載の熱定着装置の電力制御装置。
【請求項３】前記第２の制御手段は、前記制御信号の
１サイクル中における前記交流電圧波形の半サイクルご
とのＯＦＦ回数をカウントする一方、前記制御信号の前
記ＯＦＦ時のゼロクロス信号が正側検出であるか負側検
出であるかを判別し、該ＯＦＦ回数が奇数回数の場合に
は、前記制御信号の次回のＯＮ信号は、前回ＯＦＦ時の
ゼロクロス信号の正負側検出とは逆の側の検出時点から
始め、前記制御信号の前記ＯＦＦ回数が偶数回数の場合
には、前記制御信号の次回のＯＮ信号は、前回ＯＦＦ時
のゼロクロス信号の正負側検出と同一の側の検出時点か
ら始めることを特徴とする請求項１記載の熱定着装置の
電力制御装置。
【請求項４】前記電力制御装置は、前記熱定着装置が
記録媒体への熱定着を行うモードであって前記第１の制
御手段が前記加熱装置への交流電圧を印加するように制
御する前記加熱装置ＯＮ信号を発生するときには、前記
第１の制御手段により前記加熱装置への交流電圧を印加
するように制御することを特徴とする請求項１〜３のい
ずれか一つに記載の熱定着装置の電力制御装置。
【請求項５】前記第２の制御手段は、前記熱定着装置
が記録媒体への熱定着を行うモードであって前記第１の
制御手段が前記加熱装置ＯＦＦ信号を発生するとき、前
記熱定着装置を所定の範囲内の温度に調節することがで
きなくなった場合には、前記加熱装置への交流電圧を完
全に遮断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか
一つに記載の熱定着装置の電力制御装置。