JPH10254264A - ヒータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ヒータを交流で駆動し且つヒータのオン時の突
入電流を防止し、併せて力率の悪化防止、高調波電流の
発生防止、フリッカの発生防止、信頼性の向上、ヒータ
駆動装置の小型化を図る。 【解決手段】記録材上にトナー像を加熱定着するための
ヒータを駆動するヒータ駆動装置において、交流電力を
整流する整流手段と、該整流手段によって整流された電
力をスイッチングするスイッチング手段と、該スイッチ
ング手段によるスイッチング時間を制御する制御手段
と、交流電源と前記整流手段との間に接続され、交流電
力が印加されるヒータとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真装置の定
着装置に用いられ定着のためのヒータを駆動するヒータ
駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のヒータ駆動装置は、交流電源をト
ライアックを介し直接ヒータに給電していた。あるい
は、ＡＣ電源を整流しヒータを直流駆動していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のヒータ駆動装置
においては、交流電源をトライアックを介し直接ヒータ
に供給していた。しかし、この方法はヒータをオンした
ときに発生する突入電流を防止するために位相制御を行
い交流の半周期にオンとオフを一度だけしか行えないた
め、電力を有効に使えず、力率の悪化や高調波電流の発
生等の問題があった。しかし、位相制御を行わないでヒ
ータをオンするとヒータランプが発熱するまでの突入電
流やフリッカ等の問題が発生する。

【０００４】従来のヒータ駆動装置において力率の改善
や高調波の発生を解決したものでは例えばＡＣ電源を整
流し、ヒータに整流後の直流を印可していた。しかし、
ヒータとして例えばハロゲンランプを使用した場合、直
流駆動用のハロゲンランプは小電力のものが多く、大電
力に適する交流駆動ハロゲンランプは直流駆動すると寿
命が短かくなるという問題と、整流手段およびスイッチ
ング手段が発熱するため大電力のヒータを使用する場
合、大型の部品を必要とする等の問題があった。

【０００５】本発明は、ヒータを交流で駆動し、且つヒ
ータのオン時の突入電流を防止し、併せて力率の悪化防
止、高調波電流の発生防止、フリッカの発生防止、信頼
性の向上、ヒータ駆動装置の小型化を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、記録材上に
トナー像を加熱定着するためのヒータを駆動するヒータ
駆動装置において、交流電力を整流する整流手段と、該
整流手段によって整流された電力をスイッチングするス
イッチング手段と、該スイッチング手段によるスイッチ
ング時間を制御する制御手段と、交流電源と前記整流手
段との間に接続され、交流電力が印加されるヒータとを
有することにより達成される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、実施例図面を参照して本発
明を説明する。図１は本発明の実施例の回路図である。
１はヒータ駆動装置に交流電力を供給する交流電源入力
端子、２はヒータランプ、３は交流電源からのノイズを
ヒータ駆動装置に侵入するのを防止するとともにヒータ
駆動装置から発生するノイズ電圧と高調波電流が交流電
源へ影響を与えるのを防止するとともに電流と電圧の積
分を行うフィルタ、４は供給された交流電力を直流に変
換する整流器、５はヒータのオンとオフを制御するヒー
タ駆動制御信号入力端子、６は制御信号を送信してくる
外部の回路とヒータ駆動装置を絶縁するホトカプラ、７
はヒータ駆動の周期とヒータ駆動のデューティを決定す
るパルス幅制御または周波数制御の機能を持つ制御回
路、８は整流器４で整流した直流電力をスイッチングす
るパワーＦＥＴ、９はＦＥＴ８のスイッチング時に発生
する高電圧からＦＥＴ８を保護するアークサプレッサで
ある。

【０００８】ヒータ駆動制御信号入力端子５に駆動信号
が入力したとき交流入力端子１から入力した交流電流は
フィルタ３を経由しヒータランプ２を介し整流器４に入
力する。整流器４から出力された直流電流は制御回路７
とパワーＦＥＴ８に給電される。制御回路７はパワーＦ
ＥＴ８を任意の周波数あるいは任意のデューティで駆動
しパワーＦＥＴ８は整流器４で整流された直流電流をス
イッチングする。パワーＦＥＴ８および整流器４の出力
は直流のスイッチングされた電流が流れるがヒータラン
プ２は交流電流が流れる。

【０００９】図２において(ａ)は図１の交流電源入力端
子１に流れる電流を示す。(ｂ)は図１の整流器４に入力
する電流を示す。(ｃ)は図１のパワーＦＥＴ８を流れる
電流を示す。図１のパワーＦＥＴ８に流れる電流は図２
(ｃ)に示す直流をスイッチングした電流が流れるが、図
１の整流器４の入力電流及びヒータ２は図２(ｂ)に示す
交流をスイッチングした電流となり、図１の交流電源入
力端子１に流れる電流は図１のフィルタ３により高周波
成分が除去された図２(ａ)の電流となる。

【００１０】図３に別の実施例を示す。１０はヒータ駆
動装置に交流電力を供給する交流電源入力端子、１１は
ヒータランプ、２２は交流電源からのノイズをヒータ駆
動装置に侵入するのを防止するとともにヒータ駆動装置
から発生するノイズ電圧と高調波電流が交流電源へ影響
を与えるのを防止するため電流の積分を行うフィルタ、
１２は供給された交流電力を直流に変換する整流器、１
４はヒータのオンとオフを制御するヒータ駆動制御信号
入力端子、１５は制御信号を送信してくる部位とヒータ
駆動装置を絶縁するホトカプラ、１６はヒータ駆動の周
波数とヒータ駆動のデューティを決定する制御回路、１
７は整流器１２で整流した直流電力をスイッチングする
パワーＦＥＴ、１８はＦＥＴ１７のスイッチング時に発
生する高電圧からＦＥＴ１７を保護するアークサプレッ
サ、１３はトライアック、１９は抵抗、２０はホトトラ
イアック、２１はオン信号入力時にトライアックをオン
するトライアックオン信号入力端子である。

【００１１】ヒータ駆動制御信号入力端子１４に駆動信
号が入力したとき交流入力端子１０から入力した交流電
流はノイズフィルタ２２とヒータランプ１１を介し整流
器１２に入力する。整流器１２から出力された直流電流
はパワーＦＥＴ１７に給電される。制御回路１６はパワ
ーＦＥＴ１７を任意の周波数および任意のデューティで
駆動し、パワーＦＥＴ１７は整流器１２で整流された直
流電流をスイッチングする。パワーＦＥＴ１７および整
流器１２の出力は直流のスイッチングされた電流が流れ
るがヒータランプ１１と交流電源入力端子１０は交流電
流が流れる。

【００１２】トライアックオン信号入力端子２１にオン
信号入力時にホトトライアック２０が導通し抵抗１９を
介しトライアック１３を導通させる。トライアック１３
はヒータランプ１１が暖まりヒータ１１の抵抗値が大き
くなり電流を抑制する必要がない場合に全電流を流すの
に用いる。トライアック１３を使うことにより整流器１
２およびパワーＦＥＴ１７での発熱を抑えることができ
るためヒータ駆動装置を小型にすることができる。

【００１３】図４は図１の制御回路７および図３の制御
回路１６の一例である。２３は電源回路、２４は三角波
発振回路、２５は電圧比較器、２６,２７は抵抗、２８
はコンデンサである。Ｖｃ１およびＶｃ２には図１のホ
トカプラ６、または図３のホトカプラ１５が接続され
る。Ｖｃ１とＶｃ２が導通していないとき三角波発振回
路２４の出力は電圧比較器２５で比較され三角波発振回
路２４の出力よりＶｃ２の電圧は低いため電圧比較器２
５の出力はローレベルとなり図１および図３のヒータコ
ントロール回路は動作しない。

【００１４】Ｖｃ１とＶｃ２が導通したとき、抵抗２
６、抵抗２７、コンデンサ２８で形成される積分器が積
分を開始する。三角波発振回路２４の出力は電圧比較器
２５で比較され三角波発振回路２４の出力がＶｃ２の電
圧より低い時電圧比較器２５の出力はハイレベルとな
り、三角波発振回路２４の出力がＶｃ２の電圧より高い
時、電圧比較器２５の出力はローレベルとなり、繰り返
し電圧比較器２５の出力はハイ、ローの出力を繰り返
す。Ｖｃ１とＶｃ２が導通した時、Ｖｃ２の初期値は０
Ｖであり、抵抗２６を介しコンデンサ２８の電圧が徐々
に上昇するため、オンデューティも徐々に大きくなって
いく。

【００１５】図５はＶｃ１とＶｃ２が導通したときのタ
イムチャートである。図５において(ａ)は図４の三角波
発振回路２４の出力波形、(ｂ)は図４のＶｃ２の電圧、
(ｃ)は図４の電圧比較器２５の出力波形である。図４に
おいてＶｃ１とＶｃ２が導通したとき、Ｖｃ２の初期の
電圧は０Ｖである。徐々に抵抗２６を介しコンデンサ２
８に電流が流れ込みＶｃ２の電圧は上昇する。電圧比較
器２５の出力はハイレベル出力の期間が大きくなり結果
として図１および図３に示す実施例のヒータ駆動装置は
ヒータに流す電流の流れる期間を増やしていく。

【００１６】図６は制御回路の別の一例である。２９は
電源回路、３０はアナログ−デジタル変換器内蔵のワン
チップマイコン、３１,３２は抵抗、３３はトランジス
タ、３４は電流−電圧変換器、３５は低域通過フィル
タ、３６は交流電源接続端子、３７は抵抗である。交流
電源接続端子３６は交流電源に接続され、電源回路２９
は制御回路が動作するために必要な定電圧源として働
く。Ｖｃ１およびＶｃ２にオン信号が入力されるとワン
チップマイコン３０は抵抗３７でプルアップされていた
Ｖｃ１のローレベルへの電圧変化を読みとり抵抗３２を
介しトランジスタ３３をオンする。そのとき、電流−電
圧変換器３４で検出された電流は低域通過フィルタ３５
を介しワンチップマイコン３０に入力される。ワンチッ
プマイコン３０は検出された電流値が設定された電流と
一致するようにトランジスタ３３をパルス幅制御もしく
は周波数制御を行う。図６の回路ではマイコンの設定値
はヒータがオンしてから徐々に電流を増加させる、一定
値で制御する、数段階で可変する等あらかじめプログラ
ムすることにより任意に設定できる。また、低域通過フ
ィルタ３５をピーク値検出回路に置き換えれば電流のピ
ーク値の制御も可能である。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来の直流駆動方式と比較して、ヒータとしてハロゲンラ
ンプを使用した場合、直流駆動用のハロゲンランプは小
電力のものが多いが、本発明のヒータ駆動装置は交流駆
動であるため大電力のハロゲンランプが使用できる。

【００１８】また、直流駆動では大電力に適する交流駆
動ハロゲンランプの寿命を縮めてしまうが本発明は交流
駆動であるため大電力に適する交流駆動ハロゲンランプ
の寿命を縮めない。従来技術の高調波電流とフリッカを
発生させない突入電流抑制方法として直流駆動のスイッ
チング方式があったが、オン後のヒータランプのフィラ
メントが暖まってヒータランプの抵抗値が大きくなりス
イッチングの必要がなくなった時でも整流手段、スイッ
チング手段に電流を流さなければならないため、整流手
段とスイッチング手段は熱による温度上昇が問題にな
り、整流手段とスイッチング手段は大電力駆動の大型の
ものを使う、もしくは大型のヒートシンクが必要であっ
たが、本発明は交流駆動であるため大電流駆動に適した
トライアックと組み合わせ、ヒータランプのオン時の突
入電流防止の期間のみ整流手段とスイッチング手段に電
流を流すようにすることができ、整流手段およびスイッ
チング手段の発熱を抑えて小型化が可能である。

【００１９】また、トライアック方式では困難であった
ヒータランプオン時の突入電流の抑制、力率悪化、高調
波電流の抑制、フリッカの発生を改善できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路図。

【図２】入力交流電流、整流器入力電流およびパワーＦ
ＥＴを流れる電流の波形を示す説明図。

【図３】本発明の他の実施例を示す回路図。

【図４】制御回路の一実施例を示す構成図。

【図５】三角波発振回路の出力電圧、電圧比較器の＋入
力電圧および電圧比較器の出力電圧の波形を示す説明
図。

【図６】制御回路の他の実施例を示す構成図。

【符号の説明】

１,１０,３６…交流電源入力端子、２,１１…ヒータラ
ンプ、３,２２…フィルタ、４,１２…整流器、５,１４
…ヒータ駆動制御信号入力端子、６,１５…ホトカプ
ラ、７,１６…制御回路、８,１７…パワーＦＥＴ、９,
１８…アークサプレッサ、１３…トライアック、１９,
２６,２７,３１,３２,３７…抵抗、２０…ホトトライア
ック、２１…トライアックオン信号入力端子、２３,２
９…電源回路、２４…三角波発振回路、２５…電圧比較
器、２８…コンデンサ、３０…アナログ−デジタル変換
器内蔵のワンチップマイコン、３３…トランジスタ、３
４…電流−電圧変換器、３５…低域通過フィルタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録材上にトナー像を加熱定着するための
   ヒータを駆動するヒータ駆動装置において、交流電力を
   整流する整流手段と、該整流手段によって整流された電
   力をスイッチングするスイッチング手段と、該スイッチ
   ング手段によるスイッチング時間を制御する制御手段
   と、交流電源と前記整流手段との間に接続され、交流電
   力が印加されるヒータとを有することを特徴とするヒー
   タ駆動装置。