JPH1097155A

JPH1097155A - 熱定着装置の電力制御装置

Info

Publication number: JPH1097155A
Application number: JP8252020A
Authority: JP
Inventors: Satoru Kawada; 哲河田; Atsushi Yamaguchi; 山口　　淳; Masao Naito; 雅夫内藤
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1996-09-24
Filing date: 1996-09-24
Publication date: 1998-04-14

Abstract

(57)【要約】【課題】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
プ等からなる加熱装置の寿命低下を防止することを目的
とする。【解決手段】熱定着ローラを加熱する熱定着ヒータの
ＯＮ信号発生期間中に、半サイクルごとに規則的に所定
回数のＯＮと所定回数のＯＦＦからなるヒータ駆動信号
を発生する電力制御装置を備える。

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
節するための電子制御装置に関する。

【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。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、当該定
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は、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
したシートを挟持する。定着ローラと加圧ローラとの摺
接部（以下、ニップ部という）において、シート上のト
ナーは、定着ローラにより溶解し、両ローラから作用す
る圧力によりシートに定着される。トナーが定着した
後、定着ローラ及び加圧ローラの回転に伴い、シート
は、排紙ローラによって搬送され、排紙トレイ上に排出
される。このような従来の熱定着装置では、定着ローラ
の外壁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。

【０００３】熱定着装置を一定の温度に温度制御するた
めの装置の第１の例が、特公昭６０−４６７１０号公報
に開示されている。この第１の例に係る温度制御装置
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知する素子と、検知温度が所定
温度以下の場合に略全電力を、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べく温度検知素子の検
知信号により第１スイッチング素子の通電タイミングを
制御する回路とを有し、制御回路は、検知温度が所定温
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
ることを特徴としている。

【０００４】すなわち、熱定着装置を一定の温度に温度
制御するための装置の第１の例は、所定温度で発熱素子
に対する電力制御を切り替えるもので、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。

【０００５】また、熱定着装置を一定の温度に温度制御
するための装置の第２の例が、特公昭６３−４８３４９
号公報に開示されている。この第２の例に係る複写機
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、待機時及び露
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時には、位相制御手
段を作動させるように切り換える切換手段とを設けたこ
とを特徴としている。

【０００６】すなわち、熱定着装置を一定の温度に温度
制御するための装置の第２の例では、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、露光ランプの消灯及び点灯に
基づいて切り換えている。

【０００７】また、複写機等の熱定着装置では、一般的
に、ユーザ側の生産性向上の要望に応えるために、ウォ
ームアップ時間の短縮が図られるとともに、定着ローラ
を薄肉ローラにすることにより熱容量ダウンが行われて
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した一般
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し、加熱装置のＯＮ時に電源電圧
の低下を発生させ、同一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、定着ローラの温度の変動
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加させるという第２の問題点
があった。

【０００９】また、上記した第１及び第２の例に示した
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、偶数次高調波を発生するとい
う第３の問題点があった。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。

【００１０】さらに、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。

【００１１】そこで、本発明は、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等からなる加熱装置の寿
命低下を防止することを目的とする。

【００１２】

【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、一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、熱定着装置を一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
印加するための加熱装置ＯＮ信号を出力する第１の制御
手段と、当該加熱装置ＯＮ信号と前記交流電圧の波形か
ら得られるゼロクロス信号とに基づいて、前記加熱装置
に対する通電電流の正側又は負側の偏りを無くすべく前
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及び所定回数ＯＦＦする制御信号を発生する第２の
制御手段と、当該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。

【００１３】また、上記目的を達成するための請求項２
記載の本発明は、前記請求項１記載の熱定着装置の電力
制御装置であって、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の波形の半サイ
クルごとのＯＦＦ回数をカウントし、当該ＯＦＦ回数が
予め設定された所定回数に達すると、次のゼロクロス信
号が検出された時に前記制御信号を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であ
る。

【００１４】さらに、上記目的を達成するための請求項
３記載の本発明は、前記請求項１記載の熱定着装置の電
力制御装置であって、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、当該ＯＦＦ回数が奇数回
数の場合には、前記制御信号の次回のＯＮは、前回ＯＦ
Ｆ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
の電力制御装置である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して、
本発明の実施の形態を説明する。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、記録用紙等からなる記録媒体上の現像
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
装置を一定の温度で温度調節するための装置である。

【００１６】図１は、本発明を適用した複写機を示す中
央断面図である。本発明に係る熱定着装置の電力制御装
置は、例えば、図１に示すような複写機１に用いられ
る。この複写機１は、図１に示すように、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等を主な構成要素としてい
る。

【００１７】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、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。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。このとき、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。

【００１８】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、排
紙トレイ８上に排出される。上記した定着ローラ４は、
熱定着装置として機能する装置で、その回転軸上にハロ
ゲンランプ等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の外周表面を一定の温度に保ってい
る。

【００１９】図２に基づき、上記した熱定着ヒータ９及
びその周辺機器をさらに詳しく説明する。図２は、熱定
着ヒータ及びその周辺機器の概略構成を示したブロック
図である。

【００２０】本発明に用いる熱定着ヒータ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との間には、熱定
着ヒータ９をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ素子１１
が直列に接続され、さらに、スイッチ素子１１には、ス
イッチ素子１１を制御するためのスイッチ素子制御回路
１２が接続されている。また、図２に示すように、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。

【００２１】前記したスイッチ素子１１が、熱定着ヒー
タ９を駆動するための加熱装置駆動手段として機能し、
前記したスイッチ素子制御回路１２が、熱定着ヒータ９
に交流電源１０を供給するための加熱装置ＯＮ信号を発
生する第１の制御手段及び、後に詳述する第２の制御手
段として機能する。

【００２２】したがって、スイッチ素子制御回路１２
は、ＣＰＵ１３からの制御信号を受けて、スイッチ素子
１１に対して加熱装置ＯＮ信号であるヒータ温調信号及
び加熱装置である熱定着ヒータ９への駆動信号を出力
し、スイッチ素子１１では、これらの信号に基づいて熱
定着ヒータ９をＯＮ／ＯＦＦさせて、定着ローラ４の外
周表面を一定の温度に温度調整する。

【００２３】図３に基づき、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、熱定着ヒータ及
びスイッチ素子制御回路を構成するＣＰＵの概略構成を
示したブロック図である。

【００２４】図３に示すように、スイッチ素子制御回路
１２を構成する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。この複
写機１における複写の各動作手段、例えば、図１に示し
た感光体３や、図示しない紙送り装置等は、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。

【００２５】そして、本発明に用いる電力制御装置は、
図３に示すように、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
られていて、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の電気抵抗値が変化し、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演算してモ
ニタする。

【００２６】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とともに、このゼロク
ロス検出回路１５は、ＣＰＵ１３に接続されている。

【００２７】したがって、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はこのゼロクロスパルスの数
をカウントする。なお、負→正：を正側検出、正→負：
を負側検出とする。

【００２８】そして、ＣＰＵ１３は、スイッチ素子１１
に対して、熱定着ヒータ９をＯＮするための加熱装置Ｏ
Ｎ信号としてのヒータ温調信号を発信する。さらに、Ｃ
ＰＵ１３は、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ＯＮ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
号を発信するための第２の制御手段として機能する。こ
のヒータ制御信号は、半サイクルごとに規則的に変化す
る所定回数のＯＮ及び所定回数のＯＦＦからなる信号か
ら構成される。

【００２９】図４に基づき、上記したスイッチ素子制御
回路１２の構成をさらに詳しく説明する。図４は、スイ
ッチ素子制御回路の概略構成を示したブロック図であ
る。

【００３０】スイッチ素子制御回路１２は、図４に示す
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）１
６と、制御プログラム等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。

【００３１】そして、拡張Ｉ／Ｏ１８あるいはＣＰＵ１
３から、制御ＲＡＭ１６に対して、熱定着ヒータ９へ供
給する電力を低減すべき変数データが入力されると、予
め制御ＲＯＭ１７に格納した制御プログラムに基づい
て、所定回数（ｍ回）のＯＮと、所定回数（ｎ回）のＯ
ＦＦ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。

【００３２】次に、図５、図６に基づき、従来の電力制
御装置により制御を行っている場合の熱定着ヒータ９へ
の通電電流と、本発明に係る電力制御装置により制御を
行っている場合の熱定着ヒータ９への通電電流とを、比
較して説明する。

【００３３】図５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６は、本
発明に係る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る。

【００３４】図５に示すように、従来の電力制御装置に
より、電力が５０％低減されるよう熱定着ヒータ９の制
御を行う場合には、斜線部のみにより電力が供給される
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。このように、従来の電力制御装
置による制御では、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。
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、好ましい制御方法とは言えなかった。

【００３５】図６に示すように、本発明に係る電力制御
装置により、電力が５０％低減されるように熱定着ヒー
タ９の制御を行う場合には、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ＯＦＦ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りな
く配分されている。したがって、偶数次高調波の発生が
防止される。さらに、通電電流が正側あるいは負側に偏
ることがないので、ハロゲンランプ等からなる熱定着ヒ
ータ９の寿命低下を防止することができる。

【００３６】次に、図７に基づき、本発明に係る電力制
御装置により制御を行っている場合の熱定着ヒータ９へ
の通電電流の変化をさらに詳しく説明する。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、（ａ）
は、１００％通電時、（ｂ）は、８０％通電時、（ｃ）
は、６６％通電時、（ｄ）は、５０％通電時、（ｅ）
は、３３％通電時、（ｆ）は、２０％通電時をそれぞれ
示したタイムチャートである。尚、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。

【００３７】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、熱定着ヒータ９に対
して所望の電力を供給（逆の意味では、電力を低減）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ＯＮとなっ
ている期間中に、１回目のゼロクロスからｍ回ＯＮ及び
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（逆
の意味では、電力を低減）している。

【００３８】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。

【００３９】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。すなわち、ｎ
／（ｍ＋ｎ）＝１／５（２０％）の電力を低減すること
ができる。

【００４０】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。すなわち、ｎ
／（ｍ＋ｎ）＝１／３（３３％）の電力を低減すること
ができる。

【００４１】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（先に
示した図６に示した例と同様）、２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５
０％の電力を供給する。すなわち、ｎ／（ｍ＋ｎ）＝２
／４（５０％）の電力を低減することができる。

【００４２】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、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。すなわち、ｎ
／（ｍ＋ｎ）＝２／３（６６％）の電力を低減すること
ができる。

【００４３】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。すなわち、ｎ
／（ｍ＋ｎ）＝４／５（８０％）の電力を低減すること
ができる。

【００４４】次に、図８に基づき、従来の電力制御装置
により、熱定着装置に供給する電力が５０％低減される
ような制御と、本発明に係る電力制御装置により、熱定
着装置に供給する電力が５０％低減されるような制御に
ついて、比較して説明する。図８は、５０％電力低減時
の各機器の動作を示したタイムチャートで、図８（１）
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８（２）は、ゼロクロス検出回路の検出出力の
タイムチャート、図８（３）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８（４）は、図５
に示した従来技術によるヒータ温調信号のタイムチャー
ト、図８（５）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８（６）は、本発明の電
力制御装置による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。

【００４５】交流電源１０からは、図８（１）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８（２）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。

【００４６】従来の一般的な制御方法では、図８（３）
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、ヒータ温調信号を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、
ヒータ温調信号を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の外周表面の温
度を一定に保っている。

【００４７】また、図５に示した従来の制御方法では、
図８（４）に示すように、所定時間ＯＮとなり、所定時
間ＯＦＦとなるヒータ温調信号を発信して、熱定着ヒー
タ９をＯＮ／ＯＦＦし、熱定着ローラ４の外周表面の温
度を一定に保っている。

【００４８】本発明に係る電力制御装置による制御で
は、図８（５）に示すように、交流電圧が正側あるいは
負側に偏らないようなヒータ温調信号を発信して、熱定
着ヒータ９をＯＮ／ＯＦＦし、熱定着ローラ４の外周表
面の温度を一定に保っている。このヒータ温調信号を受
信したスイッチ素子１１は、図８（６）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に対して５０％の電力を供給
する。言い換えれば、熱定着ヒータ９に対する供給電力
を５０％低減することができる。

【００４９】このように、本発明に係る電力制御装置に
よる制御では、熱定着ヒータ９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、偶数次高調
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等からなる
熱定着ヒータ９の寿命低下を防止することができる。次
に、図９に基づき、本発明に係る電力制御装置を応用し
た制御の手順を説明する。図９は、本発明に係る電力制
御装置を応用した制御の手順を示したフローチャートで
ある。

【００５０】図９に示すように、本発明に係る電力制御
装置を応用した制御では、まずヒータ温調信号がＯＮで
あるかどうかを判断し（Ｓ１）、ヒータ温調信号がＯＦ
Ｆの場合には、処理を復帰する。

【００５１】一方、ヒータ温調信号がＯＮの場合には、
前回のヒータ制御信号の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
（Ｓ２）、ＯＦＦ回数が偶数回であるか、奇数回である
かを判断する（Ｓ３）。そして、偶数回または奇数回の
いずれに判断された場合にも、ヒータ制御信号が前回Ｏ
ＦＦした時点のゼロクロス信号は、「正側検出であった
のか」、または「負側検出であったのか」の判別をする
（Ｓ４，Ｓ５）。

【００５２】ＯＦＦ回数が奇数回であった場合であっ
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（Ｓ６）、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（Ｓ
７）。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（Ｓ７）、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ＯＮ
は、負側のゼロクロスが検出された時点で行う（Ｓ
８）。

【００５３】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、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。

【００５４】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、ヒータ制御信
号を次回ＯＮさせ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
力の低減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回数と一致したかを判断す
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。

【００５５】次に、図１０に基づき、上記した図９に示
すような制御を行う場合に、熱定着装置に供給する電力
が６６％低減されるような制御について説明する。

【００５６】図１０は、６６％電力低減時の各機器の動
作を示したタイムチャートで、図１０（１）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１
０（２）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１０（３）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１０（４）は、ヒータ
制御信号のタイムチャート、図１０（５）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。

【００５７】交流電源１０からは、図１０（１）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１
０（２）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するとともに、
図１０（３）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する。

【００５８】そして、図１０（４）に示すように、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の外周表面の温度を一定に保っている。この
ヒータ温調信号を受信したスイッチ素子１１は、図１０
（５）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
て３３％の電力を供給する。言い換えれば、熱定着ヒー
タ９に対する供給電力を６６％低減することができる。

【００５９】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となる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明した本発明は、請求項ごとに以
下のような効果を奏する。

【００６１】請求項１および請求項２記載の本発明の熱
定着装置の電力制御装置によれば、熱定着装置を加熱す
る熱定着ヒータのＯＮ信号発生期間中に、半サイクルご
とに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等からなる加熱装置の
寿命低下を防止することができる。

【００６２】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、当該Ｏ
ＦＦ回数が奇数回数の場合には、前記制御信号の次回の
ＯＮ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ＯＦ
Ｆ回数が偶数回数の場合には、前記制御信号の次回のＯ
Ｎ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。

【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】熱定着ヒータ及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】熱定着ヒータ及びスイッチ素子制御回路を構
成するＣＰＵの概略構成を示したブロック図である。

【図４】スイッチ素子制御回路の概略構成を示したブ
ロック図である。

【図５】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る。

【図６】本発明に係る電力制御装置により、電力が５
０％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、（ａ）は、１００％通電時、（ｂ）は、８０％通電
時、（ｃ）は、６６％通電時、（ｄ）は、５０％通電
時、（ｅ）は、３３％通電時、（ｆ）は、２０％通電時
をそれぞれ示したタイムチャートである。

【図８】５０％電力低減時の各機器の動作を示したタ
イムチャートで、（１）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、（２）は、ゼロクロス検
出回路の検出出力のタイムチャート、（３）は、従来の
一般的なヒータ温調信号のタイムチャート、（４）は、
図５に示した従来技術によるヒータ温調信号のタイムチ
ャート、（５）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、（６）は、本発明の電力制
御装置による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。

【図９】本発明に係る電力制御装置を応用した制御の
手順を示したフローチャートである。

【図１０】６６％電力低減時の各機器の動作を示した
タイムチャートで、（１）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、（２）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、（３）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、
（４）は、ヒータ制御信号のタイムチャート、（５）
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。

【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Ｉ／Ｏ

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【手続補正書】

【提出日】平成８年１１月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図８】

【図７】

【図９】

【図１０】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一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、
熱定着装置を一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ための加熱装置ＯＮ
信号を出力する第１の制御手段と、当該加熱装置ＯＮ信号と前記交流電圧の波形から得られ
るゼロクロス信号とに基づいて、前記加熱装置に対する
通電電流の正側又は負側の偏りを無くすべく前記交流電
圧の波形の半サイクルごとに規則的に所定回数ＯＮ及び
所定回数ＯＦＦする制御信号を発生する第２の制御手段
と、当該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の波形の半サイクル
ごとのＯＦＦ回数をカウントし、当該ＯＦＦ回数が予め
設定された所定回数に達すると、次のゼロクロス信号が
検出された時に前記制御信号を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、当該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。