JPH11327668A - 定着器用交流電源給電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 コンパレータ６は、予め定められている
基準電圧レベルＴＨと、ダイオードブリッジ４Ｂの脈流
出力を比較して、両者が一致した時の交流瞬時電圧の位
相角を特定する。高速スイッチング素子１は、上記コン
パレータ６がレベル比較によって特定した位相角から、
上記交流瞬時電圧のゼロクロス点に至るまでの時間経過
後に、オン・オフして定着器に電源供給する。 【効果】 定着器への電源供給を供給電源のゼロクロス
点でオン・オフ制御しているため、スイッチング素子の
オン・オフ切替によるスイッチングノイズの発生を最低
限に抑えることが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式の印刷
を行う複写機やプリンタ、ファクシミリ等に広く使用さ
れる定着器用交流電源給電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばファクシミリ装置等における画像
記録は、通常、以下の５つのプロセスに従って進行す
る。即ち、１．感光体に帯電させて感光性を与える。
２．感光体を光像で露光して静電潜像を作る。３．静電
潜像をトナーで現像する。４．現像された像を普通紙上
または他の媒体に転写する。５．転写像を定着する。以
上の５つのプロセスがある。

【０００３】ここで、転写像の定着には、かなりの熱量
が必要とされる。この熱量を確保するために、定着器の
電源は、通常、商用電源から直接給電をしている。ファ
クシミリやプリンタの定着器は、無駄な待機電力消費を
抑制するために、印刷開始直前にオンされて、印刷を終
了するとまもなくオフされる。また、定着器には、温度
センサが取り付けられ、定着器の温度が閾値を越えるま
でヒータの電源をオンし、閾値を越えるとオフするよう
にして、ヒータの温度制御がおこなわれる。こうしたオ
ン・オフ制御のために、定着器の電源回路には、サイリ
スタ等のスイッチング素子が挿入されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の技術には以下に記すような解決されるべき課題
が残されていた。ファクシミリやプリンタによる印刷を
開始する際には、スイッチや各種のセンサが動作し、そ
のタイミングでスイッチング素子がオンし、定着器のヒ
ータに電力が供給される。印刷が終了すると、その後適
当な時間を経過した後、スイッチング素子がオフして定
着器のヒータの電源供給が停止する。また、印刷中、温
度センサの検出温度と閾値とを比較しながら、例えば数
秒毎に高速スイッチング素子をオン・オフ制御して、定
着温度制御が行われる。

【０００５】しかしながら、一般に、サイリスタ等の高
速スイッチング素子によりオン・オフ制御を行うと、逆
起電圧により大きなスイッチングノイズが発生する。こ
のスイッチングノイズが、周辺機器へ、悪影響を及ぼ
し、機器の誤動作を引き起こすおそれがあった。更に、
スイッチング時に、高速スイッチング素子に加わる逆電
圧も無視できない程高いため、高耐圧素子を使用しなけ
ればならず、装置のコストアップにも、つながってい
た。電子写真式の印刷機構を採用する装置は、定着器が
商用電源を直接利用しているケースが多く、大電流のオ
ン・オフによるスイッチングノイズに対する対策が望ま
れている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の点を解
決するために、次の構成を採用する。 〈構成１〉交流電源と定着器との間に挿入されて、この
定着器に供給する交流電源をオン・オフするスイッチン
グ素子と、上記定着器に供給される交流電源の瞬時電圧
レベルと、予め定められている基準電圧レベルとを比較
して、その比較結果を出力するコンパレータと、このコ
ンパレータの出力により、交流瞬時電圧のゼロクロス点
を予測して、上記スイッチング素子のオン・オフ動作
が、このゼロクロス点で実行されるように、スイッチン
グのタイミングを制御する制御部を備えたことを特徴と
する定着器用交流電源給電装置。

【０００７】〈構成２〉構成１に記載の定着器用交流電
源給電装置において、交流電源の瞬時電圧レベルが基準
電圧レベルを越えた状態から基準電圧以下の状態に変化
するタイミングを所定の位相角の状態と表現したとき、
上記制御部は、所定の位相角の状態から一定時間経過後
に、スイッチング素子をオン・オフするためのトリガを
発生させることを特徴とする定着器用交流電源給電装
置。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
について詳細に説明する。 〈具体例の構成〉この発明では、印刷開始や印刷終了時
の定着器への電源供給や、定着器のヒータの温度制御を
するための電源のオン・オフを商用電源のゼロクロス点
で行う。ここでゼロクロス点とは、交流電圧（ここでは
商用電源）の瞬時電圧が０ボルトになる時刻、つまり電
圧位相がＮπ（Ｎ＝０、１、２、３…）になる時刻を指
している。

【０００９】スイッチング素子のオン・オフ動作による
逆起電圧は、回路電流に比例する。従って、ゼロクロス
点でスイッチをオン・オフすれば、スイッチングノイズ
の発生を最低限に抑えることが可能になる。このゼロク
ロス点の検出とスイッチング素子のオン・オフ制御を以
下のような構成によって実現する。図１は、具体例の構
成図である。図より、具体例による定着器用交流電源給
電装置は、スイッチング素子１と、トリガ発生器２と、
トランス３と、ダイオードブリッジ４Ａと、ダイオード
ブリッジ４Ｂと、レギュレータ５と、コンパレータ６
と、制御部７を備える。

【００１０】スイッチング素子１は、熱源としてヒー
タ、ハロゲンランプ等を備える定着装置８と商用電源の
間に配置され、その間を流れる給電電流を制御部７の制
御に基づいて直接オン・オフする高速スイッチング素子
である。通常はトライアック等が用いられる。トリガ発
生器２は、スイッチング素子１をオン・オフさせるため
のトリガを生成する部分である。

【００１１】このトリガ発生器２には、商用電源と内部
回路とを電気的に絶縁するために、フォトカプラ等が用
いられる。更に、その出力側には、出力パルスを、スイ
ッチング素子１のオン・オフに適したトリガに整形する
ため、抵抗Ｒ、コンデンサＣで構成される波形整形回路
が配置される。

【００１２】トランス３は、商用電源を受け入れて、各
構成部分に適した電圧まで降圧するための変圧器であ
る。通常１次巻線と２次巻線を分離した絶縁トランスが
用いられる。その１次巻線は商用電源に接続され、２次
巻線は、ダイオードブリッジ４Ａ、４Ｂに接続されてい
る。

【００１３】更に、ノイズ発生源となりやすい上記スイ
ッチング素子１を、他の構成部分から電気的に隔離する
役目を、上記フォトカプラ等と共に、果たしている部分
でもある。但し、この電気的な隔離によって、他の構成
部分へのノイズの混入を防ぐ構成は、従来技術によって
も採用されていた。

【００１４】ダイオードブリッジ４Ａ、４Ｂは、共に、
トランス３によって降圧された交流電圧を受け入れて全
波整流するダイオードブリッジである。レギュレータ５
は、ダイオードブリッジ４Ａから、全波整流した、脈流
出力を受け入れて、平滑化する部分である。この平滑化
して得た直流を各構成部分へ直流電源電圧等として、供
給する部分でもある。

【００１５】コンパレータ６は、ダイオードブリッジ４
Ｂから、その脈流出力を受け入れて、電圧調整抵抗Ｒ
１、Ｒ２によって予め定められている基準電圧レベルＴ
Ｈ（＝５×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））と比較する比較器で
ある。脈流出力の瞬時電圧レベルが基準電圧レベルＴＨ
よりも低い時は、ローレベル出力Ｌをコンパレータ出力
ＰＨとして出力する。同様に、脈流出力の瞬時電圧レベ
ルが基準電圧レベルＴＨよりも高い時は、ハイレベル出
力Ｈをコンパレータ出力ＰＨとして出力する。

【００１６】制御部７は、コンパレータ出力ＰＨを受け
入れて、商用電源のゼロクロス点を監視している部分で
ある。定着器の起動・停止信号Ｓｓを受け入れた時に、
スイッチング素子１が、上記ゼロクロス点でオン・オフ
するタイミングを予測してヒート・オン・オフ信号Ｓｈ
を出力する部分でもある。この制御部７は、必ずしも、
定着器用交流電源給電装置専用に備える必要はなく、他
の構成部分に備える制御部との共用であってもよい。

【００１７】〈具体例の動作〉具体例の動作について説
明する前に動作原理について図を用いて説明する。図２
は、本発明の動作原理図である。 （ａ）は、ダイオードブリッジ４Ｂ（図１）出力の瞬時
電圧レベルを表している、脈流出力Ｖｒと、コンパレー
タ６（図１）の基準電圧レベルＴＨとの関係を表してい
る。 （ｂ）は、コンパレータ出力ＰＨを表している。 （ａ）、（ｂ）とも縦軸に電圧を、横軸に時間を表し、
両図のタイミングは一致している。

【００１８】図より、脈流出力Ｖｒが、時刻Ｔ０でゼロ
クロス点を通過して上昇を開始する。時刻Ｔ０から時刻
Ｔ１まで、つまりコンパレータ６（図１）の基準電圧レ
ベルＴＨよりもＶｒが低い時、コンパレータ出力ＰＨは
Ｌレベルを維持する。時刻Ｔ１から時刻Ｔ２まで、つま
り基準電圧レベルＴＨよりもＶｒが高い時は、コンパレ
ータ出力ＰＨはＨレベルを維持する。更に、時刻Ｔ２か
ら時刻Ｔ０までの、つまり基準電圧レベルＴＨよりもＶ
ｒが低い時、コンパレータ出力ＰＨはＬレベルを維持す
る。以後同様の動作を繰り返す。

【００１９】以上の動作から、次の判断がなされる。即
ち、コンパレータ出力ＰＨを監視することによって、Ｐ
ＨがＨレベルからＬレベルに変化した後τｍＳｅｃ経過
後に商用電源はゼロクロス点を通過する、と判断でき
る。以上の判断に基づいて、制御部７（図１）は、コン
パレータ出力ＰＨがＨレベルからＬレベルに変化した後
τ（ｍＳｅｃ）経過後にヒート・オン・オフ信号Ｓｈ
（図１）をトリガ発生器２（図１）に転送する。

【００２０】このレベル変化時刻からτ（ｍＳｅｃ）経
過後に転送されるヒート・オン・オフ信号によって、ス
イッチング素子１は、商用電源のゼロクロス点Ｔ０でオ
ン・オフされる。但し、実際の動作では、制御部７が、
起動・停止信号Ｓｓを受け入れてからスイッチング素子
１がオン・オフされるまでの間に、給電回路全体として
の動作遅延時間、τ０（ｍＳｅｃ）が発生する。

【００２１】図３は、具体例の動作説明図である。図に
記した、Ｓ１〜Ｓ７までのステップに従って具体例の動
作について説明する。 ステップＳ１［スタート］ 定着器用交流電源給電装置が定着器への商用電源供給・
停止動作を開始する。ステップＳ２［定着器ＯＮ／ＯＦ
Ｆ要求あり？］制御部７（図１）が起動・停止信号Ｓｓ
の受け入れを待って待機している状態である。制御部７
（図１）が、起動・停止信号Ｓｓの受け入れた時、ステ
ップＳ３へ進む。

【００２２】ステップＳ３［ＰＨ＝Ｈ→Ｌ］ 制御部７（図１）は、起動・停止信号Ｓｓを受け入れた
時、コンパレータ出力ＰＨ（図２（ｂ））の監視を開始
する。ＰＨがＨレベルからＬレベルに変化した時（図２
の時刻Ｔ２）ステップＳ４へ進む。

【００２３】 ステップＳ４［（τ−τ０）タイマセット］ 制御部７（図１）は、上記、動作遅延時間、τ０を考慮
して、（τ−τ０）を内部に備える、タイマにセットす
る。タイマセット後にステップＳ５へ進む。 ステップＳ５［タイムアウト？］ 制御部７（図１）は、（τ−τ０）のタイムアウトを待
って待機する。このタイムアウトする時刻は、図２の時
刻Ｔ３に相当する。タイムアウトした時ステップＳ６へ
進む。

【００２４】ステップＳ６［定着器ＯＮ→ＯＦＦまたは
ＯＦＦ→ＯＮ］ 定着器の商用電源の供給・停止が制御される。 ステップＳ７［終了］ 定着器用交流電源給電装置が定着器への商用電源供給・
停止動作を終了する。

【００２５】以上の説明では、本発明による定着器用交
流電源給電装置をファクシミリ装置に適用した例につい
て説明した。しかし、本発明は、必ずしもファクシミリ
装置にのみ、その適用を限定されるものではない。熱源
として交流電源が供給され、かつ、その交流電源の供給
が、高速にオン・オフ制御される装置、即ち、複写機、
プリンタ等の事務機器用定着器への、本発明の適用は、
可能である。

【００２６】更に、具体例の説明では、コンパレータの
出力と交流瞬時電圧の最大値との関係により交流瞬時電
圧のゼロクロス点に至るまでの時間を予測し、タイマに
よってゼロクロス点を検出して、このゼロクロス点でス
イッチング素子のオン・オフを行うようにしたが、本発
明をより簡易的に実行することも可能である。つまり、
コンパレータの出力（＝Ｌレベル）によってゼロクロス
点付近（Ｔ２〜Ｔ０〜Ｔ１）を検出し、このゼロクロス
点付近でスイッチング素子のオン・オフを行うようにし
てもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による定着
器用交流電源給電装置は、定着器への電源供給を交流電
圧のゼロクロス点でオン・オフ制御しているため、以下
の効果を得る。 １．電源供給をオン・オフ切替するスイッチング素子の
動作が確実になり、誤動作が少なくなる。その結果、電
源供給動作が正確になり、かつ安定する。

【００２８】２．スイッチング素子のオン・オフ切替に
よるスイッチングノイズ発生を最低限に抑えることが可
能になる。その結果、機器内部での周辺構成部分へのス
イッチングノイズによる悪影響が、最低限に抑えられ
る。

【００２９】３．以上の結果、スイッチング素子への要
求特性の低減化、及び機器内部での周辺構成部分へのノ
イズ遮蔽対策の低減化等により、装置全体としてのコス
トダウンを図ることが可能になる。更に、ノイズによる
誤動作の少ない信頼性の高い装置の実現が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】具体例の構成図である。

【図２】本発明の動作原理図である。

【図３】具体例の動作説明図である。

【符号の説明】

１ スイッチング素子 ２ トリガ発生器 ３ トランス ４Ａ，４Ｂ ダイオードブリッジ ５ レギュレータ ６ コンパレータ ７ 制御部 ８ 定着装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源と定着器との間に挿入されて、
   この定着器に供給する交流電源をオン・オフするスイッ
   チング素子と、 前記定着器に供給される交流電源の瞬時電圧レベルと、
   予め定められている基準電圧レベルとを比較して、その
   比較結果を出力するコンパレータと、 このコンパレータの出力により、交流瞬時電圧のゼロク
   ロス点を予測して、前記スイッチング素子のオン・オフ
   動作が、このゼロクロス点で実行されるように、スイッ
   チングのタイミングを制御する制御部を備えたことを特
   徴とする定着器用交流電源給電装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の定着器用交流電源給電
   装置において、 交流電源の瞬時電圧レベルが基準電圧レベルを越えた状
   態から基準電圧以下の状態に変化するタイミングを所定
   の位相角の状態と表現したとき、 前記制御部は、所定の位相角の状態から一定時間経過後
   に、スイッチング素子をオン・オフするためのトリガを
   発生させることを特徴とする定着器用交流電源給電装
   置。