JPS59229574A - 複写機の負荷電力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ■技術分野 本発明は、複写機の露光ランプと定着ヒータの制御に関
し、特に連続コピ一時の制御に関する。

■従来技術 複写機においては、消費電力の大きな負荷として、露光
ランプおよび定着ヒータが備わっている。

一般にこＪＬらの負荷は、露光量を一定にするため。

又は定着温度を所定範囲に保つため、位相制御によって
制御されている。

ところで、大きな負荷を同形式の制御系でそれぞれ位相
制御し、複数の負荷に同時に通電すると一時的に極めて
大きな電流が流れる。このことは、電源配線のインピー
ダンスによる電圧降下（電圧変動によるコピー品質低下
）、スイッチングノイズ発生、装置設置上の制約（専用
コンセントを必要とする等）等を生じ、好ましくない。

露光時の電流を小さくしてコピー品質の低下を防止する
には、１つの方法として、特開昭５０−４１５５２号、
特開昭５７−２０７２６３号に示されるように露光時に
は複数のヒータの一部又は全てのヒータを非通電とすれ
ばよい。しかしながら、このようにすると定着ヒータの
温度を正確に所定範囲内に制御できず、連続コピーでは
定着熱量が不足して定着不良が生ずることになる。

そこで本出願人は、露光時には露光ランプの制御を優先
して制御するが、露光ランプを非通電とする位相におい
て定着ヒータに通電するようにした電力制御方法（たと
えば特開昭５７−１４７６５９号）を提案した。

これによれば、露光時には第１ａ図に示すように交流電
源波形の全位相にわたって電流が流れるので、電流が平
均化され、しがも露光時でもヒータにある程度の電力が
供給されるがら定着不良が生じにくい。ここで、露光時
の定着ヒータ印加電力に着目してみる。一般に露光ラン
プの通常動作点は定格電圧の８５％程度（導通角０〜１
１０度）に設定するので、その場合には定着ヒータに通
電しうる位相角は７０度になる。第１ｂ図に示すように
、この場合には定着ヒータの動作点は定格電圧の５３％
になるので、仮に定着ヒータの定格電力を９６０Ｗとす
ると、定着ヒータの消費電力Ｗ（発熱量）は次式のよう
になる。

Ｗ＝９６０Ｘ（５３／１００）ｃ′＝３６０−　・−■
但し、定数αは１，５４である。

この場合の露光ランプと定着ヒータとの合成電流の実効
値は第１ｃ図に示すように９．２Ａ、最大値は１７Ａで
あり、ともに比較的小さいことがわかる。

ところが、白黒コピーを２０枚／分程度の速度で連続的
に行なう場合、３６０Ｗの発熱量では定着に必要な熱量
に達しない。本発明者らがこのコピー速度で必要な熱量
を求める実験を行なったところ、定着ヒータに約５００
Ｗの電力を印加する必要のあることがわかった。定着ヒ
ータに５００Ｗの電力を印加するために必要な電圧Ｖｔ
は、前記第０式から逆算すると、６５Ｖであり、これか
ら第１．　ｂ図を参照すると、定着ヒータの導通角は約
９７度必要なことがわかる。

そこで、露光ランプの導通角は前記のままとして定着ヒ
ータの導通角を９７度に変更すると、合成電流波形は第
１ｄ図に示すようになる。第１ｄ図を参照すると、波形
の山および谷の約１３度の位相の部分で両会荷電流が重
なっているのがわかる。

この場合、合成電流の実効値がＩＯ，８Ａで、最大電流
が２６Ａにも達する。これでは、スイッチングノイズの
防止、電圧変動によるコピー品質低下の防止等は難しい
。

■目的 本発明は、瞬時電流の最大値および電流実効値を小さく
して電源電圧変動、スイッチングノイズ発生等を防止す
るとともに、比較的速い速度で連続的にコピーを行なっ
ても定着不良が生じないようにすることを目的とする。

■構成 一般に定着ヒータ制御系ではサーミスタ等のセンサを用
いて定着ローラ等の温度を検出しフィードバック制御を
行なっているが、この種の制御系ではローラからセンサ
までの熱伝達の遅れ等があるため、連続コピーで電力不
足により定着ローラ表面温度が低下しても直ちには制御
量が変化せず、しかも連続コピ一時の非露光期間が比較
的短いので、定着器の温度は大きく低下する可能性があ
る。

そこで、連続コピ一時には、露光終了時から次の露光開
始時までの間の制御において、予め温度を高くする方向
に定着ヒータの通電位相を変更し、たとえば全位相角で
定着ヒータに通電するようにすれば、露光時の電力不足
を非露光時に補なって定着ヒータ温度低下を防止しうる
。

たとえば連続コピ一時の露光期間を２．３秒、非露光期
間（露光終了時から次回の露光開始時までの期間）を０
．７秒とし、定着ヒータの定格電力を９６０Ｗ、露光時
の定着ヒータ電力を３６０Ｗとして非露光期間では定着
ヒータに全位相にわたって通電を行なうとすれば、連続
コピ一時の定着ヒータ平均電力Ｗ１は次式のようになる
。

Ｗｌ＝３６０Ｘ旧＋９　Ｇ　ＯＸＲ２＝　５００・・・
■但し、旧＝２．３／（２，３＋０．７）。

Ｒ２＝０．７／（２，３＋０．７）である。

つまり、実験により得られた、連続コピ一時に必要な５
００Ｗの定着ヒータ電力を確保しうろことがわかる。１ なお、定着ヒータの電力にもう少し余裕があって、非露
光時に全位相にわたって通電すると発熱量が大きくなり
すぎる場合には、制御温度等の目標値を予め定めた値に
変更して位相制御を行なうようにすればよい。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第２図に、本発明を実施する露光ランプとヒータを制御
する装置の概略を示す。第２図を参照して説明すると、
露光ランプＬＰはランプコン１−ロールユニットＬＣＵ
に接続され、ヒータＨＴはヒータコントロールユニット
ＨＣＵに接続されており、ランプコントロールユニット
ＬＣＵおよびヒータコントロールユニットＨＣＵはそれ
ぞれマイクロコンピュータＣＰＵの出力ポートＰＣおよ
びＰＤに接続されている。

ＴＨが、定着部の温度を検出するサーミスタである。サ
ーミスタＴＨの出力端は、Ａ／ＤコンバータＡＤＣの入
力端に接続されており、ＡＤＣの出力端はマイクロコン
ピュータＣＰＵの入力ポートＦＡに接続されている。複
写機本体で生成される調光データおよびランプ付勢指示
信号ＬＰＣＮは、。

それぞれＣＰＵの入力ポートＦＢおよびＰＥに印加され
る。マイクロコンピュータＣＰＵの外部割り込み入力端
には、交流電源波形のゼロクロス位置においてパルスを
出力するゼロクロス検出回路が接続されている。

第３図に、第２図のランプコントロールユニツｌ−１，
、ＣＵおよびヒータコン１−ロールユニツＩ−ＨＣＵの
具体的な栴成を示す。第３図を参照して説明する。ラン
プコン１へロールユニツＩ−Ｌ　ＣＵは、大きく分ける
と、実効値検出回路、誤差増幅回路。

電源同期回路、電圧比較回路およびスイッチング回路で
なっている。

誤差増幅回路は、露光ランプＬＰに印加される電圧の実
効値と、マイクロコンピュータＣＰＵが出力する調光デ
ータに応じてアナログスイッチＡＭＸが出力する設定レ
ベルとの差を増幅する。電源同期回路は、ゼロクロス回
路と積分回路とでなっており、交流電源波形の半周期を
１周期とする鋸歯状波を出力する。

電圧比較回路が、この鋸歯状波電圧と誤差電圧出力とを
比較して、その木小に応じた２値信号を出力する。電圧
比較回路の出力レベルが低レベルしてあるとスイッチン
グ回路のトランジスタＱ８がオフして露光ランプＬＰを
非通電とし、電圧比較回路の出力レベルが高レベルＨで
あるとトランジスタＱ８がオンして露光ランプＬＰを通
電状態とする。露光ランプＬＰには、交流電源電圧ＡＣ
Ｉ００ｖをブリッジ整流器ＳＴ１で整流した直流電圧が
印加される。

ヒータコントロールユニットＨＣＵは、インバータｕ３
．ｕ４．ｕ５ｙナントゲートＮＡＩおよびオアゲートＯ
ＲＩでなるゲート回路と、トランジスタＱ７，２つのフ
ォトサイリスタＰＴｒ、　　トライアックＴｈｒ等でな
るソリッドステートリレー℃なっている。

インバータｕ３には、ランプコントロールユニットＬＣ
Ｕの電圧比較回路出力信号をモノマルチＭＭに通した信
号が印加される。入力端ＣＮ５がＨ１ＣＮ６がＬである
と、モノマルチＭＭに出力端にパルスが現われるタイミ
ングでトランジスタＱ７がオンし、これによりフォトサ
イリスタＰＴｒがトライアックＴｈｒをトリガして、こ
れ以降、次のゼロクロスまでの位相においてヒータＨＴ
に交流電圧ＡＣ１００Ｖが印加される。入力端ＣＮ６が
ト■になると、ランプコントロールユニットＬＣＵの出
力パルスの位相１；かかわらず、そのタイミングでヒー
タの通電を開始する。

第４図に第２図のマイクロコンピュータＣＰＵの概略動
作を示し、第５図に回路各部の信号波形を示す。なお第
５図において、ｉＬが露光ランプＬＰを流れる電流の波
形、ｉＨがヒータＨＴを流れる電流の波形である。第４
図および第５図を参照して説明する。なおマイクロコン
ピュータＣＰＵは、内部にクロックパルスをカウントす
るハードウェアカウンタを備えており、ゼロクロス信号
によって外部割り込みがかかると、カウンタの内容をク
リアした後、これを再スタートする。つまり、このカウ
ンタは、常時前回のゼロクロス点から現在の位相までの
時間に対応する数値をカウントする。

電源がオンすると、まず出力ポートｐｃおよびＰＤの全
てのボートをリセツ１−シ、メモリ、フラグ。

タイマ等を初期状態にセットする。露光ランプの付勢を
指示する信号ＬＰＣＮをチェックし、これがＨ（オン指
示）であれば、連続コピーフラグＦに１”をセットし、
出力ポートＰＤのＣＮ６にＬを出力し、タイマをクリア
する。

次いで、出力ポートＰＣのＣＮＩにＨをセットし、ＣＮ
２．ＣＮ３およびＣＮ４に調光データをセットする。こ
れで、露光ランプＬＰの目標レベルがセットされるので
、このレベルと実効値検出レベルとが等しくなるように
ランプコントロールユニットＬＣＵが自動的に露光ラン
プＬＰの導通角を制御する。この場合、露光ランプＬＰ
には第５図に示すように電源波形の各半周期で電圧のゼ
ロクロス点から所定位相まで電流ｉＬが流れる。

またこのとき、ヒータコントロールユニットのＣＮ５に
Ｈがセットされているので、露光ランプＬＰの電流ｉＬ
が非通電になると同時に、トランジスタＱ７がオンし、
トライアックＴｈｒがトリガされてヒータＨＴに電流が
流れる。トライアックは１度トリガされると電圧が零に
なるまでオン状態を継続するので、ヒータＨＴには第５
図に示すように露光ランプの電流ｉＬがオフ番こなる位
相から次のゼロクロス点までの開電流が流れる。

１回の露光が終了して露光ランプ付勢信号ＬＰＣＮがＬ
になると、出力ポートＰＣのＣＮＩにＬをセットして非
露光状態にセットする。ランプコントロールユニットＬ
ＣＵは、ＣＮＩがＬになるとトランジスタＱｌがオンし
て誤差増幅回路の出力レベルを強制的にＬとし、露光ラ
ンプを全位相にわたって消勢状態とする。

露光終了直後は、連続コピープラグＦがｕ　１　ｒｒで
あるので、まずタイマをセットし、出力ポートＰＤのＣ
Ｎ５にり、ＣＮ６に１■をそれぞれセラ１−する。

これでヒータコン１〜ロールユニツトＩＩ　ＣＵのトラ
イアック゛口１ｒは全位相にわたってオン状態となり、
ヒータＨＴには最大電力（定格電力）が供給される。連
続コピーの場合には、タイマがタイムオーバする前に次
のコピープロセスが開始され、露光ランプ（−１勢信号
ＬＰＣＮが１１になる。

したがって、連続コピーの場合には露光タイミングでは
各波形サイクルのゼロクロス点から所定位相まで露光ラ
ンプＬＰに通電し、その所定位相から次のゼロクロス点
までヒータＨＴに通電し、この動作を繰り返すとともに
、非露光タイミングでは露光ランプＬＰを非通電とし、
ヒータＨＴに全位相にわたって通電する。

コピーを終了するとタイマにセットされた所定時間を経
過しても露光ランプ付勢信号ＬＰＣＮがＬのままである
ので、タイマがタイムオーバする。

タイムオーバすると、連続コピーフラグＦを”０″にク
リアする。これによって次の処理ループから通常のヒー
タ制御動作に移る。

つまり、Ａ／ＤコンバータＡＤＣから温度情報を得て、
この検出温度と目標温度とからヒータＨＴの通電を制御
するトライアックＴｂｒのトリガ位相を定める位相デー
タを演算し、ゼロクロス位相からの時間をカウントする
カウンタの内容がこの位相データと一致するときにトリ
ガパルスを出力ポートＰＤのＣＮ６に出力する。この例
では、温度情報の入力と位相データの更新処理は、ソフ
トウェアカウンタＮを利用して、Ｎｍａｘ回に１回の割
合で実行する。

すなわち１通常は定着温度を検出するサーミスタ”ＩＩ
’　Ｈの出力が目標温度と一致するようにヒータを位相
制御するが、露光指示があると、露光ランプ通電サイク
ルでは露光ランプ非通電位相でヒータに通電し、露光ラ
ンプ非通電サイクル（非露光）では全位相にわたってヒ
ータに通電する。連続コピーでは常に連続コピーフラグ
Ｆが′・１”であり。

この場合の露光ランプ非通電サイクルでは、常に通常の
温度制御時よりも温度を高くする方向にヒータの通電を
制御する。

なお上記実施例においては、連続コピ一時の非露光サイ
クルではヒータに全位相にわたって通電するようにした
が、この場合にも位相制御あるいは波形毎のオン／オフ
制御を行なってヒータ印加電力を調整してもよい。但し
その場合にも、定着部目標温度を高くしたり、通電導通
角、オン／オフサイクル此等を予め定めた比較的大きな
値にしたりして通常のヒータ制御時よりも温度を高くす
る方向に制御量を変える必要がある。

■効果 以上説明したように、木精明番；よれば連続コピ一時の
ヒータ電力不足による定着不良を防止でき、しかもヒー
タおよび露光ランプに流れる合成負荷電流の最大値を小
さく抑えうる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図および第１ｄ図は、複写機の露光ランプ電流波
形、ヒータ電流波形および露光ランプとヒータの合成電
流波形を示す波形図である。 第１ｂ図は、露光ランプとヒータの通電位相が重ならな
いように制御する場合の切換位相角と、各負荷に印加さ
れる実効値電圧との関係を示すグラフである。 第１ｃ図は、ヒータ電力実効値とヒータとランプとの合
成電流の実効値との関係を示すグラフである。 第２図は１本発明を実施する複写機のヒータおよび露光
ランプの制御装置を示すブロック図である。 第３図は、第２図の構成要素一部の詳細を示すブロック
図である。 第４図は第２図のマイクロコンピュータＣＰＵの概略動
作を示すフローチャート、第５図は第２図の装置の回路
各部の波形を示す波形図である。 ＬＣＵ：ランプコントロールユニット ＨＣＵ：ヒータコントロールユニット ＣＰＵ：マイクロコンピュータ ＴＨ：サーミスタ（温度検出手段） ＡＤＣ：　Ａ／Ｄコンバータ ＬＰ：露光ランプ　　ＨＴ：定看ヒータＴｈｒ：トライ
アック −４９“ 廟１ａ罰 尤１Ｃ司

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）露光用光源の通電を交流電源波形の所定位相にお
   いてオンオフする第１の位相制御手段；定着用ヒータ又
   はその近傍の温度を検出する温度検出手段； 前記温度検出手段の出力に応じて制御目標値を設定し、
   定着用ヒータの通電を、該制御目標値に応じた交流電源
   波形の位相においてオンオフする第２の位相制御手段；
   および 第１の位相制御手段および第２の位相制御手段を制御し
   、露光時には露光用光源の通電位相番こおいて定着用ヒ
   ータのｉ電を禁止し、連続コピーの場合に各コピーサイ
   クルの露光終了時から次の露光開始時までの間、定着用
   ヒータの通電位相を前記制御目標値よりも温度を高くす
   る方向に偏移させる電子制御手段； を備える複写機の負荷電力制御装置。
2. （２）電子制御手段は、露光時には、露光用光源に交流
   電源波形のゼロクロス位相から所定位相まｌでの間通型
   し、露光用光源をオフしてから次のゼロクロス位相まで
   の量定着用ヒータに通電する、前記特許請求の範囲第（
   １）項記載の複写機の負荷電力制御装置。
3. （３）電子制御手段は、連続コピーの場合に、露光終了
   時から次の露光開始時までの間、定着ヒータに全位相角
   にわたって通電する、前記特許請求の範囲第（１）項又
   は第（２）項記載の複写機の負荷電力制御装置。