JP4110376B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、待機時、白黒印字制御時、カラー印字制御時のいずれの動作モードにおいても、定着器を最適な状態で制御できる構成とした画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
プリンタや複写機などの電子写真方式による画像形成装置においては、トナー像を転写紙などに熱定着させるために定着器が設けられている。この定着器は加熱ローラを有しており、加熱ローラの熱源としてハロゲンランプなどの定着ヒータが用いられている。
【0003】
前記定着ヒータは、電源周波数が50Hzまたは60Hzの商用の交流電源に直列に接続され、スイッチ素子によりオンオフ制御される。このように、定着ヒータをオンオフ制御することにより、定着ヒータの温度が設定温度を維持するようにしている。
【0004】
定着ヒータは温度が上昇すると抵抗値が増加し、温度が下降すると抵抗値が減少する特性を有している。このため、ハロゲンランプをスイッチ素子によりオンオフ制御すると、スイッチ素子をオンした際に突入電流が流れる。
【0005】
ところで、定着ヒータの消費電力は、一般に画像形成装置全体の約80%程度に達し、定格電流が大きく大電力が消費されている。このため、定着ヒータの温度が低い状態でスイッチ素子をオンしたときには、回路に定格電流を超える2〜10倍の大きな電流が流れ、この電流と電源インピーダンスによる電圧降下△Vが発生する。
【0006】
電圧降下△Vの単位時間当たりの変化率(△V/dt)の大きさにより、フリッカが生じて商用電源を共用している照明器具のチラツキなどの問題が発生する。フリッカに関しては、国際電気委員会IEC555−3のフリッカ規格、欧州フリッカ規格(EN61000−3−3)が規定されている。
【0007】
これらの規格では、Pst(印字動作中に電圧降下の変化率△V/dtの積分値を10分間計測)が規定されている。また、Plt(待機中にPstを10分間 12回、すなわち2時間計測し、12個のPst値の3乗平均を求める)が規定されている。
【0008】
このように、画像形成装置においては、定着ヒータのオンオフ制御に伴うフリッカに対して厳しい規制がなされている。これらの規制に対しては、種々の対応策が講じられている。
【0009】
図9は、定着ヒータのオンオフ制御を行う従来の基本的な構成を示す回路図である(従来例1)。図9において、51は商用の交流電源(AC)、52は交流電源51に直列に接続された定着ヒータ、54は、定着ヒータ52をオンオフ制御するスイッチ素子である。スイッチ素子54としては、一般に制御効率が良好なトライアックが使用されている。
【0010】
図18は、図9の制御回路による制御例を示す特性図であり、時間tに対するスイッチ素子54のオンオフ状態を示している。図18(a)は、待機制御状態を示している。待機時には定着ヒータ52の温度の上下動が大きく、長時間スイッチ素子54をオフの状態にしておくと、定着ヒータ52の温度が低下して、定着ヒータ52に通電したときに大電流が流れフリッカが発生する。
【0011】
このため、前記のようにPltの規制値を満たさなくなる場合があるので、一定時間毎に定着ヒータをオンにして、温度低下、すなわち抵抗値の減少を防止している。この例では、前記Pltを、Plt<0.65となるように、スイッチ素子54のオンオフ周期を選定している。
【0012】
図18(b)は、白黒印字制御状態の特性を示している。この例では、前記Pstを、Pst<1.0となるようにスイッチ素子54のオンオフ周期を選定している。また、図18(c)のカラー印字制御状態においても、同様にPst<1.0となるようにスイッチ素子54のオンオフ周期を選定している。
【0013】
図10は、定着ヒータと抵抗とを併用する例の回路図である(従来例2)。図10においては、定着ヒータ52と直列に抵抗53を接続する。また、スイッチ素子54と並列にスイッチ素子55を接続する。
【0014】
図10の例では、電源投入時などの突入電流の制限が必要な際には、スイッチ素子54をオフ、スイッチ素子55をオンにして、定着ヒータ52と直列に抵抗53を接続する。このようにして、回路の抵抗値を増大させて突入電流を抑制する。また、定常状態では、スイッチ素子54をオン、スイッチ素子55をオフにして、定着ヒータ52のみを交流電源51に接続するものである。
【0015】
図11は、定着ヒータと抵抗とを併用する他の例を示す回路図である(従来例3)。図11においては、定着ヒータ52と直列に第1の抵抗53を接続し、第1の抵抗53と並列に第2の抵抗56を接続する。また、各抵抗53,56と直列にスイッチ素子55、57を接続する。
【0016】
図11の例では、画像形成装置の立ち上げ時のように定着ヒータ52の温度が低下している場合には、一方の抵抗、例えば第1の抵抗53を定着ヒータ52と直列に接続する(段階a)。この場合には、スイッチ素子54、57をオフ、スイッチ素子55をオンにして、突入電流を抑制する。
【0017】
定着ヒータ52が所定温度に昇温すると、スイッチ素子57をオンにして、定着ヒータ52と直列に抵抗53、56の並列回路を接続する(段階b)。この場合には、回路全体の抵抗値は、定着ヒータ52に第1の抵抗53のみを接続した前記(段階a)よりも減少し、回路電流は増大する。
【0018】
更に、時間が経過して定着ヒータ52の温度が上昇すると、次に、スイッチ素子55、57をオフにして抵抗53,56を回路から切り離す。また、スイッチ素子54をオンにして定着ヒータ52にのみ通電して定着装置を定格電流で動作させる(段階c)。このように、図11の例では回路全体の抵抗値を三段階に切り替えている。
【0019】
図12は、定着ヒータと抵抗とを併用する他の例を示す回路図である(従来例4)。図12においては、図10の回路に、抵抗58、スイッチ素子59を付加するものである。第2の抵抗58は、第1の抵抗53と直列に接続される構成とされている。
【0020】
図12の例では、画像形成装置の立上げ時には、スイッチ素子54、55をオフ、スイッチ素子59をオンにする(段階a)。したがって、定着ヒータ52には、第1の抵抗53と第2の抵抗58が直列に接続されて突入電流を抑制する。
【0021】
次に、スイッチ素子54、スイッチ素子59をオフ、スイッチ素子55をオンにして(段階b)、定着ヒータ52に抵抗53を直列に接続して回路電流を抑制する。定着ヒータ52が所定温度に昇温すると、スイッチ素子55、59をオフ、スイッチ素子54をオンにして(段階c)、定着ヒータ52のみに通電する。図12の例でも、図11と同様に回路抵抗の大きさを三段階に切り替えている。
【0022】
図13は、定着ヒータをメインヒータとサブヒータに分割して制御する例を示す回路図である(従来例5)。図13の例では、メインヒータ62とサブヒータ63とを直並列接続するように、スイッチ素子66、67、68を配置している。図13の例では、メインヒータ62の抵抗値をRm、サブヒータ63の抵抗値をRsとすると、Rm<Rsに選定している。
【0023】
画像形成装置の立上げ時(待機時)とカラー印字を行う際には、スイッチ素子66、スイッチ素子68をオフ、スイッチ素子67をオンにして、メインヒータ62とサブヒータ63を直列に接続し回路の抵抗値を増大させ、突入電流を抑制する。
【0024】
白黒印字を行う際には、スイッチ素子67をオフ、スイッチ素子66、スイッチ素子68をオンにして、メインヒータ62とサブヒータ63とを並列に接続する。また、スイッチ素子66、スイッチ素子67をオフ、スイッチ素子68をオンにして、メインヒータ62にのみ通電することもできる。更に、スイッチ素子67をオフ、スイッチ素子66、68をオンとしてサブヒータ63にのみ通電することもできる。
【0025】
図14〜図16は、前記図9〜図13の各回路における電流変化の状態を示す特性図である。図14は、図9の回路図に対応するものである。図14の例では、画像形成装置の立ち上げ時には突入電流Ix1が流れる。時間経過と共に加熱ローラの温度が上昇すると、電流が減少して定格電流Iaが流れる。
【0026】
図15は、図10、図13の回路図に対応するものである。図15の例では、抵抗値が大きい初期の段階では電流が制限されて突入電流Iy1が流れる。抵抗値を小さい値に切り替えると突入電流Ix2が流れ、時間経過と共に加熱ローラの温度が上昇すると抵抗値が増大する。このため、電流が減少して定格電流Iaが流れる。このように、図15の例では、抵抗値の切り替えにより2段階で突入電流を抑制している。
【0027】
図16は、図11、図12の回路図に対応するものである。図16において、抵抗値が最大値の場合には突入電流Izが流れる。抵抗値を切り替えて中間の大きさにすると、Izよりも大きな突入電流Iy2が流れる。更に、抵抗値を切り替えて抵抗値を最小にすると、突入電流Ix3が流れ、時間経過と共に次第に定格電流Iaに収斂する。図16の例では、抵抗値の切り替えにより3段階で突入電流を抑制している。
【0028】
【発明が解決しようとする課題】
前記図9に示す回路図を用いた従来例1の方式では、近年の印刷速度の高速化に伴う待機時間(ウオームアップ時間)の短縮、それに伴う定着ヒータ電力の大容量化に対応できないという問題があった。
【0029】
すなわち、定着ヒータの電力値が大きくなるので、突入電流が大きくなる。このことは、図18(a)においてスイッチ素子のオンオフ周期を短縮しても突入電流の流れる回数が増加するので、結果として前記規格のPltに対して余裕がなくなるという問題があることを示している。
【0030】
また、4サイクルカラーレーザープリンタを用いてカラー印字を行う場合には、図18(c)に示したスイッチ素子のオンオフ周期Txが4倍に大きくなる。これは、4色作像のために時間を要し、その間記録紙などの転写材を供給して定着制御することは出来ないためである。
【0031】
すなわち、定着ヒータに通電するスイッチ素子の駆動デューティ(Ty/Tx)の値が小さくなる。したがって、定着ヒータに転写材が供給されない非通紙期間が増加するので、スイッチ素子をオフにする時間も増加する。このようにして、冷却時間が通電時間に対して長くなるので定着ヒータの抵抗値が低下する。このため、スイッチ素子をオンしたときに突入電流が抑制されず、フリッカ発生を防止できない、という問題があった。
【0032】
図10〜図12のように、定着ヒータに外部抵抗を接続して突入電流を制限する方式においては、外部抵抗による電力消費が大きく電力効率が悪くなるという問題があった。すなわち、交流電源から供給される電力は、本来の画像形成装置の動作のために消費されるのではなく、立ち上げ時に他の用途のために消費されることになるためである。
【0033】
また、外部抵抗は、セメント抵抗などの熱容量の大きな抵抗が用いられているので、放熱に時間がかかる上に、周囲温度が上昇するという問題がある。更に、定着ヒータに対しても外部抵抗の余熱の影響がある場合には、定着ヒータの温度制御が正確に行えなくなるという問題があった。
【0034】
図13のように、メインヒータとサブヒータとを直並列に接続を切り替える方式では、直並列切り替え用スイッチ素子の動作タイミングを正確に制御しないと、スイッチ素子がすべて導通状態となってしまい電源ラインを短絡する恐れがある。このため、短絡保護用の抵抗を接続するなどの対応が必要となり、回路構成が複雑になる、という問題があった。
【0035】
また、図13の方式を用いた場合にも、前記4サイクルカラーレーザープリンタを用いたカラー印字制御を行う際の特殊性に対応できないという問題があった。すなわち、定着ヒータに対する通電時間に対して、冷却時間の方が長くなるため抵抗値が減少して突入電流の抑制ができないという問題があった。
【0036】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、定着器の待機制御状態、白黒印字制御状態、カラー印字制御状態のいずれの動作モードにおいても、定着器を最適な状態で制御できる構成とした画像形成装置を提供することである。
【0037】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、第1のヒータと第2のヒータに分割して定着器に配置した定着ヒータと、
前記第1のヒータと前記第2のヒータを交流電源に接続する第1のスイッチ素子および第2のスイッチ素子と、
前記定着器の温度を検出する温度検出手段とを備えた画像形成装置において、
前記第1のスイッチ素子は、前記第1のヒータを前記第2のヒータを介して直列に前記交流電源に接続し、
前記第2のスイッチ素子は、前記第2のヒータを短絡して前記第1のヒータを直接前記交流電源に接続し、
前記温度検出手段の検出結果に従い、前記定着器に供給する電力量を変化させるために、前記第1のスイッチ素子に対する通電時間の割合(第1のデューティ)と、前記第2のスイッチ素子に対する通電時間の割合(第2のデューティ)を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記第2のスイッチ素子をオフにして前記第1のスイッチ素子に対する前記第1のデューティを増加させて所定値で固定し、前記定着ヒータの温度を上昇させ、
前記第1のデューティを固定した段階で前記温度検出手段の検出結果に従い前記電力量が不足する場合にはさらに、前記第2のスイッチ素子に対する前記第2のデューティを増加させて、前記定着器に供給する電力量を制御することを特徴とする。
【0038】
また、本発明は、第1のヒータと第2のヒータに分割して定着器に配置した定着ヒータと、
前記第1のヒータと前記第2のヒータを交流電源に接続する第1のスイッチ素子および第2のスイッチ素子と、
前記定着器の温度を検出する温度検出手段とを備えた画像形成装置において、
前記第1のヒータは、前記第1のスイッチ素子を介して前記交流電源に接続され、前記第2のヒータは、前記第2のスイッチ素子を介して、前記第1のヒータと並列に前記交流電源に接続され、
前記第2のヒータは、前記第1のヒータと同じ定格電力、または前記第1のヒータよりも大きい定格電力であり、
前記温度検出手段の検出結果に従い、前記定着器に供給する電力量を変化させるために、前記第1のスイッチ素子に対する通電時間の割合(第1のデューティ)と、前記第2のスイッチ素子に対する通電時間の割合(第2のデューティ)を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記第2のスイッチ素子をオフにして前記第1のスイッチ素子に対する前記第1のデューティを増加させて所定値で固定し、前記定着ヒータの温度を上昇させ、
前記第1のデューティを固定した段階で前記温度検出手段の検出結果に従い、前記電力量が不足する場合にはさらに、前記第2のスイッチ素子に対する前記第2のデューティを増加させて、前記定着器に供給する電力量を制御することを特徴とする。
【0039】
また、本発明は、前記第1のヒータと前記第2のヒータを、前記定着器の加熱ローラまたは加圧ローラのいずれかに配置したことを特徴とする。
【0040】
また、本発明は、カラー画像形成動作をする際に必要な電力量に対して、前記第1のスイッチ素子をオンしたときの電力量が小さく、前記定着器を所定温度で待機させる際に必要な電力量に対して、前記第1のスイッチ素子をオンしたときの電力量が大きくなるように前記第1のヒータと前記第2のヒータの抵抗値を設定することを特徴とする。
【0041】
また、本発明は、カラー画像形成動作をする際に必要な電力量に対して、前記第1のスイッチ素子をオンしたときの電力量が大きく、白黒画像形成動作をする際に必要な電力量に対して、前記第1のスイッチ素子をオンしたときの電力量が小さくなるように前記第1のヒータと前記第2のヒータの抵抗値を設定することを特徴とする。
【0042】
また、本発明は、前記制御手段は、次の制御アルゴリズムで前記定着ヒータを制御することを特徴とする。
A)前記温度検出手段の検出結果に従い、前記定着器に供給する電力量Waを求める段階
B)前記供給電力量Waと、前記第1のスイッチ素子をオンした際の定着ヒータ電力値Wbとの比より、前記第1のデューティ(duty1)を算出する段階
C)前記第1のデューティ(duty1)が所定値(dutyA)以下であれば、前記第1のデューティ(duty1)で前記第1のスイッチ素子を駆動する段階
D)前記第1のデューティ(duty1)が所定値のデューティ(dutyA)を超えていれば、前記所定値のデューティ(dutyA)で前記第1のスイッチ素子を駆動する段階
E)前記第2のデューティ(duty2)を次式で算出する段階
(Wa―WbXdutyA)/(Wc−WbXdutyA)
ただし、Wa:定着器に供給する電力量
Wb:第1のスイッチ素子をオンしたときの定着ヒータ電力値
Wc:第1のスイッチ素子と第2のスイッチ素子をオンしたときの定着ヒータ電 力値
dutyA:所定値のデューティ(0<dutyA≦1)
F)前記算出した第2のデューティ(duty2)で前記第2のスイッチ素子を駆動する段階
【0043】
また、本発明は、前記制御手段は、次の制御アルゴリズムで前記定着ヒータを制御することを特徴とする。
X)定着器を所定温度で待機させる場合には、前記A)〜F)の手順を実行
Y)定着器でカラー画像形成動作させる場合、または白黒画像形成動作させる場合には、前記A)の手順を実施後にE)、F)の手順を実行
【0044】
また、本発明は、前記制御手段は、次の制御アルゴリズムで前記定着ヒータを制御することを特徴とする。
A')前記温度検出手段の検出結果に従い、前記定着器に供給する電力量Waを求める段階
B')前記第2のデューティ(duty2)を次式で算出する段階
(Wa―WbXdutyA)/(Wc−WbXdutyA)
ただし、Wa:定着器に供給する電力量
Wb:第1のスイッチ素子をオンしたときの定着ヒータ電力値
Wc:第1のスイッチ素子と第2のスイッチ素子をオンしたときの定着ヒ ータ電力値
dutyA:所定値のデューティ(0<dutyA≦1)
C')前記第2のデューティ(duty2)が0(%)以上であれば、算出した第2のデューティ(duty2)で前記第2のスイッチ素子を駆動し、前記第1のスイッチ素子を前記所定値のデューティ(dutyA)で駆動する段階
D')前記第2のデューティ(duty2)が0(%)未満であれば、前記供給電力量Waと、前記第1のスイッチ素子をオンしたときの定着ヒータ電力値Wbとの比から前記第1のデューティ(duty1)を算出する段階
E')前記算出した第1のデューティ(duty1)で前記第1のスイッチ素子を駆動する段階
【0045】
また、本発明は、前記制御手段は、次の制御アルゴリズムで前記定着ヒータを制御することを特徴とする。
Z)定着器を所定温度で待機させる場合、および定着器でカラー画像形成動作させる場合には、前記A')〜E')の手順を実行
【0046】
本発明の画像形成装置は、第1のヒータと第2のヒータに分割して定着器に配置した定着ヒータと、
前記第1のヒータと前記第2のヒータを交流電源に接続する第1のスイッチ素子および第2のスイッチ素子と、
前記定着器の温度を検出する温度検出手段とを備えた画像形成装置において、
前記第1のスイッチ素子は、前記第1のヒータを前記第2のヒータを介して直列に前記交流電源に接続し、
前記第2のスイッチ素子は、前記第2のヒータを短絡して前記第1のヒータを直接前記交流電源に接続し、
前記温度検出手段の検出結果に従い、前記定着器に供給する電力量を変化させるために、前記第1のスイッチ素子に対する通電時間の割合(第1のデューティ)と、前記第2のスイッチ素子に対する通電時間の割合(第2のデューティ)を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記第2のスイッチ素子をオフにして前記第1のスイッチ素子に対する前記第1のデューティを増加させて所定値で固定し、前記定着ヒータの温度を上昇させ、
前記第1のデューティを固定した段階で前記温度検出手段の検出結果に従い前記電力量が不足する場合にはさらに、前記第2のスイッチ素子に対する前記第2のデューティを増加させて、前記定着器に供給する電力量を制御する構成としている。このため、定着ヒータへの供給電力量を制御して、定着器を最適な状態で制御することができる。また、第1のヒータを駆動制御する際に、予備加熱効果により抵抗値が増加しているので、突入電流を抑制し、フリッカの発生を防止することができる。
【0047】
また、本発明は、定着ヒータを第1のヒータ、および前記第1のヒータと同じ定格電力、または第1のヒータよりも大きい定格電力の第2のヒータに分割して定着器に配置した形態とした場合においても、第1のヒータと第2のヒータをそれぞれ個別に制御する、第1のスイッチ素子と第2のスイッチ素子とを設け、それぞれのスイッチ素子に対する通電時間の割合を制御している。このため、前記のように定着ヒータを配置した場合においても、突入電流を第1のヒータ、第2のヒータで分散制限してフリッカを防止すると共に、定着ヒータへの供給電力量を制御して、定着器を最適な状態で制御することができる。
【0048】
また、本発明は、定着ヒータに対する供給電力量を考慮して、第1のヒータと第2のヒータを定着器の加熱ローラまたは加圧ローラのいずれかに配置している。このため、定着器設計の自由度を高めることができる。
【0049】
また、本発明は、定着器の動作モードが待機制御状態、白黒印字制御状態、カラー印字制御状態のそれぞれの場合に必要な電力量を考慮して第1のヒータと第2のヒータの抵抗値を設定している。このため、いずれの動作モードにおいても、突入電流を制限してフリッカを防止すると共に、定着ヒータを合理的に駆動して無駄な電力消費を避けることができる。また、4サイクルカラーレーザープリンタを使用した場合でも定着ヒータの温度低下、すなわち、抵抗値の減少を小さくして、突入電流を抑制し、フリッカの発生を防止することができる。
【0050】
また、本発明は、定着器に温度検出手段を設け、温度検出手段の検出結果に従って、制御手段が第1のヒータの駆動制御と第2のヒータの駆動制御を振り分ける制御アルゴリズムに基づいて、定着器に必要な電力量を求めている。この制御アルゴリズムは、定着器の動作モードに応じて種々の態様が適用可能であり、定着器の合理的な制御を行うことができる。
【0051】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明を説明する。図1は、本発明に係る画像形成装置に適用される定着ヒータを制御する回路の概略構成を示す回路図である。図1において、1は商用の交流電源、2は定着ヒータのメインヒータ(第1のヒータ)、3は定着ヒータのサブヒータ(第2のヒータ)である。また、5はサブスイッチ素子(第1のスイッチ素子)、4はメインスイッチ素子(第2のスイッチ素子)である。
【0052】
図1に示されているように、本発明においても、前記した従来例5と同様に定着ヒータをメインヒータ2とサブヒータ3に分割しているが、回路構成、および詳細を後述するようにその通電制御のアルゴリズムが相違している。図1の構成では、メインスイッチ素子4をオフ、サブスイッチ素子5をオンとしてメインヒータ2とサブヒータ3とを直列に接続する。
【0053】
また、サブスイッチ素子5をオン、メインスイッチ素子4をオンでメインヒータ2にのみ通電する。このように、メインスイッチ素子4,サブスイッチ素子5の動作によりメインヒータ2を単独で、またはメインヒータ2とサブヒータ3とを直列に接続して通電しているが、サブヒータ3のみには通電しない構成としている。なお、メインヒータ2の抵抗値をRm、サブヒータ3の抵抗値をRsとしたときに、基本的にはRm<Rsとなるように抵抗値を選定している。
【0054】
図2は、定着ヒータをメインヒータ2(第2のヒータ)とサブヒータ3(第1のヒータ)とに分割し、それぞれメインスイッチ素子4(第2のスイッチ素子),サブスイッチ素子5(第1のスイッチ素子)を介して交流電源1に接続する例を示す回路図である。メインスイッチ素子4,サブスイッチ素子5を共にオンとした場合には、メインヒータ2とサブヒータ3は、交流電源1に並列に接続される。
【0055】
図2の例では、メインヒータ2の抵抗値をRm、サブヒータ3の抵抗値をRsとすると、Rm≦Rsに選定している。すなわち、メインヒータ2の定格電力を、サブヒータ3の定格電力と等しいかまたは大きくしている。
【0056】
本発明においては、図1、図2の例について共通に、サブヒータ3に通電するスイッチ素子を第1のスイッチ素子とし、メインヒータ2のみを交流電源に接続するスイッチ素子を第2のスイッチ素子と表示する。したがって、図2の例ではサブスイッチ素子5(第1のスイッチ素子)は、サブヒータ3(第1のヒータ)を交流電源1に接続する。また、メインスイッチ素子4(第2のスイッチ素子)は、メインヒータ3(第2のヒータ)を交流電源1に接続することになる。
【0057】
図5は、図1の回路の動作特性を従来例と対比した説明図である。図5において、縦方向の(X)欄には従来技術を、(Y)欄には本発明に係る実施例1を、(Z)欄には本発明に係る実施例2を記載している。
【0058】
図5の横方向の(a)欄には、メイン電力、すなわち、図1のメインスイッチ素子4をオンしたときの定着ヒータ電力値(W)を記載している。また、(b)欄にはサブ電力、すなわち、図1のサブスイッチ素子5をオンしたときの定着ヒータ電力値(W)を記載している。
【0059】
(c)欄には、定着器の動作モードを記載している。この動作モードは、前記従来技術(X)、実施例1(Y)、実施例2(Z)のそれぞれについて、待機制御状態、カラー印字制御状態、白黒印字制御状態の特性を規定するものである。
【0060】
ここで、動作モードの待機制御状態では、印字を行わずに定着器の温度制御を行う状態であり、例えば3秒周期で制御する。カラー印字制御状態では、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の4色を順次作像して、印字定着する状態であり、例えば6秒周期で制御する。また、白黒印字制御状態では、K(ブラック)の1色を作像して印字定着する状態であり、例えば、3秒周期で制御する。
【0061】
(d)欄には、メインデューティ(第2のデューティ)(%)を記載している。メインデューティ(%)は、メインスイッチ素子4をオン、サブスイッチ素子5をオンとして、メインヒータ2にのみ通電する時間の割合を示している。
【0062】
(e)欄には、サブデューティ(第1のデューティ)(%)を記載している。サブデューティ(%)は、サブスイッチ素子5をオン、メインスイッチ素子4をオフにして、メインヒータ2とサブヒータ3とを直列に接続したときに通電する時間の割合を示している。
【0063】
(f)欄には、ヒータ電力量(Wh)、すなわち定着器に供給する電力量(Wh)を記載している。ヒータ電力量(Wh)は、メイン電力またはサブ電力のヒータ電力と、メインデューティまたはサブデューティのヒータ駆動デューティの積で表されるものであり、定着器の必要電力量を示している。
【0064】
図5の従来技術(X)における、動作モード(c)が待機時(Sa)、カラー印字制御時(Ta)、白黒印字制御時(Ua)のそれぞれに対応する特性を図17に示している。図17の特性は、図9の回路図に対応させている。
【0065】
なお、図5に示されている従来技術の特性は、本発明の実施例と対比するために作成されたものである。実際にこのような特性が、従来技術として公報などに記載されているということではない。
【0066】
従来技術(X)において、メインヒータ52の電力値(メイン電力)は1000(W)である。
【0067】
動作モードの待機時(Sa)において、スイッチ素子54のみをオンにしてメインヒータ52にのみ通電するメインデューティは10(%)である。
【0068】
このときのヒータ電力量(Wh)は、メイン電力が1000(W)、メインデューティが10(%)であるので、1000X0.1=100(Wh)となる。
【0069】
図17において、「MAIN」は、メインヒータに通電するスイッチ素子(図9のスイッチ素子54)の駆動信号の波形を示している。スイッチ素子として使用されるトライアックは、基本的には0クロス制御されている。
【0070】
△Vは交流電源に所定抵抗が接続されたものとしたときの電圧降下である。すなわち、△V=(定着ヒータの電流値X所定抵抗値)、で示される。待機時(Sa)には、メインヒータ52のみが接続されて抵抗値が低いので、定着ヒータの電流値が大きくなり、△Vの波高値も大きくなっている。
【0071】
カラー印字制御時(Ta)には、図5を参照して、メインデューティは30(%)である。この際のヒータ電力量(Wh)は、1000X0.3=300(Wh)となる。
【0072】
図17の(Ta)欄には、カラー印字制御時のスイッチ素子54の駆動信号波形(MAIN)と、△Vが示されている。この場合にも、回路にはメインヒータ52のみが接続されて抵抗値が低いので、定着ヒータの電流値が大きくなり、△Vの波高値も大きくなっている。
【0073】
図5を参照して、動作モードが白黒印字制御時(Ua)には、メインデューティは80(%)である。この際のヒータ電力量(Wh)は、1000X0.8=800(Wh)となる。
【0074】
なお、図17の白黒印字制御時(Ua)の波形は、カラー印字制御時(Ta)と比較して、メインデューティが30(%)から80(%)に変わって通電時間が長くなったことに対応し、前記MAIN、△V共に波高値が同じでパルス幅が増大している。
【0075】
図5(Y)の本発明にかかる実施例1に対応する特性は、図7に示されている。図5(Y)と図7を参照して、実施例1について説明する。この例でも、従来例と対比するためにメイン電力は1000(W)としている。なお、以下の制御は、図示を省略している制御手段により行われる。この制御手段は、例えばCPUなどを用いることができる。
【0076】
サブ電力は200(W)とする。この際の動作モードは待機時(Sb)では、メインデューティを0(%)、サブデューティを50(%)とする。ヒータ電力量(Wh)は、サブデューティのみが実行されているので、200X0.5=100(Wh)となる。
【0077】
図7の待機時(Sb)の波形は、メインスイッチ素子4(図1)の駆動信号は
0(%)、サブスイッチ素子5の駆動信号は50(%)デューティ(トライアックは、基本的には0クロス駆動とする)である。また、交流電源1にメインヒータ2とサブヒータ3の直列回路が接続されて抵抗値が増大し、電流が少なくなるので、図17に示した従来例よりも△Vの波高値は小さくなる。
【0078】
次に、図5(Y)の動作モードがカラー印字制御時(Tb)においては、メインデューティは12.5(%)、サブデューティは87.5(%)とする。この際のヒータ電力量(Wh)は、次のようになる。
【0079】
ヒータ電力量=(1000X0.125)+(200X0.875)=300(Wh )
【0080】
図7において、カラー印字制御時(Tb)の特性について、メインスイッチ素子4の駆動信号は、12.5(%)のデューティ、すなわち、(1/8)周期で通電制御される。また、サブスイッチ素子5の駆動信号は、連続通電の波形となる。
【0081】
したがって、図1の回路図において、サブスイッチ素子5は連続通電となるが、メインスイッチ素子4は12.5(%)のデューティでオンオフ制御されている。このため、メインスイッチ素子4がオンのときには、サブヒータ3は短絡されてメインヒータ2にのみヒータ電流が流れることになる。
【0082】
すなわち、サブヒータ3は連続通電(100%デューティ)で駆動されるが、メインスイッチ素子4がオンとなる12.5(%)のデューティでは、サブヒータ3にはヒータ電流は流れない。したがって、実質的なサブデューティは87.5(%)となる。
【0083】
図7(Tb)の特性図において、時刻taではサブスイッチ素子5に通電してメインヒータ2とサブヒータ3とを直列に接続してヒータ電流を流し予備加熱する。このように、予備加熱でメインヒータ2の抵抗値を上昇させてから、メインヒータ2のみの通電に移行させる。
【0084】
時刻tbでメインスイッチ素子4に通電し、時刻tcでメインスイッチ素子4をオフにすると、時刻tbから時刻tcまでの時間は、メインヒータ2にのみ通電され、このときの△Vの波高値Vaは、メインヒータ2に流れるヒータ電流に基づいて形成される。
【0085】
時刻tcから時刻tdまでの時間は、メインヒータ2とサブヒータ3とが直列に接続された状態でヒータ電流が流れ、この際のヒータ電流に基づいて△Vの波高値Vbが形成される。
【0086】
図5(Y)の動作モードが白黒印字制御時(Ub)においては、メインデューティを75(%)、サブデューティを25(%)としている。この際の、ヒータ電力量(Wh)は、次のようにして求められる。
【0087】
ヒータ電力量=(1000X0.75)+(200X0.25)=800(Wh)
【0088】
図7(Ub)に示されているように、白黒印字制御時においては、メインスイッチ素子4は、75(%)のデューティで通電制御される。また、サブスイッチ素子5は、連続通電されている。したがって、カラー印字制御時(Tb)と同様に、メインスイッチ素子4をオンにしたときにはサブヒータ3が短絡されて、ヒータ電流はメインヒータ2のみに流れる。
【0089】
また、図7(Ub)の場合にも、立ち上げ当初はメインヒータ2とサブヒータ3とを直列接続してヒータ電流を流し、予備加熱によりメインヒータ2の温度を上昇させてから、メインヒータのみの通電制御を行っている。
【0090】
実施例1においては、サブ電力はメイン電力の(1/5)に設定している。また、メインヒータ2の抵抗値Rmとサブヒータ3の抵抗値Rsとの関係を、Rm<Rsに選定している。このため、サブスイッチ素子5をオンにしたときの発熱は、サブヒータ3の方がメインヒータ2よりも大きくなる。
【0091】
また、カラー印字制御時のヒータ電力量は300(Wh)であり、サブ電力200(W)よりも大きい値であるが両者を接近させた値としている。前記図7の(Tb)の特性に示されているように、サブ電力にメイン電力を加算して、換言すればサブ電力の不足分をメイン電力で補って定着器を制御している。
【0092】
このように、実施例1においては、カラー印字制御時には、メインヒータ2の通電を連続させてメインヒータ2の温度低下を防止している。このため、従来の構成よりもフリッカ防止を有効に行うことができる。
【0093】
図6は、ヒータ電力量、すなわち定着ヒータへの供給電力量と、デューティとの関係を示す特性図である。図6において、第1のデューティ(duty1)で定着ヒータに電力を供給する。前記第1のデューティ(duty1)が所定値のデューティ(dutyA)、例えば100(%)を超えれば、前記所定値のデューティ(dutyA)で第1のスイッチ素子を駆動する。ただし、(0<dutyA≦1)とする。
【0094】
また、合わせて第2のデューティ(duty2)で第2のスイッチ素子を駆動する。図6の例では、第1のデューティ(duty1)を100(%)まで増加させて、その後100(%)で固定して定着ヒータに電力を供給している。
【0095】
また、第1のデューティ(duty1)を100(%)で固定した段階で、第2のデューティ(duty2)を増加させて定着ヒータに電力を供給している。このように、第2のデューティでメインヒータを駆動制御する際に、事前に第1のデューティによる予備加熱効果により抵抗値が増加しているので、突入電流を抑制し、フリッカの発生を防止することができる。
【0096】
なお、上記説明では、第1のデューティ(duty1)を所定値のデューティ(dutyA)が100(%)の時点で固定しているが、所定値のデューティ(dutyA)は、前記のような条件、すなわち、0<dutyA≦1、の範囲内で任意の値に設定できる。
【0097】
図6では、例えば第1のデューティ(duty1)を所定値のデューティ(dutyA)が80(%)で固定した例についても示している。第1のデューティ(duty1)を80(%)で固定した段階で、第2のデューティ(duty2)を増加させて定着ヒータに電力を供給している。
【0098】
次に、図5(Z)欄に記載された本発明に係る実施例2について説明する。この例では、メイン電力は1000(W)、サブ電力は500(W)に設定している。動作モードの待機時(Sc)の特性は、メインデューティは0(%)、サブデューティは20(%)としている。また、ヒータ電力量は、500X0.2=100(Wh)としている。
【0099】
また、動作モードがカラー印字制御時(Tc)の特性は、メインデューティは0(%)、サブデューティは60(%)、ヒータ電力量は、500X0.6=300(Wh)としている。
【0100】
この例では、ヒータ電力量は300(Wh)であり、サブ電力の500Wと接近した値としている。このことは、図8(Tc)に示されているようにメインヒータとサブヒータとを直列に接続したときの通電時間の割合が大きく、すなわち、メインヒータへの通電時間の割合が大きいので、抵抗値の減少が少なくなる。したがって、突入電流を効果的に抑制することができる。
【0101】
更に、動作モードが白黒印字制御時(Uc)の特性は、メインデューティは60(%)、サブデューティは40(%)、ヒータ電力量は、(1000X0.6)+(500X0.4)=800(Wh)としている。
【0102】
図8は、実施例2の特性図である。図7の実施例1の特性と比較して、待機時(Sc)の特性では、△Vの波高値が大きくなっている。これは、メインヒータ2の抵抗値Rmを固定したとすると、サブヒータRsの抵抗値との関係を、実施例1では、前記のようにRm<Rsに選定しているが、実施例2では、Rm=Rsに選定している。
【0103】
このため、回路抵抗R=Rm+Rsの値が実施例2の方が実施例1よりも小さくなり、ヒータ電流が大きくなる。したがって、交流電源の電圧降下△Vが大きくなる。
【0104】
カラー印字制御時(Tc)の特性では、実施例2ではメインデューティは0(%)、サブデューティは60(%)であるから、サブデューティにのみ対応した△Vが示されている。この場合にも、回路抵抗R=Rm+Rsの値が実施例2の方が実施例1よりも小さくなり、ヒータ電流が大きくなる。したがって、サブデューティで制御したときの交流電源の電圧降下△Vの波高値が実施例1よりも大きくなる。
【0105】
白黒印字制御時(Uc)の特性には、メインデューティ40(%)、サブデューティ60(%)で制御したときの交流電源の電圧降下△Vが示されている。この例でも、サブデューティで制御したときの△Vの波高値は実施例1よりも大きくなっている。
【0106】
実施例2は、サブ電力は500(W)であり、メイン電力の(1/2)に設定している。この例ではカラー印字制御時のヒータ平均電力は300(W)で、サブ電力500(W)よりも小さい値であるが、前記のように両者は接近した値としている。
【0107】
また、前記のように、メインヒータの抵抗値Rmと、サブヒータの抵抗値Rsの関係を、Rm=Rs、に選定している。このため、サブスイッチ素子5をオンにして、メインヒータ2とサブヒータ3とを直列に接続したときの、メインヒータ2とサブヒータ3の発熱量はほぼ等しくなる。なお、図6で説明した定着ヒータへの供給電力量と、デューティとの関係は、実施例2にも適用されることは当然である。
【0108】
実施例1においては、カラー画像形成動作をする際に必要な電力量(300Wh)に対して、第1のスイッチ素子をオンしたときのサブ電力量は200(Wh)となるので、300Whよりも小さくなる。また、定着器を所定温度で待機させる際に必要な電力量100(Wh)に対して、前記第1のスイッチ素子をオンしたときのサブ電力量は200(Wh)となるので、電力量が大きくなる。このような特性が得られるようにメインヒータ(第1のヒータ)とサブヒータ(第2のヒータ)の抵抗値を設定する。
【0109】
実施例2においては、カラー画像形成動作をする際に必要な電力量300(Wh)に対して、第1のスイッチ素子をオンしたときのサブ電力量は500(Wh)となるので、電力量が大きくなる。また、白黒画像形成動作をする際に必要な電力量800(Wh)に対して、第1のスイッチ素子をオンしたときのサブ電力量は500(Wh)となるので、電力量が小さくなる。このような特性が得られるように前記第1のヒータと第2のヒータの抵抗値を設定する。
【0110】
本発明においては、実施例1、実施例2のように、第1のヒータと第2のヒータの抵抗値を適宜に設定することにより、定着器への供給電力に対して、第1のスイッチ素子をオンしたときのサブ電力量が大きい場合でも、また小さい場合でも突入電流を抑制することができる。
【0111】
特性図の記載は省略するが、本発明においては、実施例3として、次のような設定とすることができる。すなわち、カラー印字制御時のヒータ平均電力=サブ電力に、例えば両者共に300Wに設定する。
【0112】
この場合には、メイン電力を1000(W)で共通の値とすると、サブ電力≒(1/3)メイン電力、となる。実施例3では、サブ電力が300(W)であり、実施例1における200(W)と実施例2における500(W)の間の数値に設定される。
【0113】
したがって、実施例3のカラー印字制御時の定着ヒータ制御は、実施例1の状態と実施例2の状態を行き来する状態となる。すなわち、ハロゲンランプで構成されるメインヒータ2が間欠点灯あるいは全消灯となる。また、サブヒータ3が全点灯あるいは間欠点灯となる。
【0114】
このような状態は、定着器から奪い去られる熱量により変動する。また、実施例3では、前記RmとRsとの関係を、Rm<Rsに選定している。このため、サブスイッチ素子5をオンにしたときの発熱は、サブヒータ3の方がメインヒータ2よりも大きくなる。
【0115】
上記各実施例において、メイン電力を1000(W)としたときに、サブ電力は、200(W)、300(W)、500(W)として、メイン電力とサブ電力の比(電力値比)を変えている。
【0116】
このように電力値比をどのように変えた場合でも、本発明によればメインデューティ、サブデューティを動作モードに対応させて適宜変更することにより、突入電流を抑制してフリッカを防止することができる。
【0117】
本発明においては、図1に示したようにサブスイッチ素子をオン、メインスイッチ素子をオフにして、メインヒータとサブヒータとを直列接続して通電することを基本的な構成としている。そして、ヒータ電力が不足している場合には、メインスイッチ素子をオンにしてメインヒータのみの通電を併用する。
【0118】
この場合に、メインヒータはすでに予備加熱により温度上昇しており、抵抗値が増大している。このため、メインヒータのみの通電を行ってもヒータ電流は定格電流に接近した値となっており、突入電流は制限されてフリッカは発生しない。
【0119】
なお、本発明は図2のようにメインヒータ2とサブヒータ3をスイッチ素子4,5により交流電源1に単独で、または並列に接続した場合にも適用できる。この場合には、図5の説明図において、(a)欄のメイン電力は、スイッチ素子4(第2のスイッチ素子)とスイッチ素子5(第1のスイッチ素子)をオンしたときのメインヒータ2とサブヒータ3を並列接続した状態の電力値となる。
【0120】
また、(b)欄のサブ電力は、スイッチ素子4(第2のスイッチ素子)をオフ、スイッチ素子5(第1のスイッチ素子)をオンしたときのサブヒータ3(第1のヒータ)の電力値となる。(d)欄のメインデューティは、スイッチ素子4に対する通電の割合を、また、(e)欄のサブデューティは、スイッチ素子5に対する通電の割合を示している。
【0121】
図2の回路構成とした場合にも、図6で示した定着器への供給電力量と、デューティとの関係の特性図が適用される。すなわち、第1のデューティ(duty1)を所定値のデューティ(dutyA)まで増加させて、その後このデューティで固定して定着ヒータに電力を供給する。また、第1のデューティ(duty1)を固定した段階で、第2のデューティ(duty2)を増加させて定着ヒータに電力を供給する。
【0122】
本発明においては、前記のように定着ヒータをメインヒータとサブヒータに分割している。次に、分割された定着ヒータの配置例について説明する。
【0123】
図3は、定着ヒータの配置例を示す説明図である。図3において、6は定着器の加熱ローラ、7は加圧ローラ、8は記録紙などの転写材である。この例では、メインヒータ2とサブヒータ3を共に加熱ローラ6に配置する。9は温度検出器で、加熱ローラ6の近傍に配置され、定着器の温度を検出する温度検出手段として機能する。
【0124】
図4は、定着ヒータの他の配置例を示す説明図である。図4において、メインヒータ2は加熱ローラ6に、サブヒータ3は加圧ローラ7に分離して配置する。温度検出器9は、加熱ローラ6の近傍に配置する。
【0125】
メインヒータ2、およびサブヒータ3の電力値は、それぞれのヒータの抵抗値により規定される。本発明においては、前記のように、(メイン電力)と、(サブ電力)との比(電力値比)がどのような値であっても、突入電流を制限してフリッカの発生を防止するように、メインデューティとサブデューティの制御を行っている。
【0126】
このため、前記電力値比の設定、すなわち、各ヒータの抵抗値設定の自由度が確保できる。したがって、各ヒータを定着器の加熱ローラと加圧ローラのいずれのローラに配置しても、メインヒータ単独で、またはメインヒータとサブヒータを共に交流電源に接続したときのそれぞれの発熱量を考慮して温度制御を行うことにより、定着に必要な熱量が得られる。
【0127】
このように、メインヒータとサブヒータの各ヒータを定着器のどのローラに配置するかの自由度が得られ、本発明によれば定着器設計の自由度が高くなるという利点がある。
【0128】
次に、本発明による定着ヒータの温度制御のアルゴリズムについて説明する。通常、定着器においては、定着ヒータの近傍に温度検出器を設置し、制御手段に検出温度のデータを与え、定着ヒータの駆動デューティを決定している。
【0129】
本発明においては、制御手段は温度検出器のデータから定着器に必要な供給電力量を求める。そして、得られた供給電力量から、メインヒータとサブヒータに関する駆動制御の振り分けのアルゴリズムを以下のように実行する。
【0130】
(手順例1)
A)前記温度検出手段の検出結果に従い、前記定着器に供給する電力量Waを求める段階
B)前記供給電力量Waと、前記第1のスイッチ素子をオンした際の定着ヒータ電力値Wbとの比より、前記第1のデューティ(duty1)を算出する段階
C)前記第1のデューティ(duty1)が所定値(dutyA)以下であれば、前記第1のデューティ(duty1)で前記第1のスイッチ素子を駆動する段階
D)前記第1のデューティ(duty1)が所定値のデューティ(dutyA)を超えていれば、前記所定値のデューティ(dutyA)で前記第1のスイッチ素子を駆動する段階
E)前記第2のデューティ(duty2)を次式で算出する段階
(Wa―WbXdutyA)/(Wc−WbXdutyA)
ただし、Wa:定着器に供給する電力量
Wb:第1のスイッチ素子をオンしたときの定着ヒータ電力値
Wc:第1のスイッチ素子と第2のスイッチ素子をオンしたときの定着ヒータ電力値
dutyA:所定値のデューティ(0<dutyA≦1)
F)前記算出した第2のデューティ(duty2)で前記第2のスイッチ素子を駆動する段階
【0131】
前記図4に示した本発明に係る実施例1に手順例1を当て嵌めると、待機時(Sb)では、
A)供給電力量は100(Wh)
B)サブデューティ=100/200=50(%)
C)50(%)デューティで第1のスイッチ素子を駆動
となる。D)以下の処理は行わない。
【0132】
実施例1のカラー印字制御時(Tb)では、手順1は、
A)供給電力量は300(Wh)
B)サブデューティ=300/200=150(%)
D)第1のスイッチ素子を所定値のデューティ、この例では100(%)デューティで連続的に駆動
E)メインデューティ=(300−200)/(1000−200)=12.5(%)
F)第2のスイッチ素子を12.5(%)のデューティで駆動
となる。次に、手順例2について説明する。
【0133】
(手順例2)
A')前記温度検出手段の検出結果に従い、前記定着器に供給する電力量Waを求める段階
B')前記第2のデューティ(duty2)を次式で算出する段階
(Wa―WbXdutyA)/(Wc−WbXdutyA)
ただし、Wa:定着器に供給する電力量
Wb:第1のスイッチ素子をオンしたときの定着ヒータ電力値
Wc:第1のスイッチ素子と第2のスイッチ素子をオンしたときの定着ヒータ
電力値
dutyA:所定値のデューティ(0<dutyA≦1)
C')前記第2のデューティ(duty2)が0(%)以上であれば、算出した第2のデューティ(duty2)で前記第2のスイッチ素子を駆動し、前記第1のスイッチ素子を前記所定値のデューティ(dutyA)で駆動する段階
D')前記第2のデューティ(duty2)が0(%)未満であれば、前記供給電力量Waと、前記第1のスイッチ素子をオンしたときの定着ヒータ電力値Wbとの比から前記第1のデューティ(duty1)を算出する段階
E')前記算出した第1のデューティ(duty1)で前記第1のスイッチ素子を駆動する段階
【0134】
このように、手順例2のアルゴリズムは、手順例1のアルゴリズムとは逆の手順となっている。
【0135】
手順例2を実施例1の白黒印字制御時(Ub)の特性に当て嵌めると、
A')供給電力量は800(W)
B')メインデューティ=(800−200)/(1000−200)=75(%)
C')第2のスイッチ素子を75(%)で駆動し、第1のスイッチ素子を所定値のデューティ、この例では100(%)デューティで連続通電して駆動となる。
【0136】
このように、メインヒータ、およびメインヒータとサブヒータの両者の制御を行う際に、動作モードが待機時、カラー印字制御時、白黒印字制御時で制御アルゴリズムを変更しても良い。
【0137】
実施例1においては、カラー印字制御時と白黒印字制御時にサブスイッチ素子は連続通電(サブデューティは100%)としている。このような場合には、手順例1を変更して手順例3の設定とすることもできる。
【0138】
(手順例3)
X)定着器を所定温度で待機させる場合には、前記A)〜F)の手順を実行
Y)定着器でカラー画像形成動作させる場合、または白黒画像形成動作させる場合には、前記A)の手順を実施後にE)、F)の手順を実行
【0139】
また、実施例2の場合には、手順例4のアルゴリズム制御とすることができる。
【0140】
Z)定着器を所定温度で待機させる場合、および定着器でカラー画像形成動作させる場合には、前記A‘)〜E’)の手順を実行
W)定着器で白黒画像形成動作させる場合には、前記A‘)の手順を実施後にD’)、E‘)の手順を実行
【0141】
このように、本発明においては、定着ヒータに温度検出器を設け、メインヒータの駆動制御と、メインヒータとサブヒータを交流電源に接続したときの駆動制御を振り分ける制御アルゴリズムに基づいて定着器に必要な電力量を求めている。この制御アルゴリズムは、定着器の動作モードに応じて種々の態様が適用可能であり、定着器の合理的な制御を行うことができる。
【0142】
なお、メインデューティとサブデューティとを併用する場合には、常にサブデューティを先行させてメインヒータの温度を上昇させて抵抗値の回復を図り、突入電流を制限する。
【0143】
本発明においては、図3、図4で説明した2ローラの定着器のみならず、3ローラの定着器にも適用できる。また、ベルト定着器にも適用できる。
【0144】
本発明は、図1に示したように、定着ヒータをメインヒータ(第1のヒータ)とサブヒータ(第2のヒータ)に分割して定着器のいずれかのローラに配置する。前記第2のヒータは、サブスイッチ素子(第1のスイッチ素子)により交流電源に接続され、また、第1のヒータはメインスイッチ素子(第2のスイッチ素子)により交流電源に接続される構成としている。
【0145】
そして、前記第1のスイッチ素子に対する通電時間の割合であるサブデューティ(第1のデューティ)と、第2のスイッチ素子に対する通電時間の割合であるメインデューティ(第2のデューティ)とを定着器の動作モードに応じて変更している。
【0146】
このため、第1のヒータの電力値と、第1のヒータと第2のヒータを交流電源に接続したときの電力値に基づいて、定着器のヒータ電力量を所定値に設定することにより、いずれの動作モードにおいても突入電流を制限してフリッカを防止すると共に、定着器を動作モードに応じて最適な状態で制御することができる。
【0147】
以上、本発明の画像形成装置を実施例に基づいて説明したが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【0148】
以上説明したように、本発明の画像形成装置は、第1のヒータと第2のヒータに分割して定着器に配置した定着ヒータと、
前記第1のヒータと前記第2のヒータを交流電源に接続する第1のスイッチ素子および第2のスイッチ素子と、
前記定着器の温度を検出する温度検出手段とを備えた画像形成装置において、
前記第1のスイッチ素子は、前記第1のヒータを前記第2のヒータを介して直列に前記交流電源に接続し、
前記第2のスイッチ素子は、前記第2のヒータを短絡して前記第1のヒータを直接前記交流電源に接続し、
前記温度検出手段の検出結果に従い、前記定着器に供給する電力量を変化させるために、前記第1のスイッチ素子に対する通電時間の割合(第1のデューティ)と、前記第2のスイッチ素子に対する通電時間の割合(第2のデューティ)を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記第2のスイッチ素子をオフにして前記第1のスイッチ素子に対する前記第1のデューティを増加させて所定値で固定し、前記定着ヒータの温度を上昇させ、
前記第1のデューティを固定した段階で前記温度検出手段の検出結果に従い前記電力量が不足する場合にはさらに、前記第2のスイッチ素子に対する前記第2のデューティを増加させて、前記定着器に供給する電力量を制御する構成としている。このため、定着ヒータへの供給電力量を制御して、定着器を最適な状態で制御することができる。また、第1のヒータを駆動制御する際に、予備加熱効果により抵抗値が増加しているので、突入電流を抑制し、フリッカの発生を防止することができる。
【0149】
また、本発明は、定着ヒータを第1のヒータ、および前記第1のヒータと同じ定格電力、または第1のヒータよりも大きい定格電力の第2のヒータに分割して定着器に配置した形態とした場合においても、第1のヒータと第2のヒータをそれぞれ個別に制御する、第1のスイッチ素子と第2のスイッチ素子とを設け、それぞれのスイッチ素子に対する通電時間の割合を制御している。このため、前記のように定着ヒータを配置した場合においても、突入電流を第1のヒータ、第2のヒータで分散制限してフリッカを防止すると共に、定着ヒータへの供給電力量を制御して、定着器を最適な状態で制御することができる。
【0150】
また、本発明は、定着ヒータに対する供給電力量を考慮して、第1のヒータと第2のヒータを定着器の加熱ローラまたは加圧ローラのいずれかに配置している。このため、定着器設計の自由度を高めることができる。
【0151】
また、本発明は、定着器の動作モードが待機制御状態、白黒印字制御状態、カラー印字制御状態のそれぞれの場合に必要な電力量を考慮して第1のヒータと第2のヒータの抵抗値を設定している。このため、いずれの動作モードにおいても、突入電流を制限してフリッカを防止すると共に、定着ヒータを合理的に駆動して無駄な電力消費を避けることができる。また、4サイクルカラーレザープリンタを使用した場合でも定着ヒータの温度低下、すなわち、抵抗値の減少を小さくして、突入電流を抑制し、フリッカの発生を防止することができる。
【0152】
また、本発明は、定着器に温度検出手段を設け、温度検出手段の検出結果に従って、制御手段が第1のヒータの駆動制御と第2のヒータの駆動制御を振り分ける制御アルゴリズムに基づいて、定着器に必要な電力量を求めている。この制御アルゴリズムは、定着器の動作モードに応じて種々の態様が適用可能であり、定着器の合理的な制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に基づく画像形成装置の一例を示す回路図である。
【図2】本発明の他の実施形態に基づく画像形成装置の一例を示す回路図である。
【図3】本発明の画像形成装置に用いる定着器の構成を示した説明図である。
【図4】本発明の他の実施形態に基づく画像形成装置に用いる定着器の構成を示す説明図である。
【図5】図1の回路の動作を従来例と対比した説明図である。
【図6】図5の供給電力量とデューティとの関係を示す特性図である。
【図7】実施例1の特性図である。
【図8】実施例2の特性図である。
【図9】従来例の回路図である。
【図10】従来例の回路図である。
【図11】従来例の回路図である。
【図12】従来例の回路図である。
【図13】従来例の回路図である。
【図14】定着電流の特性図である。
【図15】定着電流の特性図である。
【図16】定着電流の特性図である。
【図17】従来例の特性図である。
【図18】図9の制御回路による制御例を示す特性図であ
【符号の説明】
1…交流電源
2…メインヒータ
3…サブヒータ
4…メインスイッチ素子(第2のスイッチ素子)
5…サブスイッチ素子(第1のスイッチ素子)
6…加熱ローラ
7…加圧ローラ
8…転写材
9…温度検出器
51…交流電源
52…定着ヒータ
53…抵抗
54…スイッチ素子
55…スイッチ素子
56…抵抗
57…スイッチ素子
58…抵抗
59…スイッチ素子
61…交流電源
66…スイッチ素子
67…スイッチ素子
68…スイッチ素子
Sa…従来技術の待機時特性
Ta…従来技術のカラー印字制御時特性
Ua…従来技術の白黒印字制御時特性
Sb…実施例1の待機時特性
Tb…実施例1のカラー印字制御時特性
Ub…実施例1の白黒印字制御時特性
Sc…実施例2の待機時特性
Tc…実施例2のカラー印字制御時特性
Uc…実施例2の白黒印字制御時特性
メイン…メインスイッチ素子の駆動信号
サブ…サブスイッチ素子の駆動信号
△V…交流電源の電圧降下[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus configured to be able to control a fixing device in an optimum state in any of operation modes during standby, monochrome printing control, and color printing control.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In an electrophotographic image forming apparatus such as a printer or a copying machine, a fixing device is provided for thermally fixing a toner image onto a transfer paper or the like. This fixing device has a heating roller, and a fixing heater such as a halogen lamp is used as a heat source of the heating roller.
[0003]
The fixing heater is connected in series to a commercial AC power supply having a power supply frequency of 50 Hz or 60 Hz, and is on / off controlled by a switch element. As described above, the fixing heater is controlled to be on / off, so that the temperature of the fixing heater is maintained at the set temperature.
[0004]
The fixing heater has a characteristic that the resistance value increases as the temperature rises, and the resistance value decreases as the temperature falls. For this reason, if the halogen lamp is controlled to be turned on / off by the switch element, an inrush current flows when the switch element is turned on.
[0005]
Incidentally, the power consumption of the fixing heater generally reaches about 80% of the entire image forming apparatus, and the rated current is large and a large amount of power is consumed. For this reason, when the switch element is turned on while the temperature of the fixing heater is low, a current that is 2 to 10 times larger than the rated current flows through the circuit, and a voltage drop ΔV due to this current and the power source impedance occurs.
[0006]
Depending on the magnitude of the rate of change (ΔV / dt) per unit time of the voltage drop ΔV, flickering occurs, causing problems such as flickering of a lighting fixture sharing a commercial power source. Regarding flicker, the International Electric Commission IEC 555-3 flicker standard and the European flicker standard (EN61000-3-3) are defined.
[0007]
In these standards, Pst (the integrated value of the change rate ΔV / dt of the voltage drop during the printing operation is measured for 10 minutes) is defined. In addition, Plt (Pst is measured 12 times for 10 minutes during standby, that is, measured for 2 hours, and the cube average of 12 Pst values is obtained) is defined.
[0008]
As described above, in the image forming apparatus, strict regulations are imposed on the flicker associated with the on / off control of the fixing heater. Various countermeasures have been taken against these regulations.
[0009]
FIG. 9 is a circuit diagram showing a conventional basic configuration for performing on / off control of the fixing heater (conventional example 1). In FIG. 9, 51 is a commercial AC power supply (AC), 52 is a fixing heater connected in series to the
[0010]
FIG. 18 is a characteristic diagram showing an example of control by the control circuit of FIG. 9 and shows the on / off state of the
[0011]
For this reason, since the regulation value of Plt may not be satisfied as described above, the fixing heater is turned on at regular intervals to prevent a decrease in temperature, that is, a decrease in resistance value. In this example, the ON / OFF cycle of the
[0012]
FIG. 18B shows the characteristics of the monochrome printing control state. In this example, the ON / OFF cycle of the
[0013]
FIG. 10 is a circuit diagram of an example in which a fixing heater and a resistor are used in combination (conventional example 2). In FIG. 10, a
[0014]
In the example of FIG. 10, when it is necessary to limit the inrush current when the power is turned on, the
[0015]
FIG. 11 is a circuit diagram showing another example in which a fixing heater and a resistor are used in combination (conventional example 3). In FIG. 11, a
[0016]
In the example of FIG. 11, when the temperature of the
[0017]
When the
[0018]
Further, when the temperature of the
[0019]
FIG. 12 is a circuit diagram showing another example in which a fixing heater and a resistor are used in combination (conventional example 4). In FIG. 12, a
[0020]
In the example of FIG. 12, when starting up the image forming apparatus, the
[0021]
Next, the
[0022]
FIG. 13 is a circuit diagram illustrating an example in which the fixing heater is controlled by being divided into a main heater and a sub heater (conventional example 5). In the example of FIG. 13, the
[0023]
When the image forming apparatus is started up (standby) and when color printing is performed, the
[0024]
When performing monochrome printing, the switch element 67OFF,
[0025]
14 to 16 are characteristic diagrams showing states of current change in the circuits of FIGS. 9 to 13. FIG. 14 corresponds to the circuit diagram of FIG. In the example of FIG. 14, when the image forming apparatus is started up, the inrush current Ix1Flows. When the temperature of the heating roller rises with time, the current decreases and the rated current Ia flows.
[0026]
FIG. 15 corresponds to the circuit diagrams of FIGS. 10 and 13. In the example of FIG. 15, the current is limited at the initial stage where the resistance value is large, and the inrush current Iy1Flows. When the resistance value is switched to a smaller value, the inrush current Ix2When the temperature of the heating roller rises with time, the resistance value increases. For this reason, the current decreases and the rated current Ia flows. Thus, in the example of FIG. 15, the inrush current is suppressed in two stages by switching the resistance value.
[0027]
FIG. 16 corresponds to the circuit diagrams of FIGS. 11 and 12. In FIG. 16, inrush current Iz flows when the resistance value is the maximum value. When the resistance value is switched to an intermediate magnitude, the inrush current Iy is larger than Iz2Flows. Furthermore, when the resistance value is switched to minimize the resistance value, the inrush current IxThreeAnd gradually converges to the rated current Ia as time elapses. In the example of FIG. 16, the inrush current is suppressed in three stages by switching the resistance value.
[0028]
[Problems to be solved by the invention]
The
[0029]
That is, since the power value of the fixing heater is increased, the inrush current is increased. This shows that the number of inrush current flows increases even if the ON / OFF cycle of the switch element is shortened in FIG. 18A, and as a result, there is a problem that there is no room for the standard Plt. Yes.
[0030]
When color printing is performed using a 4-cycle color laser printer, the on / off cycle Tx of the switch element shown in FIG. 18C is four times larger. This is because it takes time for four-color image formation, and during that time, it is not possible to supply a transfer material such as recording paper and perform fixing control.
[0031]
That is, the value of the drive duty (Ty / Tx) of the switch element that energizes the fixing heater is reduced. Therefore, since the non-sheet passing period during which the transfer material is not supplied to the fixing heater is increased, the time for turning off the switch element is also increased. In this way, since the cooling time becomes longer than the energization time, the resistance value of the fixing heater is lowered. For this reason, there is a problem that when the switch element is turned on, the inrush current is not suppressed and flicker generation cannot be prevented.
[0032]
As shown in FIGS. 10 to 12, in the method of limiting the inrush current by connecting an external resistor to the fixing heater, there is a problem that the power consumption by the external resistor is large and the power efficiency is deteriorated. That is, the power supplied from the AC power source is not consumed for the original operation of the image forming apparatus, but is consumed for other purposes at the time of start-up.
[0033]
In addition, since a resistor having a large heat capacity such as a cement resistor is used as the external resistor, there is a problem that it takes time to dissipate heat and the ambient temperature rises. Furthermore, there is a problem that the temperature of the fixing heater cannot be accurately controlled if the fixing heater is affected by the residual heat of the external resistance.
[0034]
As shown in FIG. 13, in the method of switching the connection between the main heater and the sub-heater in series-parallel, if the operation timing of the series-parallel switching switch element is not accurately controlled, all the switch elements become conductive and the power line is disconnected. There is a risk of short circuit. For this reason, there is a problem that it is necessary to take a measure such as connecting a resistor for short-circuit protection, and the circuit configuration is complicated.
[0035]
In addition, even when the method shown in FIG. 13 is used, there is a problem that it cannot cope with the special characteristics when performing color printing control using the 4-cycle color laser printer. That is, the cooling time is longer than the energization time for the fixing heater, so that there is a problem that the resistance value decreases and the inrush current cannot be suppressed.
[0036]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and the object thereof is to fix the fixing device in any of the operation modes of the fixing device in the standby control state, the monochrome printing control state, and the color printing control state. It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus configured to be capable of controlling the image in an optimum state.
[0037]
[Means for Solving the Problems]
The image forming apparatus of the present invention that achieves the above object includes a fixing heater that is divided into a first heater and a second heater and arranged in a fixing device,
The first heaterWhenThe second heaterExchangeFirst switching element connected to the flow power supplyandA second switch element;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the fixing device;In an image forming apparatus comprising:
The first switch element connects the first heater to the AC power source in series via the second heater,
The second switch element short-circuits the second heater and directly connects the first heater to the AC power source,
In order to change the amount of electric power supplied to the fixing device according to the detection result of the temperature detection means, the ratio of the energization time (first duty) to the first switch element and the energization to the second switch element Control means for controlling the rate of time (second duty);Possess,
The control means turns off the second switch element.For the first switch elementIncreasing the first duty and fixing it at a predetermined value;Increase the temperature of the fixing heater,
At the stage where the first duty is fixedIf the amount of power is insufficient according to the detection result of the temperature detection means,The second switch elementAgainstThe amount of power supplied to the fixing device is controlled by increasing the second duty.
[0038]
The present invention also provides a first heater.WhenA fixing heater divided into a second heater and disposed in the fixing device;
The first heaterAnd the second heaterFirst switch element for connecting a power source to an AC power sourceandA second switch element;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the fixing device;In an image forming apparatus comprising:
The first heater is connected to the AC power supply via the first switch element, and the second heater is connected to the AC in parallel with the first heater via the second switch element. Connected to the power supply,
The second heater has the same rated power as the first heater or a higher rated power than the first heater,
In order to change the amount of electric power supplied to the fixing device according to the detection result of the temperature detection means, the ratio of the energization time (first duty) to the first switch element and the energization to the second switch element Control means for controlling the rate of time (second duty);Possess,
The control means is,in frontTurn off the second switch elementFor the first switch elementIncreasing the first duty and fixing it at a predetermined value;Increase the temperature of the fixing heater,
At the stage where the first duty is fixedAccording to the detection result of the temperature detection means, if the amount of power is insufficient,The second switch elementAgainstThe amount of power supplied to the fixing device is controlled by increasing the second duty.
[0039]
The present invention also provides the first heater andSaidThe second heater,SaidIt is arranged on either the heating roller or the pressure roller of the fixing device.
[0040]
Further, according to the present invention, the amount of electric power when the first switch element is turned on is smaller than the amount of electric power necessary for performing a color image forming operation.SaidThe first heater and the first heater so that the amount of electric power when the first switch element is turned on is larger than the amount of electric power required to make the fixing device stand by at a predetermined temperature.SaidA resistance value of the second heater is set.
[0041]
Further, according to the present invention, the amount of power required when the first switch element is turned on is larger than the amount of power required when performing the color image forming operation, and the amount of power required when performing the monochrome image forming operation. On the other hand, the first heater and the first heater so that the amount of power when the first switch element is turned on becomes small.SaidA resistance value of the second heater is set.
[0042]
Further, according to the present invention, the control means includes the following control algorithm.SaidThe fixing heater is controlled.
A) The step of obtaining the amount of power Wa supplied to the fixing device according to the detection result of the temperature detecting means.
B) calculating the first duty (duty1) from the ratio between the supplied power amount Wa and the fixing heater power value Wb when the first switch element is turned on.
C) If the first duty (duty1) is less than or equal to a predetermined value (dutyA), driving the first switch element with the first duty (duty1)
D) driving the first switch element with the predetermined duty (duty A) if the first duty (duty 1) exceeds a predetermined duty (duty A);
E) calculating the second duty (duty2) by the following equation:
(Wa-WbXdutyA) / (Wc-WbXdutyA)
Where Wa: the amount of power supplied to the fixing device
Wb: fixing heater power value when the first switch element is turned on
Wc: fixing heater power value when the first switch element and the second switch element are turned on
dutyA: duty of a predetermined value (0 <dutyA ≦ 1)
F) Driving the second switch element with the calculated second duty (duty2)
[0043]
Further, according to the present invention, the control means includes the following control algorithm.SaidThe fixing heater is controlled.
X) When the fixing device is put on standby at a predetermined temperature, the steps A) to F) are executed.
Y) When a color image forming operation is performed by a fixing device or a black and white image forming operation is performed, the steps E) and F) are performed after the step A) is performed.
[0044]
Further, according to the present invention, the control means includes the following control algorithm.SaidThe fixing heater is controlled.
A ′) calculating the amount of electric power Wa supplied to the fixing device in accordance with the detection result of the temperature detecting means.
B ′) calculating the second duty (duty 2) by the following equation:
(Wa-WbXdutyA) / (Wc-WbXdutyA)
Where Wa: the amount of power supplied to the fixing device
Wb: fixing heater power value when the first switch element is turned on
Wc: fixing heater power value when the first switch element and the second switch element are turned on
dutyA: duty of a predetermined value (0 <dutyA ≦ 1)
C ′) If the second duty (duty 2) is equal to or greater than 0 (%), the calculated second duty (duty 2)The second switch elementAnd driving the first switch element with the predetermined duty (duty A).
D ′) If the second duty (duty 2) is less than 0 (%), the ratio of the supplied power amount Wa to the fixing heater power value Wb when the first switch element is turned on is Step of calculating
E ′) driving the first switch element with the calculated first duty (duty 1)
[0045]
Further, according to the present invention, the control means includes the following control algorithm.SaidThe fixing heater is controlled.
Z) When the fixing device is put on standby at a predetermined temperature, and when a color image forming operation is performed by the fixing device, the procedure of A ′) to E ′) is executed.
[0046]
An image forming apparatus according to the present invention includes a fixing heater that is divided into a first heater and a second heater and arranged in a fixing device;
The first heaterWhenThe second heaterExchangeFirst switching element connected to the flow power supplyandA second switch element;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the fixing device;In an image forming apparatus comprising:
The first switch element connects the first heater to the AC power source in series via the second heater,
The second switch element short-circuits the second heater and directly connects the first heater to the AC power source,
In order to change the amount of electric power supplied to the fixing device according to the detection result of the temperature detection means, the ratio of the energization time (first duty) to the first switch element and the energization to the second switch element Control means for controlling the rate of time (second duty);Possess,
The control means turns off the second switch element.For the first switch elementIncreasing the first duty and fixing it at a predetermined value;Increase the temperature of the fixing heater,
At the stage where the first duty is fixedIf the amount of power is insufficient according to the detection result of the temperature detection means,The second switch elementAgainstThe second duty is increased to control the amount of power supplied to the fixing device. For this reason, the amount of electric power supplied to the fixing heater can be controlled to control the fixing device in an optimum state. In addition, when the first heater is driven and controlled, the resistance value increases due to the preheating effect, so that inrush current can be suppressed and flicker can be prevented.
[0047]
In the present invention, the fixing heater is divided into a first heater and a second heater having the same rated power as that of the first heater or a rated power larger than that of the first heater. In this case, the first switch element and the second switch element for individually controlling the first heater and the second heater are provided, and the ratio of the energization time to each switch element is controlled. Yes. For this reason, even when the fixing heater is arranged as described above, the inrush current is restricted by the first heater and the second heater to prevent flickering, and the amount of power supplied to the fixing heater is controlled. The fixing device can be controlled in an optimum state.
[0048]
In the present invention, the first heater and the second heater are arranged on either the heating roller or the pressure roller of the fixing device in consideration of the amount of power supplied to the fixing heater. For this reason, the freedom degree of fixing device design can be raised.
[0049]
The present invention also provides resistance values of the first heater and the second heater in consideration of the electric energy required when the operation mode of the fixing device is each of the standby control state, the monochrome printing control state, and the color printing control state. Is set. For this reason, in any of the operation modes, the inrush current can be limited to prevent flicker, and the fixing heater can be rationally driven to avoid wasteful power consumption. Even when a four-cycle color laser printer is used, the temperature drop of the fixing heater, that is, the decrease in the resistance value can be reduced to suppress the inrush current and prevent the occurrence of flicker.
[0050]
Further, according to the present invention, the fixing device is provided with temperature detecting means, and the fixing means is fixed based on a control algorithm in which the control means distributes the driving control of the first heater and the driving control of the second heater according to the detection result of the temperature detecting means. The amount of power required for the instrument is being sought. Various modes can be applied to this control algorithm according to the operation mode of the fixing device, and rational control of the fixing device can be performed.
[0051]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a circuit for controlling a fixing heater applied to an image forming apparatus according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a commercial AC power source, 2 is a main heater (first heater) of a fixing heater, and 3 is a sub-heater (second heater) of the fixing heater. Also,5Is a sub-switch element (first switch element), and 4 is a main switch element (second switch element).
[0052]
As shown in FIG. 1, in the present invention, the fixing heater is divided into a
[0053]
Further, only the
[0054]
In FIG. 2, the fixing heater is divided into a main heater 2 (second heater) and a sub-heater 3 (first heater), and the main switch element 4 (second switch element) and sub-switch element 5 (first switch), respectively. It is a circuit diagram which shows the example connected to
[0055]
In the example of FIG. 2, when the resistance value of the
[0056]
In the present invention, in common with the examples of FIGS. 1 and 2, the switch element that energizes the
[0057]
FIG. 5 is an explanatory diagram comparing the operating characteristics of the circuit of FIG. 1 with a conventional example. In FIG. 5, the vertical direction (X) column describes the prior art, the (Y) column describes Example 1 according to the present invention, and the (Z) column describes Example 2 according to the present invention. .
[0058]
In the (a) column in the horizontal direction of FIG. 5, the main power, that is, the fixing heater power value (W) when the
[0059]
In the column (c), the operation mode of the fixing device is described. This operation mode defines the characteristics of the standby control state, the color print control state, and the monochrome print control state for each of the prior art (X), the first embodiment (Y), and the second embodiment (Z). .
[0060]
Here, the standby control state in the operation mode is a state in which the temperature control of the fixing device is performed without printing, and is controlled, for example, at a cycle of 3 seconds. The color printing control state is a state in which four colors of Y (yellow), M (magenta), C (cyan), and K (black) are sequentially formed and printed and fixed, for example, controlled at a cycle of 6 seconds. Further, in the monochrome printing control state, one color of K (black) is formed and printed and fixed. For example, control is performed at a cycle of 3 seconds.
[0061]
In the (d) column, the main duty (No.2) (%). The main duty (%) indicates a ratio of time for energizing only the
[0062]
In (e) column, sub-duty (No.1) (%). The sub-duty (%) indicates a ratio of time for energization when the
[0063]
In the (f) column, the heater power amount (Wh), that is, the power amount (Wh) supplied to the fixing device is described. The heater power amount (Wh) is represented by the product of the main power or sub power heater power and the main duty or sub duty heater driving duty, and indicates the required power amount of the fixing device.
[0064]
FIG. 17 shows characteristics corresponding to the operation mode (c) in the standby mode (Sa), color printing control (Ta), and monochrome printing control (Ua) in the prior art (X) of FIG. . The characteristics of FIG. 17 correspond to the circuit diagram of FIG.
[0065]
The characteristics of the prior art shown in FIG. 5 are created for comparison with the embodiment of the present invention. Actually, such characteristics are not described in the official gazette as a prior art.
[0066]
In the prior art (X), the main heater52The power value (main power) is 1000 (W).
[0067]
At the time of standby in the operation mode (Sa), the main duty for turning on only the
[0068]
The heater power amount (Wh) at this time is 1000 × 0.1 = 100 (Wh) because the main power is 1000 (W) and the main duty is 10 (%).
[0069]
In FIG.MAIN"Shows the waveform of the drive signal of the switch element (switch
[0070]
ΔV is a voltage drop when a predetermined resistance is connected to the AC power source. That is, ΔV = (fixing heater current value X predetermined resistance value). At the time of standby (Sa), only the
[0071]
At the time of color printing control (Ta), referring to FIG. 5, the main duty is 30 (%). The heater power amount (Wh) at this time is 1000 × 0.3 = 300 (Wh).
[0072]
In the (Ta) column of FIG. 17, the drive signal waveform of the
[0073]
Referring to FIG. 5, when the operation mode is monochrome printing control (Ua), the main duty is 80 (%). The heater power amount (Wh) at this time is 1000 × 0.8 = 800 (Wh).
[0074]
The waveform at the time of monochrome printing control (Ua) in FIG. 17 is that the main duty is changed from 30 (%) to 80 (%) and the energization time is longer than that at the time of color printing control (Ta). Corresponding to the aboveMAIN, ΔV have the same peak value and the pulse width increases.
[0075]
The characteristic corresponding to Example 1 according to the present invention in FIG. 5 (Y) is shown in FIG. Example 1 will be described with reference to FIG. Also in this example, the main power is set to 1000 (W) for comparison with the conventional example. The following control is performed by a control means not shown. For example, a CPU or the like can be used as the control means.
[0076]
The sub power is assumed to be 200 (W). As for the operation mode at this time, the main duty is set to 0 (%) and the sub-duty is set to 50 (%) during standby (Sb). The heater power amount (Wh) is 200 × 0.5 = 100 (Wh) because only the sub-duty is executed.
[0077]
The waveform at the time of standby (Sb) in FIG. 7 is the drive signal of the main switch element 4 (FIG. 1).
0(%),subThe drive signal of the switch element 5 is 50 (%) duty (triac is basically 0 cross drive). Further, since a series circuit of the
[0078]
Next, when the operation mode of FIG. 5Y is the color printing control (Tb), the main duty is 12.5 (%) and the sub-duty is 87.5 (%). The heater power (Wh) at this time is as follows.
[0079]
Heater electric energy = (1000 × 0.125) + (200 × 0.875) = 300 (Wh)
[0080]
In FIG. 7, with respect to the characteristics during color printing control (Tb), the drive signal of the
[0081]
Therefore, in the circuit diagram of FIG. 1, the sub switch element 5 is continuously energized, but the
[0082]
That is, the
[0083]
In the characteristic diagram of FIG. 7 (Tb), at time ta, the sub-switch element 5 is energized, the
[0084]
When the
[0085]
During a period from time tc to time td, a heater current flows in a state where the
[0086]
When the operation mode of FIG. 5 (Y) is black and white printing control (Ub), the main duty is 75 (%) and the sub-duty is 25 (%). The heater power (Wh) at this time is obtained as follows.
[0087]
Heater electric energy = (1000 × 0.75) + (200 × 0.25) = 800 (Wh)
[0088]
As shown in FIG. 7 (Ub), during monochrome printing control, the
[0089]
Also in the case of FIG. 7 (Ub), the
[0090]
In the first embodiment, the sub power is set to (1/5) of the main power. Further, the relationship between the resistance value Rm of the
[0091]
Further, the heater power amount at the time of color printing control is 300 (Wh), which is a value larger than the sub power 200 (W), but is a value obtained by bringing them closer together. As shown in the characteristic of (Tb) in FIG. 7, the main power is added to the sub power, in other words, the shortage of the sub power is compensated by the main power to control the fixing device.
[0092]
Thus, in the first embodiment, during color printing control, the
[0093]
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of heater power, that is, the amount of power supplied to the fixing heater, and the duty. In FIG. 6, electric power is supplied to the fixing heater at the first duty (duty 1). When the first duty (duty 1) exceeds a predetermined value (duty A), for example, 100 (%), the first switch element is driven with the predetermined duty (duty A). However, (0 <dutyA ≦ 1).
[0094]
In addition, the second switch element is driven with the second duty (duty 2). In the example of FIG. 6, the first duty (duty 1) is increased to 100 (%) and then fixed at 100 (%) to supply power to the fixing heater.
[0095]
In addition, when the first duty (duty 1) is fixed at 100 (%), the second duty (duty 2) is increased to supply power to the fixing heater. As described above, when the main heater is driven and controlled with the second duty, the resistance value is increased in advance due to the preliminary heating effect by the first duty, so that the inrush current is suppressed and the occurrence of flicker is prevented. be able to.
[0096]
In the above description, the first duty (duty1) is fixed when the predetermined value duty (dutyA) is 100 (%), but the predetermined value duty (dutyA) That is, an arbitrary value can be set within the range of 0 <dutyA ≦ 1.
[0097]
FIG. 6 also shows an example in which the first duty (duty 1) is fixed at a predetermined value duty (duty A) of 80 (%), for example. At the stage where the first duty (duty 1) is fixed at 80 (%), the second duty (duty 2) is increased to supply power to the fixing heater.
[0098]
Next, Example 2 according to the present invention described in the column (Z) of FIG. 5 will be described. In this example, the main power is set to 1000 (W) and the sub power is set to 500 (W). In the standby mode (Sc) of the operation mode, the main duty is 0 (%) and the sub-duty is 20 (%). In addition, the heater power amount is set to 500 × 0.2 = 100 (Wh).
[0099]
The characteristics when the operation mode is color printing control (Tc) are as follows: the main duty is 0 (%), the sub-duty is 60 (%), and the heater power is 500 × 0.6 = 300 (Wh).
[0100]
In this example, the heater power amount is 300 (Wh), which is close to the sub power of 500 W. This is the figure8As shown in (Tc), the ratio of the energization time when the main heater and the sub-heater are connected in series is large, that is, the ratio of the energization time to the main heater is large, so the decrease in resistance value is reduced. . Therefore, inrush current can be effectively suppressed.
[0101]
Further, when the operation mode is black and white printing control (Uc), the main duty is 60 (%), the sub duty is 40 (%), and the heater power is (1000 × 0.6) + (500 × 0.4) = 800. (Wh).
[0102]
FIG. 8 is a characteristic diagram of the second embodiment. Compared with the characteristic of Example 1 in FIG. 7, the peak value of ΔV is larger in the characteristic during standby (Sc). Assuming that the resistance value Rm of the
[0103]
For this reason, the value of the circuit resistance R = Rm + Rs is smaller in the second embodiment than in the first embodiment, and the heater current is increased. Therefore, the voltage drop ΔV of the AC power supply increases.
[0104]
In the characteristic at the time of color printing control (Tc), since the main duty is 0 (%) and the sub duty is 60 (%) in the second embodiment, ΔV corresponding to only the sub duty is shown. Also in this case, the value of the circuit resistance R = Rm + Rs is smaller in the second embodiment than in the first embodiment, and the heater current is increased. Therefore, the peak value of the voltage drop ΔV of the AC power supply when controlled by the sub-duty is larger than that in the first embodiment.
[0105]
The characteristic at the time of monochrome printing control (Uc) indicates a voltage drop ΔV of the AC power source when the main duty is 40 (%) and the sub duty is 60 (%). Also in this example, the peak value of ΔV when controlled by the sub-duty is larger than that of the first embodiment.
[0106]
In the second embodiment, the sub power is 500 (W) and is set to (1/2) of the main power. In this example, the heater average power at the time of color printing control is 300 (W), which is a value smaller than the sub power 500 (W).
[0107]
Further, as described above, the relationship between the resistance value Rm of the main heater and the resistance value Rs of the sub heater is selected as Rm = Rs. For this reason, when the sub-switch element 5 is turned on and the
[0108]
In the first embodiment, the sub power amount when the first switch element is turned on is 200 (Wh) with respect to the power amount (300 Wh) necessary for the color image forming operation. Get smaller. Further, since the sub power amount when the first switch element is turned on is 200 (Wh) with respect to the power amount 100 (Wh) required for making the fixing device stand by at a predetermined temperature, the power amount is growing. The resistance values of the main heater (first heater) and the sub heater (second heater) are set so as to obtain such characteristics.
[0109]
In the second embodiment, the sub power amount when the first switch element is turned on is 500 (Wh) with respect to the power amount 300 (Wh) necessary for the color image forming operation. Becomes larger. Further, since the sub power amount when the first switch element is turned on is 500 (Wh) with respect to the power amount 800 (Wh) required for the monochrome image forming operation, the power amount is small. The resistance values of the first heater and the second heater are set so as to obtain such characteristics.
[0110]
In the present invention, as in the first embodiment and the second embodiment, by appropriately setting the resistance values of the first heater and the second heater, the first switch with respect to the power supplied to the fixing device. Inrush current can be suppressed even when the amount of sub power when the element is turned on is large or small.
[0111]
Although description of the characteristic diagram is omitted, in the present invention, the following setting can be made as the third embodiment. That is, heater average power at the time of color printing control = sub power, for example, both are set to 300 W.
[0112]
In this case, assuming that the main power is a common value of 1000 (W), sub power ≈ (1/3) main power. In the third embodiment, the sub power is 300 (W), and is set to a value between 200 (W) in the first embodiment and 500 (W) in the second embodiment.
[0113]
Therefore, the fixing heater control at the time of color printing control in the third embodiment is a state in which the state of the first embodiment and the state of the second embodiment are switched. That is, the
[0114]
Such a state varies depending on the amount of heat removed from the fixing device. In Example 3, the relationship between Rm and Rs is selected as Rm <Rs. For this reason, the heat generated when the sub switch element 5 is turned on is larger in the
[0115]
In each of the above embodiments, when the main power is 1000 (W), the sub power is 200 (W), 300 (W), and 500 (W), and the ratio of the main power to the sub power (power value ratio). Is changing.
[0116]
Even if the power value ratio is changed in this way, according to the present invention, by appropriately changing the main duty and the sub duty corresponding to the operation mode, the inrush current can be suppressed and flicker can be prevented. it can.
[0117]
In the present invention, as shown in FIG. 1, the basic configuration is that the sub switch element is turned on, the main switch element is turned off, and the main heater and the sub heater are connected in series and energized. When the heater power is insufficient, the main switch element is turned on and energization of only the main heater is used together.
[0118]
In this case, the temperature of the main heater has already increased due to preheating, and the resistance value has increased. For this reason, even if only the main heater is energized, the heater current is close to the rated current, the inrush current is limited, and flicker does not occur.
[0119]
The present invention can also be applied to the case where the
[0120]
Also, the sub power in column (b) isThis is the power value of the sub heater 3 (first heater) when the switch element 4 (second switch element) is turned off and the switch element 5 (first switch element) is turned on.The main duty in the column (d) indicates the ratio of energization to the
[0121]
Also in the case of the circuit configuration of FIG. 2, the characteristic diagram of the relationship between the amount of power supplied to the fixing device and the duty shown in FIG. 6 is applied. That is, the first duty (duty 1) is increased to a predetermined value (duty A), and then fixed at this duty to supply power to the fixing heater. In addition, when the first duty (duty 1) is fixed, the second duty (duty 2) is increased to supply power to the fixing heater.
[0122]
In the present invention, as described above, the fixing heater is divided into the main heater and the sub heater. Next, an example of the arrangement of the divided fixing heaters will be described.
[0123]
FIG. 3 is an explanatory view showing an arrangement example of the fixing heater. In FIG. 3, 6 is a heating roller of the fixing device, 7 is a pressure roller, and 8 is a transfer material such as recording paper. In this example, the
[0124]
FIG. 4 is an explanatory view showing another arrangement example of the fixing heater. In FIG. 4, the
[0125]
The power value of the
[0126]
For this reason, the setting of the power value ratio, that is, the resistance value setting of each heater can be secured. Therefore, even if each heater is placed on either the heating roller or the pressure roller of the fixing device, the amount of heat generated when the main heater alone or the main heater and the sub-heater are both connected to an AC power source is considered. By controlling the temperature, the amount of heat necessary for fixing can be obtained.
[0127]
Thus, the degree of freedom in which the heaters of the main heater and the sub-heater are arranged on which roller of the fixing device can be obtained, and according to the present invention, there is an advantage that the degree of freedom in designing the fixing device is increased.
[0128]
Next, an algorithm for temperature control of the fixing heater according to the present invention will be described. Normally, in the fixing device, a temperature detector is installed in the vicinity of the fixing heater, and data of the detected temperature is given to the control means to determine the driving duty of the fixing heater.
[0129]
In the present invention, the control means obtains the amount of power supplied to the fixing device from the data of the temperature detector. And the algorithm of the drive control distribution regarding a main heater and a sub heater is performed as follows from the obtained power supply amount.
[0130]
(Procedure example 1)
A) The step of obtaining the amount of power Wa supplied to the fixing device according to the detection result of the temperature detecting means.
B) calculating the first duty (duty1) from the ratio between the supplied power amount Wa and the fixing heater power value Wb when the first switch element is turned on.
C) If the first duty (duty1) is less than or equal to a predetermined value (dutyA), driving the first switch element with the first duty (duty1)
D) driving the first switch element with the predetermined duty (duty A) if the first duty (duty 1) exceeds a predetermined duty (duty A);
E) calculating the second duty (duty2) by the following equation:
(Wa-WbXdutyA) / (Wc-WbXdutyA)
Where Wa: the amount of power supplied to the fixing device
Wb: fixing heater power value when the first switch element is turned on
Wc: fixing heater power value when the first switch element and the second switch element are turned on
dutyA: duty of a predetermined value (0 <dutyA ≦ 1)
F) Driving the second switch element with the calculated second duty (duty2)
[0131]
When the procedure example 1 is applied to the
A) Supply power is 100 (Wh)
B) Sub-duty = 100/200 = 50 (%)
C) With 50% dutyFirst switch elementThe drive
It becomes. D) The following processing is not performed.
[0132]
At the time of color printing control (Tb) in the first embodiment, the
A) Supply power is 300 (Wh)
B) Sub-duty = 300/200 = 150 (%)
D)First switch elementIs continuously driven at a predetermined duty, in this example 100% duty
E) Main duty = (300−200) / (1000−200) = 12.5 (%)
F)Second switch elementWith a duty of 12.5 (%)
It becomes. Next, procedure example 2 will be described.
[0133]
(Procedure example 2)
A ′) calculating the amount of electric power Wa supplied to the fixing device in accordance with the detection result of the temperature detecting means.
B ′) calculating the second duty (duty 2) by the following equation:
(Wa-WbXdutyA) / (Wc-WbXdutyA)
Where Wa: the amount of power supplied to the fixing device
Wb: fixing heater power value when the first switch element is turned on
Wc: fixing heater when the first switch element and the second switch element are turned on
Power value
dutyA: duty of a predetermined value (0 <dutyA ≦ 1)
C ′) If the second duty (duty 2) is equal to or greater than 0 (%), the calculated second duty (duty 2)The second switch elementAnd driving the first switch element with the predetermined duty (duty A).
D ′) If the second duty (duty 2) is less than 0 (%), the ratio of the supplied power amount Wa to the fixing heater power value Wb when the first switch element is turned on is Step of calculating
E ′) driving the first switch element with the calculated first duty (duty 1)
[0134]
As described above, the algorithm of the procedure example 2 is a procedure opposite to the algorithm of the procedure example 1.
[0135]
When Procedure Example 2 is applied to the characteristics of the monochrome printing control (Ub) of Example 1,
A ′) Supply electric energy is 800 (W)
B ′) Main duty = (800−200) / (1000−200) = 75 (%)
C ')Second switch elementIs driven at 75 (%),First switch elementIs driven by energizing continuously at a predetermined duty, in this example, 100 (%) duty.
[0136]
As described above, when controlling the main heater, and both the main heater and the sub heater, the control algorithm may be changed depending on whether the operation mode is standby, color printing control, or monochrome printing control.
[0137]
In the first embodiment, the sub switch element is continuously energized (sub duty is 100%) during color printing control and monochrome printing control. In such a case, the procedure example 1 can be changed to the setting of the procedure example 3.
[0138]
(Procedure 3)
X) When the fixing device is put on standby at a predetermined temperature, the steps A) to F) are executed.
Y) When a color image forming operation is performed by a fixing device or a black and white image forming operation is performed, the steps E) and F) are performed after the step A) is performed.
[0139]
In the case of the second embodiment, the algorithm control of the procedure example 4 can be performed.
[0140]
Z) When the fixing device is made to stand by at a predetermined temperature and when the color image forming operation is performed by the fixing device, the steps A ′) to E ′) are executed.
W) When a monochrome image forming operation is performed by the fixing device, the procedure of D ′) and E ′) is executed after the procedure of A ′) is performed.
[0141]
Thus, in the present invention, the fixing heater is provided with a temperature detector, and is required for the fixing device based on the control algorithm that distributes the driving control when the main heater and the sub heater are connected to the AC power source. Looking for the right amount of electricity. Various modes can be applied to this control algorithm according to the operation mode of the fixing device, and rational control of the fixing device can be performed.
[0142]
When the main duty and the sub-duty are used in combination, the sub-duty is always preceded to increase the temperature of the main heater to recover the resistance value and limit the inrush current.
[0143]
The present invention can be applied not only to the two-roller fixing device described with reference to FIGS. 3 and 4, but also to a three-roller fixing device. It can also be applied to a belt fixing device.
[0144]
In the present invention, as shown in FIG. 1, the fixing heater is divided into a main heater (first heater) and a sub heater (second heater) and arranged on any roller of the fixing device. The second heater is connected to an AC power source by a sub switch element (first switch element), and the first heater is connected to an AC power source by a main switch element (second switch element). Yes.
[0145]
Then, a sub-duty (first duty) that is a ratio of energization time to the first switch element and a main duty (second duty) that is a ratio of energization time to the second switch element are set in the fixing device. It is changed according to the operation mode.
[0146]
For this reason, by setting the heater power amount of the fixing device to a predetermined value based on the power value of the first heater and the power value when the first heater and the second heater are connected to the AC power source, In any of the operation modes, the inrush current is limited to prevent flicker, and the fixing device can be controlled in an optimum state according to the operation mode.
[0147]
Although the image forming apparatus of the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments and can be variously modified.
[0148]
As described above, the image forming apparatus of the present invention includes a fixing heater that is divided into a first heater and a second heater and arranged in a fixing device, and
The first heaterWhenThe second heaterExchangeFirst switching element connected to the flow power supplyandA second switch element;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the fixing device;In an image forming apparatus comprising:
The first switch element connects the first heater to the AC power source in series via the second heater,
The second switch element short-circuits the second heater and directly connects the first heater to the AC power source,
In order to change the amount of electric power supplied to the fixing device according to the detection result of the temperature detection means, the ratio of the energization time (first duty) to the first switch element and the energization to the second switch element Control means for controlling the rate of time (second duty);Possess,
The control means turns off the second switch element.For the first switch elementIncreasing the first duty and fixing it at a predetermined value;Increase the temperature of the fixing heater,
At the stage where the first duty is fixedIf the amount of power is insufficient according to the detection result of the temperature detection means,The second switch elementAgainstThe second duty is increased to control the amount of power supplied to the fixing device. For this reason, the amount of electric power supplied to the fixing heater can be controlled to control the fixing device in an optimum state. In addition, when the first heater is driven and controlled, the resistance value increases due to the preheating effect, so that inrush current can be suppressed and flicker can be prevented.
[0149]
In the present invention, the fixing heater is divided into a first heater and a second heater having the same rated power as that of the first heater or a rated power larger than that of the first heater. In this case, the first switch element and the second switch element for individually controlling the first heater and the second heater are provided, and the ratio of the energization time to each switch element is controlled. Yes. For this reason, even when the fixing heater is arranged as described above, the inrush current is restricted by the first heater and the second heater to prevent flickering, and the amount of power supplied to the fixing heater is controlled. The fixing device can be controlled in an optimum state.
[0150]
In the present invention, the first heater and the second heater are arranged on either the heating roller or the pressure roller of the fixing device in consideration of the amount of power supplied to the fixing heater. For this reason, the freedom degree of fixing device design can be raised.
[0151]
The present invention also provides resistance values of the first heater and the second heater in consideration of the electric energy required when the operation mode of the fixing device is each of the standby control state, the monochrome printing control state, and the color printing control state. Is set. For this reason, in any of the operation modes, the inrush current can be limited to prevent flicker, and the fixing heater can be rationally driven to avoid wasteful power consumption. Even when a four-cycle color leather printer is used, the temperature drop of the fixing heater, that is, the decrease in the resistance value can be reduced to suppress the inrush current and prevent the occurrence of flicker.
[0152]
Further, according to the present invention, the fixing device is provided with temperature detecting means, and the fixing means is fixed based on a control algorithm in which the control means distributes the driving control of the first heater and the driving control of the second heater according to the detection result of the temperature detecting means. The amount of power required for the instrument is being sought. Various modes can be applied to this control algorithm according to the operation mode of the fixing device, and rational control of the fixing device can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating an example of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of an image forming apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration of a fixing device used in the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of a fixing device used in an image forming apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram comparing the operation of the circuit of FIG. 1 with a conventional example.
6 is a characteristic diagram showing the relationship between the power supply amount and the duty in FIG.
7 is a characteristic diagram of Example 1. FIG.
8 is a characteristic diagram of Example 2. FIG.
FIG. 9 is a circuit diagram of a conventional example.
FIG. 10 is a circuit diagram of a conventional example.
FIG. 11 is a circuit diagram of a conventional example.
FIG. 12 is a circuit diagram of a conventional example.
FIG. 13 is a circuit diagram of a conventional example.
FIG. 14 is a characteristic diagram of a fixing current.
FIG. 15 is a characteristic diagram of a fixing current.
FIG. 16 is a characteristic diagram of a fixing current.
FIG. 17 is a characteristic diagram of a conventional example.
18 is a characteristic diagram showing an example of control by the control circuit of FIG. 9;
[Explanation of symbols]
1 ... AC power supply
2 ... Main heater
3 ... Sub-heater
4. Main switch element (second switch element)
5. Sub-switch element (first switch element)
6 ... Heating roller
7 ... Pressure roller
8 ... Transfer material
9 ... Temperature detector
51 ... AC power supply
52. Fixing heater
53 ... Resistance
54 ... Switch element
55 ... Switch element
56 ... Resistance
57 ... Switch element
58 ... resistance
59 ... Switch element
61 ... AC power supply
66 ... Switch element
67 ... Switch element
68 ... Switch element
Sa: standby characteristics of the prior art
Ta ... Characteristic of color printing control of the prior art
Ua: Characteristics of conventional monochrome printing control
Sb: standby characteristic of Example 1
Tb: Characteristic during color printing control of Example 1
Ub: Characteristic for black-and-white printing control of Example 1
Sc: standby characteristic of Example 2
Tc: Characteristic during color printing control of Example 2
Uc: Characteristic at the time of black-and-white printing control of Example 2
Main: Main switch element drive signal
Sub: Sub switch element drive signal
△ V ... Voltage drop of AC power supply
Claims (9)
前記第1のヒータと前記第2のヒータを交流電源に接続する第1のスイッチ素子および第2のスイッチ素子と、
前記定着器の温度を検出する温度検出手段とを備えた画像形成装置において、
前記第1のスイッチ素子は、前記第1のヒータを前記第2のヒータを介して直列に前記交流電源に接続し、
前記第2のスイッチ素子は、前記第2のヒータを短絡して前記第1のヒータを直接前記交流電源に接続し、
前記温度検出手段の検出結果に従い、前記定着器に供給する電力量を変化させるために、前記第1のスイッチ素子に対する通電時間の割合(第1のデューティ)と、前記第2のスイッチ素子に対する通電時間の割合(第2のデューティ)を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記第2のスイッチ素子をオフにして前記第1のスイッチ素子に対する前記第1のデューティを増加させて所定値で固定し、前記定着ヒータの温度を上昇させ、
前記第1のデューティを固定した段階で前記温度検出手段の検出結果に従い前記電力量が不足する場合にはさらに、前記第2のスイッチ素子に対する前記第2のデューティを増加させて、前記定着器に供給する電力量を制御することを特徴とする、画像形成装置。A fixing heater that is divided into a first heater and a second heater and arranged in the fixing device;
A first switching element and the second switching element which connects the second heater and the first heater to ac power source,
In an image forming apparatus comprising a temperature detecting means for detecting the temperature of the fixing device,
The first switch element connects the first heater to the AC power source in series via the second heater,
The second switch element short-circuits the second heater and directly connects the first heater to the AC power source,
In order to change the amount of electric power supplied to the fixing device according to the detection result of the temperature detection means, the ratio of the energization time (first duty) to the first switch element and the energization to the second switch element and control means for controlling the percentage of time (second duty),
The control means turns off the second switch element, increases the first duty for the first switch element and fixes it at a predetermined value, raises the temperature of the fixing heater,
Wherein when the electric energy in accordance with the detection result of the first duty said temperature detecting means in a fixed stage is insufficient further increasing the second duty for the second switching element, the fuser An image forming apparatus that controls an amount of power to be supplied.
前記第1のヒータと前記第2のヒータを交流電源に接続する第1のスイッチ素子および第2のスイッチ素子と、
前記定着器の温度を検出する温度検出手段とを備えた画像形成装置において、
前記第1のヒータは、前記第1のスイッチ素子を介して前記交流電源に接続され、前記第2のヒータは、前記第2のスイッチ素子を介して、前記第1のヒータと並列に前記交流電源に接続され、
前記第2のヒータは、前記第1のヒータと同じ定格電力、または前記第1のヒータよりも大きい定格電力であり、
前記温度検出手段の検出結果に従い、前記定着器に供給する電力量を変化させるために、前記第1のスイッチ素子に対する通電時間の割合(第1のデューティ)と、前記第2のスイッチ素子に対する通電時間の割合(第2のデューティ)を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記第2のスイッチ素子をオフにして前記第1のスイッチ素子に対する前記第1のデューティを増加させて所定値で固定し、前記定着ヒータの温度を上昇させ、
前記第1のデューティを固定した段階で前記温度検出手段の検出結果に従い、前記電力量が不足する場合にはさらに、前記第2のスイッチ素子に対する前記第2のデューティを増加させて、前記定着器に供給する電力量を制御することを特徴とする、画像形成装置。A fixing heater that is divided into a first heater and a second heater and arranged in the fixing device;
A first switch element and a second switch element for connecting the first heater and the second heater to an AC power source;
In an image forming apparatus comprising a temperature detecting means for detecting the temperature of the fixing device,
The first heater is connected to the AC power supply via the first switch element, and the second heater is connected to the AC in parallel with the first heater via the second switch element. Connected to the power supply,
The second heater has the same rated power as the first heater or a higher rated power than the first heater,
In order to change the amount of electric power supplied to the fixing device according to the detection result of the temperature detection means, the ratio of the energization time (first duty) to the first switch element and the energization to the second switch element and control means for controlling the percentage of time (second duty),
Wherein, prior SL increases the first duty for the turn off the second switching element and the first switching element is fixed at a predetermined value, increasing the temperature of the fixing heater,
According detection result of said temperature detecting means at the stage of fixing the first duty, when the power amount is insufficient further increasing the second duty for the second switching element, said fixing device An image forming apparatus that controls an amount of electric power supplied to the image forming apparatus.
A)前記温度検出手段の検出結果に従い、前記定着器に供給する電力量Waを求める段階
B)前記供給電力量Waと、前記第1のスイッチ素子をオンした際の定着ヒータ電力値Wbとの比より、前記第1のデューティ(duty1)を算出する段階
C)前記第1のデューティ(duty1)が所定値(dutyA)以下であれば、前記第1のデューティ(duty1)で前記第1のスイッチ素子を駆動する段階
D)前記第1のデューティ(duty1)が所定値のデューティ(dutyA)を超えていれば、前記所定値のデューティ(dutyA)で前記第1のスイッチ素子を駆動する段階
E)前記第2のデューティ(duty2)を次式で算出する段階
(Wa―WbXdutyA)/(Wc−WbXdutyA)
ただし、Wa:定着器に供給する電力量
Wb:第1のスイッチ素子をオンしたときの定着ヒータ電力値
Wc:第1のスイッチ素子と第2のスイッチ素子をオンしたときの定着ヒータ電力値
dutyA:所定値のデューティ(0<dutyA≦1)
F)前記算出した第2のデューティ(duty2)で前記第2のスイッチ素子を駆動する段階The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the fixing heater by a control algorithm as follows.
A) obtaining electric power Wa supplied to the fixing device in accordance with the detection result of the temperature detecting means B) between the supplied electric power Wa and the fixing heater electric power value Wb when the first switch element is turned on A step of calculating the first duty (duty1) from the ratio C) If the first duty (duty1) is equal to or less than a predetermined value (dutyA), the first switch at the first duty (duty1) D) Driving the element D) If the first duty (duty 1) exceeds a predetermined duty (duty A), the first switching element is driven with the predetermined duty (duty A). E) The step of calculating the second duty (duty2) by the following equation (Wa-WbXdutyA) / (Wc-WbXdutyA)
Where Wa: the amount of power supplied to the fixing device
Wb: fixing heater power value when the first switch element is turned on
Wc: fixing heater power value when the first switch element and the second switch element are turned on dutyA: duty of a predetermined value (0 <dutyA ≦ 1)
F) Driving the second switch element with the calculated second duty (duty2)
X) 定着器を所定温度で待機させる場合には、前記A)〜F)の手順を実行
Y) 定着器でカラー画像形成動作させる場合、または白黒画像形成動作させる場合には、前記A)の手順を実施後にE)、F)の手順を実行The image forming apparatus according to claim 6, wherein the control unit controls the fixing heater by the following control algorithm.
X) When the fixing device is kept at a predetermined temperature, the procedure of A) to F) is executed. Y) When the color image forming operation is performed with the fixing device or the monochrome image forming operation is performed, the procedure of A) is performed. After executing the procedure, execute steps E) and F)
A')前記温度検出手段の検出結果に従い、前記定着器に供給する電力量Waを求める段階
B')前記第2のデューティ(duty2)を次式で算出する段階
(Wa―WbXdutyA)/(Wc−WbXdutyA)
ただし、Wa:定着器に供給する電力量
Wb:第1のスイッチ素子をオンしたときの定着ヒータ電力値
Wc:第1のスイッチ素子と第2のスイッチ素子をオンしたときの定着ヒータ電力値
dutyA:所定値のデューティ(0<dutyA≦1)
C')前記第2のデューティ(duty2)が0(%)以上であれば、算出した第2のデューティ(duty2)で前記第2のスイッチ素子を駆動し、前記第1のスイッチ素子を前記所定値のデューティ(dutyA)で駆動する段階
D')前記第2のデューティ(duty2)が0(%)未満であれば、前記供給電力量Waと、前記第1のスイッチ素子をオンしたときの定着ヒータ電力値Wbとの比から前記第1のデューティ(duty1)を算出する段階
E')前記算出した第1のデューティ(duty1)で前記第1のスイッチ素子を駆動する段階The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the fixing heater by a control algorithm as follows.
A ′) calculating the amount of electric power Wa supplied to the fixing device according to the detection result of the temperature detecting means B ′) calculating the second duty (duty2) by the following equation (Wa−WbXdutyA) / (Wc) -WbXdutyA)
Where Wa: the amount of power supplied to the fixing device
Wb: fixing heater power value when the first switch element is turned on
Wc: fixing heater power value when the first switch element and the second switch element are turned on dutyA: duty of a predetermined value (0 <dutyA ≦ 1)
C ′) If the second duty (duty 2) is equal to or greater than 0 (%), the second switch element is driven with the calculated second duty (duty 2), and the first switch element is set to the predetermined duty. D ′) Driving with a value duty (duty A) D ′) If the second duty (duty 2) is less than 0 (%), the supplied power amount Wa and fixing when the first switch element is turned on A step of calculating the first duty (duty 1) from the ratio to the heater power value Wb. E ′) A step of driving the first switch element with the calculated first duty (duty 1).
Z)定着器を所定温度で待機させる場合、および定着器でカラー画像形成動作させる場合には、前記A')〜E')の手順を実行The image forming apparatus according to claim 8, wherein the control unit controls the fixing heater by the following control algorithm.
Z) When the fixing device is put on standby at a predetermined temperature, and when a color image forming operation is performed by the fixing device, the procedure of A ′) to E ′) is executed
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