JP2005176485A

JP2005176485A - Power supply device for induction heating

Info

Publication number: JP2005176485A
Application number: JP2003412464A
Authority: JP
Inventors: Koichi Azuma; 恒一東
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2003-12-10
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2005-06-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To meticulously set the output of lower electric power of below the minimum output power of inverter output in a power supply device for induction heating and to suppress the occurrence of flickers and a high harmonic current in the power supply device for induction heating. <P>SOLUTION: A commercial power supply 11 is subjected to full-wave rectification by a rectifying circuit 13. A resonant circuit, which is composed of a coil 15 for induction heating and a capacitor 16 for resonance, is resonantly driven by the on/off-control of a switching element 17. The on-width of the switching element 17 is controlled by an on-width control part 21a of a power supply control circuit 21. A zero cross point of a commercial power supply voltage is detected by a zero cross detecting circuit 12. An on-width control driving part 21b executes wavenumber control of the inverter output by enabling and disenabling the on-control of the switching element 17 in half-wave units on the basis of the zero-cross detection output. By this, the induction heating with lower electric power than the normal minimum output power can be executed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、誘導加熱装置の電源装置に関し、とくに画像形成装置等の定着装置に採用して好適なものである。 The present invention relates to a power supply device for an induction heating device, and is particularly suitable for use in a fixing device such as an image forming apparatus.

定着装置の加熱方式ひとつに、誘導加熱方式がある。誘導加熱用の電源装置（インバータ）は主に電圧共振や電流共振を利用しており、高効率、高出力である。しかしながら、特に１石インバータは、スイッチング周波数が低出力時に高くなるため、デバイス（ＩＧＢＴ）のスイッチングロス増大に伴う高周波駆動の限界に起因して電力制御範囲が限られしまい、制御できる下限値が、最大出力に対して１／３から１／２程度となってしまう。 One heating method of the fixing device is an induction heating method. A power supply device (inverter) for induction heating mainly uses voltage resonance or current resonance, and has high efficiency and high output. However, since the switching frequency of the one-stone inverter is particularly high when the output is low, the power control range is limited due to the limit of high-frequency driving accompanying an increase in switching loss of the device (IGBT), and the lower limit value that can be controlled is It will be about 1/3 to 1/2 with respect to the maximum output.

現在ウォームアップの短縮、予熱電力のゼロ化が市場要求としてあり、定着装置はロール形状からベルト形状に移っており、薄肉化されたことにより、熱容量が非常に小さくなっている。これらの定着装置に誘導加熱を応用した場合、ウォームアップ時は大きな電力が必要となるが、連続駆動時は熱容量が小さいために、小電力による細かな制御が必要となる。上述のように制御できる範囲が限られた電源を使用して過熱した場合、電源で制御できる下限値以下の電力を実現するために、出力をオン・オフして間欠動作を行っている。しかしながら、間欠動作をすると、周期によってフリッカ（電圧変動）の悪化が懸念され、またフリッカの発生を抑えるために、オン・オフ周期を長くすると、定着装置の熱容量が小さいために定着器の温度リップルが大きくなり、温度むらの発生による定着不良などのおそれがあった。また、周期を早くして、フリッカの発生を抑えようとすると、入力電流の高調波成分やコンダクションノイズが増大するおそれがあった。 Currently, there are market demands for shortening warm-up and zero preheating power, and the fixing device has shifted from a roll shape to a belt shape, and the heat capacity has become very small due to the thinning. When induction heating is applied to these fixing devices, a large amount of electric power is required at the time of warm-up, but since the heat capacity is small at the time of continuous driving, fine control with a small amount of electric power is required. When overheating is performed using a power supply with a limited controllable range as described above, intermittent operation is performed by turning the output on and off in order to achieve power below the lower limit value that can be controlled by the power supply. However, if the intermittent operation is performed, there is a concern that the flicker (voltage fluctuation) may be deteriorated depending on the cycle, and in order to suppress the occurrence of flicker, if the on / off cycle is lengthened, the heat capacity of the fixing device is small, so the temperature ripple of the fixing device. There was a risk of fixing failure due to temperature unevenness. Further, if the cycle is advanced to suppress the occurrence of flicker, there is a risk that harmonic components of the input current and conduction noise will increase.

なお、本発明と関連する先行技術としては以下のものがある。 In addition, there exist the following as a prior art relevant to this invention.

特許文献１は、誘導加熱装置の電源回路の商用電源を、小電力の範囲でトライアックを用いて位相制御するすることを開示している。 Patent Document 1 discloses that a commercial power source of a power source circuit of an induction heating device is phase-controlled using a triac in a range of low power.

特許文献２は、１石のインバータに出力調整用スイッチング素子を備えた２石式インバータによる誘導加熱装置を開示している。 Patent Document 2 discloses an induction heating apparatus using a two-stone inverter in which a single-stone inverter is provided with a switching element for output adjustment.

特許文献３は、導通比率を時定数回路を介して変化させてフリッカを抑制することを開示している。 Patent Document 3 discloses that flicker is suppressed by changing a conduction ratio through a time constant circuit.

特許文献４は、基準電圧を徐々に上げてソフトスタートさせてフリッカを抑制することを開示している。 Patent Document 4 discloses that the reference voltage is gradually increased to soft start to suppress flicker.

特許文献５は、１石インバータによる誘導加熱装置において、通常はスイッチング素子のオン幅制御を行い、小電力駆動時には、最小電力のオン幅に固定し、さらにスイッチング素子のオン−オフ制御を行なうことを開示している。
特開平１１−１９１４８４号公報特開２００３−２１９６５８公報特開平１０−２７４９０１号公報特開平９−１２０２２２号公報特開２００２−２３１４２７公報 In Patent Document 5, in an induction heating apparatus using a one-stone inverter, normally, the on-width control of the switching element is performed, and when driving with low power, the on-width of the minimum power is fixed and the on-off control of the switching element is performed. Is disclosed.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-191484 JP 2003-219658 A JP-A-10-274901 JP-A-9-120222 JP 2002-231427 A

この発明は、以上の事情を考慮してなされたものであり、インバータ出力の最小出力電力以下の小電力の出力を細かく設定でき、しかも、フリッカの発生や高調波電流の発生を抑えることができる誘導加熱用電源装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and can finely set a small power output equal to or lower than the minimum output power of the inverter output, and can suppress the occurrence of flicker and harmonic current. It aims at providing the power supply device for induction heating.

この発明によれば、上述の目的を達成するために、特許請求の範囲に記載のとおりの構成を採用している。 According to this invention, in order to achieve the above-mentioned object, the configuration as described in the claims is adopted.

まず、この発明の原理的な構成を説明する。この発明の誘導加熱用電源回路を用いた誘導加熱方式の定着器においては、励磁コイルに電力を供給する電源の入力段に商用電源のゼロクロス検出手段を設ける。この定着器の温度制御は、当該定着器の温度検出手段の出力から、誘導コイルに供給する電力を算出し、その結果に基いて上記電源の出力を制御することによって行われる。電源が可変可能な範囲においては、通常どおり、オン幅制御により電源出力を制御し、可変範囲の下限値以下は、商用電源の半波サイクルを１単位とした波数を制御して出力を制御する。電源出力の下限値以下の制御は、例えば、このような波数の制御と、電源出力自体の制御との双方を行ってもよい。波数制御は、例えば、３波を１周期として、１波のみオン、２波のみオン、３波ともオンの３通りで行うことができる。３波にかぎらず、ｎ数（ｎは３以上の奇数）を１周期として制御してもよい。 First, the basic configuration of the present invention will be described. In the induction heating type fixing device using the induction heating power supply circuit of the present invention, the zero cross detection means of the commercial power supply is provided in the input stage of the power supply for supplying power to the exciting coil. The temperature control of the fixing device is performed by calculating the power supplied to the induction coil from the output of the temperature detecting means of the fixing device and controlling the output of the power source based on the result. In the range where the power supply can be varied, the power supply output is controlled by the on-width control as usual, and the output is controlled by controlling the wave number with the half wave cycle of the commercial power supply as one unit for the lower limit value of the variable range or less. . For control below the lower limit value of the power output, for example, both control of the wave number and control of the power output itself may be performed. The wave number control can be performed in three ways, for example, with three waves as one period, only one wave on, only two waves on, and all three waves on. You may control not only 3 waves but n number (n is an odd number of 3 or more) as 1 period.

さらに、この発明を説明する。ここでは、発明を詳細に説明するのに先だって、特許請求の範囲の記載について補充的に説明を行なっておく。 Further, the present invention will be described. Here, prior to describing the invention in detail, supplementary explanations of the claims will be given.

すなわち、この発明の一側面によれば、上述の目的を達成するために、誘導加熱用電源装置に：交流電源例えば商用電源を全波整流する整流手段と；誘導加熱用コイルおよび共振用コンデンサからなる共振回路と；共振回路を駆動するスイッチング素子と；上記スイッチング素子をオン幅制御するオン幅制御手段と；交流電源のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段と；上記ゼロクロス検出手段の検出出力および設定電力に基づいて、上記商用電源の所定の半波期間において上記オン幅制御を行い、他の半波期間において上記オン幅制御を行わずその間上記スイッチング素子をオフとするオン幅制御駆動手段とを設けるようにしている。 That is, according to one aspect of the present invention, in order to achieve the above object, an induction heating power supply device includes: an AC power supply, for example, a rectifying means for full-wave rectification of a commercial power supply; an induction heating coil and a resonance capacitor A resonance circuit comprising: a switching element for driving the resonance circuit; an ON width control means for controlling the ON width of the switching element; a zero cross detection means for detecting a zero cross of the AC power supply; a detection output and set power of the zero cross detection means And an on-width control driving unit that performs the on-width control in a predetermined half-wave period of the commercial power supply and does not perform the on-width control in the other half-wave period and turns off the switching element during the period. I am doing so.

上記オン幅制御駆動手段は、例えば、上記ゼロクロス検出手段の検出出力および設定電力に基づいて、Ｎ個（２以上の整数）の交流電源の半波期間からなる繰り返し期間ごとに、開始時点から継続するｎ個（ｎは０以上、Ｎ以下の整数）の半波期間において、上記オン幅制御を行い、他の半波期間において上記オン幅制御を行わずその間オフとするものである。または、上記オン幅制御駆動手段は、例えば、上記ゼロクロス検出手段の検出出力および設定電力に基づいて、Ｎ個（２以上の整数）の交流電源の半波期間からなる繰り返し期間ごとに、終了時点まで継続するｎ個の半波期間において、上記オン幅制御を行い、他の半波期間において上記オン幅制御を行わずその間オフとするものである。この場合、オン・オフの繰り返し周期は、商用周波数例えば５０Ｈｚの２／Ｎ倍であり、Ｎが３の場合は、３３.３Ｈｚであり、人が最も不快になるフリッカ周波数の８．５Ｈｚ前後から大幅にはずれていている。Ｎが５、７の場合、２０、１４．３Ｈｚであり、この場合も上記クリティカルなフリッカ周波数からはずれている。また、Ｎが奇数の場合には、前後する繰り返しパターンが正・負に関して逆になるので、高調波成分を打ち消しあう。 The on-width control drive means continues from the start time for every repetition period consisting of half-wave periods of N (an integer greater than or equal to 2) AC power supplies, for example, based on the detection output and set power of the zero-cross detection means. The on-width control is performed in n half-wave periods (n is an integer of 0 or more and N or less), and the on-width control is not performed in the other half-wave periods and is turned off during that period. Alternatively, the on-width control driving means may be terminated at every repetition period consisting of half (two or more integers) AC power supply half-wave periods based on, for example, the detection output of the zero cross detection means and the set power. In the n half-wave periods that continue to the above, the on-width control is performed, and in the other half-wave periods, the on-width control is not performed and the other is turned off. In this case, the repetition cycle of ON / OFF is 2 / N times the commercial frequency, for example, 50 Hz, and when N is 3, it is 33.3 Hz, and the flicker frequency that makes humans most uncomfortable is around 8.5 Hz. There is a significant deviation. When N is 5 or 7, the frequency is 20, 14.3 Hz, which is also deviated from the critical flicker frequency. When N is an odd number, the preceding and following repetitive patterns are reversed with respect to positive and negative, so that harmonic components are canceled out.

この構成においては、例えば、１石の電圧共振インバータを使った誘導加熱方式の定着器で、インバータ出力の最小出力電力以下の小電力の出力を細かく設定できるため、熱容量の小さな定着器でも温度リプルの小さい制御が可能となる。また制御は商用電源の半波に同期した波数制御で行うため、フリッカの発生や高調波電流の発生を抑えることが可能となり、かつインバータのオン開始は入力電圧の低い位相から始まるために、電源の素子へのストレスも小さいため、信頼性も向上する。 In this configuration, for example, an induction heating type fixing device using a single voltage resonant inverter can be used to finely set a small power output below the minimum output power of the inverter output. It is possible to control with small. In addition, since the control is performed by wave number control synchronized with the half wave of the commercial power supply, it is possible to suppress the generation of flicker and harmonic current, and the inverter start-up starts from the low phase of the input voltage. Since the stress on the device is small, the reliability is improved.

また、この構成において、設定電力が所定電力を上回る場合には、つねにオン幅制御が行われ、所定電力を下回る場合には、表読みによりオン幅およびオン幅制御を行う半波期間を決定するようにするようにしてもよい。もちろん、これに限定されない。 Further, in this configuration, when the set power exceeds the predetermined power, the on-width control is always performed, and when the set power is lower than the predetermined power, the half-wave period for performing the on-width and on-width control is determined by table reading. You may make it do. Of course, it is not limited to this.

この発明の上述の側面および他の側面は特許請求の範囲に記載され以下実施例を用いて詳述される。 These and other aspects of the invention are set forth in the appended claims and will be described in detail below with reference to examples.

この発明によれば、例えば、１石の電圧共振インバータを使った誘導加熱方式の定着器で、インバータ出力の最小出力電力以下の小電力の出力を細かく設定できるため、熱容量の小さな定着器でも温度リプルの小さい制御が可能となる。また制御は商用電源の半波に同期した波数制御で行うため、フリッカの発生や高調波電流の発生を抑えることができ、かつインバータのオン開始は入力電圧の低い位相から始まるために、電源の素子へのストレスも小さいため、信頼性も向上する。 According to the present invention, for example, an induction heating type fixing device using a single voltage resonance inverter can be used to finely set a small power output below the minimum output power of the inverter output. Control with a small ripple becomes possible. In addition, since the control is performed by wave number control synchronized with the half wave of the commercial power supply, it is possible to suppress the generation of flicker and harmonic current, and the start of the inverter starts from the low phase of the input voltage. Since the stress on the element is small, the reliability is also improved.

以下、この発明を誘導加熱定着装置用の電源回路に適用した実施例について説明する。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a power supply circuit for an induction heating fixing device will be described.

図１はこの実施例の基本回路を示しており、この図において、誘導加熱定着装置用電源回路は、商用電源１１、ゼロクロス検出回路１２、整流回路１３、LCフィルタ回路１４、誘導加熱用コイル１５、共振用コンデンサ１６、スイッチング素子（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ等）１７、フライバック・ダイオード１８、温度検出回路１９、温度制御回路２０、電源制御回路２１等を含んで構成されている。電源制御回路２１は、オン幅制御部２１ａおよびオン幅制御駆動部２１ｂ等からなる。 FIG. 1 shows a basic circuit of this embodiment. In this figure, the power supply circuit for the induction heating fixing device includes a commercial power supply 11, a zero cross detection circuit 12, a rectifier circuit 13, an LC filter circuit 14, and an induction heating coil 15. , A resonance capacitor 16, a switching element (insulated gate bipolar transistor or the like) 17, a flyback diode 18, a temperature detection circuit 19, a temperature control circuit 20, a power supply control circuit 21, and the like. The power supply control circuit 21 includes an on width control unit 21a and an on width control drive unit 21b.

商用電源１１は整流回路１３により全波整流される。スイッチング素子１７をオン・オフ制御して誘導加熱用コイル１５および共振用コンデンサ１６からなる共振回路を共振駆動する。スイッチング素子１７のオン幅を制御することにより通常の誘導加熱定着装置用電源回路と同様に加熱制御が行われる。このオン幅制御は電源制御回路２１のオン幅制御部２１ａにより行われる。 The commercial power supply 11 is full-wave rectified by a rectifier circuit 13. The switching element 17 is on / off controlled to resonately drive a resonance circuit including the induction heating coil 15 and the resonance capacitor 16. By controlling the ON width of the switching element 17, the heating control is performed in the same manner as in a normal induction heating fixing device power circuit. This on width control is performed by the on width control section 21 a of the power supply control circuit 21.

電源制御回路２１は、上述のオン幅制御に加え、商用電源電圧の半周期ごとにオン・オフを制御して商用電源１１の波数制御を行う。この波数制御はオン幅制御駆動部２１ｂにより行なわれる。すなわち、ゼロクロス検出回路１２により商用電源電圧のゼロクロス点を検出される。オン幅制御駆動部２１ｂは、このゼロクロス検出出力に基づいて、半波単位でスイッチング素子１７のオン制御をイネーブルしたり、ディスエーブルしたりする。これにより通常の最低出力電力より低い電力で誘導加熱を行える。たとえば、Ｎ個の連続した半波の繰り返しで制御を行うと、オン幅制御のみの場合に比べて１／Ｎ〜Ｎ／Ｎの可変電力出力が可能となる。 The power supply control circuit 21 controls the wave number of the commercial power supply 11 by controlling on / off every half cycle of the commercial power supply voltage in addition to the above-described on-width control. This wave number control is performed by the on-width control drive unit 21b. That is, the zero cross point of the commercial power supply voltage is detected by the zero cross detection circuit 12. The on-width control drive unit 21b enables or disables the on-control of the switching element 17 on a half wave basis based on this zero-cross detection output. As a result, induction heating can be performed with a power lower than the normal minimum output power. For example, when control is performed by repeating N consecutive half waves, a variable power output of 1 / N to N / N is possible as compared with the case of only on-width control.

所定電力、たとえば、最大出力の半分以下で波数制御を行うとする。商用電源電圧の半周期単位で出力をオン・オフ制御して波数制御を行い、これによって電力をコントロールする。例えば、図３に示すように、半周期の３波分を１サイクル（繰り返し周期）として第１波のみオンとして最大出力の半分のさらに１／３の出力を得、第１波および第２波をオンとし第３波をオフとして最大出力の半分のさらに２／３の出力を得、第１波、第２波、第３波ともにオンのときには最大電力の半分がそのまま出力される。すなわち、最大出力の半分の更に１／３および２／３の電力、つまり最大出力の１／６および２／６の出力を実現できる。 It is assumed that the wave number control is performed with a predetermined power, for example, half or less of the maximum output. Wave number control is performed by controlling the output on and off in units of half the commercial power supply voltage, thereby controlling the power. For example, as shown in FIG. 3, the first wave and the second wave are obtained by turning on only the first wave by setting three half-cycles as one cycle (repetition period), and obtaining half the maximum output. Turning on the third wave and turning off the third wave, an output of 2/3 that is half of the maximum output is obtained. When all of the first wave, the second wave, and the third wave are on, half of the maximum power is output as it is. That is, it is possible to realize powers of 1/3 and 2/3 of half the maximum output, that is, 1/6 and 2/6 of the maximum output.

半周期の３波分を１サイクルとしてオン・オフしているため、オン・オフ繰り返し周期は商用周波数５０Ｈｚのときに約３３Ｈｚとなる。フリッカはオン・オフ繰り返し周期が８．５Ｈｚ前後のときに最も人が不快に感じやすく、周波数がこれより高くなると不快に感じにくくなる。上述の例ではオン・オフ繰り返し周期が３３Ｈｚ以上でかつ商用周波数と同期しているため、フリッカと高調波の発生を共に抑制できる。また、オン・オフは電源電圧のゼロクロスを起点とするので、電源装置内の部品へのストレスが小さく信頼性も向上できる。制御電力を更に細かく行いたい場合は、インバータ出力を増減すればよい。 Since the half wave of three waves is turned on / off as one cycle, the on / off repetition cycle is about 33 Hz when the commercial frequency is 50 Hz. Flicker is most likely to be uncomfortable for humans when the on / off repetition period is around 8.5 Hz, and less likely to be uncomfortable when the frequency is higher than this. In the above example, since the on / off repetition period is 33 Hz or more and is synchronized with the commercial frequency, generation of flicker and harmonics can be suppressed. Further, since the on / off is based on the zero crossing of the power supply voltage, the stress on the components in the power supply device is reduced and the reliability can be improved. In order to finely control power, the inverter output may be increased or decreased.

例えば電源の下限制御値を６００Ｗとするとオン・オフ制御により２００Ｗ、３００Ｗ出力が可能となり、電源出力を７００Ｗとすればオン・オフ制御により２３３Ｗ、３５０Ｗ出力、８００Ｗならば２６６Ｗ、４００Ｗ出力、９００Ｗならば３００Ｗ、４５０Ｗ出力が可能となる。したがって２００Ｗ、２３３Ｗ、２６６W、３００Ｗ、３５０Ｗ、４００Ｗ、４５０Ｗ出力と細かな制御が可能となる。
図２は、出力電力の制御の態様を模式的に示している。この例では、最小出力を超える範囲では通常どおりオン幅制御により連続的な制御を行い、それを下回る場合には、テーブルを表読みして、所望の波数とオン幅を決定してステップ状に制御を行うようにしている。もちろん、これは一例であり、これに限定されない。たとえば、最小出力を下回る範囲でも、オンの波数を減らした上でオン幅を連続的に制御して連続的に出力を変化させるようにしてもよい。また、最小出力を超える範囲でも、波数制御を行ってもよいし、またテーブルを表読みしてステップ状に変化させるようにしてもよい。 For example, if the lower limit control value of the power supply is 600 W, 200 W and 300 W output is possible by on / off control, and if the power output is 700 W, 233 W, 350 W output by on / off control, 800 W is 266 W, 400 W output, and 900 W. 300W and 450W output is possible. Therefore, fine control is possible with 200 W, 233 W, 266 W, 300 W, 350 W, 400 W, and 450 W outputs.
FIG. 2 schematically shows a mode of output power control. In this example, in the range exceeding the minimum output, continuous control is performed by the on-width control as usual, and when below that, the table is read and the desired wave number and on-width are determined and stepped. Control is performed. Of course, this is an example, and the present invention is not limited to this. For example, even in a range below the minimum output, the ON width may be continuously controlled after the ON wave number is reduced to continuously change the output. Further, wave number control may be performed even in a range exceeding the minimum output, or the table may be read and changed stepwise.

つぎに、上述実施例の電源制御回路２１をより具体的に示す構成例を説明する。図４はこの構成例を示すものであり、この図において、図１の各部と対応する箇所には対応する符号を付した。この構成例では、図１の電源制御回路２１が、ＣＰＵ２１１、メモリ２１２、電圧検出回路２１３、駆動回路２１４等を含んで構成されている。 Next, a configuration example showing the power supply control circuit 21 of the above-described embodiment more specifically will be described. FIG. 4 shows an example of this configuration. In this figure, parts corresponding to the respective parts in FIG. In this configuration example, the power supply control circuit 21 in FIG. 1 includes a CPU 211, a memory 212, a voltage detection circuit 213, a drive circuit 214, and the like.

図４において、この誘導加熱定着装置は、金属製の定着ローラまたは誘導発熱層を含んだ回転体である被加熱体（図示しない）の近傍に、該被加熱体に誘導電流を発生されるための誘導加熱用コイル１５が配設されており、該誘導加熱用コイル１５には、商用電源１１の交流が整流回路１３によって直流（ＤＣ）に整流され、高周波電源回路であるインバータ回路１００で高周波に変換して印加されている。誘導加熱用コイル１５への高周波電流（交番電流）は、整流回路１３により商用電源１１がＤＣに整流されて、ＬＣ共振回路１０１を構成する誘導加熱用コイル１５と共振用コンデンサ１６に印加され、そして、整流回路１３とＬＣ共振回路１０１に対して直列に接続された、例えばトランジスタ、ＦＥＴあるいはＩＧＢＴなどからなるスイッチング素子１７を駆動回路２１４によりスイッチングすることで供給される。 In FIG. 4, this induction heating fixing device generates an induction current in the heated body in the vicinity of the heated body (not shown) which is a rotating body including a metal fixing roller or an induction heating layer. The induction heating coil 15 is arranged, and the alternating current of the commercial power supply 11 is rectified into a direct current (DC) by the rectifier circuit 13 in the induction heating coil 15, and the inverter circuit 100, which is a high frequency power supply circuit, generates high frequency. It is applied after being converted to. The high-frequency current (alternating current) to the induction heating coil 15 is applied to the induction heating coil 15 and the resonance capacitor 16 constituting the LC resonance circuit 101 after the commercial power supply 11 is rectified to DC by the rectification circuit 13. Then, the switching circuit 17 connected in series with the rectifier circuit 13 and the LC resonant circuit 101 is supplied by switching the switching element 17 made of, for example, a transistor, an FET, or an IGBT by the driving circuit 214.

スイッチング素子１７のオン・タイミングは電圧検出回路２１３により決められ、スイッチのオフ・タイミングは出力したい電力により決定されるオン幅によって決定される。スイッチング素子１７のオン・タイミングは、誘導加熱用コイル１５と共振用コンデンサ１６の共振により発生する電圧がある一定の電圧値以下、ここでは０Ｖに達したことを電圧検出回路２１３が検出してＣＰＵ２１１が駆動回路２１４へ信号を出力し、その信号により駆動回路２１４がスイッチング素子１７をオンにする。一方、スイッチのオフ・タイミングは、制御したい出力電力に対応したオン幅になると、ＣＰＵ２１１が信号を発生させ、この信号により駆動回路２１４がスイッチング素子１７をオフにする。この様なスイッチング動作により誘導加熱用コイル１５に高周波が印加されて、被加熱体に誘導電流が生じて発熱する。 The on-timing of the switching element 17 is determined by the voltage detection circuit 213, and the off-timing of the switch is determined by the ON width determined by the power to be output. The switching element 17 is turned on by the voltage detection circuit 213 detecting that the voltage generated by the resonance of the induction heating coil 15 and the resonance capacitor 16 is below a certain voltage value, here 0 V, and the CPU 211 Outputs a signal to the drive circuit 214, and the drive circuit 214 turns on the switching element 17 by the signal. On the other hand, when the switch-off timing becomes an ON width corresponding to the output power to be controlled, the CPU 211 generates a signal, and the drive circuit 214 turns off the switching element 17 by this signal. By such a switching operation, a high frequency is applied to the induction heating coil 15 and an induction current is generated in the heated body to generate heat.

温度制御回路２０は、加熱出力制御手段であり、被加熱体に接触または直近に配設されているサーミスタなどの温度検知手段（図示しない）により検出した温度から被加熱体の温度が定着に必要な温度となるようにインバータ回路１００に出力する電力を指示する。指示された電力が、インバータ回路１００が通常出力可能な電力より小さい場合は、電源制御回路２１が、スイッチング素子のオン幅と、インバータ出力のオンオフ間隔を各々選択的に決定し制御する。具体的にはメモリなどに電力値に対する、オン幅及びオンオフ間隔をテーブル化しておき、指示電力によりそのテーブルから設定値を選択して制御する。この電力制御テーブルとしては図５に示すようなものを用いることができる。図５の表中の「〜」で示す間はリニアな値に選択可能なことを示している。 The temperature control circuit 20 is a heating output control means, and the temperature of the heated body is necessary for fixing from the temperature detected by a temperature detecting means (not shown) such as a thermistor arranged in contact with or immediately adjacent to the heated body. The power to be output to the inverter circuit 100 is instructed so that the temperature becomes high. When the instructed power is smaller than the power that the inverter circuit 100 can normally output, the power supply control circuit 21 selectively determines and controls the ON width of the switching element and the ON / OFF interval of the inverter output. Specifically, an ON width and an ON / OFF interval with respect to the power value are tabulated in a memory or the like, and a set value is selected from the table according to the command power and controlled. As this power control table, the table shown in FIG. 5 can be used. In the table of FIG. 5, “−” indicates that a linear value can be selected.

インバータ回路１００のオンオフ間隔は入力段に設けたゼロクロス検出回路１２の信号により入力電圧のゼロクロスのタイミングにてオン・オフを実施する。具体的にはオフ期間はＣＰＵ２１１から駆動回路２１４へ信号が出力されずインバータ回路１００として休止状態となる。このオン・オフ間隔は商用周波数の半分の周期となるため、オン期間にＣＰＵ２１１が駆動回路２１４にてオン・オフするスイッチング周期と比較すると非常に長い周期である。よってオン期間の電流は整流後のＬＣフィルタをとおして、ほぼ正弦波となり高調波成分を含まない電流波形となる。さらに、この実施例では、波数制御しても正または負の一方の半波のみがオンとされるのでなく、正の半波と負の半波がオンとされるので、正の半波と負の半波との間で高調波成分が打ち消しあい、高調波ノイズを一層鰓素ことができる。継続する、Ｎ個（Ｎは３以上の奇数）の半波により繰り返し周期を構成し、その中の半波をオン・オフ制御すれば、正の半波と負の半波がオンとされる。 The ON / OFF interval of the inverter circuit 100 is turned ON / OFF at the zero cross timing of the input voltage by a signal from the zero cross detection circuit 12 provided in the input stage. Specifically, during the off period, no signal is output from the CPU 211 to the drive circuit 214, and the inverter circuit 100 enters a halt state. Since the on / off interval is a half of the commercial frequency, the on / off interval is very long compared to the switching cycle in which the CPU 211 is turned on / off by the drive circuit 214 during the on period. Therefore, the current in the ON period becomes almost a sine wave through the rectified LC filter, and has a current waveform that does not include harmonic components. Furthermore, in this embodiment, even if the wave number control is performed, not only the positive or negative half-wave is turned on, but the positive half-wave and the negative half-wave are turned on. Harmonic components cancel each other out with the negative half wave, and harmonic noise can be further reduced. If a repetition cycle is constituted by N half waves (N is an odd number of 3 or more) that continues, and the half waves therein are turned on / off, the positive half wave and the negative half wave are turned on. .

なお、この発明は上述の実施例に限定されるものではなくその趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。例えば、高調波成分を無視できる場合には、正、または負の半波のみを用いても良い。また、上述例ではオン期間は継続してオンとしてオンの波数を増加するようにしたが、飛び飛びにオンにすることも可能である。また、上述の例では、オン幅制御駆動部２１ｂにより波数の制御を行なっているが、要するにインバータ出力を波数単位で制御できればよく、これに限定されない。また、フリッカの問題がクリティカルな環境で用いられる誘導加熱用電源装置であればこの発明を適用でき、その用途も画像形成装置の定着装置用に限定されない。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, when the harmonic component can be ignored, only the positive or negative half wave may be used. In the above example, the on period is continuously turned on to increase the on wave number. However, the on period can be turned on. Further, in the above example, the wave number is controlled by the on-width control drive unit 21b. In short, it is only necessary that the inverter output can be controlled in units of wave numbers, and the present invention is not limited to this. Further, the present invention can be applied to any induction heating power supply device that is used in an environment in which the problem of flicker is critical, and its application is not limited to the fixing device of the image forming apparatus.

この発明の実施例の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the Example of this invention. 上述実施例の電力制御の態様を説明する図である。It is a figure explaining the aspect of the electric power control of the above-mentioned Example. 上述実施例のインバータ出力の波数制御を説明する図である。It is a figure explaining the wave number control of the inverter output of the said Example. 上述実施例の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the said Example. 上述構成例で用いる電力制御テーブルの例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the power control table used by the above-mentioned example of composition.

符号の説明Explanation of symbols

１１商用電源
１２ゼロクロス検出回路
１３整流回路
１４ LCフィルタ回路
１５誘導加熱用コイル
１６共振用コンデンサ
１７スイッチング素子
１８フライバック・ダイオード
１９温度検出回路
２０温度制御回路
２１電源制御回路
２１ａオン幅制御部
２１ｂオン幅制御部駆動部
１００インバータ回路
１０１共振回路
２１１ＣＰＵ
２１２メモリ
２１３電圧検出回路
２１４駆動回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Commercial power supply 12 Zero cross detection circuit 13 Rectifier circuit 14 LC filter circuit 15 Induction heating coil 16 Resonance capacitor 17 Switching element 18 Flyback diode 19 Temperature detection circuit 20 Temperature control circuit 21 Power supply control circuit 21a On width control part 21b On Width control unit driving unit 100 Inverter circuit 101 Resonant circuit 211 CPU
212 Memory 213 Voltage detection circuit 214 Drive circuit

Claims

交流電源を全波整流する整流手段と、
誘導加熱用コイルおよび共振用コンデンサからなる共振回路と、
共振回路を駆動するスイッチング素子と、
上記スイッチング素子をオン幅制御するオン幅制御手段と、
交流電源のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段と、
上記ゼロクロス検出手段の検出出力および設定電力に基づいて、上記商用電源の所定の半波期間において上記オン幅制御を行い、他の半波期間において上記オン幅制御を行わずその間上記スイッチング素子をオフとするオン幅制御駆動手段とを有することを特徴とする誘導加熱用電源装置。 Rectifying means for full-wave rectification of the AC power supply;
A resonant circuit comprising an induction heating coil and a resonant capacitor;
A switching element that drives the resonant circuit;
An on width control means for controlling the on width of the switching element;
Zero-cross detection means for detecting the zero-cross of the AC power supply;
Based on the detection output of the zero cross detection means and the set power, the on-width control is performed during a predetermined half-wave period of the commercial power supply, and the switching element is turned off during the other half-wave periods without performing the on-width control. And an on-width control driving means.

交流電源を全波整流する整流手段と、
誘導加熱用コイルおよび共振用コンデンサからなる共振回路と、
共振回路を駆動するスイッチング素子と、
上記スイッチング素子をオン幅制御するオン幅制御手段と、
交流電源のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段と、
上記ゼロクロス検出手段の検出出力および設定電力に基づいて、Ｎ個（２以上の整数）の交流電源の半波期間からなる繰り返し期間ごとに、開始時点から継続するｎ個（ｎは０以上、Ｎ以下の整数）の半波期間、または終了時点まで継続するｎ個の半波期間において、上記オン幅制御を行い、他の半波期間において上記オン幅制御を行わずその間オフとするオン幅制御駆動手段とを有することを特徴とする誘導加熱用電源装置。 Rectifying means for full-wave rectification of the AC power supply;
A resonant circuit comprising an induction heating coil and a resonant capacitor;
A switching element that drives the resonant circuit;
An on width control means for controlling the on width of the switching element;
Zero-cross detection means for detecting the zero-cross of the AC power supply;
Based on the detection output and the set power of the zero-cross detection means, n (n is 0 or more, N) continuing from the start point for every repeating period consisting of half (two or more) AC power supply half-wave periods. On-width control in which the above-mentioned on-width control is performed in the half-wave period of the following integer) or n half-wave periods that continue until the end point, and the on-width control is not performed in the other half-wave periods and the on-width control is off during that period. An induction heating power supply device comprising: a drive unit.

上記Ｎは、３以上の奇数とする請求項２記載の誘導加熱用電源装置。 The power supply device for induction heating according to claim 2, wherein N is an odd number of 3 or more.

上記Ｎは、３、５または７とする請求項３記載の誘導加熱用電源装置。 4. The induction heating power supply device according to claim 3, wherein N is 3, 5 or 7.

設定電力が所定電力を上回る場合には、つねにオン幅制御が行われ、所定電力を下回る場合には、表読みによりオン幅およびオン幅制御を行う半波期間を決定する請求項１、２、３または４記載の誘導加熱用電源装置。 The on-width control is always performed when the set power exceeds the predetermined power, and when the set power is lower than the predetermined power, the half-wave period for performing the on-width and on-width control is determined by table reading. The power supply device for induction heating according to 3 or 4.