JP2006158077A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 画像形成装置からの放射ノイズと、電源装置内スイッチング素子の昇温を抑制することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 スイッチングレギュレータを用いて構成される電源装置を有する画像形成装置において、前記スイッチングレギュレータ内のスイッチング素子の、
ゲート抵抗を複数有し、前記電源装置の起動時と起動時以外で、前記ゲート抵抗を選択的に可変するゲート抵抗可変手段と、前記ゲート抵抗可変手段にゲート抵抗の抵抗値の変更指示を与える制御手段を有することを特徴とする。
【選択図】 図1
【解決手段】 スイッチングレギュレータを用いて構成される電源装置を有する画像形成装置において、前記スイッチングレギュレータ内のスイッチング素子の、
ゲート抵抗を複数有し、前記電源装置の起動時と起動時以外で、前記ゲート抵抗を選択的に可変するゲート抵抗可変手段と、前記ゲート抵抗可変手段にゲート抵抗の抵抗値の変更指示を与える制御手段を有することを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
本発明は、電子写真方式により画像を形成する画像形成装置に関する。
図10は従来のレーザビームプリンタである。
図10において、1は商用電源、2はメインスイッチ、3はノイズフィルタ、4は定着電源、8は低圧電源である。低圧電源8の出力は2系統(Vs、Vp)あり、それぞれプリンタ制御部9とアクチュエータ部10に供給されている。アクチュエータ部10には、プリント動作を行うモータ等のアクチエータと、それらに電力を供給するドライバが含まれる。プリンタ制御部9には、上記アクチュエータ部と定着電源4の動作を制御するCPU,ASIC,DSP等の論理演算素子、プリンタ外部から供給される画像情報を変調する画像処理装置、及び変調結果をレーザ光に変換するレーザダイオードとレーザドライバが含まれる。
定着電源4の出力電圧Voutは、定着器5内に配置されるヒータ6に供給される。定着器5は、紙やOHT上に転写されたトナーを、熱によって融解し定着する装置である。定着器5内には、ヒータ8と、定着器5内の温度を監視し温度情報tmpをプリンタ制御部9に供給するサーミスタ7が配置されている。プリンタ制御部9は、サーミスタ7から供給される温度情報tmpに基づいて定着電源4をON/OFFし、定着器5の温度が概略一定となるようにする。
定着電源4の入力部には、整流回路11と、平滑コンデンサ12が設けられている。整流回路11は、商用電源電圧を全波整流する。平滑コンデンサ12は、整流後の電圧を平滑し、直流電圧Vinを出力する。直流電圧Vinは、概略一定の電圧であり、ヒータ6、出力電圧平滑用コンデンサC、およびフライホイールダイオードDのカソード端子に供給される。コンデンサCの他端、およびダイオードDの他端には、インダクタLが接続されている。また、インダクタLには、スイッチングFET Qのドレイン端子が接続されている。FET Qのソース端子には、ゲート保護用抵抗13が接続されている。FET Qのゲート端子にはゲート抵抗Rgが接続されている。ゲート抵抗Rgの他端にはヒータコントロール回路14が接続されている。ヒータコントロール回路14には、プリンタ制御部9から定着電源ON/OFF信号が供給されている。ヒータON/OFF信号は、レベル信号であり、Hレベルが定着電源ON指示、Lレベルが定着電源OFF指示に対応している。
上記の回路構成において、定着器5内の温度が規定値より低くなると、プリンタ制御部9は定着電源ON/OFF信号をHレベルとして、定着電源ONを要求する。これを受けて、ヒータコントロール回路14は、ゲート抵抗Rgに駆動パルスを供給する。定常動作時の駆動パルスのON−Duyt、および周波数はあらかじめ規定されている。駆動パルスはゲート抵抗Rgを介してFET Qに供給され、FET Qがスイッチングする。これにより、ヒータ6に概略一定の電圧Voutが印加される。Voutは、定着電源入力電圧Vin、駆動パルスのON時間Ton、駆動パルスのOFF時間とすると、概略Vout=Vin・Ton/(Ton+Toff)となる。ヒータ6に上記電圧が印加されえることで、ヒータ6が発熱し、定着器5内の温度が上昇する。定着器5内の温度が規定値に達すると、プリンタ制御部9は定着電源ON/OFF信号をLレベルとして、定着電源OFFを要求する。これを受けて、ヒータコントロール回路14は、駆動パルスを停止し、FETのスイッチングを停止させる。以後、上述の動作を繰り返すことで、定着器5内の温度が概略一定に保たれることとなる。
ところで、一般に画像形成装置で使用されるヒータは、自身の温度によってインピーダンスが変化することが知られている。例えばハロゲンランプなどでは、ハロゲンランプ自身の温度が低いときにはインピーダンスが低く、温度が高くなるに従ってインピーダンスが上昇する。このため、ハロゲンランプをヒータに用いた場合、ハロゲンランプの温度が低いときに定着電源から定格電圧を印加すると、定着電源に定常動作時に比べて非常に大きな電流(突入電流)が流れてしまう。この突入電流は、定着電源を構成する各回路部品(整流回路11、ダイオードD、コンデンサC、インダクタL、FET Qなど)の発熱源となり、熱設計に多大な時間を必要としていた。
また、上記突入電流による問題を解決するため、図11に示すように定着電源の出力電圧をスローアップさせる方式が考案されている。プリンタ制御部9が定着電源ON/OFF信号をHレベルにすると、ヒータコントロール回路は駆動パルスを出す。このとき、始めはTonを規定時間よりも短くしておき、徐々に規定時間に近づけていくというものである。これにより、定着電源の出力電圧は徐々に上昇していくことになるから、突入電流が流れることはない。
特開2001−237047号公報
しかしながら、前記定着電源の出力電圧をスローアップさせる方式には、スローアップ時、放射ノイズが増大するとうい課題があった。
図12は、FETのスイッチング動作を示している。一般にFETには、入力容量Cgd、Cgsが存在する。また、実装状態やFET自身のパッケージングにより、ゲート端子とゲート抵抗Rgの間に微小なインダクタLgが接続された状態と等価になる。よって、駆動パルスには、入力容量Cgd、CgsとインダクタLgとの共振により、オーバシュート・アンダシュートが重畳される。すると、ドレイン電流Idにも、オーバシュート・アンダシュートが重畳されることとなる。このオーバシュート・アンダシュートの周波数は、Cgd、Cgs、Lgの値が一定であれば、概略一定であり、一般に数MHzから数百MHzと高速である。この高速な電流変化が放射ノイズとしてプリンタ外部へ放射されることとなる。特に、定着電源の出力電圧をスローアップさせる方式においては、スローアップ開始時、Tonが規定時間よりも短い。すなわち、FETの単位時間当りのスイッチング回数が多いから、オーバシュート・アンダシュートの発生回数も多くなり、放射ノイズが増大してしまう。
また、上記課題を解決するため、定着電源の出力電圧をスローアップさせる方式において、FETのゲート抵抗Rgに抵抗値の大きいものを使用する方法が考案されている。しかしながら、この方法には、FETの素子昇温が上昇してしまうという課題があった。
図14は、ゲート抵抗Rgに抵抗値の大きいものを使用した場合のFETのスイッチング動作を、図12と対比させた図面である。ゲート抵抗Rgの抵抗値を大きくすることで、Cgd、Cgs、Lgで発生する共振電圧(オーバシュート・アンダシュート)は小さくなる。よって、ドレイン電流Idのオーバシュート・アンダシュートも小さくなるから放射ノイズは減少する。しかしながら、RgとCgd、Cgs、で構成される積分回路の時定数も大きくなり、ゲート電圧Vgsの立ち上がり時間・立下り時間が長くなってしまう。これに伴い、ドレイン電圧Vdsとドレイン電流Idの立ち上がり時間・立下り時間も長くなり、ドレイン損失Pd(=Vds×Id)が増大する。したがって、FETの素子昇温が上昇してしまう。
本発明は、上記2つの課題を解決するためになされたものであり、画像形成装置からの放射ノイズと、電源装置内スイッチング素子の昇温を抑制することが目的である。
スイッチングレギュレータを用いて構成される電源装置を有する画像形成装置において、前記スイッチングレギュレータ内のスイッチング素子の、ゲート抵抗を複数有し、前記電源装置の起動時と起動時以外で前記ゲート抵抗を選択的に可変するゲート抵抗可変手段と、前記ゲート抵抗可変手段にゲート抵抗の抵抗値の変更指示を与える制御手段を有することを特徴とする。
本発明によれば、画像形成装置からの放射ノイズと、電源装置内スイッチング素子の昇温を抑制することができる。
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
図1は、本発明実施例1を適用したレーザビームプリンタである。
本実施例の特徴は、ゲート抵抗の抵抗値を切り替えるスイッチ装置15と、プリンタ制御部9の出力する定着電源ON/OFF信号に基づいて、スイッチ装置15にゲート抵抗の切り替え指示を与えるゲート抵抗制御回路16を備えることである。スイッチ装置15とゲート抵抗制御回路16以外の動作は、前述の従来例と同様であるから説明を省略する。
ゲート抵抗制御回路16には、プリンタ制御部9から定着電源ON/OFF信号が供給されている。ゲート抵抗制御回路16は、定着電源ON/OFF信号がLレベルからHレベルになる際の立ち上がりエッジをトリガとし、規定時間Tgをカウントするタイマ回路である。ゲート抵抗制御回路16は、規定時間Tgをカウントすると、ゲート抵抗制御信号をHレベルとする。また、ゲート抵抗制御回路16は、定着電源ON/OFF信号がLレベルからHレベルになる際の立ち上がりエッジを検出し、ゲート抵抗制御信号をLレベルにリセットする。このとき、規定時間Tgは、定着電源出力電圧のスローアップ時間(t1−t0)と同じか、若干長くしておくことが望ましい。
スイッチ装置15には、ゲート抵抗Rg1およびRg2が接続されている。また、スイッチ装置15にはゲート抵抗制御回路16からゲート抵抗制御信号が供給されている。スイッチ装置15は、ゲート抵抗制御信号がHレベルの場合、Rg2の両端をショートする。したがって、このときFET Qのゲート抵抗の抵抗値はRg1となる。一方、ゲート抵抗制御信号がLレベルの場合、Rg2の両端をショートしない。したがって、このときFET Qのゲート抵抗の抵抗値はRg1+Rg2となる。
上記に回路構成における定着電源ON時の動作を図2に示す。プリンタ制御回路が定着電源ON/OFF信号をHレベルにすると、ヒータコントロール回路は駆動パルスを出す。このとき、始めはTonが規定時間よりも短く、徐々に規定時間に近づいていく。これにより、定着電源の出力電圧は徐々に上昇していく。このスローアップ期間中(t0からt1)は、上記ゲート抵抗制御回路16とスイッチ装置15の働きにより、ゲート抵抗の抵抗値はRg1+Rg2と比較的大きい値になる。よって、ゲート電圧Vgsに発生するオーバシュート・アンダシュートが抑制されるから、従来放射ノイズが増大していたスローアップ期間にあっても、放射ノイズは抑制されることとなる。
一方、定着電源の出力電圧が定電圧となると、上記ゲート抵抗制御回路16とスイッチ装置15の働きによりRg2の両端がショートされ、ゲート抵抗の抵抗値はRg1と比較的小さい値になる。よって、ゲート電圧Vgsの立ち上がり時間・立下り時間が短くなるから、ドレイン損失Pdが減少した、FETの素子昇温が抑制されることとなる。
以上説明したように、本発明を用いることで、画像形成装置からの放射ノイズと、定着電源装置内スイッチング素子の昇温を抑制することができる。
図3は、本発明実施例2を適用したレーザビームプリンタである。
本実施例の特徴は、ゲート抵抗の抵抗値を切り替えるスイッチ装置15と、FET Qの駆動パルスの周波数に基づいて、スイッチ装置15にゲート抵抗の切り替え指示を与えるゲート抵抗制御回路16を備えることである。スイッチ装置15とゲート抵抗制御回路16以外の動作は、前述の従来例と同様であるから説明を省略する。
ゲート抵抗制御回路16には、FET Qの駆動パルスが供給されている。ゲート抵抗制御回路16は、駆動パルスの周波数fpに基づいてH/Lレベルを出力するf/V変換回路である。ゲート抵抗制御回路16は、駆動パルスの周波数fpがあらかじめ規定の値fp−ref以上になると、ゲート抵抗制御信号をLレベルとする。また、駆動パルスの周波数fpがfp−refより小さくなると、ゲート抵抗制御信号をHレベルにする。このとき、規定周波数fp−refは、定着電源出力電圧が定電圧の際のFET Qの駆動周波数と同じか、若干大きくしておくことが望ましい。
スイッチ装置15には、ゲート抵抗Rg1およびRg2が接続されている。また、スイッチ装置15にはゲート抵抗制御回路16からゲート抵抗制御信号が供給されている。スイッチ装置15は、ゲート抵抗制御信号がHレベルの場合、Rg2の両端をショートする。したがって、このときFET Qのゲート抵抗の抵抗値はRg1となる。一方、ゲート抵抗制御信号がLレベルの場合、Rg2の両端をショートしない。したがって、このときFET Qのゲート抵抗の抵抗値はRg1+Rg2となる。
上記に回路構成における定着電源ON時の動作を図4に示す。プリンタ制御回路が定着電源ON/OFF信号をHレベルにすると、ヒータコントロール回路は駆動パルスを出す。このとき、始めはTonが規定時間よりも短く、徐々に規定時間に近づいていく。これにより、定着電源の出力電圧は徐々に上昇していく。このスローアップ期間中(t0からt1)は、上記ゲート抵抗制御回路16とスイッチ装置15の働きにより、ゲート抵抗の抵抗値はRg1+Rg2と比較的大きい値になる。よって、ゲート電圧Vgsに発生するオーバシュート・アンダシュートが抑制されるから、従来放射ノイズが増大していたスローアップ期間にあっても、放射ノイズは抑制されることとなる。
一方、定着電源の出力電圧が定電圧となると、上記ゲート抵抗制御回路16とスイッチ装置15の働きによりRg2の両端がショートされ、ゲート抵抗の抵抗値はRg1と比較的小さい値になる。よって、ゲート電圧Vgsの立ち上がり時間・立下り時間が短くなるから、ドレイン損失Pdが減少した、FETの素子昇温が抑制されることとなる。
以上説明したように、本発明を用いることで、画像形成装置からの放射ノイズと、定着電源装置内スイッチング素子の昇温を抑制することができる。
図5は、本発明実施例3を適用したレーザビームプリンタである。
本実施例の特徴は、ゲート抵抗の抵抗値を切り替えるスイッチ装置15と、定着電源の出力電圧Voutに基づいて、スイッチ装置15にゲート抵抗の切り替え指示を与えるゲート抵抗制御回路16を備えることである。スイッチ装置15とゲート抵抗制御回路16以外の動作は、前述の従来例と同様であるから説明を省略する。
ゲート抵抗制御回路16には、定着電源の出力電圧Voutが供給されている。ゲート抵抗制御回路16は、定着電源の出力電圧Voutに基づいてH/Lレベルを出力するコンパレータである。ゲート抵抗制御回路16は、定着電源の出力電圧Voutがあらかじめ規定の値V−refより大きくなると、ゲート抵抗制御信号をHレベルとする。また、定着電源の出力電圧VoutがV−ref以下になると、ゲート抵抗制御信号をLレベルにする。このとき、規定電圧V−refは、定着電源の定出力電圧と同じか、若干小さくしておくことが望ましい。
スイッチ装置15には、ゲート抵抗Rg1およびRg2が接続されている。また、スイッチ装置15にはゲート抵抗制御回路16からゲート抵抗制御信号が供給されている。スイッチ装置15は、ゲート抵抗制御信号がHレベルの場合、Rg2の両端をショートする。したがって、このときFET Qのゲート抵抗の抵抗値はRg1となる。一方、ゲート抵抗制御信号がLレベルの場合、Rg2の両端をショートしない。したがって、このときFET Qのゲート抵抗の抵抗値はRg1+Rg2となる。
上記に回路構成における定着電源ON時の動作を図6に示す。プリンタ制御回路が定着電源ON/OFF信号をHレベルにすると、ヒータコントロール回路は駆動パルスを出す。このとき、始めはTonが規定時間よりも短く、徐々に規定時間に近づいていく。これにより、定着電源の出力電圧は徐々に上昇していく。このスローアップ期間中(t0からt1)は、上記ゲート抵抗制御回路16とスイッチ装置15の働きにより、ゲート抵抗の抵抗値はRg1+Rg2と比較的大きい値になる。よって、ゲート電圧Vgsに発生するオーバシュート・アンダシュートが抑制されるから、従来放射ノイズが増大していたスローアップ期間にあっても、放射ノイズは抑制されることとなる。
一方、定着電源の出力電圧が定電圧となると、上記ゲート抵抗制御回路16とスイッチ装置15の働きによりRg2の両端がショートされ、ゲート抵抗の抵抗値はRg1と比較的小さい値になる。よって、ゲート電圧Vgsの立ち上がり時間・立下り時間が短くなるから、ドレイン損失Pdが減少した、FETの素子昇温が抑制されることとなる。
以上説明したように、本発明を用いることで、画像形成装置からの放射ノイズと、定着電源装置内スイッチング素子の昇温を抑制することができる。
Rg1 ゲート抵抗
Rg2 ゲート抵抗
15 スイッチ装置
16 ゲート抵抗制御回路
Rg2 ゲート抵抗
15 スイッチ装置
16 ゲート抵抗制御回路
Claims (4)
- スイッチングレギュレータを用いて構成される電源装置を有する画像形成装置において、
前記スイッチングレギュレータ内のスイッチング素子の、
ゲート抵抗を複数有し、
前記電源装置の起動時と起動時以外で、
前記ゲート抵抗を選択的に可変するゲート抵抗可変手段と、
前記ゲート抵抗可変手段にゲート抵抗の抵抗値の変更指示を与える制御手段
を有することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、前記電源装置の駆動信号をトリガとして規定時間をカウント後に、前記ゲート抵抗可変手段にゲート抵抗の抵抗値の変更を指示するタイマ回路であることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。 - 請求項1記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、前記電源装置のスイッチング周波数に基づいて、前記ゲート抵抗可変手段にゲート抵抗の抵抗値の変更を指示する周波数/電圧変換回路であることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。 - 請求項1記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、前記電源装置の出力電圧に基づいて、前記ゲート抵抗可変手段にゲート抵抗の抵抗値の変更を指示するコンパレータ回路であることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004344288A JP2006158077A (ja) | 2004-11-29 | 2004-11-29 | 画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004344288A JP2006158077A (ja) | 2004-11-29 | 2004-11-29 | 画像形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006158077A true JP2006158077A (ja) | 2006-06-15 |
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ID=36635688
Family Applications (1)
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JP2004344288A Withdrawn JP2006158077A (ja) | 2004-11-29 | 2004-11-29 | 画像形成装置 |
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JP (1) | JP2006158077A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013141409A (ja) * | 2013-04-23 | 2013-07-18 | Fuji Electric Co Ltd | 電力変換装置のスイッチング素子駆動回路 |
JP2016140218A (ja) * | 2015-01-29 | 2016-08-04 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | 電源装置及び画像形成装置 |
-
2004
- 2004-11-29 JP JP2004344288A patent/JP2006158077A/ja not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Legal Events
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