JP2008145671A

JP2008145671A - Image forming apparatus

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Publication number: JP2008145671A
Application number: JP2006331849A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Sakai; 雅之酒井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-12-08
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2008-06-26

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus securing more margin for the current value of current specification than before and furthermore suppressing harmonic noise by improving power factor for a power source part. <P>SOLUTION: An image forming apparatus is provided with a phase control apparatus carrying out energizing control of a heater for a fixing unit 200 and a DC stabilizing power source apparatus which is a power source for an image forming apparatus main body which are respectively connected to an input AC power source. The problem is solved by having this image forming apparatus provided with control means 500 and 600 controlling an input current value of the DC stabilizing power source apparatus so that wave form of synthetic current of the input current for the fixing unit and the input current for the DC stabilizing power source apparatus is brought linearly-close to the wave form for the input AC voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特にその電源部の入力電流波形の改善（正弦波化）に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly to improvement (sinusoidal wave) of an input current waveform of a power supply unit.

複写機、レーザープリンタ等の電子写真方式を利用した画像形成装置は、潜像を担持する潜像担持体、前記潜像担持体に現像剤を付与することにより前記潜像を可視画像化する現像装置を備えている。さらに、所定方向に搬送される記録材に可視画像化した画像を転写する転写装置、前記転写装置によって転写を受けた前記記録材を所定の定着処理条件にて加熱および加圧することにより前記画像を前記記録材に定着させる定着装置等を備えている。 An image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine or a laser printer has a latent image carrier that carries a latent image, and development that visualizes the latent image by applying a developer to the latent image carrier. Equipment. Further, a transfer device that transfers the image that has been visualized to a recording material that is conveyed in a predetermined direction, and the recording material that has been transferred by the transfer device is heated and pressed under predetermined fixing processing conditions. A fixing device for fixing the recording material is provided.

このような画像形成装置の電源装置の一例として、特許文献１に記載の装置がある。この装置は、入力商用電源のゼロクロスタイミングを検出し、ゼロクロスタイミングからヒータ通電を行うまでの時間を、予め定められたテーブルによって求め、得られた時間による位相角で通電制御し定着装置の温調制御を行う方式である。 As an example of the power supply device of such an image forming apparatus, there is an apparatus described in Patent Document 1. This device detects the zero-crossing timing of the input commercial power supply, determines the time from the zero-crossing timing to heater energization using a predetermined table, controls energization at the phase angle based on the obtained time, and controls the temperature of the fixing device. This is a control method.

この従来技術では、商用交流電源から画像形成装置に流入する電流の波形は、定着装置の温度制御の状況によって変動する。さらに画像形成装置の動作に伴うスイッチング電源の電流波形によっても商用交流電源から流入する電流の波形は変動する。したがって、コンセントに流れる電流波形は不連続な成分を持つひずみ波となっている。 In this prior art, the waveform of the current flowing from the commercial AC power source into the image forming apparatus varies depending on the temperature control status of the fixing device. Furthermore, the waveform of the current flowing from the commercial AC power supply also varies depending on the current waveform of the switching power supply accompanying the operation of the image forming apparatus. Therefore, the current waveform flowing through the outlet is a distorted wave having a discontinuous component.

このひずみ波による入力電流のひずみを減らすため、大型のプリンタや複写機では、スイッチング電源の入力部に力率改善回路を設けることで商用交流電源から画像形成装置に入力する電力の力率を高め、高調波障害を抑制している。さらにスイッチング電源装置だけではなく、定着装置までの装置のＡＣ入力部に力率改善回路を設ける提案もなされている。 In order to reduce the distortion of the input current due to this distorted wave, in large printers and copiers, a power factor correction circuit is provided in the input part of the switching power supply to increase the power factor of power input from the commercial AC power supply to the image forming apparatus. Suppresses harmonic disturbances. In addition to the switching power supply device, a proposal has been made to provide a power factor correction circuit in the AC input portion of the device up to the fixing device.

これらの従来技術では、本体装置電力と定着電力を加算した電力をカバーする大電力のスイッチング装置が必要となり、装置の大型化、コストＵＰを招く。またスイッチングに伴う損失により効率が悪化、端子ノイズ悪化等の問題を残す。 In these conventional techniques, a high-power switching device that covers the power obtained by adding the main body device power and the fixing power is required, resulting in an increase in size and cost of the device. Moreover, problems such as efficiency deterioration and terminal noise deterioration due to loss accompanying switching remain.

この問題を改善する手法として、特許文献２に記載の電源装置では、位相制御回路の位相制御信号タイミングによってスイッチング電源装置の供給電力をＯＮ／ＯＦＦする構成が提案されている。特許文献２に記載の電源装置における電圧、電流波形について図１０を用いて説明する。図１０のａは入力電源電圧波形、ｅは位相制御された定着電流波形、ｈはスイッチング電源の電流波形、ｉはｅとｈの合成電流である入力電流の波形を示す。この電源装置におけるスイッチング制御では、制御の一例としてＯＮ／ＯＦＦ時間制御を行っており、定着の位相制御信号タイミングでスイッチング電源の入力電流をＯＦＦしている。
特許第３３９７６０７号公報特開平６−１２１５２３号公報 As a technique for improving this problem, a configuration in which the power supplied to the switching power supply is turned on / off in accordance with the phase control signal timing of the phase control circuit has been proposed in the power supply described in Patent Document 2. The voltage and current waveforms in the power supply device described in Patent Document 2 will be described with reference to FIG. In FIG. 10, a represents an input power supply voltage waveform, e represents a phase-controlled fixing current waveform, h represents a switching power supply current waveform, and i represents an input current waveform which is a combined current of e and h. In the switching control in this power supply device, ON / OFF time control is performed as an example of control, and the input current of the switching power supply is turned OFF at the timing of the fixing phase control signal.
Japanese Patent No. 3397607 JP-A-6-121523

しかしながら、特許文献２に示す従来例では、ゼロクロス信号と位相角通電信号タイミングにおけるスイッチング電源のＯＮ／ＯＦＦ制御であるため以下のような問題がある。すなわち、単純なＯＮ／ＯＦＦであるため、図１０の合成入力電流Ｉのように不連続なひずみ波になる。ある位相通電角の一点においてスイッチング電源電流波形と定着電流波形の合成電流波形が商用交流電源の電圧波形に対し線形に近づく場合がある。しかし、定着電流値とスイッチング電源電流値の変動に応じてスイッチング電源がスイッチング制御をしていないため、定着電流波形の位相角による変化、スイッチング電源の負荷の変化に対応した最適な電源電流制御はできない。そして消費電流が最も大きい通電位相角のタイミングにおいて合成電流波形を線形にできず、力率≒１となる高力率を生成できないといった問題がある。さらに、ある通電位相角においては定着電流波形とスイッチング電源電流波形の合成が、入力電圧に対し非線形になり電流効率が悪化することも起こり得る。 However, the conventional example shown in Patent Document 2 has the following problems because it is the ON / OFF control of the switching power supply at the zero cross signal and the phase angle energization signal timing. That is, since it is simple ON / OFF, it becomes a discontinuous distortion wave like the synthetic | combination input current I of FIG. There is a case where the combined current waveform of the switching power supply current waveform and the fixing current waveform approaches a linear shape with respect to the voltage waveform of the commercial AC power supply at one point of a certain phase conduction angle. However, since the switching power supply does not perform switching control according to fluctuations in the fixing current value and the switching power supply current value, optimal power supply current control corresponding to changes due to the phase angle of the fixing current waveform and changes in the load of the switching power supply is not possible. Can not. Further, there is a problem that the combined current waveform cannot be made linear at the timing of the energization phase angle with the largest current consumption, and a high power factor with a power factor ≈1 cannot be generated. Further, at a certain energization phase angle, the composition of the fixing current waveform and the switching power supply current waveform may be nonlinear with respect to the input voltage, and current efficiency may deteriorate.

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、電源部の力率を改善し、電流規格電流値に対するマージンを従来よりも多く確保でき、さらに高調波ノイズを抑制できる画像形成装置を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made under such circumstances. The image forming apparatus can improve the power factor of the power supply unit, secure a larger margin with respect to the current standard current value than before, and can further suppress harmonic noise. It is a problem to provide.

前記課題を解決するため、本発明では、画像形成装置を次の（１）のとおりに構成する。 In order to solve the above-described problems, in the present invention, an image forming apparatus is configured as described in (1) below.

（１）入力交流電源にそれぞれ接続される、定着器のヒータを通電制御する位相制御装置と、画像形成装置本体の電源である直流安定化電源装置とを備えた画像形成装置において、
前記定着器の入力電流と前記直流安定化電源装置の入力電流の合成電流の波形が、入力交流電圧の波形に対して線形に近づくように前記直流安定化電源装置の入力電流値を制御する制御手段を備えた画像形成装置。 (1) In an image forming apparatus comprising: a phase control device for controlling energization of a heater of a fixing device, each connected to an input AC power source; and a direct current stabilizing power source device that is a power source for the image forming apparatus body.
Control for controlling the input current value of the DC stabilized power supply apparatus so that the waveform of the combined current of the input current of the fixing device and the input current of the DC stabilized power supply apparatus approaches a linear shape with respect to the waveform of the input AC voltage An image forming apparatus comprising means.

本発明によれば、電源部の力率を改善し、電流規格電流値に対するマージンを従来よりも多く確保でき、さらに高調波ノイズを抑制することができる。 According to the present invention, the power factor of the power supply unit can be improved, a margin for the current standard current value can be secured more than before, and harmonic noise can be suppressed.

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。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to examples.

実施例1である“画像形成装置”について説明する。本画像形成装置の全体構成は、従来より知られているので、ここでの説明を省略する。以下本実施例における要部である、スイッチング電源部および定着器のヒータの通電制御部について説明する。 An “image forming apparatus” that is Embodiment 1 will be described. Since the entire configuration of the image forming apparatus is conventionally known, the description thereof is omitted here. Hereinafter, the switching power supply unit and the energization control unit of the heater of the fixing device, which are main parts in the present embodiment, will be described.

［スイッチング電源回路］
図１に、本実施例における電源部を構成するスイッチング電源回路を示す。
図１において、１００は商用交流電源、１０１は画像形成装置の本体電源スイッチ、１０２はダイオードブリッジ、１０３はインダクタ、１０４はダイオード、１０５は電解コンデンサ、１０６はトランス、１０７はスイッチ素子、１０８は逆導通ダイオードである。１０９、１１０は抵抗およびコンデンサであり、スイッチ素子１０７の両端に接続してスナバ回路を形成している。 [Switching power circuit]
FIG. 1 shows a switching power supply circuit constituting a power supply unit in the present embodiment.
In FIG. 1, 100 is a commercial AC power supply, 101 is a main body power switch of the image forming apparatus, 102 is a diode bridge, 103 is an inductor, 104 is a diode, 105 is an electrolytic capacitor, 106 is a transformer, 107 is a switch element, and 108 is a reverse element. It is a conducting diode. Reference numerals 109 and 110 denote resistors and capacitors, which are connected to both ends of the switch element 107 to form a snubber circuit.

１１１は電流検出装置でありカレントトランスや抵抗が用いられる。１１２は第２のスイッチ素子、１１３は第２のスイッチ素子両端に設けられた逆通電ダイオード、１１４はコンデンサ、１１５、１１６は２次側整流ダイオード、１１７はチョークコイル、１１８は２次側電解コンデンサである。１１９は出力電圧検出部であり、１２０、１２１は抵抗、１２３は３端子シャントレギュレータである。１２４はフォトカプラＰＣ１のＬＥＤであり、１２２は抵抗である。 Reference numeral 111 denotes a current detection device that uses a current transformer or a resistor. 112 is a second switch element, 113 is a reverse conducting diode provided at both ends of the second switch element, 114 is a capacitor, 115 and 116 are secondary side rectifier diodes, 117 is a choke coil, and 118 is a secondary side electrolytic capacitor It is. Reference numeral 119 denotes an output voltage detector, 120 and 121 are resistors, and 123 is a three-terminal shunt regulator. Reference numeral 124 denotes an LED of the photocoupler PC1, and reference numeral 122 denotes a resistor.

図1に示すスイッチング電源は、出力電圧が一定に保たれるよう制御されている。それは以下のような一連の動作で行っている。まず抵抗１２０、１２１で分圧された抵抗１２１の両端の電圧が３端子シリーズレギュレータ１２３内部にて設定される基準電圧となると、ＬＥＤ（発光ダイオード）１２４に電流が流れ、ＬＥＤ１２４が発光する。したがって、ＤＣ出力電圧が基準値を超えるとＬＥＤ１２４が発光することとなる。ＬＥＤ１２４が発光するとフォトカプラＰＣ１のフォトトランジスタ１２５が導通し、スイッチング制御回路１２６はこの信号を受けて出力電圧を落とすようスイッチ素子１０７のスイッチングパルスを制御する。 The switching power supply shown in FIG. 1 is controlled so that the output voltage is kept constant. It is performed by the following series of operations. First, when the voltage across the resistor 121 divided by the resistors 120 and 121 becomes the reference voltage set inside the three-terminal series regulator 123, a current flows through the LED (light emitting diode) 124, and the LED 124 emits light. Therefore, when the DC output voltage exceeds the reference value, the LED 124 emits light. When the LED 124 emits light, the phototransistor 125 of the photocoupler PC1 becomes conductive, and the switching control circuit 126 receives this signal and controls the switching pulse of the switch element 107 so as to reduce the output voltage.

コンデンサ１０５は、スイッチ素子１０７およびトランス１０６に安定したＤＣ電源電圧を供給するために設けられている。本来このコンデンサ１０５に流れる電流は、負荷変動によるコンデンサ端子間の電圧ドロップを補うものであるため、入力商用電源１００の電圧波形とは異なるものとなる。 The capacitor 105 is provided to supply a stable DC power supply voltage to the switch element 107 and the transformer 106. Originally, the current flowing through the capacitor 105 compensates for the voltage drop between the capacitor terminals due to load fluctuations, and therefore differs from the voltage waveform of the input commercial power supply 100.

図１の回路には、装置の入力電流波形を商用交流電源の電圧波形に線形と近づけるべく、ＰＷＭ制御回路６００、およびこのＰＷＭ制御回路のＯＮ幅を決定するＯＮ幅演算回路５００を設けている。 The circuit shown in FIG. 1 is provided with a PWM control circuit 600 and an ON width calculation circuit 500 for determining the ON width of the PWM control circuit in order to make the input current waveform of the apparatus closer to the voltage waveform of the commercial AC power supply. .

ＯＮ幅演算回路５００の制御概要を図２の波形図を参照して説明する。図２のａは商用交流電源の入力電圧波形、ｂは前記入力電圧波形のゼロクロス信号、ｃは定着器の通電位相角信号、ｄは前記ゼロクロス信号の立ち上がりから通電位相角信号の立ち上がり迄をＨＩ信号とした制御信号を示す。Ｔはゼロクロスから通電位相角信号までの時間、ｅは定着器の電流波形、Ｉｈは通電位相角のタイミングにおける定着電流の立ち上がり値、Ｉｄは通電位相角タイミングにおけるスイッチング電源電流の立ち上がり値を示す。また、ｆ１はピーク値がＩｈのスイッチング電源電流波形の一部、ｆ２はピーク値がＩｄ−Ｉｈのスイッチング電源電流波形、ｆ３はスイッチング電源の電流波形、ｇは定着器電流とスイッチング電源電流の合成電流の波形を示す。 An outline of the control of the ON width arithmetic circuit 500 will be described with reference to the waveform diagram of FIG. In FIG. 2, a is the input voltage waveform of the commercial AC power supply, b is the zero cross signal of the input voltage waveform, c is the energization phase angle signal of the fixing device, and d is the HI from the rise of the zero cross signal to the rise of the energization phase angle signal. A control signal as a signal is shown. T is the time from the zero cross to the energization phase angle signal, e is the current waveform of the fixing device, Ih is the rise value of the fixing current at the timing of the energization phase angle, and Id is the rise value of the switching power supply current at the energization phase angle timing. Further, f1 is a part of the switching power supply current waveform having a peak value of Ih, f2 is a switching power supply current waveform having a peak value of Id-Ih, f3 is a current waveform of the switching power supply, and g is a composition of the fixing device current and the switching power supply current. The current waveform is shown.

ＯＮ幅演算回路５００は、商用交流電源１００からスイッチング電源に供給する電流値を決定する演算回路である。この演算回路では、定着電流ｅの通電位相角のタイミングと定着電流値Ｉｈとスイッチング電源電流値Ｉｄの検出値から、合成電流ｇを入力電圧波形に対し線形に近づけるように、スイッチング電源の電流値を決定する。合成入力電流波形ｇを入力電圧波形に対し線形にするには、定着電流ｅのＩｈと位相角通電タイミングにおけるスイッチング電源電流の降下電流値Ｉｈを等しくする必要がある。つまり合成入力電流ｇは、定着電流ｅ＋スイッチング電源電流ｆ１＋スイッチング電源電流ｆ２で構成させる。 The ON width arithmetic circuit 500 is an arithmetic circuit that determines a current value supplied from the commercial AC power supply 100 to the switching power supply. In this arithmetic circuit, the current value of the switching power source is set so that the combined current g is linearly approximated to the input voltage waveform from the timing of the energization phase angle of the fixing current e, the detected value of the fixing current value Ih, and the switching power source current value Id. To decide. In order to make the combined input current waveform g linear with respect to the input voltage waveform, it is necessary to make the drop current value Ih of the switching power supply current equal to Ih of the fixing current e and the phase angle energization timing. That is, the combined input current g is constituted by the fixing current e + switching power supply current f1 + switching power supply current f2.

このスイッチング電源電流ｆ１＋スイッチング電源電流ｆ２をＯＮ幅演算回路５００で算出するため、演算の入力情報は以下のものを必要とする。すなわち、スイッチング電源電流ｆ１を形成するために必要な値は、通電位相角のタイミングにおける定着電流ｅのＩｈと、位相角通電信号ｃと、ゼロクロス信号ｂである。スイッチング電源電流ｆ２を形成するために必要な値は、通電位相角のタイミングにおける定着電流ｅのＩｈと、スイッチング電源電流ｆ３のＩｄと、位相角通電信号ｃである。 In order to calculate the switching power supply current f1 + switching power supply current f2 by the ON width calculation circuit 500, the input information for the calculation requires the following. That is, the values required to form the switching power supply current f1 are the fixing current e Ih, the phase angle energization signal c, and the zero cross signal b at the timing of the energization phase angle. The values necessary for forming the switching power supply current f2 are Ih of the fixing current e at the timing of the energization phase angle, Id of the switching power supply current f3, and the phase angle energization signal c.

ここでＩｄがＩｈより小さい場合は、Ｉｄ−Ｉｈが０以下になるため正弦波にできない。しかし、Ｉｄが小さい場合は入力電流総量自体が少なく電流マージンが十分であり、入力電圧波形に対し合成入力電流波形を線形にする必要性が少ないため、ゼロクロス信号から通電位相角信号が入力されるまでに、スイッチング電源に流れる電流のままで構わない。 Here, when Id is smaller than Ih, Id-Ih becomes 0 or less, so that it cannot be a sine wave. However, when Id is small, the total amount of input current itself is small and the current margin is sufficient, and there is little need to make the combined input current waveform linear with respect to the input voltage waveform, so the energization phase angle signal is input from the zero cross signal. Until then, the current flowing in the switching power supply may be left as it is.

［スイッチング電源電流波形制御］
図３はＯＮ幅演算回路５００の構成を示す図であり、この回路によりスイッチング電源への入力電流を決定される。ＯＮ幅演算回路５００の構成、動作を図２、図３で説明する。図３において、３０１、３０４はサンプルホールド回路、３０７は誤差増幅回路、３０８はスイッチング素子、３０９は加算回路、３１１は乗算回路を示す。 [Switching power supply current waveform control]
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the ON width arithmetic circuit 500, and this circuit determines the input current to the switching power supply. The configuration and operation of the ON width arithmetic circuit 500 will be described with reference to FIGS. In FIG. 3, reference numerals 301 and 304 denote sample and hold circuits, 307 denotes an error amplifier circuit, 308 denotes a switching element, 309 denotes an adder circuit, and 311 denotes a multiplier circuit.

この図３の回路動作を図２の波形を用いて説明する。図２のスイッチング電源電流ｆ３のＩｄを出力するため、サンプルホールド回路３０１はスイッチング電源電流検出装置１１１の検出電流値１４３を位相角通電信号１４６のタイミングＴでホールドする。図２の定着電流ｅのＩｈを出力するために、サンプルホールド回路３０４は定着電流検出装置１５０で検出した電流値１４０を位相角通電タイミングＴでホールドする。スイッチング電源電流ｆ１のように、Ｉｈをゼロクロス信号から通電位相角信号の間だけ供給するため、ゼロクロス信号から通電位相角信号の間にスイッチング素子３０８をＯＮさせる。スイッチング電源波形ｆ２のＩｄ−Ｉｈを供給するために、サンプルホールド回路３０１、３０４の出力を誤差増幅回路３０７に入力する。スイッチング電源電流ｆ１とスイッチング電源電流ｆ２を合成するために、誤差増幅回路３０７と、スイッチング素子３０８の出力を加算回路３０９に入力する。加算回路３０９の出力を入力電圧波形に倣わせるため、商用交流電源の電圧検出信号１４２と加算回路３０９の出力を乗算回路３１１に入力する。乗算回路３１１の出力はスイッチング電源電流ｆ３の波形になる。 The circuit operation of FIG. 3 will be described using the waveforms of FIG. In order to output Id of the switching power supply current f3 in FIG. 2, the sample hold circuit 301 holds the detected current value 143 of the switching power supply current detection device 111 at the timing T of the phase angle energization signal 146. In order to output Ih of the fixing current e in FIG. 2, the sample hold circuit 304 holds the current value 140 detected by the fixing current detector 150 at the phase angle energization timing T. Like the switching power supply current f1, in order to supply Ih only between the zero cross signal and the energized phase angle signal, the switching element 308 is turned on between the zero cross signal and the energized phase angle signal. In order to supply Id-Ih of the switching power supply waveform f2, the outputs of the sample hold circuits 301 and 304 are input to the error amplifier circuit 307. In order to synthesize the switching power supply current f1 and the switching power supply current f2, the error amplification circuit 307 and the output of the switching element 308 are input to the addition circuit 309. In order to make the output of the adder circuit 309 follow the input voltage waveform, the voltage detection signal 142 of the commercial AC power supply and the output of the adder circuit 309 are input to the multiplier circuit 311. The output of the multiplier circuit 311 has a waveform of the switching power supply current f3.

ＰＷＭ制御回路６００の動作を図４で説明する。図４のＰＷＭ制御回路は、図３で算出された波形制御情報１４７からスイッチング素子１１２のＯＮ幅信号１４４を生成する。まずコンデンサ１０５に必要とされる供給量を電圧検出１４５する。ＯＮ幅制御回路６００の出力１４７と、コンデンサ１０５の電圧検出値１４５を乗算回路４０４に入力する。スイッチング電源の入力電流検出値１４３と乗算回路４０４の出力を誤差電流増幅器４０６に入力する。誤差電流増幅器４０６の出力でスイッチング電源に流れる電流を補正する。発信器出力（三角波）４０５と電流誤差増幅器４０６の出力をＰＷＭコンパレータ４０７で比較して、発信器出力が小さい時にＰＷＭコンパレータの出力がハイレベルになり、出力ＯＮ信号１４４となる。このＰＷＭ出力のＯＮ信号時間、もしくはＤｕｔｙによってスイッチング素子１１２がスイッチングされることで、電源電流波形を制御する。 The operation of the PWM control circuit 600 will be described with reference to FIG. The PWM control circuit in FIG. 4 generates the ON width signal 144 of the switching element 112 from the waveform control information 147 calculated in FIG. First, the supply amount required for the capacitor 105 is detected with a voltage 145. The output 147 of the ON width control circuit 600 and the voltage detection value 145 of the capacitor 105 are input to the multiplication circuit 404. The input current detection value 143 of the switching power supply and the output of the multiplication circuit 404 are input to the error current amplifier 406. The current flowing through the switching power supply is corrected by the output of the error current amplifier 406. The output of the transmitter (triangular wave) 405 and the output of the current error amplifier 406 are compared by the PWM comparator 407. When the output of the transmitter is small, the output of the PWM comparator becomes high level and becomes the output ON signal 144. The power supply current waveform is controlled by switching the switching element 112 according to the ON signal time of the PWM output or the duty.

また、前記定着電流検出値１４０と前記電源電流検出値１４３の代わりに、商用交流電源の電流検出装置を備えＩｄ−Ｉｈを演算してもよい。さらに定着電流検出値４０の変わりに、商用交流電源の電圧検出値と通電位相角信号Ｔを用いてＩｈを算出してもよい。 Further, instead of the fixing current detection value 140 and the power supply current detection value 143, a commercial AC power supply current detection device may be provided to calculate Id−Ih. Furthermore, instead of the fixing current detection value 40, Ih may be calculated using the voltage detection value of the commercial AC power supply and the energization phase angle signal T.

[定着器]
本実施例では、定着器の温度検出はサーミスタにより行っている。サーミスタは定着スリーブの内面温度を測定するように構成している。サーミスタ温度に伴う抵抗値の変化を検出回路により電圧変換し、制御回路に伝達する。 [Fixer]
In this embodiment, the temperature of the fixing device is detected by a thermistor. The thermistor is configured to measure the inner surface temperature of the fixing sleeve. The change in resistance value with the thermistor temperature is converted into a voltage by the detection circuit and transmitted to the control circuit.

図５に定着器のヒータの駆動回路５１０を示す。図５において、５０１、５０２はトライアック、１４６はＣＰＵからの通電位相角信号である。ＣＰＵから通電位相角信号１４６がヒータの駆動回路５１０に入力されて、トライアック５０２がＯＮしトライアック５０１に定着ヒータ電流が流れる。半波が終了して電流値が０になるとトライアック５０１がＯＦＦされる。この動作を半波毎に繰り返すことによって位相角制御で温調を制御する。 FIG. 5 shows a heater driving circuit 510 of the fixing device. In FIG. 5, 501 and 502 are triacs, and 146 are energization phase angle signals from the CPU. An energization phase angle signal 146 is input from the CPU to the heater drive circuit 510, the triac 502 is turned on, and a fixing heater current flows through the triac 501. When the half wave ends and the current value becomes zero, the triac 501 is turned off. By repeating this operation every half wave, temperature control is controlled by phase angle control.

[ゼロクロス検知回路]
図１のゼロクロス検知回路１４１の一例について、図６を用いて説明する。図６は全波整流によるゼロクロス検知回路であり、１００は商用交流電源、６０１は抵抗、６０３、６０４はフォトダイオード、６０５はフォトトランジスタである。本ゼロクロス検知回路では商用交流電源の電圧がＬＥＤのＯＮ電圧以下となると発光が停止するため、商用交流電源の電圧がゼロクロスになる付近での短いパルスを得ることになる。 [Zero cross detection circuit]
An example of the zero cross detection circuit 141 in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows a zero-cross detection circuit by full-wave rectification, where 100 is a commercial AC power supply, 601 is a resistor, 603 and 604 are photodiodes, and 605 is a phototransistor. In the present zero-cross detection circuit, light emission stops when the voltage of the commercial AC power source becomes equal to or lower than the ON voltage of the LED, so that a short pulse is obtained in the vicinity of the voltage of the commercial AC power source becoming zero-cross.

以上説明したように、本実施例によれば、画像形成装置で使用する有効電力量が同じでありながら、入力電流変動の不連続な成分を減少させることにより力率を改善し使用電流効率を高めることができる。また定着器の電流値とスイッチング電源の電流値の変動に応じてスイッチング電源の電流波形を制御することで、電流規格電流値に対するマージンを従来よりも多く確保でき、高調波ノイズを抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, the active power amount used in the image forming apparatus is the same, but the power factor is improved by reducing the discontinuous component of the input current fluctuation, thereby improving the use current efficiency. Can be increased. In addition, by controlling the current waveform of the switching power supply according to the fluctuation of the current value of the fuser and the current value of the switching power supply, it is possible to secure more margin than the conventional current value and suppress harmonic noise. it can.

実施例２である“画像形成装置”について説明する。本画像形成装置の全体構成は、従来より知られているので、ここでの説明を省略する。以下本実施例における要部である、スイッチング電源部および定着器のヒータの通電制御部について説明する。 An “image forming apparatus” that is Embodiment 2 will be described. Since the entire configuration of the image forming apparatus is conventionally known, the description thereof is omitted here. Hereinafter, the switching power supply unit and the energization control unit of the heater of the fixing device, which are main parts in the present embodiment, will be described.

本実施例は、スイッチング電源の回路方式としてフライバック方式を用いた例である。
以下、図７を用いてスイッチング電源回路を説明する。７００は商用交流電源、７０１は電源スイッチ、７０２はダイオードブリッジ、７０３はインダクタ、７０４はコンデンサ、７０５はトランス、７０６はスイッチ素子、７０７は逆通電ダイオードである。７０８は抵抗、７０９はコンデンサ、７１０は電流検出を行うカレントトランス、７１１、７１２は整流ダイオードである。７１６は出力電圧検出部、７１７、７１８は抵抗、７１９はレギュレータＩＣ、７２１は抵抗、７２０はフォトカプラの発光ダイオード、７２２はフォトカプラのフォトトランジスタ、３００はＯＮ幅演算回路、１４１はゼロクロス検知回路である。 This embodiment is an example in which a flyback method is used as a circuit method of a switching power supply.
Hereinafter, the switching power supply circuit will be described with reference to FIG. 700 is a commercial AC power supply, 701 is a power switch, 702 is a diode bridge, 703 is an inductor, 704 is a capacitor, 705 is a transformer, 706 is a switch element, and 707 is a reverse conducting diode. Reference numeral 708 denotes a resistor, 709 denotes a capacitor, 710 denotes a current transformer for detecting current, and 711 and 712 denote rectifier diodes. 716 is an output voltage detector, 717 and 718 are resistors, 719 is a regulator IC, 721 is a resistor, 720 is a light-emitting diode of a photocoupler, 722 is a phototransistor of a photocoupler, 300 is an ON width arithmetic circuit, and 141 is a zero cross detection circuit. It is.

次に回路動作について説明を行う。商用交流電源７００から電源スイッチ７０１を介してダイオードブリッジ７０２にＡＣ電源が印加されると、ダイオードブリッジ７０２により、脈流化ＤＣ電圧を生成する。
この脈流化ＤＣ電圧によりＰＷＭ制御回路４００に起動電流（回路は不図示）が流れると、ＰＷＭ制御回路４００はスイッチング素子７０６をターンオンし、トランス７０５に電流を供給する。スイッチング素子７０６のＯＮ時間およびＯＦＦ時間は、無負荷状態による出力電圧変動からフィードバックを受けてＰＷＭ制御回路４００により決定している。 Next, circuit operation will be described. When AC power is applied from the commercial AC power supply 700 to the diode bridge 702 via the power switch 701, a pulsating DC voltage is generated by the diode bridge 702.
When a starting current (a circuit is not shown) flows in the PWM control circuit 400 by the pulsating DC voltage, the PWM control circuit 400 turns on the switching element 706 and supplies a current to the transformer 705. The ON time and OFF time of the switching element 706 are determined by the PWM control circuit 400 by receiving feedback from the output voltage fluctuation caused by the no-load state.

トランス７０５には、スイッチング素子７０６のＯＮ、ＯＦＦに伴って交流パルス電圧が印加される。スイッチング素子７０６のターンＯＮ時に、トランス７０５にＤＣ電圧が印加されると、トランス７０５の一次インダクタンスと、巻線抵抗からなるインピーダンスにより定まる電流が流れ始める。トランス７０５の２次側は、スイッチング素子７０６のターンオフ期間中はトランス７０５から整流ダイオードを介してコンデンサ７１４にエネルギーを移すといった動作を繰り返している。コンデンサ７１４の電圧が負荷側への電力供給によって減少すると、フォトカプラの発光ダイオード７２０の発光によって受光側のフォトトランジスタ７２２がＯＮされる。 An AC pulse voltage is applied to the transformer 705 as the switching element 706 is turned on and off. When a DC voltage is applied to the transformer 705 when the switching element 706 is turned on, a current determined by the primary inductance of the transformer 705 and the impedance formed by the winding resistance starts to flow. The secondary side of the transformer 705 repeats the operation of transferring energy from the transformer 705 to the capacitor 714 via the rectifier diode during the turn-off period of the switching element 706. When the voltage of the capacitor 714 decreases due to power supply to the load side, the phototransistor 722 on the light receiving side is turned on by the light emission of the light emitting diode 720 of the photocoupler.

ＰＷＭ制御回路４００は、負荷側への供給電力量を決める構成となる。フォトトランジスタ７２２の出力が実施例１におけるＰＷＭ制御回路６００の電圧検出信号１４５に代わる。 The PWM control circuit 400 is configured to determine the amount of power supplied to the load side. The output of the phototransistor 722 replaces the voltage detection signal 145 of the PWM control circuit 600 in the first embodiment.

以上説明したように、本実施例によれば、画像形成装置の定着制御動作に応じて動作するスイッチングＤＣ電源部の先行フィードバック（フィードフォア−ド）制御回路を取り除くことで、回路の簡素化を可能にする。 As described above, according to the present embodiment, the circuit can be simplified by removing the advance feedback (feed-forward) control circuit of the switching DC power supply that operates in accordance with the fixing control operation of the image forming apparatus. enable.

実施例３である“画像形成装置”について説明する。本画像形成装置の全体構成は、従来より知られているので、ここでの説明を省略する。以下本実施例における要部である、ＯＮ幅演算回路について説明する。 An “image forming apparatus” that is Embodiment 3 will be described. Since the entire configuration of the image forming apparatus is conventionally known, the description thereof is omitted here. The ON width arithmetic circuit, which is a main part of the present embodiment, will be described below.

本実施例は、実施例１および実施例２におけるＯＮ幅演算回路に変わりに、図８に示す構成のＯＮ幅演算回路を用いた例である。実施例１および実施例２と重複する説明は省き、図２の波形図を参照して図８のＯＮ幅演算回路の動作を説明する。 In this embodiment, an ON width arithmetic circuit having the configuration shown in FIG. 8 is used in place of the ON width arithmetic circuit in the first and second embodiments. The description of the first embodiment and the second embodiment will be omitted, and the operation of the ON width arithmetic circuit of FIG. 8 will be described with reference to the waveform diagram of FIG.

図８において、８０１は定電圧源、８０４はスイッチング素子、８０５は加算器、８０７は乗算回路を示す。 In FIG. 8, reference numeral 801 denotes a constant voltage source, 804 denotes a switching element, 805 denotes an adder, and 807 denotes a multiplication circuit.

８０１は一定電圧であり、Ｉｈ、Ｉｄ−Ｉｈの出力電圧を固定にすることで、実施例１に比べ回路を簡素化できる。そしてＩｄ−Ｉｈ、Ｉｈを決定する定電圧８０１、抵抗８０２、８０３の設定は、定着電流の算出回路に入力される使用頻度の高い通電位相角のタイミングを決め、そのタイミングにおけるＩｄ−Ｉｈ、Ｉｈで固定値として算出する。 Reference numeral 801 denotes a constant voltage. By fixing the output voltages Ih and Id-Ih, the circuit can be simplified compared to the first embodiment. The setting of the constant voltage 801 and the resistors 802 and 803 for determining Id-Ih and Ih determines the timing of the frequently used energization phase angle input to the fixing current calculation circuit, and Id-Ih and Ih at that timing. To calculate as a fixed value.

一例として、電流規格値１５Ａに対する電流値マージンを増加させるため、使用頻度の高い通電位相角が９０°である場合、通電位相角９０°における定着電流値からＩｈを決める。これによって電流規格１５Ａを高い頻度で必要とする通電位相角タイミングで、装置の高力率化によって電流値マージンを増やすことができる。この実施例ではスイッチング電源電流、定着電流の検出回路を削減することができ、単純性とコスト面からきわめて簡易な構成が実現する。 As an example, in order to increase the current value margin with respect to the current standard value 15A, when the frequently used energization phase angle is 90 °, Ih is determined from the fixing current value at the energization phase angle 90 °. As a result, the current value margin can be increased by increasing the power factor of the device at the energization phase angle timing that requires the current standard 15A at a high frequency. In this embodiment, the detection circuit for the switching power supply current and the fixing current can be reduced, and an extremely simple configuration is realized from the viewpoint of simplicity and cost.

実施例４である“画像形成装置”について説明する。本画像形成装置の全体構成は、従来より知られているので、ここでの説明を省略する。以下本実施例における要部である、ＯＮ幅演算回路について説明する。 An “image forming apparatus” that is Embodiment 4 will be described. Since the entire configuration of the image forming apparatus is conventionally known, the description thereof is omitted here. The ON width arithmetic circuit, which is a main part of the present embodiment, will be described below.

本実施例は、図１のＯＮ幅演算回路５００を、ＣＰＵ、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＡＳＩＣ（カスタムＩＣ）等とプログラムによって構成する例である。図９はこのプログラムによる処理を示すフローチャートである。 The present embodiment is an example in which the ON width arithmetic circuit 500 of FIG. 1 is configured by a CPU, a DSP (Digital Signal Processor), an ASIC (custom IC), and the like. FIG. 9 is a flowchart showing processing by this program.

図９のフローチャートと図２の電流波形図を用いて説明する。図２の定着電流値ｅのＩｈを検出するために、図９のステップ（図ではｓと表記する、以下同様）９０１において通電位相角信号のタイミングＴでホールドする。ステップ９０２においてスイッチング電源電流値Ｉｄを検出するために、位相角通電信号のタイミングでホールドする。ステップ９０３において、ステップ９０２でホールドした値からステップ９０１でホールドした値を引く。ステップ９０４において、Ｉｈをゼロクロス信号から通電位相角信号の間だけ供給するために、ゼロクロス信号から通電位相角信号の間にステップ９０３の値を出力し、通電位相角のタイミング以降は出力０にする。ステップ９０５においては、ステップ９０３の値とステップ９０４の値を加算する。そして、このステップ９０５の値にスイッチング電源の入力電流がなるように、スイッチング電源を制御する。 This will be described with reference to the flowchart of FIG. 9 and the current waveform diagram of FIG. In order to detect Ih of the fixing current value e in FIG. 2, the current is held at the timing T of the energization phase angle signal in step 901 in FIG. In step 902, in order to detect the switching power supply current value Id, it is held at the timing of the phase angle energization signal. In step 903, the value held in step 901 is subtracted from the value held in step 902. In step 904, in order to supply Ih only between the zero cross signal and the energized phase angle signal, the value of step 903 is output between the zero cross signal and the energized phase angle signal, and the output is set to 0 after the energized phase angle timing. . In step 905, the value in step 903 and the value in step 904 are added. Then, the switching power supply is controlled so that the input current of the switching power supply becomes the value of step 905.

以上説明したように、本実施例によれば、ＯＮ幅演算回路をＣＰＵ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ等とプログラムによって構成することにより、装置を小型化することができる。 As described above, according to the present embodiment, the apparatus can be reduced in size by configuring the ON width arithmetic circuit with a CPU, DSP, ASIC, etc. and a program.

実施例１における電源部の構成を示す回路図The circuit diagram which shows the structure of the power supply part in Example 1. 実施例１の電源部の制御タイミングと電圧、電流波形を示す図The figure which shows the control timing of the power supply part of Example 1, a voltage, and a current waveform. ＯＮ幅演算回路の構成を示す回路図Circuit diagram showing configuration of ON width arithmetic circuit ＰＷＭ制御回路の構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of the PWM control circuit ヒータの駆動回路の構成を示す図The figure which shows the structure of the drive circuit of a heater ゼロクロス検知回路の構成を示す図Diagram showing the configuration of the zero-cross detection circuit 実施例２における電源部の構成を示す回路図The circuit diagram which shows the structure of the power supply part in Example 2. 実施例３におけるＯＮ幅演算回路の構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of the ON width arithmetic circuit in the third embodiment 実施例４における処理を示すフローチャートFlowchart showing processing in the fourth embodiment. 従来例の電圧、電流波形を示す図Diagram showing voltage and current waveforms of conventional example

符号の説明Explanation of symbols

２００定着器
５００ＯＮ幅演算回路
６００ＰＷＭ制御回路 200 Fixing Device 500 ON Width Calculation Circuit 600 PWM Control Circuit

Claims

入力交流電源にそれぞれ接続される、定着器のヒータを通電制御する位相制御装置と、画像形成装置本体の電源である直流安定化電源装置とを備えた画像形成装置において、
前記定着器の入力電流と前記直流安定化電源装置の入力電流の合成電流の波形が、入力交流電圧の波形に対して線形に近づくように前記直流安定化電源装置の入力電流値を制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus including a phase control device that controls energization of a heater of a fixing device, and a direct current stabilization power supply device that is a power source of the image forming apparatus main body, each connected to an input AC power source,
Control for controlling the input current value of the DC stabilized power supply apparatus so that the waveform of the combined current of the input current of the fixing device and the input current of the DC stabilized power supply apparatus approaches a linear shape with respect to the waveform of the input AC voltage An image forming apparatus comprising: means.

請求項１に記載の画像形成装置において、
前記直流安定化電源装置は、前記入力交流電源を一旦第１の直流に変換し、この第１の直流を交流に変換しさらに第２の直流に変換する装置であり、
前記制御手段は、前記第１の直流の電流を制御することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1,
The DC stabilized power supply device is a device that converts the input AC power source into a first DC once, converts the first DC into AC, and further converts it into a second DC.
The image forming apparatus, wherein the control unit controls the first direct current.

請求項１に記載の画像形成装置において、
前記直流安定化電源装置は、前記入力交流電源を一旦第１の直流に変換し、この第１の直流を交流に変換しさらに第２の直流に変換する装置であり、
前記制御手段は、前記交流の電流を制御することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1,
The DC stabilized power supply device is a device that converts the input AC power source into a first DC once, converts the first DC into AC, and further converts it into a second DC.
The image forming apparatus, wherein the control means controls the alternating current.

請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、前記定着器の入力電流として、使用頻度の高い通電開始位相の電流値に相当する所定値を用いることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit uses a predetermined value corresponding to a current value of an energization start phase that is frequently used as an input current of the fixing device.