JP2008256818A - 誘導加熱定着装置およびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】他の機器からのインパルスノイズに影響されずに電源電圧や消費電流の変動に応じてインバーター回路の正確な電力制御が行える誘導加熱定着装置の提供。
【解決手段】導電性部材で形成された被加熱体と、被加熱体を誘導加熱する加熱手段と、加熱手段に高周波電流を流すインバーター回路手段と、被加熱体の温度に基いてインバーター回路手段を電力制御する温度制御手段と、インバーター回路手段に供給する電源電圧またはインバーター回路手段が消費する消費電流を整流する整流手段と、整流された電源電圧または消費電流を直流信号に変換する直流変換手段と、直流信号の値をパルス幅に変換するパルス幅変換手段と、変換されたパルス幅を計数する計数手段と、パルス幅をパルス幅変換手段から計数手段に伝達する伝達手段と、パルス幅に基づいてインバーター回路手段を電力制御する電力制御手段とを備えた誘導加熱定着装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、プリンタ、ＦＡＸ、複写機、複合機などの画像形成装置に用いられ、誘導加熱を利用して定着を行う誘導加熱定着装置およびこれを備えた画像形成装置に関する。

従来、プリンタ、ＦＡＸ、複写機、複合機などの画像形成装置においては、記録用紙に静電付着されたトナー画像を溶融圧着させるために、商用電源と電気的に分離された制御装置によって誘導加熱手段を制御し、被加熱体を加熱する誘導加熱定着装置が使用されている。

誘導加熱定着装置として、発熱体に対向配置させた励磁コイルへの最大供給可能な電力を設定するため、供給電源のＡＣ電圧を基準電圧と比較し、ＡＣ電圧が０Ｖから基準電圧に達するまでの時間を、商用電源側から制御装置側に絶縁型半導体素子で伝達し、その時間をカウントしてＡＣ電圧値を推定し、推定したＡＣ電圧に基づいて供給可能な電力の制御信号を設定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−３０１４４２号公報

しかしながら、上記従来の技術においては、以下のような問題が生ずる。

特許文献１に記載された従来の技術では、ＡＣ電源の電圧波形を直接処理し、０Ｖから基準電圧までの時間をカウントして絶縁型半導体素子で伝達するため、例えば同じＡＣ電源ラインにエアコンのような位相制御を伴った別の電力制御機器が接続されており、電源周波数と同期したインパルスノイズを発生させていた場合、そのインパルスノイズによって０Ｖから基準電圧（例えば、７４Ｖ）までの時間を誤認識し、正確な制御をすることができないという問題がある。

図７Ａ〜Ｅは、画像形成装置のＡＣ電源ライン上にエアコンのような位相制御を伴った別の電力制御機器が接続されている場合の、ＡＣ電源ラインの正弦波形がどのような影響を受けるかを説明した図であって、この図７Ａ〜Ｅを用いて従来の問題点を説明する。

図７Ａのように、商用電源７１から電力が供給されるＡＣ電源ライン７２に、画像形成装置７３が接続されており、さらにＡＣ電源ライン７２に、位相制御を伴った電力制御機器７４が接続される場合、同図Ｂのような商用電源７１のＡＣ電源波形７５に対して、電力制御機器７４は、同図Ｃに示すような、ＡＣ電源波形７５の０Ｖからある時間の正弦波形を削除する形の制御信号波形７６で内部の電力制御を行うため、０ＶからＡＣ電源波形７５に戻る瞬間にインパルスノイズを発生する。これに伴って、同図Ｄに示すように、ＡＣ電源ライン７２に接続されている画像形成装置７３に入力されるＡＣ電源波形７５にこのインパルスノイズ７７が重畳する。

同図Ｅは、インパルスノイズ７７が重畳したＡＣ電源波形７５のゼロクロス点近傍の拡大図であって、本来なら、０Ｖから基準電圧ＶＴまでの時間Ｔ１を検出すべきところ、基準電圧ＶＴよりも大きいインパルスノイズ７７によって時間Ｔ２で基準電圧ＶＴに達したと誤認識することになる。これに基いて、供給可能な電力を推定するので、従来のものでは画像形成装置７３に対しては適正な電力制御が行えない。

本発明は、かかる問題点に鑑みて為されたものであり、ＡＣ電源ラインに電源周波数と同期したインパルスノイズを発生させる位相制御を伴った電力制御機器が接続され、同じＡＣ電源ラインに接続されている画像形成装置のＡＣ電源波形にこのインパルスノイズが重畳している場合でも、ＡＣ電源波形をインパルスノイズに影響されることなく処理することにより、ＡＣ電源電圧などを正確に計測でき、インバーターなどの消費電力を安定に制御することのできる誘導加熱定着装置およびこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、導電性部材で形成された被加熱体と、被加熱体に近接して配設され、被加熱体に誘導電流を生じさせて被加熱体を発熱させる加熱手段と、加熱手段に高周波電流を流すインバーター回路手段と、被加熱体の温度と所定の温度との差に応じてインバーター回路手段の電力を制御する温度制御手段と、インバーター回路手段に供給する電源電圧に関する波形またはインバーター回路手段が消費する消費電流に関する波形を整流する整流手段と、整流手段で整流された電源電圧に関する波形または消費電流に関する波形を直流信号に変換する直流変換手段と、直流変換手段で変換した直流信号の値をパルス幅に変換するパルス幅変換手段と、パルス幅変換手段で変換されたパルス幅を所定の周期で計数する計数手段と、パルス幅をパルス幅変換手段から計数手段に伝達する伝達手段と、計数手段で計数されたパルス幅に基づいて、インバーター回路手段の電力を制御する電力制御信号を出力する電力制御手段とを備えたものである。

本発明に係る誘導加熱定着装置によれば、ＡＣ電源ラインに位相制御を伴った電力制御機器が接続され、この電力制御機器が電源周波数と同期したインパルスノイズを発生させており、その結果ＡＣ電源ラインに接続されている画像形成装置のＡＣ電源にこのインパルスノイズが重畳している場合でも、インバーター回路手段に供給する電源電圧またはインバーター回路手段で消費する消費電流を、直流変換手段で直流信号に平滑するため、インパルスノイズを吸収することができる。

したがって、インパルスノイズに影響されずに電源電圧または消費電流を検出することができ、インバーター回路手段の正確な電力制御が行える。

本発明の第１の態様に係る誘導加熱定着装置は、導電性部材で形成された被加熱体と、被加熱体に近接して配設され、被加熱体に誘導電流を生じさせて被加熱体を発熱させる加熱手段と、加熱手段に高周波電流を流すインバーター回路手段と、被加熱体の温度と所定の温度との差に応じてインバーター回路手段の電力を制御する温度制御手段と、インバーター回路手段に供給する電源電圧に関する波形またはインバーター回路手段が消費する消費電流に関する波形を整流する整流手段と、整流手段で整流された電源電圧に関する波形または消費電流に関する波形を直流信号に変換する直流変換手段と、直流変換手段で変換した直流信号の値をパルス幅に変換するパルス幅変換手段と、パルス幅変換手段で変換されたパルス幅を所定の周期で計数する計数手段と、パルス幅をパルス幅変換手段から計数手段に伝達する伝達手段と、計数手段で計数されたパルス幅に基づいて、インバーター回路手段の電力を制御する電力制御信号を出力する電力制御手段とを備えたものである。

これによれば、ＡＣ電源ラインに接続されている画像形成装置のＡＣ電源に他の装置により発生したインパルスノイズが重畳している場合でも、インバーター回路手段に供給する電源電圧またはインバーター回路手段で消費する消費電流を直流変換手段で直流信号に平滑するため、インパルスノイズを吸収することができ、正確に電源電圧または消費電流を検出してインバーター回路手段の正確な電力制御が行える。

本発明の第２の態様に係る誘導加熱定着装置は、本発明の第１の態様に係る誘導加熱定着装置において、伝達手段は、絶縁型半導体素子を用いてパルス幅を計数手段に伝達し、パルス幅変換手段は、絶縁型半導体素子の蓄積時間よりも長い時間を有したパルス幅を生成することを特徴とするものである。

これによれば、絶縁型半導体素子を用いてパルス幅を計数手段に伝達し、絶縁型半導体素子の蓄積時間よりも長い時間を有したパルス幅を生成するので、絶縁型半導体素子のような安価な伝達手段を用いてもその蓄積時間に影響されずに正確にパルス幅を計数手段に伝達でき、インバーター回路手段の正確な電力制御が行える。

本発明の第３の態様に係る誘導加熱定着装置は、本発明の第１の態様に係る誘導加熱定着装置において、電力制御手段は、計数手段で計数されたパルス幅に基づいてインバーター回路手段の電力を制御する、パラレル信号からなる制御信号を出力する制御手段と、制御信号をシリアル信号からなる電力制御信号に変換する変換手段とを備えたことを特徴とするものである。

これによれば、計数手段で計数されたパルス幅に基いて制御手段でパラレル信号を生成し、変換手段でこのパラレル信号をシリアル信号に変換した電力制御信号でインバーター回路手段の電力制御を行うので、パラレル信号を操作することで加熱出力の制御を行うことができるようになり、インバーター回路手段の電力制御を容易にすることができる。

本発明の第４の態様に係る誘導加熱定着装置は、本発明の第１の態様に係る誘導加熱定着装置において、電力制御手段は、計数手段で計数されたパルス幅に基づいてインバーター回路手段の電力を制御する、シリアル信号からなる制御信号を出力する制御手段と、制御信号をパラレル信号からなる電力制御信号に変換する変換手段とを備えたことを特徴とするものである。

これによれば、計数手段で計数されたパルス幅に基いて制御手段でシリアル信号を生成し、変換手段でこのシリアル信号をパラレル信号に変換した電力制御信号でインバーター回路手段の電力制御を行うので、伝達手段はシリアル信号が伝達されるため安価で簡易的な信号変換により電力制御信号を伝達することができる。

本発明の第５の態様に係る誘導加熱定着装置は、本発明の第１の態様に係る誘導加熱定着装置において、電力制御手段は、計数手段で計数されたパルス幅に基づいてインバーター回路手段の電力を制御する、デューティー比が異なるデジタル信号からなる制御信号を出力する制御手段と、制御信号をアナログ信号からなる電力制御信号に変換する変換手段とを備えたことを特徴とするものである。

これによれば、計数手段で計数されたパルス幅に基いて制御手段でデューティー比の異なるデジタル信号を生成し、変換手段でこれをアナログ信号に変換した電力制御信号でインバーター回路手段の電力制御を行うので、制御量に応じたデューディー比を変えるだけで電力制御を行うことができるようになり、安価で簡易的な信号変換により電力制御信号を伝達することができる。

本発明の第６の態様に係る画像形成装置は、第１の態様から第５の態様のいずれかに記載の誘導加熱定着装置を備えた画像形成装置である。

これによれば、第１の態様から第５の態様における誘導加熱定着装置と同じ作用効果を得ることが出来る。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る誘導加熱定着装置が適用される画像形成装置の構成を示す図である。

図１に示す画像形成装置は、原稿画像を読み取る画像読み取り部１と、帯電、露光、現像および転写の各プロセスを経て記録紙に画像を形成する画像形成部２と、この画像形成部２に記録紙を供給するために記録紙を収納する記録紙収納ボックス４と、記録紙収納ボックス４から供給された記録紙に画像形成部２で形成されたトナー画像を誘導加熱により定着する誘導加熱定着部３と、誘導加熱定着部３で画像が定着された記録紙が排出され、排出された記録紙を収納する排紙部５とから構成される。

画像形成部２は、帯電ドラム１２に電荷を帯電させるための帯電ユニット７および帯電ローラー１１と、帯電ドラム１２に潜像を形成するためのＬＳＵ（レーザースキャナーユニット）１３と帯電ドラム１２に形成された潜像にトナーを付着させる現像ユニット１４および現像ローラー１５と、帯電ドラム１２に付着したトナーを記録紙に転写する転写ローラー１６から構成される。

誘導加熱定着部３は、本実施の形態に係る誘導加熱定着装置であって、記録紙に転写したトナーと誘導加熱によって加熱された被加熱体とを密着させることでトナー像を融解させて記録紙上に定着させる。

図２は、本実施の形態に係る誘導加熱定着部３の内部の構成を示すブロック図である。

誘導加熱定着部３は、図２で示したように、導電性部材で形成された被加熱体２０１と、被加熱体２０１に近接して配設され、被加熱体２０１に誘導電流を生じさせて発熱させるための加熱手段としてのコイル２０２と、コイル２０２に高周波電流を流すためのインバーター回路（高周波電源回路）２０３とを備えており、記録紙収納ボックス４から供給された記録紙上に形成されたトナー像を融解させて該記録紙上へ定着する。

誘導加熱定着部３は、図２に示すように、インバーター回路２０３とコイル２０２を含む１次回路２０４と、１次回路２０４から離間された、被加熱体２０１を含む２次回路２０５とから構成される。

１次回路２０４は、さらに、商用電源２０６を整流し直流電圧に平滑する整流・平滑回路２０７と、インバーター回路２０３の消費電流を電圧に変換するための電流−電圧変換回路２０８と、変換された電圧を整流・平滑する整流・平滑回路２０９とを有する。

１次回路２０４はさらに、整流・平滑回路２０７で整流・平滑された直流電圧値をパルス幅に変換するパルス幅変換回路２１０と、パルス幅変換回路２１０で変換されたパルス幅を２次回路側２０５に伝達する絶縁型半導体素子２１１とを有する。

１次回路２０４はさらに、整流・平滑回路２０９で整流・平滑された直流電圧値をパルス幅に変換するパルス幅変換回路２１２と、パルス幅変換回路２１２で変換されたパルス幅を２次回路２０５側に伝達する絶縁型半導体素子２１３とを有する。

１次回路２０４はさらに、インバーター回路２０３を制御する制御信号を２次回路２０５から１次回路２０４に伝達する絶縁型半導体素子２１４と、絶縁型半導体素子２１４からの出力を計数してインバーター回路２０３に電力制御信号を出力するカウンター２１５とを有する。

２次回路２０５は、絶縁型半導体素子２１１および絶縁型半導体素子２１３から伝達されたパルス幅を計数するカウンター２１６と、被加熱体２０１の近傍に設置され、被加熱体２０１の温度を計測するサーミスタ２１７と、カウンター２１６でのパルス幅計数情報およびサーミスタ２１７からの温度情報に基づいてインバーター回路２０３を制御する制御信号を出力する出力制御手段２１８とを有する。

本実施の形態では、出力制御手段２１８と絶縁型半導体素子２１４とカウンター２１５とで電力制御手段が構成されており、またサーミスタ２１７と出力制御手段２１８と絶縁型半導体素子２１４とカウンター２１５とで温度制御手段が構成されている。

また、本実施の形態では、電流−電圧変換回路２０８でインバーター回路２０３の消費電流を電圧に変換したが、本発明はこれに限ることなく、インバーター回路２０３の消費電流をそのまま整流・平滑回路２０９で整流および平滑し、その結果得られた直流電流値をパルス幅変換回路２１２でパルス幅に変換しても良い。

このような構成により、本実施の形態の誘導加熱定着装置は、商用電源２０６の電源電圧が変動した場合や、被加熱体２０１の負荷変動によりインバーター回路２０３の消費電流が変動した場合でも、次のようにしてインバーター回路２０３の正確な制御を行うことができる。

まず、整流・平滑回路２０７で整流・平滑された直流電圧値をパルス幅に変換するパルス幅変換回路２１０とパルス幅変換回路２１０で変換されたパルス幅を２次回路２０５側に伝達する絶縁型半導体素子２１１とにより、商用電源２０６の電圧を２次回路２０５のカウンター２１６に伝達する。

また、インバーター回路２０３の消費電流を電圧に変換するための電流−電圧変換回路２０８と、変換された電圧を整流・平滑する整流・平滑回路２０９と、整流・平滑回路２０９で整流・平滑された直流電圧値をパルス幅に変換するパルス幅変換回路２１２とパルス幅変換回路２１２で変換されたパルス幅を２次回路２０５側に伝達する絶縁型半導体素子２１３とにより、インバーター回路２０３の消費電流値を２次回路２０５のカウンター２１６に伝達する。

次に、カウンター２１６は、絶縁型半導体素子２１１および絶縁型半導体素子２１３から伝達されたパルス幅を所定の周期で計数し、計数結果をそれぞれ商用電源２０６の電源電圧値として、またインバーター回路２０３の消費電流値として出力制御手段２１８に出力する。

出力制御手段２１８は、カウンター２１６で計数して出力された電源電圧値と消費電流値を乗算してインバーター回路２０３の消費電力を算出し、予め定めて目標とした所定の投入電力値との差分に応じてインバーター回路２０３を制御するための制御信号値を決定する。

出力制御手段２１８はインバーター回路２０３を制御するための制御信号値に基づいて、絶縁型半導体素子２１４の蓄積時間よりも充分に長いパルス幅を作成し、絶縁型半導体素子２１４によりこのパルス幅を１次回路２０４のカウンター２１５に伝達する。カウンター２１５は伝達されたパルス幅を計数し、計数された情報に対応した、インバーター回路２０３を制御する電力制御信号を生成してインバーター回路２０３に投入する。

以上のプロセスを繰り返すことにより、出力制御手段２１８はインバーター回路２０３が供給可能な最大電力を越えずに、インバーター回路２０３の供給電力を目標電力に安定に制御することができる。

さらに、出力制御手段２１８は、被加熱体２０１の温度が記録紙に転写したトナーが溶融可能な温度に達するまで、トナーが溶融可能な温度とサーミスタ２１７で読み取った被加熱体２０１の温度との差分に応じて目標電力を算出し、インバーター回路２０３への供給電力を設定することを繰り返す。この温度制御に関しては、従来から行われている方法で行えばよい。

以上の構成からなる本実施の形態にかかる誘導加熱定着装置の動作を図３Ａ〜Ｅおよび図４Ａ〜Ｃに示す波形図を用いて説明する。

図３Ａ〜Ｅは本実施の形態における商用電源２０６の電源電圧またはインバーター回路２０３の消費電流の正弦波形をパルス幅に変換し、このパルス幅を出力制御手段２１８で電圧値または電流値に変換するまでの動作を示す図である。

まず、商用電源２０６の電源電圧について説明する。

図３Ａは、ＡＣ電源ラインの電圧波形を示した図である。本実施の形態の画像形成装置が接続されたＡＣ電源ラインと同じＡＣ電源ラインに、電源周波数と同期したインパルスノイズを発生させる位相制御を伴った電力制御機器が接続されていると、図３Ａに示すように、本実施の形態の画像形成装置のＡＣ電圧波形３０１にもこのインパルスノイズ３０２が重畳する。

図３Ｂは、整流・平滑回路２０７によって正弦波の電圧源波形３０１を全波整流波形に変換した波形図である。全波整流波形３０３にはまだインパルスノイズ３０２が重畳されたままである。

図３Ｃは、整流・平滑回路２０７によって全波整流波形３０３を直流電圧に平滑した波形図である。整流・平滑回路２０７で全波整流波形３０３を平滑するので、この段階でインパルスノイズが除去された直流電圧値Ｖの直流電圧波形３０４が得られる。

図３Ｄは、整流・平滑回路２０７によって整流・平滑された直流電圧波形３０４の直流電圧値をパルス幅に変換するパルス幅変換回路２１０の出力波形を示した図である。パルス幅変換回路２１０は、直流電圧波形３０４の直流電圧値Ｖを、絶縁型半導体素子２１１の蓄積時間よりも充分に長いパルス幅ＰＷを有するパルス信号３０５に変換する。

図３Ｅは、パルス幅変換回路２１０の出力であるパルス信号３０５のパルス幅ＰＷを絶縁型半導体素子２１１でカウンター２１６に伝達したあと、伝達されたパルス幅ＰＷをカウンター２１６で予め定められた周期Ｔでカウントする様子を模式的に示した図である。カウント数が１００であった場合はカウント値を１００とする。出力制御手段２１８は、このカウント値を電源電圧値に変換する。

次に、インバーター回路２０３の消費電流の場合について説明する。

インバーター回路２０３の消費電流は電流−電圧変換回路２０８により電圧波形に変換されるため、位相制御を伴った電力制御機器が同じＡＣ電源ラインに接続されていると、電流−電圧変換回路２０８の出力は、上記商用電源の電源電圧の制御の場合と同様に、図３Ａに示すような波形となる。すなわち、インパルスノイズ３０２が重畳された消費電流波形３０１が電流−電圧変換回路２０８から出力される。

したがって、整流・平滑回路２０９によって正弦波の消費電流波形３０１が全波整流されると、図３Ｂに示すように、インパルスノイズ３０２が重畳された全波整流波形３０３となる。

その後、整流・平滑回路２０９によって、全波整流波形は図３Ｃに示す直流電圧波形３０４のように変換され、整流・平滑回路２０９からは平滑された直流電圧値Ｖが出力される。すなわち、同じＡＣ電源電圧にインパルスノイズを含んでいても、その波形を直流電圧に平滑するため、インパルスノイズは除去される。

整流・平滑回路２０９によって得られた直流電圧値Ｖをパルス幅変換回路２１２でパルス幅ＰＷに変換すると、その出力は図３Ｄに示すような波形となる。すなわち、パルス幅変換回路２１２は、平滑によって得た直流電圧値Ｖを絶縁型半導体素子２１３の蓄積時間よりも充分に長いパルス幅ＰＷを有するパルス信号３０５に変換する。

パルス幅変換回路２１２から出力されるパルス信号３０５のパルス幅ＰＷは絶縁型半導体素子２１３でカウンター２１６に伝達されたあと、図３Ｅに示すように、伝達されたパルス幅ＰＷをカウンター２１６で決められた周期Ｔでカウントする。出力制御手段２１８は、このカウント値をインバーター回路２０３の消費電流値に変換する。

図４Ａ〜Ｃは、図３Ｃ〜Ｅに示す、平滑した直流電圧波形をパルス幅に変換し、このパルス幅をカウントする様子を示す図である。

図４Ａに示す、平滑された直流電圧波形３０４の直流電圧値Ｖに応じて、パルス幅変換回路２１０、２１２は、直流電圧値Ｖを、図４Ｂに示す、パルス信号３０５のパルス幅ＰＷに変換する。パルス幅ＰＷの最小値は、カウンター２１６でカウントする周期Ｔ（１カウント時間）に設定する。しかし、パルス幅ＰＷを絶縁型半導体素子２１１、２１３の蓄積時間の２倍よりも長く設定することにより、この蓄積時間がばらついたとしても、そのばらつきがカウント値に影響する確率を減らすことができる。

本実施の形態では、図４Ｃに示したように、絶縁型半導体素子２１１、２１３の蓄積時間が最大５０μ秒あるとして、その４倍の２００μ秒を周期Ｔ（１カウント時間）としている。直流電圧値Ｖとパルス幅ＰＷの長さは比例させるようにし、パルス幅ＰＷのカウントを開始してから終了するまでのカウント数を記録する。本実施の形態では、カウント数は１００としており、このカウント数１００を出力制御手段２１８において１００Ｖという電圧値に変換する。

ここで、本実施の形態において、絶縁型半導体素子の蓄積時間が、電圧値あるいは電流値をカウントする際の読み取り誤差（量子化誤差）に与える影響を、本発明によりどの程度に抑えることができるかを説明する。

図５は、本実施の形態における絶縁型半導体素子の蓄積時間がパルス幅のカウント数に与える影響を説明する図である。

整流・平滑回路２０７、２０９からの出力をパルス幅変換回路２１０、２１２でパルス幅ＰＷに変換した結果、パルス幅ＰＷが３６０μ秒であった場合、絶縁型半導体素子２１１、２１３から出力されるパルス幅は、絶縁型半導体素子２１１、２１３の蓄積時間が０μ秒のときは、パルス信号３０５（信号Ａ）のパルス幅ＰＷ１に示すように３６０μ秒となり、最大の蓄積時間５０μ秒を要したときは、パルス信号３０５（信号Ａ）のパルス幅ＰＷ２に示すように４１０μ秒となる。

このように蓄積時間が２通りにばらついた場合に、カウント値がどのように変わるかを、信号Ｂを用いて説明する。カウンター２１６は絶縁型半導体素子２１１、２１３の出力パルス３０５の立下りエッジからカウントを開始する。カウンター２１６の周期Ｔ（カウント間隔）は上記のように２００μ秒に設定してあるので、パルス幅ＰＷ１が３６０μ秒であった場合はカウントは１であり、パルス幅ＰＷ２が４１０μ秒であった場合はカウントは２となる。

このように蓄積時間により絶縁型半導体素子２１１、２１３の出力パルス３０５が変化するが、蓄積時間が０μ秒から５０μ秒までばらついたときは、本来のカウントが１のところが１のままとなるのは、パルス幅変換回路２１０、２１２の出力が２００μ秒から３４９μ秒の間となり、本来のカウントが１のところが２と誤るのはパルス幅変換回路２１０、２１２の出力が３５０μ秒から３９９μ秒の間であるから、本来のカウントが１のところが２と誤る割合はカウント幅２００μ秒のうち５０μ秒相当分となる。従って、蓄積時間がばらついたとしてもカウント値に影響する確率は２５％で、かつ読み取り誤差（量子化誤差）は１カウントで済む。

本実施の形態の場合、出力制御手段２１８において１００カウントで１００Ｖに変換しているので、読み取り誤差（量子化誤差）は１Ｖとなる。

図６Ａ〜Ｃは、この誤差による影響を特許文献１に示された従来の回路の場合と比較して説明する図である。

図６Ａは絶縁型半導体素子２１１、２１３、２１４の入力と出力の関係を示す図であり、入力側での光の点滅信号が出力側の出力トランジスタで受信される。

図６Ｂは、絶縁型半導体素子２１１、２１３、２１４が発光するタイミングを示す入力波形６０１、および出力トランジスタから出力される出力波形６０２を示す図である。すなわち、絶縁型半導体２１１、２１３、２１４の発光を入力波形６０１のタイミングでオフしたときに、その出力トランジスタが出力波形６０２のタイミングでオフするまでの時間（蓄積時間）ＴＣが長くなり、立ち上がり波形が蓄積時間ＴＣの平均５０μ秒だけ遅れる。

したがって、ピーク電圧ＶＰが１４１Ｖ（１００Ｖｒｍｓ）のＡＣ電源の電圧が０Ｖから基準電圧ＶＲ（７４Ｖ）になるまでの時間を絶縁型半導体素子で計測する場合、図６Ｃに示すように、電源電圧波形６０３に対して、蓄積時間がないときは出力パルス３０５のパルス幅ｔ１が１．７６ｍ秒であるところが、５０μ秒の蓄積時間ＴＣがあるためにｔ２の１．８１ｍ秒となる。このことは、入力の発光がオフしてから１．８１ｍ秒後にＡＣ電源電圧が基準値の７４Ｖに達したと誤判断されたことになり、その結果、本来最大１００Ｖｒｍｓと推定されるべきところが９７．２Ｖｒｍｓと推定される。

すなわち、特許文献１に示す従来の技術に対して、安価な絶縁型半導体素子を用いて基準値までの時間を計測しようとした場合、２．８Ｖｒｍｓの誤差を生じることになる。しかしながら、本発明の場合、上記で説明したように、最大でも１Ｖｒｍｓの誤差に抑えることができる。

以上説明したように、本発明によれば、同じＡＣ電源ラインに接続された位相制御を伴った電力制御機器によって、このＡＣ電源ラインにインパルスノイズが重畳している場合でも、電源電圧またはインバーター回路手段の消費電流を直流変換手段で直流信号に平滑するため、インパルスノイズを吸収することができる。

したがって、インパルスノイズに影響されずに電源電圧または消費電流を検出することができ、インバーター回路手段の正確な電力制御が行える。

また、蓄積時間の長い安価な絶縁型半導体を使用しても電源電圧または消費電流の値を正確に計測することができるので、２次回路側の出力制御手段に正確な商用電源の電圧値やインバーター回路手段の電流値を正確に伝達でき、安価なコストで安定した電力制御を行うことができる。

なお、上記実施の形態における、出力制御手段２１８、絶縁型半導体素子２１４、およびカウンター２１５で構成される電力制御手段に替えて、他の電力制御手段により電力制御信号を生成する方法としていくつか挙げられる。

まず第１に、カウンター２１６で計数されたパルス幅に基づいて、出力制御手段２１８でこのパルス幅に対応するパラレル信号を生成し、このパラレル信号を絶縁型半導体素子２１４によってパラレル／シリアル変換回路に伝達し、パラレル／シリアル変換回路で生成されたシリアル信号からなる電力制御信号でインバーター回路２０３の電力を制御する方法である。

この場合は、出力制御手段２１８と絶縁型半導体素子２１４とパラレル／シリアル変換回路とで電力制御手段が構成される。この構成によれば、パラレル信号をシリアル信号に変換した電力制御信号でインバーター回路手段の電力制御を行うので、パラレル信号を操作することで加熱出力の制御を行うことができるようになり、インバーター回路手段の電力制御を容易にすることができる。

第２に、カウンター２１６で計数されたパルス幅に基づいて、出力制御手段２１８でこのパルス幅に対応するシリアル信号を生成し、このシリアル信号を絶縁型半導体素子２１４によってシリアル／パラレル変換回路に伝達し、シリアル／パラレル変換回路で生成されたパラレル信号からなる電力制御信号でインバーター回路２０３の電力を制御する方法である。

この場合は、出力制御手段２１８と絶縁型半導体素子２１４とシリアル／パラレル変換回路とで電力制御手段が構成される。この構成によれば、伝達手段はシリアル信号が伝達されるため安価で簡易的な信号変換により電力制御信号を伝達することができる。

第３に、カウンター２１６で計数されたパルス幅に基づいて、出力制御手段２１８でこのパルス幅に対応するデューティー比を有するデジタル信号を生成し、このデジタル信号を絶縁型半導体素子２１４によってデジタル／アナログ変換回路に伝達し、デジタル／アナログ変換回路で生成されたアナログ信号からなる電力制御信号でインバーター回路２０３の電力を制御する方法である。

この場合は、出力制御手段２１８と絶縁型半導体素子２１４とデジタル／アナログ変換回路とで電力制御手段が構成される。この構成によれば、制御量に応じてデューディー比を変えるだけで電力制御を行うことができるようになり、安価で簡易的な信号変換により電力制御信号を伝達することができる。

本発明によれば、インパルスノイズに影響されずに電源電圧または消費電流を検出することができ、インバーター回路手段の正確な電力制御が行えるので、電源電圧の変動や負荷の変動に影響されずに安定した定着を行うことができる。したがって、ファクシミリや複写機や複合機などの誘導加熱定着装置やこれを備えた画像形成装置に有用である。

本発明の一実施の形態に係る画像形成装置を示す構成図 同実施の形態に係る画像形成装置の誘導加熱定着部を示す構成図 Ａ〜Ｅ同実施の形態の動作を示す波形図 Ａ〜Ｃ同実施の形態の動作の詳細を示す波形図 同実施の形態の蓄積時間がパルス幅のカウントに与える影響を示す図 Ａ〜Ｃ同実施の形態と従来の技術を比較して説明する図 Ａ〜Ｅ従来の誘導加熱定着装置を説明する図

符号の説明

２ 画像形成部
３ 誘導加熱定着部
４ 記録紙収納ボックス
１１ 帯電ロ−ラー
１２ 帯電ドラム
１３ ＬＳＵ
１４ 現像ユニット
１５ 現像ローラー
１６ 転写ローラー
２０１ 被加熱体
２０２ コイル
２０３ インバーター回路
２０４ １次回路
２０５ ２次回路
２０６ 商用電源
２０７，２０９ 整流・平滑回路
２０８ 電流−電圧変換回路
２１０，２１２ パルス幅変換回路
２１１，２１３，２１４ 絶縁型半導体素子
２１５，２１６ カウンター
２１７ サーミスタ
２１８ 出力制御手段

Claims (6)

1. 導電性部材で形成された被加熱体と、前記被加熱体に近接して配設され、前記被加熱体に誘導電流を生じさせて前記被加熱体を発熱させる加熱手段と、前記加熱手段に高周波電流を流すインバーター回路手段と、前記被加熱体の温度と所定の温度との差に応じて前記インバーター回路手段の電力を制御する温度制御手段と、前記インバーター回路手段に供給する電源電圧に関する波形または前記インバーター回路手段が消費する消費電流に関する波形を整流する整流手段と、前記整流手段で整流された前記電源電圧に関する波形または前記消費電流に関する波形を直流信号に変換する直流変換手段と、前記直流変換手段で変換した前記直流信号の値をパルス幅に変換するパルス幅変換手段と、前記パルス幅変換手段で変換されたパルス幅を所定の周期で計数する計数手段と、前記パルス幅を前記パルス幅変換手段から前記計数手段に伝達する伝達手段と、前記計数手段で計数された前記パルス幅に基づいて、前記インバーター回路手段の電力を制御する電力制御信号を出力する電力制御手段とを備えた誘導加熱定着装置。
2. 前記伝達手段は、絶縁型半導体素子を用いて前記パルス幅を前記計数手段に伝達し、前記パルス幅変換手段は、前記絶縁型半導体素子の蓄積時間よりも長い時間を有した前記パルス幅を生成することを特徴とする請求項１記載の誘導加熱定着装置。
3. 前記電力制御手段は、前記計数手段で計数された前記パルス幅に基づいて前記インバーター回路手段の電力を制御する、パラレル信号からなる制御信号を出力する制御手段と、前記制御信号をシリアル信号からなる前記電力制御信号に変換する変換手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱定着装置。
4. 前記電力制御手段は、前記計数手段で計数された前記パルス幅に基づいて前記インバーター回路手段の電力を制御する、シリアル信号からなる制御信号を出力する制御手段と、前記制御信号をパラレル信号からなる前記電力制御信号に変換する変換手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱定着装置。
5. 前記電力制御手段は、前記計数手段で計数された前記パルス幅に基づいて前記インバーター回路手段の電力を制御する、デューティー比が異なるデジタル信号からなる制御信号を出力する制御手段と、前記制御信号をアナログ信号からなる前記電力制御信号に変換する変換手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱定着装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の誘導加熱定着装置を備えた画像形成装置。
   
   
   
   

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