JP2015081952A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真プリンタ等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as an electrophotographic printer.
電子写真記録技術を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置には、記録紙に形成された未定着トナー像を加熱して記録紙に定着させる定着装置（定着部）が搭載されている。一般に、定着部のヒータは、商用交流電源から電力を供給されて発熱する。
トナー像の定着性を満足するためには、定着処理中、定着部の温度を安定させる必要がある。そのため、特に高速の画像形成装置では、交流波形の半波内の導通角を制御することでヒータへの電力を制御する位相制御、或いは、位相制御と波数制御を組み合わせた制御（以降、ハイブリッド制御と称する）が採用されている（特許文献１）。これらの制御は波数制御に比べて制御の更新周期が短いので、定着部の温度に応じた電力制御周期を短くでき、定着部の温度の安定化に有利である。
2. Description of the Related Art Image forming apparatuses such as copying machines and printers that use electrophotographic recording technology are equipped with a fixing device (fixing unit) that heats and fixes an unfixed toner image formed on a recording sheet to the recording sheet. Generally, the heater of the fixing unit is supplied with electric power from a commercial AC power source and generates heat.
In order to satisfy the fixing property of the toner image, it is necessary to stabilize the temperature of the fixing unit during the fixing process. Therefore, particularly in a high-speed image forming apparatus, phase control that controls the power to the heater by controlling the conduction angle in the half wave of the AC waveform, or control that combines phase control and wave number control (hereinafter referred to as hybrid control). (Referred to as Patent Document 1). Since these controls have a shorter control update period than the wave number control, the power control period corresponding to the temperature of the fixing unit can be shortened, which is advantageous in stabilizing the temperature of the fixing unit.
ところで、プリント指示が入力してから一枚目の記録紙を出力するまでの時間（ファーストプリントアウトタイム）を短くすることが望まれている。その対処方法の一つとして、プリント指示を待つスタンバイ中にもヒータに電力を供給し定着器を暖めておく手法がある。上述のように、プリント中（定着処理中）に位相制御波形を含む波形でヒータに電力供給する装置では、スタンバイ中も位相制御波形を含む波形で電力供給することが考えられる。
定着装置のヒータ駆動回路には、一般的にヒータへの電力供給時のノイズ発生を抑制するためにチョークコイルが挿入されている。しかしながら、ヒータ制御として位相制御又はハイブリッド制御を採用すると、ヒータ駆動回路のコイルにうなり音が発生してしまう。位相制御波形を含む波形で電力供給するとうなり音は発生するので、プリント中も、位相制御又はハイブリッド制御を採用した場合うなり音が発生する。プリント中はモータ等が稼働しており、これらの稼働物の音があるのでうなり音は目立たないが、スタンバイ中は音を発する稼働物は停止しており、コイルのうなり音は目立ってしまう。
By the way, it is desired to shorten the time (first printout time) from when a print instruction is input to when the first recording sheet is output. As one of the coping methods, there is a method of supplying power to the heater and warming the fixing device during standby for waiting for a print instruction. As described above, in an apparatus that supplies power to the heater with a waveform including a phase control waveform during printing (during fixing processing), it is conceivable to supply power with a waveform including the phase control waveform even during standby.
In general, a choke coil is inserted in the heater driving circuit of the fixing device in order to suppress noise generation when power is supplied to the heater. However, when phase control or hybrid control is employed as heater control, a beat sound is generated in the coil of the heater drive circuit. When power is supplied with a waveform including a phase control waveform, a beat sound is generated. Therefore, even when printing, a beat sound is generated when phase control or hybrid control is employed. During printing, the motors and the like are operating, and since there is a sound of these working objects, the groaning sound is inconspicuous.
本発明の目的は、プリント中のヒータ制御の応答性を確保ししつつ、スタンバイ時において、コイルのうなり音の発生を抑制可能な画像形成装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of suppressing the generation of a coiling sound during standby while ensuring the response of heater control during printing.
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
記録材に未定着トナー像を形成する画像形成部と、
商用交流電源からチョークコイルを介して供給される電力により発熱する発熱体を有し、前記画像形成部によって形成された未定着トナー像を加熱して記録材に定着させる定着部と、
商用交流電源から前記発熱体への電力供給を制御する制御部と、
を備えた画像形成装置において、
前記制御部は、前記画像形成部による画像形成動作を行うプリント時において、位相制御を含む制御により前記発熱体に電力供給を行い、プリント指示を待つスタンバイ時にお
いて、波数制御により前記発熱体に電力供給することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an image forming apparatus of the present invention includes:
An image forming unit for forming an unfixed toner image on a recording material;
A fixing unit that has a heating element that generates heat by electric power supplied from a commercial AC power supply via a choke coil, and that heats and fixes the unfixed toner image formed by the image forming unit to a recording material;
A control unit for controlling power supply from a commercial AC power source to the heating element;
In an image forming apparatus comprising:
The control unit supplies power to the heating element by control including phase control during printing in which an image forming operation is performed by the image forming unit, and supplies power to the heating element by wave number control during standby for waiting for a print instruction. It is characterized by supplying.
本発明によれば、プリント中のヒータ制御の応答性を確保ししつつ、スタンバイ時において、コイルのうなり音の発生を抑制可能となる。 According to the present invention, it is possible to suppress the generation of a coiling sound during standby while ensuring the responsiveness of heater control during printing.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described in this embodiment should be appropriately changed according to the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. That is, it is not intended to limit the scope of the present invention to the following embodiments.
（実施例１）
図１に本発明の実施例に係る画像形成装置１００の構成の概要を示す。給紙カセット１０１に積載された記録材（以降、記録紙Ｐ）は、ピックアップローラ１０２、給紙ローラ１０３、レジストローラ１０４を介して、所定のタイミングでプロセスカートリッジ１０５へ搬送される。プロセスカートリッジ１０５は、帯電手段１０６、現像手段１０７、クリーニング手段１０８、及び感光体ドラム１０９で一体的に構成されている。プロセスカートリッジ１０５では、像露光手段１１１から出射されるレーザ光により、公知技術である電子写真プロセスの一連の処理が行われ、感光体ドラム１０９上に未定着トナー像が形成される。転写手段１１０により、感光体ドラム１０９上の未定着トナー像が記録紙Ｐに転写されると、記録紙Ｐは定着部としての定着装置（像加熱装置）１１５において加熱加圧処理され、未定着トナー像が記録紙Ｐに定着される。その後、中間排紙ローラ１１６、排紙ローラ１１７を介して画像形成装置１００の本体外に排出され、一連のプリント動作（画像形成動作）を終える。モータ１１８は、定着装置１１５を含む各ユニットに駆動力を与えている。また、定着装置１１５は、セラミックヒータ駆動回路３００とＣＰＵ３０６により駆動及び制御が行われる。上記構成において、記録紙Ｐへの未定着トナー像の形成にかかわる構成が、本発明における画像形成部となる。
(Example 1)
FIG. 1 shows an outline of the configuration of an
図２に本発明の実施例における定着装置１１５の構成の概要を示す。定着装置１１５は、定着フィルムユニット２００と、加圧ローラ（加圧部材）２０１とを有する。定着フィルムユニット２００では、セラミックヒータ（加熱体）２０３が、不図示のバネによって、剛性部材であるステー２０９及びフィルムガイド２０６を介して、加圧ローラ２０１に対して押し付けられている。定着装置１１５は、フィルムガイド２０６の周りを回転する無端状（筒状）の定着フィルム２０２を介してセラミックヒータ２０３と加圧ローラ２０
１との間に形成されたニップ部Ｎで、記録紙Ｐを挟持搬送する。電力供給により発熱するセラミックヒータ２０３の熱を、定着フィルム２０２を介して記録紙Ｐに与えることで、記録紙Ｐ上のトナー像を溶融させ、ニップ部Ｎで加圧することで、記録紙Ｐに溶融トナーを定着させている。また、過熱保護のための過熱保護素子ユニット（２１１、２１３ａ、２１３ｂ、２１４）を備える。過熱保護素子２１４の両端子は、後述する直流電源３０２に電線２１３ａと電線２１３ｂとによって接続される。また、過熱保護素子２１４は過熱保護素子ホルダ２１１に挿設される。加圧ローラ２０１はモータ１１８とギヤで繋がっており、モータ１１８を駆動することで、加圧ローラ２０１と定着フィルム２０２が図２の矢印方向に回転する。なお、ここで説明する定着装置の構成はあくまで一例であり、他の構成、例えば、定着ローラを用いた構成でもよい。
FIG. 2 shows an outline of the configuration of the
The recording paper P is nipped and conveyed by a nip portion N formed between the
図３に本発明の実施例におけるセラミックヒータ駆動回路３００を示す。同図中、画像形成装置１００は、商用交流電源３０１からの入力電圧をセラミックヒータ２０３へリレー３０３を介して供給することにより、セラミックヒータ２０３のヒータ基板２０５に形成された発熱抵抗（発熱体）２０４を発熱させる。ヒータ基板２０５は、定着フィルム２０１の内面に接触している。セラミックヒータ駆動回路３００は、セラミックヒータ２０３に供給する電力を独立に制御するため設けられている。抵抗３０４を介してＣＰＵ（制御部）３０６からのリレー駆動信号をＯＮにし、トランジスタ３０５をＯＮにすることで、リレー３０３の駆動巻線に直流電源３０２が供給され、リレー３０３が通電状態となる。
FIG. 3 shows a ceramic
ゼロクロス検出回路３１６では、商用交流電源３０１からの入力電圧がある閾値以下の電圧になったことをＣＰＵ３０６に対してパルス信号（以下、ＺＥＲＯＸ信号）として送出する。ＣＰＵ３０６は、ＺＥＲＯＸ信号のパルスのエッジを検知し、エッジに同期してトライアック３０７の通電／遮断を行う。これにより、発熱抵抗２０４への電力供給（以降、ヒータ電力供給）が実行される。
In the zero
抵抗３０８、３０９は、それぞれトライアック３０７のためのバイアス抵抗で、フォトトライアックカプラ３１０は、画像形成装置１００の回路構成における一次・二次間の絶縁を確保するためのデバイスである。そして、フォトトライアックカプラ３１０の発光ダイオード３１０ｂに通電することによりトライアック３１０ａ、３０７をＯＮさせる。抵抗３１１は、発光ダイオード３１０ｂの電流を制限するための抵抗であり、トランジスタ３１２によりフォトトライアックカプラ３１０をＯＮ／ＯＦＦする。トランジスタ３１２は、抵抗３１３を介してＣＰＵ３０６からのヒータ駆動信号に従って動作する。サ−ミスタ３１４によって検出される温度は、温度変化に応じたサーミスタ３１４の抵抗値変化を抵抗３１５との分圧として検出され、Ａ／Ｄ変換によりデジタル値としてＣＰＵ３０６に入力される。
セラミックヒータ２０３が既定温度を超える過昇温状態を防止する一手段として、過熱保護素子２１４がセラミックヒータ２０３上に配置されている。過熱保護素子２１４は、例えばサーモスイッチや温度ヒューズである。
An
セラミックヒータ２０３と商用交流電源３０１のライン上には、ヒータ電力供給時のノイズ発生を抑制するためにチョークコイル３２０が直列に挿入（接続）される。チョークコイル３２０は、一般的にリングコアや割コアに巻線を巻き付けた構造である。コアには安価な鉄粉コアが用いられることが多く、ヒータ電力供給などの急峻な電流変動によりコアが振動することでうなり音が発生する場合がある。
On the line of the
ヒータ制御について説明する前に、一般的なヒータ制御について説明する。ヒータ制御の方式には、波数制御、位相制御、及び波数制御と位相制御を組み合わせたハイブリッド
制御がある。位相制御は、商用交流電源の一半波内の任意の位相角でヒータに備わる発熱体へ電力供給する方式であり、制御周期が短く応答性を良くするのに適している。一方、波数制御は、ヒータに備わる発熱体のオン／オフを商用交流電源の半波単位で行う方式であり、高調波電流歪みやスイッチングノイズの抑制に適している。また、ハイブリッド制御は、複数半波を一制御周期とするうちの一部の半波を位相制御し、残りを波数制御する制御方式である。ハイブリッド制御によれば、位相制御だけの場合に比較して高調波電流やスイッチングノイズの発生を抑えることができ、さらに、波数制御だけの場合に比較して制御周期を短くすることができる。商用交流電源の電圧やフリッカの発生状況に応じて、上記３つの何れかの制御方式に固定されることが一般的である。
Before describing heater control, general heater control will be described. Heater control methods include wave number control, phase control, and hybrid control that combines wave number control and phase control. Phase control is a method of supplying power to a heating element provided in a heater at an arbitrary phase angle within one half wave of a commercial AC power supply, and is suitable for improving the responsiveness with a short control cycle. On the other hand, the wave number control is a method in which the heating element provided in the heater is turned on / off in half-wave units of a commercial AC power supply, and is suitable for suppressing harmonic current distortion and switching noise. The hybrid control is a control method in which a phase of some half-waves among a plurality of half-waves as one control period is phase-controlled, and the remaining wave numbers are controlled. According to the hybrid control, generation of harmonic currents and switching noise can be suppressed as compared with the case of only phase control, and the control cycle can be shortened as compared with the case of only wave number control. In general, the control method is fixed to any one of the three control methods according to the voltage of the commercial AC power supply or the occurrence of flicker.
図４は、プリント動作とスタンバイ動作を繰り返す際の画像形成装置１００の動作、セラミックヒータ２０３の制御、セラミックヒータ２０３の温度（以降、ヒータ温度）の関係について説明したタイミング図である。ここでは、ｎ枚の連続プリント動作の後、スタンバイ動作を経て、再びプリント動作を実行する場合について説明する。
FIG. 4 is a timing diagram illustrating the relationship between the operation of the
プリント動作中は、制御の応答性が有利である位相制御又はハイブリッド制御を用いて、ヒータ温度がＴｐ（例えば２４０℃）になるようにヒータ制御を行う。本例における、プリント動作中の一制御周期は８半波である。プリント動作中、ＣＰＵ３０６は、ヒータ温度が２４０℃を維持するように、８半波毎にサーミスタ３１４の検出温度に応じた電力（検出温度に応じた波形の電流）を発熱抵抗２０４へ供給する。プリント動作が終わると同時または後回転動作中のタイミングｔ１１を起点にヒータ制御を波数制御に切換える。後回転が終わりスタンバイ動作に切り替わると、波数制御によりヒータ温度がＴｓ（例えば１２０℃）になるようなヒータ制御を行う。ＦＰＯＴ（Ｆｉｒｓｔ Ｐｒｉｎｔ Ｏｕｔ Ｔｉｍｅ）を改善するためと、停止状態の定着フィルム２０２と加圧ローラ２０１が熱くなり過ぎないようにするためである。そして、タイミングｔ１２を起点に前回転を経て新しいプリント動作が開始すると、再び位相制御又はハイブリッド制御によりヒータ温度がＴｐになるようにヒータ制御を開始する。スタンバイ時は、消費電力を低減するために、加圧ローラ２０１の駆動は停止する。
このように、制御部は、プリント時において、位相制御を含む制御によりヒータに電力供給を行い、プリント指示を待つスタンバイ時において、波数制御によりヒータに電力供給する。波数制御は、チョークコイルによるうなり音を低減させることができる。よって、プリント中のヒータ制御の応答性を確保ししつつ、スタンバイ時において、コイルのうなり音の発生を抑制可能となる。
During the printing operation, the heater control is performed so that the heater temperature becomes Tp (for example, 240 ° C.) using phase control or hybrid control, which is advantageous in control responsiveness. In this example, one control cycle during the printing operation is 8 half waves. During the printing operation, the
As described above, the control unit supplies power to the heater through control including phase control during printing, and supplies power to the heater through wave number control during standby when waiting for a print instruction. The wave number control can reduce the beat sound caused by the choke coil. Therefore, it is possible to suppress the generation of the coiling sound during standby while ensuring the responsiveness of the heater control during printing.
続いて、スタンバイ時における波数制御を用いたヒータ制御について説明する。本実施例では、一制御周期を商用交流電源３０１から入力される交流電源サイクルの４０半波とし、４０半波における所定の２半波を１００％電力供給（後述する）することで、発熱抵抗２０４への投入電力比率を５％とした場合の制御例を示す。本例では、スタンバイ中の一制御周期（４０半波）は、プリント中の一制御周期（８半波）の５倍の長さになっている。
Next, heater control using wave number control during standby will be described. In this embodiment, one control cycle is set to 40 half waves of an AC power cycle input from the commercial
図５（ａ）に商用交流電源３０１の電源波形、ＺＥＲＯＸ信号、及びヒータ制御の一制御周期における各半波に番号を付した半波番号（以下、半波Ｎｏ．とする）を示す。また、図５（ｂ）にはヒータ駆動信号の波形と、それに応じて発熱抵抗２０４に供給される電流（以降、ヒータ電流と記述する）を示す。
5A shows the power supply waveform of the commercial
図５（ｂ）において、波数制御では商用交流電源３０１の半波単位でオン／オフ制御を行う。発熱抵抗２０４に電力供給をする場合には、ＺＥＲＯＸ信号のエッジ（以下、ゼロクロスポイントという）とともにヒータ駆動信号（ＯＮ信号）をオンし、図５（ｂ）の斜線で示した部分でヒータ電流が流れ、発熱抵抗２０４に電力が供給される。この半波は１
００％供給となる（例えば、半波Ｎｏ．１）。一方、ヒータ電力供給しない場合には、ヒータ駆動信号をオフしたままとし、この半波区間の電力供給は０％となる（例えば、半波Ｎｏ．２）。この波数制御の例としては、一制御周期の４０半波において、半波ごとに１００％、０％、０％、０％、０％、１００％、・・・・、０％、０％と電力供給することで、平均すると投入電力比率は５％となる。また、一制御周期内に正半波と負半波が同じ数投入されるパターンにして、正負対称になっている。
In FIG. 5B, in the wave number control, on / off control is performed in units of half waves of the commercial
00% supply (for example, half wave No. 1). On the other hand, when heater power is not supplied, the heater drive signal is kept off, and power supply in this half-wave section is 0% (for example, half-wave No. 2). As an example of this wave number control, in 40 half waves of one control cycle, 100%, 0%, 0%, 0%, 0%, 100%,..., 0%, 0% for each half wave By supplying power, the average input power ratio is 5%. Further, the pattern is such that the same number of positive half waves and negative half waves are input within one control cycle, and is symmetrical.
本実施例では、ヒータ電力供給を行う隣り合う半波の間隔を４半波とした。この理由について、図６と図７を用いて説明する。 In this embodiment, the interval between adjacent half waves for supplying heater power is set to four half waves. The reason for this will be described with reference to FIGS.
図６の表は、波数制御を用いて発熱抵抗２０４への投入電力比率（以降、ヒータへの投入電力比率と記述する）を５％で電力供給する場合の、電力供給パターンと長期間のフリッカを定量的に表している数値であるＰｌｔ値の関係を示した一例である。Ｐｌｔ値は、ヒータへの投入電力比率、発熱抵抗２０４の抵抗値、商用交流電圧、商用交流周波数などの条件によって異なり、値が小さいほど良い状態であることを示している。一般的には、商用交流電圧値と商用交流周波数が高いかまたは、ヒータへの投入電力比率が大きいかまたは、発熱抵抗２０４の抵抗値が小さいほど、単位時間当たりの電圧変動が多く生じるので、Ｐｌｔ値は悪化する傾向にある。
The table of FIG. 6 shows the power supply pattern and long-term flicker when power supply to the heating resistor 204 (hereinafter referred to as heater input power ratio) is supplied at 5% using wave number control. It is an example which showed the relationship of the Plt value which is the numerical value which represents quantitatively. The Plt value varies depending on conditions such as the ratio of power input to the heater, the resistance value of the
本実施例では、発熱抵抗２０４への投入電力比率が５％、商用交流電圧が２３０Ｖ、商用交流周波数が５０Ｈｚの場合を例とした。ここで、図６を基に、発熱抵抗２０４の抵抗値によるＰｌｔ値の変化を説明する。
In the present embodiment, the case where the ratio of the input power to the
図６（ａ）、（ｂ）は、発熱抵抗２０４の抵抗値が各々４４Ωと５２Ωの場合において、左列は１００％電力供給する半波Ｎｏを示しており、右列はその時のＰｌｔ値を示している。なお、電力供給パターンの説明を理解し易くするために、半波Ｎｏ．１は必ず１００％電力供給するものとする。図６（ａ）と図６（ｂ）との比較から、発熱抵抗２０４の値が相対的に低い４４Ωの方が、Ｐｌｔ値は全体的に悪化していることがわかる。
6A and 6B, when the resistance value of the
また、図７（ａ）は、図６の表において半波Ｎｏ．２を１００％電力供給した場合のヒータ駆動信号と、ヒータ電流の波形を表したものである。また、図７（ｂ）は、図６の表において半波Ｎｏ．１０を１００％電力供給した場合のヒータ駆動信号とヒータ電流の波形を表したものである。どちらも、一制御周期の半波数を４０半波とした時における、所定の２半波を１００％で電力供給することにより、発熱抵抗２０４への投入電力比率が５％になっている。
7A shows a half wave No. in the table of FIG. 2 shows a heater drive signal and a heater current waveform when 100% power is supplied. 7B shows a half wave No. in the table of FIG. 10 shows a heater drive signal and a heater current waveform when 10 is supplied with 100% power. In both cases, when the half-wave number of one control cycle is 40 half-waves, the power supplied to the
図６（ａ）、（ｂ）のどちらも、半波Ｎｏ．６すなわち、ヒータ電力供給を行う隣り合う半波の間隔を４半波空けたとき、最もＰｌｔ値は低くなることがわかる。これは、図５で示した波形に相当する。また、半波Ｎｏ．２と半波Ｎｏ．４以降では、Ｐｌｔ値に大きな差異があることがわかる。また、半波Ｎｏ．２を１００％電力供給した場合、つまりヒータ電力供給する隣り合う半波が連続した時が、Ｐｌｔ値は極端に高くなる。この理由は、フリッカを定量的に測定する際、ＩＥＣに準拠した測定時間幅における実効電圧を連続測定し、その実効電圧の変動を数値化しているので、隣り合う半波が連続すると実効電圧が変動する時間幅が長くなるためである。従って、フリッカを改善するためには、ヒータ電力供給する隣り合う半波の間隔は、２半波以上空ける必要がある。 In both of FIGS. 6A and 6B, half-wave No. 6. That is, it can be seen that the Plt value is the lowest when the interval between the adjacent half waves for supplying the heater power is set to 4 half waves. This corresponds to the waveform shown in FIG. Also, half wave No. 2 and half wave no. From 4 onwards, it can be seen that there is a large difference in Plt values. Also, half wave No. 2 is 100% supplied, that is, when adjacent half-waves supplying heater power are continuous, the Plt value becomes extremely high. The reason for this is that when measuring flicker quantitatively, the effective voltage in the measurement time width conforming to IEC is continuously measured, and the fluctuation of the effective voltage is quantified. This is because the fluctuating time width becomes long. Therefore, in order to improve flicker, it is necessary that the interval between the adjacent half waves supplied with heater power be two or more half waves.
本実施例による制御によれば、２つの効果がある。１つは、プリント中のヒータの温度リップル低減に有利な位相制御又はハイブリッド制御から、スタンバイ中に波数制御に切り替えることで、モータ等の動作音や記録紙の摺擦音が無いスタンバイ中に、安価な構成でコイルのうなり音を防止できる効果がある。加えてもう１つは、スタンバイ中の波数制
御を隣り合う半波の間隔を２半波以上空けることで、フリッカを改善する効果がある。
The control according to this embodiment has two effects. One is switching from phase control or hybrid control, which is advantageous for reducing the temperature ripple of the heater during printing, to wave number control during standby, so that there is no operating noise of the motor or rubbing noise of the recording paper during standby. There is an effect that it is possible to prevent the beat sound of the coil with an inexpensive configuration. In addition, there is an effect of improving the flicker by setting the wave number control during standby at an interval of two half waves or more between adjacent half waves.
尚、本実施例の説明では一例として、一制御周期を４０半波とし、ヒータへの電力投入を４半波間隔で、発熱抵抗２０４への投入電力比率を５％とした場合の制御について説明した。しかしながら、発熱抵抗２０４へ電力供給する隣り合う半波の間隔が２半波以上空いていれば波数制御を用いた際のフリッカを改善できるので、発熱抵抗２０４への投入電力比率は５％に限定されるものではない。また、一制御周期の半波数は４０半波に限定されるものではない。
In the description of the present embodiment, as an example, the control when one control cycle is 40 half-waves, the power input to the heater is set at four half-wave intervals, and the power input ratio to the
本実施例では、商用交流電圧が２３０Ｖ、商用交流周波数が５０Ｈｚの場合を例にとり説明してきた。それ以外の商用交流電圧や商用交流周波数においてＰｌｔ値は増減するものの、Ｐｌｔ値の絶対値が変わるだけなので、同様の効果を得ることができる。また、発熱抵抗２０４の値について４４Ωと５２Ωを例に説明したが、それ以外の発熱抵抗値についても同様の説明が可能である。ただし、発熱抵抗の値によっては、実施例２で記載する一制御周期に関する条件を考慮するのが好ましい場合がある。極端に発熱抵抗値が小さい場合は、フリッカの発生を抑制できないことが懸念される。例えば、商用交流電圧が２３０Ｖで、発熱抵抗の値が２５Ωより低くなると、電圧変動の影響が無視できなくなってくるために期待する効果が得られないことが懸念される。このように、本実施例は一般的に使用されうる発熱抵抗値の範囲内において実施された場合において、特に有効な効果を得られるものである。
In this embodiment, the case where the commercial AC voltage is 230 V and the commercial AC frequency is 50 Hz has been described as an example. Although the Plt value increases or decreases at other commercial AC voltages or commercial AC frequencies, the same effect can be obtained because only the absolute value of the Plt value changes. In addition, the value of the
（実施例２）
図８〜図１２を参照して、本発明の実施例２に係る画像形成装置について説明する。本実施例では、スタンバイ時の波数制御において、フリッカの規格を満足する上で望ましい一制御周期の条件について説明する。尚、定着装置１１５の構成やセラミックヒータ駆動回路（符号）の構成については、実施例１と同じため説明は省略する。
(Example 2)
With reference to FIGS. 8 to 12, an image forming apparatus according to
国際的な規格であるＩＥＣ／ＥＮ ６１０００−３−３では、Ｐｌｔ値の上限値は０．６５と規定されている。また、フリッカは目による感じ方に大きく依存するため、個人差やランプや蛍光灯などの機器差や、環境差によっても左右する。このため、一制御周期は上記のようなフリッカの規格と、変動要因を考慮の上で設定される必要がある。 In the international standard IEC / EN 61000-3-3, the upper limit value of the Plt value is defined as 0.65. In addition, flicker greatly depends on how it is perceived by the eyes, and therefore depends on individual differences, apparatus differences such as lamps and fluorescent lamps, and environmental differences. For this reason, one control cycle needs to be set in consideration of the flicker standard as described above and the fluctuation factors.
次に、波数制御における一制御周期の設定方法の一例を示す。半波単位で正負対称を維持しつつ所望するヒータへの投入電力比率を得るためには、次のような設定方法がある。発熱抵抗２０４への投入電力比率を５％にしたい場合で、一制御周期が４０半波とした時には、実施例１で説明したようにヒータ電力供給を２半波とすれば実現できる。一方、一制御周期を８０半波とした時には、一制御周期が２倍となるので、ヒータ電力供給も２倍の４半波とすることで対応できる。同様にして、発熱抵抗２０４への投入電力比率を６％にしたい場合で、一制御周期が３４半波において電力供給を２半波とすれば５．９％が得られ、一制御周期が６６半波においては電力供給を４半波とすることにより６．１％が得られる。
Next, an example of a method for setting one control cycle in wave number control will be described. In order to obtain a desired input power ratio to the heater while maintaining positive / negative symmetry in half-wave units, there are the following setting methods. When it is desired to set the ratio of electric power supplied to the
以上のような、発熱抵抗２０４への投入電力比率と一制御周期の半波数とヒータ電力供給の半波数との関係は、次のような観点から決定される。まず、所望のヒータ温度に必要な投入電力比率を、発熱抵抗値、商用交流電圧値から求める。ヒータ制御は、一般的に所望のヒータ温度付近に設けた閾値を下回るとオンし、上回るとオフする。従って、投入電力比率が大きすぎると、ヒータ温度のリップルが大きくなり、逆に投入電力比率が小さすぎると、ヒータが温まりにくくなるので、ヒータへの電力供給を長時間行う必要がある。このような観点から、最適な投入電力比率が決められ、それを得るために商用交流周波数に応じて一制御周期の半波数と電力供給する半波数が求められる。一制御周期は長い程、
投入電力比率を精度よく設定可能である。しかし、ヒータ制御は一制御周期で行うことが一般的であるため、異なる投入電力比率への移行や、異なる温調制御方式への移行の際に、一制御周期が終了するまで待たなければならなくなる。したがって、一制御周期はできるだけ短くすることが望ましい。
The relationship between the input power ratio to the
The input power ratio can be set with high accuracy. However, since heater control is generally performed in one control cycle, it is necessary to wait until the end of one control cycle when shifting to a different input power ratio or shifting to a different temperature control method. Disappear. Therefore, it is desirable to make one control cycle as short as possible.
ここからは、スタンバイ時にセラミックヒータ２０３に対して波数制御で温調制御を行う際に、一制御周期を３４半波以上とすることが望ましいことを、図８〜図１０を用いて説明する。
From now on, it will be described with reference to FIG. 8 to FIG. 10 that it is desirable to set one control cycle to 34 half waves or more when temperature control is performed by wave number control on the
図８の表は、本実施例に係るヒータ制御の一制御周期の半波の数、及びＰｌｔ値の関係を示している。左列には一制御周期の半波の数、右列には一制御周期が３４半波の場合のＰｌｔ値を基準としたときの各制御周期におけるＰｌｔ値の変化量を記載している。表の右列でＰｌｔ値の変化量がプラスのものは悪化、マイナスのものは良化を表している。また、数値は発熱抵抗２０４への投入電力比率、発熱抵抗２０４の値、商用交流電圧値、商用交流周波数などの条件によって異なる。これらのパラメータの影響については、実施例１で記載したので、ここでの説明を省略する。
The table of FIG. 8 shows the relationship between the number of half-waves in one control cycle of the heater control and the Plt value according to this embodiment. The left column lists the number of half waves in one control cycle, and the right column lists the amount of change in the Plt value in each control cycle when the Plt value when one control cycle is 34 half waves is used as a reference. In the right column of the table, a positive change in Plt value indicates a deterioration, and a negative change indicates improvement. The numerical value varies depending on conditions such as the ratio of input power to the
図１２は、フリッカのレベルを判断するための目安として一般的に用いられる、ちらつき視感度曲線である。１０Ｈｚ時の最大感度を１として、周波数に応じたちらつき感度を数値化したものである。１０Ｈｚの周波数成分の電圧変動が最もちらつき視感度が高く、フリッカを最も悪化させることを示している。商用交流周波数が５０Ｈｚの場合、例えば、一制御周期３４半波は周波数が２．９Ｈｚであるのに対して、一制御周期２６半波は周波数が３．８Ｈｚとなる。これらの周波数は、以下の式から計算される。
一制御周期の周波数 ＝ （商用交流周波数 ×２） ÷ 一制御周期の半波数
そして、一制御周期１０半波のとき周波数は１０Ｈｚになるので、フリッカは最も悪くなる。
FIG. 12 is a flicker visibility curve that is generally used as a standard for determining the flicker level. The maximum sensitivity at 10 Hz is set to 1, and the flicker sensitivity is quantified according to the frequency. The voltage fluctuation of the frequency component of 10 Hz flickers the most, indicating that the flicker is most deteriorated. When the commercial AC frequency is 50 Hz, for example, one
Frequency of one control cycle = (Commercial AC frequency × 2) ÷ Half wave number of one control cycle And when the frequency is 10 half waves of one control cycle, the frequency becomes 10 Hz, so the flicker is worst.
図８と図１２より、一制御周期が１０半波以上の領域においては、一制御周期の半波の数が少なくなるほどヒータ電力供給に伴う電圧変動の周波数成分は１０Ｈｚに近づくため、Ｐｌｔ値は悪化することがわかる。従って、実施例１で説明したヒータ電力供給する場合における隣り合う半波の間隔を２半波以上空けたとしても、一制御周期を４０半波よりも短くしてしまうとＰｌｔ値の改善効果を十分得られない場合がある。 From FIG. 8 and FIG. 12, in the region where one control cycle is 10 half waves or more, the frequency component of the voltage fluctuation accompanying the heater power supply approaches 10 Hz as the number of half waves of one control cycle decreases, so the Plt value is It turns out that it gets worse. Therefore, even if the interval between adjacent half waves in the heater power supply described in the first embodiment is more than two half waves, if one control cycle is made shorter than 40 half waves, the effect of improving the Plt value is obtained. You may not get enough.
図９は、２つの異なる一制御周期における、ヒータ制御の一例を説明する図である。図９（ａ）は、一制御周期が３４半波の場合に１００％電力供給を２半波に固定し、図９（ｂ）は、６８半波の場合に１００％電力供給を４半波に固定して、どちらも発熱抵抗２０４への投入電力比率が５．９％となるようにしている。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of heater control in two different control cycles. FIG. 9A shows that 100% power supply is fixed to 2 half waves when one control cycle is 34 half waves, and FIG. 9B shows that 100% power supply is 4 half waves when 68 control periods are used. In both cases, the ratio of the input power to the
また、図１０の表は、図９で示した２つの異なる一制御周期における、電力供給パターンとＰｌｔ値の関係を示した一例である。図１０（ａ）、（ｂ）共に、左列は１００％電力供給する半波Ｎｏを示しており、右列はその時のＰｌｔ値を示す。なお、電力供給パターンの説明を理解し易くするために、半波Ｎｏ．１は必ず１００％電力供給するものとする。 Further, the table of FIG. 10 is an example showing the relationship between the power supply pattern and the Plt value in two different control periods shown in FIG. In both FIGS. 10A and 10B, the left column indicates a half wave No for supplying 100% power, and the right column indicates the Plt value at that time. For easy understanding of the explanation of the power supply pattern, the half wave No. 1 shall always supply 100% power.
同じ投入電力比率５．９％に基づいて作成した図１０（ａ）、（ｂ）の表を比較すると、一制御周期の半波の多い６８半波の方が、ヒータ電力供給する半波数が多くなってもＰｌｔ値は低くなることがわかる。Ｐｌｔ値を国際的な規格である０．６５と比較すると以下のようになる。一制御周期が６８半波の場合には、全ての半波Ｎｏにおいて規格を満足しているのに対して、一制御周期が３４半波の場合には、Ｎｏ．２の半波に１００％電力供給した場合においてのみ規格を越えている。ただし、Ｎｏ．２はヒータ電力供給を行う
隣り合う半波の間隔が連続となった場合であり、実施例１で述べたように２半波以上空くような電力供給パターンにすれば規格を満足できるように設定できる。
Comparing the tables of FIGS. 10A and 10B created based on the same input power ratio of 5.9%, 68 half-waves with more half-waves in one control cycle have a half-wave number for supplying heater power. It can be seen that the Plt value decreases even if the number increases. The Plt value is compared with 0.65 which is an international standard as follows. When one control cycle is 68 half-waves, the standards are satisfied for all half-waves No., whereas when one control cycle is 34 half-waves, no. The standard is exceeded only when 100% power is supplied to the second half wave. However, no.
また、図１１の表は、一制御周期３２半波、電力供給２半波における発熱抵抗２０４への投入電力比率が図１０（ａ）の表で示した一制御周期３４半波と同じ５．９％を前提にしている。発熱抵抗２０４への投入電力比率を５．９％とするために、一制御周期３２半波で測定したＰｌｔ値を１．０６倍（＝３４／３２）して電力供給パターンとＰｌｔ値の関係を算出してある。
11 is the same as the one
図１０（ａ）と図１１の表を比較すると、一制御周期が３４半波の場合には、前述のようにＮｏ．２の半波に１００％電力供給した場合においてのみＰｌｔ値が規格を越える。一制御周期が３２半波の場合には、Ｎｏ．２に加えて、Ｎｏ．１２の半波に１００％電力供給した場合にはＰｌｔ値が規格を越えている。 Comparing the table of FIG. 10A and FIG. 11, when one control cycle is 34 half-waves, as described above, no. The Plt value exceeds the standard only when 100% power is supplied to the half wave of 2. When one control cycle is 32 half waves, no. 2 in addition to No. 2 When 100% power is supplied to 12 half waves, the Plt value exceeds the standard.
これらより、ヒータ電力供給を行う隣り合う半波の間隔が２半波以上空いており、かつ、一制御周期が３４半波以上とすることで、Ｐｌｔ値を０．６５以下にすることができることがわかる。 From these, it is possible to reduce the Plt value to 0.65 or less by setting the interval between adjacent half-waves for supplying heater power to two or more half-waves and setting one control period to 34 or more half-waves. I understand.
本実施例の説明では、発熱抵抗２０４の抵抗値が４４Ω、商用交流電圧が２３０Ｖ、商用交流周波数が５０Ｈｚの場合を一例として説明した。しかし、発熱抵抗２０４の値が十分高い場合で、１００％電力供給を行う半波が連続でもＰｌｔ値の規格を満足できるのであれば、上記で説明したパラメータの条件には限定されるものではない。また、１００％電力供給が４半波以上必要な場合には、上述した観点で一制御周期と、隣り合う半波の間隔の条件を調整することで、Ｐｌｔ値の規格を満足させることができる。
In the description of the present embodiment, the case where the resistance value of the
以上より、一制御周期は３４半波以上とすれば、最も幅広い条件において、Ｐｌｔ値の規格を満足することができると言える。実施例１で説明したように、それ以外の商用交流電圧や商用交流周波数において、同様の効果を得ることができる。また、発熱抵抗２０４の抵抗値によっては、実施例１で記載したヒータ電力供給する隣り合う半波の間隔を２半波以上空けた方が好ましい場合がある。実施例１で記載したように、極端に発熱抵抗値が小さい場合は、フリッカの発生を抑制できない場合も考えられるので、現実的な発熱抵抗値の範囲内において実施された場合に、特に有効な効果が得られる。
From the above, it can be said that the standard of the Plt value can be satisfied under the widest conditions if one control period is 34 half waves or more. As described in the first embodiment, similar effects can be obtained at other commercial AC voltages and commercial AC frequencies. Further, depending on the resistance value of the
Ｐ…記録紙（記録材）、１００…画像形成装置、１１５…定着装置（定着部）、２００…定着フィルムユニット、２０３…セラミックヒータ、２０４…発熱抵抗（発熱体）、３０１…商用交流電源、３０６…ＣＰＵ（制御部）、３２０…チョークコイル P: recording paper (recording material), 100: image forming apparatus, 115: fixing device (fixing unit), 200: fixing film unit, 203: ceramic heater, 204: heating resistor (heating element), 301: commercial AC power source, 306 ... CPU (control unit), 320 ... choke coil
Claims (7)
商用交流電源からチョークコイルを介して供給される電力により発熱する発熱体を有し、前記画像形成部によって形成された未定着トナー像を加熱して記録材に定着させる定着部と、
商用交流電源から前記発熱体への電力供給を制御する制御部と、
を備えた画像形成装置において、
前記制御部は、前記画像形成部による画像形成動作を行うプリント時において、位相制御を含む制御により前記発熱体に電力供給を行い、プリント指示を待つスタンバイ時において、波数制御により前記発熱体に電力供給することを特徴とする画像形成装置。 An image forming unit for forming an unfixed toner image on a recording material;
A fixing unit that has a heating element that generates heat by electric power supplied from a commercial AC power supply via a choke coil, and that heats and fixes the unfixed toner image formed by the image forming unit to a recording material;
A control unit for controlling power supply from a commercial AC power source to the heating element;
In an image forming apparatus comprising:
The control unit supplies power to the heating element by control including phase control during printing in which an image forming operation is performed by the image forming unit, and supplies power to the heating element by wave number control during standby for waiting for a print instruction. An image forming apparatus.
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