JP3334510B2 - 熱定着装置の限流手段制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式の複写
機、プリンタおよびファクシミリなどに用いられる熱定
着装置において、この熱定着装置に対する突入電流の制
御を行うための限流手段制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子写真式の複写機などには、記
録媒体である記録紙ないし転写材などのシート上に転写
されたトナー像をシートに定着させる熱定着装置が設け
られている。

【０００３】この熱定着装置は、一般的には、例えば、
シート上のトナーを熱溶融させる定着ローラと、当該定
着ローラに圧接してシートを挟持する加圧ローラとを有
している。熱定着ローラは、円筒状に形成され、この熱
定着ローラの中心軸上には、ヒータ等の加熱装置が保持
手段により保持されている。この加熱装置は、定着ロー
ラの中心軸に位置し、加熱装置から発せられた熱は定着
ローラ内壁に輻射される。定着ローラの外壁は、その温
度が定着に適した温度（例えば、１５０〜２００℃）に
なるまで加熱される。この状態で定着ローラと加圧ロー
ラは摺接しながら互いに逆方向へ回転し、トナーが付着
したシートを挟持する。定着ローラと加圧ローラとの摺
接部（以下、ニップ部という）において、シート上のト
ナーは、定着ローラにより溶解し、両ローラから作用す
る圧力によりシートに定着される。トナーが定着した
後、定着ローラ及び加圧ローラの回転に伴い、シート
は、排紙ローラによって搬送され、排紙トレイ上に排出
される。

【０００４】このような従来の熱定着装置では、一般的
に、ユーザ側の生産性向上の要望に応えてウォームアッ
プ時間の短縮を図るために、加熱装置を構成するヒータ
の容量をアップするとともに、定着ローラを薄肉ローラ
とすることにより熱容量ダウンが行われている。

【０００５】このようなヒータの容量アップは、ヒータ
ＯＮ時にヒータへの突入電流を増大させる。この突入電
流は、ヒータＯＮ時に電源電圧を低下させるとともに、
同一ライン上の他の機器に悪影響を与える。

【０００６】また、定着ローラの熱容量ダウンは、定着
ローラの温度の変動を大きくして、ヒータのＯＮ／ＯＦ
Ｆの回数を増加させ、電源電圧の変動の回数を増加させ
る。従来の熱定着装置には、このような電源電圧の変動
を抑制するために、加熱装置に対する電源投入時の突入
電流を低減するための限流手段が設けられている。この
ような限流手段の一例が、特開平３−１０２４０９号公
報に開示されている。この限流手段の一例としてのヒー
タ駆動装置は、温度依存性ヒータの電源を制御する駆動
信号を生成する手段と、ヒータに電流制限手段を介して
電源電圧を印加する第１の回路と、ヒータに直接電源電
圧を印加する第２の回路と、ヒータの駆動信号の前縁か
ら所定時間内において第１の回路よりヒータに通電し、
所定時間以後からヒータ駆動信号の後縁までは第２の回
路によりヒータに通電し一定加熱する手段よりなること
を特徴としている。

【０００７】すなわち、ヒータオン時の一定時間のみパ
ワーサーミスタに通電することによって突入電流を抑制
し、パワーサーミスタの温度上昇を最小限に抑えて定常
温調時においても突入電流抑制作用を保持するようにし
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の技術では、ヒータの容量をアップした場合には、この
電力容量に見合った大きな限流手段が必要であるという
第１の問題点があった。また、メインスイッチをＯＮし
た際や、故障等（ＪＡＭ）が発生してリセットを行う際
には、装置のウォームアップを行うために、ヒータがＯ
Ｎとなる。そして、繰り返しリセットが発生するような
異常時には、限流手段に繰り返し突入電流が流れて、限
流手段の部品の寿命に悪影響を与えるという第２の問題
点があった。

【０００９】そこで、本発明は、上記した従来の技術の
有する問題点に鑑み提案されたもので、電源電圧の変動
に対する規格をクリアするとともに、熱定着装置が繰り
返しリセットされること等による限流手段の破損を防止
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１記載の本発明は、温度調節可能な加熱装置を
備えた熱定着装置に対する突入電流を制御するための限
流手段制御装置であって、前記加熱装置に供給する交流
電源を駆動する加熱装置駆動手段と、前記加熱装置に流
れる電流を低減する限流手段と、前記限流手段を前記加
熱装置に作用させるか否かの切り換えを行う切換手段
と、初期電源投入時またはリセット時に、前記切換手段
を制御して、前記限流手段が前記加熱装置へ作用するこ
とを禁止する切換制御手段と、を有することを特徴とす
る熱定着装置の限流手段制御装置である。

【００１１】また、請求項２に記載の発明は、前記切換
制御手段は、前記加熱装置が安定した温度で動作してい
る場合に、必要に応じて前記切換手段を動作させ、前記
限流手段を前記加熱装置に作用させるようにしたことを
特徴とする熱定着装置の限流手段制御装置である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して、
本発明の実施の形態を説明する。本発明に係る熱定着装
置は、電子写真式の複写機、プリンタおよびファクシミ
リなどにおいて、記録用紙等からなる記録媒体上の現像
剤であるトナーを溶融して定着させるための装置であ
り、限流手段制御装置は、この熱定着装置に備えた加熱
装置に対する突入電流を制御することにより、電圧の変
動を防止するための装置である。

【００１３】図１は、本発明を適用した複写機を示す中
央断面図である。本発明に係る熱定着装置の電力制御装
置は、例えば、図１に示すような複写機１に用いられ
る。この複写機１は、図１に示すように、記録用紙を収
納した用紙トレイ２と、記録用紙にトナー像を転写する
ための感光体３と、記録用紙にトナー像を定着させるた
めの定着ローラ４と、この定着ローラ４に回転可能に圧
力接触された加圧ローラ５等を主な構成要素としてい
る。

【００１４】このように構成された複写機１は、以下の
ように動作する。図１に示すように、用紙トレイ２から
搬送された記録用紙（図示せず）は、搬送路６を経て感
光体３に搬送され、未定着のトナー像が転写される。そ
して、トナー像が転写された記録用紙は、定着ローラ４
と加圧ローラ５との間のニップ部に向けて送り込まれ
る。記録用紙は、加熱された定着ローラ４の熱と、加圧
ローラ５から作用する圧力とが加えられながら、ニップ
部を通過する。このとき、未定着トナーが溶融して記録
用紙上に定着し、用紙上に定着トナー像が形成される。

【００１５】ニップ部を通過した記録用紙は、定着ロー
ラ４から自然に剥離し、あるいは先端部が定着ローラ４
の表面に摺接するように設けられた分離爪ないし分離ガ
イド７によって定着ローラ４から強制的に剥離され、排
紙トレイ８上に排出される。上記した定着ローラ４は、
熱定着装置として機能する装置で、その回転軸上にハロ
ゲンランプ等からなる熱定着ヒータ９が設けられてい
る。この熱定着ヒータ９が、定着ローラ４の外周表面を
所定の温度に加熱するための加熱装置として機能する。
そして、熱定着ヒータ９をＯＮ／ＯＦＦすることによ
り、定着ローラ４の外周表面を一定の温度に保ってい
る。

【００１６】図２に基づき、上記した熱定着ヒータ９及
びその周辺機器をさらに詳しく説明する。図２は、熱定
着ヒータ及びその周辺機器の概略構成を示したブロック
図である。本発明に用いる熱定着ヒータ９は、図２に示
すように、交流電源１０に接続されて駆動されるととも
に、熱定着ヒータ９と交流電源１０との間には、熱定着
ヒータ９をＯＮ／ＯＦＦするための第１スイッチ素子１
１が直列に接続され、さらに、第１スイッチ素子１１に
並列となるよう、限流抵抗等からなる限流手段１２と、
この限流手段１２に直列に配置された第２スイッチ素子
１３とが接続されている。さらに、第１スイッチ素子１
１及び第２スイッチ素子１３には、これらのスイッチ素
子１１，１３を制御するためのスイッチ素子制御回路１
４が接続されている。また、このスイッチ素子制御回路
１４は、ＣＰＵ（中央演算装置）１５を備えている。

【００１７】前記した第１スイッチ素子１１が、熱定着
ヒータ９を駆動するための加熱装置駆動手段として機能
し、前記した第２スイッチ素子１３が、切換手段として
機能し、前記したスイッチ素子制御回路１４が、切換制
御手段として機能する。したがって、スイッチ素子制御
回路１４は、ＣＰＵ１５からの制御信号を受けて、第１
スイッチ素子１１及び第２スイッチ素子１３に対して熱
定着ヒータ９をＯＮさせるためのヒータ温調信号等を出
力し、第１スイッチ素子１１及び第２スイッチ素子１３
では、このヒータ温調信号に基づいて熱定着ヒータ９を
ＯＮ／ＯＦＦさせて、定着ローラ４の外周表面を一定の
温度に温度調整する。

【００１８】図３に基づき、上記した熱定着ヒータ９の
制御をさらに詳しく説明する。図３は、熱定着ヒータ及
びスイッチ素子制御回路を構成するＣＰＵの概略構成を
示したブロック図である。図３に示すように、スイッチ
素子制御回路１４を構成するＣＰＵ１５は、複写機１内
に配置された図示しない他のＣＰＵなどとの間で通信を
行いながら、複写機１における複写動作の制御を行って
いる。この複写機１における複写の各動作手段、例え
ば、図１に示した感光体３や、図示しない紙送り装置等
は、ＣＰＵ１５のポートやＩ／Ｏユニットに接続され、
ＣＰＵ１５からの制御信号に基づいてタイミング制御さ
れている。

【００１９】そして、本発明に用いる限流手段制御装置
では、図３に示すように、熱定着ヒータ９により加熱さ
れる定着ローラ４の外周表面に、サーミスタ１６が取り
付けられていて、このサーミスタ１６は、ＣＰＵ１５の
Ａ／Ｄポートに接続されている。

【００２０】したがって、定着ローラ４の外周表面の温
度が変化すると、この温度変化によりサーミスタ１６の
電気抵抗値が変化し、ＣＰＵ１５のＡ／Ｄポートに入力
される電圧が変化する。ＣＰＵ１５では、この電圧変化
を予め定められた基準値と比較することにより、定着ロ
ーラ４の外周表面の温度を演算してモニタする。

【００２１】そして、ＣＰＵ１５は、第１スイッチ素子
１１及び第２スイッチ素子１３に対して、熱定着ヒータ
９をＯＮするためのヒータ温調信号を発信する。さら
に、ＣＰＵ１５は、初期電源投入時、あるいはリセット
時に、第２スイッチ素子１３に対して切換禁止信号を発
信し、限流手段１２が熱定着ヒータ９へ作用することを
禁止する。

【００２２】尚、図示しないが、ＣＰＵ１５には、変数
データを格納するために電池によりバックアップされて
いる制御ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）と、制御プ
ログラム等が格納されている制御ＲＯＭ（リードオンリ
メモリ）と、拡張Ｉ／Ｏ（入出力制御回路）等が接続さ
れている。そして、制御ＲＯＭに格納した制御プログラ
ムに従ってＣＰＵ１５が動作することにより、ＣＰＵ１
５が、切換制御手段等として機能し、第１スイッチ素子
１１及び第２スイッチ素子１３を制御する。

【００２３】次に、図４、図５に基づき、本発明に係る
限流制御装置における制御手順を説明する。図４は、本
発明に係る限流手段制御装置における制御のメインルー
チンを示したフローチャートであり、図５は、図４に示
したヒータＯＮ／ＯＦＦ処理の手順を示したフローチャ
ートである。

【００２４】図４に示すように、限流手段制御装置にお
ける処理が開始されると、ＲＡＭやその他の必要な部分
の初期化を行う（ｓｔｅｐ１）。次に、内部タイマをセ
ットして、内部タイマのカウントを開始させ（ｓｔｅｐ
２）、後に詳述するヒータＯＮ／ＯＦＦ処理（ｓｔｅｐ
３）を行い、複写機におけるその他の動作処理を行う
（ｓｔｅｐ４）。次に、内部タイマのカウントアップを
判断して（ｓｔｅｐ５）、内部タイマがカウントアップ
すると、上記した内部タイマのセット処理（ｓｔｅｐ
２）に戻って、以降の処理（ｓｔｅｐ３〜５）を繰り返
す。

【００２５】上記したヒータＯＮ／ＯＦＦ処理（ｓｔｅ
ｐ３）では、図５に示すように、まず熱定着ヒータ９を
所定温度まで加熱する等のウォームアップが完了したか
どうかを判断する（ｓｔｅｐ３−１）。

【００２６】ここで、ウォームアップが完了している場
合には、フラグ０を「０」とし（ｓｔｅｐ３−２）、一
方、ウォームアップが完了していない場合には、フラグ
０を「１」とする（ｓｔｅｐ３−３）。後に詳述する
が、このフラグ０の状態に基づいて、限流手段１２を熱
定着ヒータに作用させるか否かの切換を行う第２スイッ
チ素子１３を制御する。

【００２７】次に、熱定着ヒータ９をＯＮさせるための
ヒータ温調信号がＯＮとなっているかどうかを判断する
（ｓｔｅｐ３−４）。ここで、ヒータ温調信号がＯＮと
なっている場合、すなわち、熱定着ヒータ９に通電して
加熱を行う場合には、第２スイッチ素子１３の作動によ
る限流手段１２の作用時間をカウントするタイマ（ＴＭ
Ｏ）がカウントアップしているかどうかを判断し（ｓｔ
ｅｐ３−５）、タイマ（ＴＭＯ）がカウントアップして
いない場合には、さらに、限流手段１２が作用してから
第１スイッチ素子１１が作動するまでの遅延時間をカウ
ントするタイマ（ＴＭ１）がカウントアップしているか
どうかを判断する（ｓｔｅｐ３−６）。

【００２８】そして、両タイマ（ＴＭ０，ＴＭ１）とも
にカウントアップしていない場合には、フラグ１の状態
を判断する（ｓｔｅｐ３−７）。このフラグ１は、第２
スイッチ素子１３の作動による限流手段１２の作用状態
を示すフラグで、フラグ１が「０」であると、第２スイ
ッチ素子１３が作動せずに限流手段１２が作用していな
い状態を示し、反対にフラグ１が「１」であると、第２
スイッチ素子１３が作動して限流手段１２が作用してい
る状態を示す。

【００２９】ここで、フラグ１が「０」の場合には、両
タイマ（ＴＭ０，ＴＭ１）をセットしてカウントを開始
する（ｓｔｅｐ３−８）。両タイマ（ＴＭ０，ＴＭ１）
によりカウントする時間は、ＴＭ０＞ＴＭ１となってい
る。

【００３０】次に、フラグ０の状態を判断し（ｓｔｅｐ
３−９）、フラグ０が「０」の場合には、ヒータ制御信
号２をＯＮとして、第２スイッチ素子１３を作動させる
ことにより限流手段１２を作用させるとともに、フラグ
１を「１」として（ｓｔｅｐ３−１０）、処理を復帰す
る。

【００３１】上記したタイマ（ＴＭ０）の判断処理（ｓ
ｔｅｐ３−５）において、タイマ（ＴＭ０）がカウント
アップしている場合には、ヒータ制御信号２をＯＦＦと
して、第２スイッチ素子１３の作動を停止させることに
より限流手段１２の作用を終了させるとともに、フラグ
１を「０」として（ｓｔｅｐ３−１１）、処理を復帰す
る。

【００３２】上記したタイマ（ＴＭ１）の判断処理（ｓ
ｔｅｐ３−６）において、タイマ（ＴＭ１）がカウント
アップしている場合には、ヒータ制御信号１をＯＮとし
て、第１スイッチ素子１１を作動させることにより熱定
着ヒータ９へ電源を供給するとともに、ヒータ制御信号
１がＯＮであることを示すフラグ２を「１」として（ｓ
ｔｅｐ３−１２）、処理を復帰する。

【００３３】上記したヒータ温調信号の判断処理（ｓｔ
ｅｐ３−４）において、ヒータ温調信号がＯＦＦとなっ
ている場合、すなわち、熱定着ヒータ９に電源を供給し
ない場合には、ヒータ制御信号１及びヒータ制御信号２
をＯＦＦとするとともに、フラグ１を及びフラグ２を
「０」として（ｓｔｅｐ３−１３）、処理を復帰する。
上記した制御により、初期電源投入時あるいはリセット
時には、限流手段１２を作用させず、ウォームアップ完
了後に熱定着ヒータ９に電源を供給する際には、所定時
間（ＴＭ０で規定する時間）だけ第２スイッチ素子１３
を作動させて限流手段１２を作用させ、限流手段１２が
作用開始してから所定の遅延時間（ＴＭ１で規定する時
間）を経過後に、第１スイッチ素子１１を作動させて熱
定着ヒータ９に電源を供給する。

【００３４】次に、図６に基づいて、上記した限流手段
制御装置の制御による熱定着ヒータ９への通電状態を説
明する。図６は、限流手段制御装置の制御による熱定着
ヒータへの通電状態を示したタイムチャートである。

【００３５】図６に示すように、メインスイッチがＯＮ
となると、ウォームアップ動作として熱定着ヒータ９を
所定温度まで上昇させるために、ヒータ温調信号がＯＮ
となり、このヒータ温調信号の立ち上がりから所定の遅
延時間（ＴＭ１で規定する時間）の経過後に、ヒータ制
御信号１がＯＮとなり、第１スイッチ素子１１が作動し
て熱定着ヒータ９に電源が供給される。そして、ヒータ
温調信号がＯＦＦとなると、ヒータ制御信号もＯＦＦと
なり、熱定着ヒータ９への電源の供給が停止される。こ
の時のヒータ電流は、限流手段１２が作用していないの
で、突入電流が抑制されていない。

【００３６】そして、ウォームアップが完了し、ウォー
ムアップ完了信号が出力された後には、ヒータ温調信号
がＯＮとなると、ヒータ温調信号の立ち上がりと同時に
ヒータ制御信号２がＯＮとなり、第２スイッチ素子１３
が作動して限流手段１２が作用する。ヒータ制御信号２
は、所定時間（ＴＭ０で規定する時間）経過後にＯＦＦ
となり、第２スイッチ素子１３の作動が停止して限流手
段１２の作用が終了する。

【００３７】また、ヒータ温調信号の立ち上がりから所
定の遅延時間（ＴＭ１で規定する時間）の経過後に、ヒ
ータ制御信号１がＯＮとなり、第１スイッチ素子が作動
して熱定着ヒータ９に電源が供給される。そして、ヒー
タ温調信号がＯＦＦとなると、ヒータ制御信号もＯＦＦ
となり、熱定着ヒータ９への電源の供給が停止される。
この時のヒータ電流は、限流手段１２が作用しているの
で、突入電流が抑制されている。

【００３８】

【発明の効果】以上説明した本発明は、以下のような効
果を奏する。請求項１および請求項２記載の本発明の熱
定着装置の限流手段制御装置によれば、電源電圧の変動
を抑制することができるとともに、熱定着装置が繰り返
しリセットされること等による限流手段の寿命の低下を
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用した複写機を示す中央断面図で
ある。

【図２】 熱定着ヒータ及びその周辺機器の概略構成を
示したブロック図である。

【図３】 熱定着ヒータ及びスイッチ素子制御回路を構
成するＣＰＵの概略構成を示したブロック図である。

【図４】 本発明に係る限流手段制御装置における制御
のメインルーチンを示したフローチャートである。

【図５】 図４に示したヒータＯＮ／ＯＦＦ処理の手順
を示したフローチャートである。

【図６】 限流手段制御装置の制御による熱定着ヒータ
への通電状態を示したタイムチャートである。

【符号の説明】

１…複写機 ２…用紙トレイ ３…感光体 ４…定着ローラ ５…加圧ローラ ６…搬送路 ７…分離ガイド ８…排紙トレイ ９…熱定着ヒータ １０…交流電源 １１…第１スイッチ素子 １２…第２スイッチ素子 １３…限流手段 １４…スイッチ素子制御回路 １５…ＣＰＵ １６…サーミスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20 H02J 1/00 306 H02J 1/00 309

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度調節可能な加熱装置を備えた熱定着
   装置に対する突入電流を制御するための限流手段制御装
   置であって、 前記加熱装置に供給する交流電源を駆動する加熱装置駆
   動手段と、 前記加熱装置に流れる電流を低減する限流手段と、 前記限流手段を前記加熱装置に作用させるか否かの切り
   換えを行う切換手段と、 初期電源投入時またはリセット時に、前記切換手段を制
   御して、前記限流手段が前記加熱装置へ作用することを
   禁止する切換制御手段と、を有することを特徴とする熱
   定着装置の限流手段制御装置。
2. 【請求項２】 前記切換制御手段は、前記加熱装置が安
   定した温度で動作している場合に、必要に応じて前記切
   換手段を動作させ、前記限流手段を前記加熱装置に作用
   させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の熱
   定着装置の限流手段制御装置。