JP3397607B2 - Heating device and image forming apparatus provided with the same - Google Patents
Heating device and image forming apparatus provided with the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、トナー像を記録材
に定着させる加熱装置、及びこれを備えた画像形成装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heating device for fixing a toner image on a recording material, and an image forming apparatus having the heating device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、複写機、レーザービームプリンタ
等の画像形成装置に装着において、紙等の記録材上に形
成されたトナー像を定着させる定着装置(加熱装置)と
して、ハロゲンヒータを熱源とする熱ローラ式の熱定着
装置やセラミック面発ヒータを熱源とするフィルム加熱
式の熱定着装置が用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, a halogen heater has been used as a heat source as a fixing device (heating device) for fixing a toner image formed on a recording material such as paper when mounted on an image forming apparatus such as a copying machine or a laser beam printer. A heat roller type heat fixing device and a film heating type heat fixing device using a ceramic surface heater as a heat source are used.
【0003】一般に、ヒータはトライアック等のスイッ
チング制御素子を介して交流電源に接続されており、こ
の交流電源により電力が供給される。定着器(定着装
置)には温度検出素子、例えばサーミスタ感温素子が設
けられており、この温度検出素子により定着器の温度が
検出され、その検出温度情報をもとに、エンジンコトン
ローラがスイッチング素子をオン/オフ制御することに
より、ヒータへの電力供給をオン/オフし、定着器の温
度が目標の一定温度に温度制御される。セラミックヒー
タへのオン/オフ制御は商用電源の位相制御又は波数制
御により行われる。Generally, the heater is connected to an AC power source via a switching control element such as a triac, and the AC power source supplies electric power. The fixing device (fixing device) is provided with a temperature detecting element, for example, a thermistor temperature sensitive element. The temperature of the fixing device is detected by this temperature detecting element, and the engine cotton roller switches based on the detected temperature information. By controlling the on / off of the element, the power supply to the heater is turned on / off, and the temperature of the fixing device is controlled to a target constant temperature. On / off control to the ceramic heater is performed by phase control or wave number control of a commercial power source.
【0004】入力商用電源の正から負又は負から正に切
り替わるポイントを含み、電源電圧の大きさがある閾値
以下になったことを報知する信号(以下「ゼロクロス信
号」という)を基に、トリガをかけて位相制御または波
数制御を行う。一般に、ゼロクロス信号はパルス信号で
あり、ゼロクロス信号がオフからオンに変化する立ち上
がりのエッジでトリガをかけてヒータの制御を行ってい
る。図7に位相制御の場合の制御を示す。同図に示すよ
うに、パルス幅twのゼロクロス信号の立ち下がりに対
して、トリガを順次、α、βとずらしていく。A trigger is generated based on a signal (hereinafter referred to as a "zero cross signal") that includes a point at which the input commercial power source is switched from positive to negative or from negative to positive, and notifies that the magnitude of the power source voltage is below a certain threshold value. Is applied to perform phase control or wave number control. Generally, the zero-cross signal is a pulse signal, and the heater is controlled by triggering at the rising edge where the zero-cross signal changes from OFF to ON. FIG. 7 shows control in the case of phase control. As shown in the figure, the trigger is sequentially shifted to α and β with respect to the falling edge of the zero-cross signal having the pulse width tw.
【0005】また、商用電源電圧に応じて、温調制御方
法を切替えたり、ヒータの立ち上げ制御を変化させたり
する場合、ある一定時間のヒータの立ち上がりスピード
をエンジンコントローラで監視し、その立ち上がりスピ
ードにより入力商用電源電圧を検知し、ヒータの制御方
法を変化させている。When the temperature control method is changed or the heater startup control is changed according to the commercial power supply voltage, the engine controller monitors the startup speed of the heater for a certain period of time, and the startup speed is increased. Detects the input commercial power supply voltage and changes the heater control method.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来、ゼロクロス信号
を基に定着器のヒータの制御を行う場合、上述のよう
に、ゼロクロス信号がオフからオンに変化する立ち上が
りのエッジでトリガをかけて行っていた。Conventionally, when the heater of the fixing device is controlled on the basis of the zero-cross signal, as described above, the zero-cross signal is triggered by the rising edge that changes from off to on. It was
【0007】ところが、ゼロクロス信号は、入力商用電
源電圧によってパルス幅が変化してしまうため、ゼロク
ロス信号がオフからオンに変わるタイミングでトリガを
かけて、ヒータの制御を行うと、前記スイッチング素子
をオン/オフするタイミングに誤差が生じてしまう。特
に、ヒータを位相制御する場合に誤差が大きくなってし
まう。However, since the pulse width of the zero-cross signal changes depending on the input commercial power supply voltage, if the heater is controlled by triggering at the timing when the zero-cross signal changes from off to on, the switching element is turned on. / There will be an error in the timing of turning off. In particular, the error becomes large when the phase of the heater is controlled.
【0008】また、商用電源電圧に応じて、制御方法を
変化させる場合、ある一定時間ヒータの立ち上がりスピ
ードをエンジンコントローラで監視し、その立ち上がり
スピードにより入力商用電源電圧を検知し、ヒータの制
御方法を変化させているため、制御方法を決定する前に
あらかじめヒータに通電する必要があった。When changing the control method according to the commercial power supply voltage, the engine controller monitors the rising speed of the heater for a certain period of time, and the input commercial power supply voltage is detected by the rising speed to determine the heater control method. Since it was changed, it was necessary to energize the heater in advance before determining the control method.
【0009】そこで、本発明は、あらかじめヒータに通
電する必要もなく、入力商用電源電圧が変化した場合で
もヒータを的確に制御できるようにした加熱装置、及び
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
ものである。Therefore, the present invention provides a heating device capable of accurately controlling the heater even when the input commercial power supply voltage changes without the need to energize the heater in advance, and an image forming apparatus having the heating device. That is the purpose.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
所定の設定温度を維持するように制御された加熱体によ
って、被加熱部材を加熱する加熱装置において、前記加
熱体に電力を供給する電力供給手段と、前記加熱体の温
度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段によって
検出された温度を基に前記加熱体が所定の設定温度を維
持するように前記電力供給手段から前記加熱体に供給さ
れる電力を制御する電力制御手段と、入力商用電源電圧
を全波整流する手段を含み、全波整流された電圧を所定
の閾値と比較することによりゼロクロス点近傍にパルス
を有するパルス信号を出力するパルス信号出力手段と、
を備え、前記電力制御手段は、前記入力商用電源電圧に
応じて変化する前記パルス信号のパルス幅を検知するパ
ルス幅検知手段と、前記パルス幅検知手段によって検知
されたパルス幅に基づいて、前記パルス信号のエッジを
基準とした前記入力商用電源のゼロクロスタイミングを
判定する判定手段と、前記判定手段によって判定された
前記入力商用電源のゼロクロスタイミングを基準とした
通電時間が前記入力商用電源電圧に応じた通電時間とな
るように、前記温度検出手段によって検出された温度及
び前記パルス幅検知手段によって検知されたパルス幅に
基づいて通電時間を制御する通電時間制御手段とを有す
る、ことを特徴とする。The invention according to claim 1 is
In a heating device for heating a member to be heated by a heating body controlled to maintain a predetermined set temperature, an electric power supply means for supplying electric power to the heating body and a temperature detecting means for detecting the temperature of the heating body. An electric power control means for controlling the electric power supplied from the electric power supply means to the heating body so that the heating body maintains a predetermined set temperature based on the temperature detected by the temperature detecting means; A pulse signal output means for outputting a pulse signal having a pulse in the vicinity of the zero-cross point by comparing the full-wave rectified voltage with a predetermined threshold value;
The power control means, based on the pulse width detected by the pulse width detection means for detecting the pulse width of the pulse signal that changes according to the input commercial power supply voltage, the pulse width detection means, determining means for determining the zero cross timing of the input commercial power source the edges of the pulse signal as a reference, relative to the zero-cross timing of the input commercial power source determined by the determining means
The energization time does not correspond to the input commercial power voltage.
In this way, there is an energization time control means for controlling the energization time based on the temperature detected by the temperature detection means and the pulse width detected by the pulse width detection means.
That, characterized in that.
【0011】請求項2に係る本発明において、前記判定
手段は、前記パルス信号のパルス幅をtwとしたとき、
前記パルス信号のエッジからtw/2経過したタイミン
グを、前記入力商用電源のゼロクロスタイミングとして
判定する、ことを特徴とする。In the present invention according to claim 2, the determining means is such that when the pulse width of the pulse signal is tw,
Timing after tw / 2 from the edge of the pulse signal
As the zero-cross timing of the input commercial power supply
The feature is that it is determined .
【0012】請求項3に係る本発明において、前記電力
制御手段は、前記電力供給手段から前記加熱体に供給さ
れる電流の導通角を制御する手段を有する、ことを特徴
とする。The present invention according to claim 3 is characterized in that the power control means has means for controlling a conduction angle of a current supplied from the power supply means to the heating body .
【0013】[0013]
【0014】請求項4に係る本発明において、前記電力
制御装置は、前記パルス信号のパルス幅に基づいて前記
入力商用電源電圧を検出するとともに、検出した入力商
用電源電圧及び前記温度検出手段によって検出された前
記加熱体の温度に基づいて、前記電力供給手段から前記
加熱体に供給される電力を制御する、ことを特徴とす
る。In the present invention according to claim 4 , the power control device detects the input commercial power supply voltage based on the pulse width of the pulse signal and detects the detected input quotient.
Use the power supply voltage and on the basis of the temperature before being detected <br/> Symbol heating member by said temperature detecting means, for controlling the power supplied to the heating body from the power supply means, characterized in that.
【0015】請求項5に係る本発明は、記録材上にトナ
ー像を形成する画像形成部と、前記トナー像を加熱して
前記記録材に定着させる定着装置と、を備える画像形成
装置において、前記定着装置を請求項1ないし請求項4
のいずれか記載の加熱装置によって構成し、前記加熱体
としてセラミック面発ヒータを使用するとともに、該セ
ラミック面発ヒータに対向配置した加圧部材と、前記セ
ラミック面発ヒータと加圧部材との間にて挟持搬送され
る定着フィルムと、を備え、前記加圧部材と定着フィル
ムとの間にて挟持搬送する記録材上のトナー像を前記セ
ラミック面発ヒータによって加熱する、ことを特徴とす
る。The present invention according to claim 5 is an image forming apparatus comprising: an image forming section for forming a toner image on a recording material; and a fixing device for heating the toner image to fix it on the recording material. The fixing device according to any one of claims 1 to 4.
A ceramic surface heater is used as the heating element, and the pressure member is arranged to face the ceramic surface heater, and the ceramic surface heater and the pressure member are arranged between the ceramic surface heater and the pressure member. And a fixing film that is nipped and conveyed by the ceramic surface heater. The toner image on the recording material that is nipped and conveyed between the pressure member and the fixing film is heated by the ceramic surface heater.
【0016】〔作用〕ゼロクロス信号のパルス幅を検知
して、例えば、パルスの幅の中央部となる時間を算出
し、ゼロクロス信号がオフからオンとなる立ち上がりエ
ッジの時間から(パルス幅/2)の時間を遅延させた時
間のタイミングで、トリガをかけて位相制御又は波数制
御を行うことにより、より真のゼロクロスのポイントに
近いところで、トリガをかけて加熱体を制御することが
できる。[Operation] The pulse width of the zero-cross signal is detected, for example, the time at the center of the pulse width is calculated, and from the time of the rising edge at which the zero-cross signal changes from off to on (pulse width / 2) By performing the phase control or the wave number control by applying the trigger at the timing of the time of delaying, the heating element can be controlled by applying the trigger at a position closer to the true zero-cross point.
【0017】また、ゼロクロス信号のパルス幅を検知
し、入力商用電源電圧を算出して、入力商用電源電圧に
対応した加熱体の制御(例えば、位相制御か波数制御か
等)に切替えることにより、各電源電圧に適した加熱体
の制御を選択することができる。Further, by detecting the pulse width of the zero-cross signal, calculating the input commercial power supply voltage, and switching to control of the heating element corresponding to the input commercial power supply voltage (for example, phase control or wave number control), The control of the heating element suitable for each power supply voltage can be selected.
【0018】さらに、温度検出素子が検出する温度と、
ゼロクロス信号のパルス幅を基に算出した入力商用電源
電圧とから、加熱体に供給する電力の初期値を決定する
ことにより、加熱体に通電することなく、加熱体の立ち
上げの初期値を決定することができる。Further, the temperature detected by the temperature detecting element,
By determining the initial value of the electric power supplied to the heating element from the input commercial power supply voltage calculated based on the pulse width of the zero-cross signal, the initial value for starting the heating element is determined without energizing the heating element. can do.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。
〈実施の形態1〉以下、図面に基づき説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. <Embodiment 1> Hereinafter, description will be given with reference to the drawings.
【0020】図1は、電子写真プロセスを用いた画像形
成装置の概略構成を示す縦断面図である。同図の画像形
成装置は、レーザプリンタである。FIG. 1 is a vertical sectional view showing a schematic structure of an image forming apparatus using an electrophotographic process. The image forming apparatus in the figure is a laser printer.
【0021】同図に示す画像形成装置は、画像形成装置
本体(以下「装置本体」という)101を備えており、
装置本体101の右側には、紙等の記録材(被加熱部
材)Sを収納する給紙カセット102が着脱自在に装着
されている。装着状態の給紙カセット102の先端側
(記録材搬送方向下流側)の上方には、給紙カセット1
02内の記録材S有無を検知するカセット有無センサ1
03が配置され、また先端部近傍には、給紙カセット1
02の記録材Sのサイズを検知するカセットサイズセン
サ104(複数個のマイクロスイッチで構成される)が
配置されている。また、給紙カセット102内の記録材
Sの先端部に対応する位置に、記録材Sを給紙カセット
102から送り出す給紙ローラ105が配設されてい
る。そして、給紙ローラ105の下流には記録材Sを後
述の感光ドラム117上のトナー像(被加熱部材)に同
期搬送するレジストローラ対106が設けられている。
また、レジストローラ対106の下流にはレーザスキャ
ナ部107からのレーザ光に基づいて記録材S上にトナ
ー像を形成する画像形成部108が設けられている。さ
らに、画像形成部108の下流には記録材S上に形成さ
れたトナー像を熱定着する定着器109が設けられてお
り、定着器109の下流には排紙部の搬送状態を検知す
る排紙センサ110、記録材Sを排出する排紙ローラ1
11、記録の完了した記録材Sを積載する積載トレイ1
12が設けられている。The image forming apparatus shown in FIG. 1 includes an image forming apparatus main body (hereinafter referred to as “apparatus main body”) 101,
On the right side of the apparatus main body 101, a paper feed cassette 102 that stores a recording material (heated member) S such as paper is detachably attached. Above the leading end side (downstream side in the recording material conveyance direction) of the mounted paper feed cassette 102, the paper feed cassette 1
Cassette presence sensor 1 for detecting the presence or absence of the recording material S in 02
03 is placed, and the paper feed cassette 1 is provided near the tip.
A cassette size sensor 104 (composed of a plurality of micro switches) for detecting the size of the recording material S of No. 02 is arranged. Further, a paper feed roller 105 for sending the recording material S out of the paper feed cassette 102 is arranged at a position corresponding to the leading end of the recording material S in the paper feed cassette 102. A registration roller pair 106 that conveys the recording material S in synchronization with a toner image (member to be heated) on a photosensitive drum 117 described later is provided downstream of the paper feed roller 105.
An image forming unit 108 that forms a toner image on the recording material S based on laser light from the laser scanner unit 107 is provided downstream of the registration roller pair 106. Further, a fixing device 109 that thermally fixes the toner image formed on the recording material S is provided downstream of the image forming unit 108, and a fixing device 109 that detects the conveyance state of the paper discharging unit is provided downstream of the fixing device 109. Paper sensor 110, discharge roller 1 for discharging recording material S
11. Stacking tray 1 for stacking recording materials S for which recording has been completed
12 are provided.
【0022】また、前記レーザスキャナ107は、後述
する外部装置131から送出される画像信号(画像信号
VDO)に基づいて変調されたレーザ光を発光するレー
ザユニット113、このレーザユニット113からのレ
ーザ光を後述する感光ドラム117上に走査するための
ポリゴンミラー及びこれを駆動するポリゴンモータ11
4a、結像レンズ115、折り返しミラー116等によ
って構成されている。Further, the laser scanner 107 is a laser unit 113 for emitting a laser beam modulated based on an image signal (image signal VDO) sent from an external device 131 described later, and the laser beam from the laser unit 113. And a polygon motor 11 for driving the same to scan a photosensitive drum 117 described later
4a, an imaging lens 115, a folding mirror 116, and the like.
【0023】そして、画像形成部108は、公知の電子
写真プロセスに必要な、感光ドラム117、1次帯電ロ
ーラ119、現像器120、転写帯電ローラ121、ク
リーナ122等から構成されている。また、定着器10
9は、定着フィルム109a、加圧ローラ109b、定
着フィルム内部に設けられた加熱体としてのセラミック
ヒータ(セラミック面発ヒータ)109c、セラミック
ヒータ109cの表面温度を検出するサーミスタ(温度
検知手段)109d等によって構成されている。The image forming section 108 is composed of a photosensitive drum 117, a primary charging roller 119, a developing device 120, a transfer charging roller 121, a cleaner 122, etc., which are necessary for a known electrophotographic process. In addition, the fixing device 10
Reference numeral 9 denotes a fixing film 109a, a pressure roller 109b, a ceramic heater (ceramic surface heater) 109c as a heating element provided inside the fixing film, a thermistor (temperature detecting means) 109d for detecting the surface temperature of the ceramic heater 109c, and the like. It is composed by.
【0024】また、装置本体101の下部に配設された
メインモータ123は、給紙ローラ105に対しては給
紙ローラクラッチ124を介して、またレジストローラ
対106に対してはレジストローラ125を介して駆動
力を与えており、さらに感光ドラム117を含む画像形
成部108の各ユニット、定着器109、排紙ローラ1
11にも駆動力を与えている。Further, the main motor 123 arranged at the lower portion of the apparatus main body 101 mounts the feed roller 105 via the feed roller clutch 124 and the registration roller pair 106 to the registration roller pair 106. Driving force is applied via each unit of the image forming unit 108 including the photosensitive drum 117, the fixing device 109, and the paper discharge roller 1.
11 is also given a driving force.
【0025】また、装置本体101の上部には、エンジ
ンコントローラ126が配設されており、このエンジン
コントローラ126は、後述のビデオコントローラ12
7からインターフェイス128を介して送られてくる情
報に基づいて、レーザスキャナ部107、画像形成部1
08、定着器109による電子写真プロセスの制御、前
記装置本体101内の記録材Sの搬送制御を行ってい
る。An engine controller 126 is provided above the apparatus main body 101. The engine controller 126 is a video controller 12 which will be described later.
7, the laser scanner unit 107, the image forming unit 1 based on the information sent from the interface unit 7 through the interface 128.
08, the electrophotographic process is controlled by the fixing device 109, and the conveyance control of the recording material S in the apparatus main body 101 is performed.
【0026】そして、127はビデオコントローラであ
り、パーソナルコンピュータ等の外部装置131と汎用
のインタフェース(セントロニクス、RS232C等)
130で接続されており、この汎用インタフェース13
0から送られてくる画像情報をビットデータに展開し、
そのビットデータをVDO信号として、エンジンコント
ローラ126へ送出している。Reference numeral 127 denotes a video controller, which is a general-purpose interface with an external device 131 such as a personal computer (Centronics, RS232C, etc.).
This general-purpose interface 13 is connected by 130.
The image information sent from 0 is expanded into bit data,
The bit data is sent to the engine controller 126 as a VDO signal.
【0027】なお、同図中の129は、装置本体101
内の昇温を防止すべく設けられたファンである。Numeral 129 in the figure is the apparatus main body 101.
It is a fan provided to prevent the temperature rise inside.
【0028】図2に、セラミックヒータの駆動回路を示
す。1は本画像形成装置を接続する交流電源で、本画像
形成装置は商用電源をACフィルタ2を介してセラミッ
クヒータ3へ供給することによりセラミックヒータ3を
発熱させる。このセラミックヒータ3への電力の供給に
ついては、トライアック4により通電、遮断を行う。抵
抗5、6は、トライアック4のためのバイアス抵抗でフ
ォトトライアックカプラ7は、一次、二次間の沿面距離
を確保するためのデバイスである。フォトトライアック
カプラ7の発光ダイオードに通電することによりトライ
アック4をオンする。抵抗8は、フォトトライアックカ
プラ7の電流を制限するための抵抗であり、トランジス
タ9によりオン/オフする。トランジスタ9は、抵抗1
0を介してエンジンコントローラ(制御手段)11から
のオン信号に従って動作する。FIG. 2 shows a drive circuit for the ceramic heater. Reference numeral 1 denotes an AC power source for connecting the image forming apparatus. The image forming apparatus supplies a commercial power source to the ceramic heater 3 via the AC filter 2 to heat the ceramic heater 3. Regarding the supply of electric power to the ceramic heater 3, the triac 4 is energized and cut off. The resistors 5 and 6 are bias resistors for the triac 4, and the phototriac coupler 7 is a device for ensuring a creepage distance between the primary and secondary sides. The triac 4 is turned on by energizing the light emitting diode of the phototriac coupler 7. The resistor 8 is a resistor for limiting the current of the phototriac coupler 7, and is turned on / off by the transistor 9. Transistor 9 has resistance 1
It operates according to an ON signal from the engine controller (control means) 11 via 0.
【0029】また、ACフィルタ2を介して交流電源1
は、整流器12によって整流され、その整流された電圧
は、抵抗13、ツェナーダイオード14、コンデンサ1
5、抵抗16を介して、トランジスタ17に入力され
る。商用交流電源1の電圧が、抵抗13、ツェナーダイ
オード14、コンデンサ15、抵抗16、トランジスタ
17によって決定されるスライス電圧Vz以下であれ
ば、トランジスタ17はオフとなり、上記スライス電圧
Vz以上であればオンとなる。フォトカプラ19は一
次、二次間の沿面距離を確保するためのデバイスであ
り、抵抗18、20はフォトカプラ19に流れる電流を
制限するための抵抗である。交流電源1が上記スライス
電圧Vz以下であるとき、トランジスタ17はオフし、
抵抗20の電圧はLowとなり、エンジンコントローラ
11に、「商用交流電源1がスライス電圧Vz以下であ
り、正負が切替わる電圧(ゼロクロス)、又はゼロクロ
ス付近の電圧値である」ことを報知する。以下、エンジ
ンコントローラ11に送出されるこの信号をZEROX
信号と呼ぶ。このZEROX信号は、図3に示すよう
に、商用交流電源1の電圧によりパルス幅が変化するパ
ルス信号である。In addition, the AC power supply 1 is connected via the AC filter 2.
Is rectified by the rectifier 12, and the rectified voltage is applied to the resistor 13, the Zener diode 14, and the capacitor 1.
5, and is input to the transistor 17 via the resistor 16. If the voltage of the commercial AC power supply 1 is equal to or lower than the slice voltage Vz determined by the resistor 13, the Zener diode 14, the capacitor 15, the resistor 16 and the transistor 17, the transistor 17 is turned off, and if it is equal to or higher than the slice voltage Vz, it is turned on. Becomes The photocoupler 19 is a device for ensuring the creepage distance between the primary and secondary sides, and the resistors 18 and 20 are resistors for limiting the current flowing through the photocoupler 19. When the AC power supply 1 is at the slice voltage Vz or less, the transistor 17 is turned off,
The voltage of the resistor 20 becomes Low, and informs the engine controller 11 that "the commercial AC power supply 1 is equal to or lower than the slice voltage Vz and the positive / negative switching voltage (zero cross) or a voltage value near the zero cross". Hereafter, this signal sent to the engine controller 11 will be sent to ZEROX.
Call it a signal. This ZEROX signal is a pulse signal whose pulse width changes according to the voltage of the commercial AC power supply 1, as shown in FIG.
【0030】エンジンコントローラ11はZEROX信
号のパルス幅を検知し、このパルス幅を基に位相制御、
又は波数制御によりトライアック4をオン/オフする。The engine controller 11 detects the pulse width of the ZEROX signal and controls the phase based on this pulse width.
Alternatively, the triac 4 is turned on / off by wave number control.
【0031】また、図2中の21はセラミックヒータ3
の温度を検知するための温度検出素子、例えば、サーミ
スタ感温素子である。この温度検出素子21によって検
出される温度は、抵抗22、抵抗23、スイッチング素
子24によって決定される合成抵抗と、温度検出素子2
1との分圧として検出され、エンジンコントローラ11
にTH信号としてA/D入力される。スイッチング素子
24は、前記分圧を決定している合成抵抗を切替える手
段であり、スイッチング素子24がオンのとき、合成抵
抗は抵抗22及び抵抗23の合成抵抗となり、スイッチ
ング素子24がオフのとき、合成抵抗は、抵抗22の抵
抗となる。このスイッチング素子24は、抵抗25を介
して、エンジンコントローラ11から送出されるTHC
HG信号により制御されている。セラミックヒータ3の
温度は、TH信号としてエンジンコントローラ11にお
いて監視され、エンジンコントローラ11の内部で設定
されているセラミックヒータ3の設定温度と比較するこ
とによって、セラミックヒータ3に供給するべき電力を
算出し、その供給する電力に対応した位相角(位相制
御)又は波数(波数制御)に換算し、その制御条件によ
りエンジンコントローラ11がトランジスタ9にオン信
号を送出する。Reference numeral 21 in FIG. 2 is a ceramic heater 3.
Is a temperature detecting element for detecting the temperature of, for example, a thermistor temperature sensitive element. The temperature detected by the temperature detecting element 21 is the combined resistance determined by the resistor 22, the resistor 23, and the switching element 24, and the temperature detecting element 2
1 is detected as a partial pressure with the engine controller 11
A / D as a TH signal. The switching element 24 is a means for switching the combined resistance that determines the voltage division. When the switching element 24 is on, the combined resistance becomes the combined resistance of the resistors 22 and 23, and when the switching element 24 is off, The combined resistance is the resistance of the resistance 22. This switching element 24 is a THC sent from the engine controller 11 via a resistor 25.
It is controlled by the HG signal. The temperature of the ceramic heater 3 is monitored by the engine controller 11 as a TH signal, and the electric power to be supplied to the ceramic heater 3 is calculated by comparing with the set temperature of the ceramic heater 3 set inside the engine controller 11. , The phase angle (phase control) or the wave number (wave number control) corresponding to the supplied power, and the engine controller 11 sends an ON signal to the transistor 9 according to the control condition.
【0032】位相制御又は波数制御は、エンジンコント
ローラ11が監視しているZEROX信号をトリガ信号
として制御が行われる。エンジンコントローラ11は、
セラミックヒータ3に電力供給を開始する前に、ZER
OX信号のパルス幅をtwを検知して、tw/2を遅延
時間として記憶する。エンジンコントローラ11が位相
制御又は波数制御によりセラミックヒータ3の制御を行
う場合、ZEROX信号の立ち下がりエッジからtw/
2の時間だけ遅延させた時間を基準タイミングとし、所
定の位相角又は波数に従い、セラミックヒータ3の制御
を行う。位相制御の場合の上述の制御を図4に示す。入
力商用電源1によってZEROX信号のパルス幅twは
異なるが、その中央部tw/2は一定であり、立ち上が
りエッジからtw/2の時間だけ遅延させた時間を基準
タイミングとし、例えば、位相をその基準からα、βと
ずらすことで位相制御を行うものである。The phase control or wave number control is performed by using the ZEROX signal monitored by the engine controller 11 as a trigger signal. The engine controller 11
Before starting the power supply to the ceramic heater 3, ZER
Tw is detected as the pulse width of the OX signal, and tw / 2 is stored as the delay time. When the engine controller 11 controls the ceramic heater 3 by the phase control or the wave number control, tw / is started from the falling edge of the ZEROX signal.
The ceramic heater 3 is controlled in accordance with a predetermined phase angle or wave number with the time delayed by 2 as the reference timing. The above control in the case of phase control is shown in FIG. Although the pulse width tw of the ZEROX signal differs depending on the input commercial power supply 1, its central portion tw / 2 is constant, and the time delayed by tw / 2 from the rising edge is used as the reference timing, and for example, the phase is used as the reference. The phase control is performed by shifting from α to β.
【0033】上述のような制御を行うことにより、真の
ZEROXポイントに、より近いタイミングでセラミッ
クヒータ3の制御を行うことができ、温度制御の精度向
上を図ることができる。また、異なる商用交流電源電圧
に対してセラミックヒータ3の制御を行う場合、ZER
OX信号のパルス幅が変化するため、商用交流電源電圧
に対して、バラつきの少ない制御を行うことができる。
特に、セラミックヒータ3を位相制御する場合、顕著な
効果が得られる。
〈実施の形態2〉上述の実施の形態1と重複する点につ
いては省略する。By performing the control as described above, the ceramic heater 3 can be controlled at a timing closer to the true ZEROX point, and the accuracy of temperature control can be improved. Further, when controlling the ceramic heater 3 for different commercial AC power supply voltages, the ZER
Since the pulse width of the OX signal changes, it is possible to perform control with little variation on the commercial AC power supply voltage.
Particularly, when controlling the phase of the ceramic heater 3, a remarkable effect is obtained. <Embodiment 2> The points that overlap with Embodiment 1 described above are omitted.
【0034】エンジンコントローラ11が、商用電源の
電圧により変化するZEROX信号のパルス幅twを検
知して商用電源電圧を算出し、その検出電圧に伴いセラ
ミックヒータ3の制御方法を決定する。例えば、100
V系であれば位相制御、200V系であれば波数制御、
又はその逆の設定とする。The engine controller 11 detects the pulse width tw of the ZEROX signal which varies depending on the voltage of the commercial power source, calculates the commercial power source voltage, and determines the control method of the ceramic heater 3 according to the detected voltage. For example, 100
Phase control for V system, wave number control for 200V system,
Or vice versa.
【0035】上述のように、ZEROX信号のパルス幅
から交流電源電圧を検知することにより、交流電源電圧
に適した制御を選択することができ、各電源電圧に対応
した高調波電流及びフリッカノイズの低減等を図ること
ができる。
〈実施の形態3〉本実施の形態3は、セラミックヒータ
3を用いた画像形成装置の定着器109の立ち上げ方法
を示す。本実施の形態3の回路構成は、前述の実施の形
態1の図2にて説明しているのでここでは省略する。従
来の制御シーケンスを図5に示す。As described above, by detecting the AC power supply voltage from the pulse width of the ZEROX signal, the control suitable for the AC power supply voltage can be selected, and the harmonic current and flicker noise corresponding to each power supply voltage can be selected. Reduction etc. can be aimed at. <Third Embodiment> The third embodiment shows a method of starting the fixing device 109 of the image forming apparatus using the ceramic heater 3. Since the circuit configuration of the third embodiment has been described with reference to FIG. 2 of the first embodiment, the description thereof will be omitted here. A conventional control sequence is shown in FIG.
【0036】図5において、定着器109の駆動要求を
検出し(S001)、要求を検出した場合は、その時点
でのサーミスタ温度をモニタし、初期温度t0を検出す
る(S002)。そして、セラミックヒータ3への電力
供給を開始する(S003)と同時に、カウンタをクリ
アする(S004)。In FIG. 5, a drive request for the fixing device 109 is detected (S001). When the request is detected, the thermistor temperature at that time is monitored to detect the initial temperature t0 (S002). Then, at the same time when the power supply to the ceramic heater 3 is started (S003), the counter is cleared (S004).
【0037】サーミスタ温度を常時モニタする(S00
5)。初期温度t0より10℃温度上昇をした時点で、
カウンタのインクリメントを開始する(S006)。初
期温度より30℃温度上昇した時点で(S007)、カ
ウンタのインクリメントを停止する(S008)。カウ
ンタ値から商用電源電圧値を検出し(S009)、セラ
ミックヒータ3の起動に必要な供給電力の初期値を算出
する(S010)。The thermistor temperature is constantly monitored (S00
5). When the temperature rises 10 ° C from the initial temperature t0,
The increment of the counter is started (S006). When the temperature rises by 30 ° C. from the initial temperature (S007), the counter increment is stopped (S008). The commercial power supply voltage value is detected from the counter value (S009), and the initial value of the power supply required for starting the ceramic heater 3 is calculated (S010).
【0038】セラミックヒータ3に、算出した初期電力
の供給を開始し(S011)、温度勾配をモニタしなが
ら供給電力を補正し、目標温度まで立ち上げる。目標温
度を検出した時点で(S012)、定着器109の立ち
上げ制御を終了する。The supply of the calculated initial electric power to the ceramic heater 3 is started (S011), the supplied electric power is corrected while monitoring the temperature gradient, and the temperature is raised to the target temperature. When the target temperature is detected (S012), the startup control of the fixing device 109 is finished.
【0039】すなわち、従来は、セラミックヒータ3へ
電力供給開始から、20℃温度上昇するまでの時間を測
定し、その結果から商用電源電圧を検出するとともに、
セラミックヒータ3への供給電力を算出している。That is, conventionally, the time from the start of power supply to the ceramic heater 3 until the temperature rises by 20 ° C. is measured, and the commercial power supply voltage is detected from the result,
The power supplied to the ceramic heater 3 is calculated.
【0040】これに対し、本実施の形態3は、整流した
商用電源にある閾値を設け、2値のレベル信号(以下
「ZEROX信号」という)に変換する。前記ZERO
X信号は、商用電源電圧により生じるパルス幅の差分か
ら商用電源電圧を検出し、セラミックヒータ3への供給
電力を算出するものである。その制御シーケンスを図6
に示す。On the other hand, in the third embodiment, a threshold value is provided in the rectified commercial power source to convert it into a binary level signal (hereinafter referred to as "ZEROX signal"). The ZERO
The X signal is for detecting the commercial power supply voltage from the difference in pulse width generated by the commercial power supply voltage, and calculating the power supplied to the ceramic heater 3. The control sequence is shown in FIG.
Shown in.
【0041】図6において、定着器109の駆動要求の
有無を検出し(S101)、駆動要求を検出した場合、
カウンタクリアする(S102)。そして、前記ZER
OX信号の立ち上がりエッジを検出した時点で(S10
3)、カウンタのインクリメントを開始し(S10
4)、前記ZEROX信号の立ち上がりエッジを検出し
た時点で(S105)、前記カウンタのインクリメント
動作を停止する(S106)。In FIG. 6, the presence / absence of a drive request for the fixing device 109 is detected (S101), and when the drive request is detected,
The counter is cleared (S102). And the ZER
When the rising edge of the OX signal is detected (S10
3) and start incrementing the counter (S10
4) When the rising edge of the ZEROX signal is detected (S105), the increment operation of the counter is stopped (S106).
【0042】前記インクリメントカウンタのデータから
商用電源電圧を検出し(S107)、セラミックヒータ
3への供給電力の初期値を算出する(S108)。The commercial power supply voltage is detected from the data of the increment counter (S107), and the initial value of the electric power supplied to the ceramic heater 3 is calculated (S108).
【0043】セラミックヒータ3へ、算出した初期電力
の供給を開始し(S109)、温度勾配をモニタしなが
ら供給電力を補正し、目標温度まで立ち上げる。目標温
度を検出した時点で(S110)、定着器109の立ち
上げ制御を終了する。The supply of the calculated initial electric power to the ceramic heater 3 is started (S109), the supplied electric power is corrected while monitoring the temperature gradient, and the temperature is raised to the target temperature. When the target temperature is detected (S110), the startup control of the fixing device 109 is finished.
【0044】このように、商用電源電圧の検出を前記Z
EROX信号にて検出することで、従来と比較してより
早くより正確に商用電源電圧を検出することが可能にな
る。したがって、定着器109の立ち上げ時間を短縮す
ることができる。
〈実施の形態4〉実施の形態4について述べる。As described above, the commercial power source voltage is detected by the Z
By detecting with the EROX signal, it becomes possible to detect the commercial power supply voltage faster and more accurately than in the conventional case. Therefore, the startup time of the fixing device 109 can be shortened. <Fourth Embodiment> A fourth embodiment will be described.
【0045】エンジンコントローラ11がZEROX信
号のパルス幅twを検知して行う、前述の実施の形態1
から実施の形態3で述べた3つの制御のうちの少なくと
も2つの制御を行う。このような制御を行うことによ
り、異なる商用電源に対して、単一のZEROX信号で
精度の良いヒータ制御を行うことができ、かつ簡単な構
成で実現することができる。The engine controller 11 detects the pulse width tw of the ZEROX signal and performs the above-described first embodiment.
From at least two of the three controls described in the third embodiment. By performing such control, it is possible to perform highly accurate heater control for different commercial power supplies with a single ZEROX signal, and it is possible to realize with a simple configuration.
【0046】[0046]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
簡単な構成でありながら、入力商用電源電圧が変化した
場合でも、加熱体を的確に精度よく制御することができ
る。As described above, according to the present invention,
Even with a simple structure, the heating element can be controlled accurately and accurately even when the input commercial power supply voltage changes.
【0047】また、ZEROX信号のパルス幅に対応す
る入力商用電源電圧を認識し、その商用電源電圧に適し
た制御方法を選択することにより、簡単な構成で異なる
商用電源電圧系に対して加熱体の温度制御を切り分ける
ことができる。Further, by recognizing the input commercial power supply voltage corresponding to the pulse width of the ZEROX signal and selecting the control method suitable for the commercial power supply voltage, the heating element can be used for different commercial power supply voltage systems with a simple configuration. The temperature control can be separated.
【0048】さらに、ZEROX信号のパルス幅から認
識される入力商用電源電圧と、温度検出素子から検出さ
れる加熱体の温度とに基づいて、加熱体に供給する初期
電力を制御することにより、加熱体に電力を供給する以
前に、かつ環境温度の影響を比較的受けずに、商用電源
電圧をより正確に検知することができ、加熱体の立ち上
がり時間を短縮することができる。Further, by controlling the initial power supplied to the heating body based on the input commercial power supply voltage recognized from the pulse width of the ZEROX signal and the temperature of the heating body detected by the temperature detecting element, the heating is performed. The commercial power supply voltage can be detected more accurately before the power is supplied to the body and relatively unaffected by the environmental temperature, and the rise time of the heating body can be shortened.
【0049】上述の加熱装置を画像形成装置の定着装置
として使用するときは、定着装置の設定温度が精度よく
維持されるため、高温時に発生しがちなトナーオフセッ
トや低温時に発生しがちな定着不良等を確実に防止する
ことができる。このため、複数の商用電源電圧が入力可
能なユニバーサル電源を有する画像形成装置を提供する
ことができる。When the above-mentioned heating device is used as a fixing device of an image forming apparatus, since the set temperature of the fixing device is maintained with high accuracy, toner offset which tends to occur at high temperature and fixing failure which tends to occur at low temperature. And the like can be reliably prevented. Therefore, it is possible to provide an image forming apparatus having a universal power supply capable of inputting a plurality of commercial power supply voltages.
【図1】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す縦
断面図。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a schematic configuration of an image forming apparatus according to the present invention.
【図2】本発明に係る加熱装置(定着装置)の制御及び
駆動回路を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a control and drive circuit of a heating device (fixing device) according to the present invention.
【図3】加熱装置の制御を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining control of a heating device.
【図4】加熱装置の制御を説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining control of a heating device.
【図5】従来の制御シーケンスを示すフローチャート。FIG. 5 is a flowchart showing a conventional control sequence.
【図6】実施の形態3の制御シーケンスを示すフローチ
ャート。FIG. 6 is a flowchart showing the control sequence of the third embodiment.
【図7】従来の加熱装置の制御を説明するための図。FIG. 7 is a diagram for explaining control of a conventional heating device.
1 電力供給手段(交流電源) 3、109c加熱体(セラミック面発ヒータ) 11 電力制御手段(エンジンコントローラ) 21、109d温度検知手段(サーミスタ) 101 画像形成装置本体(装置本体) 109 加熱装置(定着装置、定着器) 109a 定着フィルム 109b 非加熱部材(加圧部材、加圧ローラ) 1 Power supply means (AC power supply) 3,109c heating element (ceramic surface heater) 11 Power control means (engine controller) 21, 109d Temperature detection means (thermistor) 101 Image forming apparatus main body (apparatus main body) 109 Heating device (fixing device, fixing device) 109a fixing film 109b Non-heating member (pressing member, pressing roller)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−6434(JP,A) 特開 平8−115044(JP,A) 特開 平3−248064(JP,A) 特開 昭56−99372(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 13/20 G03G 15/20 G05D 23/00 - 23/32 G05F 1/455 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A-8-6434 (JP, A) JP-A-8-115044 (JP, A) JP-A-3-248064 (JP, A) JP-A-56- 99372 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G03G 13/20 G03G 15/20 G05D 23/00-23/32 G05F 1/455
Claims (5)
れた加熱体によって、被加熱部材を加熱する加熱装置に
おいて、 前記加熱体に電力を供給する電力供給手段と、 前記加熱体の温度を検出する温度検出手段と、 該温度検出手段によって検出された温度を基に前記加熱
体が所定の設定温度を維持するように前記電力供給手段
から前記加熱体に供給される電力を制御する電力制御手
段と、 入力商用電源電圧を全波整流する手段を含み、全波整流
された電圧を所定の閾値と比較することによりゼロクロ
ス点近傍にパルスを有するパルス信号を出力するパルス
信号出力手段と、を備え、 前記電力制御手段は、 前記入力商用電源電圧に応じて変化する前記パルス信号
のパルス幅を検知するパルス幅検知手段と、 前記パルス幅検知手段によって検知されたパルス幅に基
づいて、前記パルス信号のエッジを基準とした前記入力
商用電源のゼロクロスタイミングを判定する判定手段
と、 前記判定手段によって判定された前記入力商用電源のゼ
ロクロスタイミングを基準とした通電時間が前記入力商
用電源電圧に応じた通電時間となるように、前記温度検
出手段によって検出された温度及び前記パルス幅検知手
段によって検知されたパルス幅に基づいて通電時間を制
御する通電時間制御手段とを有する、 ことを特徴とする加熱装置。1. Controlled to maintain a predetermined set temperature
The heating device that heats the member to be heated
Be careful Power supply means for supplying power to the heating body, Temperature detecting means for detecting the temperature of the heating body, The heating based on the temperature detected by the temperature detecting means.
The power supply means so that the body maintains a predetermined set temperature
A power control hand that controls the power supplied to the heating element from the
Dan, Full-wave rectification, including means for full-wave rectification of input commercial power supply voltage
Zeroed by comparing the stored voltage to a predetermined threshold.
Pulse that outputs a pulse signal with a pulse near the point
Signal output means, The power control means, The pulse signal that changes according to the input commercial power supply voltage
Pulse width detection means for detecting the pulse width of Based on the pulse width detected by the pulse width detecting means,
The input based on the edge of the pulse signal
Judgment means for judging the zero-cross timing of commercial power supply
When, Zero of the input commercial power source determined by the determination means.
Based on Rocros timingThe energizing time is the input quotient
So that the energization time depends on the power supply voltage forThe temperature test
Temperature detected by the output means and the pulse width detection hand
Based on the pulse width detected by the stageControls energization time
Control means for controlling energization time, A heating device characterized by the above.
ス幅をtwとしたとき、前記パルス信号のエッジからt
w/2経過したタイミングを、前記入力商用電源のゼロ
クロスタイミングとして判定する、 ことを特徴とする請求項1記載の加熱装置。2. The determination means sets t from the edge of the pulse signal when the pulse width of the pulse signal is tw.
The heating device according to claim 1, wherein a timing at which w / 2 has elapsed is determined as a zero-cross timing of the input commercial power supply.
から前記加熱体に供給される電流の導通角を制御する手
段を有する、 ことを特徴とする請求項2記載の加熱装置。3. The heating device according to claim 2, wherein the power control unit has a unit that controls a conduction angle of a current supplied from the power supply unit to the heating body.
パルス幅に基づいて前記入力商用電源電圧を検出すると
ともに、検出した入力商用電源電圧及び前記温度検出手
段によって検出された前記加熱体の温度に基づいて、前
記電力供給手段から前記加熱体に供給される電力を制御
する、 ことを特徴とする請求項1記載の加熱装置。4. The power control device detects the input commercial power supply voltage based on the pulse width of the pulse signal, and the detected input commercial power supply voltage and the temperature of the heating element detected by the temperature detection means. The heating device according to claim 1, wherein the electric power supplied from the electric power supply means to the heating body is controlled based on the above.
部と、前記トナー像を加熱して前記記録材に定着させる
定着装置と、を備える画像形成装置において、 前記定着装置を請求項1ないし請求項4のいずれか記載
の加熱装置によって構成し、 前記加熱体としてセラミック面発ヒータを使用するとと
もに、 該セラミック面発ヒータに対向配置した加圧部材と、 前記セラミック面発ヒータと加圧部材との間にて挟持搬
送される定着フィルムと、を備え、 前記加圧部材と定着フィルムとの間にて挟持搬送する記
録材上のトナー像を前記セラミック面発ヒータによって
加熱する、 ことを特徴とする画像形成装置。5. An image forming apparatus, comprising: an image forming unit that forms a toner image on a recording material; and a fixing device that heats the toner image to fix the toner image on the recording material. It comprises by the heating device in any one of Claim 4 thru | or 4, a ceramic surface heater is used as the said heating body, The pressurizing member arrange | positioned facing this ceramic surface heater, and the said ceramic surface heater and pressurization. A fixing film sandwiched and conveyed between the member and a member, and the toner image on the recording material sandwiched and conveyed between the pressure member and the fixing film is heated by the ceramic surface heater. A characteristic image forming apparatus.
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