JPH11202676A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 突入電流を抑制し、且つヒータランプの導通
／遮断制御を安定して行い、電力の損失なく、定着ムラ
の発生しない定着装置を提供する。 【解決手段】 交流電源１より出力された電力を全波整
流器３により整流し、その電力の電流値を電流電圧変換
器５により検出し、制御回路７によりスイッチング素子
６を介してヒータランプ２の導通／遮断を、整流された
電力の電圧波形の立ち上がりに同期させて行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームプリ
ンタや複写機などの電子写真装置の定着装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】まず、定着装置について図２を用いて説
明する。熱定着方式のレーザビームプリンタや複写機等
は、画像を形成したトナーを記録材１３上に定着させる
ために、一般にヒータランプ２を内蔵した熱ロール１１
による熱作用と圧力ロール１２による圧力等により、画
像を形成したトナーを融解し記録材１３上に定着させて
いる。

【０００３】ヒータランプ２には、一般にハロゲンラン
プ等が用いられている。ハロゲンランプはその特性上、
冷えている状態では、極めて低抵抗であるため、ヒータ
ランプ２に交流電源を接続すると、突入電流と呼ばれる
極めて大きな電流が流れる。そこでヒータ駆動回路に
は、この突入電流を抑制する工夫がされてきた。

【０００４】図３は従来の突入電流を抑制する回路を付
加したヒータ駆動回路の一例である。ヒータランプ２
は、交流電源１からソフトスタート信号により導通／遮
断するトライアック１５及び、トライアック１５に並列
に接続されたソフトスタート抵抗１４とヒータ駆動信号
により導通／遮断するトライアック１６を介して交流電
源１に接続されている。この構成において、例えばトラ
イアック１５、１６は、各ゲート信号であるソフトスタ
ート信号、ヒータ駆動信号が論理“１”である時に導通
状態になるものとし、論理“０”で遮断されるものとす
る。

【０００５】次に、従来のヒータ駆動回路についての動
作説明を図４を用いて行う。まず最初に、ヒータ駆動信
号を論理“１”とすることによりトライアック１６が導
通状態となり、一方ソフトスタート信号を論理“０”と
しトライアック１５を遮断状態とし、ソフトスタート抵
抗１４を介してヒータランプ２に電力を供給するため、
ヒータランプ２が冷えている状態、つまり低抵抗であっ
ても、ソフトスタート抵抗１４により電流は抑制される
ため、突入電流は低く抑えられる。ここで、ソフトスタ
ート抵抗１４を介さずに、電力の供給を行った場合、ソ
フトスタート抵抗１４により突入電流の抑制を行った場
合と比較すると、図４（ｃ）に示すようにId1だけ多く
電流が流れてしまう。

【０００６】次に、ヒータランプ２に交流電源１から電
力が供給された後、ヒータランプ２の温度が上昇して、
例えば、ヒータランプ２の抵抗値がソフトスタート抵抗
１４の抵抗値とほぼ同じになるまでの時間をt1とする。
このt1後に、図４（ｂ）に示すようにソフトスタート信
号を論理“１”としてトライアック１５を導通状態に
し、ソフトスタート抵抗１４を介さずにヒータランプ２
へ給電する。ここで、トライアック１５を導通状態にせ
ず、トライアック１６のみを導通状態にし、常にソフト
スタート抵抗１４を介して、ヒータランプ２に電力を供
給すると、ソフトスタート抵抗１４で電力が消費される
ため、ヒータランプ２に流れる電流はソフトスタート抵
抗１４を介さずヒータランプ２に電力を供給した場合と
比較すると、図４（ｃ）に示すようにId2だけ少なくな
ってしまう。すなわち、常にソフトスタート抵抗１４を
介してヒータランプ２に電力を供給すると、ソフトスタ
ート抵抗１４を介さない場合と比較して、同じ熱量を得
るために、多くの電力量を必要としてしまう。

【０００７】以上の方法により、ヒータランプ２が低抵
抗である時の突入電流を抑制している。また、ヒータラ
ンプ２が低抵抗でなくなると、ソフトスタート抵抗１４
を介さずにヒータランプ２に給電することで電力損失を
抑制している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一般に熱定着装置にお
いて、ヒータランプ２の導通／遮断を行う状況が２通り
ある。一つは、図２において、例えばプリンタ及び複写
機等の電源投入後、熱定着が可能となるまで、ヒータラ
ンプ２に給電を行い、熱ロール１１の温度を規定値以上
に暖める必要がある場合であり、これをウォーミングア
ップと呼んでいる。もう一つは、一般に印刷中熱ロール
１１の温度を一定に保つために、熱ロール１１の温度を
検出し、温度の上限・下限内で絶えずヒータランプ２の
導通／遮断を繰り返す状況である。また、印刷中熱ロー
ル１１は記録材１３の幅、厚み等により、温度下降の速
度が変わるため、ヒータランプ２の導通／遮断の周期も
様々に変化する。

【０００９】まず、図３の構成において、例えば間欠印
刷や記録材１３の幅や厚みが小さく、熱ロール１１の温
度が記録材１３に奪われにくい状況について説明する。
この場合熱ロール１１の温度が上限に達してヒータラン
プ２が遮断された後の熱ロール１１の温度は比較的ゆっ
くり下降する。この時の熱ロール１１、ヒータランプ２
の温度の関係を図５に示す。図５（ａ）は熱ロール１１
の温度、図５（ｂ）はヒータランプ２の導通／遮断の状
態を示し、論理“１”の時に導通状態とする。また、図
５（ｃ）にはヒータランプ２の温度を示す。まず、ウォ
ーミングアップ時にはトライアック１６のみ導通状態と
しソフトスタート抵抗１４を介してヒータランプ２に給
電を行う。その後トライアック１５を導通状態とし、ソ
フトスタート抵抗１４を介さずに、ヒータランプ２へ給
電する。ヒータランプ２により温められた熱ロール１１
の温度が図５（ａ）に示す下限値を越えると印刷可能と
なる。印刷を開始し、熱ロール１１の温度が上限値に達
すると、トライアック１６を遮断し、ヒータランプ２へ
の給電を停止する。一般にヒータランプ２は熱ロール１
１よりも、温度が下がりやすく、熱ロール１１の温度下
降が遅い場合、熱ロールの温度が下限値に達し、再びヒ
ータランプ２へ給電される前に、ヒータランプ２の温度
が、突入電流の抑制を必要とされる温度T1以下に下がっ
てしまうため、印刷中ヒータランプ２の導通／遮断に対
しても、ソフトスタート抵抗１４を用いた突入電流の抑
制を行う必要がある。

【００１０】しかしながら、印刷中常にソフトスタート
抵抗１４を用いるとすると、例えば、記録材１３の幅や
厚みが大きい場合、次に述べる問題点を生じる。この場
合、記録材に熱ロール１１の温度が奪われやすくなるた
め、熱ロール１１の温度が上限に達し、ヒータランプ２
を遮断したとき、熱ロール１１の温度下降が早くなる。
この時の熱ロール１１、ヒータランプ２の温度の関係を
図６に示す。図６（ａ）は熱ロール１１の温度、図６
（ｂ）はヒータランプ２の導通／遮断の状態を示し、論
理“１”の時に導通状態とする。また、図６（ｃ）には
ヒータランプ２の温度を示す。ウォーミングアップ時
は、前記の熱ロール１１の温度下降が遅い場合と同様に
して、印刷可能な状態に移行する。印刷を開始し、熱ロ
ール１１の温度が上限値に達すると、トライアック１６
を遮断し、ヒータランプ２への給電を停止する。熱ロー
ル１１の温度下降が早い場合、熱ロールの温度が下限値
に達し、再びヒータランプ２へ給電される迄に、ヒータ
ランプ２の温度が、突入電流の抑制を必要とされる温度
T1以下に下がっていないため、印刷中ヒータランプ２の
導通／遮断に対して、ソフトスタート抵抗１４を用いた
突入電流の抑制を行う必要はない。それどころか、熱ロ
ール１１の温度下降が早い場合に、印刷中のヒータラン
プ２の導通／遮断をソフトスタート抵抗１４を用いて行
うと、ソフトスタート抵抗１４により不必要な電力が消
費されてしまう。更には、記録材１３が熱ロール１１の
温度を著しく奪う場合は、熱ロール１１の温度が下限値
に達し、再びヒータランプ２に給電される際、ソフトス
タート抵抗１４により不要に電力が消費されてしまうた
め、熱ロール１１の温度が下限値以下に下がってしま
い、記録材１３への画像の定着ムラを招いてしまうとい
う問題が発生してしまう。

【００１１】従って、従来のヒータ駆動回路では、印刷
中のヒータランプ２の導通／遮断を常にソフトスタート
抵抗１４を用いず行うと、熱ロール１１の温度下降が遅
い場合に突入電流の問題が発生し、また印刷中のヒータ
ランプ２の導通／遮断を常にソフトスタート抵抗１４を
用いて行うと、熱ロール１１の温度下降が早い場合に定
着ムラが発生してしまうという問題があった。

【００１２】本発明の目的は、突入電流を抑制し、且つ
ヒータランプ２の導通／遮断制御を安定して行い、電力
の損失なく、定着ムラの発生しない定着装置を提供する
ことにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的は、下記の手段
により達成される。

【００１４】交流電源を整流する手段と整流された電力
の電流値を検出し、ヒータランプを導通／遮断するスイ
ッチング手段。

【００１５】ヒータを導通／遮断するタイミングを整流
された電力の電圧波形に同期させる手段。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例になるヒ
ータ駆動回路の一例である。まず、図１のヒータ駆動回
路の構成について説明する。ヒータランプ２は交流電源
１と全波整流器３に接続されており、全波整流器３より
過電流保護用のヒューズ４を介し交流電源１に接続され
ている。全波整流器３は抵抗８、抵抗９と定電圧用のツ
ェナーダイオード１０を介し制御回路７に接続されてお
り、更に電流電圧変換器５を介し、スイッチング素子６
とも接続されている。ここで、抵抗８と抵抗９は交流電
源１の電圧値から、制御信号用の電圧へ変換するための
分圧を行っている。ヒューズ４は回路が破損し交流電源
１が短絡状態になった時，大電流が流れるのを遮断する
保護素子である。電流電圧変換器５の出力側は制御回路
７のリセット端子に接続されており、制御回路７の出力
端子はスイッチング素子６、例えばＩＧＢＴやパワーＭ
ＯＳ ＦＥＴ等のゲート端子に接続されている。また、
スイッチング素子６はゲート端子に論理“１”が入力さ
れた時導通状態となり、論理“０”が入力された時遮断
される。電流電圧変換器５はヒータランプ２に流れる電
流を電圧に変換し、制御信号として出力している。制御
回路７はドライブ端子に入力された信号をトリガ端子に
入力される波形の立ち上がりに同期して出力端子より信
号を出力させている。例えば制御回路７のドライブ端子
に論理“１”を入力すると、トリガ端子に入力される波
形の立ち上がりに同期して、出力端子に論理“１”を出
力する。また、論理“０”の時も同様である。リセット
端子は電流電圧変換器５より出力された信号の立ち上が
りを検出し出力端子を論理“０”とする。

【００１７】次に、本発明の一実施例であるヒータ駆動
回路の動作の説明を行う。この構成において、交流電源
１からは、図７（ａ）の電圧波形が出力され、全波整流
器３で整流された電圧波形は図７（ｂ）となる。全波整
流された電圧は分圧用の抵抗８と抵抗９により制御信号
の電圧に変換され、ツェナーダイオード１０により一定
電位以上をカットされる。そのときの制御回路７のトリ
ガ端子に加わる電圧波形は図７（ｃ）のようになる。こ
こでヒータ駆動信号を図７（ｄ）のように論理“１”と
すると、トリガ端子に入力された電圧波形の立ち上がり
と同期して制御回路７の出力端子に図７（ｅ）のように
論理“１”の電圧波形が出力される。制御回路７の出力
端子から出力された電圧波形はスイッチング素子６のゲ
ート端子に入力されスイッチング素子６が導通状態とな
る。すると交流電源１よりヒータランプ２を通り全波整
流器３で全波整流された電流が電流電圧変換器５を介し
てスイッチング素子６へ図７（ｆ）のように流れ込みヒ
ータランプ２に給電される。そこで電流電圧変換器５は
ヒータランプ２に流れている電流を電圧に変換し制御回
路７のリセット端子へ出力する。その電圧値がある一定
値I1以上に達すると制御回路７は出力端子の出力を論理
“０”とし、スイッチング素子６は電流を遮断するた
め、ヒータランプ２は給電されなくなる。図７（ｆ）の
電流波形の点線部はスイッチング素子６を遮断しなかっ
た場合に流れる電流である。次にトリガ端子に入力され
た電圧波形図７（ｃ）と同期してスイッチング素子６を
導通状態とし、ヒータランプ２へ給電する。すなわち、
図７（ｇ）のように、このサイクルが繰り返され、突入
電流が一定値I1以下になると電流電圧変換器５より出力
される電圧も一定値以下になるため、制御回路７はスイ
ッチング素子６を遮断する動作を行わなくなり、位相の
欠けていない電流が流れる。すなわち、ヒータランプ２
が冷えていて低抵抗であるときは、突入電流の抑制を行
い、ヒータランプ２が温まっていて低抵抗でないとき
は、突入電流の抑制は行わず、損失なくヒータランプ２
へ給電する事ができる。また、全波整流された波形の立
ち上がりを、スイッチング素子６の導通に同期させるこ
とにより、常に交流電源１より出力される正弦波の電圧
値の低い状態で、ヒータランプ２へ給電されるため、オ
ーバシュートによる電流値の上昇も抑制することができ
る。

【００１８】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、突入
電流を抑制し、且つヒータランプの導通／遮断制御を安
定して行い、電力の損失なく、定着ムラの発生しない定
着装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の回路構成を示すブロック
図。

【図２】定着装置の概略を示す斜視図。

【図３】従来の回路構成を示すブロック図。

【図４】従来の回路動作を示すタイミングチャート。

【図５】熱ロールの温度下降が遅い場合の問題点を示す
タイミングチャート。

【図６】熱ロールの温度下降が早い場合の問題点を示す
タイミングチャート。

【図７】本発明の一実施例の回路動作を示すタイミング
チャート。

【符号の説明】

１・・・交流電源 ２・・・ヒータランプ ３・・・全波整
流器 ４・・・ヒューズ ５・・・電流電圧変換器 ６・・・スイッチング素子 ７
・・・制御回路 ８、９・・・抵抗 １０・・・ツェナーダイオード １１
・・・熱ロール １２・・・圧力ロール １３・・・ソフトスタート抵抗
１５・・・トライアック

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヒータランプを内蔵した熱ロールによる
   熱作用と圧力ロールによる圧力等により、画像を形成し
   たトナーを融解し記録材上に定着させる定着装置におい
   て、交流電源を整流した電力の電流値を検出し、ヒータ
   ランプを導通／遮断するスイッチング手段を制御するこ
   とを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記ヒータランプの導通／遮断は整流さ
   れた電力の電圧波形の立ち上がりに同期して行われるこ
   とを特徴とする請求項１記載の定着装置。