(57)【要約】【目的】  周囲温度が変化しても、ヒータに繰り返し通電を行うときでも、突入電流を確実に抑えることができるヒータ電流制御回路の実現を目的とする。【構成】  ヒータ温度に基づいてヒータ電流をオン、オフ制御するヒータ電流制御手段１５がヒータ電流をオンにしたとき、サーミスタ５の温度に基づいてスイッチ手段１０、１１、１２のうちのいずれか１つをオンさせ、異なったサーミスタ回路のうちのどれかを介してヒータ電流をながす。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータの温度に基づいてヒータ電流をオン、オフ制御するヒータ電流制御手段と、前記ヒータに直列に接続されたサーミスタと、前記サーミスタを介して前記ヒータに流れる電流をオン、オフするスイッチ手段とを有し、前記ヒータ電流制御手段がヒータ電流をオンに制御するとき、前記スイッチ手段及び前記サーミスタを通じて前記ヒータ電流を通電するヒータ電流制御回路において、
前記サーミスタを第１のサーミスタとして増設され、前記ヒータに直列に接続された第２のサーミスタと、
前記スイッチ手段を第１のスイッチ手段として増設され、前記第２のサーミスタを介して前記ヒータに流れる電流をオン、オフする第２のスイッチ手段と、
前記第１のサーミスタの温度を検出するサーミスタ温度検出手段と、
前記ヒータ電流制御手段がヒータ電流をオンに制御するとき、前記サーミスタ温度検出手段が検出した前記第１のサーミスタの温度に基づいて前記第１または第２のスイッチ手段のうちのいずれか１つをオンさせる選択手段と
を具備することを特徴とするヒータ電流制御回路。
【請求項２】
前記第２のサーミスタ及び第２のスイッチ手段は、前記第１のサーミスタに直列にかつ前記第１のスイッチ手段に並列に接続される
ことを特徴とする請求項１記載のヒータ電流制御回路。
【請求項３】
前記第１のサーミスタと並列に前記ヒータに直列に接続された第３のサーミスタと、
前記第３のサーミスタを介して前記ヒータに流れる電流をオン、オフする第３のスイッチ手段と
を更に具備し、
前記選択手段は、
前記ヒータ電流制御手段がヒータ電流をオンに制御するとき、前記サーミスタ温度検出手段が検出した前記第１のサーミスタの温度に基づいて前記第１乃至第３のスイッチ手段のうちのいずれか１つをオンさせる手段により構成される
ことを特徴とする請求項２記載のヒータ電流制御回路。
【請求項４】
前記第２のサーミスタ及び第２のスイッチ手段は、前記第１のサーミスタ及び第１のスイッチ手段に並列に接続される
ことを特徴とする請求項１記載のヒータ電流制御回路。
【請求項５】
前記サーミスタはいずれも自己の温度が上がると抵抗値が下がる負温度特性を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のヒータ電流制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータ電流制御回路に関し、特に複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像処理装置に用いられる加熱定着器用のヒータ電流制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のヒータ電流制御回路の一例のブロック図を図５に示す。
【０００３】
加熱定着器はヒータ２１および温度検出器２２を備えている。ヒータとしては、ハロゲンランプ等が用いられる。この加熱定着器に直列にヒータ２１への通電のオン／オフを行うスイッチ素子２６が設けられ、また、このスイッチ素子２６と直列にヒータ２１との間に直列にサーミスタ２５が設けられている。さらに、スイッチ素子２６をオン、オフする温度制御回路２８が設けられている。サーミスタ２５は、自己の温度が上がると抵抗値が下がる特性のものを使用している。
【０００４】
サーミスタ２５と電気的に直列に接続されているヒータ２１への通電時の突入電流は、ヒータ２１の抵抗値が小さくても、温度が低いときのサーミスタ２５自体の抵抗値が高いために小さく抑えられる。
【０００５】
その後、ヒータ２１に流れる電流によって、徐々にサーミスタ２５の温度が上昇することにより、サーミスタ２５の抵抗値は下がるが、ヒータ２１の自己発熱により、ヒータ２１の抵抗値が大きくなり、ヒータ電流は徐々にヒータ２１の定格電流に近づく。
【０００６】
次に、温度検出器２２がヒータ２１の温度を検出して温度制御回路２８を動作させ、温度制御回路２８はヒータ２１を定着可能温度となるようにスイッチ素子２６のオン、オフを制御する。
【０００７】
しかしながら、上述した従来のヒータ電流制御回路では、最初のヒータへの通電時にはヒータへの突入電流を抑えられるが、ヒータへの通電オフ後の再通電時に突入電流を抑えられなかった。
【０００８】
これは、ヒータへの通電中にサーミスタにも電流が流れるので、サーミスタは自己発熱し続ける。サーミスタが冷えない状態で、再度、通電を行うと、サーミスタの抵抗値が下がっているので、大きな突入電流が流れるからである。
【０００９】
これを解決するため、図６のように、ヒータ２１と直結している第１のスイッチ素子２７と、ヒータ２１との間にサーミスタ２５を介している第２のスイッチ素子２６とを並列に設け、ヒータ２１の温度と、タイマー２９の計測時間によってこれらのスイッチ素子２６，２７をオン、オフする温度制御回路２８を設けた例が知られている。
【００１０】
この例では、第１のスイッチ素子２７がオフしてから２０秒以上経過している場合には、ヒータ２１への通電は第２のスイッチ素子２６によって開始し、第２のスイッチ素子２６のオン時間が所定の時間（２００ｍｓ）経過したところで、第２のスイッチ素子２６をオフにし、第１のスイッチ素子２７をオンにして切替える。その後、ヒータ２１（加熱定着器）の温度が所定温度に達したところで、第１のスイッチ素子２７をオフにする。第１のスイッチ素子２７がオフしてから２０秒以下しか経過していない場合には、ヒータ２１への通電は第１のスイッチ素子２７から開始するようにし、ヒータ２１（加熱定着器）の温度が所定温度に達したところで、第１のスイッチ素子２７をオフにする（特許文献１参照。）。
【００１１】
しかしながら、この方法では、タイマー２９の計測時間のみでサーミスタ２５を切り離す操作を行なうため、周囲温度の変化によってヒータ２１が充分に温まっていない状態で、電流が直接ヒータ２１に流れることがあり、このような場合には突入電流を確実に制御することができないという問題がある。また、ヒータ２１を繰り返しオン、オフするような場合、サーミスタ２５自身の温度が充分に下がりきらないうちにヒータ２１がオンする場合が生まれ、このようなときにも突入電流を確実に制御することができないという問題がある。
【特許文献１】特開平９−３２９９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、突入電流を精度よく制御して、周囲温度が変化しても、ヒータに繰り返し通電を行うときにも、突入電流を確実に抑えることができるヒータ電流制御回路を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、ヒータの温度に基づいてヒータ電流をオン、オフ制御するヒータ電流制御手段と、前記ヒータに直列に接続されたサーミスタと、前記サーミスタを介して前記ヒータに流れる電流をオン、オフするスイッチ手段とを有し、前記ヒータ電流制御手段がヒータ電流をオンに制御するとき、前記スイッチ手段及び前記サーミスタを通じて前記ヒータ電流を通電するヒータ電流制御回路において、前記サーミスタを第１のサーミスタとして増設され、前記ヒータに直列に接続された第２のサーミスタと、前記スイッチ手段を第１のスイッチ手段として増設され、前記第２のサーミスタを介して前記ヒータに流れる電流をオン、オフする第２のスイッチ手段と、前記第１のサーミスタの温度を検出するサーミスタ温度検出手段と、前記ヒータ電流制御手段がヒータ電流をオンに制御するとき、前記サーミスタ温度検出手段が検出した前記第１のサーミスタの温度に基づいて前記第１または第２のスイッチ手段のうちのいずれか１つをオンさせる選択手段とを具備することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、前記第２のサーミスタ及び第２のスイッチ手段は、前記第１のサーミスタに直列にかつ前記第１のスイッチ手段に並列に接続されることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３記載の発明は、上記請求項２記載の発明において、前記第１のサーミスタと並列に前記ヒータに直列に接続された第３のサーミスタと、前記第３のサーミスタを介して前記ヒータに流れる電流をオン、オフする第３のスイッチ手段とを更に具備し、前記選択手段は、前記ヒータ電流制御手段がヒータ電流をオンに制御するとき、前記サーミスタ温度検出手段が検出した前記第１のサーミスタの温度に基づいて前記第１乃至第３のスイッチ手段のうちのいずれか１つをオンさせる手段により構成されることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、前記第２のサーミスタ及び第２のスイッチ手段は、前記第１のサーミスタ及び第１のスイッチ手段に並列に接続されることを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の発明は、上記請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、前記サーミスタはいずれも自己の温度が上がると抵抗値が下がる負温度特性を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上に述べたように、本発明のヒータ電流制御回路では複数のサーミスタを用い、ヒータ電流のオン、オフとは別に、第１のサーミスタの温度から複数のサーミスタ回路のどれかを選択してヒータに電流を流すようにしているので、周囲温度が変化しても、ヒータを繰り返しオン、オフして通電しても、突入電流を確実に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明のヒータ電流制御回路を図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明のヒータ電流制御回路の一実施の形態の回路ブロック図である。図２は、この実施の形態の動作を説明するフローチャートである。図３は、この実施の形態の回路の各部の波形を示すタイムチャートである。
【００２１】
図１に示すヒータ電流制御回路は、例えば、画像処理装置に用いられる加熱定着器のヒータ電流を制御するものであり、加熱定着器の熱源であるヒータ１、ヒータ１の温度を検出する第１の温度検出器２、交流電源３、後述の第１のサーミスタ５の温度を検出する第２の温度検出器４、ヒータ１に直列に接続された第１のサーミスタ５、第１のサーミスタ５と直列に接続された第２のサーミスタ６、第１のサーミスタ５と並列にヒータ１に直列に接続された第３のサーミスタ７、第１のサーミスタ５を介してヒータ１に流れる電流をオン、オフする第１のスイッチ素子（スイッチ素子１）１０、第１のサーミスタ５と第２のサーミスタ６との直列回路を介してヒータ１に流れる電流をオン、オフする第２のスイッチ素子（スイッチ素子２）１１、第３のサーミスタ７を介してヒータ１に流れる電流をオン、オフする第３のスイッチ素子（スイッチ素子３）１２、第１の温度検出器２が検出したヒータ温度に基づいてヒータ電流をオン、オフ制御するヒータ電流制御回路１５、ヒータ電流制御回路１５がヒータ電流をオンに制御するとき、第２の温度検器４が検出した第１のサーミスタ５の温度に基づいて上記第１のスイッチ素子１０または第２のスイッチ素子１１若しくは第３のスイッチ素子１２のうちのいずれか１つをオンさせるセレクタ１６を備えて構成される。
【００２２】
なお、サーミスタ５、６、７はいずれも自己の温度が上がると抵抗値が下がる負温度特性を有するものとする。
【００２３】
本発明のヒータ電流制御回路の動作を図１及び図２にそって説明する。
【００２４】
ヒータ電流制御回路の動作が開始されると、まず、第１の温度検出器２を用いてヒータ１の温度が検出される（図２のステップ１）。検出された温度が設定温度と比較され（図２のステップ２）、検出温度が設定温度に達している場合は、ヒータ電流オン、オフ制御回路１５はセレクタ１６にヒータ電流オフ信号を送り、第１のスイッチ素子１０、第２のスイッチ素子１１及び第３のスイッチ素子１２をすべてオフにしてヒータ電流を遮断する（図２のステップ３）。
【００２５】
ステップ２で検出温度が設定温度よりも低い場合は、ヒータ電流オン、オフ制御回路１５はセレクタ１６にヒータ電流オン信号を送る。これに応じてセレクタ１６は第２の温度検出器４を用いて第１のサーミスタ５の温度を検出する（図２のステップ４）。そして、セレクタ１６はこの検出温度に基づいて、第１のスイッチ素子１０、第２のスイッチ素子１１又は第３のスイッチ素子１２のいずれかを選択して、ヒータ１に電流を通電する。
【００２６】
このとき、第１のサーミスタ５の温度が充分低いとすると、セレクタ１６は第１のスイッチ素子１０を選択してオンさせる（図２のステップ５）。第１のサーミスタ５の温度は低いのでその抵抗値は高く、したがって突入電流は大きくならない。
【００２７】
この状態で、ヒータ１に電流が流れ、第１の温度検出器２を用いてヒータ１の温度が繰り返し検出される（図２のステップ８）。やがてヒータ１の温度が設定温度に達すると（図２のステップ９）、ヒータ電流オン、オフ制御回路１５はセレクタ１６にヒータ電流オフ信号を送り、スイッチ素子１０、１１及び１２をすべてオフにしてヒータ電流を遮断し（図２のステップ３）、再びステップ1に戻る。
【００２８】
ヒータ電流を遮断したため、ヒータ１の温度が低下して、ステップ２で検出温度が設定温度よりも低くなると、ヒータ電流オン、オフ制御回路１５はセレクタ１６にヒータ電流オン信号を送り、ステップ４で、セレクタ１６は第２の温度検出器４を用いて第１のサーミスタ５の温度を検出する。このとき、先に通電した影響などで、第１のサーミスタ５の温度がある程度上がって中温になっていたとすると、セレクタ１６は第２のスイッチ素子１１を選択してオンさせる（図２のステップ６）。すると、ヒータ電流は第１のサーミスタ５と第２のサーミスタ６の直列回路を経て供給される。第１のサーミスタ５の温度が高くなってその抵抗値は下がっているが、直列に挿入された第２のサーミスタ６はこの段階では温度が低く抵抗値が高いので、第１のサーミスタ５と第２のサーミスタ６の直列回路も抵抗値が高く、このため突入電流は大きくならない。
【００２９】
ヒータ電流オン、オフ制御回路１５によってさらにヒータ電流のオン、オフが繰り返され、ステップ４に進んだ段階で、第１のサーミスタ５の温度がさらに上がって高温になっていたとすると、セレクタ１６は第３のスイッチ素子１２を選択してオンさせる（図２のステップ７）。これにより、ヒータ電流は第３のサーミスタ７を介して供給される。この段階の前までは、第１のサーミスタ５あるいは第１のサーミスタ５と第２のサーミスタ６の直列回路を経て電流が流れており、第３のサーミスタ７には電流が流れていなかったため、第３のサーミスタ７の温度は低く、その抵抗値は高く、したがって突入電流は大きくならない。
【００３０】
この間のヒータ電流制御回路各部の波形や温度の変化を図３に沿って説明する。
【００３１】
図３（ａ）は、ヒータ電流のオン、オフを示す信号波形である。図２のステップ２でヒータ１の温度が設定値に達していない場合、ヒータ電流オン、オフ制御回路１５はセレクタ１６にヒータ電流オン信号を送り、スイッチ素子のいずれかをオンにさせてヒータ電流を流させる。
【００３２】
このとき、セレクタ１６は第２の温度検出器４が検出した第１のサーミスタ５の温度に従ってスイッチ素子１０、１１及び１２のうちのいずれかを選択してオンにさせる。
【００３３】
図３（ｅ）に示す第１のサーミスタ５の温度が低いときは、セレクタ１６は図２のステップ５で第１のスイッチ素子１０を選択してオンさせる。図３（ｂ）は第１のスイッチ素子１０のオン、オフを示す信号波形である。これによりヒータ１に電流が流れる。第１のサーミスタ５の温度が低いためその抵抗は高く、図３（ｈ）に示す突入電流は大きくならない。第１のスイッチ素子１０がオンされ、第１のサーミスタ５を介してヒータ電流が流れると、図３（ｅ）に示すように第１のサーミスタ５の温度は次第に上昇する。
【００３４】
図２のステップ９でヒータ１の温度が設定値に達した場合、ヒータ電流オン、オフ制御回路１５はセレクタ１６に送っていたヒータ電流オン信号を切り、全てのスイッチ素子１０、１１、１２をオフにしてヒータ電流を遮断する（図２のステップ３）。第１のサーミスタ５、第１のスイッチ素子１０を経由して流れていたヒータ電流が切断されため、図３（ｅ）に示すように第１のサーミスタ５の温度は次第に低くなって行く。
【００３５】
再び図２のステップ２に戻り、ヒータ１の温度が設定値よりも低くなると、ヒータ電流オン、オフ制御回路１５はセレクタ１６にスイッチ素子のいずれかを選択しオンさせる。第１のサーミスタ５の温度は一時よりは低くなっているが、まだ中程度の温度（中温）であるとすると、セレクタ１６は図２のステップ６で第２のスイッチ素子１１を選択してオンさせる。図３（ｃ）は第２のスイッチ素子１１のオン、オフを示す信号波形である。これによりヒータ１に電流が流れる。この時、第１のサーミスタ５と第２のサーミスタ６の直列回路の抵抗は高く、図３（ｈ）に示す突入電流は大きくならない。第２のスイッチ素子１１がオンされてヒータ電流が流れると、図３（ｅ）に示すように第１のサーミスタ５の温度は再び次第に上昇する。また、図３（ｆ）に示す第２のサーミスタ６の温度も上昇する。
【００３６】
再び図２のステップ２に戻り、ヒータ１の温度が設定値よりも低くなると、ヒータ電流オン、オフ制御回路１５はセレクタ１６にスイッチ素子のいずれかを選択しオンさせる。第１のサーミスタ５の温度は高い温度であるとすると、セレクタ１６は図２のステップ７で第３のスイッチ素子１２を選択してオンさせる。図３（ｄ）は第３のスイッチ素子１２のオン、オフを示す信号波形である。これにより第３のサーミスタ７を介してヒータ１に電流が流れる。この時、第３のサーミスタ７の温度は、それまで電流が流れていなかったために低く、その抵抗値は高く、図３（ｈ）に示す突入電流は大きくならない。第３のスイッチ素子１２がオンされてヒータ電流が流れると、図３（ｇ）に示すように第３のサーミスタ７の温度は上昇する。一方、第１のサーミスタ５と第２のサーミスタ６の温度は図３（ｅ）及び図３（ｆ）に示すように次第に低くなる。
【００３７】
このように、本発明のヒータ電流制御回路では、第１のサーミスタ５の温度に応じて、サーミスタ回路を選択し、ヒータ電流が流れる回路の抵抗を高くしているので、どのような場合でもヒータ電流が流れる瞬間の突入電流を小さくすることができる。
【００３８】
図４に、本発明のヒータ電流制御回路の他の実施の形態の回路ブロック図を示す。この回路が図１の回路と異なるのは、第２のサーミスタ６と第２のスイッチ素子１１との直列回路と並列に、第４のサーミスタ８（第１のサーミスタ５と直列に接続される）と第４のスイッチ素子１３（第１のサーミスタ５と第４のサーミスタ８との直列回路を介してヒータ１に流れる電流をオン、オフする）との直列回路を設けた点である。図４で、符号１から符号７、符号１０から符号１２及び符号１５と符号１６は、図１に示したものと同一の要素を示す。
【００３９】
この実施の形態では、セレクタ１６は第１のサーミスタ５の温度に応じて、４段階にサーミスタ回路を選択してヒータ電流を流す。すなわち、第１のサーミスタ５の温度が最も低いときは第１のスイッチ素子１０をオンし、第１のサーミスタ５の温度がそれよりもやや高いときは第２のスイッチ素子１１をオンし、第１のサーミスタ５の温度がさらに高いときは第４のスイッチ素子１３をオンし、第１のサーミスタ５の温度が最も高くなったときは第３のスイッチ素子１２をオンするようにする。
【００４０】
これにより、第１のサーミスタ５の温度をより細かく検出してスイッチ素子１０、１１、１２、１３を選択することで、突入電流をより小さくすることができるとともに、特定のサーミスタを使い続けることを少なくしてサーミスタの負担をより少なくすることができる。
【００４１】
なお、本発明は、図１、図４に示した構成に限らず実施できるものである。
【００４２】
例えば、図１においてサーミスタ７とスイッチ１２を削除した構成にし、サーミスタ６を第２のサーミスタとし、スイッチ１１を第２のスイッチ素子としても良い。
【００４３】
また、図１においてサーミスタ６とスイッチ１１を削除した構成にし、サーミスタ７を第２のサーミスタとし、スイッチ１２を第２のスイッチ素子としても良い。
【００４４】
つまり、図１、図４に示すようなヒータ１、第１の温度検出器２、交流電源３、第２の温度検出器４、第１のサーミスタ５、第１のスイッチ素子１０、ヒータ電流制御回路１５、セレクタ１６を備えた構成（それ以外の構成は含まず）において、第２のサーミスタとしては上記第１のサーミスタ５に並列に接続されるかあるいは直列に接続されるサーミスタを設けると共に、第２のスイッチ素子としては、該第２のサーミスタ（あるいは、第１のサーミスタと当該第２のサーミスタ５との直列回路）を介してヒータ１に流れる電流をオン、オフするスイッチ素子を増設し、ヒータ電流制御回路１５がヒータ電流をオンに制御するとき、セレクタ１６が、第２の温度検出器４が検出した第１のサーミスタ５の温度に基づいて第１のスイッチ素子１０または第２のスイッチ素子のうちのいずれか１つをオンさせる選択制御を行なう構成としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明のヒータ電流制御回路では、第１のサーミスタの温度から複数のサーミスタ回路を選択して異なったサーミスタ回路を介してヒータに電流を流すようにしているので、サーミスタ回路の抵抗値を大きく保つことができ、周囲温度が変化してもヒータを繰り返しオン、オフして通電しても、突入電流を確実に抑えることができる。  
したがって、乾式複写機、レーザプリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置の加熱定着器などに有効に利用することができ、安全と電力消費の低減を図ることができるので、これらの分野での利用の可能性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明のヒータ電流制御回路の一実施の形態の回路ブロック図。
【図２】図１に示すヒータ電流制御回路の動作を説明するフローチャート。
【図３】図１に示すヒータ電流制御回路の各部の波形を示すタイムチャート。
【図４】本発明のヒータ電流制御回路の他の実施の形態の回路ブロック図。
【図５】従来のヒータ電流制御回路の一例のブロック図。
【図６】従来のヒータ電流制御回路の他の例のブロック図。
【符号の説明】
【００４７】
１  ヒータ
２  第１の温度検出器
３  交流電源
４  第２の温度検出器
５  第１のサーミスタ
６  第２のサーミスタ
７  第３のサーミスタ
８  第４のサーミスタ
１０  第１のスイッチ素子
１１  第２のスイッチ素子
１２  第３のスイッチ素子
１３  第４のスイッチ素子
１５  ヒータ電流オン、オフ制御回路
１６  セレクタ
２１  ヒータ
２２  温度検出器
２３  交流電源
２５  サーミスタ
２６  スイッチ素子
２７  スイッチ素子
２８  温度制御回路
２９  タイマー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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