(57)【要約】【解決手段】  電圧を印加することで発熱する発熱体を用いた加熱装置において、個体差による発熱体のパラメータのばらつきを補償し、ばらつきの範囲内でどのようなパラメータを持つ発熱体に対しても、常に定格電力が得られるようにする。【課題】  発熱体のパラメータのばらつきを検知し、そのばらつきに応じて発熱体への印加電圧を変化させる。検知手段は個々の発熱体とユニット化されており、本体側の調整なくして、交換が可能である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧を印加することで発熱する発熱体と、前記発熱体に電圧を供給するための電圧供給手段と、前記発熱体の個体差による個々のパラメータのばらつきを検出する手段と、前記電力供給手段の出力を制御する手段と、個々の前記発熱体と当該する発熱体のばらつきを検出する前記手段とをパッケージ化した発熱ユニットと、前記発熱ユニットを前記電圧供給手段に接続・分離する手段と、を有し、前記発熱体における個々のパラメータのばらつきに応じて、前記電圧供給手段の出力を調整することを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ばらつきを検出する手段として可変抵抗を用い、前記ばらつきに応じて前記可変抵抗の抵抗値を設定しておくことを特徴とした加熱装置。
【請求項３】
請求項１において、前記発熱体は、非ハロゲン系（アルゴン系）のガラス管ヒータであることを特徴とした加熱装置。
【請求項４】
請求項１において、電圧供給手段の出力を制御する手段として、ＦＥＴおよび前記ＦＥＴをチョッピング駆動させる回路を用いることを特徴とした加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧を印加することで発熱する発熱体を利用した加熱装置に係わるものであり、特に発熱体の個体差によるパラメータのばらつきに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発熱体の温度を制御する目的で、前記発熱体に供給される電圧をオン／オフにスイッチングする場合、トライアック（双方向サイリスタ）を用いた方法では、電源インピーダンスによっては、スイッチング時に前記発熱体に流れる電流の急激な増減により、部屋の照明器具等がちらつく等のフリッカ現象が起こっていた。前記フリッカ現象を防止するため、従来では、定電圧出力回路の出力にＤＣ−ＤＣコンバータを用いたスローアップ回路を接続し、前記定電圧出力回路の出力を一定の時定数を持たせて変化させていた（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−１０９７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来法では、個々の発熱体の抵抗等各パラメータの個体差によるばらつきを考慮していない。そのため、個体によっては期待する発熱量や電力などを得られない場合があり、また前記ばらつきが存在する場合には、ばらつきの最悪値によって設計を行う必要がある。例えば、レーザープリンタの熱定着装置に用いられる標準的なアルゴン系ガラス管ヒータでは、個体差によって内部抵抗値のばらつきがあり、そのばらつきの幅は、定格とされる抵抗値からおよそ±３．５％である。このため、このばらつきの範囲内で、どのような抵抗値をもつガラス管ヒータが使われたときに対しても定格通りの発熱量を得るためには、最も低い抵抗値（定格の−３．５％）をもつガラス管ヒータが定格通りの発熱量を出すための電流量を確保した設計にしなければならない。
【０００４】
一方で、例えば複写機やレーザープリンタの熱定着装置等の分野で、加熱装置に要求されるスペックが高まっており、加熱装置が必要とする電力値が大きくなっている。そのため、家庭用電源のように供給可能な電力・電流が限られている電源を利用することを前提として、加熱装置を利用する機器の設計を行う場合、加熱装置の設計をばらつきの最悪値によって行うと、加熱装置以外の部分の設計の自由度を制限してしまい、加熱装置やそれ以外の部分に十分な電力が供給できないという問題がおこる。
【０００５】
本発明は、以上の点に着目してなされたもので、電圧を印加することで発熱する発熱体を用いた加熱装置において、個体差による発熱体のパラメータのばらつきを補償し、ばらつきの範囲内でどのようなパラメータを持つ発熱体に対しても、常に定格電力が得られるようにする加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、上記問題を解決する手段として、電圧を印加することで発熱する発熱体と、前記発熱体に電圧を供給するための電圧供給手段と、前記発熱体の個体差による個々のパラメータのばらつきを検出する手段と、前記電力供給手段の出力を制御する手段と、個々の前記発熱体と当該する発熱体のばらつきを検出する前記手段とをパッケージ化した発熱ユニットと、前記発熱ユニットを前記電圧供給手段に接続・分離する手段と、を構築し、前記ばらつきに応じて前記発熱体に印加する電圧を決定することで、どのような発熱体であっても定格電力を得ることができる。これにより、加熱装置とそれ以外の部分に最大限の電力を供給できる。このとき、発熱体とそのばらつきを検出する手段が発熱ユニットとしてパッケージ化されているので、ばらつきの範囲内でどのような発熱体が使用されるときにも、前記発熱ユニット以外の機器に対しては設計変更や調節の必要はない。
【０００７】
以上、本発明を整理して要約すれば以下の構成に集約できる。
【０００８】
（１）電圧を印加することで発熱する発熱体と、前記発熱体に電圧を供給するための電圧供給手段と、前記発熱体の個体差による個々のパラメータのばらつきを検出する手段と、前記電力供給手段の出力を制御する手段と、個々の前記発熱体と当該する発熱体のばらつきを検出する前記手段とをパッケージ化した発熱ユニットと、前記発熱ユニットを前記電圧供給手段に接続・分離する手段と、を有し、前記発熱体における個々のパラメータのばらつきに応じて、前記電圧供給手段の出力を調整することを特徴とする加熱装置。
【０００９】
（２）前記（１）において、前記ばらつきを検出する手段として可変抵抗を用い、前記ばらつきに応じて前記可変抵抗の抵抗値を設定しておくことを特徴とした加熱装置。
【００１０】
（３）前記（１）において、前記発熱体は、非ハロゲン系（アルゴン系）のガラス管ヒータであることを特徴とした加熱装置。
【００１１】
（４）前記（１）において、電圧供給手段の出力を制御する手段として、ＦＥＴおよび前記ＦＥＴをチョッピング駆動させる回路を用いることを特徴とした加熱装置。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、
（１）  発熱体個々のパラメータのばらつきによらず、常に定格の電力が得られるようになる。
（２）  （１）により、限られた商用電源内で、加熱装置やそれ以外の部分に最大限の電力を供給できる。
また、発熱ユニットが発熱体のばらつきを検出する手段をもっているので、
（３）  発熱ユニット以外の部分を調整することなく、どのような発熱ユニットに対しても前項の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１４】
以下、本発明の第一実施例を図面に基づいて説明する。本実施例は、発熱体としてアルゴン系ガラス管ヒータを用い、発熱体の個体差による抵抗値のばらつきを検出する手段として可変抵抗を用いたものである。前記可変抵抗が、本発明の特徴を最もよく表している。
【００１５】
図１は本実施例の構成を示す回路図である。図中、１０１は交流電源であり、１０２は交流電源１０１を整流するための全波整流装置である。１０３は、アルゴン系ガラス管ヒータ１０４と、可変抵抗１０５を持つヒータユニットである。１０６はヒータユニット１０３に一定の電圧を供給する定電圧回路である。１０７は、制御回路１０８に駆動電源を供給するための補助電源ＩＣであり、キャパシタ１０９をバイパスコンデンサとする。制御回路１０８は、Ｖｃｃ端子を電源、ＧＮＤ端子をアースとしており、ｅｎａｂｌｅ信号がオンの時に、Ｖｓｅｎｓｅ端子に入ってくるフィードバック電圧が一定になるようにチョッピングＦＥＴ  １１０のゲートにかかるオンデューティを制御する。チョッピングＦＥＴ  １１０がオンになることによって、ヒータユニット１０３中のガラス管ヒータ１０４に電圧が印加され、ガラス管ヒータ１０４が発熱する。制御回路１０８の内部構造は、図２を用いて後述する。ダイオード１１１、インダクタ１１２、キャパシタ１１３はＤＣ−ＤＣコンバータの構成要素である。抵抗１１４はガラス管ヒータ１０４にかかる電圧を分圧するための抵抗で、この１１４と１０３中の可変抵抗１０５で、ガラス管ヒータ１０４に印加する電圧（定電圧回路１０６の出力）を分圧し、制御回路１０８のＶｓｅｎｓｅ端子にフィードバックする。
【００１６】
図２は、実施例１の図１において、制御回路１０８の内部構造を示したものである。図中２０１はオペアンプであり、キャパシタ２０２、直流電源２０３とともに、Ｖｓｅｎｓｅ信号とのエラーアンプを構成する。２０４は三角波の発生回路であり、２０５はオペアンプ２０１の出力と三角波発生回路の出力とのコンパレータである。２０６は２入力のＡＮＤゲートであり、ｅｎａｂｌｅ信号がＯＮの時のみコンパレータ２０５の出力を通過させる。図中には示していないが、１０４によって加熱される非加熱体の温度は、サーミスタによって検知され、フィードバックされている。この非加熱体の温度を目的の温度にするために、１０８回路の出力を調整しているのが、図中のｅｎａｂｌｅ信号である。
【００１７】
本例で用いたガラス管ヒータ１０４は、個体差により定格から±３．５％のばらつきを持っている。このそれぞれのばらつきを含んだガラス管ヒータ１０４の抵抗値を個体ごとに前もって計測しておき、その個体の抵抗値に基づいて可変抵抗１０５の値を調整しておく。制御回路１０８がフィードバック値として受け取るＶｓｅｎｓｅは、抵抗１１４と可変抵抗１０５によって分圧された電圧であるから、可変抵抗１０５の値によって変化する。制御回路１０８がチョッピング駆動するＦＥＴ  １１０のオンデューティは、フィードバック値Ｖｓｅｎｓｅによって決定されるので、その結果、ガラス管ヒータ１０４に印加される電圧が決定される。例えば、可変抵抗１０５を小さくすれば、Ｖｓｅｎｓｅ信号が小さくなり、制御回路１０８が制御するＦＥＴ  １１０のオンデュ−ティーが大きくなるので、結果としてガラス管ヒータ１０４にかかる電圧が大きくなる。ガラス管ヒータ１０４で消費される電力は、ガラス管ヒータ１０４の抵抗値と印加される電圧とによって決定されるので、個体によって異なるガラス管ヒータ１０４の個々の抵抗値に対応させて可変抵抗１０５の値を決定しておくことで、個々のばらつきによらず、常に定格電力を得られるようになる。
【００１８】
このように、ガラス管ヒータ１０４の抵抗値のばらつきを可変抵抗１０５で検出し、そのばらつきを補正する手段として印加電圧を変化させることで、ばらつきの範囲内でどのような抵抗値を持つガラス管ヒータに対しても、定格通りの電力・発熱量を得ることができる。
【００１９】
また、例えば、想定されるガラス管ヒータ１０４の抵抗ばらつきの最悪値を基準に回路電流の設計を行うなどといった、いわゆる最悪値を用いた設計を行う必要がなくなり、機器の設計の自由度を上げることができる。
【００２０】
さらに、ばらつきを検出する手段たる可変抵抗１０５をヒータユニット１０３に含めることで、ヒータユニット１０３以外の部分に対しては、ガラス管ヒータ１０４がばらつきの範囲内でどのような抵抗値を持っていたとしても、同一の設計を行うことができる。また、寿命などでヒータユニット１０３の交換が必要とされる場合でも、ヒータユニット１０３以外の部分の調整をなくして、上記の効果を得ることができる。
【実施例２】
【００２１】
以下、本発明の第２実施例を図面に基づいて説明する。図３は、本実施例の構成を示す回路図である。実施例１の図１と異なるのは、図１における制御回路１０８の代わりに、マイクロコントローラ３０１が使用されている点である。
【００２２】
マイクロコントローラ３０１は、補助電源ＩＣ  １０７を駆動電源とし、Ａ／Ｄ変換機３０２によってデジタル化された信号を入力として、ＦＥＴ  １１０をチョッピング駆動させるＰＷＭジェネレータ３０３を制御する。Ａ／Ｄ変換機３０２は、抵抗１１４と可変抵抗１０５によって分圧された電圧を、デジタル値に変換する。
【００２３】
本実施例においても、実施例１と同じく、ＦＥＴ  １１０がＯＮになることによって、ガラス管ヒータ１０４に電圧が印加される。ガラス管ヒータ１０４に印加される電圧は、抵抗１１４と可変抵抗１０５によって分圧され、Ａ／Ｄ変換機３０２を通して、マイクロコントローラ３０１にＶｓｅｎｓｅ信号として送られる。マイクロコントローラ３０１は、Ｖｓｅｎｓｅ信号をフィードバック値として、Ｖｓｅｎｓｅ信号が一定となるようにＰＷＭジェネレータ３０３を制御するので、可変抵抗１０５の値を変化させることによって、ガラス管ヒータ１０４に印加させる電圧を変化させることが可能である。ガラス管ヒータ１０４で消費される電力は、ガラス管ヒータ１０４の抵抗値と印加される電圧とによって決定されるので、ガラス管ヒータ１０４の個々の抵抗値に対応させて可変抵抗１０５の値を決定しておくことで、個々のばらつきによらず、常に定格電力を得られるようになる。
【００２４】
また、実施例１と同様に、ばらつきを検出する手段たる可変抵抗１０５がヒータユニット１０３に含まれているので、ヒータユニット１０３以外の部分に対しては同一の設計で、どのようなヒータユニットに対しても定格電力を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例１の構成を示す回路図
【図２】図１における制御回路１０８の内部構造を示す回路図
【図３】実施例２の構成を示す回路図
【符号の説明】
【００２６】
１０３  ヒータユニット
１０４  非ハロゲン（アルゴン）系ガラス管ヒータ
１０５  可変抵抗
１０８  制御回路
１１０  ＦＥＴ
３０１  マイクロコントローラ
【図１】
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【図２】
2005071914.tif 000004
【図３】
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