(57)【要約】【課題】  定着温度のオーバーシュートを抑えることで、電力の損失を低減することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】  定着装置Ａが有する加熱手段３における定着温度のオーバーシュートを抑えるオーバーシュート低減モードを有し、当該モードが設定されると、交流入力を整流して直流に変換する直流生成手段１０の出力電圧が所定の値にシフト制御され、加熱手段３の定着温度がオーバーシュートするのを抑える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着装置に備えた加熱手段における定着温度のオーバーシュートを抑えるオーバーシュート低減モードを備え、当該モードが設定されると、交流入力を整流して直流に変換する直流生成手段の出力電圧を所定の値にシフト制御する手段を有し、加熱手段の定着温度がオーバーシュートするのを抑えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、直流生成手段の出力電圧が所定の値に低下するタイミングが各作像モードごとに設定され、それに対応して切り替わることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１記載の画像形成装置において、オーバーシュート低減モードは設定解除可能であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、加熱定着制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、転写紙上に担持した未定着トナー像を定着装置で定着する必要があるが、その定着装置としては、加熱、加圧定着方式が一般的となっている。これは定着ローラと加圧ローラを圧接して設け、いずれか一方、あるいは双方のローラにヒータを内蔵し、転写紙が両ローラのニップ部を通過する過程で未定着トナー像を転写紙に溶融、定着するものである。
定着制御に関連して、例えば、特許文献１には、通紙タイミング、定着必要熱量を演算予測して、加熱時間の通電状態を先行制御する技術が提案されている。また、特許文献２には、整流平滑してＩＨヒータ立上げ時必要な個所だけ給電し立上げを短縮する技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−１１６６５８公報
【特許文献２】特開２００１−２２２３４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来、交流入力を加熱手段に供給する定着装置では商用電源周波数を基本的に数ｍｓより微細にする定着温度制御ができなかった。例えば、温度リップルを小さくしたいとしても加熱手段に電力を供給する電力供給手段が、交流入力を整流手段で整流して直流に変換する直流生成手段ではないので微細な制御をすることができず、それ以上にリップルを小さくできない限界があったり、定着温度のオーバーシュートを抑えたくても限界があって、転写紙が抜けても尚、熱量を加えているため電力の損失があった。
本発明は、定着温度のオーバーシュートを抑えることで、電力の損失を低減することができる画像形成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】
【０００４】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、定着装置に備えた加熱手段における定着温度のオーバーシュートを抑えるオーバーシュート低減モードを備え、当該モードが設定されると、交流入力を整流して直流に変換する直流生成手段の出力電圧を所定の値にシフト制御する手段を有し、加熱手段の定着温度がオーバーシュートするのを抑えることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、直流生成手段の出力電圧が所定の値に低下するタイミングが各作像モードごとに設定され、それに対応して切り替わる画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、オーバーシュート低減モードは設定解除可能である画像形成装置を主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明では、定着装置が有する加熱手段における定着温度のオーバーシュートを抑えるオーバーシュート低減モードを有し、当該モードが設定されると、交流入力を整流して直流に変換する直流生成手段の出力電圧が所定の値にシフト制御されることで、加熱手段の定着温度がオーバーシュートするのを抑えることができ、電力損失を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は定着装置の構成図である。定着装置Ａは、定着ローラ１と加圧ローラ２が圧接されることで構成され、定着ローラ１は内部に加熱手段(ヒータ)３を有する。加熱手段(ヒータ)３は加圧ローラ２に設けてもよい。転写紙Ｐは両ローラ１、２のニップ部を通過する過程で定着が行われる。
【０００７】
図２は本発明の画像形成装置における定着制御装置の構成図である。その構成を動作と併せて説明する。
加熱手段３の近傍に加熱手段３の温度を検出する温度検出手段４を設け、目標温度と検出温度の差に応じて、制御手段５は加熱手段３への供給電力を制御し、検出したローラ表面温度を所定の値になるように一定に維持する。具体的には、予めわかっている通紙タイミングや定着に要する熱量により予測される温度上昇、低下を演算予測し、所定のローラ表面温度が一定に維持されるようにしている。  尚、これを可能にするための加熱手段３への供給電力は一定に維持できるだけの微細な値での制御が可能な直流であり、急速な温度上昇、低下にも対応して一定に維持できるようにしている。さらに“オーバーシュート低減モード”が設定された際には、各作像モードごとに転写紙が定着手段を抜けても尚、加熱手段に電力が供給されないように、かつ、オーバーシュートを抑えるようにそれを見込んで事前のタイミングで電圧が所定の値へと低下、オフするようになっている。
【０００８】
本実施例における加熱手段３は例えば赤外線ヒータ、温度検出手段４はサーミスタなどである。
加熱手段３の近傍には、温度ヒューズ６を設け、制御手段５の故障等で異常加熱となり、発煙発火するのを防止する。また、制御手段５は、温度検出手段３からの情報が異常と判断した場合、交流電源７の入力段に設けたリレー８をオフして、加熱手段３への電力供給を切断する。
交流電源７にはフィルタ回路９を設け、直流電力生成回路１０からのノイズが交流電源７に影響しないようにする。フィルタ回路９の出力は前記リレー８を経て、整流手段である全波整流回路１１で全波整流される。図３が入力交流電圧波形、図４が全波整流された電圧波形である。
全波整流回路１１の正極側はスイッチ手段であるトランジスタ１２を経て、ノイズ吸収用コンデンサ１３、入力電圧検出回路１４、チョークコイル１５に接続し、ノイズ吸収用コンデンサ１３と入力電圧検出回路１４の他端は全波整流回路１１の負極側に接続する。チョークコイル１５の他端はスイッチ手段であるトランジスタ１６のコレクタあるいはドレインと第２の整流手段であるダイオード１７のアノードに接続する。
トランジスタ１６のエミッタあるいはソースは全波整流回路１１の負極側に接続する。ダイオード１７のカソードは、平滑用コンデンサ１８、出力電圧検出手段１９、加熱手段３に接続され、平滑用コンデン１８、出力電圧検出手段１９の他端は全波整流回路１１の負極側に接続される。加熱手段３の他端は温度ヒューズ６を経て全波整流回路１１の負極側に接続する。ここで整流手段はトランジスタでもよい。
スイッチ手段であるトランジスタ１６のエミッタ側と全波整流回路１１の負極側の間に電流検出手段２０を設ける。電流検出手段２０は０．１Ω以下の抵抗、あるいは電流検出コイルを用いる。入力電圧検出手段１４及び、出力電圧検出手段１９は抵抗分割で降圧した電圧を制御手段５に印加、あるいは一旦フォトカプラで絶縁して制御手段５に印加する。
【０００９】
直流電力生成回路１０は昇圧型チョッパであり、トランジスタ１６がオンの時にチョークコイル１５にエネルギを蓄え、トランジスタ１６がオフでダイオード１７を介してコンデンサ１８を充電する。トランジスタ１６のスイッチング周期をＴ、オフ時間をＴｏｆｆ、コンデンサ１８の平均電圧Ｅ、入力電圧Ｖｉｎとすると、Ｅ＝ｋ（Ｔ／Ｔｏｆｆ）×Ｖｉｎ×√２となる。
ｋは回路のインピーダンス、負荷となる加熱手段３の抵抗値他で決まる係数で１とし、Ｔ＝５μＳ、Ｖｉｎ＝１００Ｖとすると、Ｔｏｆｆ＝２．５μＳの時にＥは２８２Ｖとなる。Ｔｏｆｆを小さくすればＥを限りなく大きくできそうであるが、実際に得られる昇圧比は５倍程度である。このように、Ｔｏｆｆを制御することで、任意に例えば、加熱手段３の定格電圧値に出力電圧を変えることができる。
【００１０】
平滑用コンデンサ１８が無い場合について説明する。この場合ダイオード１７の出力は直接加熱手段３に流れ、加熱手段３にはスイッチング周期５μＳ（２０ＫＨｚ）の大きなリプルのある電圧波形が印加されるが、加熱手段３は発熱が目的であり、熱時定数が交流電圧の周期より大きいので、このリプルは問題とならない。この場合、加熱手段３の温度を温度検出手段４でみて、目標温度と検出された温度の差から前記Ｔｏｆｆを増減し、目的の温度になるように制御する。コンデンサが無いことで、低コスト化、小型化を達成できる。
平滑用コンデンサ１８を備える場合は、加熱手段３の温度と出力電圧と両方の情報を使った、柔軟な制御で高機能化される。この昇圧型チョッパ回路はＴ／Ｔｏｆｆ＝１のとき、Ｅｍｉｎ＝Ｖｉｎ×√２であるから、このままでは加熱手段３にＥｍｉｎが印加されることになる。そこで、全波整流回路１１の出力にトランジスタ１２を設け、加熱手段３の温度が所定の値以上になった場合に、このトランジスタ１２をオフとする。
【００１１】
従来では、例えば入力電圧１００Ｖの場合、ヒータの電圧定格も１００Ｖ(AC)で、定着装置が必要とする最大電力の赤外線ヒータを用いていた。また、例えば６５０Ｗのヒータと３５０Ｗのヒータを備え、定着装置の立ち上げ時には、２本同時に点灯し、定着動作時には１本のみあるいは、２本を制御する方法がとられていた。また定着動作をしてない時にも、熱損失があるため、ヒータを点滅させて保温制御していた。
また、電子機器では電気安全法等で許容できる入力電力が決められていて、国内の一般的事務所、家庭の電源コンセントは１００Ｖで最大定格１５Ａである。交流入力を直接ヒータに供給する場合、仮にヒータ以外の電力を０としても、ヒータに供給できる最大電力は１５００Ｗである。昇圧型チョッパの出力段には、コンデンサを備えているので、瞬間的に前記１５００Ｗ以上の電力を加熱手段３に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】定着装置の構成図である。
【図２】本発明の画像形成装置における定着制御装置の構成図である。
【図３】入力交流電圧波形を示す図である。
【図４】全波整流された電圧波形を示す図である。
【符号の説明】
【００１３】
Ａ  定着装置、３  加熱手段、１０  直流電力生成回路(直流生成手段)
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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