(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱定着に使用する第１、第２のヒータと、前記第１、第２のヒータに直流定電圧出力を供給する定電圧出力回路とを備えるヒータ駆動装置の制御装置において、
前記第１、第２のヒータと前記定電圧出力回路との間に介在され、前記第１、第２のヒータをそれぞれオン／オフする半導体素子からなる第１、第２のスイッチング手段と、
前記定電圧出力回路から出力される直流定電圧を制御可能な制御手段とを有し、
前記定電圧出力回路は、インダクタ素子を備え、
前記制御手段は、前記第１又は第２のスイッチング手段により前記第１又は第２のヒータをオン／オフするとき、前記定電圧出力回路から出力される電圧をソフトスタート制御によって、一旦ほぼゼロ電圧まで低下させ、前記スイッチング手段がオン／オフされたのち再び定電圧に戻すように制御することを特徴とするヒータ駆動装置の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第１又は第２のスイッチング手段により前記第１又は第２のヒータをオン／オフするとき、突入電力から回路素子を保護すべく前記定電圧出力回路の定電圧出力をゼロにすることによって前記定電圧出力回路の出力電圧がスローダウン機能によって低下するように制御することを特徴とする請求項１記載のヒータ駆動装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複写機やレーザプリンタ等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置のヒータ駆動装置の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のヒータ駆動装置の制御装置は、交流電源の電圧変動にかかわらずヒータに一定電力を供給しヒータの消費電力が常に一定になるようにすることで、ヒータ表面温度のオーバーシュートやリップルを防止していた。このためヒータは定電圧出力回路を設けていた。
【０００３】
また、画像形成装置で熱源としてハロゲンヒータを使用し、かつ画像形成装置と同一のコンセントから電源供給される照明器具が存在する場合に、電源インピーダンスによってはハロゲンヒータのオンオフ時における電流の急激な増減により前記照明器具がちらつく等のフリッカ現象を生じるため、定電圧出力回路の出力を一定の時定数を持たせて除々に上げたり、下げたりすることによりヒータのオンオフ時における電流の急激な増減をなくしフリッカ現象を防止していた。
【０００４】
また、１つの定電圧出力回路に複数のヒータを接続する構成にした場合、オフ状態の複数のヒータの一部又は全てをオン状態にする時、若しくは逆にオン状態の複数のヒータの一部又は全てをオフ状態にする時には、定電圧出力回路の出力に一定の時定数を持たせて除々に上げたり、下げたりすることにより電流の急激な増減をなくすことを行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電源スイッチの接続を切り換える際には、インダクタの逆起電力により過大電圧が発生し、回路素子を破壊する恐れがあるため、定電圧出力回路の出力電圧を常に一旦所定値以下になるのを確認してから行うか、または充分な時間経過後に行う必要があった。
【０００６】
そこで、上記問題点を解消すべく、本発明の目的は回路素子の破壊を防止することができるヒータ駆動装置の制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１のヒータ駆動装置の制御装置は、熱定着に使用する第１、第２のヒータと、前記第１、第２のヒータに直流定電圧出力を供給する定電圧出力回路とを備えるヒータ駆動装置の制御装置において、前記第１、第２のヒータと前記定電圧出力回路との間に介在され、前記第１、第２のヒータをそれぞれオン／オフする半導体素子からなる第１、第２のスイッチング手段と、前記定電圧出力回路から出力される直流定電圧を制御可能な制御手段とを有し、前記定電圧出力回路は、インダクタ素子を備え、前記制御手段は、前記第１又は第２のスイッチング手段により前記第１又は第２のヒータをオン／オフするとき、前記定電圧出力回路から出力される電圧をソフトスタート制御によって、一旦ほぼゼロ電圧まで低下させ、前記スイッチング手段がオン／オフされたのち再び定電圧に戻すように制御することを特徴とする。
【０００８】
請求項２のヒータ駆動装置の制御装置は、請求項１記載のヒータ駆動装置の制御装置において、前記制御手段は、前記第１又は第２のスイッチング手段により前記第１又は第２のヒータをオン／オフするとき、突入電力から回路素子を保護すべく前記定電圧出力回路の定電圧出力をゼロにすることによって前記定電圧出力回路の出力電圧がスローダウン機能によって低下するように制御することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１を参照しながら、本発明の実施の形態に係るヒータ駆動装置の制御装置の構成を説明する。図１は本発明の実施の形態に係るヒータ駆動装置の制御装置の回路図である。
【００１３】
まず、図１中の１と２は複写機やレーザプリンタ等の熱定着装置（図示しない）内のハロゲンヒータであり、後述する定電圧出力回路３にトライアック４，５を介して接続されており、トライアック４，５が導通状態になることにより電力供給手段としての定電圧出力回路３からハロゲンヒータ１，２に電力が供給され、ハロゲンヒータ１，２が発光する。
【００１４】
前記トライアック４，５のゲートにはそれぞれフォトトライアックカプラ６，７のフォトトライアック側と抵抗４６，４９とが接続され、一方フォトトライアックカプラ６，７のフォトダイオード側のアノードはそれぞれ抵抗１０，１１を介して＋５Ｖ電源に接続されており、フォトダイオード側のカソードはそれぞれトランジスタ１２，１３に接続されている。そして、ヒータの点灯制御を行い、タイマ、ＲＯＭ、ＰＡＭ、各入出力ポート（いずれも不図示）等を具備したＭＰＵ１４のデジタル出力ポートＰ２、Ｐ３がそれぞれ抵抗１５，１６を介してトランジスタ１２，１３のべースに接続されており、出力ポートＰ２、Ｐ３をＨＩＧＨにすることによってトランジスタ１２，１３がオンになり、フォトトライアックカプラ６，７のフォトダイオード側がオンになり、次いでフォトトライアック側がオンになり、トライアック４，５のゲート電位が上がり、トライアック４，５が導通し、ハロゲンヒータ１，２が定電圧出力回路３に接続され、発光する。尚、フォトトライアックカプラ６，７は後述するようにゼロクロス内蔵タイプを使用する。
【００１５】
定電圧出力回路３はダイオードブリッジ４０とノイズフィルタ４１とを介して商用電源４２に接続されている。また、定電圧出力回路３はチョッピング用ＦＥＴ１７、イングクタ１８、スナバ用ダイオード１９を含み降圧型のＤＣ−ＤＣコンバータを形成している。
【００１６】
電圧検知回路２１は定電圧出力回路３の出力電圧を検出する。定電圧出力回路３の出力電流は電流検出抵抗２２で検出され、入力実効値電圧は抵抗２３とコンデンサ２４とで検出され、入力電圧波形は抵抗２５，２６で検出される。コントロールＩＣ２０は出力電圧を一定にするように又は出力電流波形と入力電圧波形とが相似波形になるように約１００KHzでオンオフしているチョッピングＦＥＴ１７のオンデューティーを制御する。コントロールＩＣ２０としてはＵＮＩＴＲＯＤＥ社のＵＣ３８５４等がある。
【００１７】
次に、ＭＰＵ１４は温度検知素子であるサーミスタ４３と抵抗４４とによって熱定着装置の温度を検出し、この検出温度に基づいて定電圧出力回路３とハロゲンヒータ１，２との接続を制御することにより熱定着装置の温度が目標値となるようにする。
【００１８】
また、制御手段としてのＭＰＵ１４は、デジタル出力ポートＰ１をＨＩＧＨにすることによって出力電圧を制御する。デジタル出力ポートＰ１がＨＩＧＨになると抵抗２７を介してトランジスタ２８がオンになり、プルアップ抵抗２９によって＋５Ｖ電源に接続されたフォトカプラ３０のフォトダイオードがオンになり、次いでフォトカプラ３０のフォトトランジスタがオンになり、抵抗３１を介してトランジスタ３２がオフになることにより、電源電圧（ＶＣＣ）が抵抗３３を介してコントロールＩＣ２０のイネーブル端子（ＥＮＡ）に入力され、コントロールＩＣ２０が作動し出力電圧が制御される。また、フォトカプラ３０のフォトトランジスタがオンになる時には同時に抵抗３４を介してトランジスタ３５がオフになり、コントロールＩＣ２０のソフトスタート端子（ＳＳ）に接続されているコンデンサ３６が充電され、ソフトスタート端子（ＳＳ）の電位が除々に上昇し、これにより定電圧出力回路３の出力電圧値も一定の時定数をもって上昇する。
【００１９】
逆にフォトカプラ３０のフォトトランジスタがオフになる時には、トランジスタ３５がオンになり、充電されていたコンデンサ３６の電荷が抵抗３７をして放電されるためにソフトスタート端子（ＳＳ）の電位が除々に下がり、定電圧出力回路３の出力電圧値も一定の時定数をもって下降する。
【００２０】
ここで、トランジスタ３２のベースに接続されているコンデンサ３８は、フォトカプラ３０のフォトトランジスタのオンオフ時にソフトスタート制御のトランジスタ３５に対してイネーブル制御のトランジスタ３２が一定に遅延時間をもってオンオフされるようにするためのものである。抵抗３９はトランジスタ３２，３５をオンさせるためのプルアップ抵抗である。
【００２１】
次に、ハロゲンヒータ１，２のオンオフ時の制御を図２のタイミングチャートを用いて説明する。図２のタイミングチャートはヒータ１，２が共にオフの状態から、ヒータ１のみをオンにして、次にヒータ２もオンにして、次にヒータ１のみをオフにして、次にヒータ２もオフする時の各制御と定電圧出力回路３の出力電圧値（Ｖout）、商用電源４２からの入力電流値（Ｉin）を表したものである。
【００２２】
まずヒータ１，２が共にオフの状態からヒータ１のみをオンする場合には、定電圧出力を開始すると同時に又は定電圧出力の開始以前に、ヒータ１をオンにする。このとき定電圧出力回路３の出力電圧値は定電圧出力を開始してからスロースタート機能により一定の時定数Ｔrをもって立ち上がるために入力電流値も除々に増加する。
【００２３】
次にヒータ２をオンする場合には、一旦定電圧出力を停止し、定電圧出力回路３の出力電圧値が今度はスローダウン機能により一定の時定数Ｔfをもって立ち下がった後、ヒータ２をオンにする。ここでヒータ２をオンにするタイミングは定電圧出力を停止してから出力電圧値が所定値になるまでの時間Ｔoff後である。尚、ゼロクロス内蔵タイプのフォトライアックカプラ６，７は規定電圧値以下でのみオンオフが可能であるため、Ｔoffの時間管理に精度は求められない。
【００２４】
そして再び定電圧出力を開始する。ヒータ１のみをオンにした時と同様に、定電圧出力回路３の出力電圧値は定電圧出力を開始してからスロースタート機能により一定の時定数Ｔrをもって立ち上がるために入力電流値も除々に増加する。
またヒータ１のみをオフにする場合も一旦定電圧出力を停止し、定電圧出力回路３の出力電圧値がスローダウン機能により時定数Ｔfをもって立ち下がった後にヒータ１をオフにする。トライアック４，５は規定電圧値以下でのみオフ可能であるため、オフ信号のタイミング管理は不要となる。
【００２５】
次に、再び定電圧出力を開始する。さらにヒータ２をオフにする場合も上記と同様に一旦定電圧出力を停止し、定電圧出力回路３の出力電圧値がスローダウン機能により時定数Ｔfをもって立ち下がった後にヒータ２をオフにする。
【００２６】
図３は、本発明の実施の形態に係るヒータ駆動装置の制御装置の制御プログラムを説明する。
【００２７】
まず、ステップＳ１０１において、ＭＰＵ１４でハロゲンヒータ１，２のオンオフ状態を変化させるべきか否かを判別し、変化させない場合には後述するステップＳ１０２〜ステップＳ１１２をスキップして本プログラムを終了する一方、変化させる場合には、ステップＳ１０２で現在定電圧出力回路３が定電圧出力中であるか否かを判別する。
【００２８】
ステップＳ１０２で現在定電圧出力回路３が定電圧出力中である場合には、一旦定電圧出力を停止し（ステップＳ１０３）、出力電圧値が所定値になるまでの時間Ｔoffの間ウエイトし（ステップＳ１０４）、ステップＳ１０５に進む一方、ステップＳ１０２で現在定電圧出力回路３が定電圧出力中でない場合には、ステップＳ１０３，１０４をスキップし、ステップＳ１０５に進む。
【００２９】
次にステップＳ１０５において、ＭＰＵ１４でハロゲンヒータ１をオンにするかオフにするか判別し、この判別に基づいてハロゲンヒータ１をオンにし（ステップＳ１０６）、又はハロゲンヒータ１をオフにする（ステップＳ１０７）。
【００３０】
次いで、ステップＳ１０８において、ＭＰＵ１４でハロゲンヒータ２をオンにするかオフにするか判別し、この判別に基づいてハロゲンヒータ２をオンにし（ステップＳ１０９）、又はハロゲンヒータ２をオフにする（ステップＳ１１０）。
【００３１】
次にステップＳ１１１において、ＭＰＵ１４でハロゲンヒータ１，２を共にオフにするのか否かを判別し、ハロゲンヒータ１，２を共にオフにしない場合、即ち、ハロゲンヒータ１，２の少なくとも一方をオンにする場合には、定電圧出力を開始し（ステップＳ１１２）、本プログラムを終了する一方、ハロゲンヒータ１，２を共にオフにする場合には、ステップＳ１１２をスキップして本プログラムを終了する。
【００３２】
上述したように、本発明の実施の形態に係るヒータ駆動装置の制御装置によれば、ハロゲンヒータ１，２と定電圧出力回路３との間にトライアック４，５を設けたために、規定電圧値以下でのみハロゲンヒータ１，２と定電圧出力回路３との接続の切換えを行うので、インダクタ１８により発生する逆起電力を小さくし、回路素子の破壊を防止することができる。
【００３３】
また、トライアック４，５を使用してハロゲンヒータ１，２と定電圧出力回路３との接続の切換えを行うため、電磁リレーを用いた場合に比べて動作音を小さくすることができる。さらに、ＦＥＴを用いた場合には発熱を抑えるためにオン抵抗の小さなものを使用するため、製品としてのコストアップを招いていたが、トライアック４，５を使用することによりコストダウンを図ることができる。
【００３４】
尚、本発明はトライアック４，５の代わりにサイリスタを用いても同様の効果を奏する。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１のヒータ駆動装置の制御装置によれば、熱定着に使用する第１、第２のヒータと、前記第１、第２のヒータに直流定電圧出力を供給する定電圧出力回路とを備えるヒータ駆動装置の制御装置において、前記第１、第２のヒータと前記定電圧出力回路との間に介在され、前記第１、第２のヒータをそれぞれオン／オフする半導体素子からなる第１、第２のスイッチング手段と、前記定電圧出力回路から出力される直流定電圧を制御可能な制御手段とを有し、前記定電圧出力回路は、インダクタ素子を備え、前記制御手段は、前記第１又は第２のスイッチング手段により前記第１又は第２のヒータをオン／オフするとき、前記定電圧出力回路から出力される電圧をソフトスタート制御によって、一旦ほぼゼロ電圧まで低下させ、前記スイッチング手段がオン／オフされたのち再び定電圧に戻すように制御するので、回路素子の破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るヒータ駆動装置の制御装置の回路図である。
【図２】ハロゲンヒータ１，２のオンオフ時の制御を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施の形態に係るヒータ駆動装置の制御装置の制御プログラムを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１，２  ハロゲンヒータ
３  定電圧回路
４，５  トライアック
６，７  フォトトライアックカプラ
１０，１１  抵抗
１２，１３  トランジスタ
１４  ＭＰＵ
２０  コントロールＩＣ
【図１】
0003937528.tif 000002
【図２】
0003937528.tif 000003
【図３】
0003937528.tif 000004