(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートが搬送される装置の空間内に熱雰囲気と熱風とを形成し、それらの熱により定着を行なう定着器の熱源と、定着器の熱源に電力供給可能な供給電源と、定着器内の温度を検知する検知部と、定着器の熱源への電力供給を制御する電力制御部と、供給電源からの電力を、電力制御部を介して定着器の熱源に供給するか否かを切り換えるための切換部と、前記検知部により検知された温度と予め設定された所定温度と所定の上限温度と所定の下限温度とに基づいて、前記切換部を作動させて電力制御を行う制御部とを有し、
前記電力制御部は、前記供給電源の一方の端子に接続される一次端子と、前記供給電源の他方の端子に接続される二次端子と、前記一次端子と前記二次端子間を１：ｎにし、前記熱源に接続される中間端子とを備えたオートトランスからなり、
前記熱源と前記電力制御部とは前記供給電源に並列に接続され、
前記切換部は、３つの切換手段を有し、前記切換部の切換動作により、前記熱源への電力を、直接に前記熱源へ供給する回路と、前記電力制御部の前記中間端子を介して前記熱源へ供給する回路とが構成されるように接続され、
前記制御部は、前記検知部により検知された温度が、前記所定温度より高く且つ前記所定の上限温度から前記所定の下限温度に向かう場合は、電力を前記電力制御部の前記中間端子を介して前記熱源へ供給する回路となるように前記切換部を作動させ、さらに、前記所定温度より低く且つ前記所定の下限温度から前記所定の上限温度に向かう場合は、電力を直接に前記熱源へ供給する回路となるように前記切換部を作動させることを特徴とする定着器の熱源の電力供給装置。
【請求項２】
前記熱源は、ヒータまたはヒータランプであることを特徴とする請求項１記載の定着器の熱源の電力供給装置。
【請求項３】
前記制御部は、電力を直接に前記熱源へ供給する回路を構成する時、または、電力を前記電力制御部の前記中間端子を介して前記熱源へ供給する回路を構成する時には、ゼロクロスにおいて前記切換部にオフの動作をさせ、この後適宜期間遅らせて前記切換部にオンの動作をさせるように、前記切換部を作動させて、前記熱源への供給電力を制御することを特徴とする請求項１または２記載の定着器の熱源の電力供給装置。
【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、レーザプリンタ等の画像形成装置の定着器の熱源に供給される電力を制御し、周辺機器に対してフリッカーを発生させることのない定着器の熱源の電力供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置は、コピー用紙上にトナー像を形成し、そのトナーをコピー用紙に定着させる定着器を有している。さらに、定着器内には、トナーをコピー用紙に定着するための熱源を有する。この熱源は供給電源から定格電流が供給される。
【０００３】
また、熱源の温度は温度検知部により検知され、この検知結果と予め設定した温度幅（以下、設定温度という）とを比較する。熱源の温度が所定の設定温度よりも高い場合には定格電流の供給を断ち、熱源の温度が所定の設定温度よりも低い場合には定格電流の供給を繋げて、熱源への定格電流の供給を制御する。すなわち、熱源をオン・オフにより制御を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上で述べたような制御は、例えば、熱定着ローラを用いた定着器であり、この定着器に用いられる熱源が、赤外線ランプ、ハロゲンヒータランプ、ニクロム線ヒータ等を配設したもの、あるいは加熱ローラの内周面または外周面にセラミックヒータ等の面状の抵抗発熱層を形成したもの等である場合には、以下のような問題がある。
【０００５】
先ず、加熱ローラの表面温度を設定温度内に制御する際に、熱源をオン・オフさせるが、熱源のオンによる加熱またはオフによる冷ましの効果が加熱ローラの表面温度に反映されるまでに時間の遅れ（タイムラグ）が生じて、実際の温度が一時的に設定温度を超えてしまうオーバーシュート現象、または設定温度を保つために、加熱ローラの表面温度が設定温度値を中心としてかなりの幅で上下する温度リップルがある。
【０００６】
また、多量のコピーやプリントを行う画像形成装置においては、連続して記録紙を搬送して定着が行なわれるために記録紙との接触により加熱ローラの温度がかなり急激に奪われ、少量または中量機の場合よりも加熱ローラに対して多くの熱量を提供することが必要となるとともに、加熱ローラの表面温度の変動が激しくなる。
【０００７】
この結果、加熱ローラの表面温度を設定温度に保とうとし、頻繁に熱源のオン・オフを繰り返すものとなり、繰り返しのオン毎に突入電流が、すなわち断続的に熱源および回路等に多大な突入電流が流れ、上述したものよりも、さらに悪影響を生じさせる。
【０００８】
本発明の目的は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、オーバーシュート現象や温度リップルを抑え、熱源をオンした際に生じる突入電流を抑えることができる定着器の熱源の電力供給装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係わる定着器の熱源の電力供給装置は、シートが搬送される装置の空間内に熱雰囲気と熱風とを形成し、それらの熱により定着を行なう定着器の熱源と、定着器の熱源に電力供給可能な供給電源と、定着器内の温度を検知する検知部と、定着器の熱源への電力供給を制御する電力制御部と、供給電源からの電力を、電力制御部を介して定着器の熱源に供給するか否かを切り換えるための切換部と、検知部により検知された温度と予め設定された所定温度と所定の上限温度と所定の下限温度とに基づいて、切換部を作動させて電力制御を行う制御部とを有し、電力制御部は、供給電源の一方の端子に接続される一次端子と、供給電源の他方の端子に接続される二次端子と、一次端子と二次端子間を１：ｎにし、熱源に接続される中間端子とを備えたオートトランスからなり、熱源と電力制御部とは供給電源に並列に接続され、切換部は、３つの切換手段を有し、切換部の切換動作により、熱源への電力を、直接に熱源へ供給する回路と、電力制御部の中間端子を介して熱源へ供給する回路とが構成されるように接続され、制御部は、検知部により検知された温度が、所定温度より高く且つ所定の上限温度から所定の下限温度に向かう場合は、電力を電力制御部の中間端子を介して熱源へ供給する回路となるように切換部を作動させ、さらに、所定温度より低く且つ所定の下限温度から所定の上限温度に向かう場合は、電力を直接に熱源へ供給する回路となるように切換部を作動させることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係わる定着器の熱源の電力供給装置は、熱源は、ヒータまたはヒータランプであることを特徴とし、請求項３に係わる定着器の熱源の電力供給装置は、制御部は、電力を直接に熱源へ供給する回路を構成する時、または、電力を電力制御部の中間端子を介して熱源へ供給する回路を構成する時には、ゼロクロスにおいて切換部にオフの動作をさせ、この後適宜期間遅らせて切換部にオンの動作をさせるように、切換部を作動させて、熱源への供給電力を制御することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図に基づいて説明する。図１に本発明の定着器の熱源１０の電力供給装置の構成図を示す。図1に示すように、定着器の熱源１０の電力供給装置は、定着器の熱源１０と供給電源２０と検知部３０と電力制御部４０と切換部５０と制御部６０から構成される。
【００１４】
先ず、定着器は、シート材が搬送される定着装置の空間内に熱雰囲気と熱風とを形成し、それらの熱によりシート材に担持したトナーを融解させて定着する形式ものである。さらに、この方式の熱源は、複数の帯状ヒータが配設したものをユニット化したものであり、そのユニット化したものを定着部内に取付けたものである。熱源１０は、供給電源２０に電力供給ができるように接続されている。
【００１５】
なお、先で述べた方式のほかに、内部に、熱源として、赤外線ランプ、ハロゲンヒータランプ、ニクロム線ヒータ等を配設したもの、あるいは加熱ローラの内周面または外周面上にセラミックヒータ等の面状の抵抗発熱層を形成した加熱ローラ等に適用しても良い。
【００１６】
供給電源２０は、定着器の熱源１０に電力供給ができるように接続されている。さらに詳しく述べると、定着部の熱源１０と電力制御部４０は供給電源２０に並列接続されている。定着部の熱源１０および電力制御部４０の供給電源２０の入力側には、各々切換部５０が直列接続されている。供給電源２０には図示しないＤＣ電源が接続され、このＤＣ電源から制御部６０に電源が供給される。
【００１７】
電力制御部４０は、定着器の熱源１０への電力供給を制御するものであり、具体的には、供給電源２０の入力側に接続される一次端子４１と、供給電源２０の出力側に接続される二次端子４２と、熱源１０の供給電源２０の入力側に接続され、一次巻線と二次巻線の巻線比を１:ｎにする中間端子４３を備えたオートトランスである。なお、巻線比ｎの設定は任意ではあるが、この実施態様ではｎを１とし、一次端子４１と二次端子４２の間を半分とするように中間端子４３を設ける。また、中間端子４３は、切換部５０を介して、定着器の熱源１０の供給電源２０の入力側に直列接続される。
【００１８】
切換部５０は、供給電源２０からの電力を、電力制御部４０を介して定着器の熱源１０に供給するか否かを切り換えるものであり、検知部３０の検知結果に基づいて作動するものである。この実施態様において、検知部３０はソリッドステートリレー（以下、「ＳＳＲ」と呼ぶ。）が用いられる。ＳＳＲは、制御部６０に接続され、ゼロクロスまたはゼロクロス後適宜期間（ｄｔ）遅れて作動する。なお、以下の動作説明では、ゼロクロス後適宜期間（ｄｔ）遅れたもので説明する。また、この実施態様において、各ＳＳＲ５０に、ゼロクロスまたはゼロクロス後適宜期間（ｄｔ）遅れて作動する特性を持たせているが、この動作を制御部６０で行っても良い。
【００１９】
なお、本発明の実施の形態においては、切換部５０は、定着器の熱源１０の入力（以下、「ＳＳＲ１」と呼ぶ）、電力制御部４０の供給電源２０の入力（以下、「ＳＳＲ２」と呼ぶ）、定着器の熱源１０の供給電源２０の入力（以下、「ＳＳＲ３」と呼ぶ）に、各々、直列接続している。
【００２０】
検知部３０は、定着器の温度を検知するものであり、具体的にはサーミスタ等の温度センサである。検知部３０は制御部６０に接続され、検知された温度は制御部６０により監視されている。
【００２１】
制御部６０は、ＣＰＵ６１と、定着器の電力制御のためのプログラムが書き込まれたＲＯＭ６２と、検知部３０による検知結果を一時的に記憶するＲＡＭ６３と、タイマー６４を備える。ＲＯＭ６２には、一例として、予め設定された所定温度または異なる温度の閾値、もしくは予め所定温度を設定し、その設定値から異なる温度の閾値に基づき各ＳＳＲの切り換えを行う、すなわち電力制御部４０を介して定着器の熱源１０に供給するか否かを行うための条件が書き込まれている。タイマー６４は、図示されていない画像形成装置の電源投入時から切断までの時間の経過を計測するものであり、その計測に基づいて制御が行われる。
【００２２】
次に、本発明の実施の形態の動作について、図２、３、４を用いて説明する。図示されていない画像形成装置の電源が投入されると、制御部６０のＣＰＵ６１が立ち上がり、ＲＯＭ６２に格納されたプログラムに基づいて、定着器の熱源１０の電源供給の制御を開始する。先ず、検知部３０で定着器内の温度を検知し（ステップ１）、この検知結果を温度に対応した電圧値に変換したものをＣＰＵ６１が取り込む。
【００２３】
次いで、検知部３０から取り込んだ定着の温度Ｔｅｍｐが、予め設定された所定温度Ｔｅｍｐ（ｔｈ）と比較して高いか否かをチェックする（ステップ２）。さらに、この温度Ｔｅｍｐが所定温度Ｔｅｍｐ（ｔｈ）より高いとチェックされた場合には、この温度Ｔｅｍｐが、所定温度の閾値の上限Ｔｅｍｐ（ｕｐ）にあるかまたはその所定温度の閾値の上限Ｔｅｍｐ（ｕｐ）から下限Ｔｅｍｐ（ｌｐ）に向かっているかをチェックする（ステップ３）。
【００２４】
この温度Ｔｅｍｐが、所定温度Ｔｅｍｐ（ｔｈ）の閾値の上限Ｔｅｍｐ（ｕｐ）にあるか、またはその所定温度Ｔｅｍｐ（ｔｈ）の閾値の上限Ｔｅｍｐ（ｕｐ）から下限Ｔｅｍｐ（ｌｐ）に向かっている場合には、ＳＳＲ１がオンされているかをチェックする（ステップ４）。ＳＳＲ１がオンされている場合はステップ４−１からステップ４−２を実行して、ＳＳＲ１をオフし、ＳＳＲ２およびＳＳＲ３をオンする（ステップ５）。
【００２５】
この動作により、供給電源２０、ＳＳＲ２、電力制御部４０、ＳＳＲ３、熱源１０間で閉回路が形成され、電力制御部４０の中間端子４３から熱源１０の入力に流れる電流を半分とし、熱源１０に供給電源２０からの電力を4分の１に制御することができる。この結果、図２に示すように、定着器内の温度の変化の勾配、特に上限から下限の勾配が緩やかとなり、オーバーシュート現象をなくすことができる。さらに、頻繁に熱源１０のオン・オフがなくなり、継続的に熱源１０および回路等に多大な突入電流を流すことが防止することができる。
【００２６】
また、各ＳＳＲのオン・オフが、ゼロクロス後適宜期間（ｄｔ）遅らせて行なわれるため、熱源１０および回路等に多大な突入電流を流すことが防止することができる。なお、ゼロクロス後適宜期間（ｄｔ）は、１４ｍＳｅｃ程度である。
【００２７】
次いで、検知部３０から取り込んだ定着の温度Ｔｅｍｐが、所定温度の閾値の下限Ｔｅｍｐ（ｌｐ）にあるかをチェックする（ステップ６）。検知された温度が、所定温度の閾値の下限Ｔｅｍｐ（ｌｐ）にない場合は、ステップ５を繰り返す。検知された温度が、所定温度の閾値の下限Ｔｅｍｐ（ｌｐ）にある場合は、ステップ８−１に移行する。
【００２８】
一方、検知部３０から取り込んだ定着の温度Ｔｅｍｐが、予め設定された所定温度Ｔｅｍｐ（ｔｈ）と比較して低い場合には、その温度が、所定温度の閾値の下限Ｔｅｍｐ（ｌｐ）にあるか、またはその所定温度の閾値の下限Ｔｅｍｐ（ｌｐ）から上限Ｔｅｍｐ（ｕｐ）に向かっているか否かをチェックする（ステップ７）。
【００２９】
この温度Ｔｅｍｐが、ステップ７を満たしている場合には、ＳＳＲ２およびＳＳＲ３がオンされているかをチェックする（ステップ８）。ＳＳＲ２およびＳＳＲ３がオンされている場合はステップ８−１からステップ８−２を実行して、ＳＳＲ２およびＳＳＲ３をオフし、ＳＳＲ１をオンする（ステップ９）。この動作により、供給電源２０、ＳＳＲ１、熱源１０間で閉回路が形成され、供給電源２０の電力が熱源１０のみに供給される。
【００３０】
次いで、検知部３０から取り込んだ定着の温度Ｔｅｍｐが、所定温度の閾値の上限Ｔｅｍｐ（ｕｐ）にあるかをチェックする（ステップ１０）。検知された温度Ｔｅｍｐが、所定温度Ｔｅｍｐ（ｔｈ）の閾値の上限Ｔｅｍｐ（ｕｐ）にない場合は、ステップ１０を繰り返す。検知された温度Ｔｅｍｐが、所定温度の閾値の上限Ｔｅｍｐ（ｕｐ）にある場合は、ステップ４−１に移行する。
【００３１】
【発明の効果】
オーバーシュート現象、リップル、フリッカー等を抑え、熱源をオンした際に生じる突入電流を抑えることができる。また、電力を制御する際に生じる逆電流による装置の破壊を防止することがでる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の定着器の熱源の電力供給装置の構成図。
【図２】  本発明の定着器の熱源の電力供給装置の動作を示す図。
【図３】  本発明の定着器の熱源の電力供給装置の制御のフローチャート。
【図４】  図３の続きのフローチャート。
【符号の説明】
１０  定着器の熱源
２０  供給電源
３０  検知部
４０  電力制御部
５０  切換部
６０  制御部
【図２】
0003970596.tif 000002
【図３】
0003970596.tif 000003
【図４】
0003970596.tif 000004
【図１】
0003970596.tif 000005