(57)【要約】【課題】ヒータの所望の発熱量を短時間に得られ、消費電力の増加の少ない安価なヒータ制御装置及びヒータ制御方法を提供する。【解決手段】ヒータに印加する電力を所定時間だけ増加させる。このために、電源共有回路から供給される電力を二つの回路に分け、一方をアクティブフィルタに入力し、他方を制御部に入力する。制御部は電源投入時から電源切断時まで電力を出力し、アクティブフィルタを電源投入時から所定時間電力を出力するように制御する。さらに、本発明のヒータ制御装置及びヒータ制御方法は加算回路によりアクティブフィルタからの出力電力と制御部からの出力電力とを加算してヒータに印加する。【選択図】図１
2009093961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を昇圧して供給する電源供給回路と、
前記電源供給回路から供給された電力の高調波をフィルタリングするアクティブフィルタと、
前記電源供給回路から電力の供給を受け、電源投入時から電源切断時まで電力を出力し、前記アクティブフィルタを電源投入時から所定時間電力を出力するように制御する制御部と、
前記アクティブフィルタからの出力電力と前記制御部からの出力電力とを加算してヒータに出力する加算回路と、
を備えることを特徴とするヒータ制御装置。
【請求項２】
電力を昇圧して供給する電源供給回路と、
前記電源供給回路から供給された電力の高調波をフィルタリングするアクティブフィルタと、
前記電源供給回路から電力の供給を受け、電源投入時から電源切断時まで電力を出力し、電源投入時から所定時間電圧をパルス幅変調し、前記アクティブフィルタを電源投入時から所定時間電力を出力するように制御する制御部と、
前記アクティブフィルタからの出力電力と前記制御部からの出力電力とを加算してヒータに出力する加算回路と、
を備えることを特徴とするヒータ制御装置。
【請求項３】
前記制御部が、電源切断時間に比例して前記アクティブフィルタが電力を出力する時間を変化させることを特徴とする請求項１または２に記載のヒータ制御装置。
【請求項４】
前記制御部が、前記アクティブフィルタからの電力供給が停止された後、所定時間後に出力する電力を低下させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のヒータ制御装置。
【請求項５】
前記制御部が、前記アクティブフィルタからの電力供給が停止された後、所定時間後に出力する電力を低下させるとき、電力を低下させる速度を、制御をしない時よりも遅くすることを特徴とする請求項４に記載のヒータ制御装置。
【請求項６】
ヒータへの電力供給を制御するヒータ制御装置において、
電力を昇圧して供給する電源供給回路から供給された電力の高調波をフィルタリングするアクティブフィルタの出力電力と、
前記電源供給回路から電力の供給を受け、電源投入時から電源切断時まで電力を出力し、前記アクティブフィルタを電源投入時から所定時間電力を出力するように制御する制御部の出力電力とを加算回路において加算してヒータに供給する、
ことを特徴とするヒータ制御方法。
【請求項７】
前記制御部が、前記アクティブフィルタからの電力供給が停止された後、所定時間後に出力する電力を低下させることを特徴とする請求項６記載のヒータ制御方法。
【請求項８】
前記制御部が、前記アクティブフィルタからの電力供給が停止された後、所定時間後に出力する電力を低下させるとき、電力を低下させる速度を、制御をしない時よりも遅くすることを特徴とする請求項７に記載のヒータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置において、記録媒体に付着したトナー等の画像形成材料を記録媒体に定着させるためのヒータの制御装置及びヒータの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のヒータ制御装置は、昇圧して整流した入力電力を一定電圧にてハロゲンランプなどのヒータに印加していた（例えば、特許文献１）。
【０００３】
しかし、ヒータの発熱量すなわちハロゲンランプの光量が画像形成材料の定着に適した状態になるまで時間がかかるという問題があった。
【０００４】
この点に関し、ハロゲンランプへ印加する電力を増加させ、短時間に所望の光量を得ようとする方法が考えられる。
【特許文献１】特開平５−２１６３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、光量を増加させると消費電力が増え、ハロゲンランプの寿命も短くなってしまうという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、ヒータの所望の発熱量を短時間に得ることができ、消費電力の増加の少ない安価なヒータ制御装置及びヒータ制御方法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】
【０００７】
この目的を達成するために本発明のヒータ制御装置及びヒータ制御方法は、ヒータに印加する電力を所定時間だけ増加させる。このために、本発明のヒータ制御装置及びヒータ制御方法においては、電源供給回路から供給される電力を二つの回路に分け、一方をアクティブフィルタに入力し、他方を制御部に入力する。制御部は電源投入時から電源切断時まで電力を出力し、アクティブフィルタを電源投入時から所定時間電力を出力するように制御する。さらに、本発明のヒータ制御装置及びヒータ制御方法は加算回路によりアクティブフィルタからの出力電力と制御部からの出力電力とを加算してヒータに印加する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ヒータの所望の発熱量を短時間に得られ、消費電力の増加が少なくて済む、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明によるヒータ制御装置及びヒータ制御方法の一実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。なお、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。
【００１０】
＜実施形態の詳細＞
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態のヒータ制御装置の構成を示す概要図である。図１に示すように本実施形態のヒータ制御装置は、昇圧モジュール１とメインモジュール２とを含む。
【００１１】
昇圧モジュール１は、交流電源１０から供給された電力を昇圧し、電源スイッチ１１の投入により電力の供給を開始する電源供給回路１２と、この電源供給回路１２から供給された電力の高調波をフィルタリングし、パルス波を略正弦波に変換して電力を出力するアクティブフィルタ１３とを含む。
【００１２】
メインモジュール２は、電源供給回路１２から電力の供給を受け、電源スイッチ１１の投入により電源が投入され、電源投入時から電源切断時まで電力を出力し、電源投入時から所定時間電圧をパルス幅変調し、アクティブフィルタ１３を電源投入時から所定時間電力を出力するように制御する制御部１４と、アクティブフィルタ１３からの出力電力と、制御部１４からの出力電力とを加算してヒータ１６に出力する加算回路１５とを含む。
【００１３】
パルス幅変調はいわゆるチョッパー回路などの回路を組み合わせて構成し行い、整流波形を滑らかにしてフリッカを抑制する。
【００１４】
図２は本実施形態のヒータ制御装置の回路構成の例である。また、図３は本実施形態のヒータ制御装置のタイミングチャートである。図３の（ａ）乃至（ｈ）は図２の（ａ）乃至（ｈ）に対応している。図２において昇圧モジュール１のアクティブフィルタ１３以外の部分が、電源供給回路１２に相当し、加算回路１５以外の部分が制御部１４に相当する。
【００１５】
昇圧モジュール１は、いわゆる昇圧回路などの公知の回路を組み合わせて適宜構成できる。アクティブフィルタ１３は、例えばＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ−ｆａｃｔｏｒ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）を用いることができるが、これに限られるものではない。本実施形態のアクティブフィルタ１３は、全波整流回路と、この全波整流回路に接続されるスイッチング素子Ｑ２（ｅ）と、集積回路ＩＣ１とを含む。制御部１４は制御信号によってアクティブフィルタ１３の動作を制御する。
【００１６】
ＡＣ電源（ａ）はフィルタを介してリレーＲＬ１、リレーＲＬ２（ｂ）に接続され、さらに突入電流防止回路（ｃ）を介してアクティブフィルタ１３に接続される。アクティブフィルタ１３は加算回路１５を介してヒータ１６に接続される。
【００１７】
また、ＡＣ電源（ａ）はフィルタを介してリレーＲＬ３、リレーＲＬ４（ｇ）に接続し、全波整流回路を介して制御部１４に接続する。制御部１４は集積回路ＩＣ２とスイッチング素子Ｑ１（ｄ）を含む。また、制御部１４は加算回路１５を介してヒータ１６（ｈ）に接続する。
【００１８】
加算回路１５は、アクティブフィルタ１３からの電力の出力パタンと制御部１４からの電力の出力パタンとを接続して構成される。
【００１９】
図２に示したスイッチ１がＯＮされることによりリレーＲＬ３のコイルＲＬ３ｃ、リレーＲＬ４のコイルＲＬ４ｃに電流が流れ、リレーＲＬ３とリレーＲＬ４が閉じて制御部１４に電力が供給される。
【００２０】
アクティブフィルタ１３に電力を供給するときには、制御部１４はリレーＲＬ１のコイルＲＬ１ｃ、リレーＲＬ２のコイルＲＬ２ｃに電流を流すように制御する。電流がこれらのコイルに流れるとリレーＲＬ１とリレーＲＬ２が閉じてアクティブフィルタ１３に電力が供給される。なお、アクティブフィルタ１３に電流が流れる時間はタイマーによって制御し、このタイマーを制御部１４が制御するように構成してもよい。
【００２１】
続いて図３を用いて説明する。電源が投入され、時間ｔ０においてＡＣ入力（ａ）が、電圧上昇率を抑えてフリッカを低減するｓｏｆｔ  ｓｔａｒｔ（ｔ０〜ｔ１）にて開始されると、図２におけるリレーＲＬ１、リレーＲＬ２（ｂ）、リレーＲＬ５（ｃ）の各リレーが所定時間ｔ２までＯＮする。図２におけるスイッチング素子Ｑ１（ｄ）は、電源投入時ｔ０から電源切断時ｔ６までＯＮする。一方、図２におけるスイッチング素子Ｑ２（ｅ）は、電源投入時ｔ０から所定時間ｔ２までＯＮする。
【００２２】
スイッチング素子Ｑ２（ｅ）がＯＮしている間（ｔ０〜ｔ２）、アクティブフィルタ１３がＯＮする。スイッチング素子Ｑ２（ｅ）がＯＦＦするタイミングｔ２に合わせて、図２におけるリレーＲＬ３、リレーＲＬ４（ｇ）がＯＮする。
【００２３】
このため、ヒータ１６（ｈ）であるハロゲンランプに印加される電圧は、アクティブフィルタ１３がＯＮになっている間（ｔ０〜ｔ２）は、アクティブフィルタ１３の出力電圧１１０Ｖと制御部１４の出力電圧８０Ｖとを加算した電圧である１９０Ｖとなる。この加算された電圧がヒータ１６に印加される時間（ｔ０〜ｔ２）は、例えば約０．５〜１．０秒である。
【００２４】
アクティブフィルタ１３がＯＦＦとなると、ヒータ１６（ｈ）に印加される電圧は制御部１４からの出力電圧のみとなり、８０Ｖとなる。
【００２５】
電源が切断され、ＡＣ入力（ａ）が時間ｔ７においてＯＦＦになると、スイッチング素子Ｑ１（ｄ）、リレーＲＬ３，リレーＲＬ４（ｇ）がＯＦＦとなり、ヒータ１６（ｈ）に印加される電圧は０Ｖとなる。
【００２６】
図４は、ヒータ１６の目標とする光量を得るまでの時間を示したグラフである。縦軸は光量及び電流を示し、横軸は時間を示す。曲線２３はアクティブフィルタ１３に流れる電流を示す。曲線２１は本実施形態のヒータ制御装置によるヒータ１６の光量と時間の関係を示した曲線である。曲線２３に示すようにアクティブフィルタ１３に時間ｔ１１において電流が流れると、曲線２１に示すようにヒータ１６の光量は急速に増加し、時間ｔ１２において目標の光量に達する。すなわち、本実施形態のヒータ制御装置によれば、ヒータ１６は電源投入時ｔ１１からｔ１２に示す５２０ｍｓにて目標の光量に達する。
【００２７】
曲線２２は従来のヒータ制御装置によるヒータ１６の光量と時間の関係を示した曲線である。曲線２２に示すように、従来のヒータ制御装置によれば、ヒータ１６は電源投入時ｔ１１から目標の光量に達するｔ１３まで１７２０ｍｓかかっており、本実施形態のヒータ制御装置による場合は従来装置の３分の１以下の時間によって目標光量に達する。
【００２８】
以上述べたように、本実施形態のヒータ制御装置及びヒータ制御方法によれば、アクティブフィルタ１３の出力電力と、電源投入時から電源切断時まで電力を出力し、アクティブフィルタ１３を電源投入時から所定時間電力を出力するように制御する制御部１４の出力電力とを加算回路１５において加算してヒータ１６に供給する。このため、ヒータ１６の所望の発熱量を短時間に得られ、消費電力の増加が少なくて済む、という効果がある。
【００２９】
（第２の実施形態）
本実施形態のヒータ制御装置は、第１の実施形態のヒータ制御装置の制御部１４がさらに電源切断時間に比例してアクティブフィルタ１３が電力を出力する時間を変化させることを特徴とする。
【００３０】
図３において、Ｔ  ＯＦＦは電源が切断されている時間を表す。このＴ  ＯＦＦの長さに比例して、制御部１４はアクティブフィルタ１３が電力を出力する時間であるＴｈを変化させる。
【００３１】
制御部１４は時間のカウントを制御部１４の内部クロックを用いて行う。制御部１４は、電源が切断された時から時間のカウントを開始し、電源が再投入された時に時間のカウントを終了する。制御部１４はカウントした時間の長さに比例した時間を算出し、アクティブフィルタ１３に電力の出力を開始させた時に時間のカウントを開始し、算出された時間に達したらアクティブフィルタ１３に電力の出力を終了させる。
【００３２】
以上述べたように、本実施形態においては制御部１４が電源切断時間に比例してアクティブフィルタ１３が電力を出力する時間を変化させる。このため、消費電力を低減させることが可能となるという効果がある。
【００３３】
（第３の実施形態）
本実施形態のヒータ制御装置は、第１の実施形態のヒータ制御装置において、制御部１４がさらに減光制御をおこなうことを特徴とする。図２に示すように、この減光回路Ｄｉｍ（ｆ）は集積回路ＩＣ２の内部に設けることができる。
【００３４】
図３に示すように、制御部１４は、アクティブフィルタ１３からの電力供給が時間ｔ２において停止された後、所定時間後である時間ｔ４において減光回路Ｄｉｍ（ｆ）がＯＮとなり、ヒータ１６に出力する電力を低下させる。図３に示したように、例えば減光回路Ｄｉｍ（ｆ）がＯＮのとき（ｔ４〜ｔ６）、制御部１４がヒータ１６であるハロゲンランプに印加する電圧を８０Ｖから５０Ｖに低下させる。
【００３５】
以上述べたように、本実施形態のヒータ制御装置は制御部１４が、アクティブフィルタ１３からの電力供給が停止された後、所定時間後に出力する電力を低下させる。このため、消費電力をさらに低下させることができるという効果がある。
【００３６】
（第４の実施形態）
本実施形態のヒータ制御装置は、第３の実施形態のヒータ制御装置において、制御部１４がさらに図３のＡに示した間である時間ｔ４からｔ５、すなわちアクティブフィルタ１３からの電力供給が停止された後所定時間後に出力する電力を低下させるとき、電力を低下させる速度を、制御をしない時よりも遅くすることを特徴とする。
【００３７】
例えば、制御部１４は内部クロックにより時間を測定し、一定時間ごとに一定割合ずつ電力を低下させるように制御することにより、電力を低下させる速度を、制御をしない時よりも遅くする。
【００３８】
制御部１４が減光回路Ｄｉｍに対して電力を低下させる速度を、制御をしない時よりも遅くするように制御し、減光回路Ｄｉｍが電力を低下させる速度を遅くするように構成しても、制御部１４が電力を低下させる速度を遅くするように構成してもよい。
【００３９】
また、図３においてＴｓによって示した他の部分、すなわち、アクティブフィルタ１３から電力が供給され、さらにアクティブフィルタ１３から電力が供給されなくなるとき、及び、減光回路ＤｉｍがＯＮからＯＦＦになって制御部１４が供給する電力を高めるときにおいても、制御部１４が出力する電力の変化率を、制御しない時よりも小さくするように制御することも可能である。
【００４０】
以上述べたように、本実施形態のヒータ制御装置は制御部１４が、アクティブフィルタ１３からの電力供給が停止された後、所定時間後に出力する電力を低下させるとき、電力を低下させる速度を、制御をしない時よりも遅くする。このため、フリッカの発生をさらに抑制できるという効果がある。
【００４１】
＜本発明の具体化における可能性＞
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のヒータ制御装置の構成を示す概要図である。
【図２】本発明のヒータ制御装置の回路構成の例である。
【図３】本発明のヒータ制御装置のタイミングチャートである。
【図４】ヒータの目標とする光量を得るまでの時間を示したグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
１：昇圧モジュール、
２：メインモジュール、
１０：交流電源、
１１：電源スイッチ、
１２：電源供給回路、
１３：アクティブフィルタ、
１４：制御部、
１５：加算回路、
１６：ヒータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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