発熱体通電制御装置、定着装置、画像形成装置及び発熱体通電制御方法
【課題】発熱体の両端の実電圧を検出し、その検出電圧に基づいて制御し、オーバーシュートを抑制し、電力不足をなくす。
【解決手段】定着ヒータ１０１に入力される電源電圧を検知して定着ヒータ１０１への通電を制御する定着制御回路１０４を有する定着装置１００であって、電源１０２と定着ヒータ１０１との間に配置された定着制御回路１０４と、定着制御回路１０４の後段に配置され、検知した電圧値を前記定着制御回路に入力するＡＣ電圧検知回路１０５と、を備え、ＡＣ電圧検知回路１０４は、定着ヒータ１０１への通電が開始され、所定温度まで昇温した後、予め設定された電圧検知開始待機時間が経過した時点で電圧検知を開始し、定着制御回路１０４は電圧検知完了後に検知された電圧を制御に反映させる。
【解決手段】定着ヒータ１０１に入力される電源電圧を検知して定着ヒータ１０１への通電を制御する定着制御回路１０４を有する定着装置１００であって、電源１０２と定着ヒータ１０１との間に配置された定着制御回路１０４と、定着制御回路１０４の後段に配置され、検知した電圧値を前記定着制御回路に入力するＡＣ電圧検知回路１０５と、を備え、ＡＣ電圧検知回路１０４は、定着ヒータ１０１への通電が開始され、所定温度まで昇温した後、予め設定された電圧検知開始待機時間が経過した時点で電圧検知を開始し、定着制御回路１０４は電圧検知完了後に検知された電圧を制御に反映させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱体通電制御装置、定着装置、画像形成装置及び発熱体通電制御方法に係り、特に発熱体の通電立ち上げ時にオーバーシュートあるいは電力不足が発生しないようにした発熱体通電制御装置、この発熱体通電制御装置を備えた定着装置、この定着装置を備えた画像形成装置、及び発熱体通電制御装置で実行される発熱体通電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置を始め、各種画像形成装置、その他ヒータによって加熱する加熱部を備えた電子機器が知られている。これらの装置では、入力電源電圧を検出し、ヒータ（発熱体）点灯時に投入する電力を、検知した入力電圧値と加熱目標温度に応じて予め設定したデューティを選択することによって制限し、オーバーシュート及び電力不足が生じないようにすることも既に知られている。特に電子写真方式の画像形成装置における定着ヒータの制御には、このようなヒータに印加する電圧のデューティを制御する制御方式が多く用いられている。
【０００３】
図１２は、従来例に係る電子写真方式の画像形成装置の定着装置の回路構成を示す図である。同図において、従来では、定着装置１００は、定着ヒータ１０１、商用交流電源１０２、リレー１０３、定着制御回路１０４、ＡＣ電圧検知回路１０５及び制御基板１０６から基本的に構成されている。定着ヒータ１０１はリレー１０３を介して商用交流電源１０２に接続され、ヒータ駆動用の電源が供給される。定着ヒータ１０１には直列に定着制御回路１０４が設けられ、ＡＣ電圧検知回路１０５は定着制御回路１０４の前段（リレー１０３と定着制御回路１０４との間）に定着ヒータ１０１に対して並列に接続されている。ＡＣ電圧検知回路１０５で検知されたＡＣ電圧の検知信号は制御基板１０６のＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）１０７に入力され、ＡＳＩＣ１０７は入力された検知信号に基づいて定着ヒータ１０１への供給電力のデューティを選択し、定着制御信号を定着制御回路１０４に供給し、定着制御回路１０４を制御していた。図１３はそのときのタイミングチャート、図１４はこの従来例における制御手順を示すフローチャートである。
【０００４】
従来の構成では、図１３のタイミングチャート及び図１４のフローチャートから分かるように、主電源がＯＮされ（タイミングＴ１）、ＤＣ電源が立ち上がり、所定のソフト処理が実行された後、リレー１０３がＯＮされる（タイミングＴ２：ステップＳ２０１）。リレー１０３がＯＮされると、電圧検知が開始され、ＡＣ電圧検知回路１０５が作動し、ＡＣ／ＤＣ変換処理が開始される（ステップＳ２０２）。ＡＣ／ＤＣ変換処理と並行して、ＡＳＩＣはリレー確認の終了後に、ソフトスタート制御にて定着ヒータをＯＮを開始する（タイミングＴ３）。ソフトスタート制御完了後は、デューティ制限されていない状態で定着ＯＮ信号を出力し、定着ヒータをＯＮする（タイミングＴ４）。ＡＳＩＣ１０７がＡＣ／ＤＣ変換されたＤＣを取り込み（ステップＳ２０３）、ＡＳＩＣ１０７内に設定されたテーブルに基づいてＡＣ電圧値を判断する（ステップＳ２０４）。そして、このＡＣ電圧値に基づいて定着ヒータＯＮ時の上限デューティを変更し（ステップＳ２０５）、このデューティに基づいて定着ＯＮ信号を出力し（ステップＳ２０６）、デューティ制限された状態での定着制御回路１０４ＯＮに切り替わり、定着ヒータ１０１がＯＮされる（タイミングＴ５）。
【０００５】
そして、図示しない温度センサ（例えばサーミスタ）によってヒータ温度を検出し、目標温度に達したか否かを判定する（ステップＳ２０８）。
【０００６】
目標温度に達していなければステップＳ２０６に戻ってステップＳ２０８までの処理を繰り返し、目標温度に達した時点で、定着制御回路１０４をＯＦＦし（ステップＳ２０９）、ヒータの立ち上げ制御を終了する。
【０００７】
一方、オーバーシュート及び電力不足が生じないようにした技術として、例えば、特許文献１（特開２００６−０３９０２７号公報）に開示された発明が公知である。この発明は、入力電源電圧が異なっても、ヒータ立ち上げ時に投入するオフセット電力を一定になるように制御し、また目標温度に応じてオフセット電力を変化させることにより、オーバーシュートや電力不足のない温調制御を行うため、加熱ヒータを有する加熱部材と、加圧部材とが互いに圧接して形成される定着ニップ部に、未定着トナー像が保持された記録剤を通過させて加熱定着する画像形成装置において、加熱ヒータに投入する電力を制御する電力制御手段と、加熱ヒータの温度を検知する温度検知手段を有し、記録剤の加熱定着を行う際の定着目標温度に応じて、加熱ヒータの立ち上げ時に投入する電力を変化させることを特徴とするものである。そして、電力制御手段が、入力電源電圧を検出する電圧検知手段であり、加熱ヒータ立ち上げ時に投入する電力は、検知した入力電圧値と定着目標温度に応じて予め設定したデューティにより決定するようにしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、前記特許文献１記載の発明を含め、従来のヒータ制御回路の手前に入力電源電圧の検知手段を設けた構成では、電源スイッチのオン時であればいつでも入力電源電圧を検知できるが、ヒータ（発熱体）点灯により電圧降下するヒータ両端の実電圧を検出していないので、実際には、ヒータ両端の実電圧とは異なる検出電圧でヒータの立ち上げ制御を実施していた。そのため、オーバーシュート及び電力不足の発生をなくすことはできなかった。
【０００９】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、発熱体の立ち上げ時のオーバーシュートを抑制し、電力不足の発生をなくすことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明は、発熱体への通電を制御する発熱体通電制御装置であって、前記発熱体の両端で電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段によって検出される前記発熱体の通電時の実電圧に基づいて前記発熱体への通電デューティを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、発熱体の立ち上げ時のオーバーシュートを抑制し、電力不足の発生をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１に係る定着装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す定着装置を備えた画像形成装置の各部構成を示す機能ブロック図である。
【図３】実施例１に係る定着装置の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】実施例１に係る定着装置の制御手順を示すフローチャートである。
【図５】実施例１における定着ヒータの時間に対する温度変化特性を示す図である。
【図６】実施例２に係る定着装置の回路構成を示すブロック図である。
【図７】実施例３に係る定着装置の回路構成を示すブロック図である。
【図８】実施例３に係る定着装置の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図９】実施例４に係る定着装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１０】実施例４に係る定着装置の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１１】図１０のヒータＯＮ後のワット数の大きな定着ヒータとワット数の小さな定着の突入電流の安定期間を比較して示す図である。
【図１２】従来例に係る定着装置の回路構成を示す図である。
【図１３】従来例に係る定着装置の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１４】従来例に係る定着装置の制御手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、ヒータ両端の実電圧と差のない検出電圧に基づいて制御することにより、ヒータへの通電開始時のオーバーシュート及び電力不足をなくすことを特徴とする。
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、実施例を挙げて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は実施例１に係る定着装置１００−１の回路構成を示すブロック図である。同図では、図１２に示した従来例に対して、定着制御回路１０４と、ＡＣ電圧検知回路１０５の配置位置が入れ替わり、ＡＣ電圧検知回路１０５は定着制御回路１０４の後段（定着制御回路１０４と定着ヒータ１０１との間）に配置されている。その他の構成は従来例と同一である。
【００１６】
このように、本実施例では、電源側から見て定着制御回路１０４の後段に入力電源電圧の検知手段であるＡＣ電圧検知回路１０５を設けたので、定着ヒータ１０１の点灯時しか入力電源電圧を検知することはできない。しかし、定着ヒータ１０１両端の実電圧を検出することが可能となり、ＡＳＩＣ１０７は実電圧での検出電圧で定着ヒータのデューティを設定し、ヒータ温度を制御することができる。また、ＡＣ電圧検出回路１０５による電力消費も定着ヒータ１０１の点灯時のみであり、図１２に示した従来例よりも消費電力も少なくなる。なお、ＡＳＩＣ１０７に代えて後述のＣＰＵ２で制御することも可能である。
【００１７】
図２は、図１に示す定着装置を備えた画像形成装置の各部構成を示す機能ブロック図である。
同図において、画像形成装置１は、ＣＰＵ２にバスを介して各部が接続され、ＣＰＵ２が各部を制御し、画像形成装置１の機能を発揮できるようにしている。各部は、原稿読取部６、画像処理部７、作像部２１、定着部１１、電圧検出部１７、搬送部３、排紙部５、給紙部５、メモリ部８、及びインターフェース１８等からなる。画像読取部６は原稿などの画像を読み取り、画像処理部７は、読み取った画像データあるいは外部から転送されてきた画像データを印字可能な画像データ処理し、印字データとして出力する。作像部２１は、画像処理部７から出力される印字データに基づいて記録媒体である例えば用紙に画像を作像し、定着部１１は用紙に作像されたトナー画像を加熱及び加圧により定着する。用紙は給紙部５から搬送部３によって作像部２１に搬送され、作像及び定着後は排紙部４から排紙される。
【００１８】
メモリ部８はＲＯＭ９及びＲＡＭ１０を含む。ＲＯＭ９には、ＣＰＵ２が実行するプログラムコードが格納され、ＣＰＵ２はプログラムコードをＲＯＭ９から読み出し、ＲＡＭ１０に展開して、ＲＡＭ１０をデータバッファとしても使用しながら前記プログラムコードで定義されたプログラムを実行し、各部を制御する。ＲＡＭ１０は制御データ及び画像データを記憶する。また、ＲＡＭ１０は検出電圧を１次的に格納し、ＲＯＭ９は定着制御パターンが恒久的に格納されている。
【００１９】
定着部１１は、トナーを用紙に対して熱溶着するための熱源（発熱体）１３及び熱源１３を制御する熱源制御回路部１２、並びに加熱ローラ及び定着ローラの温度を検出するサーミスタ１５及びサーミスタ１５で検出したアナログ値をＣＰＵで処理するためのデジタル値にＡ／Ｄ変換してＣＰＵ２に通知するＡ／Ｄ変換器１４を含む。電圧検出部１７はオーバーシュートや電力不足のない制御を行うために電圧検出を行い、Ａ／Ｄ変換部１６は検出したアナログ電圧をＣＰＵ２で処理するためのデジタル値に変換し、ＣＰＵ２に通知する。なお、熱源１３は特許請求の範囲における発熱体に相当する。
【００２０】
インターフェース１８はパソコンなどの外部通信機器２０やハードディスク装置などの外部記憶素子１９と接続する接続手段として機能し、外部から画像形成装置１内に画像データを取り込む。
【００２１】
図１に示した定着装置１００−１は画像形成装置１でいう定着部１１に、熱源１３は定着ヒータ１０１に、熱源制御回路部１２は定着制御回路１０４に対応する。
【００２２】
図３は、このように構成された本実施形態に係る定着装置１００−１の動作タイミングを示すタイミングチャート、図４は本実施例における制御手順を示すフローチャートである。本実施形態では、定着装置１００−１は、突入電流が安定するまでの期間（以下、「突入安定期間」と称す。）後から電圧検出を開始するという制御シーケンスにしている。
【００２３】
すなわち、本実施形態では、主電源が入ると（タイミングＴ１）、ＤＣ電源が立ち上がり、所定のソフト処理が実行された後、リレー１０３がＯＮされる（タイミングＴ２）。リレーＯＮが確認されると、定着制御回路がＯＮされ、定着ヒータ１０１がＯＮとなる（タイミングＴ３）。定着ヒータ１０１ＯＮにより定着ソフトスタート制御が開始し、同時に突入安定期間Ｔ１０と電圧検知開始待機時間Ｔ２０が開始する。定着ヒータ１０１の温度が所定温度まで昇温して突入安定期間Ｔ１０が経過し（タイミングＴ６）、さらに電圧検知開始待機時間Ｔ２０が経過した時点で電圧検出部（ＡＣ電圧検知回路１０５）１７の電圧検出動作を開始する（タイミングＴ７）。その後、検出された電圧に基づいてステップＳ１０７以降の処理を実行し（タイミングＴ５’）、目標温度に達した時点で立ち上げ制御を終了する。
【００２４】
その際、初期的には、定着ヒータ１０１の温度が目標温度まで上昇するように制御し、目標温度に達すると、本制御を終了し、その後は他の制御により定着温度を維持するように制御される。これにより、オーバーシュート及び電力不足の発生を防止することができる。本実施例では、前記タイミングＴ１からＴ５’までの制御が対象である。
【００２５】
このタイミングチャートの動作と制御手順を対照すると、タイミングＴ２でリレー１０３がＯＮされると（ステップＳ１０１）、ＡＳＩＣ１０７は上限デューティを設けずに、定着制御回路１０４に定着ヒータＯＮ信号を出力する（タイミングＴ３：ステップＳ１０２）。定着ヒータＯＮ信号によって定着制御回路１０４はＯＮとなり、定着ヒータ１０１の通電制御を開始する（ステップＳ１０３）。その際、ステップＳ１０２で上限デューティが設けられていないので、定着制御回路１０４の通電制御のデューティ制限なしである。ここで定着ヒータ１０１がＯＮになると、定着ソフトスタート制御、突入安定期間、電圧検知開始持続時間が開始される。
【００２６】
そして、定着ソフトスタート制御が終了し（タイミングＴ４）、突入安定期間Ｔ１０が経過し（タイミングＴ１０）、さらに、電圧検知開始待機時間（Ｔ２０）が経過した時点（タイミングＴ７）でＡＣ電圧検知回路１０５による電圧検出処理が開始される。電圧検出が開始されると、ＡＣ電圧検知回路１０５はＡＣ／ＤＣ変換し（ステップＳ１０４）、ＡＣＩＣ１０７でＡＣ電圧検知回路１０５から入力されたＤＣをＡＣ変換器で取り込む（ステップＳ１０５）。ＡＳＩＣ１０７では、ＡＳＩＣ１０７内に設定されたテーブルに基づいてＡＣ電圧値を判断する（ステップＳ１０６）。そして、このＡＣ電圧値に基づいて定着ヒータＯＮ時の上限デューティを決定し（ステップＳ１０７）、上限デューティを設けて定着制御回路１０４に定着ＯＮ信号を出力する（ステップＳ１０８）。
【００２７】
定着制御回路１０４は定着ＯＮ信号によりＯＮされ、デューティ制限がされた状態で定着ヒータ１０１の通電制御を実行する（ステップＳ１０９）。その間、図示しないヒータ温度検出センサの検出温度と定着目標温度を比較し（ステップＳ１１０）、目標温度に達するまでステップＳ１０８からステップＳ１１０の制御を繰り返し、目標温度に達した時点で定着制御回路１０４をＯＦＦし（ステップＳ１１１）、定着ヒータの立ち上げ制御を終了する。
【００２８】
図５はこのときの時間に対する温度変化特性を示す図である。図５では、従来例の場合と本実施形態の場合の２つの特性を比較のために示している。従来例では、図Ｃに示すＴ２のタイミングでリレー１０３がＯＮとなり、通電が開始されるとすぐに定着ヒータ１０１の両端の電圧を検知し、その検知した電圧に基づいてＯＮ／ＯＦＦデューティを制御している。これに対し、本実施形態では、タイミングＴ２でリレー１０３がＯＮとなり、突入安定時間Ｔ１０、電圧検知開始持続時間Ｔ２０が経過したＴ７のタイミングで電圧検出を開始している。そして、電圧検出完了後に、その検出した定着ヒータ１０１に印加される実電圧に基づいてデューティ制限し、定着ヒータ１０１の通電制御を実行する。
【００２９】
すなわち、従来では、通電開始時に商用電源の１００Ｖが検知され、検知した１００Ｖの電圧に基づいてデューティが設定され、定着ヒータ１０１は検知電圧１００Ｖとして通電制御が実行される。これに対し、本実施形態では、図３に示したようにリレー１０３ＯＮ後の過渡時期を経て電圧が安定した後、定着ヒータ１０１両端の実電圧を検知し、この実電圧に基づいて定着ヒータ１０１のＯＮ／ＯＦＦデューティが設定される。その結果、図５に示すように本実施形態では、オーバーシュートは非常に小さくなり、安定した温度制御が可能となる。なお、本実施形態では、Ｔ７のタイミングはリレーＯＮ（Ｔ２）から１秒程度であり、定着ヒータ１０１が昇温して定常状態になるのは１０秒程度である。
【００３０】
また、Ｔ７のタイミング以降の実電圧は９７Ｖ程度であり、Ｔ２のタイミングにおける１００Ｖとは３Ｖ程度の電圧降下が認められる。この３Ｖは定着ヒータ１０１の消費電力（以下、「ワット数」と称す。）が大きいと大きな変動要素となり、従来では、定着ヒータ１０１を発熱させるための電力不足となることがあるが、本実施形態では、実電圧で制御するので、電力不足となることはない。
【実施例２】
【００３１】
実施例２は複数本の定着ヒータに対して同時点灯制御を行う場合の例である。本実施例では、ワット数が最も大きな定着ヒータ側にＡＣ電圧検出回路を設ける。
【００３２】
図６は実施例２に係る定着装置１００−２の回路構成を示すブロック図である。実施例２は実施例１に対して定着ヒータを複数（２個）及び設け、さらに定着制御回路を当該定着ヒータ毎に設けた例である。この例では、定着ヒータの一方の通電回路にＡＣ電圧検知回路を設けている。その他の各部は実施例１と同様なので、同一若しくは同一と見なせる各部には、同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３３】
実施例２に係る定着装置１００−２は、実施例１の定着装置１００−１に対してリレー１０３の後段に第２の定着制御回路１０４−２を備えた定着ヒータ１０１−２ａを、定着ヒータ１０１と並例に設けたものである。第２の定着制御回路１０４−２には制御基板１０６のＡＳＩＣ１０７に接続され、実施例１における定着制御回路１０４（以下、実施例２においては符号１０４−１で示す。）と同様にＡＳＩＣ１０７によって制御される。なお、実施例１における定着ヒータ１０１に対応する定着ヒータ（電圧検出対象ヒータ）は、実施例２では、第１の定着ヒータ１０１−１ａである。実施例２では、第１の定着ヒータ１０１−１ａは７００Ｗ、第２の定着ヒータ１０１−２ａは５００Ｗである。
【００３４】
この実施例では、定着ヒータを第１及び第２の２個設けた場合に、ＡＣ電圧検知回路１０５は突入電流が最も大きくなる消費電力の定着ヒータ、ここでは、７００Ｗの第１の定着ヒータ１０１−１ａの定着制御回路１０４−１の後段に設けられている。そして、第１の定着ヒータ１０１−１ａの両端の実電圧を検出し、この実電圧に基づいてＡＳＩＣ１０７が第１及び第２の定着制御回路１０４−１，２にＯＮ／ＯＦＦデューティを指示し、第１及び第２の定着制御回路１０４−１，２は、この指示されたＯＮ／ＯＦＦデューティに基づいてそれぞれ第１及び第２の定着ヒータ１０１−１ａ，２ａの通電を制御する。
【００３５】
このようにワット数の大きな第１の定着ヒータ１０１−１の両端の実電圧を検出し、第１及び第２の定着ヒータ１０１−１，２のＯＮ／ＯＦＦデューティを設定した場合、逆の場合に比べて第２の定着ヒータ１０１−２ａの実電圧と第１の定着ヒータ１０１−１ａと検知電圧との差を小さく抑えることができる。
【００３６】
その他の各部は実施例１と同様に構成され、同様に機能する。
【００３７】
本実施例によれば、ワット数が最も大きな定着ヒータ側にＡＣ電圧検出回路を設けたので、そうでない場合に比べて検知電圧と実電圧の差を抑えることができる。
【実施例３】
【００３８】
実施例３は、複数本の定着ヒータに対して同時非点灯制御を行う場合の例である。本実施例では、最も早く点灯する定着ヒータ側にＡＣ電圧検出回路を設ける。
【００３９】
図７は実施例３に係る定着装置１００−３の回路構成を示すブロック図である。実施例３では実施例２と同様に実施例１に対して定着ヒータが複数（２個）設けられ、さらに定着制御回路も当該定着ヒータ毎に設けられている。ただし、ＡＣ電圧検知回路１０５は一方の定着ヒータにのみ設けられている。その他の各部は実施例１と同様なので、同一若しくは同一と見なせる各部には、同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４０】
実施例３に係る定着装置１００−３は、実施例１の定着装置１００−１に対してリレー１０３の後段に第２の定着制御回路１０４−２を備えた定着ヒータ１０１−２ｂを、定着ヒータ１０１−１ｂと並例に設けたものである。第２の定着制御回路１０４−２は制御基板１０６のＡＳＩＣ１０７に接続され、実施例１における定着制御回路１０４（以下、実施例３においては符号１０４−２で示す。）と同様にＡＳＩＣ１０７によって制御される。なお、実施例１における定着ヒータ１０１に対応する定着ヒータ（電圧検出対象ヒータ）は、実施例３では、第１の定着ヒータ１０１−１ｂである。
【００４１】
実施例としては、第１及び第２の定着ヒータ１０１−１，２ｂの通電開始タイミングを異ならせ、早く点灯する第１の定着ヒータ１０１−１ｂの両端にＡＣ電圧検出回路１０５を設けている。なお、実施例２のようにワット数に大小はなく、同一として話を進める。
【００４２】
図８は実施例３における定着装置１００−３の動作タイミングを示すタイミングチャートである。本実施例では、タイミングＴ２のリレーＯＮまでは実施例１と同様であるが、リレー１０３のＯＮ確認後、まず、第１のヒータ１０１−１ｂをＯＮし（タイミングＴ３１）、第１の定着ヒータ１０１−１ｂのソフトスタート制御を開始する。同時に第２の定着ヒータ１０１−２ｂの点灯待機期間のカウントをスタートし、予め設定された点灯期間（時間）が経過した時点で第２の定着ヒータ１０１−２ｂをＯＮする（タイミングＴ３２）。第２の定着ヒータ１０１−２ｂをＯＮ動作により、第２の定着ヒータ１０１−２ｂのソフトスタート制御が開始される。
【００４３】
第１の定着ヒータ１０１−１ｂの突入安定期間が経過し、設定温度まで上昇し（タイミングＴ６）、予め設定したマージンが経過した時点（タイミングＴ７１）で、ＡＣ電圧検出回路１０５によって第１の定着ヒータ１０１−１ｂの両端の実電圧検出を行う。そして、検出した実電圧に基づいて第１の定着ヒータ１０１−１ｂのＯＮ／ＯＦＦデューティを設定して第１の定着ヒータ１０１−１ｂに通電し（タイミングＴ５’）、所定温度に上昇するまで、前記ステップＳ１０８，Ｓ１０９，Ｓ１１０の処理を繰り返す。そして、設定温度まで上昇した時点でこの立ち上げ制御を終了する。このときの制御手順は図４のフローチャートに示した通りである。他方、第２の定着ヒータ１０１−２ｂも第２の定着ヒータ１０１−２ｂのＯＮタイミングＴ３２から突入安定期間を経過した所定のタイミングＴ７２より後のタイミングＴ５’から第１の定着ヒータ１０１−１ｂと同様のＯＮ／ＯＦＦデューティで通電制御される。
【００４４】
図８のタイミングチャートから分かるように、第２の定着ヒータ１０１−２ｂで電圧の検出を行うと、検出開始タイミングがＴ７２のタイミングとなり、Ｔ７１のタイミングよりも遅くなる。複数の定着ヒータを備えた定着装置の一定温度まで立ち上げと温度の安定化を図るには、Ｔ５’のタイミングを早くする必要がある。そのためには、最初に通電される定着ヒータの電圧を検出し、その検出電圧に基づいて制御することが必須である。
【００４５】
その他の各部は実施例１と同様に構成され、同様に機能する。
【００４６】
本実施例によれば、最も早く点灯する定着ヒータ側にＡＣ電圧検出回路を設けたので、電圧検出開始までの時間を最短にすることができる。
【実施例４】
【００４７】
実施例４は、複数本の定着ヒータに対して同時非点灯制御を行う場合の例である。本実施例では、ワット数が小さな定着ヒータ側にＡＣ電圧検出回路を設ける。
【００４８】
図９は実施例４に係る定着装置１００−４の回路構成を示すブロック図である。実施例４では実施例２と同様に実施例１に対して定着ヒータが複数（２個）設けられ、さらに定着制御回路も当該定着ヒータ毎に設けられている。また、実施例３と同様に、ＡＣ電圧検知回路は一方の定着ヒータにのみ設けられている。その他の各部は実施例１と同様なので、同一若しくは同一と見なせる各部には、同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４９】
実施例４に係る定着装置１００−４は実施例２に対して第１の定着ヒータ１０１−１ｃと第２の定着ヒータ１０１−２ｃのワット数が逆になっている。すなわち、ＡＣ電圧検知回路１０５は、ワット数の少ない第１の定着ヒータ１０１−１ｃの両端の電圧を検出するように構成されている。なお、実施例４では、第１の定着ヒータ１０１−１ｃは５００Ｗ、第２の定着ヒータ１０１−２ｃは７００Ｗである。その他の各部は実施例２と同一である。
【００５０】
図１０は実施例４に係る定着装置１００−４の動作タイミングを示すタイミングチャートである。本実施例では、タイミングＴ２のリレー１０３のＯＮ、タイミングＴ３のヒータＯＮ、及び定着ソフトスタート制御Ｔ４までは実施例１と同様であるが、ワット数の小さな第１の定着ヒータ１０１−１ｃの突入安定期間が終了し（Ｔ６１）、予め設定したマージンが経過した時点Ｔ７１で第１の定着ヒータ１０１−１ｃの両端の電圧検出を開始する（Ｔ５’１）。他方、ワット数の大きな第２の定着ヒータ１０１−２ｃは第１及び第２の定着ヒータ１０１−１ｃ，２ｃのＯＮタイミングＴ３から突入安定期間を経過した所定のタイミングＴ７２より後のタイミングＴ５’から第１の定着ヒータ１０１−１ｂと同様のＯＮ／ＯＦＦデューティで通電制御される。
【００５１】
図９に示した定着装置の通電制御回路では、ＡＣ電圧検知回路１０５はワット数の小さな第１の定着ヒータ１０１−１ｃの両端の実電圧を検知するようになっているので、実電圧を検知しない側の第２の定着ヒータ１０１−２ｃについては実施例３と同様の制御が行われる。これに対して、図１０に示した第２の定着ヒータ１０１−２ｃに関するタイミングは、実施例３のワット数の大きな定着ヒータの両端部の実電圧を検知して制御するタイミングであり、実施例３と同一である。
【００５２】
そこで、図１０において、電圧検出開始タイミングＴ７１、Ｔ７２を比較すると、ワット数の小さな定着ヒータ１０１−１ｃの方がヒータＯＮ後の突入電流の安定期間が短いので、電圧検出開始タイミングも早いことが分かる。図１１は図１０のヒータＯＮ後のワット数の大きな定着ヒータ１０１−２ｃとワット数の小さな定着ヒータ１０１−１ｃの突入電流の安定期間を比較して示す図である。同図（ａ）はワット数７００Ｗ、同図（ｂ）はワット数５００Ｗの例をそれぞれ示す。なお、図では、ヒータワッテージ：７００Ｗと５００Ｗとして表示している。
【００５３】
同図からワット数の大きな定着ヒータ１０１−２ｃの方が突入電流の安定期間が長い分ことが分かる。そのため、ワット数の大きな定着ヒータ１０１−２ｃ側で電圧を検出すると、突入電流の安定期間が長い分だけ、電圧検出開始までの時間が長くなる。そこで、本実施例のようにワット数の小さな方の定着ヒータ１０１−１ｃの電圧を検出するようにすると、電圧検出開始までの時間を短くすることができる。
【００５４】
以上のように、本実施形態によれば、電源側から見て定着制御回路１０４の後段でＡＣ電圧検知回路１０５によって電圧を検出し、定着ヒータ１０１両端の実電圧と差のない検出電圧に基づいて定着ヒータの立ち上げ制御を行うので、オーバーシュートや電力不足のない制御を行うことができる。
【００５５】
また、複数本の定着ヒータに対して同時点灯制御を行う場合には、ワット数が最も大きな定着ヒータ側にＡＣ電圧検出回路を設ける方が好ましく、複数本の定着ヒータに対して同時非点灯制御を行う場合には、最も早く点灯する定着ヒータ側あるいはワット数の小さな方の定着側にＡＣ電圧検出回路を設ける方が好ましい。
【００５６】
さらに、従来では、電源スイッチがオン状態である限り、常に電圧検出回路で電力を消費する構成となっていたが、本実施形態では、電圧検出はヒータオン（タイミングＴ３）後、電圧検知開始待機時間Ｔ２０が経過した後のタイミングＴ７で開始されるので、その間の電力消費が抑えられ、その分の省エネを図ることができる。
【００５７】
なお、特許請求の範囲における発熱体は定着ヒータ１０１、第１の定着ヒータ１０１−１ａ，１ｂ，１ｃ及び第２の定着ヒータ１０１−２ａ，２ｂ，２ｃに、電圧検出手段はＡＣ電圧検知回路１０５に、制御手段は定着制御回路１０４に、主制御手段はＡＳＩＣ１０７に、定着装置は符号１００（１００−１，２，３，４）及び定着部１１に、画像形成装置は符号１に、それぞれ対応する。
【００５８】
さらに、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施例は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５９】
１ 、画像形成装置
１１ 定着部
１００、１００−１，２，３，４ 定着装置
１０１、１０１−１ａ，１ｂ，１ｃ、１０１−２ａ，２ｂ，２ｃ 定着ヒータ
１０４ 定着制御回路
１０５ ＡＣ電圧検知回路
１０７ ＡＳＩＣ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６０】
【特許文献１】特開２００６−０３９０２７号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱体通電制御装置、定着装置、画像形成装置及び発熱体通電制御方法に係り、特に発熱体の通電立ち上げ時にオーバーシュートあるいは電力不足が発生しないようにした発熱体通電制御装置、この発熱体通電制御装置を備えた定着装置、この定着装置を備えた画像形成装置、及び発熱体通電制御装置で実行される発熱体通電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置を始め、各種画像形成装置、その他ヒータによって加熱する加熱部を備えた電子機器が知られている。これらの装置では、入力電源電圧を検出し、ヒータ（発熱体）点灯時に投入する電力を、検知した入力電圧値と加熱目標温度に応じて予め設定したデューティを選択することによって制限し、オーバーシュート及び電力不足が生じないようにすることも既に知られている。特に電子写真方式の画像形成装置における定着ヒータの制御には、このようなヒータに印加する電圧のデューティを制御する制御方式が多く用いられている。
【０００３】
図１２は、従来例に係る電子写真方式の画像形成装置の定着装置の回路構成を示す図である。同図において、従来では、定着装置１００は、定着ヒータ１０１、商用交流電源１０２、リレー１０３、定着制御回路１０４、ＡＣ電圧検知回路１０５及び制御基板１０６から基本的に構成されている。定着ヒータ１０１はリレー１０３を介して商用交流電源１０２に接続され、ヒータ駆動用の電源が供給される。定着ヒータ１０１には直列に定着制御回路１０４が設けられ、ＡＣ電圧検知回路１０５は定着制御回路１０４の前段（リレー１０３と定着制御回路１０４との間）に定着ヒータ１０１に対して並列に接続されている。ＡＣ電圧検知回路１０５で検知されたＡＣ電圧の検知信号は制御基板１０６のＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）１０７に入力され、ＡＳＩＣ１０７は入力された検知信号に基づいて定着ヒータ１０１への供給電力のデューティを選択し、定着制御信号を定着制御回路１０４に供給し、定着制御回路１０４を制御していた。図１３はそのときのタイミングチャート、図１４はこの従来例における制御手順を示すフローチャートである。
【０００４】
従来の構成では、図１３のタイミングチャート及び図１４のフローチャートから分かるように、主電源がＯＮされ（タイミングＴ１）、ＤＣ電源が立ち上がり、所定のソフト処理が実行された後、リレー１０３がＯＮされる（タイミングＴ２：ステップＳ２０１）。リレー１０３がＯＮされると、電圧検知が開始され、ＡＣ電圧検知回路１０５が作動し、ＡＣ／ＤＣ変換処理が開始される（ステップＳ２０２）。ＡＣ／ＤＣ変換処理と並行して、ＡＳＩＣはリレー確認の終了後に、ソフトスタート制御にて定着ヒータをＯＮを開始する（タイミングＴ３）。ソフトスタート制御完了後は、デューティ制限されていない状態で定着ＯＮ信号を出力し、定着ヒータをＯＮする（タイミングＴ４）。ＡＳＩＣ１０７がＡＣ／ＤＣ変換されたＤＣを取り込み（ステップＳ２０３）、ＡＳＩＣ１０７内に設定されたテーブルに基づいてＡＣ電圧値を判断する（ステップＳ２０４）。そして、このＡＣ電圧値に基づいて定着ヒータＯＮ時の上限デューティを変更し（ステップＳ２０５）、このデューティに基づいて定着ＯＮ信号を出力し（ステップＳ２０６）、デューティ制限された状態での定着制御回路１０４ＯＮに切り替わり、定着ヒータ１０１がＯＮされる（タイミングＴ５）。
【０００５】
そして、図示しない温度センサ（例えばサーミスタ）によってヒータ温度を検出し、目標温度に達したか否かを判定する（ステップＳ２０８）。
【０００６】
目標温度に達していなければステップＳ２０６に戻ってステップＳ２０８までの処理を繰り返し、目標温度に達した時点で、定着制御回路１０４をＯＦＦし（ステップＳ２０９）、ヒータの立ち上げ制御を終了する。
【０００７】
一方、オーバーシュート及び電力不足が生じないようにした技術として、例えば、特許文献１（特開２００６−０３９０２７号公報）に開示された発明が公知である。この発明は、入力電源電圧が異なっても、ヒータ立ち上げ時に投入するオフセット電力を一定になるように制御し、また目標温度に応じてオフセット電力を変化させることにより、オーバーシュートや電力不足のない温調制御を行うため、加熱ヒータを有する加熱部材と、加圧部材とが互いに圧接して形成される定着ニップ部に、未定着トナー像が保持された記録剤を通過させて加熱定着する画像形成装置において、加熱ヒータに投入する電力を制御する電力制御手段と、加熱ヒータの温度を検知する温度検知手段を有し、記録剤の加熱定着を行う際の定着目標温度に応じて、加熱ヒータの立ち上げ時に投入する電力を変化させることを特徴とするものである。そして、電力制御手段が、入力電源電圧を検出する電圧検知手段であり、加熱ヒータ立ち上げ時に投入する電力は、検知した入力電圧値と定着目標温度に応じて予め設定したデューティにより決定するようにしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、前記特許文献１記載の発明を含め、従来のヒータ制御回路の手前に入力電源電圧の検知手段を設けた構成では、電源スイッチのオン時であればいつでも入力電源電圧を検知できるが、ヒータ（発熱体）点灯により電圧降下するヒータ両端の実電圧を検出していないので、実際には、ヒータ両端の実電圧とは異なる検出電圧でヒータの立ち上げ制御を実施していた。そのため、オーバーシュート及び電力不足の発生をなくすことはできなかった。
【０００９】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、発熱体の立ち上げ時のオーバーシュートを抑制し、電力不足の発生をなくすことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明は、発熱体への通電を制御する発熱体通電制御装置であって、前記発熱体の両端で電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段によって検出される前記発熱体の通電時の実電圧に基づいて前記発熱体への通電デューティを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、発熱体の立ち上げ時のオーバーシュートを抑制し、電力不足の発生をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１に係る定着装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す定着装置を備えた画像形成装置の各部構成を示す機能ブロック図である。
【図３】実施例１に係る定着装置の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】実施例１に係る定着装置の制御手順を示すフローチャートである。
【図５】実施例１における定着ヒータの時間に対する温度変化特性を示す図である。
【図６】実施例２に係る定着装置の回路構成を示すブロック図である。
【図７】実施例３に係る定着装置の回路構成を示すブロック図である。
【図８】実施例３に係る定着装置の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図９】実施例４に係る定着装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１０】実施例４に係る定着装置の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１１】図１０のヒータＯＮ後のワット数の大きな定着ヒータとワット数の小さな定着の突入電流の安定期間を比較して示す図である。
【図１２】従来例に係る定着装置の回路構成を示す図である。
【図１３】従来例に係る定着装置の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１４】従来例に係る定着装置の制御手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、ヒータ両端の実電圧と差のない検出電圧に基づいて制御することにより、ヒータへの通電開始時のオーバーシュート及び電力不足をなくすことを特徴とする。
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、実施例を挙げて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は実施例１に係る定着装置１００−１の回路構成を示すブロック図である。同図では、図１２に示した従来例に対して、定着制御回路１０４と、ＡＣ電圧検知回路１０５の配置位置が入れ替わり、ＡＣ電圧検知回路１０５は定着制御回路１０４の後段（定着制御回路１０４と定着ヒータ１０１との間）に配置されている。その他の構成は従来例と同一である。
【００１６】
このように、本実施例では、電源側から見て定着制御回路１０４の後段に入力電源電圧の検知手段であるＡＣ電圧検知回路１０５を設けたので、定着ヒータ１０１の点灯時しか入力電源電圧を検知することはできない。しかし、定着ヒータ１０１両端の実電圧を検出することが可能となり、ＡＳＩＣ１０７は実電圧での検出電圧で定着ヒータのデューティを設定し、ヒータ温度を制御することができる。また、ＡＣ電圧検出回路１０５による電力消費も定着ヒータ１０１の点灯時のみであり、図１２に示した従来例よりも消費電力も少なくなる。なお、ＡＳＩＣ１０７に代えて後述のＣＰＵ２で制御することも可能である。
【００１７】
図２は、図１に示す定着装置を備えた画像形成装置の各部構成を示す機能ブロック図である。
同図において、画像形成装置１は、ＣＰＵ２にバスを介して各部が接続され、ＣＰＵ２が各部を制御し、画像形成装置１の機能を発揮できるようにしている。各部は、原稿読取部６、画像処理部７、作像部２１、定着部１１、電圧検出部１７、搬送部３、排紙部５、給紙部５、メモリ部８、及びインターフェース１８等からなる。画像読取部６は原稿などの画像を読み取り、画像処理部７は、読み取った画像データあるいは外部から転送されてきた画像データを印字可能な画像データ処理し、印字データとして出力する。作像部２１は、画像処理部７から出力される印字データに基づいて記録媒体である例えば用紙に画像を作像し、定着部１１は用紙に作像されたトナー画像を加熱及び加圧により定着する。用紙は給紙部５から搬送部３によって作像部２１に搬送され、作像及び定着後は排紙部４から排紙される。
【００１８】
メモリ部８はＲＯＭ９及びＲＡＭ１０を含む。ＲＯＭ９には、ＣＰＵ２が実行するプログラムコードが格納され、ＣＰＵ２はプログラムコードをＲＯＭ９から読み出し、ＲＡＭ１０に展開して、ＲＡＭ１０をデータバッファとしても使用しながら前記プログラムコードで定義されたプログラムを実行し、各部を制御する。ＲＡＭ１０は制御データ及び画像データを記憶する。また、ＲＡＭ１０は検出電圧を１次的に格納し、ＲＯＭ９は定着制御パターンが恒久的に格納されている。
【００１９】
定着部１１は、トナーを用紙に対して熱溶着するための熱源（発熱体）１３及び熱源１３を制御する熱源制御回路部１２、並びに加熱ローラ及び定着ローラの温度を検出するサーミスタ１５及びサーミスタ１５で検出したアナログ値をＣＰＵで処理するためのデジタル値にＡ／Ｄ変換してＣＰＵ２に通知するＡ／Ｄ変換器１４を含む。電圧検出部１７はオーバーシュートや電力不足のない制御を行うために電圧検出を行い、Ａ／Ｄ変換部１６は検出したアナログ電圧をＣＰＵ２で処理するためのデジタル値に変換し、ＣＰＵ２に通知する。なお、熱源１３は特許請求の範囲における発熱体に相当する。
【００２０】
インターフェース１８はパソコンなどの外部通信機器２０やハードディスク装置などの外部記憶素子１９と接続する接続手段として機能し、外部から画像形成装置１内に画像データを取り込む。
【００２１】
図１に示した定着装置１００−１は画像形成装置１でいう定着部１１に、熱源１３は定着ヒータ１０１に、熱源制御回路部１２は定着制御回路１０４に対応する。
【００２２】
図３は、このように構成された本実施形態に係る定着装置１００−１の動作タイミングを示すタイミングチャート、図４は本実施例における制御手順を示すフローチャートである。本実施形態では、定着装置１００−１は、突入電流が安定するまでの期間（以下、「突入安定期間」と称す。）後から電圧検出を開始するという制御シーケンスにしている。
【００２３】
すなわち、本実施形態では、主電源が入ると（タイミングＴ１）、ＤＣ電源が立ち上がり、所定のソフト処理が実行された後、リレー１０３がＯＮされる（タイミングＴ２）。リレーＯＮが確認されると、定着制御回路がＯＮされ、定着ヒータ１０１がＯＮとなる（タイミングＴ３）。定着ヒータ１０１ＯＮにより定着ソフトスタート制御が開始し、同時に突入安定期間Ｔ１０と電圧検知開始待機時間Ｔ２０が開始する。定着ヒータ１０１の温度が所定温度まで昇温して突入安定期間Ｔ１０が経過し（タイミングＴ６）、さらに電圧検知開始待機時間Ｔ２０が経過した時点で電圧検出部（ＡＣ電圧検知回路１０５）１７の電圧検出動作を開始する（タイミングＴ７）。その後、検出された電圧に基づいてステップＳ１０７以降の処理を実行し（タイミングＴ５’）、目標温度に達した時点で立ち上げ制御を終了する。
【００２４】
その際、初期的には、定着ヒータ１０１の温度が目標温度まで上昇するように制御し、目標温度に達すると、本制御を終了し、その後は他の制御により定着温度を維持するように制御される。これにより、オーバーシュート及び電力不足の発生を防止することができる。本実施例では、前記タイミングＴ１からＴ５’までの制御が対象である。
【００２５】
このタイミングチャートの動作と制御手順を対照すると、タイミングＴ２でリレー１０３がＯＮされると（ステップＳ１０１）、ＡＳＩＣ１０７は上限デューティを設けずに、定着制御回路１０４に定着ヒータＯＮ信号を出力する（タイミングＴ３：ステップＳ１０２）。定着ヒータＯＮ信号によって定着制御回路１０４はＯＮとなり、定着ヒータ１０１の通電制御を開始する（ステップＳ１０３）。その際、ステップＳ１０２で上限デューティが設けられていないので、定着制御回路１０４の通電制御のデューティ制限なしである。ここで定着ヒータ１０１がＯＮになると、定着ソフトスタート制御、突入安定期間、電圧検知開始持続時間が開始される。
【００２６】
そして、定着ソフトスタート制御が終了し（タイミングＴ４）、突入安定期間Ｔ１０が経過し（タイミングＴ１０）、さらに、電圧検知開始待機時間（Ｔ２０）が経過した時点（タイミングＴ７）でＡＣ電圧検知回路１０５による電圧検出処理が開始される。電圧検出が開始されると、ＡＣ電圧検知回路１０５はＡＣ／ＤＣ変換し（ステップＳ１０４）、ＡＣＩＣ１０７でＡＣ電圧検知回路１０５から入力されたＤＣをＡＣ変換器で取り込む（ステップＳ１０５）。ＡＳＩＣ１０７では、ＡＳＩＣ１０７内に設定されたテーブルに基づいてＡＣ電圧値を判断する（ステップＳ１０６）。そして、このＡＣ電圧値に基づいて定着ヒータＯＮ時の上限デューティを決定し（ステップＳ１０７）、上限デューティを設けて定着制御回路１０４に定着ＯＮ信号を出力する（ステップＳ１０８）。
【００２７】
定着制御回路１０４は定着ＯＮ信号によりＯＮされ、デューティ制限がされた状態で定着ヒータ１０１の通電制御を実行する（ステップＳ１０９）。その間、図示しないヒータ温度検出センサの検出温度と定着目標温度を比較し（ステップＳ１１０）、目標温度に達するまでステップＳ１０８からステップＳ１１０の制御を繰り返し、目標温度に達した時点で定着制御回路１０４をＯＦＦし（ステップＳ１１１）、定着ヒータの立ち上げ制御を終了する。
【００２８】
図５はこのときの時間に対する温度変化特性を示す図である。図５では、従来例の場合と本実施形態の場合の２つの特性を比較のために示している。従来例では、図Ｃに示すＴ２のタイミングでリレー１０３がＯＮとなり、通電が開始されるとすぐに定着ヒータ１０１の両端の電圧を検知し、その検知した電圧に基づいてＯＮ／ＯＦＦデューティを制御している。これに対し、本実施形態では、タイミングＴ２でリレー１０３がＯＮとなり、突入安定時間Ｔ１０、電圧検知開始持続時間Ｔ２０が経過したＴ７のタイミングで電圧検出を開始している。そして、電圧検出完了後に、その検出した定着ヒータ１０１に印加される実電圧に基づいてデューティ制限し、定着ヒータ１０１の通電制御を実行する。
【００２９】
すなわち、従来では、通電開始時に商用電源の１００Ｖが検知され、検知した１００Ｖの電圧に基づいてデューティが設定され、定着ヒータ１０１は検知電圧１００Ｖとして通電制御が実行される。これに対し、本実施形態では、図３に示したようにリレー１０３ＯＮ後の過渡時期を経て電圧が安定した後、定着ヒータ１０１両端の実電圧を検知し、この実電圧に基づいて定着ヒータ１０１のＯＮ／ＯＦＦデューティが設定される。その結果、図５に示すように本実施形態では、オーバーシュートは非常に小さくなり、安定した温度制御が可能となる。なお、本実施形態では、Ｔ７のタイミングはリレーＯＮ（Ｔ２）から１秒程度であり、定着ヒータ１０１が昇温して定常状態になるのは１０秒程度である。
【００３０】
また、Ｔ７のタイミング以降の実電圧は９７Ｖ程度であり、Ｔ２のタイミングにおける１００Ｖとは３Ｖ程度の電圧降下が認められる。この３Ｖは定着ヒータ１０１の消費電力（以下、「ワット数」と称す。）が大きいと大きな変動要素となり、従来では、定着ヒータ１０１を発熱させるための電力不足となることがあるが、本実施形態では、実電圧で制御するので、電力不足となることはない。
【実施例２】
【００３１】
実施例２は複数本の定着ヒータに対して同時点灯制御を行う場合の例である。本実施例では、ワット数が最も大きな定着ヒータ側にＡＣ電圧検出回路を設ける。
【００３２】
図６は実施例２に係る定着装置１００−２の回路構成を示すブロック図である。実施例２は実施例１に対して定着ヒータを複数（２個）及び設け、さらに定着制御回路を当該定着ヒータ毎に設けた例である。この例では、定着ヒータの一方の通電回路にＡＣ電圧検知回路を設けている。その他の各部は実施例１と同様なので、同一若しくは同一と見なせる各部には、同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３３】
実施例２に係る定着装置１００−２は、実施例１の定着装置１００−１に対してリレー１０３の後段に第２の定着制御回路１０４−２を備えた定着ヒータ１０１−２ａを、定着ヒータ１０１と並例に設けたものである。第２の定着制御回路１０４−２には制御基板１０６のＡＳＩＣ１０７に接続され、実施例１における定着制御回路１０４（以下、実施例２においては符号１０４−１で示す。）と同様にＡＳＩＣ１０７によって制御される。なお、実施例１における定着ヒータ１０１に対応する定着ヒータ（電圧検出対象ヒータ）は、実施例２では、第１の定着ヒータ１０１−１ａである。実施例２では、第１の定着ヒータ１０１−１ａは７００Ｗ、第２の定着ヒータ１０１−２ａは５００Ｗである。
【００３４】
この実施例では、定着ヒータを第１及び第２の２個設けた場合に、ＡＣ電圧検知回路１０５は突入電流が最も大きくなる消費電力の定着ヒータ、ここでは、７００Ｗの第１の定着ヒータ１０１−１ａの定着制御回路１０４−１の後段に設けられている。そして、第１の定着ヒータ１０１−１ａの両端の実電圧を検出し、この実電圧に基づいてＡＳＩＣ１０７が第１及び第２の定着制御回路１０４−１，２にＯＮ／ＯＦＦデューティを指示し、第１及び第２の定着制御回路１０４−１，２は、この指示されたＯＮ／ＯＦＦデューティに基づいてそれぞれ第１及び第２の定着ヒータ１０１−１ａ，２ａの通電を制御する。
【００３５】
このようにワット数の大きな第１の定着ヒータ１０１−１の両端の実電圧を検出し、第１及び第２の定着ヒータ１０１−１，２のＯＮ／ＯＦＦデューティを設定した場合、逆の場合に比べて第２の定着ヒータ１０１−２ａの実電圧と第１の定着ヒータ１０１−１ａと検知電圧との差を小さく抑えることができる。
【００３６】
その他の各部は実施例１と同様に構成され、同様に機能する。
【００３７】
本実施例によれば、ワット数が最も大きな定着ヒータ側にＡＣ電圧検出回路を設けたので、そうでない場合に比べて検知電圧と実電圧の差を抑えることができる。
【実施例３】
【００３８】
実施例３は、複数本の定着ヒータに対して同時非点灯制御を行う場合の例である。本実施例では、最も早く点灯する定着ヒータ側にＡＣ電圧検出回路を設ける。
【００３９】
図７は実施例３に係る定着装置１００−３の回路構成を示すブロック図である。実施例３では実施例２と同様に実施例１に対して定着ヒータが複数（２個）設けられ、さらに定着制御回路も当該定着ヒータ毎に設けられている。ただし、ＡＣ電圧検知回路１０５は一方の定着ヒータにのみ設けられている。その他の各部は実施例１と同様なので、同一若しくは同一と見なせる各部には、同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４０】
実施例３に係る定着装置１００−３は、実施例１の定着装置１００−１に対してリレー１０３の後段に第２の定着制御回路１０４−２を備えた定着ヒータ１０１−２ｂを、定着ヒータ１０１−１ｂと並例に設けたものである。第２の定着制御回路１０４−２は制御基板１０６のＡＳＩＣ１０７に接続され、実施例１における定着制御回路１０４（以下、実施例３においては符号１０４−２で示す。）と同様にＡＳＩＣ１０７によって制御される。なお、実施例１における定着ヒータ１０１に対応する定着ヒータ（電圧検出対象ヒータ）は、実施例３では、第１の定着ヒータ１０１−１ｂである。
【００４１】
実施例としては、第１及び第２の定着ヒータ１０１−１，２ｂの通電開始タイミングを異ならせ、早く点灯する第１の定着ヒータ１０１−１ｂの両端にＡＣ電圧検出回路１０５を設けている。なお、実施例２のようにワット数に大小はなく、同一として話を進める。
【００４２】
図８は実施例３における定着装置１００−３の動作タイミングを示すタイミングチャートである。本実施例では、タイミングＴ２のリレーＯＮまでは実施例１と同様であるが、リレー１０３のＯＮ確認後、まず、第１のヒータ１０１−１ｂをＯＮし（タイミングＴ３１）、第１の定着ヒータ１０１−１ｂのソフトスタート制御を開始する。同時に第２の定着ヒータ１０１−２ｂの点灯待機期間のカウントをスタートし、予め設定された点灯期間（時間）が経過した時点で第２の定着ヒータ１０１−２ｂをＯＮする（タイミングＴ３２）。第２の定着ヒータ１０１−２ｂをＯＮ動作により、第２の定着ヒータ１０１−２ｂのソフトスタート制御が開始される。
【００４３】
第１の定着ヒータ１０１−１ｂの突入安定期間が経過し、設定温度まで上昇し（タイミングＴ６）、予め設定したマージンが経過した時点（タイミングＴ７１）で、ＡＣ電圧検出回路１０５によって第１の定着ヒータ１０１−１ｂの両端の実電圧検出を行う。そして、検出した実電圧に基づいて第１の定着ヒータ１０１−１ｂのＯＮ／ＯＦＦデューティを設定して第１の定着ヒータ１０１−１ｂに通電し（タイミングＴ５’）、所定温度に上昇するまで、前記ステップＳ１０８，Ｓ１０９，Ｓ１１０の処理を繰り返す。そして、設定温度まで上昇した時点でこの立ち上げ制御を終了する。このときの制御手順は図４のフローチャートに示した通りである。他方、第２の定着ヒータ１０１−２ｂも第２の定着ヒータ１０１−２ｂのＯＮタイミングＴ３２から突入安定期間を経過した所定のタイミングＴ７２より後のタイミングＴ５’から第１の定着ヒータ１０１−１ｂと同様のＯＮ／ＯＦＦデューティで通電制御される。
【００４４】
図８のタイミングチャートから分かるように、第２の定着ヒータ１０１−２ｂで電圧の検出を行うと、検出開始タイミングがＴ７２のタイミングとなり、Ｔ７１のタイミングよりも遅くなる。複数の定着ヒータを備えた定着装置の一定温度まで立ち上げと温度の安定化を図るには、Ｔ５’のタイミングを早くする必要がある。そのためには、最初に通電される定着ヒータの電圧を検出し、その検出電圧に基づいて制御することが必須である。
【００４５】
その他の各部は実施例１と同様に構成され、同様に機能する。
【００４６】
本実施例によれば、最も早く点灯する定着ヒータ側にＡＣ電圧検出回路を設けたので、電圧検出開始までの時間を最短にすることができる。
【実施例４】
【００４７】
実施例４は、複数本の定着ヒータに対して同時非点灯制御を行う場合の例である。本実施例では、ワット数が小さな定着ヒータ側にＡＣ電圧検出回路を設ける。
【００４８】
図９は実施例４に係る定着装置１００−４の回路構成を示すブロック図である。実施例４では実施例２と同様に実施例１に対して定着ヒータが複数（２個）設けられ、さらに定着制御回路も当該定着ヒータ毎に設けられている。また、実施例３と同様に、ＡＣ電圧検知回路は一方の定着ヒータにのみ設けられている。その他の各部は実施例１と同様なので、同一若しくは同一と見なせる各部には、同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４９】
実施例４に係る定着装置１００−４は実施例２に対して第１の定着ヒータ１０１−１ｃと第２の定着ヒータ１０１−２ｃのワット数が逆になっている。すなわち、ＡＣ電圧検知回路１０５は、ワット数の少ない第１の定着ヒータ１０１−１ｃの両端の電圧を検出するように構成されている。なお、実施例４では、第１の定着ヒータ１０１−１ｃは５００Ｗ、第２の定着ヒータ１０１−２ｃは７００Ｗである。その他の各部は実施例２と同一である。
【００５０】
図１０は実施例４に係る定着装置１００−４の動作タイミングを示すタイミングチャートである。本実施例では、タイミングＴ２のリレー１０３のＯＮ、タイミングＴ３のヒータＯＮ、及び定着ソフトスタート制御Ｔ４までは実施例１と同様であるが、ワット数の小さな第１の定着ヒータ１０１−１ｃの突入安定期間が終了し（Ｔ６１）、予め設定したマージンが経過した時点Ｔ７１で第１の定着ヒータ１０１−１ｃの両端の電圧検出を開始する（Ｔ５’１）。他方、ワット数の大きな第２の定着ヒータ１０１−２ｃは第１及び第２の定着ヒータ１０１−１ｃ，２ｃのＯＮタイミングＴ３から突入安定期間を経過した所定のタイミングＴ７２より後のタイミングＴ５’から第１の定着ヒータ１０１−１ｂと同様のＯＮ／ＯＦＦデューティで通電制御される。
【００５１】
図９に示した定着装置の通電制御回路では、ＡＣ電圧検知回路１０５はワット数の小さな第１の定着ヒータ１０１−１ｃの両端の実電圧を検知するようになっているので、実電圧を検知しない側の第２の定着ヒータ１０１−２ｃについては実施例３と同様の制御が行われる。これに対して、図１０に示した第２の定着ヒータ１０１−２ｃに関するタイミングは、実施例３のワット数の大きな定着ヒータの両端部の実電圧を検知して制御するタイミングであり、実施例３と同一である。
【００５２】
そこで、図１０において、電圧検出開始タイミングＴ７１、Ｔ７２を比較すると、ワット数の小さな定着ヒータ１０１−１ｃの方がヒータＯＮ後の突入電流の安定期間が短いので、電圧検出開始タイミングも早いことが分かる。図１１は図１０のヒータＯＮ後のワット数の大きな定着ヒータ１０１−２ｃとワット数の小さな定着ヒータ１０１−１ｃの突入電流の安定期間を比較して示す図である。同図（ａ）はワット数７００Ｗ、同図（ｂ）はワット数５００Ｗの例をそれぞれ示す。なお、図では、ヒータワッテージ：７００Ｗと５００Ｗとして表示している。
【００５３】
同図からワット数の大きな定着ヒータ１０１−２ｃの方が突入電流の安定期間が長い分ことが分かる。そのため、ワット数の大きな定着ヒータ１０１−２ｃ側で電圧を検出すると、突入電流の安定期間が長い分だけ、電圧検出開始までの時間が長くなる。そこで、本実施例のようにワット数の小さな方の定着ヒータ１０１−１ｃの電圧を検出するようにすると、電圧検出開始までの時間を短くすることができる。
【００５４】
以上のように、本実施形態によれば、電源側から見て定着制御回路１０４の後段でＡＣ電圧検知回路１０５によって電圧を検出し、定着ヒータ１０１両端の実電圧と差のない検出電圧に基づいて定着ヒータの立ち上げ制御を行うので、オーバーシュートや電力不足のない制御を行うことができる。
【００５５】
また、複数本の定着ヒータに対して同時点灯制御を行う場合には、ワット数が最も大きな定着ヒータ側にＡＣ電圧検出回路を設ける方が好ましく、複数本の定着ヒータに対して同時非点灯制御を行う場合には、最も早く点灯する定着ヒータ側あるいはワット数の小さな方の定着側にＡＣ電圧検出回路を設ける方が好ましい。
【００５６】
さらに、従来では、電源スイッチがオン状態である限り、常に電圧検出回路で電力を消費する構成となっていたが、本実施形態では、電圧検出はヒータオン（タイミングＴ３）後、電圧検知開始待機時間Ｔ２０が経過した後のタイミングＴ７で開始されるので、その間の電力消費が抑えられ、その分の省エネを図ることができる。
【００５７】
なお、特許請求の範囲における発熱体は定着ヒータ１０１、第１の定着ヒータ１０１−１ａ，１ｂ，１ｃ及び第２の定着ヒータ１０１−２ａ，２ｂ，２ｃに、電圧検出手段はＡＣ電圧検知回路１０５に、制御手段は定着制御回路１０４に、主制御手段はＡＳＩＣ１０７に、定着装置は符号１００（１００−１，２，３，４）及び定着部１１に、画像形成装置は符号１に、それぞれ対応する。
【００５８】
さらに、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施例は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５９】
１ 、画像形成装置
１１ 定着部
１００、１００−１，２，３，４ 定着装置
１０１、１０１−１ａ，１ｂ，１ｃ、１０１−２ａ，２ｂ，２ｃ 定着ヒータ
１０４ 定着制御回路
１０５ ＡＣ電圧検知回路
１０７ ＡＳＩＣ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６０】
【特許文献１】特開２００６−０３９０２７号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体への通電を制御する発熱体通電制御装置であって、
前記発熱体の両端で電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段によって検出される前記発熱体の通電時の実電圧に基づいて前記発熱体への通電デューティを制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする発熱体通電制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発熱体通電制御装置であって、
前記電圧検出手段が前記制御手段の後段に設けられていること
を特徴とする発熱体通電制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の発熱体通電制御装置であって、
前記発熱体が並列に複数設けられ、
前記制御手段は前記発熱体毎に直列に設けられ、
前記複数の発熱体に同時に通電が開始される場合、前記電圧検出手段は突入電流が最も大きくなる発熱体に直列に設けられた制御手段の後段で電圧検出を行うこと
を特徴とする発熱体通電制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の発熱体通電制御装置であって、
前記発熱体が並列に複数設けられ、
前記制御手段は前記発熱体毎に直列に設けられ、
前記複数の発熱体に非同時に通電が開始される場合、前記電圧検出手段は最も早く通電が開始される発熱体に直列に設けられた制御手段の後段で電圧検出を行うこと
を特徴とする発熱体通電制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の発熱体通電制御装置であって、
前記発熱体が並列に複数設けられ、
前記制御手段は前記発熱体毎に直列に設けられ、
前記複数の発熱体に非同時に通電が開始される場合、前記電圧検出手段は突入電流が最も小さくなる発熱体に直列に設けられた制御手段の後段で電圧検出を行うこと
を特徴とする発熱体通電制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発熱体通電制御装置であって、
前記制御手段に制御信号を出力する主制御手段をさらに備え、
前記主制御手段は、前記発熱体に対してデューティ制限なしで通電を開始させるオン信号を前記制御手段に出力し、
前記制御手段は前記出力に基づいて前記発熱体をデューティ制限なしで通電し、
前記電圧検出手段は通電された前記発熱体両端からＡＣ電圧を検出してＤＣ電圧に変換し、
前記主制御手段は変換されたＤＣ電圧に基づいて検出したＡＣ電圧値を判断し、当該判断したＡＣ電圧値に基づいて前記発熱体の通電上限デューティを決定し、当該決定された上限デューティで前記発熱体に通電する通電オン信号を前記制御手段に出力し、
前記制御手段は前記上限デューティで前記発熱体の通電制御を行うこと
を特徴とする発熱体通電制御装置。
【請求項７】
請求項６記載の発熱体通電制御装置であって、
前記上限デューティで制限された通電を、前記発熱体が目標温度に達するまで繰り返すこと
を特徴とする発熱体通電制御装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の発熱体通電制御装置を備えていることを特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項８記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
発熱体の通電制御を行う発熱体通電制御方法であって、
前記発熱体の両端で電圧検出手段によって電圧を検出する工程と、
前記電圧を検出する工程で検出される前記発熱体の通電時の実電圧に基づいて前記発熱体への通電デューティを制御する工程と、
を備えたことを特徴とする発熱体通電制御方法。
【請求項１】
発熱体への通電を制御する発熱体通電制御装置であって、
前記発熱体の両端で電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段によって検出される前記発熱体の通電時の実電圧に基づいて前記発熱体への通電デューティを制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする発熱体通電制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発熱体通電制御装置であって、
前記電圧検出手段が前記制御手段の後段に設けられていること
を特徴とする発熱体通電制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の発熱体通電制御装置であって、
前記発熱体が並列に複数設けられ、
前記制御手段は前記発熱体毎に直列に設けられ、
前記複数の発熱体に同時に通電が開始される場合、前記電圧検出手段は突入電流が最も大きくなる発熱体に直列に設けられた制御手段の後段で電圧検出を行うこと
を特徴とする発熱体通電制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の発熱体通電制御装置であって、
前記発熱体が並列に複数設けられ、
前記制御手段は前記発熱体毎に直列に設けられ、
前記複数の発熱体に非同時に通電が開始される場合、前記電圧検出手段は最も早く通電が開始される発熱体に直列に設けられた制御手段の後段で電圧検出を行うこと
を特徴とする発熱体通電制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の発熱体通電制御装置であって、
前記発熱体が並列に複数設けられ、
前記制御手段は前記発熱体毎に直列に設けられ、
前記複数の発熱体に非同時に通電が開始される場合、前記電圧検出手段は突入電流が最も小さくなる発熱体に直列に設けられた制御手段の後段で電圧検出を行うこと
を特徴とする発熱体通電制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発熱体通電制御装置であって、
前記制御手段に制御信号を出力する主制御手段をさらに備え、
前記主制御手段は、前記発熱体に対してデューティ制限なしで通電を開始させるオン信号を前記制御手段に出力し、
前記制御手段は前記出力に基づいて前記発熱体をデューティ制限なしで通電し、
前記電圧検出手段は通電された前記発熱体両端からＡＣ電圧を検出してＤＣ電圧に変換し、
前記主制御手段は変換されたＤＣ電圧に基づいて検出したＡＣ電圧値を判断し、当該判断したＡＣ電圧値に基づいて前記発熱体の通電上限デューティを決定し、当該決定された上限デューティで前記発熱体に通電する通電オン信号を前記制御手段に出力し、
前記制御手段は前記上限デューティで前記発熱体の通電制御を行うこと
を特徴とする発熱体通電制御装置。
【請求項７】
請求項６記載の発熱体通電制御装置であって、
前記上限デューティで制限された通電を、前記発熱体が目標温度に達するまで繰り返すこと
を特徴とする発熱体通電制御装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の発熱体通電制御装置を備えていることを特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項８記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
発熱体の通電制御を行う発熱体通電制御方法であって、
前記発熱体の両端で電圧検出手段によって電圧を検出する工程と、
前記電圧を検出する工程で検出される前記発熱体の通電時の実電圧に基づいて前記発熱体への通電デューティを制御する工程と、
を備えたことを特徴とする発熱体通電制御方法。
【図１】
【図２】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図３】
【図５】
【図１３】
【図２】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図３】
【図５】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２１２１０１（Ｐ２０１２−２１２１０１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２７７４３９（Ｐ２０１１−２７７４３９）
【出願日】平成２３年１２月１９日（２０１１．１２．１９）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月１９日（２０１１．１２．１９）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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