JPH06230702A - ヒータ駆動装置 - Google Patents

ヒータ駆動装置

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JPH06230702A
JPH06230702A JP1884893A JP1884893A JPH06230702A JP H06230702 A JPH06230702 A JP H06230702A JP 1884893 A JP1884893 A JP 1884893A JP 1884893 A JP1884893 A JP 1884893A JP H06230702 A JPH06230702 A JP H06230702A
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JP
Japan
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heater
current
voltage
switching
output
Prior art date
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JP1884893A
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English (en)
Inventor
Junichi Kimizuka
純一 君塚
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Canon Inc
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヒータのオン時の突入電流を抑制し装置の劣
化や誤動作を防止する。 【構成】 交流電力を整流する整流手段と、この整流手
段によって整流された電力をスイッチングするスイッチ
ング手段と、ヒータオン直後はヒータ電流を小さく、そ
の後ヒータ電流が大きくなるようにスイッチング手段に
よるスイッチング時間を制御する制御手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子写真装置、静電記
録装置等の画像形成装置の定着装置に用いられ定着用の
ヒータを駆動するヒータ駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、画像熱定着器のヒータに対する給
電は、ヒータに大電力を供給するため、商用交流電源か
らトライアックを介してヒータに直接給電していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしこのように、交
流電圧を直接ヒータに印加するとヒータをオンする瞬間
大きな突入電流が流れる。
【0004】特にヒータとしてタングステンフィラメン
トを用いたハロゲンランプを使用する場合この突入電流
が大きい。この様な突入電流が流れた場合装置内の電源
スイッチやヒータ駆動回路の寿命を縮めるという悪影響
がある。
【0005】また装置が接続されるAC電源ラインの電
圧を低下させるため、同じAC電源ラインに接続される
他の装置で誤動作を発生させるという悪影響がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、記録材上の画像を加熱定着するためのヒータを駆
動するヒータ駆動手段において、交流電力を整流する整
流手段と、この整流手段によって整流された電力をスイ
ッチングするスイッチング手段と、ヒータオン直後はヒ
ータ電流を小さく、その後ヒータ電流が大きくなるよう
にスイッチング手段によるスイッチング時間を制御する
制御手段と、を有することを特徴とするものである。
【0007】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。
【0008】図4は本発明の実施例のヒータ駆動装置を
用いた熱ローラ定着器の断面図である。
【0009】4aはアルミ円筒のヒートローラ、4bは
ヒータ、4cはスポンジ加圧ローラ、4dはサーミスタ
でヒートローラ4aの表面温度を検知する。ヒータ4b
はハロゲンランプを使用し、ヒートローラ4aを内側か
ら加熱する。電子写真方式の画像形成装置で未定着の紙
がヒートローラ4aと、加圧ローラ4cの間を通過する
ことで定着される。
【0010】図1、図2は本実施例のヒータ駆動装置の
回路図である。
【0011】図1の回路において、11は交流電源入力
端子、12はノイズフィルタ、13はプリッジ型整流
器、14はコンデンサ、15はコイルであり、該コンデ
ンサ14とコイル15でノイズ防止回路を形成する。
【0012】16はスイッチングトランジスタ、17は
制御回路であり、VI端子から入力された検出電圧と内
蔵の電圧標準との比較を行い、誤差電圧に応じて内蔵発
振器の出力をPWM変調しV端子から出力する。
【0013】18は電圧ドロップ用抵抗、19は平滑コ
ンデンサであり回路17のV端子に電源を供給する。
【0014】20はフォトカップラであり、その出力は
回路17のVC端子に接続されている。VC端子は回路1
7のPWM出力をオンオフ制御する機能を持っている。
【0015】4bは前述した定着器ヒータ4の通電発熱
体層である。22・23の抵抗と24のコンデンサによ
りトランジスタ16の出力PWM電圧を分圧すると共に
平滑し、出力PWM電圧の平均値を取り出す。
【0016】4dは前述した定着器ヒータ4の検温素子
としてのサーミスタでありヒータ温度を検知する。
【0017】26はワンチップマイクロプロセッサでI
/Oポート、ROM、RAM、A/Dコンバータ内蔵の
ものである。例えばNEC社のμPD7811がこれに
当たる。27はフォトカップラの電源制限抵抗である。
【0018】端子11より入力された交流電源は整流器
13で整流され、図3の(a)の波形となる。この脈流
波にトランジスタ16でPWM変調をかけると図3の
(b)の波形となる。図3の(b)の波形を抵抗22・
23Wで分圧し、かつコンデンサ24で平滑すると、図
3の(c)のように入力交流電圧に対応した平均電圧が
得られる。
【0019】この電圧と回路17内の標準電圧と比較
し、VIの電圧が低ければPWM変調の幅を広げ、VI
電圧が高ければPWM変調の幅を狭くする。これにより
ヒータ4bに印加される電圧は端子11に印加される交
流電圧の変動によらず一定となる。
【0020】次に図2により回路17の説明をする。
【0021】30はノコギリ波発生器、31、32は誤
差増幅器、33、34はコンパレータ、35はアンド回
路、36はフォトカップラ、37は三端子レギュレー
タ、38はトランジスタ、39はコンデンサ、40〜5
0は抵抗器である。
【0022】まずVI端子入力の方から説明する。
【0023】VI端子に印加された電圧は誤差増幅器3
1で増幅され、ノコギリ波発生器30から出力されたノ
コギリ波をコンパレータ33がスライスするスライスレ
ベルを決める電圧となる。コンパレータ33の出力には
PWM変調されたパルス出力が出る。PWMパルス出力
はアンドゲート35からフォトカップラ36を通りVD
端子から出力される。
【0024】分圧抵抗45と46は誤差増幅器31の参
照電圧を作っている。
【0025】次に端子VCがハイレベルになった時、す
なわちヒータ4bがオンされた時の動作について説明す
る。
【0026】VCがハイレベルになるまではアンドゲー
ト35は閉じており端子V0から出力は出ない。すなわ
ち端子V1の入力電圧も0Vである。
【0027】VCがハイレベルになると、まず端子V1
入力電圧はまだ0Vだからコンパレータ33の出力はハ
イレベルにはりついたままである。
【0028】またトランジスタ38がオンし、コンデン
サ39に充電電流が流れはじめる。すると誤差増幅器3
2の+入力はハイレベルに引き上げられ、誤差増幅器3
2の出力もハイレベルになり、コンパレータ34の出力
はロウレベルになる。そしてコンデンサ39の充電と共
に誤差増幅器32の+入力電圧が徐々に下がり、それと
共にコンパレータ34の出力のパルス幅が広くなってゆ
く。
【0029】アンドゲート35の3つの入力のうち2つ
はハイレベルになっているのでコンパレータ34の出力
パルスはゲート35を通過しフォトカップラ36を通っ
てV0端子に出力される。コンデンサ39が完全に充電
されると誤差増幅器32の+入力電圧は0Vになりコン
パレータ34の出力はハイレベルにはりついたままとな
る。
【0030】この状態になるとVI端子にはすでに電圧
が加わっており、分圧抵抗45、46で決まる電圧とV
I入力が等しくなるようにコンパレータ33のPWMパ
ルス幅がコントロールされる。この様にしてヒータ印加
で電圧の平均値は最初はゼロから徐々に増加し一定電圧
となる。
【0031】このゼロから一定値に達するまでの時間は
この時間をヒータの突入電流が流れる時間より長く設定
しておけば、ヒータは徐々に熱せられて内部抵抗が上昇
していくので大きな突入電流は流れない。
【0032】図5にヒータON時の波形を示す。
【0033】図5(a)は端子VCの電圧(ヒータオ
ン)、図5(b)は誤差増幅器32の+入力電圧、図5
(c)はヒータ4bを流れる電流の包絡線を示す。
【0034】図6は第2の実施例の回路図である。
【0035】本例は前述図1のヒータ駆動回路の整流手
段としての整流器13の整流後の出力を分岐することで
記録装置内の他の電源(例えばCPU26用の電源)と
共用するようにした。また制御回路17の入力電圧検知
端子VIをロウレベルにしたことによりヒータ突入時の
みPWM動作をさせ、その後はトランジスタ16を完全
にオンさせたままにする。
【0036】これはPWM動作を常時行うとトランジス
タ16のスイッチングロスが増加し自己昇温すること、
電気的雑音が発生し、他の装置に影響を与える可能性が
あることを防止する。
【0037】定着ヒータは整流器負荷としては非常にイ
ンピーダンスの低いものである、それに対し低圧電源等
はあまり電力を消費せず、整流器負荷としてはインピー
ダンスの高いものである。低圧電源としてはDC/DC
コンバータが必要になるが、その入力電圧波形はかなり
直流に近いものでなければならない。
【0038】しかし定着ヒータのインピーダンスが低い
ため、まともに整流器出力を平滑しようとすると非常に
大きなコンデンサを必要とし現実的でない。
【0039】そこで本例回路ではダイオード50を介し
てDC/DCコンバータ51を接続している。この様に
ダイオード50を入れることで負荷側から見たインピー
ダンスが上昇しコンデンサ52の平滑効果を充分生かせ
るようになる。
【0040】この様にして負荷インピーダンスの非常に
異なる2つの負荷を整流器13の出力にパラレルに接続
でき、コストダウンに効果がある。
【0041】図7は第3の実施例の回路図である。
【0042】図1と同じ部品については同番号をつけて
説明は省略する。53はフォトインタラプタ、54はチ
ョークコイル、55はファーストリカバリーダイオー
ド、56はノイズ防止コンデンサ、57、58は抵抗で
ある。
【0043】本実施例はヒータ4bに流れる突入電源を
防止すると共に、定常状態で流れる電流を一定にするも
のである。ヒータ4bに電流が流れると抵抗57の両端
に電位差が生じる。抵抗57に流れる電流の一部をフォ
トカップラ53のLED部と抵抗58に分流させる。こ
のフォトカップラ53をチョークコイル15の電源入力
部側に設けたのはこの場所ではスイッチング波形はフィ
ルタで平滑化され、もとのAC電源の周波数の脈流にな
っておりスイッチングノイズの影響を受けないからであ
る。
【0044】フォトカップラ53のLEDからフォトト
ランジスタに光伝送された脈流波形は抵抗59とコンデ
ンサ24で平滑化され制御回路17のVI端子にはAC
電流の平均値に対応する電圧が入力される。
【0045】制御回路17の内部での動作は実施例1の
図2の説明と同じである。
【0046】なお本実施例ではスイッチングトランジス
タ16は負荷(ヒータ4b)のGND側に入っている。
このためトランジスタ16のベースと回路17のV0
子間の電位差は小さいため図2のフォトカップラ36で
絶縁する必要は無く、フォトカップラ36を省略できる
メリットがある。
【0047】コイル54はヒータ4bに流れるスイッチ
ング電流の立上り、立下り波形をなまらせ、ノイズ防止
に役立っている。コンデンサ56はやはりノイズ防止用
である。ダイオード55はトランジスタ16がオフした
時のコイル54に生じる逆励電圧吸収用である。
【0048】本実施例はヒータオン時の突入電流の防止
効果は実施例1と同等である。実施例1はヒータ電圧を
定電圧化したが本実施例は定電流化しているところが異
なる。
【0049】どちらもヒータの抵抗が一定であればヒー
タ消費電力を定電力化できる。
【0050】本実施例はスイッチングトランジスタ16
がGND電位にあるので制御回路17との接続がしやす
い。
【0051】
【発明の効果】以上本発明によればヒーターの突入電流
を抑制し、装置内のスイッチ等突入電流が流れる部品の
劣化を防止し、また同一のACラインに接続される他の
装置が電圧変動で誤動作するのを防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のヒータ駆動装置の回路図であ
る。
【図2】図1の制御回路17の詳細図である。
【図3】(a)は入力交流電圧の整流後波形、(b)は
そのPWM波形、(c)はその平滑化波形である。
【図4】本発明の実施例を適用した定着器の断面図であ
る。
【図5】(a)はヒータオン信号、(b)は制御回路1
7の誤差増幅器32の+入力波形、(c)はヒータの電
流波形の包絡線である。
【図6】本発明の別の実施例の回路図である。
【図7】本発明の別の実施例の回路図である。
【符号の説明】
4b ハロゲンヒータ 4d サーミスタ 13 整流器 16 スイッチングトランジスタ 17 PWM変調器を備えた制御回路 20,36 フォトカップラ 26 マイクロプロセッサ 31,32 誤差増幅器 33,34 コンパレータ 35 アンドゲート

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 記録材上の画像を加熱定着するためのヒ
    ータを駆動するヒータ駆動手段において、 交流電力を整流する整流手段と、この整流手段によって
    整流された電力をスイッチングするスイッチング手段
    と、ヒータオン直後はヒータ電流を小さく、その後ヒー
    タ電流が大きくなるようにスイッチング手段によるスイ
    ッチング時間を制御する制御手段と、を有することを特
    徴とするヒータ駆動装置。
  2. 【請求項2】 上記ヒータはタングステンフィラメント
    を有するハロゲンヒータであることを特徴とする請求項
    1のヒータ駆動装置。
JP1884893A 1993-02-05 1993-02-05 ヒータ駆動装置 Pending JPH06230702A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100392761B1 (ko) * 2000-12-29 2003-07-28 박희대 히터의 전류량 제어방법 및 난방장치
US7145111B2 (en) 2003-03-28 2006-12-05 Canon Kabushiki Kaisha Heater drive circuit
CN100501596C (zh) 2002-07-05 2009-06-17 三星电子株式会社 变压可切换定影装置及其打印机
CN107132741A (zh) * 2016-02-29 2017-09-05 兄弟工业株式会社 图像形成装置

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20000516