JPH10241830A - ヒータ制御装置及び定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒータを駆動する際に突入電圧の発生を防止
する。 【解決手段】 交流電源１から制御回路４を介してヒー
タ５に電圧を印加するヒータ制御装置において、ヒータ
５の温度に関する情報を検出する温度情報検出手段９
と、検出された温度情報に基づいて前記ヒータの温度を
低温状態と高温状態とに区別する温度状態判定手段と、
低温状態ではヒータ５への入力電圧を所定電圧に下げる
印加電圧切替手段１０とを具備する。これにより、低温
時にはヒータ５の抵抗値が小さくなるが、印加電圧切替
手段１０によりヒータ５に入力する電圧を低くすること
により、ヒータ５に流れる電流を所望の値以下に抑制し
突入電流の発生を防止する。これにより、ノイズの発生
を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒータ制御装置及
び定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図４に示すように、交流電源１か
らの電圧をラインフィルタ回路２を通して安全スイッチ
３ａ，３ｂに入力し、安全スイッチ３ａを制御回路４を
介してヒータ５の一端５ａに接続し、安全スイッチ３ｂ
をヒータ５の他端５ｂに接続し、制御回路４のフォトト
ライアック６が外部のコントローラから光制御信号を受
けたときに、フォトトライアック６の出力をトライアッ
ク７のゲートに入力してこのトライアック７をオンにす
ることにより、ヒータ５を通電するようにしたヒータ制
御装置５０がある。また、制御回路４は、フォトトライ
アック６、トライアック７の他に、フォトトライアック
６と直列に接続されている抵抗４ａ，４ｂと、抵抗４ｃ
及びこれに直列に接続されたコンデンサ４ｄとにより構
成され、フォトトライアック６及び抵抗４ａ，４ｂによ
る直列回路と、抵抗４ｃ及びコンデンサ４ｄによる直列
回路とが並列に接続されているとともに、抵抗４ａ，４
ｂの間にトライアック７の一端が接続されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この場合、トライアッ
ク７はゲートがオンしてから次のＡＣ波が０Ｖレベルを
横切ったとき（Ｚｅｒｏクロスのタイミング）にヒータ
５に電流を流すが、低温時にはヒータ５の抵抗が非常に
低いため、ＡＣ波の振幅がピークに達したときには大電
流が突入電流として流れる。例えば、低温時におけるヒ
ータ５の抵抗が１Ω程度と低い場合、Ｚｅｒｏクロスの
タイミングではＡＣ波の電圧が０Ｖでも、ピーク電圧が
１４１Ｖにも達するため、１４１Ｖ／１Ω＝１４１Ａの
突入電流が流れる。この突入電流によりをノイズが発生
し、他の電気系に悪影響をおよぼすことがある。

【０００４】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
で、突入電流の発生を防止し得るヒータ制御装置及び定
着装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のヒータ制御装置
は、交流電源から制御回路を介してヒータに電圧を印加
するヒータ制御装置において、前記ヒータの温度に関す
る情報を検出する温度情報検出手段と、この温度情報検
出手段により検出された温度情報に基づいて前記ヒータ
の温度を低温状態と高温状態とに区別する温度状態判定
手段と、低温状態では前記ヒータへの入力電圧を所定電
圧に下げる印加電圧切替手段とを具備する。従って、ヒ
ータの温度が低い場合には温度情報検知判定手段の判定
により印加電圧切替手段がヒータに入力する電圧を低く
する。これにより、低温時にはヒータの抵抗が低くなる
がヒータに流れる電流が所望の値以下に抑制される。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図１ない
し図３に基づいて説明する。図４において説明した部分
と同一部分は同一符号を用いて説明する。本実施の形態
のヒータ制御装置８は、ヒータ５の近傍に配置されてこ
のヒータ５の温度を検出する温度情報検出手段としての
サーミスタ９と、ヒータ５に印加する電圧を低温時には
低く高温時には高く設定する印加電圧切替手段１０とを
有している。この印加電圧切替手段１０は、安全スイッ
チ３ａ，３ｂを介して交流電源１に接続されたトランス
１１とリレー１２とにより形成されている。このリレー
１２は、制御回路４を介してヒータ５の一端５ａに接続
されたリレースイッチ１３ａと、ヒータ５の他端５ｂに
接続されたリレースイッチ１３ｂとを有する。

【０００７】リレースイッチ１３ａ，１３ｂは、低温時
（本実施の形態では１１００℃未満）にはリレーコイル
１４を励磁することにより切り替られてトランス１１の
二次側１１ａとヒータ５とを接続し、高温時（本実施の
形態では１１００℃を越える状態）にはリレーコイル１
４への通電を遮断することにより切り替られてトランス
１１の一次側１１ｂとヒータ５とを接続するように構成
されている。このリレー１２の切替制御は、後述する温
度状態判定手段としての機能を有するマイクロコンピュ
ータにより制御されるように構成されている。このマイ
クロコンピュータは、図示しないがプログラム等の固定
データが記憶されているＲＯＭと、各部の状態を監視し
てＲＯＭのプログラムを実行するＣＰＵと、ワークデー
タ等の可変データを書き替え可能に格納するＲＡＭとに
より構成されている。そして、交流電源１の定格電圧は
１００Ｖ、トランス１１の二次側１１ａの電圧は１０Ｖ
に定められている。

【０００８】なお、本実施の形態においては、リレース
イッチ１３ａ，１３ｂとヒータ５とは、図４に示したラ
インフィルタ２と同様のラインフィルタ回路２を介して
接続されている。

【０００９】本実施の形態におけるヒータ５は、例え
ば、図示しないが電子写真装置の定着装置の熱源として
利用される。この定着装置は、ヒータ５を内臓した筒状
の定着ローラ（図示せず）、この定着ローラに圧接され
た加圧ローラ（図示せず）等を有し、感光体上の画像が
転写された用紙を定着ローラと加圧ローラとで搬送する
過程で用紙上の転写画像に熱と圧力とを付与することに
より、用紙上の転写画像を定着するものである。そし
て、図１に示す、安全スイッチ３ａ，３ｂは、図示しな
いが電子写真装置の筐体のカバーを開放したときに閉路
状態に維持されるカバースイッチである。

【００１０】この定着のためにヒータ５を通電するが、
そのヒータ５への通電制御処理を図２に示すフローチャ
ート及び図３に示すタイムチャートに基づいて説明す
る。使用開始時にはヒータ５の温度が低いため、サーミ
スタ９が検出する温度は低い。この温度情報は図示しな
いがＡ／Ｄ変換部を介してマイクロコンピュータに入力
される。マイクロコンピュータでは、入力したサーミス
タ９の温度情報をＲＡＭ内のテープルを参照する等し
て、ヒータ５が低温状態（ＴＨ＜Ｌｅｖｅｌ１、１１０
０℃未満）か高温状態（１１００℃を越える状態）かを
判定する（ステップＳ１）。１１００℃未満と判定した
場合は、リレー１２のリレーコイル１４が励磁され、リ
レースイッチ１３ａ，１３ｂはトランス１１の二次側１
１ａをヒータ５に接続する。制御回路４では、フォトト
ライアック６がコントローラから光信号を受ける度にＺ
ｅｒｏクロスのタイミングでＧＴ（ゲートトリガ）信号
を出力する（ステップ２）。トライアック７はゲートに
フォトトライアック６からＧＴ信号を受けたときにオン
となり、１２Ｖの電圧をヒータ５に印加する。この動作
は、ステップＳ３においてヒータ５を停止させるための
信号を検出するまで継続される。ヒータ５を停止させる
信号とは、例えば、電子写真装置の停止ボタン（図示せ
ず）を押すことにより得られるものである。

【００１１】ステップＳ１において、サーミスタ９から
の温度情報によりヒータ５の温度が１１００℃を越えた
高温状態として判定すると、コントローラによりフォト
トライアック６のＧＴ信号がオフになるように維持し
（ステップＳ４）、そのオフ時にタイマを作動させ（ス
テップＳ５）、交流電源１の出力の周波数の半周期以上
の経過をまってから、リレー１２を駆動する（ステップ
Ｓ６）。これにより、リレースイッチ１３ａ，１３ｂは
トランス１１の一次側１１ｂをヒータ５に接続する。こ
の接続と同時にタイマを作動させ（ステップＳ７）、交
流電源１の出力の周波数の半周期以上の経過をまってか
ら、コントローラの出力によりフォトトライアック６か
らＧＴ信号を出力させる（ステップＳ８）。これによ
り、ヒータ５が１００Ｖの電圧により駆動される。

【００１２】ステップＳ９において、サーミスタ９から
の温度情報により、ヒータ５の温度が２３００℃未満
（ＴＨ＜Ｌｅｖｅｌ２）であると判断したときは、コン
トローラの制御によりフォトトライアック６からＧＴ信
号を出力させてヒータ５を通電状態に維持するが（ステ
ップＳ１０）が、２３００℃を越えたと判断したとき
は、コントローラの制御によりフォトトライアック６か
らのＧＴ信号をオフ状態にする（ステップＳ１１）。

【００１３】ステップＳ３及びＳ１２において、ヒータ
５をオフにする操作がなされた場合には、コントローラ
によりフォトトライアック６のＧＴ信号オフ状態に維持
し（ステップＳ１３）、そのオフにしたときにタイマを
作動させ（ステップＳ１４）、交流電源１の出力の周波
数の半周期以上の経過をまってから、リレー１２への通
電を遮断する（ステップＳ１５）。これにより、リレー
スイッチ１３ａ，１３ｂがトランス１１の二次側１１ａ
をヒータ５に接続する状態に切り替わる。

【００１４】ここで、本実施の形態におけるヒータ５の
特性、及びこの特性のヒータ５を用いたときの入力電圧
と突入電流の発生状態との関係を表１に示す。ヒータ５
に流れる電流は、（ヒータ５への入力電圧／ヒータ５の
抵抗）により表わされる。

【００１５】

【表１】

【００１６】この表１から、突入電流の発生を防止する
ためにヒータ５に流れる電流を２０Ａ以下に抑えようと
すれば、ヒータ５の温度が例えば０℃と低い場合には、
入力電圧は２４Ｖでは高く、１０Ｖならば半分の１０Ａ
に抑えることができる。そこで、前述したようにトラン
ス１１の二次側１１ａの電圧を１０Ｖに定めた。そし
て、ヒータ５の温度が１１００℃に達した場合には抵抗
が６．７７Ωと大きくなるので、ヒータ５への入力電圧
を１００Ｖに切り替えても、ヒータ５に流れる電流を１
４．８Ａ以下に抑え、突入電流の発生を防止することが
できる。

【００１７】なお、本実施の形態では、リレースイッチ
１３ａ，１３ｂの接点切替時と、ＧＴオンオフとの間
に、タイマにより待ち時間が設定されているため、リレ
ースイッチ１３ａ，１３ｂの接点間にアークが発生する
状態を回避し、これにより、接点の焼損を防止すること
ができる。

【００１８】なお、ステップＳ１は、温度情報検出手段
（サーミスタ９）により検出された温度情報に基づいて
ヒータ５の温度を低温状態と高温状態とに区別する温度
状態判定手段に相当する。また、温度情報検出手段はサ
ーミスタ９に限られるものではなく、ヒータ５の温度、
又はその温度に関する情報を検出する素子や回路を含む
ものである。さらに、印加電圧切替手段１０はトランス
１１とリレー１２との組合せによるものに限定されるも
のではなく、交流電源１の電圧を下げる抵抗素子とスイ
ッチング素子との組合せによるものでもよい。

【００１９】

【発明の効果】請求項１記載の発明のヒータ制御装置
は、交流電源から制御回路を介してヒータに電圧を印加
するヒータ制御装置において、前記ヒータの温度に関す
る情報を検出する温度情報検出手段と、この温度情報検
出手段により検出された温度情報に基づいて前記ヒータ
の温度を低温状態と高温状態とに区別する温度状態判定
手段と、低温状態では前記ヒータへの入力電圧を所定電
圧に下げる印加電圧切替手段とを具備するので、低温時
にはヒータの抵抗値が小さくなるが、印加電圧切替手段
によりヒータに入力する電圧を低くすることができるた
め、ヒータに流れる電流を所望の値以下に抑制し突入電
流の発生を防止することができる。これにより、ノイズ
の発生を抑制することができる。

【００２０】請求項２記載の発明の定着装置は、請求項
１記載のヒータ制御回路を用いて定着ローラ内のヒータ
を加熱するようにしたので、突入電流を発生させること
なく安定した定着動作を行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における電気回路図であ
る。

【図２】ヒータへの通電制御処理を示すフローチャート
である。

【図３】ヒータへの通電制御処理を示すタイムチャート
である。

【図４】従来技術における電気回路図である。

【符号の説明】

１ 交流電源 ４ 制御回路 ５ ヒータ ８ ヒータ制御装置 ９ 温度情報検出手段 １０ 印加電圧切替手段 Ｓ１ 温度状態判定手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源から制御回路を介してヒータに
   電圧を印加するヒータ制御装置において、前記ヒータの
   温度に関する情報を検出する温度情報検出手段と、この
   温度情報検出手段により検出された温度情報に基づいて
   前記ヒータの温度を低温状態と高温状態とに区別する温
   度状態判定手段と、低温状態では前記ヒータへの入力電
   圧を所定電圧に下げる印加電圧切替手段とを具備するこ
   とを特徴とするヒータ制御装置。
2. 【請求項２】 ヒータを内臓して回転自在に支持された
   定着ローラと、この定着ローラに圧接された回転自在の
   加圧ローラと、請求項１記載のヒータ制御装置とを具備
   することを特徴とする定着装置。