JP4773751B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine or a printer using an electrophotographic system.
従来から、画像形成装置の定着装置においては、次のような技術が用いられている。 Conventionally, the following techniques are used in a fixing device of an image forming apparatus.
(1)電流検出手段を用いた技術
画像形成装置において、電源を投入した後に印刷を行うためには、定着装置の温度を所定温度以上にしなくてはならない。定着装置の温度を急速に上昇させるためには、定着装置への供給電流量を多くする必要がある。
(1) Technology Using Current Detection Unit In the image forming apparatus, in order to perform printing after power is turned on, the temperature of the fixing device must be set to a predetermined temperature or higher. In order to rapidly increase the temperature of the fixing device, it is necessary to increase the amount of current supplied to the fixing device.
しかしながら、商用交流電源においてはコンセントの電流定格による規制があり、定格電流以下の電流しか使用することはできない。 However, commercial AC power supplies are regulated by the current rating of the outlet, and only currents below the rated current can be used.
そこで、特許文献1等で開示されているように、定着装置に流れる電流を検出する手段を設け、定格電流以下でより多くの電流を定着装置に供給する制御が行なわれている。
In view of this, as disclosed in
(2)過電流検知手段を用いた技術
定着装置は、定着装置内の発熱体の温度を検出する温度検出手段を設け、その結果に応じて電流制御手段を用いて供給電流量を調整し、定着装置を所定温度に制御する。
(2) Technology using overcurrent detection means The fixing device is provided with temperature detection means for detecting the temperature of the heating element in the fixing device, and adjusts the amount of supplied current using the current control means according to the result, The fixing device is controlled to a predetermined temperature.
このような定着装置において、温度検出手段、制御手段の何れかが正常に機能しない場合、定着装置の過熱によって装置の故障に至るおそれもある。 In such a fixing device, if either the temperature detecting means or the control means does not function normally, the fixing device may be overheated, resulting in a failure of the device.
そこで、特許文献2等で開示されているように、定着装置に過剰な電流が流れている状態を検知する過電流検知手段を設け、定着装置に過剰な電流が流れた場合には通電遮断装置を作動し、定着装置への電流供給を強制的に停止するといった方法がとられている。
Therefore, as disclosed in
しかしながら、前述した電流検出手段と過電流検知手段を共に有する画像形成装置においては、下記のような課題があった。 However, the image forming apparatus having both the current detection unit and the overcurrent detection unit described above has the following problems.
(1)電流検出手段と過電流検知手段の検出特性に誤差が生じるため、高い精度での過電流検知及び電流検出を行なうことができなかった。 (1) Since errors occur in the detection characteristics of the current detection means and the overcurrent detection means, it is impossible to perform overcurrent detection and current detection with high accuracy.
この課題に対しては、各々の検出手段の特性を調整することにより検出精度を高める方法があるが、2つの検出手段に対して専用の調整手段が必要となり、コスト面で有利な対策とはいえなかった。 For this problem, there is a method for improving the detection accuracy by adjusting the characteristics of each detection means, but a dedicated adjustment means is required for the two detection means, and this is a cost-effective measure. I couldn't.
(2)電流検出手段と過電流検知手段の間で発生する検出特性の相対誤差により、画像形成装置が誤動作するという問題があった。前述した通り、従来の画像形成装置では電流検出手段の結果に応じて定着装置への供給電流量を制御する。 (2) There is a problem that the image forming apparatus malfunctions due to a relative error in detection characteristics generated between the current detection unit and the overcurrent detection unit. As described above, the conventional image forming apparatus controls the amount of current supplied to the fixing device in accordance with the result of the current detection unit.
このような制御においては、供給電流のレベルを過電流検知手段が作動する電流以下となるように制御を行い、画像形成装置が誤動作することを回避する。 In such control, control is performed so that the level of the supply current is equal to or lower than the current at which the overcurrent detection unit operates, so that the image forming apparatus is prevented from malfunctioning.
しかしながら、電流検出手段の検出特性と過電流検知手段の特性の相対精度が悪い場合、過電流検知手段が作動するレベルの電流を誤って供給し、過電流検知手段が誤動作してしまう問題があった。 However, when the relative accuracy between the detection characteristics of the current detection means and the characteristics of the overcurrent detection means is poor, there is a problem in that the current at the level at which the overcurrent detection means operates is erroneously supplied and the overcurrent detection means malfunctions. It was.
この課題に対しても、各々の検出手段の特性を調整することにより検出精度を高める方法があるが、調整時に生じる誤差により、2つの検出手段の相対誤差を小さくするには限界があった。 To solve this problem, there is a method for improving the detection accuracy by adjusting the characteristics of the respective detection means. However, there is a limit to reducing the relative error between the two detection means due to an error generated during the adjustment.
そこで、本発明の目的は、このような問題を解決し、電流検出手段の検出精度をより高くすることができるとともに、過電流検知手段の検知精度をより高くすることができる画像形成装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus that can solve such problems and can further increase the detection accuracy of the current detection unit and can further increase the detection accuracy of the overcurrent detection unit. There is to do.
請求項1の発明は、電子写真プロセス技術を用いて像担持体上に形成したトナー像を記録媒体上に転写し、該記録媒体上に転写されたトナー像を電気加熱手段により加熱定着する画像形成装置において、前記電気加熱手段に流れる電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段により検出された電流を電流電圧変換して得られた電圧値と基準電圧発生手段の基準電圧とを比較して過電流を検出する過電流検出手段と、前記電流検出手段により検出された電流を電流電圧変換して得られた電圧値と前記基準電圧発生手段の基準電圧値との比に基き前記電気加熱手段に流れる電流を算出する算出手段とを備えたことを特徴とする。
The invention of
請求項1の発明は、ヒータと、内面が前記ヒータと接触しつつ摺動する定着フィルムと、前記ヒータに前記定着フィルムを介して圧接し定着ニップ部を形成する加圧ローラと、ヒータの温度を検知する温度検知手段と、を備え、前記定着ニップ部で記録材を搬送しながら加熱し記録材上のトナー像を記録材に定着する定着手段と、前記温度検知手段で検知した検知温度が目標温度になるようにヒータに供給する電力を制御する電力制御手段と、前記ヒータに流れる電流に応じたレベルの電圧を出力する電流レベル検出手段と、基準電圧を出力する基準電圧発生手段と、前記電流レベル検出手段から出力される電圧と前記基準電圧発生手段から出力される基準電圧とを比較して、前記ヒータに流れる電流が過電流の状態であるかどうかを検出する過電流検出手段と、を有し、前記過電流検出手段で過電流であると判断した場合に、前記電力制御手段が前記ヒータへの電力供給を遮断する、画像形成装置において、前記ヒータに所定の調整電流を供給し、その際の前記電流レベル検出手段から出力される電圧が前記基準電圧と等しくなるようにして、前記電流レベル検出手段の感度を調整する感度調整手段をさらに有し、前記電力制御手段は、前記検知温度が目標温度に到達するように前記定着手段を立ち上げる時に、前記基準電圧発生手段から出力される前記基準電圧に対する前記電流レベル検出手段から出力される電圧の比に前記調整電流を乗じた電流が、前記調整電流よりも小さい所定のターゲット電流となるように前記ヒータに供給する電力を制御することを特徴とする。
The invention of
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
<第1の実施の形態>
(1)レーザビームプリンタ
図1は本実施の形態に係るレーザビームプリンタ100の構造を示す図である。レーザプリンタ100は記録紙Pを収納するデッキ101を有し、デッキ101内の記録紙Pの有無を検知するデッキ紙有無センサ、デッキ101内の記録紙Pのサイズを検知する紙サイズ検知センサ103、デッキ101から記録紙Pを繰り出すピックアップローラ104、ピックアップローラ104によって繰り出された記録紙Pを搬送するデッキ給紙ローラ105、デッキ給紙ローラ105と対をなし、記録紙Pの重送を防止するためのリタードローラ106が設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<First Embodiment>
(1) Laser Beam Printer FIG. 1 is a diagram showing the structure of a
デッキ給紙ローラ105の下流には、デッキ101と、後述する両面反転部からの給紙搬送状態を検知する給紙センサ107、さらに下流へと記録紙Pを搬送するための給紙搬送ローラ108、記録紙Pを印刷タイミングと同期して搬送するレジストローラ対109、レジストローラ対109への記録紙Pの搬送状態を検知するレジ前センサ110が配設されている。
Downstream of the deck
レジストローラ対の下流には、レーザスキャナ部111からのレーザ光に基づいて感光ドラム1上にトナー像を形成するプロセスカートリッジ112と、感光ドラム1上に形成されたトナー像を記録紙P上に転写するためのローラ部材113、記録紙P上の電荷を除去し感光ドラム1からの分離を促進するための放電部材(以下「除電針」という。)114が配設されている。
Downstream of the registration roller pair, a
除電針114の下流には、搬送ガイド115、記録紙P上に転写されたトナー像を熱定着する定着装置116、定着装置116からの搬送状態を検知する定着排紙センサ119、定着装置116から搬送されてきた記録紙Pを排紙部か両面反転部に行き先を切り換えるための両面フラッパ120が配設されており、排紙部側の下流には排紙部の紙搬送状態を検知する排紙センサ121、記録紙を排紙する排紙ローラ対122が配設されている。一方、記録紙Pの両面に印字するために片面印字終了後の記録紙Pを表裏反転させ、再度画像形成部へと給紙するための両面反転部側には、正逆転によって記録紙Pをスイッチバックさせる反転ローラ対123、反転ローラ対123への紙搬送状態を検知する反転センサ124、記録紙Pの横方向位置を合わせるための横方向レジスト部(不図示)から記録紙Pを搬送するためのDカットローラ125、両面反転部の記録紙P搬送状態を検知する両面センサ126、両面反転部から給紙部へと記録紙Pを搬送するための両面搬送ローラ対127が配設されている。
Downstream from the
(2)定着装置
図2は定着装置の構造を示す模式図である。この定着装置は、特許文献3〜16等に開示のフィルム加熱方式の装置である。204はセラミックヒータ固定兼フィルム内面ガイド用の耐熱性、断熱性、剛体ステーであり、記録紙210の搬送路を横断する方向(図面に垂直方向)を長手とする横長部材である。205は後述するセラミックヒータであり、上記ステーの下面に長手に沿って形成した溝部に嵌入して耐熱性接着剤で固定支持させた、転写材搬送路を横断する方向を長手とする横長部材である。
(2) Fixing Device FIG. 2 is a schematic diagram showing the structure of the fixing device. This fixing device is a film heating type device disclosed in
201は円筒状の耐熱性フィルム材(以下「定着フィルム」という。)であり、セラミックヒータ205を取り付けたステー204に遊嵌させてある。例えば、厚さ40〜100μm程度の、耐熱性、離型性、強度、耐久性等を有するPTFE、PFA、FEPなどの円筒状単層フィルム、あるいはポリイミド、ポリアミド、PEEK、PES、PPSなどの円筒状フィルムの外周面に、PTFE、PFA、FEPなどをコーティングした複合層フィルムである。
202は加圧ローラであり、芯金203の外周にシリコーンゴム等の耐熱性弾性層207をローラ状に同心一体に設けた加圧ローラである。この加圧ローラ202と、ステー204側のセラミックヒータ205とを定着フィルム201を挟ませて加圧ローラ202の弾性に抗して圧接させてある。矢印Nで示した範囲がその圧接により形成される定着ニップ部である。
A
加圧ローラ202は定着駆動モータM2(118)により矢示Bの方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ202の回転駆動による、定着ニップ部Nにおける加圧ローラ202と定着フィルム201の外面との摩擦力で定着フィルム201に直接的に回転力が作用し(記録紙210が矢印A方向で定着ニップ部Nに導入されたときは記録紙210を介して定着フィルム201に回転力が間接的に作用)、定着フィルム201がセラミックヒータ205の下面に圧接摺動しつつ矢示の時計方向Cに回転駆動される。ステー204はフィルム内面ガイド部材としても機能して定着フィルム201の回転を容易にする。定着フィルム201の内面とセラミックヒータ205の下面との摺動抵抗を低減するために両者の間に耐熱性グリス等の潤滑剤を少量介在させることもできる。
The
加圧ローラ202の回転による定着フィルム201の回転が定常化し、セラミックヒータ205の温度が所定に立ち上がった状態において、定着フィルム201を挟んでセラミックヒータ205と加圧ローラ202とで形成される定着ニップ部Nの定着フィルム201と加圧ローラ202との間に画像定着すべき記録紙210が導入されて、定着フィルム201と一緒に定着ニップ部Nを挟持搬送されることにより、セラミックヒータ205の熱が定着フィルム201を介して記録紙210、未定着画像に付与され、記録紙210上の未定着画像が記録紙210面に加熱定着されるものである。定着ニップ部Nを通った記録紙210は定着フィルム201の面から分離されて搬送される。なお、図2における矢印Aは記録紙210の搬送方向を示す。
The fixing nip formed by the
(3)セラミックヒータ205
図3はセラミックヒータ205の構造を示す図である。セラミックヒータ205は記録紙の搬送方向に対して直交する方向に長く配設されている。基材301としてのアルミナ(Al2O3)を用いており、一面側には印刷によって2つの発熱パターン302a及び302bが形成されている。また、発熱パターン302a及び302bは電気絶縁層としてのガラス保護膜によって被覆されている。以下、発熱パターン302aで形成されたヒータ部を「メインヒータ302a」といい、発熱パターン302bで形成されたヒータ部を「サブヒータ302b」という。
(3)
FIG. 3 is a view showing the structure of the
303a、303b、303cは給電電極であり、発熱パターンの両端に電圧を印加できるように形成されている。メインヒータ302a及びサブヒータ302bは、発熱分布が大きく異なる。メインヒータ302a及びサブヒータ302bの発熱分布を図4に示す。メインヒータ302aはセラミックヒータ205の中央部で発熱量が大きくなるように形成されており、サブヒータ301bは端部での発熱量が大きくなるように形成されている。
(4)サーミスタ
本実施の形態に係る定着装置では、セラミックヒータ205の温度を測定するためのサーミスタを3個有する。各サーミスタはセラミックヒータ205上に所定の圧力で押し当てられている。図4はサーミスタの配置関係を示す図であり、サーミスタのセラミックヒータ205長手方向の配置を矢印D、E、F、Gで示す。サーミスタ1はセラミックヒータ205中央部に配置されている。一方、サーミスタ2、3は端部に配置している。各サーミスタは不図示の温度検出回路に接続されており、各サーミスタの温度検出結果はCPU501に入力されている。図8は温度検出回路の内部回路である。サーミスタ1、2、及び3は、それぞれ、抵抗804、806及び807と直列に接続されている。S10、S11、及びS12は検出信号であり、温度によって変化するサーミスタの抵抗値に応じて変動する。検出信号S10、S11、及びS12はCPU501及び後述の安全回路に接続している。
(4) Thermistor The fixing device according to the present embodiment has three thermistors for measuring the temperature of the
(5)電力制御回路
次にセラミックヒータ205に電力を供給する電力制御回路について説明する。電力制御はメインヒータ302aとサブヒータ302bで独立して制御する構成となっている。図5は電力供給制御回路の接続図である。501はCPU、502、503は第1と第2のトライアック、504はAC電源、505はリレー、507は電流検出回路である。第1のトライアック502とメインヒータ302aとは直列接続し、また第2のトライアック503とサブヒータ302bとは直列接続し、それらを並列にAC電源504に対して接続させてある。第1と第2のトライアック502、503はそれぞれCPU501からの第1と第2のヒータ駆動信号S1、S2のON/OFFでON/OFF制御される。
(5) Power Control Circuit Next, a power control circuit that supplies power to the
リレー505は第1と第2のトライアック502、503とAC電源504の間に挿入しており、リレー505の駆動によりメインヒータ302a及びサブヒータ302bへの通電を遮断できる構成になっている。リレー505の制御信号は後述の安全回路に接続されている。電流検出回路507はリレー505とAC電源504の間に挿入している。電流検出回路507の動作については後述する。
The
なお、セラミックヒータ205への電力供給量の調整は、AC電源の1半波内の位相角で通電のON/OFFを行なうことにより各ヒータへの供給電力を制御する位相制御によって実現する。CPU501は不図示のAC電源のゼロクロスタイミングを検知するゼロクロス検知回路から出力されるゼロクロス信号を用いて制御する。
The adjustment of the amount of power supplied to the
図7(a)にゼロクロス信号とヒータ駆動信号S1の駆動タイミングを示す。ゼロクロス信号の立下りのタイミングから所定時間t1,t2後にヒータ駆動信号S1をOnしてセラミックヒータ205への通電を制御する。図7(b)はタイミングt1,t2とセラミックヒータ205に供給される電力の関係を示すテーブルである。テーブルはAC電源の周波数が50Hzの場合のものであり、全位相で通電した場合の供給電力を100%として表している。
プリント動作中の電力供給量の制御方法については後述する。
FIG. 7A shows the drive timing of the zero cross signal and the heater drive signal S1. After a predetermined time t1, t2 from the falling timing of the zero cross signal, the heater drive signal S1 is turned on to control energization to the
A method for controlling the power supply amount during the printing operation will be described later.
(6)電流検出回路507
電流検出回路507ではメインヒータ302aとサブヒータ302bに流れる電流の合計電流値を検出し、合計電流値に応じたレベルを示す電流レベル検出信号S6と、所定電流値との大小関係を示す過電流検知信号S5との2信号を出力する。電流検出回路507の動作について説明する。
(6)
Detecting a total current value of the current flowing to the
(6−1)電流レベル検出部
図6は電流検出回路507の回路図である。図10は回路内各部の波形図であり、図10(a)はメインヒータ302aとサブヒータ302bに全波の電流が流れた場合の波形を示し、図10(b)は1半波内の位相角で通電のON/OFFを行なうことにより、メインヒータ302aとサブヒータ302bへの供給電力を制御する位相制御を行なった場合の波形を示している。
(6-1) Current Level Detection Unit FIG. 6 is a circuit diagram of the
端子646と647はリレー505とAC電源504の間に接続されている。645はカレントトランスであり、1番端子と2番端子には、メインヒータ302aとサブヒータ302bに通電される電流I601が入力され、カレントトランス645の出力端子3番及び4番端子には、抵抗640、643と、ダイオード642、644とで構成された整流回路が接続されており、整流回路の出力部には電流I601のレベルに応じた半波の交流電圧Vtが発生する。整流回路の出力部はオペアンプ633、FET636、コンデンサ634、抵抗635、638、及び可変抵抗653で構成された積分回路660に接続されている。可変抵抗653は積分回路の感度調整用である。調整方法については後述する。
積分回路では、交流電圧の1周期の積分動作が行なわれ、コンデンサ634の端子間には積分値に相当する電圧が発生する。コンデンサ634間の電圧はRST信号で駆動されたFET636の動作によって、1周期毎に0Vにクリアされる。RST信号はAC電源504のゼロクロス点に対し所定タイミングでCPU501から出力される信号である。オペアンプ633の出力端子の電圧Vintは、次の式で表すことができる。
In the integration circuit, an AC voltage is integrated in one cycle, and a voltage corresponding to the integration value is generated between the terminals of the
ここで、ΣVtは整流回路の出力電圧Vtの積分値である。 Here, ΣVt is an integral value of the output voltage Vt of the rectifier circuit.
オペアンプ633の出力はオペアンプ628、抵抗631、632、630、629、及びダイオード627で構成した差動回路に入力される。差動回路内の抵抗は、抵抗630と抵抗631、及び抵抗629と抵抗632がそれぞれ同じ抵抗値に設定されている。差動回路には積分回路の出力電圧Vintと整流回路の出力電圧Vtが入力される。差動回路の出力電圧Vcsは下記で表される。
An output of the
ここで、R631は抵抗R631の抵抗値、R632は抵抗632の抵抗値である。
Here,
差動回路の出力はコンデンサ626によってピークホールドされるが、RST信号で駆動されたFET626の動作によって、1周期毎に0Vにクリアされる。電圧Vcsはヒータ302に流れる電流の半周期区間の平均値に相当するレベルとなる。差動回路の出力電圧Vcsはオペアンプ622を介し、電流レベル検出信号S6として出力されCPU501のアナログ入力ポートに入力される。
The output of the differential circuit is peak-held by the
(6−2)過電流検知部
差動回路の出力電圧Vcsはオペアンプ604にも接続されており、所定基準電圧Vfdと比較することにより、ヒータ302に流れる電流が過電流状態であるかの判定を行なう。差動回路の出力電圧Vcsが基準電圧Vfdよりも高い場合は、オペアンプ604の出力はHIGHレベルとなる。オペアンプ604の出力にはダイオード602、コンデンサ601。抵抗603が接続されており、HIGHレベルの状態が、所定期間、ピークホールドされ、過電流検知信号S5として出力される。
(6-2) Overcurrent Detection Unit The output voltage Vcs of the differential circuit is also connected to the
ここで基準電圧Vfdについて説明する。本実施の形態では、AC電源の周波数に応じた電圧を発生する周波数検出部655の出力を基準電圧として使用している。トランジスタ612、抵抗613、615、618、619、614は、定電流発生回路であり、コンデンサ610には一定の電流が供給され、電圧Vsqが上昇する。コンデンサ610の両端にはRST信号によって駆動されるFET611が接続されており、RST信号によって電圧Vsqは0Vにクリアされる。Vsq、RST信号の波形図を図11に示す。電圧Vsqは次の式で表すことができる。
Here, the reference voltage Vfd will be described. In the present embodiment, the output of the
ここで、R613、R618、R619はそれぞれ、抵抗R613、R618、R619の抵抗値、T1はRST信号がLOWである区間の時間を示す。 Here, R613, R618, and R619 are resistance values of the resistors R613, R618, and R619, respectively, and T1 indicates a time period during which the RST signal is LOW.
電圧Vsqはオペアンプ607、ダイオード606、コンデンサ608、抵抗605で構成されたピークホールド回路によって、電圧Vsqのピーク値がピークホールされ基準電圧Vfdとしてオペアンプ604の負入力端子に入力される。このように過電流検知部の基準電圧に周波数検出信号を用いることにより、AC電源周波数の変動による過電流検知精度の低下を防ぐことができる。
The voltage Vsq is input to the negative input terminal of the
(6−3)調整方法
電流検出回路には回路調整機能を設けている。回路調整は電流検出と過電流検知の精度を向上させることを目的とする。調整は、積分回路660の特性を変化させる可変抵抗653を調整し、過電流検知部の作動電流を目標値に合わせる方法で行なう。具体的には、端子646と端子647間に調整電流I(ovc)を供給し、差動回路の出力電圧Vcsのピーク値と基準電圧Vfdの電圧レベルが一致するように可変抵抗653を調整する。このとき、RST信号は調整電流I(ovc)の周波数に相当する信号を入力しておく。このような方法で回路調整を行なうことにより、過電流検知の作動電流が調整電流I(ovc)と一致し、過電流状態を、高い精度で検出することが可能となる。
(6-3) Adjustment method The current detection circuit is provided with a circuit adjustment function. The purpose of circuit adjustment is to improve the accuracy of current detection and overcurrent detection. The adjustment is performed by adjusting the
なお、調整電流I(ovc)の大きさは、ヒータの過昇温で装置が破損するヒータ電流以下に設定する。本実施の形態においては、調整電流I(ovc)は13Aとする。 The magnitude of the adjustment current I (ovc) is set to be equal to or less than the heater current at which the apparatus is damaged due to excessive heating of the heater. In the present embodiment, the adjustment current I (ovc) is 13A.
(7)ヒータ電流演算部
電流検出回路から出力された電流レベル検出信号S6は、CPU501のアナログ入力ポートに入力され、電流の絶対値を算出する演算処理を行なう。図17は電流値演算処理のフロー図である。まず、S1702で電流レベル検出信号S6のサンプリングを行なう。サンプリングは図10(a)及び(b)のS区間内で行なうことにより、ヒータ電流に応じたレベル信号をサンプリングすることができる。次に、S1703で周波数検出信号S7のサンプリングを行なった後、S1704の電流演算処理に移行する。前述の回路調整方法で説明した通り、電流検出回路は調整電流I(ovc)印加時に、差動回路の出力電圧Vcsのピーク値と基準電圧Vfdのレベルが一致するように調整されることから、ヒータ電流の絶対値は次の式で算出することができる。
(7) Heater Current Calculation Unit The current level detection signal S6 output from the current detection circuit is input to the analog input port of the
ここで、V(S6)は電流レベル検出信号S6の電圧レベル、V(S7)は電流レベル検出信号S7の電圧レベルである。
Here, V (S6) the voltage level of the current level detection signal S6, V (S7) is a voltage level of the current level
このように、電流検出結果である差動回路の出力電圧Vcsと、過電流検知信号の基準値であるVfdのレベルとの比率から電流値の絶対量を算出することにより、高い精度で電流量を検出することが可能となる。 Thus, by calculating the absolute amount of the current value from the ratio between the output voltage Vcs of the differential circuit as the current detection result and the level of Vfd as the reference value of the overcurrent detection signal, the current amount can be obtained with high accuracy. Can be detected.
次に、S1705では電流の補正処理を行なう。S1704で算出した電流値は、セラミックヒータ205に供給されている交流波形の平均電流値である。一方、セラミックヒータ205への電力量は、実効電流値で決まることから、S1704で算出した平均電流値Isを実効電流値Is′に変換する処理を行なう。この変換は図18に示すテーブルで決まる係数RMSCONVを用いる。係数RMSCONVは実効電流値と平均電流値の比率を示すものであり、位相制御を行なった場合には通電を開始する位相角によって値が変わる。図18のテーブルは位相制御時の供給電力に対しての係数RMSCONVの関係を示したものである。補正は次の式を用いて行なう。
In step S1705, current correction processing is performed. The current value calculated in S1704 is the average current value of the AC waveform supplied to the
Is´=Is×RMSCONV (式5)Is ′ = Is × RMSCONV (Formula 5)
式5で算出した実効電流値を検出結果として用いて、後述する制御に用いる。
The effective current value calculated by
(8)電力制御シーケンス
本レーザビームプリンタにおける電力制御の方法について説明する。本実施形態においては、メインヒータ302aとサブヒータ302bに対し、1半波内の位相角で通電のON/OFFを行なうことにより、メインヒータ302aとサブヒータ302bへの供給電力を制御する位相制御を行なっている。制御方法はプリント停止状態からヒータ駆動を行なう立ち上げ時制御と、セラミックヒータ205が所定温度以上の場合に行なう定常温度制御がある。
(8) Power Control Sequence A power control method in this laser beam printer will be described. In the present embodiment, the
(8−1)立ち上げ時制御
立ち上げ時はセラミックヒータ205に流れる電流が所定のターゲット電流I(target)となるように電力を供給する制御を行なう。図12は立ち上げ時制御のフロー図である。CPU501は不図示のコントローラからプリントスタート信号を受けると、画像形成シーケンスを実行させる。同時に第1及び第2のヒータ駆動信号S1、S2を制御して第1及び第2のトライアック503、504をONし、セラミックヒータ205の昇温を開始する。S1201で初期供給電力Poを投入した後、サーミスタ1の温度状態を検知、認識し、160℃に到達しているかを判断する(S1203)。
(8-1) Start-up Control At the time of start-up, control is performed to supply power so that the current flowing through the
ここで、160℃以上の場合は、定常温度制御に移行する。160℃以下の場合は、S1204で電流検出信号S5のサンプリングを行い、S1205で前述の方法で電流値の演算を行なう。続いて、S1206でヒータ電流値の検出結果とターゲット電流I(target)との差ΔIに応じて、供給電力の制御量ΔPを決定する。図13はターゲット電流との差ΔIと供給電力の制御量ΔPの関係を示すテーブルである。ターゲット電流との差ΔIが大きい程、制御量ΔPを大きく設定することにより、短い時間でターゲット電流に到達できるようにしている。S1207で供給電力の更新を行なった後、S1203に戻り、同様の処理を繰り返すことにより、セラミックヒータ205に流れる電流を所定のターゲット電流I(target)に制御することができる。
Here, when the temperature is 160 ° C. or higher, the routine proceeds to steady temperature control. When the temperature is 160 ° C. or lower, the current detection signal S5 is sampled in S1204, and the current value is calculated by the above-described method in S1205. In step S1206, the control amount ΔP of the supplied power is determined according to the difference ΔI between the detection result of the heater current value and the target current I (target). FIG. 13 is a table showing the relationship between the difference ΔI from the target current and the control amount ΔP of the supplied power. The larger the difference ΔI from the target current, the larger the control amount ΔP is set so that the target current can be reached in a short time. After the supply power is updated in S1207, the process returns to S1203 and the same process is repeated, whereby the current flowing through the
なお、ターゲット電流値I(target)は図14に示す値としている。ターゲット電流値I(target)は前述の調整電流I(ovc)よりも小さく設定することにより、過電流回路の誤動作を回避している。 The target current value I (target) is the value shown in FIG. The target current value I (target) is set smaller than the adjustment current I (ovc) described above, thereby avoiding malfunction of the overcurrent circuit.
このように、立ち上げ時にセラミックヒータ205に流れる電流を所定のターゲット電流I(target)となるように電力を供給する制御を行なうことにより、機器を破損することなく、セラミックヒータ205の温度を短時間で立ち上げることが可能となる。
Thus, by controlling the power supply so that the current flowing to the
(8−2)定常温度制御
前述した立ち上げ時制御においてサーミスタ1による検出温度が所定160℃に到達すると、制御方法を定常温度制御に切り換える。定常温度制御はサーミスタ1の検出温度が所定のターゲット温度T(target)となるように、電力を供給する制御を行なう。図15は定常温度制御時のフロー図である。S1501でサーミスタ1の温度状態を検知、認識した後、サーミスタ1のサンプリング結果とターゲット温度T(target)との差ΔTを算出し(S1502)、ΔTの大きさに応じて供給電力の制御量ΔPを決定する(S1503)。図16はターゲット温度との差ΔTと供給電力の制御量ΔPの関係を示すテーブルである。ターゲット温度との差ΔTが大きい程、制御量ΔPを大きく設定することにより、短い時間でターゲット温度に到達できるようにしている。S1504で供給電力の更新を行なった後、S1501に戻り、同様の処理を繰り返すことにより、サーミスタ1の温度をターゲット温度T(target)に制御することができる。
(8-2) Steady Temperature Control When the temperature detected by the
(9)安全回路
本実施の形態に係るレーザビームプリンタでは、安全装置を設けて通電暴走時のセラミックヒータ205の過熱を回避する。
(9) Safety circuit In the laser beam printer according to the present embodiment, a safety device is provided to avoid overheating of the
安全装置509は下記の2種類の構成でセラミックヒータ205への通電を遮断する回路を設けている。
The
(9−1)異常温度検知による通電遮断
図9はサーミスタ検出によって通電の遮断を制御する安全回路の回路図である。サーミスタ1、2、3の検出信号S10、S11、S12は、コンパレータ901、902、903のマイナス入力端子にそれぞれ入力し、プラス入力端子に入力されている基準電圧Vrefとの比較を行なうことにより、異常過熱状態を判断する。サーミスタ1の検出信号に対する基準電圧Vref(電圧Vccを抵抗904及び905で分圧した値)と比較する。電圧比較の結果によりコンパレータがオン状態に切り換わると、トランジスタ915に抵抗912を介してベース電流が流れオン状態となる。これにより、リレー制御信号S4がLOW状態となって、リレーへの通電が停止し、リレー505が遮断状態となる。一方、サーミスタ2の検出信号に対する基準電圧Vrefは抵抗906、908で決まる値と比較し、トランジスタ916を駆動することにより、リレーへの通電が停止し、リレー505を遮断状態とする。更に、サーミスタ2の検出信号に対する基準電圧Vrefは抵抗909、910で決まる値と比較し、トランジスタ917を駆動することにより、リレーへの通電が停止し、リレー505を遮断状態とする。
(9-1) Energization interruption by abnormal temperature detection FIG. 9 is a circuit diagram of a safety circuit that controls the interruption of energization by thermistor detection. The detection signals S10, S11, and S12 of the
(9−2)過電流検知による通電遮断
安全回路509には電流検出回路507から出力される過電流検知検出信号S5が入力されている。過電流検知信号S5が過電流状態でHIGH状態になると、トランジスタ925がオン状態となり、リレー制御信号S4がLOW状態となってリレーへの通電が停止しリレー505が遮断状態となる。
(9-2) Energization interruption due to overcurrent detection The overcurrent detection detection signal S5 output from the
このように、電流検出回路507の過電流検知信号S5の状態に応じて、セラミックヒータ205への通電を遮断する構成としたことにより、装置の異常によって過剰な電流がセラミックヒータ205に流れた場合でも、装置の破損を防ぐことが可能となる。
As described above, when the current to the
以上、説明した通り、本実施の形態におけるレーザビームプリンタでは、電流検出回路の感度調整手段によって過電流検知回路の作動点を調整したことにより、高精度の過電流検知手段を実現した。 As described above, in the laser beam printer according to the present embodiment, the operating point of the overcurrent detection circuit is adjusted by the sensitivity adjustment unit of the current detection circuit, thereby realizing a highly accurate overcurrent detection unit.
また、電流検出回路の検出値と過電流検知回路の基準電圧の相対比率から電流の絶対値を算出することにより、高精度の電流検出手段を実現した。 In addition, by calculating the absolute value of the current from the relative ratio between the detection value of the current detection circuit and the reference voltage of the overcurrent detection circuit, a highly accurate current detection means is realized.
更に、電流検出回路の検出値と過電流検知回路の基準電圧の相対比率から電流の絶対値を算出することにより、相対精度の高い電流検出手段と過電流検知手段を実現した。
<第2の実施の形態>
本実施の形態は、第1の実施の形態との比較でいえば、電流検出回路507の回路調整部の構成のみが異なる。すなわち、第1の実施の形態では、積分回路660に可変抵抗を設けたが、本実施の形態では、図19に示すように、周波数検出部655内の抵抗1901を可変抵抗として抵抗値を可変な構成とし、電流検出回路の調整を行うようにした。
Furthermore, by calculating the absolute value of the current from the relative ratio between the detection value of the current detection circuit and the reference voltage of the overcurrent detection circuit, a current detection unit and an overcurrent detection unit with high relative accuracy are realized.
<Second Embodiment>
This embodiment is different from the first embodiment only in the configuration of the circuit adjustment unit of the
電圧Vsqは次の式で表すことができる。 The voltage Vsq can be expressed by the following equation.
ここで、R1901は可変抵抗1901の抵抗値である。
Here, R1901 is the resistance value of the
式6から明らかなように、R1901を可変とすることにより電圧Vsqが変化する。電圧Vsqはオペアンプ607、ダイオード606、コンデンサ608、抵抗605で構成されたピークホールド回路によって、電圧Vsqのピーク値がピークホールされ、基準電圧Vfdとしてオペアンプ604の負入力端子に入力される。即ち、可変抵抗1901の抵抗値の調整によって、基準電圧Vfdのレベル調整が可能である。電流検出回路の調整は、第1の実施の形態と同じ方法で行い、可変抵抗653を調整し、過電流検知部の作動電流を目標値に合わせる方法で行なう。
As apparent from
このような方法で回路調整を行なうことにより、過電流検知の作動電流が調整電流I(ovc)と一致し、過電流状態を高い精度で検出することが可能となる。 By performing circuit adjustment in this way, the operating current for overcurrent detection coincides with the adjustment current I (ovc), and the overcurrent state can be detected with high accuracy.
以上、説明した通り、本実施の形態におけるレーザビームプリンタでは、過電流検知回路の基準電圧のレベル調整手段によって過電流検知回路の作動点を調整したことにより、高精度の過電流検知手段を実現した。 As described above, in the laser beam printer according to the present embodiment, high-precision overcurrent detection means is realized by adjusting the operating point of the overcurrent detection circuit by the reference voltage level adjustment means of the overcurrent detection circuit. did.
また、電流検出回路の検出値と過電流検知回路の基準電圧との相対比率から電流の絶対値を算出することにより、高精度の電流検出手段を実現した。 In addition, by calculating the absolute value of the current from the relative ratio between the detection value of the current detection circuit and the reference voltage of the overcurrent detection circuit, a highly accurate current detection means is realized.
更に、電流検出回路の検出値と過電流検知回路の基準電圧の相対比率から電流の絶対値を算出することにより、相対精度の高い電流検出手段と過電流検知手段を実現した。 Furthermore, by calculating the absolute value of the current from the relative ratio between the detection value of the current detection circuit and the reference voltage of the overcurrent detection circuit, a current detection unit and an overcurrent detection unit with high relative accuracy are realized.
101 レーザビームプリンタ
116 定着装置
202 加圧ローラ
301 セラミックヒータ
502、503 トライアック
501 CPU
507 電流検出回路
509 安全回路
642 ダイオード
625 FET
633 オペアンプ
634 コンデンサ
645 カレントトランス
653 可変抵抗
655 周波数検出部
660 積分回路
101
507
633
Claims (1)
前記温度検知手段で検知した検知温度が目標温度になるようにヒータに供給する電力を制御する電力制御手段と、
前記ヒータに流れる電流に応じたレベルの電圧を出力する電流レベル検出手段と、
基準電圧を出力する基準電圧発生手段と、
前記電流レベル検出手段から出力される電圧と前記基準電圧発生手段から出力される基準電圧とを比較して、前記ヒータに流れる電流が過電流の状態であるかどうかを検出する過電流検出手段と、
を有し、
前記過電流検出手段で過電流であると判断した場合に、前記電力制御手段が前記ヒータへの電力供給を遮断する、画像形成装置において、
前記ヒータに所定の調整電流を供給し、その際の前記電流レベル検出手段から出力される電圧が前記基準電圧と等しくなるようにして、前記電流レベル検出手段の感度を調整する感度調整手段をさらに有し、
前記電力制御手段は、前記検知温度が目標温度に到達するように前記定着手段を立ち上げる時に、前記基準電圧発生手段から出力される前記基準電圧に対する前記電流レベル検出手段から出力される電圧の比に前記調整電流を乗じた電流が、前記調整電流よりも小さい所定のターゲット電流となるように前記ヒータに供給する電力を制御する
ことを特徴とする画像形成装置。 A heater, a fixing film whose inner surface slides while being in contact with the heater, a pressure roller that presses the heater through the fixing film to form a fixing nip portion, and a temperature detection means that detects the temperature of the heater And fixing means for fixing the toner image on the recording material by heating while conveying the recording material at the fixing nip,
Power control means for controlling the power supplied to the heater so that the detected temperature detected by the temperature detection means becomes a target temperature;
Current level detection means for outputting a voltage of a level corresponding to the current flowing through the heater;
A reference voltage generating means for outputting a reference voltage;
An overcurrent detection means for comparing the voltage output from the current level detection means with the reference voltage output from the reference voltage generation means to detect whether the current flowing through the heater is in an overcurrent state; ,
Have
In the image forming apparatus, wherein the power control unit cuts off the power supply to the heater when the overcurrent detection unit determines that the current is an overcurrent.
Sensitivity adjusting means for supplying a predetermined adjustment current to the heater and adjusting the sensitivity of the current level detecting means so that the voltage output from the current level detecting means at that time is equal to the reference voltage. Have
The power control means is a ratio of the voltage output from the current level detection means to the reference voltage output from the reference voltage generation means when starting up the fixing means so that the detected temperature reaches a target temperature. An image forming apparatus , wherein power supplied to the heater is controlled so that a current obtained by multiplying the adjustment current by a predetermined target current smaller than the adjustment current .
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