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JP7639508B2 - Image forming device - Google Patents
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Description

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の、定着装置を備えた画像形成装置に関し、特に、定着装置に効率よく電力を供給する方法に関するものである。 The present invention relates to image forming devices equipped with a fixing device, such as copiers, printers, facsimiles, and combination machines thereof, and in particular to a method for efficiently supplying power to the fixing device.

画像形成装置においてトナー像を用紙に定着させるために、定着ローラーまたは定着ベルト(被加熱回転体)と加圧ローラー(加圧回転体)とが圧接してなる定着部材を備えた定着装置が広く用いられている。この定着装置では、加熱ローラーと加圧ローラーで形成される定着ニップ部に用紙等の記録材を通過させて、トナー像に熱と圧力を加えて記録材にトナー像を溶融定着させる。 In order to fix a toner image to paper in an image forming apparatus, a fixing device equipped with a fixing member in which a fixing roller or fixing belt (a heated rotating body) and a pressure roller (a pressure rotating body) are in pressure contact is widely used. In this fixing device, a recording material such as paper is passed through the fixing nip formed by the heating roller and pressure roller, and heat and pressure are applied to the toner image to melt and fix it to the recording material.

近年の省電力化の要求に伴い、上述したような定着装置では短時間でウォームアップ可能な性能が重要となっている。また、定着装置は、加熱部によって定着部材を加熱し、さらに定着部材を用いて記録材を加熱する必要があり、画像形成装置全体における定着装置の消費電力の比率は大きなものとなる。 In response to the recent demand for power saving, it is important for fixing devices such as those described above to be able to warm up in a short time. In addition, the fixing device needs to heat the fixing member using a heating section, and then use the fixing member to heat the recording material, so the proportion of power consumption by the fixing device in the entire image forming device becomes large.

一方、画像形成装置は、電気的条件として定格電力(定格電流、定格電圧)内で動作するように設計することが必要である。例えば、AC100Vの商用電源の場合、日本国内では電流の規制値が15Aと定められ、15Aを超える電流を使用することができない。このため、商用電源から画像形成装置に投入される総電流の制限値が設定される。 On the other hand, image forming devices must be designed to operate within the rated power (rated current, rated voltage) as an electrical condition. For example, in the case of a 100V AC commercial power source, the regulated current value in Japan is set at 15A, and a current exceeding 15A cannot be used. For this reason, a limit is set on the total current that can be input from the commercial power source to the image forming device.

そのため、ウォームアップ性能や定着性、画像形成効率(生産性)を高めるためには、画像形成装置の総電流が制限値を超えない範囲で、定着装置に配分する電力をできるだけ大きくすることが必要となる。 Therefore, in order to improve warm-up performance, fixing performance, and image formation efficiency (productivity), it is necessary to allocate as much power as possible to the fixing device, without the total current of the image forming device exceeding the limit value.

例えば特許文献1には、誘導加熱方式の定着装置の励磁コイルに供給される電流値を検出する第2電流検出部と、第2電流検出部で検出される電流値をフィードバックし、商用電源の定格電流値を目標値として、励磁コイルに供給する電流値を算出する定着電流算出部と、装置全体の総駆動電流値から商用電源の定格電流値を減算した値を、第2電流検出部で検出された電流値から減算して、励磁コイルへの供給電流値を算出する許容電流算出部と、定着電流算出部及び許容電流算出部で算出された電流値に対応する周波数を算出するIH制御部と、総駆動電流値に応じて、定着電流算出部又は許容電流算出部のいずれに励磁コイルへの供給電流値を算出させるかを切り替える切替部と、を備える画像形成装置が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses an image forming apparatus that includes a second current detection unit that detects the value of a current supplied to an excitation coil of an induction heating type fixing device, a fixing current calculation unit that feeds back the current value detected by the second current detection unit and calculates the current value to be supplied to the excitation coil with the rated current value of the commercial power source as a target value, an allowable current calculation unit that calculates the current value to be supplied to the excitation coil by subtracting the rated current value of the commercial power source from the total drive current value of the entire apparatus from the current value detected by the second current detection unit, an IH control unit that calculates a frequency corresponding to the current values calculated by the fixing current calculation unit and the allowable current calculation unit, and a switching unit that switches whether to have the fixing current calculation unit or the allowable current calculation unit calculate the current value to be supplied to the excitation coil depending on the total drive current value.

特許文献2には、定着部の温度を予め定められた温度にするために、定着部への指示電力を算出する指示電力算出部と、定着用電流と負荷用電流とを加算した電流を商用電源から画像形成装置に投入される総電流とし、総電流を制限値以下に制御するために、制限値から負荷用電流を減算した値である定着部の許容電流を算出する許容電流算出部と、許容電流と定着用電圧とを乗算した値である許容電力を算出する許容電力算出部と、指示電力が許容電力以下であれば、指示電力を目標電力として決定し、指示電力が許容電力より大きければ、許容電力を目標電力として決定する目標電力決定部と、を備えた画像形成装置が開示されている。 Patent document 2 discloses an image forming apparatus that includes an instruction power calculation unit that calculates an instruction power to the fixing unit to set the temperature of the fixing unit to a predetermined temperature; an allowable current calculation unit that calculates an allowable current for the fixing unit, which is a value obtained by subtracting the load current from the limit value, and setting the total current input to the image forming apparatus from the commercial power source as the sum of the fixing current and the load current, in order to control the total current to be equal to or less than the limit value; an allowable power calculation unit that calculates the allowable power, which is a value obtained by multiplying the allowable current and the fixing voltage; and a target power determination unit that determines the instruction power as a target power if the instruction power is equal to or less than the allowable power, and determines the allowable power as a target power if the instruction power is greater than the allowable power.

特開2012-173364号公報JP 2012-173364 A 特開2015-191134号公報JP 2015-191134 A

特許文献1、2のように、画像形成装置に入力される総電流、定着装置に配分される定着電流、定着装置以外に配分される二次側電流等を検知して定着電流を制御する場合であっても、画像形成装置の時系列的な負荷動作は常に同一ではないため、定着電流の制御に予測制御的な側面が存在してしまう。 Even when the fixing current is controlled by detecting the total current input to the image forming device, the fixing current distributed to the fixing device, and the secondary current distributed to devices other than the fixing device, as in Patent Documents 1 and 2, the time-series load operation of the image forming device is not always the same, so the control of the fixing current has an aspect of predictive control.

そのため、画像形成装置に入力される総電流が制限値に近く余裕がない場合に、定着装置に配分される定着電流をできるだけ多く配分しようとすると、定着装置以外の負荷動作の状況によっては短期的に総電流が制限値を超えてしまうおそれがあった。 Therefore, when the total current input to the image forming device is close to the limit value and there is no room for improvement, if an attempt is made to allocate as much fixing current as possible to the fixing device, there is a risk that the total current will exceed the limit value in the short term depending on the status of load operations other than the fixing device.

本発明は、上記問題点に鑑み、画像形成装置に入力される総電流が制限値を超えることを確実に抑制しつつ、定着装置に最大限の電力を供給可能にする画像形成装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention aims to provide an image forming device that can supply maximum power to a fixing device while reliably preventing the total current input to the image forming device from exceeding a limit value.

上記目的を達成するために本発明の第1の構成は、画像形成部と、定着装置と、電力供給部と、制御部と、を備えた画像形成装置である。画像形成部は、記録媒体にトナー像を形成する。定着装置は、被加熱回転体と、被加熱回転体に所定の定着ニップ圧で圧接されて定着ニップ部を形成する加圧回転体と、被加熱回転体を加熱する加熱部と、被加熱回転体の温度を検知する温度検知部と、を備え、定着ニップ部を通過する記録媒体を加熱および加圧することによりトナー像を前記記録媒体に定着する定着処理を行う。電力供給部は、商用電源に接続され、定着装置を含む画像形成装置全体に電力を供給する。制御部は、温度検知部の検知結果に基づいて決定される電流指示値Iht(n)が定着上限電流Q(n)以下である場合、加熱部に流れる定着電流Ifuserを電流指示値Iht(n)に決定し、電流指示値Iht(n)が定着上限電流Q(n)より大きい場合、定着電流Ifuserを定着上限電流Q(n)に決定する。制御部は、画像形成時に、装置総電流Im(n)が、画像形成装置の定格電流Imaxよりも所定値αだけ低い総電流閾値Ithreshを超える場合、装置総電流Im(n)が定格電流Imaxを超えないように、総電流閾値制御によって定着上限電流Q(n)を設定するとともに、画像形成装置の電力余裕度に基づいて定着上限電流Q(n)を複数段階に補正する。 In order to achieve the above object, the first configuration of the present invention is an image forming apparatus including an image forming section, a fixing device, a power supply section, and a control section. The image forming section forms a toner image on a recording medium. The fixing device includes a heated rotating body, a pressure rotating body that is pressed against the heated rotating body at a predetermined fixing nip pressure to form a fixing nip section, a heating section that heats the heated rotating body, and a temperature detection section that detects the temperature of the heated rotating body, and performs a fixing process in which a toner image is fixed to the recording medium by heating and pressurizing the recording medium passing through the fixing nip section. The power supply section is connected to a commercial power source and supplies power to the entire image forming apparatus including the fixing device. The control section determines the fixing current Ifuser flowing through the heating section to be the current instruction value Iht(n) when the current instruction value Iht(n) determined based on the detection result of the temperature detection section is equal to or less than the fixing upper limit current Q(n), and determines the fixing current Ifuser to be the fixing upper limit current Q(n) when the current instruction value Iht(n) is greater than the fixing upper limit current Q(n). When the total device current Im(n) exceeds a total current threshold Ithresh that is lower than the rated current Imax of the image forming device by a predetermined value α during image formation, the control unit sets the upper fixing current Q(n) by total current threshold control so that the total device current Im(n) does not exceed the rated current Imax, and corrects the upper fixing current Q(n) in multiple stages based on the power margin of the image forming device.

本発明の第1の構成によれば、装置総電流Im(n)が総電流閾値Ithreshを超過した場合の総電流閾値制御における補正量を、電力余裕度に応じて複数段階に設定する。これにより、定着装置に配分可能な電流をできるだけ大きく維持しつつ、装置総電流Im(n)が定格電流Imaxを超えることがないような電力制御システムとなる。 According to the first configuration of the present invention, the correction amount in the total current threshold control when the total device current Im(n) exceeds the total current threshold Ithresh is set in multiple stages according to the power margin. This results in a power control system that keeps the current that can be distributed to the fixing device as large as possible while preventing the total device current Im(n) from exceeding the rated current Imax.

本発明の一実施形態に係る画像形成装置100の内部構造を示す概略断面図FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an internal structure of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 画像形成装置100に搭載される定着装置13の側面断面図1 is a side cross-sectional view of a fixing device 13 mounted in an image forming apparatus 100. 画像形成装置100の制御経路の一例を示すブロック図A block diagram showing an example of a control path of the image forming apparatus 100. 本発明の第1実施形態に係る画像形成装置100の電力制御システムの一例を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing an example of a power control system for an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. 第1実施形態の画像形成装置100において実行される電流制御の第1の制御例を示すフローチャート1 is a flowchart showing a first control example of current control executed in the image forming apparatus 100 according to the first embodiment; 第1の制御例において装置総電流Im(n)が異なる条件1~条件5での定着電流Ifuserと二次側電流Ieng(n)を示す図FIG. 13 is a diagram showing the fixing current Ifuser and the secondary side current Ieng(n) under conditions 1 to 5 in which the total device current Im(n) is different in the first control example. 第1実施形態の画像形成装置100において実行される電流制御の第2の制御例を示すフローチャート1 is a flowchart showing a second example of current control executed in the image forming apparatus 100 according to the first embodiment; 第1実施形態の画像形成装置100において実行される電流制御の第3の制御例を示すフローチャート11 is a flowchart showing a third example of the current control executed in the image forming apparatus 100 according to the first embodiment. 第3の制御例において装置総電流Im(n)が異なる条件1~条件5での定着電流Ifuserと二次側電流Ieng(n)を示す図FIG. 13 is a diagram showing the fixing current Ifuser and the secondary side current Ieng(n) under conditions 1 to 5 in which the total device current Im(n) is different in the third control example. 本発明の第2実施形態に係る画像形成装置100の電力制御システムの一例を示すブロック図FIG. 11 is a block diagram showing an example of a power control system for an image forming apparatus according to a second embodiment of the present invention. 第2実施形態の画像形成装置100において実行される電流制御の第4の制御例を示すフローチャート11 is a flowchart showing a fourth control example of the current control executed in the image forming apparatus 100 according to the second embodiment. 図11の制御例において装置総電流Im(n)が異なる条件1~条件4での定着上限電流Q(n)と二次側電流Ieng(n)を示す図FIG. 12 is a diagram showing the fixing upper limit current Q(n) and the secondary side current Ieng(n) under conditions 1 to 4 in which the device total current Im(n) is different in the control example of FIG. 11 .

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置100の内部構造を示す概略断面図である。画像形成装置100(ここではカラープリンター)本体内には4つの画像形成部Pa、Pb、PcおよびPdが、搬送方向上流側(図1では右側)から順に配設されている。これらの画像形成部Pa~Pdは、異なる4色(シアン、マゼンタ、イエローおよびブラック)の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像および転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの画像を順次形成する。 Below, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the internal structure of an image forming apparatus 100 according to one embodiment of the present invention. Inside the main body of the image forming apparatus 100 (here a color printer), four image forming units Pa, Pb, Pc, and Pd are arranged in order from the upstream side in the transport direction (the right side in FIG. 1). These image forming units Pa to Pd are provided corresponding to images of four different colors (cyan, magenta, yellow, and black), and each sequentially forms images of cyan, magenta, yellow, and black through the processes of charging, exposure, development, and transfer.

これらの画像形成部Pa~Pdには、各色の可視像(トナー像)を担持する感光体ドラム(像担持体)1a、1b、1cおよび1dが配設されている。さらに、図1において時計回り方向に回転する中間転写ベルト8が各画像形成部Pa~Pdに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム1a~1d上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム1a~1dに当接しながら移動する中間転写ベルト8上に順次一次転写されて重畳される。その後、中間転写ベルト8上に一次転写されたトナー像は、二次転写ローラー9によって記録媒体の一例としての用紙S上に二次転写される。さらに、トナー像が二次転写された用紙Sは、定着装置13においてトナー像が定着された後、画像形成装置100本体より排出される。メインモーター40(図3参照)により感光体ドラム1a~1dを図1において反時計回り方向に回転させながら、各感光体ドラム1a~1dに対する画像形成プロセスが実行される。 These image forming units Pa to Pd are provided with photoconductor drums (image carriers) 1a, 1b, 1c, and 1d that carry visible images (toner images) of each color. In addition, an intermediate transfer belt 8 that rotates in a clockwise direction in FIG. 1 is provided adjacent to each image forming unit Pa to Pd. The toner images formed on these photoconductor drums 1a to 1d are sequentially transferred and superimposed on the intermediate transfer belt 8 that moves while abutting against each of the photoconductor drums 1a to 1d. The toner images transferred to the intermediate transfer belt 8 are then transferred to a sheet S, an example of a recording medium, by a secondary transfer roller 9. The sheet S to which the toner image has been transferred is then ejected from the main body of the image forming apparatus 100 after the toner image is fixed by the fixing device 13. The image forming process for each of the photoconductor drums 1a to 1d is performed while the photoconductor drums 1a to 1d are rotated in a counterclockwise direction in FIG. 1 by the main motor 40 (see FIG. 3).

トナー像が二次転写される用紙Sは、画像形成装置100の本体下部に配置された用紙カセット16内に収容されており、給紙ローラー12aおよびレジストローラー対12bを介して二次転写ローラー9と中間転写ベルト8の駆動ローラー11とのニップ部へと搬送される。中間転写ベルト8には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない(シームレス)ベルトが主に用いられる。また、二次転写ローラー9の下流側には中間転写ベルト8の表面に残存するトナー等を除去するためのブレード状のベルトクリーナー19が配置されている。 The paper S onto which the toner image is secondarily transferred is stored in a paper cassette 16 located at the bottom of the main body of the image forming apparatus 100, and is transported to the nip between the secondary transfer roller 9 and the drive roller 11 of the intermediate transfer belt 8 via a paper feed roller 12a and a pair of registration rollers 12b. The intermediate transfer belt 8 is made of a sheet made of a dielectric resin, and is generally a seamless belt. In addition, a blade-shaped belt cleaner 19 is located downstream of the secondary transfer roller 9 to remove toner and other substances remaining on the surface of the intermediate transfer belt 8.

次に、画像形成部Pa~Pdについて説明する。回転可能に配設された感光体ドラム1a~1dの周囲および下方には、感光体ドラム1a~1dを帯電させる帯電装置2a、2b、2cおよび2dと、各感光体ドラム1a~1dに画像情報を露光する露光装置5と、感光体ドラム1a~1d上にトナー像を形成する現像装置3a、3b、3cおよび3dと、感光体ドラム1a~1d上に残留した現像剤(トナー)等を除去するクリーニング装置7a、7b、7cおよび7dが設けられている。 Next, the image forming units Pa to Pd will be described. Around and below the rotatably arranged photoconductor drums 1a to 1d, there are provided charging devices 2a, 2b, 2c, and 2d that charge the photoconductor drums 1a to 1d, an exposure device 5 that exposes image information onto each of the photoconductor drums 1a to 1d, developing devices 3a, 3b, 3c, and 3d that form toner images on the photoconductor drums 1a to 1d, and cleaning devices 7a, 7b, 7c, and 7d that remove developer (toner) remaining on the photoconductor drums 1a to 1d.

パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電装置2a~2dによって感光体ドラム1a~1dの表面を一様に帯電させる。次いで露光装置5によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム1a~1d上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置3a~3dには、それぞれシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置3a~3d内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ4a~4dから各現像装置3a~3dにトナーが補給される。現像剤中のトナーは、現像装置3a~3dにより感光体ドラム1a~1d上に供給され、静電的に付着する。これにより、露光装置5からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。 When image data is input from a host device such as a personal computer, first, the surfaces of the photoconductor drums 1a to 1d are uniformly charged by the charging devices 2a to 2d. Next, the exposure device 5 irradiates light according to the image data, and electrostatic latent images corresponding to the image data are formed on the photoconductor drums 1a to 1d. The developing devices 3a to 3d are filled with a predetermined amount of two-component developer containing toner of each color, cyan, magenta, yellow, and black. When the ratio of toner in the two-component developer filled in each developing device 3a to 3d falls below a specified value due to the formation of a toner image described below, toner is replenished from the toner containers 4a to 4d to each developing device 3a to 3d. The toner in the developer is supplied onto the photoconductor drums 1a to 1d by the developing devices 3a to 3d and electrostatically adheres to them. As a result, a toner image corresponding to the electrostatic latent image formed by exposure from the exposure device 5 is formed.

そして、一次転写ローラー6a~6dにより一次転写ローラー6a~6dと感光体ドラム1a~1dとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム1a~1d上のシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックのトナー像が中間転写ベルト8上に一次転写される。これらの4色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、一次転写後に感光体ドラム1a~1dの表面に残留したトナー等がクリーニング装置7a~7dにより除去される。 Then, primary transfer rollers 6a-6d apply an electric field with a predetermined transfer voltage between the primary transfer rollers 6a-6d and the photoconductor drums 1a-1d, and the cyan, magenta, yellow and black toner images on the photoconductor drums 1a-1d are primarily transferred onto the intermediate transfer belt 8. These four color images are formed with a predetermined positional relationship for forming a predetermined full-color image. After that, toner and the like remaining on the surfaces of the photoconductor drums 1a-1d after the primary transfer are removed by cleaning devices 7a-7d in preparation for the subsequent formation of a new electrostatic latent image.

中間転写ベルト8は、上流側の従動ローラー10と、下流側の駆動ローラー11とに掛け渡されており、ベルト駆動モーター(図示せず)による駆動ローラー11の回転に伴い中間転写ベルト8が時計回り方向に回転を開始すると、用紙Sがレジストローラー対12bから所定のタイミングで駆動ローラー11とこれに隣接して設けられた二次転写ローラー9とのニップ部(二次転写ニップ部)へ搬送され、中間転写ベルト8上のフルカラー画像が用紙S上に二次転写される。トナー像が二次転写された用紙Sは定着装置13へと搬送される。 The intermediate transfer belt 8 is stretched over a driven roller 10 on the upstream side and a driving roller 11 on the downstream side. When the intermediate transfer belt 8 starts to rotate clockwise with the rotation of the driving roller 11 by a belt drive motor (not shown), the paper S is transported from the registration roller pair 12b to the nip portion (secondary transfer nip portion) between the driving roller 11 and the secondary transfer roller 9 provided adjacent to it at a predetermined timing, and the full-color image on the intermediate transfer belt 8 is secondarily transferred onto the paper S. The paper S to which the toner image has been secondarily transferred is transported to the fixing device 13.

定着装置13に搬送された用紙Sは、定着ベルト21および加圧ローラー22(図2参照)により加熱および加圧されてトナー像が用紙Sの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Sは、複数方向に分岐した分岐部14によって搬送方向が振り分けられ、そのまま(或いは、両面搬送路18に送られて両面に画像が形成された後に)、排出ローラー対15によって排出トレイ17に排出される。 The paper S transported to the fixing device 13 is heated and pressurized by the fixing belt 21 and pressure roller 22 (see FIG. 2) to fix the toner image onto the surface of the paper S, forming a predetermined full-color image. The paper S on which the full-color image has been formed is then redirected by the branching section 14, which branches into multiple directions, and is discharged directly (or after being sent to the double-sided transport path 18 and having images formed on both sides) onto the discharge tray 17 by the discharge roller pair 15.

図2は、画像形成装置100に搭載される定着装置13の側面断面図である。なお、図2の上方が定着装置13に対する用紙挿通方向(搬送方向)の下流側であり、下方が定着装置13に対する用紙挿通方向の上流側である。定着装置13は、図2に示すように、定着ベルト21(被加熱回転体)、加圧ローラー22(加圧回転体)、加熱部23、ニップ形成部材24、ベルトガイド25およびフレーム部材26を備える。 Figure 2 is a side cross-sectional view of the fixing device 13 mounted on the image forming apparatus 100. The upper side of Figure 2 is the downstream side of the paper insertion direction (transport direction) relative to the fixing device 13, and the lower side is the upstream side of the paper insertion direction relative to the fixing device 13. As shown in Figure 2, the fixing device 13 includes a fixing belt 21 (heated rotating body), a pressure roller 22 (pressurizing rotating body), a heating section 23, a nip forming member 24, a belt guide 25, and a frame member 26.

定着ベルト21は、定着装置13の筐体(図示せず)に、水平な軸芯回りに回転可能に支持される。定着ベルト21は、無端状であって、例えば外径20mm~50mmの円筒形状で構成され、加圧ローラー22とほぼ同じ軸線方向長さ(用紙Sの幅方向長さ)を有する。定着ベルト21は、記録媒体である用紙Sの挿通方向に沿って図2の時計回り方向に回転する。 The fixing belt 21 is supported on the housing (not shown) of the fixing device 13 so as to be rotatable around a horizontal axis. The fixing belt 21 is endless and is configured in a cylindrical shape with an outer diameter of, for example, 20 mm to 50 mm, and has approximately the same axial length (width direction length of the paper S) as the pressure roller 22. The fixing belt 21 rotates in the clockwise direction in FIG. 2 along the insertion direction of the paper S, which is the recording medium.

定着ベルト21は、基材層である発熱層の外周側に弾性層、離型層が積層された積層構造を有する。発熱層は、例えば厚さ30μm~50μmのニッケル等の金属製フィルムや、例えば銅、銀、アルミニウム等の金属粉末を混入した厚さ50μm~100μmのポリイミドフィルムで構成される。弾性層は、例えば厚さ100μm~500μmのシリコンゴム等で構成される。離型層は、例えば厚さ30μm~50μmのPFA(テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)等のフッ素系樹脂で構成される。 The fixing belt 21 has a laminated structure in which an elastic layer and a release layer are laminated on the outer periphery of a heat generating layer, which is a base layer. The heat generating layer is made of, for example, a 30-50 μm thick metal film such as nickel, or a 50-100 μm thick polyimide film containing metal powder such as copper, silver, or aluminum. The elastic layer is made of, for example, a 100-500 μm thick silicone rubber. The release layer is made of, for example, a 30-50 μm thick fluorine-based resin such as PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer).

加圧ローラー22は、定着装置13の筐体に、水平な軸線回りに回転可能に支持される。加圧ローラー22は円柱形状であり、定着ベルト21とほぼ同じ軸線方向長さ(用紙Sの幅方向長さ)を有する。加圧ローラー22には、加圧機構30(図3参照)によって、定着ベルト21に向けて所定の圧力が付与される。加圧ローラー22の外周面は、定着ベルト21を介してニップ形成部材24を押圧することにより、定着ベルト21の外周面に圧接されて定着ニップ部Nを形成する。 The pressure roller 22 is supported on the housing of the fixing device 13 so as to be rotatable around a horizontal axis. The pressure roller 22 is cylindrical and has approximately the same axial length (widthwise length of the paper S) as the fixing belt 21. A predetermined pressure is applied to the pressure roller 22 toward the fixing belt 21 by a pressure mechanism 30 (see FIG. 3). The outer peripheral surface of the pressure roller 22 is pressed against the outer peripheral surface of the fixing belt 21 by pressing the nip forming member 24 through the fixing belt 21, thereby forming a fixing nip portion N.

加圧ローラー22は、定着駆動モーター45(図3参照)に連結され、図2において反時計回り方向に回転する。加圧ローラー22は、定着ベルト21の外周面に接触し、定着ベルト21に時計回り方向の回転駆動力を付与する。 The pressure roller 22 is connected to the fixing drive motor 45 (see FIG. 3) and rotates in a counterclockwise direction in FIG. 2. The pressure roller 22 contacts the outer peripheral surface of the fixing belt 21 and applies a rotational drive force to the fixing belt 21 in the clockwise direction.

加圧ローラー22は、芯金22aの外周側に弾性層22bが積層され、弾性層22bの表面に離型層(図示せず)が積層された積層構造を有する。芯金22aは、例えば直径20mm程度のアルミニウム等の金属で構成される。弾性層22bは、例えば厚さ8mm程度のシリコンゴム等で構成される。離型層は、例えば厚さ10μm~50μm程度のPFA等のフッ素系樹脂で構成される。 The pressure roller 22 has a laminated structure in which an elastic layer 22b is laminated on the outer periphery of a core metal 22a, and a release layer (not shown) is laminated on the surface of the elastic layer 22b. The core metal 22a is made of a metal such as aluminum with a diameter of about 20 mm. The elastic layer 22b is made of silicone rubber with a thickness of about 8 mm. The release layer is made of a fluororesin such as PFA with a thickness of about 10 μm to 50 μm.

加熱部23は、定着ベルト21の発熱層を誘導加熱によって発熱させる誘導加熱(IH)式のヒーターであり、定着ベルト21に対して加圧ローラー22が配置された側とは反対側の領域に、所定の間隙を隔てて定着ベルト21の外周面に対向配置される。加熱部23は、定着ベルト21の軸線方向(用紙Sの幅方向、図2の紙面と垂直な方向)に沿って、定着ベルト21よりもやや長く延びる。定着ベルト21の温度はサーミスター47(図3参照)によって検知される。 The heating unit 23 is an induction heating (IH) type heater that generates heat in the heat generating layer of the fixing belt 21 by induction heating, and is disposed facing the outer circumferential surface of the fixing belt 21 across a specified gap in an area opposite the side of the fixing belt 21 where the pressure roller 22 is disposed. The heating unit 23 extends slightly longer than the fixing belt 21 along the axial direction of the fixing belt 21 (the width direction of the paper S, the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2). The temperature of the fixing belt 21 is detected by a thermistor 47 (see FIG. 3).

加熱部23は、定着ベルト21を加熱する。励磁コイル23aと、不図示の保持部材、コア等と、を備える。励磁コイル23aおよびコアは、保持部材によって所定位置に保持される。励磁コイル23aは、複数本の導線を束ねたリッツ線で構成され、定着ベルト21の軸線方向に沿って延びるように巻き回されている。励磁コイル23aは、定着ベルト21の周方向において、定着ベルト21の外周面に沿って円弧形状に構成される。 The heating unit 23 heats the fixing belt 21. It includes an exciting coil 23a, a holding member, a core, etc. (not shown). The exciting coil 23a and the core are held in a predetermined position by the holding member. The exciting coil 23a is made of a Litz wire made of multiple conductive wires bundled together, and is wound so as to extend along the axial direction of the fixing belt 21. The exciting coil 23a is configured in an arc shape along the outer circumferential surface of the fixing belt 21 in the circumferential direction of the fixing belt 21.

ニップ形成部材24は、定着ベルト21を隔てて加圧ローラー22と対向して定着ベルト21の内側に配置される。ニップ形成部材24は、定着ベルト21の内周面に接触し、定着ベルト21と加圧ローラー22との間に定着ニップ部Nを形成する。 The nip forming member 24 is disposed on the inside of the fixing belt 21, facing the pressure roller 22 across the fixing belt 21. The nip forming member 24 contacts the inner peripheral surface of the fixing belt 21, and forms a fixing nip portion N between the fixing belt 21 and the pressure roller 22.

ニップ形成部材24は、定着ベルト21の軸線方向に沿って、定着ベルト21とほぼ同じ長さで延びる略直方体形状を有する。ニップ形成部材24は、例えばアルミニウム等の金属や、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂で構成される基材を有する。 The nip forming member 24 has a generally rectangular parallelepiped shape that extends along the axial direction of the fixing belt 21 with approximately the same length as the fixing belt 21. The nip forming member 24 has a base material made of a metal such as aluminum or a heat-resistant resin such as a liquid crystal polymer.

ベルトガイド25は、定着ベルト21を隔てて加熱部23と対向して定着ベルト21の内側に配置される。ベルトガイド25は、定着ニップ部N以外の定着ベルト21の内周面に接触し、定着ベルト21を内側から支持する。ベルトガイド25は、定着ベルト21の軸線方向に沿って、定着ベルト21とほぼ同じ長さで延びる板金で構成される。ベルトガイド25は、例えば厚さ0.1mm~0.5mmのSUS430等の弾性を有する磁性金属で構成される。 The belt guide 25 is disposed on the inside of the fixing belt 21, facing the heating unit 23 across the fixing belt 21. The belt guide 25 contacts the inner peripheral surface of the fixing belt 21 except for the fixing nip portion N, and supports the fixing belt 21 from the inside. The belt guide 25 is made of a metal plate that extends along the axial direction of the fixing belt 21, and has approximately the same length as the fixing belt 21. The belt guide 25 is made of an elastic magnetic metal, such as SUS430, having a thickness of 0.1 mm to 0.5 mm.

フレーム部材26は、定着装置13の筐体部に支持されており、ニップ形成部材24およびベルトガイド25を保持する。フレーム部材26は、定着ベルト21の径方向略中心部であって、ベルトガイド25とニップ形成部材24との間に配置される。フレーム部材26は、定着ベルト21の軸線方向に沿って、定着ベルト21よりもやや長く延びる。 The frame member 26 is supported by the housing of the fixing device 13 and holds the nip forming member 24 and the belt guide 25. The frame member 26 is disposed at approximately the radial center of the fixing belt 21, between the belt guide 25 and the nip forming member 24. The frame member 26 extends slightly longer than the fixing belt 21 along the axial direction of the fixing belt 21.

用紙挿通方向に対し定着ニップ部Nの上流側(図2の下側)には、定着進入ガイド27が配置されている。定着進入ガイド27は、二次転写ニップ部(図1参照)を通過した用紙Sを定着ニップ部Nに案内する。 A fixing entrance guide 27 is disposed upstream of the fixing nip N in the paper insertion direction (lower side in FIG. 2). The fixing entrance guide 27 guides the paper S that has passed through the secondary transfer nip (see FIG. 1) to the fixing nip N.

用紙挿通方向に対し定着ニップ部Nの下流側(図2の上側)には、分離爪29が配置されている。分離爪29は、定着処理後の用紙Sを定着ベルト21の表面から分離する。分離爪29は、先端部を定着ベルト21の回転方向に対し上流側に向けて(カウンター方向に)、先端部が定着ベルト21の外周面に近接するように所定の角度で配置されている。 A separation claw 29 is disposed downstream of the fixing nip N in the paper insertion direction (upper side in FIG. 2). The separation claw 29 separates the paper S after fixing processing from the surface of the fixing belt 21. The separation claw 29 is disposed at a predetermined angle so that its tip faces upstream (counter direction) with respect to the rotation direction of the fixing belt 21 and is close to the outer circumferential surface of the fixing belt 21.

図3は、画像形成装置100の制御経路の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置100を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。また、既に説明した部分については説明を省略する。 Figure 3 is a block diagram showing an example of a control path of the image forming device 100. Note that since various controls are performed on each part of the device when using the image forming device 100, the following description will focus on the parts of the control path that are necessary for implementing the present invention. Also, descriptions of parts that have already been described will be omitted.

低圧電源52は、電力供給部51と接続され、制御部90からの出力信号により電力供給部51から供給された電力を装置各部に配分する。具体的には、電力供給部51から供給された交流電圧の一部を、そのまま定着電力制御基板53(図4参照)に配分する。また、それ以外の交流電圧から所定の直流電圧を生成して二次側負荷60(図4参照)に配分する。電力供給部51および低圧電源52を含む画像形成装置100の電力制御システムについては後述する。 The low-voltage power supply 52 is connected to the power supply unit 51, and distributes the power supplied from the power supply unit 51 to each part of the device in response to an output signal from the control unit 90. Specifically, a part of the AC voltage supplied from the power supply unit 51 is distributed directly to the fixing power control board 53 (see FIG. 4). In addition, a predetermined DC voltage is generated from the remaining AC voltage and distributed to the secondary load 60 (see FIG. 4). The power control system of the image forming apparatus 100, which includes the power supply unit 51 and the low-voltage power supply 52, will be described later.

画像入力部70は、画像形成装置100にパソコン等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部70より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部94に送出される。 The image input unit 70 is a receiving unit that receives image data sent from a personal computer or the like to the image forming device 100. The image signal input from the image input unit 70 is converted into a digital signal and then sent to the temporary storage unit 94.

操作部80には、液晶表示部81、各種の状態を示すLED82が設けられており、画像形成装置100の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。また、操作部80から用紙Sが給紙される用紙カセット16や手差し給紙トレイ(図示せず)を指定することで、用紙Sの種類やサイズを入力することができる。画像形成装置100の各種設定はパソコンのプリンタードライバーから行われる。 The operation unit 80 is provided with an LCD display unit 81 and LEDs 82 that indicate various states, and is configured to indicate the state of the image forming device 100, the image formation status, and the number of copies to be printed. In addition, the type and size of paper S can be input by specifying the paper cassette 16 or manual paper feed tray (not shown) from which paper S is fed from the operation unit 80. Various settings for the image forming device 100 are made from the printer driver of the computer.

制御部90は、中央演算処理装置としてのCPU(Central Processing Unit)91、読み出し専用の記憶部であるROM(Read Only Memory)92、読み書き可能な記憶部であるRAM(Random Access Memory)93、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部94、カウンター95、画像形成装置100内の各装置に制御信号を送信したり操作部70からの入力信号を受信したりする複数(ここでは2つ)のI/F(インターフェイス)96を少なくとも備えている。 The control unit 90 includes at least a CPU (Central Processing Unit) 91 as a central processing unit, a ROM (Read Only Memory) 92 as a read-only memory unit, a RAM (Random Access Memory) 93 as a readable and writable memory unit, a temporary memory unit 94 that temporarily stores image data, etc., a counter 95, and multiple (here, two) I/Fs (interfaces) 96 that transmit control signals to each device in the image forming device 100 and receive input signals from the operation unit 70.

ROM92には、画像形成装置100の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置100の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。RAM93には、画像形成装置100の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置100の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。 ROM 92 stores control programs for image forming apparatus 100, numerical values necessary for control, and other data that will not change while image forming apparatus 100 is in use. RAM 93 stores necessary data that is generated during the control of image forming apparatus 100, data that is temporarily required for the control of image forming apparatus 100, and the like.

一時記憶部94は、画像入力部60より入力され、デジタル信号に変換された画像信号を一時的に記憶する。カウンター95は、印字枚数を累積してカウントする。 The temporary storage unit 94 temporarily stores the image signal input from the image input unit 60 and converted into a digital signal. The counter 95 accumulates and counts the number of printed pages.

図4は、本発明の第1実施形態に係る画像形成装置100の電力制御システムの一例を示すブロック図である。第1実施形態の画像形成装置100の電力制御システムは、電力供給部51、低圧電源52、定着電力制御基板53、CT基板57、および制御部90を備える。 Figure 4 is a block diagram showing an example of a power control system of the image forming apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention. The power control system of the image forming apparatus 100 according to the first embodiment includes a power supply unit 51, a low-voltage power supply 52, a fixing power control board 53, a CT board 57, and a control unit 90.

電力供給部51は、インレット(図示せず)を介して商用電源ACに接続され、商用電源ACからの交流電圧を低圧電源52に供給する。低圧電源52には電力制御回路50が接続されている。低圧電源52は、電力供給部51から供給された交流電圧の一部を、そのまま定着電力制御基板53に配分する。また、それ以外の交流電圧から所定の直流電圧を生成して二次側負荷60に配分する。 The power supply unit 51 is connected to a commercial power source AC via an inlet (not shown) and supplies AC voltage from the commercial power source AC to the low-voltage power source 52. A power control circuit 50 is connected to the low-voltage power source 52. The low-voltage power source 52 distributes a portion of the AC voltage supplied from the power supply unit 51 directly to the fixing power control board 53. In addition, it generates a predetermined DC voltage from the remaining AC voltage and distributes it to the secondary load 60.

定着電力制御基板53は、低圧電源52から定着電力制御基板53に入力される交流電流を検知する電流検知回路を含んでおり、制御部90によって決定される定着電力に基づいて定着装置13(特に加熱部23)に流れる電流(定着電流)を制御する。具体的には、加熱部23が図2に示したような誘導加熱(IH)式の場合、制御部90は、CT基板57により検知された電流をモニターし、サーミスター47による温度制御に基づく電流指示値(Iht(n))と比較して定着電力を決定する。定着電力制御基板53は、制御部90によって決定された定着電力を安定維持するように励磁コイル23aに入力される交流電流の駆動周波数を変更する。実際に流れる定着電流(Ifuser)として、定着上限電流Q(n)と、温度制御から指示された電流指示値Iht(n)の小さい方を選択する。なお、定着電力制御基板53にCPU等を搭載する場合は、制御部90から電力指示値(Iht(n))のみを取得し、定着電力制御基板53内で定着電圧、定着電流をモニターして電力制御することもできる。 The fixing power control board 53 includes a current detection circuit that detects the AC current input to the fixing power control board 53 from the low-voltage power supply 52, and controls the current (fixing current) flowing through the fixing device 13 (particularly the heating unit 23) based on the fixing power determined by the control unit 90. Specifically, when the heating unit 23 is an induction heating (IH) type as shown in FIG. 2, the control unit 90 monitors the current detected by the CT board 57 and compares it with the current command value (Iht(n)) based on the temperature control by the thermistor 47 to determine the fixing power. The fixing power control board 53 changes the driving frequency of the AC current input to the excitation coil 23a so as to stably maintain the fixing power determined by the control unit 90. As the actual fixing current (Ifuser), the smaller of the upper limit fixing current Q(n) and the current command value Iht(n) commanded by the temperature control is selected. If a CPU or the like is mounted on the fixing power control board 53, it is also possible to obtain only the power instruction value (Iht(n)) from the control unit 90 and monitor the fixing voltage and fixing current within the fixing power control board 53 to control the power.

制御部90は、画像形成装置100において印字動作の実行に用いられる二次側負荷60に入力される電流(二次側電流)を直接制御する。なお、ここでいう二次側負荷60とは、定着装置13以外の負荷(定着装置13と異なる負荷)であり、例えば、画像形成部Pa~Pd、用紙カセット16から排出ローラー対15(図1参照)までの用紙搬送機構61等の駆動に用いられるモーター、ソレノイド等を意味する。 The control unit 90 directly controls the current (secondary current) input to the secondary load 60 used to execute the printing operation in the image forming device 100. Note that the secondary load 60 here refers to a load other than the fixing device 13 (a load different from the fixing device 13), and refers to, for example, a motor, solenoid, etc. used to drive the image forming units Pa to Pd, the paper transport mechanism 61 from the paper cassette 16 to the discharge roller pair 15 (see FIG. 1), etc.

CT(Current Trans)基板57は、商用電源ACから電力供給部51を介して低圧電源52に供給される電流(装置総電流Im(n))を検知する。即ち、CT基板57は、画像形成装置100の駆動に用いられる装置総電流Im(n)を検知する総電流検知部として機能する。なお、CT基板57に代えて、他の電流検知機構を用いることもできる。 The CT (Current Transformer) board 57 detects the current (total device current Im(n)) supplied from the commercial power source AC via the power supply unit 51 to the low-voltage power source 52. In other words, the CT board 57 functions as a total current detection unit that detects the total device current Im(n) used to drive the image forming device 100. Note that other current detection mechanisms can be used instead of the CT board 57.

次に、本発明の第1実施形態に係る画像形成装置100において実行される電流制御について説明する。まず、定着装置13の加熱部23として、定格電圧100V、定格電流15Aの誘導加熱(IH)式ヒーターを用いた例について説明する。この構成においては、定着上限電流Q(n)をPID制御(以下、総電流PID制御という)と装置総電流の閾値(総電流閾値)に基づく閾値制御の2段階制御によって決定する。 Next, we will explain the current control executed in the image forming apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention. First, we will explain an example in which an induction heating (IH) heater with a rated voltage of 100 V and a rated current of 15 A is used as the heating section 23 of the fixing device 13. In this configuration, the upper fixing current limit Q(n) is determined by two-stage control: PID control (hereinafter referred to as total current PID control) and threshold control based on the threshold value of the device total current (total current threshold).

誘導加熱(IH)式ヒーターを用いる場合の電力制御は、PID制御(以下、電力PID制御という)を基本としているが、画像形成装置100の起動時等には周波数-電力特性の電力テーブルに基づいて電力テーブル制御を行った後に電力PID制御に移行する。具体的には、指示されたIH電力レベルになるようにIH駆動周波数のPID制御を行う。一方、総電流閾値からの超過量が大きく、定着上限電流値Q(n)が電流指示値Iht(n)よりも小さくなった場合には、定着電流を迅速にQ(n)レベルまで低下させることが必要である。 When using an induction heating (IH) heater, power control is based on PID control (hereafter referred to as power PID control), but when starting up the image forming device 100, power table control is performed based on a power table of frequency-power characteristics, and then power PID control is performed. Specifically, PID control of the IH drive frequency is performed so that the specified IH power level is reached. On the other hand, if the total current threshold is exceeded by a large amount and the upper fixing current value Q(n) becomes smaller than the specified current value Iht(n), it is necessary to quickly reduce the fixing current to the Q(n) level.

この場合、IH電力を電力PID制御で可変させていると、時間応答性の面で遅いため、一時的に電力PID制御から電力テーブル制御に切り換えることで、定着電流および装置総電流Im(n)を迅速に低下させることができる。但し、電力テーブル制御は電力PID制御に比べて指示されたIH電力レベルの制御精度が低く、電流指示値Iht(n)に対する最終的な定着電流(Ifuser)の差分が大きくなる傾向にある。 In this case, if the IH power is varied using power PID control, the time response is slow, so by temporarily switching from power PID control to power table control, the fixing current and total device current Im(n) can be quickly reduced. However, power table control has lower control accuracy for the commanded IH power level compared to power PID control, and there is a tendency for the difference between the final fixing current (Ifuser) and the current command value Iht(n) to be large.

従って、電力テーブル制御が頻繁に発生すると、時間あたりの定着電流・電力の変化幅が大きくなり、電流制御自体が不安定になるとともに、装置総電流Im(n)の変動量も大きくなり、(総電流<定格電流)という狙い自体を達成できない場合が発生する場合があった。 Therefore, if power table control occurs frequently, the range of change in fixing current and power per unit time increases, making the current control itself unstable and increasing the amount of fluctuation in the total device current Im(n), which can result in cases where the target of (total current < rated current) cannot be achieved.

そこで、本実施形態の第1の制御例では、誘導加熱(IH)式ヒーターを用いる場合の電力制御を総電流PID制御と総電流閾値制御の2段階制御とすることで、総電流閾値制御の頻度を低減し、IH電力制御において電力テーブル制御に切り換わる回数を低減して電力制御が不安定になることを抑制している。 Therefore, in the first control example of this embodiment, when an induction heating (IH) heater is used, the power control is a two-stage control consisting of total current PID control and total current threshold control, thereby reducing the frequency of total current threshold control and reducing the number of times that IH power control switches to power table control, thereby preventing the power control from becoming unstable.

以下、加熱部23として誘導加熱(IH)ヒーターを用いた場合の電流制御の具体的な手順について説明する。図5は、第1実施形態の画像形成装置100において実行される電流制御の第1の制御例を示すフローチャートである。図6は、第1の制御例において装置総電流Im(n)が異なる条件1~条件5での定着電流と二次側電流を示す図である。 The specific procedure for current control when an induction heating (IH) heater is used as the heating unit 23 will be described below. FIG. 5 is a flowchart showing a first control example of current control executed in the image forming apparatus 100 of the first embodiment. FIG. 6 is a diagram showing the fixing current and secondary current in conditions 1 to 5 in which the total device current Im(n) is different in the first control example.

なお、以下に示す電流制御の前提として、CT基板57による装置総電流Im(n)の検知は、2~2.5msecの周期で電流を検知し、検知した電流値を40msec毎に平均して行う。また、制御部90による定着上限電流Q(n)の可変指示周期を80msecとし、加熱部23の電力制御(電力PID制御、電力テーブル制御)の周期を40msecとする。 As a premise for the current control described below, the detection of the total device current Im(n) by the CT board 57 is performed by detecting the current at a cycle of 2 to 2.5 msec and averaging the detected current value every 40 msec. In addition, the variable instruction cycle of the upper fixing current limit Q(n) by the control unit 90 is set to 80 msec, and the cycle of the power control (power PID control, power table control) of the heating unit 23 is set to 40 msec.

また、定着上限電流の最大値Qmaxは、画像形成装置100にオプション装置が装着されていない状態で、二次側負荷60が最大限動作した状態でも定格電流Imaxを越えない範囲に規定されている。そして、以下の電流制御では、Qmaxを定着装置13に供給可能な最大電流として、Im(n)<Imaxを確保できるように、装置総電流Im(n)の超過電流量に応じて定着上限電流Q(n)が小さくなるように補正する。 The maximum value Qmax of the upper fixing current is set to a range that does not exceed the rated current Imax even when the secondary load 60 is operating at maximum capacity with no optional devices attached to the image forming apparatus 100. In the current control described below, the upper fixing current Q(n) is corrected to be smaller according to the excess current amount of the total device current Im(n) so that Im(n) < Imax is ensured, with Qmax being the maximum current that can be supplied to the fixing device 13.

図5に示すように、先ず、CT基板57により装置総電流Im(n)を検知する(ステップS1)。次に、制御部90はIm(n)が総電流閾値Ithresh以下であるか否かを判定する(ステップS2)。Ithreshは、定格電流Imaxよりも所定値α1(総電流閾値マージン、α1<γ)だけ低い電流値である。 As shown in FIG. 5, first, the CT board 57 detects the total device current Im(n) (step S1). Next, the control unit 90 determines whether Im(n) is equal to or less than the total current threshold Ithresh (step S2). Ithresh is a current value that is lower than the rated current Imax by a predetermined value α1 (total current threshold margin, α1<γ).

Im(n)≦Ithreshである場合は(ステップS2でYes)、制御部90はIm(n)が総電流PID制御における総電流の目標値IpidとなるようにQ(n)を算出する(ステップS3)。Ipidは、定格電流Imaxよりも所定値γ(総電流目標値マージン)だけ低い電流値であり、Ithresh>Ipidである。 If Im(n)≦Ithresh (Yes in step S2), the control unit 90 calculates Q(n) so that Im(n) becomes the target value Ipid of the total current in the total current PID control (step S3). Ipid is a current value lower than the rated current Imax by a predetermined value γ (total current target value margin), and Ithresh>Ipid.

図6の条件1~3は、Im(n) ≦Ithreshである場合の定着電流Ifuser(ハッチング領域)と二次側電流Ieng(n)(白色領域)を示している。実際の定着電流Ifuserとしては、電流指示値Iht(n)または定着上限電流Q(n)の小さい方が選択される。条件1は、IfuserとしてIht(n)が選択された場合(Iht(n)<Q(n)=Qmax)を示しており、条件2は、IfuserとしてQ(n)が選択された場合(Q(n)=Qmax)を示している。 Conditions 1 to 3 in Figure 6 show the fixing current Ifuser (hatched area) and secondary current Ieng(n) (white area) when Im(n) ≦ Ithresh. The actual fixing current Ifuser is selected to be the smaller of the current command value Iht(n) or the upper fixing current limit Q(n). Condition 1 shows the case where Iht(n) is selected as Ifuser (Iht(n) < Q(n) = Qmax), and condition 2 shows the case where Q(n) is selected as Ifuser (Q(n) = Qmax).

条件3の左のグラフのようにIm(n)がIpidを超えた場合も、Im(n)≦Ithreshの範囲内では、総電流PID制御によってIm(n)=Ipidに近づけるように、Ipidを目標値としてQ(n)のPID演算を行う。右のグラフでは、Im(n)がIpidまで低下している。但し、PID演算はIpidを目標とはしているが、演算結果としては必ずしもIpidになるとは限らない。このように、Im(n)がIthresh以下の場合は、Ipidを目標値としてPID制御を行ってQ(n)を決定することで、Im(n)がIthreshを超える頻度を大幅に低減することができる。 Even when Im(n) exceeds Ipid as in the left graph of condition 3, PID calculation of Q(n) is performed with Ipid as the target value so that Im(n) approaches Ipid through total current PID control within the range of Im(n)≦Ithresh. In the right graph, Im(n) has fallen to Ipid. However, although the PID calculation targets Ipid, the calculation result does not necessarily become Ipid. In this way, when Im(n) is equal to or less than Ithresh, the frequency with which Im(n) exceeds Ithresh can be significantly reduced by performing PID control with Ipid as the target value and determining Q(n).

Im(n)>Ithreshである場合は(ステップS2でNo)、総電流PID制御から総電流閾値制御への切り換えを行う。具体的には、総電流閾値からの超過電流値(Im(n)-Ithresh)を算出する(ステップS4)。 If Im(n)>Ithresh (No in step S2), the total current PID control is switched to total current threshold control. Specifically, the excess current value (Im(n)-Ithresh) from the total current threshold is calculated (step S4).

そして、以下の式(1)により直前の定着上限電流Q(n-1)から超過電流値(Im(n)-Ithresh)を差し引いた仮上限値Q′(n)を算出する(ステップS5)。
Q′(n)=Q(n-1)-(Im(n)-Ithresh)・・・(1)
式(1)では、直前のQ(n-1)に対して、超過電流値Im(n)-Ithreshを基本補正量として補正して仮上限値Q′(n)を求める。
Then, a provisional upper limit value Q'(n) is calculated by subtracting the excess current value (Im(n)-Ithresh) from the immediately preceding upper limit fixing current Q(n-1) using the following formula (1) (step S5).
Q'(n)=Q(n-1)-(Im(n)-Ithresh)...(1)
In equation (1), the provisional upper limit value Q'(n) is calculated by correcting the immediately preceding Q(n-1) using the excess current value Im(n)-Ithresh as the basic correction amount.

次に、制御部90は、算出されたQ′(n)と電力余裕度とに基づいてQ(n)を決定する。本明細書中でいう「電力余裕度」は、Q(n)=Qmax(Im(n)≦Ithresh)を維持している状態を電力余裕あり、Q(n)<Qmax(Im(n)>Ithresh)付近を推移している状態を電力余裕なし(不足量小)、Q(n)<<Qmax(Im(n)>>Ithresh)付近を推移している状態を電力余裕なし(不足量大)と定義する。 Next, the control unit 90 determines Q(n) based on the calculated Q'(n) and the power margin. In this specification, "power margin" is defined as a state where Q(n) = Qmax (Im(n) ≦ Ithresh) is maintained as having a power margin, a state where Q(n) is fluctuating around Q(n) < Qmax (Im(n) > Ithresh) as not having a power margin (small shortage), and a state where Q(n) is fluctuating around Q(n) << Qmax (Im(n) >> Ithresh) as not having a power margin (large shortage).

具体的な電力余裕度は、超過電流値(Im(n)-Ithresh)を用いて判定する(ステップS2&S6)。(Im(n)-Ithresh)≦0の場合(ステップS2でYes)、電力余裕度があると判定する。0<(Im(n)-Ithresh)≦δである場合(ステップS6でYes)、電力余裕なし(不足量小)と判定する。この場合は、Q(n)をステップS7で算出されたQ′(n)に設定する(ステップS7)。 The specific power margin is determined using the excess current value (Im(n) - Ithresh) (steps S2 and S6). If (Im(n) - Ithresh) ≤ 0 (Yes in step S2), it is determined that there is a power margin. If 0 < (Im(n) - Ithresh) ≤ δ (Yes in step S6), it is determined that there is no power margin (small shortage). In this case, Q(n) is set to Q'(n) calculated in step S7 (step S7).

(Im(n)-Ithresh)>δである場合は(ステップS6でNo)、電力余裕なし(不足量大)と判定してQ′(n)から補正値β1を差し引いた値をQ(n)とする(ステップS8)。補正値β1は0.2~0.5[A]とする。また、電力余裕度を判定する際のIm(n)-Ithreshの閾値δは0.3~0.6[A]程度とする。 If (Im(n) - Ithresh) > δ (No in step S6), it is determined that there is no power margin (a large shortage), and the value obtained by subtracting the correction value β1 from Q'(n) is set to Q(n) (step S8). The correction value β1 is set to 0.2 to 0.5 [A]. Furthermore, the threshold value δ of Im(n) - Ithresh when determining the power margin is set to approximately 0.3 to 0.6 [A].

図6の条件4は、Im(n)>Ithresh、且つ(Im(n)-Ithresh)≦δである場合の定着電流Ifuserと二次側電流Ieng(n)を示している。条件4の左のグラフのようにIm(n)がIthreshを超えているが、超過量がδ以下である場合、Q(n)=Q′(n)として右のグラフのようにIm(n)をIthreshを狙って低下させる。 Condition 4 in Figure 6 shows the fixing current Ifuser and secondary current Ieng(n) when Im(n) > Ithresh and (Im(n) - Ithresh) ≦ δ. As in the left graph of condition 4, if Im(n) exceeds Ithresh but the excess amount is δ or less, Q(n) = Q'(n) and Im(n) is reduced to Ithresh as shown in the right graph.

図6の条件5は、Im(n)>Ithresh、且つ(Im(n)-Ithresh)>δである場合の定着電流Ifuserと二次側電流Ieng(n)を示している。条件5の左のグラフのようにIm(n)がIthreshを超えており、且つ超過量がδよりも大きい場合、Q(n)=Q′(n)-β1として右のグラフのようにIm(n)をIthreshよりも低い値を狙って低下させる。 Condition 5 in Figure 6 shows the fixing current Ifuser and secondary current Ieng(n) when Im(n) > Ithresh and (Im(n) - Ithresh) > δ. If Im(n) exceeds Ithresh as in the left graph of condition 5 and the excess amount is greater than δ, then Q(n) = Q'(n) - β1, and Im(n) is reduced to a value lower than Ithresh as in the right graph.

そして、設定されたQ(n)がQmaxを超えるか否かを判定し(ステップS9)、Q(n)>Qmaxである場合は(ステップS9でYes)Q(n)=Qmaxとする(ステップS10)。 Then, it is determined whether the set Q(n) exceeds Qmax (step S9), and if Q(n) > Qmax (Yes in step S9), Q(n) = Qmax (step S10).

以上説明したように、本実施形態の第1の制御例によれば、装置総電流Im(n)が総電流閾値Ithreshを超過した場合の総電流閾値制御における補正量を、電力余裕度に応じて複数段階に設定する。これにより、定着装置13に配分可能な電流をできるだけ大きく維持しつつ、装置総電流Im(n)が定格電流Imaxを超えることがないような電力制御システムとなる。 As described above, according to the first control example of this embodiment, the correction amount in the total current threshold control when the device total current Im(n) exceeds the total current threshold Ithresh is set in multiple stages according to the power margin. This results in a power control system that keeps the current that can be allocated to the fixing device 13 as large as possible while preventing the device total current Im(n) from exceeding the rated current Imax.

また、超過電流値(Im(n)-Ithresh)の大きさに着目し、Im(n)-Ithreshが大きい場合にQ′(n)から補正値β1を差し引いた値をQ(n)とする。これにより、装置総電流Im(n)が総電流閾値Ithreshを超過した場合の定着上限電流Q(n)の補正量を大きめにとることができ、定格電流Imaxとの差が大きくなる。従って、二次側負荷60の動作が重なった場合でも装置総電流Im(n)が定格電流Imaxを超える危険性を低減することができる。 Focusing on the magnitude of the excess current value (Im(n) - Ithresh), when Im(n) - Ithresh is large, Q(n) is calculated by subtracting the correction value β1 from Q'(n). This allows a larger correction amount for the upper fixing current Q(n) when the total device current Im(n) exceeds the total current threshold Ithresh, and the difference with the rated current Imax becomes larger. Therefore, even if the operations of the secondary loads 60 overlap, the risk of the total device current Im(n) exceeding the rated current Imax can be reduced.

なお、上記の制御例では、電力余裕度がない場合((Im(n)-Ithresh)>δである場合)にQ′(n)から補正値β1を差し引いた値をQ(n)としたが、基本補正量であるIm(n)-Ithreshに補正係数β2を乗じた値をQ(n-1)から差し引いて算出されたQ′(n)をQ(n)としてもよい。補正係数β2は1.5~3とする。 In the above control example, when there is no power margin (when (Im(n) - Ithresh) > δ), the value Q(n) is calculated by subtracting the correction value β1 from Q'(n), but Q(n) may also be calculated by subtracting the value obtained by multiplying the basic correction amount Im(n) - Ithresh by the correction coefficient β2 from Q(n-1). The correction coefficient β2 should be 1.5 to 3.

図7は、第1実施形態の画像形成装置100において実行される電流制御の第2の制御例を示すフローチャートである。図7に示す第2の制御例では、装置総電流Im(n)が総電流閾値Ithreshを超える場合(ステップS2でNo)、超過電流値(Im(n)-Ithresh)を算出し(ステップS4)、直前の定着上限電流Q(n-1)から超過電流値(Im(n)-Ithresh)を差し引いて仮上限値Q′(n)を算出(ステップS5)した後、画像形成装置100のシーケンスタイミング(動作状態)に着目して電力余裕度を判定し、電力余裕度に応じて定着上限電流Q(n)の補正量設定を複数設けている。 Figure 7 is a flowchart showing a second control example of the current control executed in the image forming apparatus 100 of the first embodiment. In the second control example shown in Figure 7, when the total device current Im(n) exceeds the total current threshold Ithresh (No in step S2), the excess current value (Im(n) - Ithresh) is calculated (step S4), the excess current value (Im(n) - Ithresh) is subtracted from the immediately preceding upper limit fixing current Q(n-1) to calculate a tentative upper limit value Q'(n) (step S5), and then the power margin is determined with attention paid to the sequence timing (operating state) of the image forming apparatus 100, and multiple correction amount settings for the upper limit fixing current Q(n) are provided according to the power margin.

具体的には、定着温度を待機温度まで昇温させるウォームアップ(WU)後、所定時間が経過しているか否かを判定する(ステップS6)。所定時間が経過している場合は(ステップS6でYes)、電力余裕なし(不足量小)と判定して、ステップS5で算出されたQ′(n)をQ(n)に設定する(ステップS7)。 Specifically, after warm-up (WU) in which the fixing temperature is increased to the standby temperature, it is determined whether a predetermined time has elapsed (step S6). If the predetermined time has elapsed (Yes in step S6), it is determined that there is no power margin (small power shortage), and Q'(n) calculated in step S5 is set to Q(n) (step S7).

一方、所定時間が経過していない場合は(ステップS6でNo)、電力余裕なし(不足量大)と判定して、Q′(n)から補正値β1を差し引いた値をQ(n)とする(ステップS8)。補正値β1は0.2~0.5[A]とする。 On the other hand, if the specified time has not elapsed (No in step S6), it is determined that there is no power margin (large power shortage), and the value obtained by subtracting the correction value β1 from Q'(n) is set as Q(n) (step S8). The correction value β1 is set to 0.2 to 0.5 [A].

CT基板57による装置総電流Im(n)の検知周期、制御部90による定着上限電流Q(n)の可変指示周期、加熱部23の電力制御(電力PID制御、電力テーブル制御)の周期は第1の制御例と同様である。 The detection period of the total device current Im(n) by the CT board 57, the variable instruction period of the upper fixing current limit Q(n) by the control unit 90, and the period of power control (power PID control, power table control) of the heating unit 23 are the same as in the first control example.

以上説明したように、本実施形態の第2の制御例によれば、ウォームアップ後に所定時間が経過していない場合はQ′(n)から補正値β1を差し引いた値をQ(n)とする。これにより、ウォームアップ直後で定着ベルト21や加圧ローラー22が十分加温されておらず、定着装置13全体が蓄熱するまでの部材の吸熱量が大きい期間、即ち、電力余裕なし(不足量大)の期間では、定着上限電流Q(n)の補正量を大きめにとることができ、定格電流Imaxとの差が大きくなる。従って、二次側負荷60の動作が重なった場合でも装置総電流Im(n)が定格電流Imaxを超える危険性を低減することができる。 As described above, according to the second control example of this embodiment, if a predetermined time has not elapsed after warm-up, Q(n) is set to the value obtained by subtracting the correction value β1 from Q'(n). As a result, during the period immediately after warm-up when the fixing belt 21 and pressure roller 22 are not sufficiently heated and the amount of heat absorbed by the members until the entire fixing device 13 accumulates heat is large, that is, during the period when there is no power margin (large shortage), the correction amount of the upper limit fixing current Q(n) can be made large, and the difference from the rated current Imax becomes large. Therefore, even if the operations of the secondary load 60 overlap, the risk of the total device current Im(n) exceeding the rated current Imax can be reduced.

なお、第2の制御例においても、Q′(n)から補正値β1を差し引いた値をQ(n)とする代わりに、基本補正量であるIm(n)-Ithreshに補正係数β2を乗じた値をQ(n-1)から差し引いて算出されたQ′(n)をQ(n)としてもよい。補正係数β2は1.5~3とする。 In the second control example, instead of using the value obtained by subtracting the correction value β1 from Q'(n) as Q(n), the value obtained by multiplying the basic correction amount Im(n)-Ithresh by the correction coefficient β2 and subtracting it from Q(n-1) may be used as Q'(n). The correction coefficient β2 is set to 1.5 to 3.

図8は、第1実施形態の画像形成装置100において実行される電流制御の第3の制御例を示すフローチャートである。図9は、第3の制御例において装置総電流Im(n)が異なる条件1~条件5での定着電流と二次側電流を示す図である。図8および図9に示す第3の制御例では、定着装置13の加熱部23としてハロゲンヒーターを用いた例について説明する。この構成においては、定着上限電流Q(n)を装置総電流の閾値(総電流閾値)に基づく総電流閾値制御(1段階制御)によって決定する。 Figure 8 is a flowchart showing a third control example of current control executed in the image forming apparatus 100 of the first embodiment. Figure 9 is a diagram showing the fixing current and secondary side current under conditions 1 to 5 in which the device total current Im(n) is different in the third control example. In the third control example shown in Figures 8 and 9, an example is described in which a halogen heater is used as the heating section 23 of the fixing device 13. In this configuration, the fixing upper limit current Q(n) is determined by total current threshold control (one-stage control) based on the device total current threshold (total current threshold).

例えば、定格電圧100V、定格電力1000Wのハロゲンヒーターの場合、100V電圧の交流全波波形を入力すると1000Wの電力を消費して相当する熱量を発生する。ハロゲンヒーターの電力制御を行う場合は、定着電力制御基板53は、交流全波波形ではなく、交流波形のゼロクロスタイミングを検出し、所定周期・dutyの半波波形(または位相制御波形)を入力することで通電dutyを制御して所望の電力でヒーター駆動することになる。従って、ハロゲンヒーターの電力制御には基本的にはフィードバックがない。このようにフィードバック系のない電力制御では、電力指示があった場合には、フィードバック系の遅れなく即座に指示電力相当の電力での動作が可能である。 For example, in the case of a halogen heater with a rated voltage of 100V and a rated power of 1000W, when a full-wave AC waveform of 100V is input, it consumes 1000W of power and generates the corresponding amount of heat. When controlling the power of a halogen heater, the fixing power control board 53 detects the zero-cross timing of the AC waveform, rather than a full-wave AC waveform, and controls the current duty by inputting a half-wave waveform (or phase control waveform) with a specified cycle and duty, thereby driving the heater at the desired power. Therefore, there is basically no feedback in the power control of a halogen heater. In this way, with power control without a feedback system, when a power command is received, it is possible to operate at a power equivalent to the command power immediately without the delay of the feedback system.

このような電力制御の場合、総電流閾値制御により定着上限電流Q(n)を前述の式(1)で算出する。式(1)では、ヒーター電力の応答性は総電流Im(n)に影響するが、ハロゲンヒーターでは前述したように制御的な遅延なく電力制御することが可能なので、電力制御自体は指示電力を安定して出力可能である。ハロゲンヒーターの電力制御が変動する要因となり得るのは総電流制御による定着上限電流Q(n)の変化であるが、ハロゲンヒーターでは、誘導加熱(IH)式ヒーターの電力制御を想定した第1、第2の制御例のように総電流PID制御と総電流閾値制御の使い分けに関わるような問題も考慮しなくてよく、閾値制御が不安定になるおそれもない。 In this type of power control, the upper fixing current Q(n) is calculated using the total current threshold control with the above-mentioned formula (1). In formula (1), the responsiveness of the heater power affects the total current Im(n), but as described above, with a halogen heater, power control is possible without control delays, so the power control itself can stably output the command power. A factor that can cause fluctuations in the power control of a halogen heater is the change in the upper fixing current Q(n) due to total current control, but with a halogen heater, there is no need to consider issues related to the use of total current PID control and total current threshold control, as in the first and second control examples assuming power control of an induction heating (IH) heater, and there is no risk of the threshold control becoming unstable.

図8に示すように、先ず、CT基板57により装置総電流Im(n)を検知する(ステップS1)。次に、制御部90は超過電流値Im(n)-Ithreshを算出する(ステップS2)。そして、算出されたIm(n)-Ithreshを直前の定着上限電流Q(n-1)から差し引いて仮上限値Q′(n)を算出する(ステップS3)。 As shown in FIG. 8, first, the total device current Im(n) is detected by the CT board 57 (step S1). Next, the control unit 90 calculates the excess current value Im(n)-Ithresh (step S2). Then, the calculated Im(n)-Ithresh is subtracted from the previous fixing upper limit current Q(n-1) to calculate the tentative upper limit value Q'(n) (step S3).

次に、制御部90は、算出されたQ′(n)と電力余裕度とに基づいてQ(n)を決定する。具体的な電力余裕度は、ステップS2で算出された超過電流値Im(n)-Ithreshを用いて(Im(n)-Ithresh)≦δであるか否かを判定する(ステップS4)。 Next, the control unit 90 determines Q(n) based on the calculated Q'(n) and the power margin. To determine the specific power margin, the control unit 90 uses the excess current value Im(n)-Ithresh calculated in step S2 to determine whether (Im(n)-Ithresh)≦δ (step S4).

図9の条件1~3は、Im(n) ≦Ithreshである場合の定着電流Ifuser(ハッチング領域)と二次側電流Ieng(n) (白色領域)を示している。実際の定着電流Ifuserとしては、電流指示値Iht(n)または定着上限電流Q(n)の小さい方が選択される。条件1は、IfuserとしてIht(n)が選択された場合(Iht(n)<Qmax)を示しており、条件2、3は、IfuserとしてQ(n)(=Qmax)が選択された場合を示している。 Conditions 1 to 3 in Figure 9 show the fixing current Ifuser (hatched area) and secondary current Ieng(n) (white area) when Im(n) ≦ Ithresh. The actual fixing current Ifuser is selected to be the smaller of the current command value Iht(n) or the upper fixing current limit Q(n). Condition 1 shows the case where Iht(n) is selected as Ifuser (Iht(n) < Qmax), and conditions 2 and 3 show the case where Q(n) (= Qmax) is selected as Ifuser.

(Im(n)-Ithresh)≦δである場合は(ステップS4でYes)、電力余裕あり又は電力余裕なし(不足量小)と判定してQ(n)をステップS3で算出されたQ′(n)に設定する(ステップS5)。 If (Im(n) - Ithresh) ≦ δ (Yes in step S4), it is determined that there is a power surplus or no power surplus (small shortage), and Q(n) is set to Q'(n) calculated in step S3 (step S5).

図9の条件4は、Im(n)-Ithresh)≦δである場合の定着電流Ifuserと二次側電流Ieng(n)を示している。条件4の左のグラフのようにIm(n)がIthreshを超えているが、超過量がδ以下である場合、Q(n)=Q′(n)として右のグラフのようにIm(n)をIthreshまで低下させる。 Condition 4 in Figure 9 shows the fixing current Ifuser and secondary current Ieng(n) when Im(n) - Ithresh) ≦ δ. As shown in the left graph of condition 4, Im(n) exceeds Ithresh, but if the excess amount is δ or less, Q(n) = Q'(n) and Im(n) is reduced to Ithresh as shown in the right graph.

一方、(Im(n)-Ithresh)>δである場合は(ステップS4でNo)、電力余裕なし(不足量大)と判定してQ′(n)から補正値β1を差し引いた値をQ(n)とする(ステップS6)。補正値β1は0.2~0.5[A]とする。また、電力余裕度を判定する際のIm(n)-Ithreshの閾値δは0.3~0.6[A]程度とする。 On the other hand, if (Im(n) - Ithresh) > δ (No in step S4), it is determined that there is no power margin (a large shortage), and the value obtained by subtracting the correction value β1 from Q'(n) is set to Q(n) (step S6). The correction value β1 is set to 0.2 to 0.5 [A]. Furthermore, the threshold value δ of Im(n) - Ithresh when determining the power margin is set to approximately 0.3 to 0.6 [A].

図9の条件5は、(Im(n)-Ithresh)>δである場合の定着電流Ifuserと二次側電流Ieng(n)を示している。条件5の左のグラフのようにIm(n)がIthreshを超えており、且つ超過量がδよりも大きい場合、Q(n)=Q′(n)-β1として右のグラフのようにIm(n)をIthreshよりも低い値まで低下させる。 Condition 5 in Figure 9 shows the fixing current Ifuser and secondary current Ieng(n) when (Im(n) - Ithresh) > δ. If Im(n) exceeds Ithresh as in the left graph of condition 5, and the excess amount is greater than δ, then Q(n) = Q'(n) - β1, and Im(n) is reduced to a value lower than Ithresh as in the right graph.

そして、設定されたQ(n)がQmaxを超えるか否かを判定し(ステップS7)、Q(n)>Qmaxである場合は(ステップS7でYes)Q(n)=Qmaxとする(ステップS8)。 Then, it is determined whether the set Q(n) exceeds Qmax (step S7), and if Q(n) > Qmax (Yes in step S7), Q(n) = Qmax (step S8).

以上説明したように、本実施形態の第3の制御例によれば、装置総電流Im(n)が総電流閾値Ithreshを超過した場合の総電流閾値制御における補正量を、電力余裕度に応じて複数段階に設定する。これにより、定着装置13に配分可能な電流をできるだけ大きく維持しつつ、装置総電流Im(n)が定格電流Imaxを超えることがないような電力制御システムとなる。 As described above, according to the third control example of this embodiment, the correction amount in the total current threshold control when the device total current Im(n) exceeds the total current threshold Ithresh is set in multiple stages according to the power margin. This results in a power control system that keeps the current that can be allocated to the fixing device 13 as large as possible while preventing the device total current Im(n) from exceeding the rated current Imax.

また、第1の制御例と同様に、超過電流値(Im(n)-Ithresh)の大きさに着目し、Im(n)-Ithreshが大きい場合にQ′(n)から補正値β1を差し引いた値をQ(n)とする。これにより、装置総電流Im(n)が総電流閾値Ithreshを超過した場合の定着上限電流Q(n)の補正量を大きめにとることができ、定格電流Imaxとの差が大きくなる。従って、二次側負荷60の動作が重なった場合でも装置総電流Im(n)が定格電流Imaxを超える危険性を低減することができる。 Also, similar to the first control example, attention is focused on the magnitude of the excess current value (Im(n) - Ithresh), and when Im(n) - Ithresh is large, the value Q(n) is set to Q'(n) minus the correction value β1. This allows a larger correction amount for the upper fixing current Q(n) when the total device current Im(n) exceeds the total current threshold Ithresh, and the difference with the rated current Imax becomes larger. Therefore, even if the operations of the secondary loads 60 overlap, the risk of the total device current Im(n) exceeding the rated current Imax can be reduced.

なお、上記の制御例では、電力余裕なし(不足量大)の場合(δ<(Im(n)-Ithresh)である場合)にQ′(n)から補正値β1を差し引いた値をQ(n)としたが、超過電流値(Im(n)-Ithresh)に補正係数β2を乗じた値をQ(n-1)から差し引いて算出されたQ′(n)をQ(n)としてもよい。補正係数β2は1.5~3とする。 In the above control example, when there is no power margin (large shortage) (when δ<(Im(n)-Ithresh)), Q(n) is calculated by subtracting the correction value β1 from Q'(n). However, Q(n) may also be calculated by subtracting the value obtained by multiplying the excess current value (Im(n)-Ithresh) by the correction coefficient β2 from Q(n-1). The correction coefficient β2 should be 1.5 to 3.

さらに、第2の制御例と同様に、画像形成装置100のシーケンスタイミング(動作状態)に着目して電力余裕度を判定し、電力余裕度に応じて定着上限電流Q(n)の補正量設定を複数設けることもできる。 Furthermore, similar to the second control example, the power margin can be determined by focusing on the sequence timing (operating state) of the image forming device 100, and multiple correction amount settings for the fixing upper limit current Q(n) can be set according to the power margin.

図10は、本発明の第2実施形態に係る画像形成装置100の電力制御システムの一例を示すブロック図である。第2実施形態の画像形成装置100の電力制御システムは、第1電力供給部51aと第2電力供給部51bを備える。第1電力供給部51aは、インレット(図示せず)を介して商用電源ACに接続され、商用電源ACからの交流電圧を定着電力制御基板53に供給する。第2電力供給部51bは、第1電力供給部51aと異なるインレット(図示せず)を介して商用電源ACに接続され、商用電源ACからの交流電圧を、低圧電源52により直流電圧に変換した後、二次側負荷60に供給する。 Figure 10 is a block diagram showing an example of a power control system of an image forming apparatus 100 according to a second embodiment of the present invention. The power control system of the image forming apparatus 100 according to the second embodiment includes a first power supply unit 51a and a second power supply unit 51b. The first power supply unit 51a is connected to the commercial power supply AC via an inlet (not shown) and supplies AC voltage from the commercial power supply AC to the fixing power control board 53. The second power supply unit 51b is connected to the commercial power supply AC via an inlet (not shown) different from the first power supply unit 51a and converts the AC voltage from the commercial power supply AC into DC voltage by a low-voltage power supply 52, and then supplies it to the secondary load 60.

CT基板57は、商用電源ACから第2電力供給部51bを介して低圧電源52に供給される電流を検知する。即ち、CT基板57は、二次側負荷60用の電源系統の入力電流(二次側電流Ieng(n))を検知する二次側電流検知部として機能する。なお、CT基板57に代えて、他の電流検知機構を用いることもできる。 The CT board 57 detects the current supplied from the commercial power source AC to the low-voltage power source 52 via the second power supply unit 51b. That is, the CT board 57 functions as a secondary current detection unit that detects the input current (secondary current Ieng(n)) of the power supply system for the secondary load 60. Note that other current detection mechanisms can be used instead of the CT board 57.

本実施形態では、第1電力供給部51aから定着電力制御基板53を介して定着装置13の加熱部23に接続される電源系統と、第2電力供給部51bから低圧電源52を介して二次側負荷60に接続される電源系統の2つの系統に分割されている。例えば、図10のように電源コードを2本構成として、1本は第1電力供給部51aに接続して定着装置13の加熱部23用電源として占有し、もう1本を第2電力供給部51bに接続して二次側負荷60用電源として切り分ける方式(2コンセント構成)でも良いし、1本の電源コードから供給された電力を第1電力供給部51aと第2電力供給部51bに分岐させる方式(1コンセント構成)でもよい。 In this embodiment, the power supply system is divided into two systems: a power supply system connected to the heating unit 23 of the fixing device 13 via the fixing power control board 53 from the first power supply unit 51a, and a power supply system connected to the secondary load 60 via the low-voltage power supply 52 from the second power supply unit 51b. For example, as shown in FIG. 10, the power cord may be configured with two cords, one of which is connected to the first power supply unit 51a and used exclusively as a power supply for the heating unit 23 of the fixing device 13, and the other is connected to the second power supply unit 51b and used as a power supply for the secondary load 60 (two-outlet configuration), or the power supplied from one power cord may be branched to the first power supply unit 51a and the second power supply unit 51b (one-outlet configuration).

本実施形態では、装置総電流Im(n)および定着上限電流Q(n)を以下の式(2)、(3)により求める。
Im(n)=Q(n-1)+Ieng(n) ・・・(2)
Q(n)=Ithresh-Ieng(n) ・・・(3)
In this embodiment, the total device current Im(n) and the upper limit fixing current Q(n) are calculated by the following equations (2) and (3).
Im(n)=Q(n-1)+Ieng(n)...(2)
Q(n)=Ithresh-Ieng(n)...(3)

本実施形態のように二次側電流Ieng(n)を検知する利点としては、演算に定着電流・電力の値が入ってこないために、定着上限電流Q(n)と、温度制御に基づく電流指示値Iht(n)から最終的な定着電流(Ifuser)を決定する過程において、Q(n)とIfuserが独立したパラメーターになっていることである。従って、総電流制御を総電流閾値制御のみで行っても、定着電流Ifuserや装置総電流Im(n)が不安定になることがなく、制御構成を簡素化することができる。 The advantage of detecting the secondary side current Ieng(n) as in this embodiment is that since the values of the fixing current and power are not included in the calculation, in the process of determining the final fixing current (Ifuser) from the upper limit fixing current Q(n) and the current command value Iht(n) based on temperature control, Q(n) and Ifuser are independent parameters. Therefore, even if the total current control is performed only by the total current threshold control, the fixing current Ifuser and the total device current Im(n) do not become unstable, and the control configuration can be simplified.

但し、装置総電流Im(n)を演算で求めるため、装置総電流Im(n)をCT基板57で検知する第1実施形態の場合とは逆に、装置総電流に誤差が入りやすい。そのため、総電流閾値Ithreshを設定する際の総電流閾値マージンα2を第1実施形態の総電流閾値マージンα1に比べて大き目にとる必要がある。 However, because the total device current Im(n) is calculated, it is prone to errors in the total device current, in contrast to the first embodiment in which the total device current Im(n) is detected by the CT board 57. For this reason, the total current threshold margin α2 used when setting the total current threshold Ithresh must be set larger than the total current threshold margin α1 in the first embodiment.

図11は、第2実施形態の画像形成装置100において実行される電流制御例を示すフローチャートである。図12は、図11の制御例において装置総電流Im(n)が異なる条件1~条件5での定着電流と二次側電流を示す図である。図11および図12に示す制御例では、定格電圧100V、定格電流20Aの2コンセント構成とし、定着装置13の加熱部23用に、15Aコンセント1本を占有し、二次側負荷60用に、15Aコンセントをもう1本を振り分ける。そして、2本のコンセントのトータルで定格電流20Aとして、装置総電流制御を行う。この構成においては、定着上限電流Q(n)を装置総電流の閾値(総電流閾値)に基づく閾値制御(1段階制御)によって決定する。 Figure 11 is a flowchart showing an example of current control executed in the image forming apparatus 100 of the second embodiment. Figure 12 is a diagram showing the fixing current and secondary current under conditions 1 to 5 in which the total device current Im(n) is different in the control example of Figure 11. In the control example shown in Figures 11 and 12, a two-outlet configuration with a rated voltage of 100V and a rated current of 20A is used, with one 15A outlet dedicated to the heating section 23 of the fixing device 13 and the other 15A outlet allocated to the secondary load 60. Then, the total device current control is performed with a rated current of 20A for the two outlets in total. In this configuration, the fixing upper limit current Q(n) is determined by threshold control (one-stage control) based on the threshold value of the total device current (total current threshold).

図11に示すように、先ず、CT基板57により二次側電流Ieng(n)を検知する(ステップS1)。制御部90は、検知された二次側電流Ieng(n)に、前回設定された定着上限電流Q(n-1)を加算して装置総電流Im(n)を算出する(ステップS2)。 As shown in FIG. 11, first, the secondary current Ieng(n) is detected by the CT board 57 (step S1). The control unit 90 adds the previously set upper limit fixing current Q(n-1) to the detected secondary current Ieng(n) to calculate the total device current Im(n) (step S2).

次に、制御部90はステップS2で算出されたIm(n) を用いて超過電流値Im(n)-Ithreshを算出する(ステップS3)。Ithreshは、定格電流Imaxよりも所定値α2(総電流閾値マージン、α2>α1)だけ低い電流値である。また、上述した式(3)よりIthreshからIeng(n)を差し引いて仮上限値Q′(n)を算出する(ステップS4)。 Next, the control unit 90 calculates the excess current value Im(n)-Ithresh using Im(n) calculated in step S2 (step S3). Ithresh is a current value lower than the rated current Imax by a predetermined value α2 (total current threshold margin, α2>α1). In addition, the control unit 90 calculates the provisional upper limit value Q'(n) by subtracting Ieng(n) from Ithresh using the above-mentioned equation (3) (step S4).

ここで、式(3)と、第1実施形態において仮上限値Q′(n)を算出する式(1)との関係について説明する。式(1)では、装置総電流Im(n)とIthreshの差分である超過電流値Im(n)-Ithreshを、前回設定された定着上限電流Q(n-1)から差し引いて仮上限値Q′(n)を設定している。式(1)に二次側電流Ieng(n)を検知する場合のパラメーターである式(2)を代入して変形していくと、
Q′(n)=Q(n-1)-(Im(n)-Ithresh)
=(Im(n)-Ieng(n))-(Im(n)-Ithresh)=Ithresh-Ieng(n)
となって、二次側電流を検知する第2実施形態においてQ′(n)を算出する式(3)が導かれる。即ち、装置総電流Im(n)と総電流閾値Ithreshとを比較して定着上限電流Q(n)を設定するという本質的な制御は、装置総電流を検知する第1実施形態と同様である。
Here, the relationship between formula (3) and formula (1) for calculating the provisional upper limit value Q'(n) in the first embodiment will be described. In formula (1), the provisional upper limit value Q'(n) is set by subtracting the excess current value Im(n)-Ithresh, which is the difference between the total device current Im(n) and Ithresh, from the previously set upper limit fixing current Q(n-1). Substituting formula (2), which is a parameter when detecting the secondary side current Ieng(n), into formula (1) and transforming it, we obtain
Q'(n)=Q(n-1)-(Im(n)-Ithresh)
=(Im(n)-Ieng(n))-(Im(n)-Ithresh)=Ithresh-Ieng(n)
Thus, equation (3) for calculating Q'(n) in the second embodiment in which the secondary side current is detected is derived. That is, the essential control of comparing the device total current Im(n) with the total current threshold Ithresh to set the upper fixing current limit Q(n) is the same as in the first embodiment in which the device total current is detected.

次に、制御部90は、算出されたQ′(n)と電力余裕度とに基づいてQ(n)を決定する。具体的な電力余裕度は、超過電流値Im(n)-Ithreshを用いて(Im(n)-Ithresh)≦δであるか否かを判定する(ステップS5)。 Next, the control unit 90 determines Q(n) based on the calculated Q'(n) and the power margin. To determine the specific power margin, the control unit 90 uses the excess current value Im(n)-Ithresh to determine whether (Im(n)-Ithresh)≦δ (step S5).

図12の条件1、2は、Im(n) ≦Ithreshである場合の定着上限電流Q(n)と二次側電流Ieng(n)を示している。条件1はIm(n)<Ithreshの場合を示しており、条件2は、Im(n)=Ithreshの場合を示している。本制御例では、実際の定着電流Ifuserは、定着上限電流Q(n)までは許容しているため、Im(n)は二次側電流Ieng(n)と定着上限電流Q(n)の加算値としている。そのため、例えば条件1で実際に流れる装置総電流Im(n)は、Ifuser(ハッチング領域)と二次側電流(白色領域)を合わせた右のグラフのようになる。 Conditions 1 and 2 in FIG. 12 show the upper fixing current Q(n) and secondary current Ieng(n) when Im(n) ≦ Ithresh. Condition 1 shows the case where Im(n) < Ithresh, and condition 2 shows the case where Im(n) = Ithresh. In this control example, the actual fixing current Ifuser is allowed up to the upper fixing current Q(n), so Im(n) is the sum of the secondary current Ieng(n) and the upper fixing current Q(n). Therefore, for example, the total device current Im(n) that actually flows under condition 1 is as shown in the graph on the right, which combines Ifuser (hatched area) and the secondary current (white area).

(Im(n)-Ithresh)≦δである場合は(ステップS5でYes)、電力余裕あり又は電力余裕なし(不足量小)と判定してQ(n)をステップS4で算出されたQ′(n)に設定する(ステップS6)。図12の条件4は、(Im(n)-Ithresh)≦δである場合の定着上限電流Q(n)と二次側電流Ieng(n)を示している。条件4の左のグラフのようにIm(n)がIthreshを超えているが、超過量がδ以下である場合、Q(n)=Q′(n)として右のグラフのようにIm(n)をIthreshまで低下させる。 If (Im(n) - Ithresh) ≦ δ (Yes in step S5), it is determined that there is a power surplus or no power surplus (small shortage), and Q(n) is set to Q'(n) calculated in step S4 (step S6). Condition 4 in FIG. 12 shows the upper fixing current Q(n) and secondary side current Ieng(n) when (Im(n) - Ithresh) ≦ δ. As in the left graph of condition 4, Im(n) exceeds Ithresh, but if the excess is δ or less, Q(n) = Q'(n) and Im(n) is reduced to Ithresh as in the right graph.

一方、δ<(Im(n)-Ithresh)である場合は(ステップS5でNo)、電力余裕なし(不足量大)と判定してQ′(n)から補正値β1を差し引いた値をQ(n)とする(ステップS7)。補正値β1は0.2~0.5[A]とする。また、電力余裕度を判定する際のIm(n)-Ithreshの閾値δは0.3~0.6[A]程度とする。 On the other hand, if δ<(Im(n)-Ithresh) (No in step S5), it is determined that there is no power margin (a large shortage), and the value obtained by subtracting the correction value β1 from Q'(n) is set to Q(n) (step S7). The correction value β1 is set to 0.2 to 0.5 [A]. Furthermore, the threshold value δ of Im(n)-Ithresh when determining the power margin is set to approximately 0.3 to 0.6 [A].

図12の条件4は、(Im(n)-Ithresh)>δである場合の定着電流Q(n)と二次側電流Ieng(n)を示している。条件5の左のグラフのようにIm(n)がIthreshを超えており、且つ超過量がδよりも大きい場合、Q(n)=Q′(n)-β1として右のグラフのようにIm(n)をIthreshよりも低い値まで低下させる。 Condition 4 in Figure 12 shows the fixing current Q(n) and secondary current Ieng(n) when (Im(n) - Ithresh) > δ. If Im(n) exceeds Ithresh and the excess amount is greater than δ, as in the left graph of condition 5, Q(n) = Q'(n) - β1, and Im(n) is reduced to a value lower than Ithresh, as in the right graph.

そして、設定されたQ(n)がQmaxを超えるか否かを判定し(ステップS8)、Q(n)>Qmaxである場合は(ステップS8でYes)Q(n)=Qmaxとする(ステップS9)。 Then, it is determined whether the set Q(n) exceeds Qmax (step S8), and if Q(n) > Qmax (Yes in step S8), Q(n) = Qmax (step S9).

以上説明したように、本実施形態の電流制御例によれば、装置総電流Im(n)が総電流閾値Ithreshを超過した場合の総電流閾値制御における補正量を、電力余裕度に応じて複数段階に設定する。これにより、定着装置13に配分可能な電流をできるだけ大きく維持しつつ、装置総電流Im(n)が定格電流Imaxを超えることがないような電力制御システムとなる。 As described above, according to the current control example of this embodiment, the correction amount in the total current threshold control when the device total current Im(n) exceeds the total current threshold Ithresh is set in multiple stages according to the power margin. This results in a power control system that keeps the current that can be allocated to the fixing device 13 as large as possible while preventing the device total current Im(n) from exceeding the rated current Imax.

また、超過電流値(Im(n)-Ithresh)の大きさに着目し、Im(n)-Ithreshが大きい場合にQ′(n)から補正値β1を差し引いた値をQ(n)とする。これにより、装置総電流Im(n)が総電流閾値Ithreshを超過した場合の定着上限電流Q(n)の補正量を大きめにとることができ、定格電流Imaxとの差が大きくなる。従って、二次側負荷60の動作が重なった場合でも装置総電流Im(n)が定格電流Imaxを超える危険性を低減することができる。 Focusing on the magnitude of the excess current value (Im(n) - Ithresh), when Im(n) - Ithresh is large, Q(n) is calculated by subtracting the correction value β1 from Q'(n). This allows a larger correction amount for the upper fixing current Q(n) when the total device current Im(n) exceeds the total current threshold Ithresh, and the difference with the rated current Imax becomes larger. Therefore, even if the operations of the secondary loads 60 overlap, the risk of the total device current Im(n) exceeding the rated current Imax can be reduced.

なお、上記の制御例では、電力余裕なし(不足量大)の場合(δ<(Im(n)-Ithresh)である場合)にQ′(n)から補正値β1を差し引いた値をQ(n)としたが、超過電流値(Im(n)-Ithresh)に補正係数β2を乗じた値をQ(n-1)から差し引いて算出されたQ′(n)をQ(n)としてもよい。補正係数β2は1.5~3とする。 In the above control example, when there is no power margin (large shortage) (when δ<(Im(n)-Ithresh)), Q(n) is calculated by subtracting the correction value β1 from Q'(n). However, Q(n) may also be calculated by subtracting the value obtained by multiplying the excess current value (Im(n)-Ithresh) by the correction coefficient β2 from Q(n-1). The correction coefficient β2 should be 1.5 to 3.

また、本制御例のように、CT基板57により二次側電流Iengを検知し、式(2)により定着上限電流Q(n-1)とIeng(n)から装置総電流Im(n)を算出する構成では、CT基板57の測定値に定着電力制御の応答性は影響しない。また、式(3)により算出したQ(n)にも定着電力制御は影響しない。従って、上記計算によるQ(n)の補正では、定着電力制御や総電流制御が不安定になることはない。従って、加熱部23が誘導加熱(IH)式ヒーターであってもハロゲンヒーターであっても、同様の総電流閾値制御のみで対応できる。 In addition, in a configuration like this control example where the secondary current Ieng is detected by the CT board 57 and the total device current Im(n) is calculated from the upper limit fixing current Q(n-1) and Ieng(n) using equation (2), the responsiveness of the fixing power control does not affect the measurement value of the CT board 57. Furthermore, the fixing power control does not affect Q(n) calculated using equation (3). Therefore, the correction of Q(n) using the above calculation does not cause the fixing power control or total current control to become unstable. Therefore, whether the heating unit 23 is an induction heating (IH) heater or a halogen heater, it can be handled with just the same total current threshold control.

なお、本実施形態においても、第1実施形態の第2の制御例と同様に、画像形成装置100のシーケンスタイミング(動作状態)に着目して電力余裕度を判定し、電力余裕度に応じて定着上限電流Q(n)の補正量設定を複数設けることもできる。 In this embodiment, as in the second control example of the first embodiment, the power margin can be determined by focusing on the sequence timing (operating state) of the image forming device 100, and multiple correction amount settings for the fixing upper limit current Q(n) can be set according to the power margin.

その他、本発明は上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記各実施形態では、加熱部23がハロゲンヒーターである場合に、交流電圧の通電dutyを制御して電力制御を行うこととしたが、定着電力制御基板53に電流検知回路および電圧検知回路を組み込んで電流、電圧をモニターすることで電力制御を行ってもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiments, when the heating unit 23 is a halogen heater, power control is performed by controlling the current duty of the AC voltage, but power control may be performed by incorporating a current detection circuit and a voltage detection circuit in the fixing power control board 53 and monitoring the current and voltage.

また、上記各実施形態においては、被加熱回転体として無端状の定着ベルト21がニップ形成部材24に対して摺動する摺動ベルト方式の定着装置13を例示したが、例えば定着ベルト21を定着ローラーに巻き付けた一軸ベルト方式や、定着ベルト21を定着ローラーと加熱ローラーとに張架した二軸ベルト方式の定着装置、或いは定着ベルト21以外の被加熱回転体を備えた定着装置にも全く同様に適用できるのはもちろんである。 In addition, in each of the above embodiments, a sliding belt type fixing device 13 in which an endless fixing belt 21 slides against a nip forming member 24 as a heated rotating body is exemplified, but it is of course possible to apply the present invention in exactly the same way to a fixing device using a uniaxial belt type in which the fixing belt 21 is wrapped around a fixing roller, a biaxial belt type in which the fixing belt 21 is stretched between a fixing roller and a heating roller, or a fixing device equipped with a heated rotating body other than the fixing belt 21.

また、画像形成装置100は図1に示したようなタンデム型のカラープリンターに限らず、モノクロ複写機やデジタル複合機、ファクシミリやレーザープリンター等、定着装置を備えた種々の画像形成装置に適用可能である。 In addition, the image forming device 100 is not limited to a tandem type color printer as shown in FIG. 1, but can be applied to various image forming devices equipped with a fixing device, such as monochrome copiers, digital multifunction machines, facsimiles, and laser printers.

本発明は、被加熱回転体と加圧部材で形成される定着ニップ部に記録媒体を挿通して、トナー像に熱と圧力を加えて記録媒体上にトナー像を溶融定着させる定着装置を備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、画像形成装置に入力される総電流が制限値を超えることを確実に抑制しつつ、定着装置に最大限の電力を供給可能にする画像形成装置を提供することができる。 The present invention can be used in an image forming apparatus equipped with a fixing device that applies heat and pressure to a toner image by inserting the recording medium into a fixing nip formed by a heated rotating body and a pressure member to melt and fix the toner image onto the recording medium. By using the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus that can supply maximum power to the fixing device while reliably preventing the total current input to the image forming apparatus from exceeding a limit value.

Pa~Pd 画像形成部
13 定着装置
21 定着ベルト(被加熱回転体)
22 加圧ローラー(加圧回転体)
23 加熱部
30 加圧機構
47 サーミスター(温度検知部)
50 電力制御回路
51 電力供給部
52 低圧電源
51a 第1電力供給部
51b 第2電力供給部
53 定着電力制御基板
55 二次側電力制御基板
57 CT基板
60 二次側負荷
90 制御部
100 画像形成装置
N 定着ニップ部
S 用紙(記録媒体)
Pa to Pd: image forming section; 13: fixing device; 21: fixing belt (heated rotating body);
22 Pressure roller (pressure rotating body)
23 Heating unit 30 Pressurizing mechanism 47 Thermistor (temperature detection unit)
50 Power control circuit 51 Power supply unit 52 Low voltage power supply 51a First power supply unit 51b Second power supply unit 53 Fixing power control board 55 Secondary power control board 57 CT board 60 Secondary load 90 Control unit 100 Image forming apparatus N Fixing nip unit S Paper (recording medium)

Claims (8)

記録媒体にトナー像を形成する画像形成部と、
被加熱回転体と、
前記被加熱回転体に所定の定着ニップ圧で圧接されて定着ニップ部を形成する加圧回転体と、
前記被加熱回転体を加熱する加熱部と、
前記被加熱回転体の温度を検知する温度検知部と、
を備え、前記定着ニップ部を通過する前記記録媒体を加熱および加圧することにより前記トナー像を前記記録媒体に定着する定着処理を行う定着装置と、
商用電源に接続され、前記定着装置を含む画像形成装置全体に電力を供給する電力供給部と、
前記温度検知部の検知結果に基づいて決定される電流指示値Iht(n)が定着上限電流Q(n)以下である場合、前記加熱部に流れる定着電流Ifuserを前記電流指示値Iht(n)に決定し、前記電流指示値Iht(n)が前記定着上限電流Q(n)より大きい場合、前記定着電流Ifuserを前記定着上限電流Q(n)に決定する制御部と、
を備えた画像形成装置において、
前記制御部は、
画像形成時に、装置総電流Im(n)が、前記画像形成装置の定格電流Imaxよりも所定値αだけ低い総電流閾値Ithreshを超える場合、前記装置総電流Im(n)が前記定格電流Imaxを超えないように、総電流閾値制御によって前記定着上限電流Q(n)を設定するとともに、前記画像形成装置の電力余裕度に基づいて前記定着上限電流Q(n)を複数段階に補正し、
前記制御部は、前記装置総電流Im(n)が前記総電流閾値Ithreshを超える場合、前記装置総電流Im(n)と前記総電流閾値Ithreshとの差分である超過電流値Im(n)-Ithreshに基づいて前記電力余裕度を判定するとともに、前回の前記定着上限電流Q(n-1)から前記超過電流値Im(n)-Ithreshを差し引いた仮上限値Q′(n)を算出し、
前記超過電流値Im(n)-Ithreshが所定値δ以下である場合、前記定着上限電流Q(n)を前記仮上限値Q′(n)に設定し、前記超過電流値Im(n)-Ithreshが所定値δを超える場合、前記定着上限電流Q(n)を前記仮上限値Q′(n)よりも小さい値に設定することを特徴とする画像形成装置。
an image forming unit that forms a toner image on a recording medium;
A heated rotating body;
a pressure rotating body that is pressed against the heated rotating body at a predetermined fixing nip pressure to form a fixing nip portion;
A heating unit that heats the heated rotating body;
A temperature detection unit that detects the temperature of the heated rotating body;
a fixing device that performs a fixing process of fixing the toner image onto the recording medium by applying heat and pressure to the recording medium passing through the fixing nip portion;
a power supply unit connected to a commercial power source and supplying power to the entire image forming apparatus including the fixing device;
a control unit that, when a current command value Iht(n) determined based on a detection result of the temperature detection unit is equal to or smaller than an upper limit fixing current Q(n), determines a fixing current Ifuser flowing through the heating unit to be the current command value Iht(n), and, when the current command value Iht(n) is greater than the upper limit fixing current Q(n), determines the fixing current Ifuser to be the upper limit fixing current Q(n);
In an image forming apparatus comprising:
The control unit is
when the total device current Im(n) exceeds a total current threshold Ithresh that is lower than a rated current Imax of the image forming device by a predetermined value α during image formation, the fixing upper limit current Q(n) is set by total current threshold control so that the total device current Im(n) does not exceed the rated current Imax, and the fixing upper limit current Q(n) is corrected in multiple stages based on a power margin of the image forming device;
when the device total current Im(n) exceeds the total current threshold Ithresh, the control unit determines the power margin based on an excess current value Im(n)-Ithresh which is a difference between the device total current Im(n) and the total current threshold Ithresh, and calculates a tentative upper limit value Q'(n) by subtracting the excess current value Im(n)-Ithresh from the previous fixing upper limit current Q(n-1),
an image forming apparatus, characterized in that, when the excess current value Im(n)-Ithresh is equal to or smaller than a predetermined value δ, the fixing upper limit current Q(n) is set to the tentative upper limit value Q'(n), and, when the excess current value Im(n)-Ithresh exceeds a predetermined value δ, the fixing upper limit current Q(n) is set to a value smaller than the tentative upper limit value Q'(n) .
記録媒体にトナー像を形成する画像形成部と、
被加熱回転体と、
前記被加熱回転体に所定の定着ニップ圧で圧接されて定着ニップ部を形成する加圧回転体と、
前記被加熱回転体を加熱する加熱部と、
前記被加熱回転体の温度を検知する温度検知部と、
を備え、前記定着ニップ部を通過する前記記録媒体を加熱および加圧することにより前記トナー像を前記記録媒体に定着する定着処理を行う定着装置と、
商用電源に接続され、前記定着装置を含む画像形成装置全体に電力を供給する電力供給部と、
前記温度検知部の検知結果に基づいて決定される電流指示値Iht(n)が定着上限電流Q(n)以下である場合、前記加熱部に流れる定着電流Ifuserを前記電流指示値Iht(n)に決定し、前記電流指示値Iht(n)が前記定着上限電流Q(n)より大きい場合、前記定着電流Ifuserを前記定着上限電流Q(n)に決定する制御部と、
を備えた画像形成装置において、
前記制御部は、
画像形成時に、装置総電流Im(n)が、前記画像形成装置の定格電流Imaxよりも所定値αだけ低い総電流閾値Ithreshを超える場合、前記装置総電流Im(n)が前記定格電流Imaxを超えないように、総電流閾値制御によって前記定着上限電流Q(n)を設定するとともに、前記画像形成装置の電力余裕度に基づいて前記定着上限電流Q(n)を複数段階に補正し、
前記制御部は、前記装置総電流Im(n)が前記総電流閾値Ithreshを超える場合、前記装置総電流Im(n)と前記総電流閾値Ithreshとの差分である超過電流値Im(n)-Ithreshを前回の前記定着上限電流Q(n-1)から差し引いた仮上限値Q′(n)を算出し、
被加熱回転体の温度を待機温度まで昇温させるウォームアップ後に所定時間が経過している場合、前記定着上限電流Q(n)を前記仮上限値Q′(n)に設定し、前記ウォームアップ後に所定時間が経過していない場合、前記定着上限電流Q(n)を前記仮上限値Q′(n)よりも小さい値に設定することを特徴とする画像形成装置。
an image forming unit that forms a toner image on a recording medium;
A heated rotating body;
a pressure rotating body that is pressed against the heated rotating body at a predetermined fixing nip pressure to form a fixing nip portion;
A heating unit that heats the heated rotating body;
A temperature detection unit that detects the temperature of the heated rotating body;
a fixing device that performs a fixing process of fixing the toner image onto the recording medium by applying heat and pressure to the recording medium passing through the fixing nip portion;
a power supply unit connected to a commercial power source and supplying power to the entire image forming apparatus including the fixing device;
a control unit that, when a current command value Iht(n) determined based on a detection result of the temperature detection unit is equal to or smaller than an upper limit fixing current Q(n), determines a fixing current Ifuser flowing through the heating unit to be the current command value Iht(n), and, when the current command value Iht(n) is greater than the upper limit fixing current Q(n), determines the fixing current Ifuser to be the upper limit fixing current Q(n);
In an image forming apparatus comprising:
The control unit is
when the total device current Im(n) exceeds a total current threshold Ithresh that is lower than a rated current Imax of the image forming device by a predetermined value α during image formation, the fixing upper limit current Q(n) is set by total current threshold control so that the total device current Im(n) does not exceed the rated current Imax, and the fixing upper limit current Q(n) is corrected in multiple stages based on a power margin of the image forming device;
when the device total current Im(n) exceeds the total current threshold Ithresh, the control unit calculates a provisional upper limit value Q'(n) by subtracting an excess current value Im(n)-Ithresh, which is a difference between the device total current Im(n) and the total current threshold Ithresh, from the previous fixing upper limit current Q(n-1);
an image forming apparatus, characterized in that, when a predetermined time has elapsed after a warm-up for raising the temperature of a heated rotating body to a standby temperature, the fixing upper limit current Q(n) is set to the provisional upper limit value Q'(n), and, when the predetermined time has not elapsed after the warm-up, the fixing upper limit current Q(n) is set to a value smaller than the provisional upper limit value Q'(n) .
前記電力供給部から供給される前記装置総電流Im(n)を検知する総電流検知部を備え、前記制御部は、前記総電流検知部により検知された前記装置総電流Im(n)と、前記総電流閾値Ithreshとを比較して前記定着上限電流Q(n)を設定する前記総電流閾値制御を行うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。 3. The image forming apparatus according to claim 1, further comprising a total current detection unit that detects the device total current Im(n) supplied from the power supply unit, and the control unit performs the total current threshold control to set the upper limit fixing current Q(n) by comparing the device total current Im( n ) detected by the total current detection unit with the total current threshold Ithresh. 前記制御部は、前記装置総電流Im(n)が前記総電流閾値Ithresh以下の場合は総電流PID制御により前記定着上限電流Q(n)を設定し、前記装置総電流Im(n)が前記総電流閾値Ithreshを超える場合は前記総電流閾値制御により前記定着上限電流Q(n)を設定する二段階制御を行うことを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。 4. The image forming apparatus according to claim 3, wherein the control unit performs two-stage control to set the upper limit fixing current Q(n) by total current PID control when the total device current Im(n) is equal to or less than the total current threshold Ithresh, and to set the upper limit fixing current Q(n) by total current threshold control when the total device current Im(n) exceeds the total current threshold Ithresh . 前記加熱部は、前記被加熱回転体の発熱層を誘導加熱によって発熱させる誘導加熱式のヒーターであることを特徴とする請求項に記載の画像形成装置。 5. The image forming apparatus according to claim 4 , wherein the heating section is an induction heater that generates heat by induction heating a heat generating layer of the heated rotating body. 前記電力供給部は、
前記商用電源に接続され、前記定着装置に電力を供給する第1電力供給部と、
前記商用電源に接続され、前記定着装置以外の負荷である二次側負荷に電力を供給する第2電力供給部と、
で構成され、
前記第2電力供給部から供給される二次側電流Ieng(n)を検知する二次側電流検知部を備え、
前記制御部は、前記二次側電流検知部で検知された前記二次側電流Ieng(n)に、前回設定された定着上限電流Q(n-1)を加算して前記装置総電流Im(n)を算出し、算出された前記装置総電流Im(n)と前記総電流閾値Ithreshとを比較して前記定着上限電流Q(n)を設定する前記総電流閾値制御を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の画像形成装置。
The power supply unit includes:
a first power supply unit connected to the commercial power source and supplying power to the fixing device;
a second power supply unit connected to the commercial power source and supplying power to a secondary load other than the fixing device;
It is composed of
a secondary current detection unit that detects a secondary current Ieng(n) supplied from the second power supply unit,
6. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit performs the total current threshold control to calculate the total device current Im(n) by adding a previously set upper limit fixing current Q(n-1) to the secondary side current Ieng(n) detected by the secondary side current detection unit, and to set the upper limit fixing current Q(n) by comparing the calculated total device current Im(n) with the total current threshold Ithresh .
前記制御部は、前記超過電流値Im(n)-Ithreshが所定値δを超える場合、または前記被加熱回転体の温度を待機温度まで昇温させるウォームアップ後に所定時間が経過していない場合、前記仮上限値Q′(n)から補正量β1を減算した値を前記定着上限電流Q(n)に設定することを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれかに記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 6, characterized in that when the excess current value Im(n) - Ithresh exceeds a predetermined value δ, or when a predetermined time has not elapsed after a warm-up for raising the temperature of the heated rotating body to a standby temperature, the control unit sets a value obtained by subtracting a correction amount β1 from the provisional upper limit value Q'(n) to the upper limit fixing current Q(n) . 前記制御部は、前記超過電流値Im(n)-Ithreshが所定値δを超える場合、または前記被加熱回転体の温度を待機温度まで昇温させるウォームアップ後に所定時間が経過していない場合、前記超過電流値Im(n)-Ithreshに補正係数β2を乗じた値を前回の前記定着上限電流Q(n-1)から減算して算出された前記仮上限値Q′(n)を前記定着上限電流Q(n)に設定することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の画像形成装置。 7. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit sets the fixing upper limit current Q(n) to the provisional upper limit value Q'(n) calculated by multiplying the excess current value Im(n)-Ithresh by a correction coefficient β2 and subtracting the value obtained by multiplying the excess current value Im(n)-Ithresh by a correction coefficient β2 from the previous fixing upper limit current Q(n-1), when the excess current value Im(n)-Ithresh exceeds a predetermined value δ or when a predetermined time has not elapsed after a warm-up for raising the temperature of the heated rotating body to a standby temperature.
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