JP2016122038A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1,図2において、画像形成装置1は、例えば、複写機、プリンタまたはファクシミリ、もしくは、これらの機能を備えた複合機であって、シート状の印刷媒体(例えば用紙)にフルカラー画像を印刷する。そのために、画像形成装置1は、大略的に、給紙部2と、レジストローラ対3と、画像形成部4と、定着器5と、制御回路基板6と、電源部7と、表示部8と、を備える。
次に、図2を参照して、本実施形態の要部、つまり、定着器5、制御回路基板6および電源部7の構成について説明する。
図2に示すように、定着器5は、互いに当接してニップを形成する加熱ローラ51および加圧ローラ52を備える。両ローラ51,52は、画像形成装置1の前後方向に延在しており、制御部CC2からの制御信号に基づき回転する。
また、加熱ローラ51において、芯金の内部には、輻射ヒータ53が内蔵される。輻射ヒータ53は、典型的にはハロゲンヒータであって、光加熱方式によるヒータである。また、輻射ヒータ53は、前後方向に所定の発光長(例えば310mm程度)を有し、例えば1000W以上の消費電力を有する。
低圧電源回路71は、大略的に、第一ヒューズF1と、第一全波整流回路711と、アクティブフィルタ712と、第一DC/DCコンバータ713と、第二DC/DCコンバータ714と、電流検出用の第一抵抗R1および第二抵抗R2と、電源制御回路CC1と、を含む。
電源制御回路CC1は、入力電流I24V,IV5の値に、+24V,+5Vを乗算した値(つまり、低圧電源回路71の消費電力)を表す信号Poutを制御部CC2に出力する。
なお、第二検出器S2は、他にも、前述の全波整流回路721よりも後段に設けられても良い。換言すると、ヒータ用電源回路72で生成されたPWM電流を検出しても良い。
次に、図3等を参照して、本実施形態の要部の動作について説明する。
まず、画像形成装置1の電源が投入されると、周知のウォームアップ動作が開始される(S01)。その後、画像形成装置1に印刷ジョブが外部のパーソナルコンピュータ等(図示せず)から届くと、印刷ジョブの実行を開始すると共に、定着温度制御を行う(S02)。
印刷ジョブの開始後、制御部CC2は、検出部S1の検出温度TEMPに基づくPID制御(Proportional−Integral−Derivative制御)等により、デューティ比を決定する。その後、制御部CC2は、前述の制御信号PWMRを生成し、ヒータ制御回路CC3に出力する。ヒータ制御回路CC3は、入力制御信号PWMRに従ってスイッチング素子Q3をオンオフし、これによって、輻射ヒータ53には電流Iinh供給される。かかる温度制御により、輻射ヒータ53の温度が目標温度で略一定にされる。
Iinh/Iinr=(Vin/Vinr)0.54 …(1)
上式(1)を変形すると、次式(1’)が得られる。
Iinh=Iinr×(Vin/Vinr)0.54 …(1’)
Iinr=Wr/Vinr …(2)
Iinh(D)=Iinh×((Vin×D×ηh)/Vinr)0.54 (3)
また、上式(3)を変形すると、次式(3’)となる。
Iinlv=Pout/(ηlv×cosφlv×Vin) …(4)
ここで、ηlv,cosφlvは既知であるため、制御部CC2により予め保持される。制御部CC2は、上式(4)に、既知のηlv,cosφlvと、信号IHが示すPoutと、上式(3’)から求められるVinとを代入して、Iinlvを求める(S05)。
Iin=Iinh+Iinlv
=Iinh+Pout/(ηlv×cosφlv×Vin) …(5)
制御部CC2は、上式(5)に、入力信号IHから得られるIinhと、上式(4)から求められるIinhとを代入して、Iinを求める(S06)。
以上説明したように、本画像形成装置1によれば、輻射ヒータ53に流れる電流Iinhを検出することで、入力電圧Vinそのものを算出できる。また、算出した入力電圧Vinから、ヒータ用電源回路72に並列接続された低圧電源回路71への入力電流Iinlvを求めることができる。これらに基づき、画像形成装置1の電源コードに流れる電流値Iinを交流電源Vacの定格電流以下になるように、本画像形成装置1は適切に制御できる。
なお、第二検出器S2は、上記の通り、ヒータ用電源回路72への入力電流を検出している。この入力電流が過大になった時、制御部CC2は、制御信号PWMRが示すデューティ比を小さくして、入力電流を抑制しても良い。
上記実施形態では、輻射ヒータ53の定格電力Wrが一定であるとして説明した。しかし、通常、輻射ヒータ53の定格電力Wrには±3%程度の固体差がある。この個体差を補償すべく、例えば、生産ラインにおいて、輻射ヒータ53の抵抗値が安定後に、製造業者は、定格入力電圧の印加時のヒータ用電源回路72への入力電流Iinrを測定して、制御部CC2に格納する。かかる入力電流値Iinrを、制御部CC2はS04で使用する。
また、図4に示すように、制御部CC2は、S04で求めた入力電圧Vinが画像形成装置1の使用範囲外である場合には(S010)、画像形成装置1の動作保証が出来ない旨を表示部8に表示したり、画像形成装置1の動作を停止させたりしても良い(S011)。
5 定着器
53 輻射ヒータ
S1 第一検出部
S2 第二検出部
CC2 制御部
7 電源部
71 低圧電源回路
72 ヒータ用電源回路
724 平滑回路
8 表示部
Claims (12)
- 輻射ヒータを内蔵した定着器と、
前記定着器の温度を検出可能な第一検出部と、
交流電源から直流電圧を生成し降圧して、前記輻射ヒータに印加可能なヒータ用電源回路と、
前記第一検出部の検出結果に基づきデューティ比を決定し、決定したデューティ比で前記ヒータ用電源回路の出力電流をPWM制御する制御部と、
前記ヒータ用電源回路への入力電流の検出可能な第二検出部と、を備え、
前記制御部は、前記第二検出部の検出結果と、前記輻射ヒータにおける電流と電圧との関係と、決定したデューティ比とから、前記輻射ヒータへの入力電圧を求め、求めた入力電圧に基づき、画像形成装置の動作を制御する、画像形成装置。 - 前記第二検出部の検出結果から、前記交流電源の周期よりも長い周期で実効値または平均値を求める平滑回路をさらに備える、請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、前記輻射ヒータの抵抗変化が安定した後に、前記第二検出部の検出結果と、前記輻射ヒータにおける電流と電圧との関係と、前記予め定められたデューティ比とから、前記輻射ヒータへの入力電圧を求める、請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 前記第二検出部は、前記ヒータ用電源回路への入力交流電流、および、前記ヒータ用電源回路で生成された直流電流のいずれかを検出可能に配置される、請求項1〜3のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記第二検出部は、前記ヒータ用電源回路への入力電流の制御に用いられる、請求項1〜5のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、
前記ヒータ用電源回路の出力電流を、前記予め定められたデューティ比としての100%でPWM制御し、かつ、前記輻射ヒータの抵抗変化が安定した状態で、前記輻射ヒータに定格入力電圧を印加時における入力電流値を、前記第二検出部の検出結果より求めて記憶し、
記憶した前記輻射ヒータの入力電流値と、前記輻射ヒータの、入力電流に対する入力電圧の特性とに基づいて、前記輻射ヒータの入力電圧を求める、請求項1〜6のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記PWM制御は、パルス幅が等間隔なPWM制御であって、前記輻射ヒータへの入力電圧と入力電流との間の力率が100%となる、請求項1〜7のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記輻射ヒータ以外の負荷に印加される電圧を生成する低圧電源回路をさらに備え、
前記制御部はさらに、
前記低圧電源回路の消費電力を求め、求めた前記低圧電源回路の出力電圧と、求めた前記輻射ヒータへの入力電圧と、前記画像形成装置の動作モードにより既知の力率とにより、前記低圧電源回路への入力電流値を求め、
求めた前記低圧電源回路への入力電流と、求めた前記輻射ヒータへの入力電流との合成電流を求める、請求項5〜8のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記制御部はさらに、求めた前記合成電流の値が所定値以下となるように、前記画像形成装置を制御する、請求項9に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、前記画像形成装置による印刷動作を停止させ、もしくは、印刷速度を低下させる、請求項10に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、求めた前記輻射ヒータへの入力電圧が所定値を超える場合には、前記画像形成装置の動作を停止させ、もしくは、その旨を報知する、請求項1〜9のいずれかに記載の画像形成装置。
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