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JP2018151518A - Image forming apparatus and control method - Google Patents

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JP2018151518A
JP2018151518A JP2017047467A JP2017047467A JP2018151518A JP 2018151518 A JP2018151518 A JP 2018151518A JP 2017047467 A JP2017047467 A JP 2017047467A JP 2017047467 A JP2017047467 A JP 2017047467A JP 2018151518 A JP2018151518 A JP 2018151518A
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JP
Japan
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control
image forming
phase control
forming apparatus
wave number
Prior art date
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Pending
Application number
JP2017047467A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
浩平 星野
Kohei Hoshino
浩平 星野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Finetech Nisca Inc
Original Assignee
Canon Finetech Nisca Inc
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Publication date
Application filed by Canon Finetech Nisca Inc filed Critical Canon Finetech Nisca Inc
Priority to JP2017047467A priority Critical patent/JP2018151518A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus that can effectively reduce harmonic current distortion.SOLUTION: An image forming apparatus comprises: fixing means that heats a sheet on which a developer image is formed to fix the developer image to the sheet; and control means that controls the fixing means through phase control to an AC power supply and controls the fixing means by changing the phase control to wave number control according to the state of harmonic current distortion.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、複写機、プリンタ装置、ファクシミリ装置、複合機などの画像形成装置に関し、特に、シートに画像を定着させる定着部の制御方法に関する。   The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer device, a facsimile machine, and a multifunction machine, and more particularly, to a fixing unit control method for fixing an image on a sheet.

画像形成装置は、記録紙やOHPシート等のシート(記録媒体)に、未定着トナー像を形成し、その後、シートにトナー像を定着させて定着画像とする。シートにトナー像を定着させる定着部としては、ハロゲンヒータを熱源とする熱ローラ式のものや、セラミックヒータを熱源とするフィルム定着式のものが用いられている。熱容量の極めて小さなフィルムを内部から加熱するフィルム定着方式の定着部は、エネルギー効率が高く、昇温速度が大きい。そのため、印刷時のみ加熱すればよく、電源オンから印刷可能状態になるまでの時間が短く、待機時の消費電力も小さいという利点を有する。   The image forming apparatus forms an unfixed toner image on a sheet (recording medium) such as recording paper or an OHP sheet, and then fixes the toner image on the sheet to obtain a fixed image. As a fixing unit for fixing a toner image on a sheet, a heat roller type using a halogen heater as a heat source or a film fixing type using a ceramic heater as a heat source is used. A fixing portion of a film fixing system that heats a film having a very small heat capacity from the inside has high energy efficiency and a high temperature increase rate. For this reason, it is sufficient to heat only at the time of printing, and there is an advantage that the time from the power-on to the printing ready state is short and the power consumption during standby is small.

一般に、定着部のヒータはトライアック等のスイッチング素子を介して交流電源に接続されており、この交流電源により電力が供給される。定着部には温度検出素子、例えばサーミスタが設けられる。制御部は、温度検出素子が検出する温度に基づきスイッチング素子をオン・オフ制御することにより、ヒータへの電力供給をオン・オフし、これにより、定着部の温度が目標温度となる様に制御する。セラミックヒータのオン・オフ制御は、位相制御、波数制御又は位相制御と波数制御の組み合わせにより行われる。位相制御は、交流電源の1半波内の任意の位相角でヒータをオンにする電力制御方式である。波数制御は、ヒータのオン・オフを交流電源の半波単位で行う電力制御方式である。位相制御と波数制御を組み合わせた制御は、複数半波を1制御周期とし一部の半波を波数制御、他の半波を位相制御する電力制御方式である。   In general, the heater of the fixing unit is connected to an AC power source via a switching element such as a triac, and power is supplied by the AC power source. The fixing unit is provided with a temperature detection element such as a thermistor. The controller turns on / off the power supply to the heater by turning on / off the switching element based on the temperature detected by the temperature detecting element, thereby controlling the temperature of the fixing unit to be the target temperature. To do. On / off control of the ceramic heater is performed by phase control, wave number control, or a combination of phase control and wave number control. Phase control is a power control method in which the heater is turned on at an arbitrary phase angle within one half wave of the AC power supply. The wave number control is a power control method in which the heater is turned on / off in units of half wave of the AC power supply. Control in which phase control and wave number control are combined is a power control method in which a plurality of half waves are set as one control period, some half waves are wave number controlled, and other half waves are phase controlled.

位相制御を選択するのは、いわゆるフリッカや定着部の温度リップルを抑えるためである。フリッカとは、装置の負荷電流変動と、装置に接続されている交流電源の内部インピーダンスや屋内配電網によるインピーダンスの影響で、交流電源の電圧の急激な変動が発生し、同じ交流電源に接続されている照明機器がちらつく等の現象をさす。位相制御は交流電源の1半波の任意の位相角でヒータをオンにするため、制御周期が小さく、フリッカの発生を抑えることができる。また、制御周期が小さいため、定着部の温度制御の応答性が速く、定着部の温度リップルを小さくできるという長所がある。一方、位相制御は交流電源の1半波内の任意の位相角で通電させるため、急激な電流変動を生じさせる。急激な電流変動を有する電流波形は、交流電源の基本周波数(例えば50Hzや60Hz)の逓倍周波数成分を多く含んだ電流波形、いわゆる高調波電流歪を多く含む電流波形となる。そのため、この高調波電流歪による電子機器間の誤動作の発生または交流電源電圧波形の歪発生等を引き起こすことがある。   The reason why the phase control is selected is to suppress so-called flicker and temperature ripple of the fixing unit. Flicker is a change in the load current of the device and the influence of the internal impedance of the AC power supply connected to the device and the impedance of the indoor power distribution network. This refers to a phenomenon such as flickering lighting equipment. In the phase control, since the heater is turned on at an arbitrary phase angle of one half wave of the AC power supply, the control cycle is small and the occurrence of flicker can be suppressed. In addition, since the control cycle is small, there is an advantage that the temperature control response of the fixing unit is fast and the temperature ripple of the fixing unit can be reduced. On the other hand, since the phase control is energized at an arbitrary phase angle within one half wave of the AC power supply, a sudden current fluctuation occurs. A current waveform having a rapid current fluctuation is a current waveform including a large number of frequency components of the fundamental frequency (for example, 50 Hz or 60 Hz) of the AC power supply, that is, a current waveform including a large amount of so-called harmonic current distortion. For this reason, malfunctions between electronic devices due to the harmonic current distortion or distortion of the AC power supply voltage waveform may occur.

波数制御を選択する理由としては、高調波電流歪の抑制が挙げられる。波数制御はヒータのオン・オフ制御を電源電圧の0V近傍(ゼロクロスポイント)で行うため急激な電流変動が少なく、交流電源の半波の途中でヒータをオンにする位相制御よりも高調波電流歪が発生しにくい。しかし、高調波電流歪の抑制に効果があるものの、半波ごとの負荷電流変動が大きいため、交流電源の電圧変動が大きくなり、フリッカが発生しやすい。   The reason for selecting wave number control is suppression of harmonic current distortion. Since the wave number control controls the heater on / off near 0V (zero cross point) of the power supply voltage, there is less sudden current fluctuation, and harmonic current distortion than the phase control that turns on the heater in the middle of the half wave of the AC power supply. Is unlikely to occur. However, although effective in suppressing harmonic current distortion, since the load current fluctuation for each half wave is large, the voltage fluctuation of the AC power supply becomes large and flicker is likely to occur.

位相制御と波数制御を組み合わせた制御を選択する理由としては、位相制御のみと比較して高調波電流歪の抑制に有利であり、且つ、波数制御のみと比較してフリッカ抑制に有利であることがあげられる。高調波電流歪は、使用する交流電源の電圧が高い方が、より大きく発生する傾向がある。したがって、例えば、画像形成装置が使用される地域の交流電源電圧に応じて、ヒータの制御方式をどちらか一方に固定することが行われている。例えば100〜127Vの交流電源電圧の地域向けにはフリッカに有利な位相制御方式を、220V〜240Vの交流電源電圧の地域向けには高調波電流歪に有利な波数制御方式を使用している。しかし、近年の画像形成装置の高速化による定着部のヒータ電力増大に伴い、位相制御のみでは高調波電流歪規制を満足できない場合があり、波数制御のみではフリッカ規制を満足できない場合がある。その場合、位相制御と波数制御を組み合わせた制御は、高調波電流歪規制とフリッカ規制の両方を満足する制御として有効である。   The reason for selecting control that combines phase control and wave number control is that it is advantageous for suppressing harmonic current distortion compared to phase control alone, and that it is advantageous for suppressing flicker compared to only wave number control. Can be given. Higher harmonic current distortion tends to occur more when the voltage of the AC power supply used is higher. Therefore, for example, the heater control method is fixed to either one according to the AC power supply voltage in a region where the image forming apparatus is used. For example, a phase control method that is advantageous for flicker is used for an AC power supply voltage region of 100 to 127 V, and a wave number control method that is advantageous for harmonic current distortion is used for an AC power supply voltage region of 220 V to 240 V. However, as the heater power of the fixing unit increases due to the recent increase in the speed of image forming apparatuses, the harmonic current distortion regulation may not be satisfied only by phase control, and the flicker regulation may not be satisfied only by wave number control. In that case, the control combining the phase control and the wave number control is effective as the control satisfying both the harmonic current distortion regulation and the flicker regulation.

特許文献1に記載されている様な、印刷中の温度リップルをさらに抑制するために印刷動作中は位相制御を行い、印刷動作を行っていない間は波数制御を行うことで、定着装置の温度リップルと高調波電流歪の抑制を行うことができる。   In order to further suppress the temperature ripple during printing as described in Patent Document 1, phase control is performed during the printing operation, and wave number control is performed while the printing operation is not performed. Ripple and harmonic current distortion can be suppressed.

特開2012−88443号公報JP 2012-88443 A

しかし、特許文献1に記載の構成では、印刷動作時間が長いと、位相制御を続けるため、高調波電流歪が増大する可能性がある。   However, in the configuration described in Patent Document 1, if the printing operation time is long, the phase control is continued, so that harmonic current distortion may increase.

本発明は、高調波電流歪を効果的に抑制することができる画像形成装置及び制御方法を提供するものである。   The present invention provides an image forming apparatus and a control method capable of effectively suppressing harmonic current distortion.

本発明の一態様によると、画像形成装置は、現像剤像が形成されたシートを加熱して前記シートに前記現像剤像を定着させる定着手段と、前記定着手段を交流電源に対して位相制御により制御すると共に、高調波電流歪の状態に応じて位相制御を波数制御に切り替えて制御する制御手段と、を有することを特徴とする。   According to one aspect of the present invention, an image forming apparatus includes: a fixing unit that heats a sheet on which a developer image is formed to fix the developer image on the sheet; and a phase control of the fixing unit with respect to an AC power source. And control means for switching and controlling the phase control to wave number control according to the state of harmonic current distortion.

本発明によると、高調波電流歪を効果的に抑制することができる。   According to the present invention, harmonic current distortion can be effectively suppressed.

一実施形態による画像形成装置の構成図。1 is a configuration diagram of an image forming apparatus according to an embodiment. 一実施形態による定着部の制御構成を示す図。The figure which shows the control structure of the fixing part by one Embodiment. 立ち上げ電流比率の説明図。Explanatory drawing of a starting current ratio. 電力デューティと立ち上げ電流比率の関係を示す図。The figure which shows the relationship between electric power duty and a starting current ratio. 一実施形態による定着部の温度制御のフローチャート。6 is a flowchart of temperature control of a fixing unit according to an embodiment.

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。   Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the following embodiment is an illustration and does not limit this invention to the content of embodiment. In the following drawings, components that are not necessary for the description of the embodiments are omitted from the drawings.

図1は、本実施形態による画像形成装置の構成を示す概略断面図である。画像形成装置は、画像形成装置の本体100と、本体100の上部に設けられた画像読取装置200と、を備えている。本体100には、図1の下側から上側に向かって順に、シート給送部10、画像形成部20、定着部30、シート排出部40が設けられている。また、画像形成部20、定着部30の右側には、シート再給送部50が設けられている。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the image forming apparatus according to the present embodiment. The image forming apparatus includes a main body 100 of the image forming apparatus and an image reading apparatus 200 provided on the upper portion of the main body 100. In the main body 100, a sheet feeding unit 10, an image forming unit 20, a fixing unit 30, and a sheet discharging unit 40 are provided in order from the lower side to the upper side in FIG. A sheet refeeding unit 50 is provided on the right side of the image forming unit 20 and the fixing unit 30.

シート給送部10は、給送カセット11や手差しトレイ16に積載されたシートPを画像形成部20へ給送する。シート検知センサS1は、給送カセット11にシートPが収納されているかどうかを検知するセンサである。給送カセット11に収納されたシートPは、ピックアップローラ12が回転することによって分離ローラ対13へ給送される。シートPが重送している場合は、正転ローラと反転ローラとからなる分離ローラ対13によってシートPは1枚に分離され、実線で示す給送パスPS1に搬送される。給送パスPS1に搬送されたシートPはさらに給送ローラ対14によって搬送され、レジストローラ対15によってシートPの斜行が矯正される。   The sheet feeding unit 10 feeds the sheets P stacked on the feeding cassette 11 and the manual feed tray 16 to the image forming unit 20. The sheet detection sensor S <b> 1 is a sensor that detects whether or not the sheet P is stored in the feeding cassette 11. The sheet P stored in the feeding cassette 11 is fed to the separation roller pair 13 as the pickup roller 12 rotates. When the sheet P is being double-fed, the sheet P is separated into one sheet by the separation roller pair 13 composed of a normal rotation roller and a reverse roller, and is conveyed to a feeding path PS1 indicated by a solid line. The sheet P conveyed to the feeding path PS1 is further conveyed by the feeding roller pair 14, and the skew of the sheet P is corrected by the registration roller pair 15.

レジ前センサS2は、シートPの先端がレジストローラ対15のニップに到達するタイミングを検知する。手差しトレイ16からシートPを給送する場合は、供給ローラ17及び分離パッド18によってシートPを1枚に分離して機内に引き込む。そして、シートPは、供給ローラ対19によって給送ローラ対14に向けて搬送され、レジストローラ対15で斜行が矯正される。斜行が矯正されたシートPは、レジストローラ対15によって所定のタイミングで画像形成部20に搬送される。   The pre-registration sensor S <b> 2 detects the timing at which the leading edge of the sheet P reaches the nip of the registration roller pair 15. When the sheet P is fed from the manual feed tray 16, the sheet P is separated into one sheet by the supply roller 17 and the separation pad 18 and pulled into the apparatus. Then, the sheet P is conveyed toward the feeding roller pair 14 by the supply roller pair 19, and the skew is corrected by the registration roller pair 15. The sheet P whose skew has been corrected is conveyed to the image forming unit 20 by the registration roller pair 15 at a predetermined timing.

画像形成部20の感光ドラム21は、帯電ローラ22によってその表面が均一な電位に帯電される。レーザユニット23は、画像情報に対応したレーザ光を感光ドラム21に照射する。なお、画像情報は、画像読取装置200が読み取った情報や、ネットワークや通信回線を介して画像形成装置に入力された情報である。レーザ光の照射により、感光ドラム21のレーザ光が照射された部分の電荷が除去され、これにより、感光ドラム21には画像情報に対応した静電潜像が形成される。現像ローラ24は、静電潜像にトナー(現像剤)を付着させトナー像(現像剤像)として可視化する。転写ローラ25は、転写バイアスを出力し、ニップ部N1において、感光ドラム21の現像剤像をシートPに転写する。これにより、シートPには未定着のトナー像が形成される。   The surface of the photosensitive drum 21 of the image forming unit 20 is charged to a uniform potential by the charging roller 22. The laser unit 23 irradiates the photosensitive drum 21 with laser light corresponding to the image information. Note that the image information is information read by the image reading apparatus 200 or information input to the image forming apparatus via a network or a communication line. The portion of the photosensitive drum 21 irradiated with the laser light is removed by the irradiation of the laser light, whereby an electrostatic latent image corresponding to the image information is formed on the photosensitive drum 21. The developing roller 24 attaches toner (developer) to the electrostatic latent image and visualizes it as a toner image (developer image). The transfer roller 25 outputs a transfer bias, and transfers the developer image on the photosensitive drum 21 to the sheet P at the nip portion N1. As a result, an unfixed toner image is formed on the sheet P.

トナー像が形成されたシートPは、定着部30へと搬送される。定着部30は、定着ローラ31と、定着ローラ31に接触して所定の圧力で定着ローラ31を加圧する加圧ローラ32とを含み、定着ローラ31と加圧ローラ32で定着ニップ部N2を形成している。なお、定着ローラ31は、内部に配置されたハロゲンランプ等の熱源により加熱されるアルミローラ等で構成される。トナー像が形成されたシートPは、定着ニップ部N2に送り込まれて、定着ローラ31と加圧ローラ32とで挟持搬送される過程で加熱加圧され、これにより、トナー像がシートPに定着される。   The sheet P on which the toner image is formed is conveyed to the fixing unit 30. The fixing unit 30 includes a fixing roller 31 and a pressure roller 32 that contacts the fixing roller 31 and presses the fixing roller 31 with a predetermined pressure. The fixing roller 31 and the pressure roller 32 form a fixing nip portion N2. doing. The fixing roller 31 is configured by an aluminum roller or the like that is heated by a heat source such as a halogen lamp disposed inside. The sheet P on which the toner image is formed is sent to the fixing nip portion N2 and is heated and pressed in the process of being nipped and conveyed by the fixing roller 31 and the pressure roller 32, whereby the toner image is fixed on the sheet P. Is done.

定着センサS3は、シートPの先端や後端が定着ニップ部N2を抜けたことを検知する。なお、定着部30としては、定着ローラ31で加熱する加熱ローラ方式に代えて、オンデマンド定着方式を用いることができる。オンデマンド定着方式では、セラミックヒータ等の熱源を、加圧ローラ32が端部レスフィルムを介して加圧することで定着ニップ部N2を形成する。シートPの片面のみに画像を形成する場合、トナー像が定着されたシートPは、シート排出部40へと搬送され、排出ローラ対41によって排出トレイ42へ排出される。一方、シートPの両面に画像を形成する場合、シートPは、排出ローラ対41の逆回転により両面用搬送路PS2に送り出され、他方の面に対する画像形成が行われ、その後、排出トレイ42へ排出される。   The fixing sensor S3 detects that the leading edge or the trailing edge of the sheet P has passed through the fixing nip portion N2. As the fixing unit 30, an on-demand fixing method can be used instead of the heating roller method in which the fixing roller 31 heats. In the on-demand fixing method, a fixing nip portion N2 is formed by pressurizing a heat source such as a ceramic heater through an endless film with a pressure roller 32. When an image is formed only on one side of the sheet P, the sheet P on which the toner image is fixed is conveyed to the sheet discharge unit 40 and discharged to the discharge tray 42 by the discharge roller pair 41. On the other hand, when images are formed on both sides of the sheet P, the sheet P is sent to the double-sided conveyance path PS2 by the reverse rotation of the discharge roller pair 41, image formation is performed on the other side, and then to the discharge tray 42. Discharged.

図2は、定着部30と、定着部30への電力供給の制御構成を示している。定着部30は、発熱体118及び発熱体119と、発熱体の温度(定着温度)を検出するサーミスタ120と、を備えている。メイン電源部112は、交流(AC)電源111から入力される交流電圧を、トライアック(TRIAC)116、117を介して発熱体118、119に印加する。より詳しくは、TRIAC116、117は切替部として機能し、オン状態であると、交流電圧を発熱体118、119に印加させ、オフ状態であると、交流電圧の発熱体118、119への印加を停止させる。整流回路124及びDC−DC変換器(DDC)124は、AC電源111が出力する交流電圧から、制御基板113のCPU121を動作させるための所定の直流電圧を生成し、CPU121に供給する。サーミスタ120は、定着部30の温度を検出し、検出した温度をCPU121に通知する。CPU121は、通知される温度に基づきTRIAC116、117をオン・オフ制御し、これにより、発熱体118、119の発熱を制御することで、定着部30の温度が目標温度となる様に制御する。CPU121は、定着部30の温度制御として、位相制御と波数制御を選択的に使用する。位相制御において、CPU121は、AC電源111からの交流電圧の半周期を最小制御単位とし、半周期内の任意のタイミングでTRIAC116、117をオフ状態からオン状態に駆動する。また、波数制御において、CPU121は、AC電源111からの交流電圧の半周期の整数倍の期間を最小制御単位とし、交流電圧のゼロクロス点にてTRIAC116、117の状態を変化させる。ゼロクロス検知回路115は、AC電源111からの交流電圧が0となるタイミングをCPU121に通知する。このタイミングは、CPU121がTRIAC116、117をオン・オフするタイミングの判定に使用される。なお、制御基板113には、CPU121が実行する制御プログラムや、CPU121が制御で使用するデータを格納するメモリ122が設けられる。   FIG. 2 shows a control configuration of the fixing unit 30 and power supply to the fixing unit 30. The fixing unit 30 includes a heating element 118 and a heating element 119, and a thermistor 120 that detects the temperature of the heating element (fixing temperature). The main power supply unit 112 applies an alternating voltage input from an alternating current (AC) power supply 111 to the heating elements 118 and 119 via triacs (TRIAC) 116 and 117. More specifically, the TRIACs 116 and 117 function as switching units. When the TRIACs 116 and 117 are in the on state, an alternating voltage is applied to the heating elements 118 and 119, and when they are off, the alternating voltage is applied to the heating elements 118 and 119. Stop. The rectifier circuit 124 and the DC-DC converter (DDC) 124 generate a predetermined DC voltage for operating the CPU 121 of the control board 113 from the AC voltage output from the AC power supply 111 and supply the generated DC voltage to the CPU 121. The thermistor 120 detects the temperature of the fixing unit 30 and notifies the CPU 121 of the detected temperature. The CPU 121 performs on / off control of the TRIACs 116 and 117 based on the notified temperature, and thereby controls the heat generation of the heating elements 118 and 119 so that the temperature of the fixing unit 30 becomes the target temperature. The CPU 121 selectively uses phase control and wave number control as temperature control of the fixing unit 30. In the phase control, the CPU 121 drives the TRIACs 116 and 117 from the off state to the on state at an arbitrary timing within the half cycle with the half cycle of the AC voltage from the AC power supply 111 as the minimum control unit. In the wave number control, the CPU 121 changes the state of the TRIACs 116 and 117 at the zero-cross point of the AC voltage, with a period that is an integral multiple of a half cycle of the AC voltage from the AC power supply 111 as the minimum control unit. The zero cross detection circuit 115 notifies the CPU 121 of the timing when the AC voltage from the AC power supply 111 becomes zero. This timing is used to determine the timing when the CPU 121 turns the TRIACs 116 and 117 on and off. The control board 113 is provided with a memory 122 for storing a control program executed by the CPU 121 and data used by the CPU 121 for control.

本実施形態において、CPU121は、位相制御と波数制御の切り替えを"立ち上げ電流比率"の過去所定期間における累積値により行う。まず、"立ち上げ電流比率"について図3を用いて説明する。図3の実線は、位相制御においてTRIAC116、117をオフ状態からオン状態としたときの電流波形を示している。TRIAC116、117をオフ状態からオン状態としたときの電流の変動量を、本実施形態では、図3に示す様に"立ち上げ電流値"と呼ぶものとする。本実施形態において、"立ち上げ電流比率"とは、"立ち上げ電流値"の最大値に対する"立ち上げ電流値"の比率である。言い換えると、TRIAC116、117をオフ状態からオン状態としたときの電流の最大変動量に対する電流の変動量の比率である。図3では、交流電流が最大となるタイミングで通電させているため、立ち上げ電流比率は"1"である。本実施形態では、図4に示す、電力デューティと立ち上げ電流比率との関係を、あらかじめ、メモリ122に格納しておく。なお、電力デューティとは、半波分の電力に対する発熱体118、119に供給した電力の割合である。例えば、図3に示す様に、交流電流が最大となるタイミングで通電させると、半波分の電力の50%が発熱体118、119に供給されるため、図4に示す様に、電力デューティが50%のときの立ち上げ電流比率は"1"になる。   In the present embodiment, the CPU 121 switches between phase control and wave number control based on the accumulated value of the “rising current ratio” in the past predetermined period. First, the “rising current ratio” will be described with reference to FIG. The solid line in FIG. 3 shows a current waveform when the TRIACs 116 and 117 are switched from the off state to the on state in the phase control. In this embodiment, the amount of current fluctuation when the TRIACs 116 and 117 are changed from the off state to the on state is referred to as a “rising current value” as shown in FIG. In the present embodiment, the “rising current ratio” is the ratio of the “rising current value” to the maximum value of the “rising current value”. In other words, it is the ratio of the current fluctuation amount to the maximum current fluctuation amount when the TRIACs 116 and 117 are changed from the OFF state to the ON state. In FIG. 3, since the energization is performed at the timing at which the alternating current becomes maximum, the startup current ratio is “1”. In the present embodiment, the relationship between the power duty and the rising current ratio shown in FIG. 4 is stored in the memory 122 in advance. The power duty is the ratio of power supplied to the heating elements 118 and 119 with respect to half-wave power. For example, as shown in FIG. 3, when the alternating current is maximized, 50% of the half-wave power is supplied to the heating elements 118 and 119. Therefore, as shown in FIG. The start-up current ratio when the value is 50% is "1".

出願人による実験により、高調波歪みは、立ち上げ電流比率の累積値と相関があることが分かった。したがって、本実施形態では、過去所定期間における立ち上げ電流比率の累積値の上限値を予め実験的に求めておく。例えば、立ち上げ電流比率が最大となる電力デューティ50%による位相制御を第1時間だけ行い、その後、立ち上げ電流比率が最小となる電力デューティ100%による位相制御を第2時間だけ行うことを繰り返す。そして、第1時間と第2時間をそれぞれ変化させながら高調波歪みを測定することで、高調波歪みの目標値(規制値)を満足する第1時間及び第2時間の組み合わせを求める。例えば、求めた組み合わせの中で第1時間と第2時間の和ができるだけ大きくなる組み合わせを選択し、この選択した組み合わせの和を過去所定期間とすることができる。また、選択した組み合わせにおける立ち上げ電流比率の累積値を上限値とすることができる。例えば、交流電源が50Hzで、選択した組み合わせにおける第1時間及び第2時間がそれぞれ500msであると、過去所定期間は1秒となる。また、第1時間は、50個の半波の時間に相当するため、累積値の上限値は50となる。本実施形態において、この累積値の上限値は、位相制御から波数制御に切り替える第1閾値となる。一方、本実施形態では、波数制御から位相制御に切り替えることができるかを判定するための第2閾値を第1閾値より小さい値、例えば、40に設定する。以下では、この第2閾値を下限値と呼ぶものとする。   According to experiments by the applicant, it has been found that the harmonic distortion is correlated with the cumulative value of the startup current ratio. Therefore, in this embodiment, the upper limit value of the cumulative value of the startup current ratio in the past predetermined period is experimentally obtained in advance. For example, the phase control with the power duty 50% at which the startup current ratio is maximum is performed only for the first time, and then the phase control with the power duty 100% at which the startup current ratio is minimum is performed for the second time repeatedly. . Then, by measuring the harmonic distortion while changing each of the first time and the second time, a combination of the first time and the second time that satisfies the target value (regulation value) of the harmonic distortion is obtained. For example, a combination in which the sum of the first time and the second time is as large as possible is selected from the obtained combinations, and the sum of the selected combinations can be set as a predetermined past period. Further, the cumulative value of the startup current ratio in the selected combination can be set as the upper limit value. For example, when the AC power source is 50 Hz and the first time and the second time in the selected combination are 500 ms, the past predetermined period is 1 second. Further, since the first time corresponds to the time of 50 half waves, the upper limit value of the cumulative value is 50. In the present embodiment, the upper limit value of the cumulative value is a first threshold value that switches from phase control to wave number control. On the other hand, in the present embodiment, the second threshold value for determining whether the wave number control can be switched to the phase control is set to a value smaller than the first threshold, for example, 40. Hereinafter, this second threshold value is referred to as a lower limit value.

図5は、本実施形態による定着部30の温度制御のフローチャートである。S10で、CPU121は、波数制御を開始し、S11で、温度制御を継続するかを判定する。温度制御を継続しない場合(S11でNo)、CPU121は、処理を終了する。一方、温度制御を継続する場合(S11でYes)、CPU121は、定着部30の検出温度と目標温度との差が閾値以上であるかを判定する。検出温度と目標温度との差が閾値以上(S12でYes)であると、CPU121は、S13で位相制御を開始する。また、検出温度と目標温度との差が閾値未満であると(S12でNo)、CPU121は、S18で、定着部30をシートが通過中であるかを判定する。定着部30をシートが通過中ではないと(S18でNo)、CPU121は、S10から処理を繰り返す。つまり、CPU121は、波数制御を継続させる。一方、定着部30をシートが通過中であると(S18でYes)、CPU121は、S13で位相制御を開始する。   FIG. 5 is a flowchart of temperature control of the fixing unit 30 according to the present embodiment. In S10, the CPU 121 starts wave number control, and in S11, determines whether to continue temperature control. When the temperature control is not continued (No in S11), the CPU 121 ends the process. On the other hand, when the temperature control is continued (Yes in S11), the CPU 121 determines whether the difference between the detected temperature of the fixing unit 30 and the target temperature is equal to or greater than a threshold value. If the difference between the detected temperature and the target temperature is equal to or greater than the threshold (Yes in S12), the CPU 121 starts phase control in S13. If the difference between the detected temperature and the target temperature is less than the threshold value (No in S12), the CPU 121 determines whether the sheet is passing through the fixing unit 30 in S18. If the sheet is not passing through the fixing unit 30 (No in S18), the CPU 121 repeats the process from S10. That is, the CPU 121 continues wave number control. On the other hand, if the sheet is passing through the fixing unit 30 (Yes in S18), the CPU 121 starts phase control in S13.

S13で位相制御を開始すると、CPU121は、過去所定期間における立ち上げ電流比率の累積値を計算することで、高調波歪みの状態を判定する。例えば、上述した様に、過去所定期間が1秒であると、CPU121は、現在から過去1秒間の間における立ち上げ電流比率の累積値を計算する。そして、CPU121は、S14で、累積値が予め求めた上限値以下であるか否かを判定する。CPU121は、判定の結果、累積値が上限値以下であると(S14でYes)、S19で、定着部30をシートが通過中であるか否かを判定する。つまり、シートに対するトナー像の定着処理を行っているか否かを判定する。定着部30をシートが通過中であると(S19でYes)、CPU121は、S14から処理を繰り返す。一方、定着部30をシートが通過中ではないと(S19でNo)、CPU121は、S15で、温度制御を継続するか否かを判定する。また、CPU121は、S14で、累積値が上限値を超えていると(S14でNo)、S15で、温度制御を継続するかを判定する。CPU121は、温度制御を継続しない場合(S15でNo)、処理を終了する。一方、温度制御を継続する場合(S15でYes)、CPU121は、S16で、波数制御を開始する。   When phase control is started in S13, the CPU 121 determines the state of harmonic distortion by calculating the cumulative value of the startup current ratio in the past predetermined period. For example, as described above, if the past predetermined period is 1 second, the CPU 121 calculates the cumulative value of the startup current ratio from the present to the past 1 second. In step S14, the CPU 121 determines whether the accumulated value is equal to or less than the upper limit value obtained in advance. If the cumulative value is equal to or less than the upper limit value as a result of the determination (Yes in S14), the CPU 121 determines whether or not the sheet is passing through the fixing unit 30 in S19. That is, it is determined whether or not the toner image fixing process on the sheet is being performed. If the sheet is passing through the fixing unit 30 (Yes in S19), the CPU 121 repeats the process from S14. On the other hand, if the sheet is not passing through the fixing unit 30 (No in S19), the CPU 121 determines whether or not to continue the temperature control in S15. If the accumulated value exceeds the upper limit value in S14 (No in S14), the CPU 121 determines whether to continue the temperature control in S15. CPU121 complete | finishes a process, when not continuing temperature control (it is No at S15). On the other hand, when temperature control is continued (Yes in S15), the CPU 121 starts wave number control in S16.

なお、温度制御を継続する必要がある場合において、累積値が所定値である上限値を超えると波数制御に切り替えるのは、高調波歪みを目標値以内に抑えるためである。一方、累積値が上限値以下であっても定着部30をシートが通過中ではないと波数制御に切り替えるのは、位相制御を行わなくとも定着部30の温度リップルが低く、波数制御で十分であるためである。波数制御を開始すると、CPU121は、S17で、累積値が予め求めた下限値以下であるか否かを判定する。S17で、波数制御に切り替えているため、過去所定期間における立ち上げ電流比率の累積値は減少する。CPU121は、この減少する累積値が下限値より大きいと(S17でNo)、S16から処理を繰り返す。一方、累積値が所定値以下、つまり、下限値以下になると(S17でYes)、S11から処理を繰り返す。したがって、その後、定着部30がシートの定着処理を開始、或いは、定着部30の検出温度と目標温度との差が閾値以上になると位相制御に切り替えられることとなる。   When temperature control needs to be continued, switching to wave number control when the accumulated value exceeds an upper limit value, which is a predetermined value, is to suppress harmonic distortion within a target value. On the other hand, if the sheet is not passing through the fixing unit 30 even if the accumulated value is less than or equal to the upper limit value, the switching to the wave number control is low even if the phase control is not performed, and the temperature ripple of the fixing unit 30 is low and the wave number control is sufficient. Because there is. When the wave number control is started, the CPU 121 determines whether or not the accumulated value is equal to or less than the lower limit value obtained in advance in S17. In S17, since the wave number control is switched, the cumulative value of the startup current ratio in the past predetermined period decreases. When the decreasing cumulative value is larger than the lower limit value (No in S17), the CPU 121 repeats the process from S16. On the other hand, when the accumulated value is equal to or less than the predetermined value, that is, equal to or less than the lower limit value (Yes in S17), the process is repeated from S11. Therefore, after that, the fixing unit 30 starts the sheet fixing process, or when the difference between the detected temperature of the fixing unit 30 and the target temperature becomes equal to or greater than the threshold value, the phase control is switched.

以上、本実施形態では、高調波歪みの状態を判定し、高調波歪みの状態が目標値以内に抑えられている間、位相制御で定着部の温度を制御し、高調波歪みが目標値以上になった場合は波数制御に切り替えて定着部の温度を制御する。この構成により位相制御が続いた場合の高調波歪みを効果的に抑えることができる。   As described above, in the present embodiment, the state of the harmonic distortion is determined, and while the state of the harmonic distortion is suppressed within the target value, the temperature of the fixing unit is controlled by the phase control, and the harmonic distortion is equal to or higher than the target value. In this case, the temperature of the fixing unit is controlled by switching to wave number control. With this configuration, it is possible to effectively suppress harmonic distortion when phase control continues.

なお、本実施形態では、立ち上げ電流比率を高調波歪みの状態を判定する評価値としている。しかしながら、立ち上げ電流比率ではなく、立ち上げ電流値、言い換えると、TRIAC116、117をオフ状態からオン状態にしたときの電流の変動量を評価値とすることもできる。さらに、過去所定期間との条件を用いず、位相制御を開始する度に立ち上げ電流比率や立ち上げ電流値の累積値の計算を開始し、上限値を超えると波数制御に切り替える構成とすることもできる。この場合、波数制御に切り替えた後、所定時間が経過するまでは、位相制御に戻すことを禁止する構成とすることができる。なお、この所定時間は、あらかじめ実験的に求めてメモリ122に格納しておく。   In this embodiment, the rising current ratio is an evaluation value for determining the state of harmonic distortion. However, it is also possible to use not the rising current ratio but the rising current value, in other words, the amount of current fluctuation when the TRIACs 116 and 117 are switched from the off state to the on state. Furthermore, without using a condition with a predetermined period in the past, start the calculation of the startup current ratio and the cumulative value of the startup current value each time phase control is started, and switch to wave number control when the upper limit is exceeded You can also. In this case, after switching to wave number control, it can be set as the structure which prohibits returning to phase control until predetermined time passes. The predetermined time is experimentally obtained in advance and stored in the memory 122.

さらには、立ち上げ電流比率や立ち上げ電流値を高調波歪みの状態を判定する評価値とせず、高調波歪みを目標値以内に抑えながら位相制御を連続して行うことができる時間の上限値を予め実験的に決定し、位相制御の時間がこの上限値を超えた場合に位相制御から波数制御に切り替える構成とすることもできる。この場合、波数制御に切替後、波数制御の期間が所定時間以上になると位相制御に戻す構成とすることができる。なお、位相制御に戻すまでの所定時間については、あらかじめ実験的に求めてメモリ122に格納しておく。   Furthermore, the rising current ratio and rising current value are not used as evaluation values for determining the state of harmonic distortion, and the upper limit of time during which phase control can be performed continuously while suppressing harmonic distortion within the target value. Can be experimentally determined in advance, and the phase control can be switched to the wave number control when the phase control time exceeds the upper limit value. In this case, after switching to wave number control, it can be configured to return to phase control when the period of wave number control reaches a predetermined time or longer. The predetermined time until returning to phase control is experimentally obtained in advance and stored in the memory 122.

[その他の実施形態]
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
[Other Embodiments]
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program This process can be realized. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.

20:画像形成部、30:定着部、120:サーミスタ、116、117:トライアック、121:CPU   20: Image forming unit, 30: Fixing unit, 120: Thermistor, 116, 117: Triac, 121: CPU

Claims (11)

現像剤像が形成されたシートを加熱して前記シートに前記現像剤像を定着させる定着手段と、
前記定着手段を交流電源に対して位相制御により制御すると共に、高調波電流歪の状態に応じて、前記位相制御を波数制御に切り替えて制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
Fixing means for fixing the developer image on the sheet by heating the sheet on which the developer image is formed;
The image forming apparatus includes: a control unit configured to control the fixing unit with respect to an AC power source by phase control and switch the phase control to wave number control according to a state of harmonic current distortion. apparatus.
前記制御手段が行う前記位相制御の期間に基づいて高調波電流歪の状態を判定する判定手段を更に有し、
前記制御手段は、前記判定手段による判定の結果、前記高調波電流歪の状態が目標値を超えていると判定される場合に、前記位相制御を前記波数制御に切り替えることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
A determination means for determining a state of harmonic current distortion based on a period of the phase control performed by the control means;
The control unit switches the phase control to the wave number control when it is determined that the state of the harmonic current distortion exceeds a target value as a result of the determination by the determination unit. The image forming apparatus according to 1.
前記判定手段は、前記制御手段が行う前記位相制御の期間が長いほど前記高調波電流歪が増大していると判定することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 2, wherein the determination unit determines that the harmonic current distortion increases as a period of the phase control performed by the control unit is longer. 前記制御手段は、前記位相制御を前記波数制御に切り替えた後、前記波数制御の期間が所定時間以上になると前記位相制御に戻すことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の画像形成装置。   4. The control unit according to claim 1, wherein after the phase control is switched to the wave number control, the control unit returns to the phase control when a period of the wave number control reaches a predetermined time or more. 5. Image forming apparatus. 前記制御手段が行う前記位相制御の期間の電力デューティに基づいて前記高調波電流歪の状態を判定する判定手段を更に有し、
前記制御手段は、前記判定手段による判定の結果、前記高調波電流歪の状態が目標値を超えていると判定される場合に、前記位相制御を前記波数制御に切り替えることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
A determination means for determining a state of the harmonic current distortion based on a power duty of the phase control period performed by the control means;
The control unit switches the phase control to the wave number control when it is determined that the state of the harmonic current distortion exceeds a target value as a result of the determination by the determination unit. The image forming apparatus according to 1.
前記判定手段は、電力デューティに応じた評価値の累積値が所定値を超えた場合に前記高調波電流歪の状態が目標値を超えていると判定することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。   The said determination means determines that the state of the said harmonic current distortion has exceeded the target value, when the accumulated value of the evaluation value according to electric power duty exceeds a predetermined value. Image forming apparatus. 前記制御手段は、前記位相制御を前記波数制御に切り替えた後、前記波数制御の期間が所定時間以上になると前記位相制御に戻すことを特徴とする請求項5又は6に記載の画像形成装置。   7. The image forming apparatus according to claim 5, wherein after the phase control is switched to the wave number control, the control unit returns to the phase control when a period of the wave number control reaches a predetermined time or more. 8. 前記判定手段は、電力デューティに応じた評価値の所定期間の累積値が所定値を超えた場合に前記高調波電流歪が目標値を超えていると判定することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。   6. The determination unit according to claim 5, wherein the harmonic current distortion is determined to exceed a target value when an accumulated value of an evaluation value according to a power duty for a predetermined period exceeds a predetermined value. The image forming apparatus described. 前記制御手段は、前記位相制御を前記波数制御に切り替えた後、前記評価値の前記所定期間の累積値が第2の所定値以下になると前記位相制御に戻すことを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。   9. The control unit according to claim 8, wherein after the phase control is switched to the wave number control, the control unit returns to the phase control when an accumulated value of the evaluation value in the predetermined period becomes equal to or less than a second predetermined value. The image forming apparatus described. 前記評価値は、電力デューティに応じた立ち上げ電流比率或いは、立ち上げ電流値であることを特徴とする請求項6、8及び9のいずれか1項に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 6, wherein the evaluation value is a rising current ratio or a rising current value corresponding to a power duty. 現像剤像が形成されたシートを定着部により加熱して前記シートに前記現像剤像を定着させる画像形成装置における前記定着部の制御方法であって、
前記定着部を交流電源に対して位相制御により制御すると共に、高調波電流歪の状態に応じて、位相制御を波数制御に切り替えて制御する
ことを特徴とする制御方法。
A method for controlling the fixing unit in an image forming apparatus in which a sheet on which a developer image is formed is heated by a fixing unit to fix the developer image on the sheet.
A control method comprising: controlling the fixing unit with respect to an AC power supply by phase control; and switching the phase control to wave number control according to a state of harmonic current distortion.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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