フリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法および画像形成装置の定着装置
【課題】
交流電源の周波数が変動してもフリッカを有効に抑制することができ、しかも構成が簡単なフリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法を提供する。
【解決手段】
定着装置２０のハロゲンランプ２１を流れる電流を電流検出回路１９により検出し、ハロゲンランプ２１の温度を温度検出センサ２２により検出し、電流検出回路１９の出力に基づき交流ＡＣ電源１の周波数および位相を周波数／位相認識部３１で認識し、温度検出センサ２２の出力および周波数／位相認識部３１で認識した周波数および位相に基づきハロゲンランプ２１に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子１０のスイッチングタイミングを定着装置制御部３３により部補正する。
交流電源の周波数が変動してもフリッカを有効に抑制することができ、しかも構成が簡単なフリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法を提供する。
【解決手段】
定着装置２０のハロゲンランプ２１を流れる電流を電流検出回路１９により検出し、ハロゲンランプ２１の温度を温度検出センサ２２により検出し、電流検出回路１９の出力に基づき交流ＡＣ電源１の周波数および位相を周波数／位相認識部３１で認識し、温度検出センサ２２の出力および周波数／位相認識部３１で認識した周波数および位相に基づきハロゲンランプ２１に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子１０のスイッチングタイミングを定着装置制御部３３により部補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、交流電源の出力を加えることにより発熱する発熱部を有する画像形成装置等の機器のフリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法に関し、詳しくは、波数制御を用いてフリッカ抑制を行うフリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、交流電源の出力を加えることにより発熱する発熱部を有する画像形成装置等の機器においては、発熱部のインピーダンス特性により、大きな突入電流が発生し、これに伴いこの機器が設置されたオフィス等においては、蛍光灯がちらついてしまうフリッカ問題が発生する。
【０００３】
例えば、オフィス等に配設されるプリンタ、複写機等においては、交流電源の出力を加えることにより発熱する定着部を有するものがある。
【０００４】
この定着部のハロゲンランプの発熱は、このハロゲンランプに交流電源の出力を加えることにより行われるが、このハロゲンランプのインピーダンス特性により、大きな突入電流が発生すると、これに伴い、この画像形成装置が設置されたオフィス等の蛍光灯がちらつくフリッカ現象が発生する。
【０００５】
このフリッカ現象に対する対策として、従来、特許文献１、特許文献２に示すような波数制御が知られている。この波数制御は、定着装置のハロゲンランプへの商用電源のＡＣ（交流）電圧供給時に、半サイクルＯＮと１サイクルＯＦＦの繰返し制御を行うことで、フリッカ値を抑制する制御である。
【０００６】
この波数制御技術には、特許文献１に示されるような商用電源のＡＣ電圧の位相を検出するゼロクロス検出方式と特許文献２に示されるようなゼロクロス検出を行わない方式が知られている。
【特許文献１】特公昭６０−４６７１１号
【特許文献２】特開平１１０５２７８２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示されたようなゼロクロス検出方式を採用する構成では、ゼロクロス検出が必要になるので、このためのコストアップ、部品点増加によるサイズアップ等が問題になる。
【０００８】
また、特許文献２に示されたようなゼロクロス検出を行わない方式においては、商用電源の周波数の影響を受け、フリッカ値を安定に制御できないという問題がある。
【０００９】
また、上記従来の構成においては、商用電源ラインインピーダンスが大きな設置環境においては、この商用電源ラインインピーダンスバラツキによりフリッカ値を有効に抑制することができないという問題があった。
【００１０】
そこで、この発明は、交流電源の周波数が変動してもフリッカを有効に抑制することができ、しかも構成が簡単なフリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法および画像形成装置の定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、交流電源の出力を加えることにより発熱する発熱部を有する機器のフリッカ抑制装置において、前記交流電源から前記発熱部に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記発熱部を流れる電流を検出する電流検出手段と、前記発熱部の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出出力および前記電流検出手段の検出出力に基づき前記スイッチング素子のスイッチングタイミングを制御する波数制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記波数制御手段は、前記電流検出手段の検出出力に基づき前記交流電源の周波数および位相を認識する認識手段と、前記スイッチング素子に加えるスイッチング制御信号を生成するスイッチング制御信号生成手段と、前記交流電源の周波数および位相に対応した前記スイッチング制御信号のスイッチングタイミング補正のための目標値を記憶する目標値テーブルと、前記認識手段で認識した前記交流電源の周波数および位相に基づき前記目標値テーブルに記憶された前記目標値を参照して前記スイッチング制御信号を補正する信号補正手段とを具備することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記波数制御手段は、前記電流検出手段の検出出力に基づき前記波数制御手段による前記波数制御の状態を認識し、該認識した前記波数制御の状態に基づき前記波数制御の制御期間を制御することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの発明において、前記交流電源の出力電圧を検出する電圧検出手段を更に具備し、前記波数制御手段は、前記電圧検出手段の検出出力に基づき前記交流電源の電圧および周波数および位相を認識して、該認識した前記交流電源の電圧および周波数および位相に基づき前記スイッチング制御信号を補正することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５の発明は、前記電圧検出手段は、前記交流電源の出力電圧を変換する電源回路の一次回路若しくは２次回路から前記交流電源の出力電圧を間接的に検出することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項６の発明は、請求項４の発明において、前記電圧検出手段は、前記スイッチング素子を流れる電流による電圧降下に基づき前記交流電源の出力電圧を検出することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかの発明において、前記交流電源のラインインピーダンスを検出するラインインピーダンス検出手段を更に具備し、前記波数制御手段は、前記ラインインピーダンス検出手段の検出出力に基づき前記波数制御の制御期間を制御することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項８の発明は、請求項７の発明において、前記ラインインピーダンス検出手段は、前記機器に対する前記交流電源からの入力電圧、前記機器の内部インピーダンス、前記スイッチング素子のオンインピーダンス、前記発熱部のインピーダンスに基づき前記ラインインピーダンスを算出することにより検出することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項９の発明は、交流電源の出力を加えることにより発熱する発熱部を有する画像形成装置の定着装置において、前記交流電源から前記発熱部に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記発熱部を流れる電流を検出する電流検出手段と、前記発熱部の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出出力および前記電流検出手段の検出出力に基づき前記スイッチング素子のスイッチングタイミングを制御する波数制御手段とを具備するフリッカ抑制装置を備えたことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１０の発明は、交流電源の出力を加えることにより発熱する発熱部を有する機器のフリッカ抑制方法において、前記発熱部を流れる電流を電流検出手段により検出し、前記発熱部の温度を温度検出手段により検出し、前記電流検出手段の検出出力に基づき前記交流電源の周波数および位相を認識手段により認識し、前記温度検出手段の検出出力および前記認識手段で認識した前記交流電源の周波数および位相に基づき前記発熱部に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子のスイッチングタイミングを波数制御手段により補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、交流電源の出力を加えることにより発熱する発熱部を有する機器において、発熱部を流れる電流を電流検出手段により検出し、発熱部の温度を温度検出手段により検出し、電流検出手段の検出出力に基づき交流電源の周波数および位相を認識手段により認識し、温度検出手段の検出出力および認識手段で認識した交流電源の周波数および位相に基づき発熱部に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子のスイッチングタイミングを補正するように構成したので、簡単な構成によりフリッカを有効に抑制できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明に係わるフリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法および画像形成装置の定着装置の実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、この発明に係わるフリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法を適用して構成した画像形成装置の実施例１の要部を示すブロック図である。
【００２４】
図１において、この画像形成装置は、商用ＡＣ電源１が加えられる電源装置１０、定着装置２０、制御部３０、駆動装置４０を具備して構成される。
【００２５】
ここで、定着装置２０は、画像形成装置から印字出力される用紙にトナー像を定着するために用いられるもので、ハロゲンランプ２１およびこのハロゲンランプ２１の温度を検出する温度検出センサ２２を具備している。
【００２６】
駆動装置４０は、この画像形成装置の用紙搬送、光学的読み取りを行うキャリッジの移動、感光体ドラムの回動等を制御するモータを含む装置である。
【００２７】
電源装置１０は、インピーダンス素子１１、定着装置２０のハロゲンランプ２１に流れる電流をオン、オフするスイッチング素子１２、省電力モードにおいてオフされるスイッチ１３および１４、制御部３０を駆動する電源を生成するトランス１５および平滑回路１６、駆動装置４０を駆動する電源を生成するトランス１７および平滑回路１８、定着装置２０のハロゲンランプ２１に流れる電流を検出する電流検出回路１９を具備して構成される。
【００２８】
制御部３０は、周波数／位相認識部３１、目標値テーブル３２、定着装置制御部３３、省電力制御部３４を具備して構成される。
【００２９】
ここで、周波数／位相認識部３１は、電流検出回路１８の出力に基づき商用ＡＣ電源１の周波数および位相を認識する。
【００３０】
目標値テーブル３２は、周波数／位相認識部３１で認識された商用ＡＣ電源１の周波数および位相に対応して定着装置制御部３１で生成されるスイッチング制御信号の補正のための目標値が格納される。
【００３１】
ここで、目標値テーブル３２に記憶される目標値の一例としては、具体的には、ハロゲンランプ２１のＯＮ時間、ＯＦＦ時間、ハロゲンランプ２１のＯＦＦ温度、ＯＮ温度等である。
【００３２】
なお、目標値テーブル３２に記憶される目標値は、この画像形成装置の動作モード、例えば、ウオームアップモード、ランモード、スタンバイモード、ローパワーモード、スリープモード等に対応して夫々のモードに最適な値を格納するように構成してもよい。
【００３３】
定着装置制御部３１は、スイッチング素子１２をオン、オフ制御するスイッチング制御信号の生成および商用ＡＣ電源１周波数、位相の変動に対応するための上記スイッチング制御信号の補正制御を行う。
【００３４】
このスイッチング制御信号によるスイッチング素子１２のオン、オフ制御により、定着装置２０のハロゲンランプ２１の温度制御、フリッカを抑制するための波数制御が実現される。
【００３５】
省電力制御部３４は、スイッチ１２および１３若しくはその一方にスイッチオフ信号を送信することによりこの画像形成装置の省電力モード（ローパワーモード、スリープモード）を実現する。
【００３６】
さて、この実施例１の画像形成装置においては、ハロゲンランプ２１に対する商用ＡＣ電源１の印加時に発生する突入電流によるフリッカを抑制するために波数制御を行う。
【００３７】
この波数制御は、商用ＡＣ電源１の印加時の所定の波数制御期間において、図２に示すように、商用ＡＣ電源１の半サイクルＯＮと１サイクルＯＦＦの繰返し制御を行うことで実現される。
【００３８】
ここで、スイッチング制御信号のパルス信号仕様を、例えば、ＯＮ時間：１０ｍｓ、ＯＦＦ時間：２０ｍｓ、ＯＮ／ＯＦＦ周期：３０ｍｓに固定すると、商用周波数が５０Ｈｚでは、図２に示すように、ほぼ所望とする「半サイクルＯＮ、１サイクルＯＦＦ」の繰返し波形の波数制御を実現できるが、商用周波数６０Ｈｚでは所望とする波数制御を実現できず、「半サイクルＯＮ、１．５サイクルＯＦＦ」と「半サイクルＯＮ、１サイクルＯＦＦ」などの不安定な波形状態となりフリッカレベルが悪化してしまう。
【００３９】
すなわち、スイッチング制御信号として商用ＡＣ電圧波形とは非同期な固定パルス信号を用いると、商用ＡＣ電源の周波数変動には対応できないことになる。
【００４０】
そこで、この実施例１においては、周波数／位相認識部３１で、電流検出回路１９の出力に基づき商用ＡＣ電源１の周波数および位相を認識し、予め目標値テーブル３２に記憶されているこの周波数および位相に対応するスイッチング制御信号の補正のための目標値を参照して定着装置制御部３１で生成されるスイッチング制御信号の補正を動的に行うことにより商用ＡＣ電源１の周波数が変動しても、良好なフリッカ抑制ができるように構成されている。
【００４１】
図３は、図１に示した定着装置制御部３３による定着装置２０の制御の一例を示す図である。
【００４２】
定着装置制御部３３は、温度検出センサ２２の出力に基づき、ハロゲンランプ２１の温度がＯＮ温度目標値より低下したことが検出されると、ハロゲンランプＯＮ／ＯＦＦ信号によりハロゲンランプのＯＮを指示し、まず、スイッチング制御信号を「半サイクルＯＮ、１サイクルＯＦＦ」に制御して、スイッチング素子１２を「半サイクルＯＮ、１サイクルＯＦＦ」する波数制御を行う。
【００４３】
この場合の波数制御においては、周波数／位相認識部３１で認識した商用ＡＣ電源１の周波数および位相に同期するように、目標値テーブル３２に記憶されているこの周波数および位相に対応するスイッチング制御信号の補正のための目標値を参照してスイッチング素子１２をオン、オフ制御するスイッチング制御信号の補正を動的に行う。
【００４４】
これにより、商用ＡＣ電源１の周波数、位相が変動しても、突入電流を有効に抑制して良好なフリッカ抑制を行うことができる。
【００４５】
この波数制御により、温度検出センサ２２の出力に基づき、突入電流が安定したことが検出されると、スイッチング制御信号を連続ＯＮに制御して、波数制御を終了する。
【００４６】
そして、ハロゲンランプ２１の温度がＯＦＦ温度目標値を越えると、スイッチング制御信号を連続ＯＦＦして、ハロゲンランプのＯＦＦを指示する。
【００４７】
なお、ハロゲンランプ２１のハロゲンランプ２１のＯＮ時間、ＯＦＦ時間、ＯＦＦ温度、ＯＮ温度等に加えて、波数制御期間も商用ＡＣ電源１の周波数および位相に応じて異なるので、この波数制御期間の目標値も目標値テーブル３２に予め格納し、定着装置制御部３１では、この波数制御期間も目標値テーブル３２に格納された波数制御期間の目標値を参照して制御するように構成してもよい。
【００４８】
ところで、上記実施例１においては、商用ＡＣ電源１の周波数および位相変動には対応できるが、商用ＡＣ電源１の電圧変動には対応できない。そこで、次に、商用ＡＣ電源１の電圧変動も考慮した実施例２について次に説明する。
【実施例２】
【００４９】
図４は、電源装置１０の平滑回路１７の１次側から商用ＡＣ電源１の電圧変動を検出して、定着装置制御部３３の波数制御におけるスイッチング制御信号の補正をこの商用ＡＣ電源１の電圧変動をも考慮して行うようにしたこの発明に係わる画像形成装置の実施例２の要部を示すブロック図である。
【００５０】
なお、図４においては、説明を簡略化するために、図１に示した画像形成装置と同様の機能を果たす部分には図１で用いたと同一の符号を付する。
【００５１】
この実施例２においては、電源装置１０の平滑回路１７の１次側に電圧検出回路１０２を接続して、制御部３０の電圧／周波数／位相認識部３０１では、電流検出回路１９の出力に基づく商用ＡＣ電源１の周波数および位相の認識に加えて、電圧検出回路１０２の検出出力に基づく商用ＡＣ電源１の電圧変動を認識する。
【００５２】
また、目標値テーブル３０２には、商用ＡＣ電源１の電圧、周波数、位相に対応してハロゲンランプ２１のＯＮ時間、ＯＦＦ時間、ＯＦＦ温度、ＯＮ温度、波数制御期間等の目標値等が予め格納される。
【００５３】
そして、定着装置制御部３３は、温度検出センサ２２により検出されたハロゲンランプ２１の温度および電圧／周波数／位相認識部３０１で認識された商用ＡＣ電源１の電圧および周波数および位相に基づき、目標値テーブル３０２に記憶された各目標値を参照して、スイッチング制御信号の補正を動的に行う。他の構成は、図１に示した実施例１と同様である。
【００５４】
このような構成によると、商用ＡＣ電源１の電圧変動にも対応したスイッチング制御信号の補正制御が可能になる。
【００５５】
なお、上記実施例２では、電圧検出回路１０２を電源装置１０の平滑回路１７の１次側に接続して商用ＡＣ電源１の電圧変動を検出するように構成したが、電圧検出回路１０２を平滑回路１７の２次側に接続して商用ＡＣ電源１の電圧変動を間接的に検出するように構成してもよい。
【００５６】
また、商用ＡＣ電源１の電圧および周波数および位相に加えて省電力制御３４による省電力制御状態により、ハロゲンランプ２１のＯＮ時間、ＯＦＦ時間、ＯＦＦ温度、ＯＮ温度、波数制御期間等が異なるので、省電力制御３４により制御されるスイッチ１３、１４が接続されるトランス１５、１７の１次側電圧若しくは２次側電圧を検出して、これら電圧に対応して上記目標値を目標値テーブル３０２に格納すれば、更に木目の細かい波数制御が可能になる。
【００５７】
なお、実施例１および実施例２では、電流検出回路１９の出力に基づき商用ＡＣ電源１の周波数および位相を認識してスイッチング信号の補正を行うように構成したが、スイッチング素子１２のＯＮ、ＯＦＦにより制御される電流による電圧降下から商用ＡＣ電源１の電圧および周波数および位相を認識してスイッチング信号の補正を行うように構成してもよい。
【００５８】
また、電源装置１０の１次側回路の部品、例えば、スイッチング素子１２の温度を検出して、この検出出力に基づきスイッチング素子１２の温度の温度上昇率および上昇温度を認識して、スイッチング信号の補正を行うように構成してもよい。次に、スイッチング素子１２の温度の温度上昇率および上昇温度も考慮した実施例３について次に説明する。
【実施例３】
【００５９】
図５は、電源装置１０の１次回路１００のインピーダンス素子１１の電圧降下に基づき電源装置１０の電圧変動を検出するとともに、スイッチング素子１２の温度変動を温度検出回路１０３で検出して、定着装置制御部３３の波数制御におけるスイッチング制御信号の補正を行うように構成したこの発明に係わる画像形成装置の実施例３の要部を示すブロック図である。
【００６０】
なお、図５においても、説明を簡略化するために、図１に示した画像形成装置と同様の機能を果たす部分には図１で用いたと同一の符号を付する。
【００６１】
この実施例３においては、電源装置１０の１次回路１００のインピーダンス素子１１に電圧検出回路１０２を接続し、この電圧検出回路１０２により電源装置１０の電圧変動を検出し、また、電源装置１０の１次側回路１００のスイッチング素子１２に温度検出回路１０２を接続し、この温度検出回路１０２により、スイッチング素子１２の温度を検出する。
【００６２】
この場合、認識部３０３では、電圧検出回路１０２の出力に基づき商用ＡＣ電源１の電圧および周波数および位相を認識し、温度検出回路１０２の出力に基づきスイッチング素子１２の温度上昇率および上昇値を認識する。
【００６３】
また、目標値テーブル３０４には、商用ＡＣ電源１の電圧、周波数、位相およびスイッチング素子１２の温度上昇率、上昇値に対応してハロゲンランプ２１のＯＮ時間、ＯＦＦ時間、ＯＦＦ温度、ＯＮ温度、波数制御期間等の目標値が予め格納される。
【００６４】
そして、定着装置制御部３３は、温度検出センサ２２の出力に基づき検出されたハロゲンランプ２１の温度および認識部３０３で認識した商用ＡＣ電源１の電圧、周波数、位相およびスイッチング素子１２の温度上昇率、上昇値に基づき、目標値テーブル３０２に記憶された各目標値を参照して、スイッチング素子１２をオン、オフ制御するスイッチング制御信号の補正を動的に行う。他の構成は、図１に示した実施例１と同様である。
【００６５】
図６は、図５に示した定着装置制御部３３による定着装置２０の制御の一例を示す図である。
【００６６】
定着装置制御部３３は、温度検出センサ２２の出力に基づき、ハロゲンランプ２１の温度がＯＮ温度目標値より低下したことが検出されると、ハロゲンランプＯＮ／ＯＦＦ信号によりハロゲンランプのＯＮを指示し、まず、スイッチング制御信号を「半サイクルＯＮ、１サイクルＯＦＦ」に制御して、スイッチング素子１２を「半サイクルＯＮ、１サイクルＯＦＦ」する波数制御を行う。
【００６７】
この場合の波数制御においては、認識部３０３で認識した商用ＡＣ電源１の電圧、周波数、位相およびスイッチング素子１２の温度上昇率、上昇値電圧に基づき、目標値テーブル３０４に記憶されている商用ＡＣ電源１の電圧、周波数、位相およびスイッチング素子１２の温度上昇率、上昇値に対応してハロゲンランプ２１のＯＮ時間、ＯＦＦ時間、ＯＦＦ温度、ＯＮ温度、波数制御期間等の目標値を参照してスイッチング素子１２をオン、オフ制御するスイッチング制御信号の補正を動的に行う。
【００６８】
なお、スイッチング素子１２の温度上昇率、上昇値は、認識部３０３において温度検出回路１０２の出力を微分若しくは積分することにより認識することができる。
【００６９】
このような構成によると、商用ＡＣ電源１の電圧、周波数、位相およびスイッチング素子１２の温度上昇率、上昇値が変動しても、突入電流を有効に抑制して良好なフリッカ抑制を行うことができる。
【００７０】
この波数制御により、突入電流が安定したことが検出されると、スイッチング制御信号を連続ＯＮに制御して、波数制御を終了する。
【００７１】
そして、ハロゲンランプ２１の温度がＯＦＦ温度目標値を越えると、スイッチング制御信号を連続ＯＦＦして、ハロゲンランプのＯＦＦを指示する。
【００７２】
なお、上記実施例３においては、スイッチング素子１２の温度を温度検出回路１０３で検出して、このスイッチング素子１２の温度上昇率、上昇値を考慮した波数制御を行うように構成したが、電源装置１０の１次回路１００のインピーダンス素子１１の温度を検出して、このインピーダンス素子１１の温度上昇率、上昇値を考慮した波数制御を行うように構成してもよい。
【００７３】
さて、この種の画像形成装置においては、この画像形成装置が設置される設置環境における商用電源のラインインピーダンスが大きいと、この画像形成装置のフリッカ値はこのラインインピーダンスの影響も受ける。次に、この画像形成装置が設置される設置環境における商用電源のラインインピーダンスも考慮した実施例４について次に説明する。
【実施例４】
【００７４】
図７は、この画像形成装置が設置される設置環境における商用電源のラインインピーダンスも考慮して定着装置制御部３３の波数制御におけるスイッチング制御信号の補正を行うように構成したこの発明に係わる画像形成装置の実施例３の要部を示すブロック図である。
【００７５】
なお、図７においても、説明を簡略化するために、図１に示した画像形成装置と同様の機能を果たす部分には図１で用いたと同一の符号を付する。
【００７６】
この実施例３においては、まず、この画像形成装置が設置される設置環境における商用ＡＣ電源１のラインインピーダンス５０を検出する。
【００７７】
このラインインピーダンス５０は、図８に示す等価回路から算出することができる。
【００７８】
図８において、商用ＡＣ電源１の電圧をＶ０、商用ＡＣ電源１のラインインピーダンス５０をＲ１、両端電圧をＶ１、この画像形成装置の入力電圧をＶｉｎ、内部インピーダンスをＲ２、両端電圧をＶ２、スイッチング素子１２のオン電流係数をα、両端電圧をＶ３、ハロゲンランプ２１のインピーダンスをＲ４、両端電圧をＶ４、ハロゲンランプ２１を流れる電流をＩ１とすると、下記関係式が得られる。
【００７９】
Ｖ０＝Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４ ・・・・・（１）
Ｖ１＝Ｉ１×Ｒ１，Ｖ２＝Ｉ１×Ｒ２，Ｖ３＝Ｉ１×α，Ｖ４＝Ｉ１×Ｒ４
・・・・・（２）
Ｖ０＝Ｉ１×（Ｒ１＋Ｒ２＋α＋Ｒ４） ・・・・・（３）
Ｖｉｎ＝Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４ ・・・・・(4)
ここで、内部インピーダンスＲ２は固定値、Ｖ２およびＩ１は検出可能である。また、αは、スイッチング素子１２の素子特性より固定値となる。また、Ｒ４は、検出可能である。
【００８０】
そこで、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４の検出手段を設け、ハロゲンランプ２１に電流が流れていないＩ１＝０の状態での入力電圧Ｖｉｎの計算結果を商用ＡＣ電源１の電圧Ｖ０と認識し、ハロゲンランプ２１に電流が流れている状態での入力電圧Ｖｉｎの計算結果に基づき、この画像形成装置が設置される設置環境における商用ＡＣ電源１のラインインピーダンス５０の値Ｒ１を予測することができる。
【００８１】
そして、このラインインピーダンス５０の値Ｒ１を目標値テーブル３０４に記憶することで、この画像形成装置が設置される設置環境における商用電源のラインインピーダンス５０も考慮したフリッカ抑制制御が可能になる。
【００８２】
なお、この実施例４においては、実施理１に示した商用ＡＣ電源１の周波数および位相変動に対応したフリッカ抑制制御に加えて、ラインインピーダンス５０も考慮したフリッカ抑制制御が可能になるが、この実施例４のフリッカ抑制制御に加えて、上述した実施例２の商用ＡＣ電源１の電圧変動も考慮したフリッカ抑制制御、実施例３のスイッチング素子１２の温度の温度上昇率および上昇温度も考慮したフリッカ抑制制御を組み合わせて実施してもよい。
【００８３】
このように実施例１乃至３によると、商用ＡＣ電源の周波数および位相を検出する手段を設けずに、所望とする波数制御を安定的に行うことができ、これにより、商用ＡＣ周波数変動の影響を受けずに確実にフリッカレベルを抑制できる。また、低コスト化と小型化を実現できる。
【００８４】
また、実施例４によると、商用ＡＣ電源のラインインピーダンスのバラツキに対応した適正かつ十分なフリッカ抑制制御が可能になり、また不必要なまでのフリッカ抑制制御を行うこともなくなるので、より定着性性能が向上し、定着装置のウオームアップ時間の短縮も可能となる。
【００８５】
また、装置内インピーダンスによるハロゲンランプの電流検出に基づき商用ＡＣ電源の周波数および位相を認識しているので、ゼロクロス検出手段を設けなくとも、商用電源周波数バラツキに対応した有効なフリッカ抑制制御が可能になる。
【００８６】
なお、上記実施例では、この発明に係わるフリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法を商用ＡＣ電源で駆動される定着装置を有する画像形成装置に適用した場合を示したが、この発明は、交流電源の出力を加えることにより発熱する発熱部を有する機器であれば、画像形成装置以外の他の機器にも同様に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
この発明のフリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法は、交流電源の出力を加えることにより発熱する発熱部を有する画像形成装置等に適用することができる。
【００８８】
この発明によれば、交流電源の出力を加えることにより発熱する発熱部を有する機器において、発熱部を流れる電流を電流検出手段により検出し、発熱部の温度を温度検出手段により検出し、温度検出手段の検出出力および電流検出手段の検出出力に基づき電流検出手段の検出出力に基づき前記交流電源の周波数および位相を認識手段により認識し、温度検出手段の検出出力および認識手段で認識した交流電源の周波数および位相に基づき発熱部に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子のスイッチングタイミングを補正するように構成したので、簡単な構成によりフリッカを有効に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】この発明に係わるフリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法を適用して構成した画像形成装置の実施例１の要部を示すブロック図である。
【図２】波数制御によるフリッカ抑制を説明する図である。
【図３】図１に示した定着装置制御部による定着装置の制御の一例を示す図である。
【図４】この発明に係わるフリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法を適用して構成した画像形成装置の実施例２の要部を示すブロック図である。
【図５】この発明に係わるフリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法を適用して構成した画像形成装置の実施例３の要部を示すブロック図である。
【図６】図５に示した定着装置制御部による定着装置の制御の一例を示す図である。
【図７】この発明に係わるフリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法を適用して構成した画像形成装置の実施例４の要部を示すブロック図である。
【図８】実施例４におけるラインインピーダンス検出の原理を示す等価回路である。
【符号の説明】
【００９０】
１ 商用ＡＣ電源
１０ 電源装置
１１ インピーダンス素子
１２ スイッチング素子
１３、１４ スイッチ
１５ トランス
１６ 平滑回路
１７ トランス
１８ 平滑回路
１９ 電流検出回路
２０ 定着装置
２１ ハロゲンランプ
２２ 温度検出センサ
３０ 制御部
３１ 周波数／位相認識部
３２ 目標値テーブル
３３ 定着装置制御部
３４ 省電力制御部
４０ 駆動装置
５０ ラインインピーダンス
１００ １次側回路
１０１ 電圧検出回路
１０２ 電圧検出回路
１０３ 温度検出回路
３０１ 電圧／周波数／位相認識部
３０２ 目標値テーブル
３０３ 認識部
３０４ 目標値テーブル
【技術分野】
【０００１】
この発明は、交流電源の出力を加えることにより発熱する発熱部を有する画像形成装置等の機器のフリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法に関し、詳しくは、波数制御を用いてフリッカ抑制を行うフリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、交流電源の出力を加えることにより発熱する発熱部を有する画像形成装置等の機器においては、発熱部のインピーダンス特性により、大きな突入電流が発生し、これに伴いこの機器が設置されたオフィス等においては、蛍光灯がちらついてしまうフリッカ問題が発生する。
【０００３】
例えば、オフィス等に配設されるプリンタ、複写機等においては、交流電源の出力を加えることにより発熱する定着部を有するものがある。
【０００４】
この定着部のハロゲンランプの発熱は、このハロゲンランプに交流電源の出力を加えることにより行われるが、このハロゲンランプのインピーダンス特性により、大きな突入電流が発生すると、これに伴い、この画像形成装置が設置されたオフィス等の蛍光灯がちらつくフリッカ現象が発生する。
【０００５】
このフリッカ現象に対する対策として、従来、特許文献１、特許文献２に示すような波数制御が知られている。この波数制御は、定着装置のハロゲンランプへの商用電源のＡＣ（交流）電圧供給時に、半サイクルＯＮと１サイクルＯＦＦの繰返し制御を行うことで、フリッカ値を抑制する制御である。
【０００６】
この波数制御技術には、特許文献１に示されるような商用電源のＡＣ電圧の位相を検出するゼロクロス検出方式と特許文献２に示されるようなゼロクロス検出を行わない方式が知られている。
【特許文献１】特公昭６０−４６７１１号
【特許文献２】特開平１１０５２７８２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示されたようなゼロクロス検出方式を採用する構成では、ゼロクロス検出が必要になるので、このためのコストアップ、部品点増加によるサイズアップ等が問題になる。
【０００８】
また、特許文献２に示されたようなゼロクロス検出を行わない方式においては、商用電源の周波数の影響を受け、フリッカ値を安定に制御できないという問題がある。
【０００９】
また、上記従来の構成においては、商用電源ラインインピーダンスが大きな設置環境においては、この商用電源ラインインピーダンスバラツキによりフリッカ値を有効に抑制することができないという問題があった。
【００１０】
そこで、この発明は、交流電源の周波数が変動してもフリッカを有効に抑制することができ、しかも構成が簡単なフリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法および画像形成装置の定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、交流電源の出力を加えることにより発熱する発熱部を有する機器のフリッカ抑制装置において、前記交流電源から前記発熱部に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記発熱部を流れる電流を検出する電流検出手段と、前記発熱部の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出出力および前記電流検出手段の検出出力に基づき前記スイッチング素子のスイッチングタイミングを制御する波数制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記波数制御手段は、前記電流検出手段の検出出力に基づき前記交流電源の周波数および位相を認識する認識手段と、前記スイッチング素子に加えるスイッチング制御信号を生成するスイッチング制御信号生成手段と、前記交流電源の周波数および位相に対応した前記スイッチング制御信号のスイッチングタイミング補正のための目標値を記憶する目標値テーブルと、前記認識手段で認識した前記交流電源の周波数および位相に基づき前記目標値テーブルに記憶された前記目標値を参照して前記スイッチング制御信号を補正する信号補正手段とを具備することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記波数制御手段は、前記電流検出手段の検出出力に基づき前記波数制御手段による前記波数制御の状態を認識し、該認識した前記波数制御の状態に基づき前記波数制御の制御期間を制御することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの発明において、前記交流電源の出力電圧を検出する電圧検出手段を更に具備し、前記波数制御手段は、前記電圧検出手段の検出出力に基づき前記交流電源の電圧および周波数および位相を認識して、該認識した前記交流電源の電圧および周波数および位相に基づき前記スイッチング制御信号を補正することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５の発明は、前記電圧検出手段は、前記交流電源の出力電圧を変換する電源回路の一次回路若しくは２次回路から前記交流電源の出力電圧を間接的に検出することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項６の発明は、請求項４の発明において、前記電圧検出手段は、前記スイッチング素子を流れる電流による電圧降下に基づき前記交流電源の出力電圧を検出することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかの発明において、前記交流電源のラインインピーダンスを検出するラインインピーダンス検出手段を更に具備し、前記波数制御手段は、前記ラインインピーダンス検出手段の検出出力に基づき前記波数制御の制御期間を制御することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項８の発明は、請求項７の発明において、前記ラインインピーダンス検出手段は、前記機器に対する前記交流電源からの入力電圧、前記機器の内部インピーダンス、前記スイッチング素子のオンインピーダンス、前記発熱部のインピーダンスに基づき前記ラインインピーダンスを算出することにより検出することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項９の発明は、交流電源の出力を加えることにより発熱する発熱部を有する画像形成装置の定着装置において、前記交流電源から前記発熱部に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記発熱部を流れる電流を検出する電流検出手段と、前記発熱部の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出出力および前記電流検出手段の検出出力に基づき前記スイッチング素子のスイッチングタイミングを制御する波数制御手段とを具備するフリッカ抑制装置を備えたことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１０の発明は、交流電源の出力を加えることにより発熱する発熱部を有する機器のフリッカ抑制方法において、前記発熱部を流れる電流を電流検出手段により検出し、前記発熱部の温度を温度検出手段により検出し、前記電流検出手段の検出出力に基づき前記交流電源の周波数および位相を認識手段により認識し、前記温度検出手段の検出出力および前記認識手段で認識した前記交流電源の周波数および位相に基づき前記発熱部に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子のスイッチングタイミングを波数制御手段により補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、交流電源の出力を加えることにより発熱する発熱部を有する機器において、発熱部を流れる電流を電流検出手段により検出し、発熱部の温度を温度検出手段により検出し、電流検出手段の検出出力に基づき交流電源の周波数および位相を認識手段により認識し、温度検出手段の検出出力および認識手段で認識した交流電源の周波数および位相に基づき発熱部に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子のスイッチングタイミングを補正するように構成したので、簡単な構成によりフリッカを有効に抑制できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明に係わるフリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法および画像形成装置の定着装置の実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、この発明に係わるフリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法を適用して構成した画像形成装置の実施例１の要部を示すブロック図である。
【００２４】
図１において、この画像形成装置は、商用ＡＣ電源１が加えられる電源装置１０、定着装置２０、制御部３０、駆動装置４０を具備して構成される。
【００２５】
ここで、定着装置２０は、画像形成装置から印字出力される用紙にトナー像を定着するために用いられるもので、ハロゲンランプ２１およびこのハロゲンランプ２１の温度を検出する温度検出センサ２２を具備している。
【００２６】
駆動装置４０は、この画像形成装置の用紙搬送、光学的読み取りを行うキャリッジの移動、感光体ドラムの回動等を制御するモータを含む装置である。
【００２７】
電源装置１０は、インピーダンス素子１１、定着装置２０のハロゲンランプ２１に流れる電流をオン、オフするスイッチング素子１２、省電力モードにおいてオフされるスイッチ１３および１４、制御部３０を駆動する電源を生成するトランス１５および平滑回路１６、駆動装置４０を駆動する電源を生成するトランス１７および平滑回路１８、定着装置２０のハロゲンランプ２１に流れる電流を検出する電流検出回路１９を具備して構成される。
【００２８】
制御部３０は、周波数／位相認識部３１、目標値テーブル３２、定着装置制御部３３、省電力制御部３４を具備して構成される。
【００２９】
ここで、周波数／位相認識部３１は、電流検出回路１８の出力に基づき商用ＡＣ電源１の周波数および位相を認識する。
【００３０】
目標値テーブル３２は、周波数／位相認識部３１で認識された商用ＡＣ電源１の周波数および位相に対応して定着装置制御部３１で生成されるスイッチング制御信号の補正のための目標値が格納される。
【００３１】
ここで、目標値テーブル３２に記憶される目標値の一例としては、具体的には、ハロゲンランプ２１のＯＮ時間、ＯＦＦ時間、ハロゲンランプ２１のＯＦＦ温度、ＯＮ温度等である。
【００３２】
なお、目標値テーブル３２に記憶される目標値は、この画像形成装置の動作モード、例えば、ウオームアップモード、ランモード、スタンバイモード、ローパワーモード、スリープモード等に対応して夫々のモードに最適な値を格納するように構成してもよい。
【００３３】
定着装置制御部３１は、スイッチング素子１２をオン、オフ制御するスイッチング制御信号の生成および商用ＡＣ電源１周波数、位相の変動に対応するための上記スイッチング制御信号の補正制御を行う。
【００３４】
このスイッチング制御信号によるスイッチング素子１２のオン、オフ制御により、定着装置２０のハロゲンランプ２１の温度制御、フリッカを抑制するための波数制御が実現される。
【００３５】
省電力制御部３４は、スイッチ１２および１３若しくはその一方にスイッチオフ信号を送信することによりこの画像形成装置の省電力モード（ローパワーモード、スリープモード）を実現する。
【００３６】
さて、この実施例１の画像形成装置においては、ハロゲンランプ２１に対する商用ＡＣ電源１の印加時に発生する突入電流によるフリッカを抑制するために波数制御を行う。
【００３７】
この波数制御は、商用ＡＣ電源１の印加時の所定の波数制御期間において、図２に示すように、商用ＡＣ電源１の半サイクルＯＮと１サイクルＯＦＦの繰返し制御を行うことで実現される。
【００３８】
ここで、スイッチング制御信号のパルス信号仕様を、例えば、ＯＮ時間：１０ｍｓ、ＯＦＦ時間：２０ｍｓ、ＯＮ／ＯＦＦ周期：３０ｍｓに固定すると、商用周波数が５０Ｈｚでは、図２に示すように、ほぼ所望とする「半サイクルＯＮ、１サイクルＯＦＦ」の繰返し波形の波数制御を実現できるが、商用周波数６０Ｈｚでは所望とする波数制御を実現できず、「半サイクルＯＮ、１．５サイクルＯＦＦ」と「半サイクルＯＮ、１サイクルＯＦＦ」などの不安定な波形状態となりフリッカレベルが悪化してしまう。
【００３９】
すなわち、スイッチング制御信号として商用ＡＣ電圧波形とは非同期な固定パルス信号を用いると、商用ＡＣ電源の周波数変動には対応できないことになる。
【００４０】
そこで、この実施例１においては、周波数／位相認識部３１で、電流検出回路１９の出力に基づき商用ＡＣ電源１の周波数および位相を認識し、予め目標値テーブル３２に記憶されているこの周波数および位相に対応するスイッチング制御信号の補正のための目標値を参照して定着装置制御部３１で生成されるスイッチング制御信号の補正を動的に行うことにより商用ＡＣ電源１の周波数が変動しても、良好なフリッカ抑制ができるように構成されている。
【００４１】
図３は、図１に示した定着装置制御部３３による定着装置２０の制御の一例を示す図である。
【００４２】
定着装置制御部３３は、温度検出センサ２２の出力に基づき、ハロゲンランプ２１の温度がＯＮ温度目標値より低下したことが検出されると、ハロゲンランプＯＮ／ＯＦＦ信号によりハロゲンランプのＯＮを指示し、まず、スイッチング制御信号を「半サイクルＯＮ、１サイクルＯＦＦ」に制御して、スイッチング素子１２を「半サイクルＯＮ、１サイクルＯＦＦ」する波数制御を行う。
【００４３】
この場合の波数制御においては、周波数／位相認識部３１で認識した商用ＡＣ電源１の周波数および位相に同期するように、目標値テーブル３２に記憶されているこの周波数および位相に対応するスイッチング制御信号の補正のための目標値を参照してスイッチング素子１２をオン、オフ制御するスイッチング制御信号の補正を動的に行う。
【００４４】
これにより、商用ＡＣ電源１の周波数、位相が変動しても、突入電流を有効に抑制して良好なフリッカ抑制を行うことができる。
【００４５】
この波数制御により、温度検出センサ２２の出力に基づき、突入電流が安定したことが検出されると、スイッチング制御信号を連続ＯＮに制御して、波数制御を終了する。
【００４６】
そして、ハロゲンランプ２１の温度がＯＦＦ温度目標値を越えると、スイッチング制御信号を連続ＯＦＦして、ハロゲンランプのＯＦＦを指示する。
【００４７】
なお、ハロゲンランプ２１のハロゲンランプ２１のＯＮ時間、ＯＦＦ時間、ＯＦＦ温度、ＯＮ温度等に加えて、波数制御期間も商用ＡＣ電源１の周波数および位相に応じて異なるので、この波数制御期間の目標値も目標値テーブル３２に予め格納し、定着装置制御部３１では、この波数制御期間も目標値テーブル３２に格納された波数制御期間の目標値を参照して制御するように構成してもよい。
【００４８】
ところで、上記実施例１においては、商用ＡＣ電源１の周波数および位相変動には対応できるが、商用ＡＣ電源１の電圧変動には対応できない。そこで、次に、商用ＡＣ電源１の電圧変動も考慮した実施例２について次に説明する。
【実施例２】
【００４９】
図４は、電源装置１０の平滑回路１７の１次側から商用ＡＣ電源１の電圧変動を検出して、定着装置制御部３３の波数制御におけるスイッチング制御信号の補正をこの商用ＡＣ電源１の電圧変動をも考慮して行うようにしたこの発明に係わる画像形成装置の実施例２の要部を示すブロック図である。
【００５０】
なお、図４においては、説明を簡略化するために、図１に示した画像形成装置と同様の機能を果たす部分には図１で用いたと同一の符号を付する。
【００５１】
この実施例２においては、電源装置１０の平滑回路１７の１次側に電圧検出回路１０２を接続して、制御部３０の電圧／周波数／位相認識部３０１では、電流検出回路１９の出力に基づく商用ＡＣ電源１の周波数および位相の認識に加えて、電圧検出回路１０２の検出出力に基づく商用ＡＣ電源１の電圧変動を認識する。
【００５２】
また、目標値テーブル３０２には、商用ＡＣ電源１の電圧、周波数、位相に対応してハロゲンランプ２１のＯＮ時間、ＯＦＦ時間、ＯＦＦ温度、ＯＮ温度、波数制御期間等の目標値等が予め格納される。
【００５３】
そして、定着装置制御部３３は、温度検出センサ２２により検出されたハロゲンランプ２１の温度および電圧／周波数／位相認識部３０１で認識された商用ＡＣ電源１の電圧および周波数および位相に基づき、目標値テーブル３０２に記憶された各目標値を参照して、スイッチング制御信号の補正を動的に行う。他の構成は、図１に示した実施例１と同様である。
【００５４】
このような構成によると、商用ＡＣ電源１の電圧変動にも対応したスイッチング制御信号の補正制御が可能になる。
【００５５】
なお、上記実施例２では、電圧検出回路１０２を電源装置１０の平滑回路１７の１次側に接続して商用ＡＣ電源１の電圧変動を検出するように構成したが、電圧検出回路１０２を平滑回路１７の２次側に接続して商用ＡＣ電源１の電圧変動を間接的に検出するように構成してもよい。
【００５６】
また、商用ＡＣ電源１の電圧および周波数および位相に加えて省電力制御３４による省電力制御状態により、ハロゲンランプ２１のＯＮ時間、ＯＦＦ時間、ＯＦＦ温度、ＯＮ温度、波数制御期間等が異なるので、省電力制御３４により制御されるスイッチ１３、１４が接続されるトランス１５、１７の１次側電圧若しくは２次側電圧を検出して、これら電圧に対応して上記目標値を目標値テーブル３０２に格納すれば、更に木目の細かい波数制御が可能になる。
【００５７】
なお、実施例１および実施例２では、電流検出回路１９の出力に基づき商用ＡＣ電源１の周波数および位相を認識してスイッチング信号の補正を行うように構成したが、スイッチング素子１２のＯＮ、ＯＦＦにより制御される電流による電圧降下から商用ＡＣ電源１の電圧および周波数および位相を認識してスイッチング信号の補正を行うように構成してもよい。
【００５８】
また、電源装置１０の１次側回路の部品、例えば、スイッチング素子１２の温度を検出して、この検出出力に基づきスイッチング素子１２の温度の温度上昇率および上昇温度を認識して、スイッチング信号の補正を行うように構成してもよい。次に、スイッチング素子１２の温度の温度上昇率および上昇温度も考慮した実施例３について次に説明する。
【実施例３】
【００５９】
図５は、電源装置１０の１次回路１００のインピーダンス素子１１の電圧降下に基づき電源装置１０の電圧変動を検出するとともに、スイッチング素子１２の温度変動を温度検出回路１０３で検出して、定着装置制御部３３の波数制御におけるスイッチング制御信号の補正を行うように構成したこの発明に係わる画像形成装置の実施例３の要部を示すブロック図である。
【００６０】
なお、図５においても、説明を簡略化するために、図１に示した画像形成装置と同様の機能を果たす部分には図１で用いたと同一の符号を付する。
【００６１】
この実施例３においては、電源装置１０の１次回路１００のインピーダンス素子１１に電圧検出回路１０２を接続し、この電圧検出回路１０２により電源装置１０の電圧変動を検出し、また、電源装置１０の１次側回路１００のスイッチング素子１２に温度検出回路１０２を接続し、この温度検出回路１０２により、スイッチング素子１２の温度を検出する。
【００６２】
この場合、認識部３０３では、電圧検出回路１０２の出力に基づき商用ＡＣ電源１の電圧および周波数および位相を認識し、温度検出回路１０２の出力に基づきスイッチング素子１２の温度上昇率および上昇値を認識する。
【００６３】
また、目標値テーブル３０４には、商用ＡＣ電源１の電圧、周波数、位相およびスイッチング素子１２の温度上昇率、上昇値に対応してハロゲンランプ２１のＯＮ時間、ＯＦＦ時間、ＯＦＦ温度、ＯＮ温度、波数制御期間等の目標値が予め格納される。
【００６４】
そして、定着装置制御部３３は、温度検出センサ２２の出力に基づき検出されたハロゲンランプ２１の温度および認識部３０３で認識した商用ＡＣ電源１の電圧、周波数、位相およびスイッチング素子１２の温度上昇率、上昇値に基づき、目標値テーブル３０２に記憶された各目標値を参照して、スイッチング素子１２をオン、オフ制御するスイッチング制御信号の補正を動的に行う。他の構成は、図１に示した実施例１と同様である。
【００６５】
図６は、図５に示した定着装置制御部３３による定着装置２０の制御の一例を示す図である。
【００６６】
定着装置制御部３３は、温度検出センサ２２の出力に基づき、ハロゲンランプ２１の温度がＯＮ温度目標値より低下したことが検出されると、ハロゲンランプＯＮ／ＯＦＦ信号によりハロゲンランプのＯＮを指示し、まず、スイッチング制御信号を「半サイクルＯＮ、１サイクルＯＦＦ」に制御して、スイッチング素子１２を「半サイクルＯＮ、１サイクルＯＦＦ」する波数制御を行う。
【００６７】
この場合の波数制御においては、認識部３０３で認識した商用ＡＣ電源１の電圧、周波数、位相およびスイッチング素子１２の温度上昇率、上昇値電圧に基づき、目標値テーブル３０４に記憶されている商用ＡＣ電源１の電圧、周波数、位相およびスイッチング素子１２の温度上昇率、上昇値に対応してハロゲンランプ２１のＯＮ時間、ＯＦＦ時間、ＯＦＦ温度、ＯＮ温度、波数制御期間等の目標値を参照してスイッチング素子１２をオン、オフ制御するスイッチング制御信号の補正を動的に行う。
【００６８】
なお、スイッチング素子１２の温度上昇率、上昇値は、認識部３０３において温度検出回路１０２の出力を微分若しくは積分することにより認識することができる。
【００６９】
このような構成によると、商用ＡＣ電源１の電圧、周波数、位相およびスイッチング素子１２の温度上昇率、上昇値が変動しても、突入電流を有効に抑制して良好なフリッカ抑制を行うことができる。
【００７０】
この波数制御により、突入電流が安定したことが検出されると、スイッチング制御信号を連続ＯＮに制御して、波数制御を終了する。
【００７１】
そして、ハロゲンランプ２１の温度がＯＦＦ温度目標値を越えると、スイッチング制御信号を連続ＯＦＦして、ハロゲンランプのＯＦＦを指示する。
【００７２】
なお、上記実施例３においては、スイッチング素子１２の温度を温度検出回路１０３で検出して、このスイッチング素子１２の温度上昇率、上昇値を考慮した波数制御を行うように構成したが、電源装置１０の１次回路１００のインピーダンス素子１１の温度を検出して、このインピーダンス素子１１の温度上昇率、上昇値を考慮した波数制御を行うように構成してもよい。
【００７３】
さて、この種の画像形成装置においては、この画像形成装置が設置される設置環境における商用電源のラインインピーダンスが大きいと、この画像形成装置のフリッカ値はこのラインインピーダンスの影響も受ける。次に、この画像形成装置が設置される設置環境における商用電源のラインインピーダンスも考慮した実施例４について次に説明する。
【実施例４】
【００７４】
図７は、この画像形成装置が設置される設置環境における商用電源のラインインピーダンスも考慮して定着装置制御部３３の波数制御におけるスイッチング制御信号の補正を行うように構成したこの発明に係わる画像形成装置の実施例３の要部を示すブロック図である。
【００７５】
なお、図７においても、説明を簡略化するために、図１に示した画像形成装置と同様の機能を果たす部分には図１で用いたと同一の符号を付する。
【００７６】
この実施例３においては、まず、この画像形成装置が設置される設置環境における商用ＡＣ電源１のラインインピーダンス５０を検出する。
【００７７】
このラインインピーダンス５０は、図８に示す等価回路から算出することができる。
【００７８】
図８において、商用ＡＣ電源１の電圧をＶ０、商用ＡＣ電源１のラインインピーダンス５０をＲ１、両端電圧をＶ１、この画像形成装置の入力電圧をＶｉｎ、内部インピーダンスをＲ２、両端電圧をＶ２、スイッチング素子１２のオン電流係数をα、両端電圧をＶ３、ハロゲンランプ２１のインピーダンスをＲ４、両端電圧をＶ４、ハロゲンランプ２１を流れる電流をＩ１とすると、下記関係式が得られる。
【００７９】
Ｖ０＝Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４ ・・・・・（１）
Ｖ１＝Ｉ１×Ｒ１，Ｖ２＝Ｉ１×Ｒ２，Ｖ３＝Ｉ１×α，Ｖ４＝Ｉ１×Ｒ４
・・・・・（２）
Ｖ０＝Ｉ１×（Ｒ１＋Ｒ２＋α＋Ｒ４） ・・・・・（３）
Ｖｉｎ＝Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４ ・・・・・(4)
ここで、内部インピーダンスＲ２は固定値、Ｖ２およびＩ１は検出可能である。また、αは、スイッチング素子１２の素子特性より固定値となる。また、Ｒ４は、検出可能である。
【００８０】
そこで、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４の検出手段を設け、ハロゲンランプ２１に電流が流れていないＩ１＝０の状態での入力電圧Ｖｉｎの計算結果を商用ＡＣ電源１の電圧Ｖ０と認識し、ハロゲンランプ２１に電流が流れている状態での入力電圧Ｖｉｎの計算結果に基づき、この画像形成装置が設置される設置環境における商用ＡＣ電源１のラインインピーダンス５０の値Ｒ１を予測することができる。
【００８１】
そして、このラインインピーダンス５０の値Ｒ１を目標値テーブル３０４に記憶することで、この画像形成装置が設置される設置環境における商用電源のラインインピーダンス５０も考慮したフリッカ抑制制御が可能になる。
【００８２】
なお、この実施例４においては、実施理１に示した商用ＡＣ電源１の周波数および位相変動に対応したフリッカ抑制制御に加えて、ラインインピーダンス５０も考慮したフリッカ抑制制御が可能になるが、この実施例４のフリッカ抑制制御に加えて、上述した実施例２の商用ＡＣ電源１の電圧変動も考慮したフリッカ抑制制御、実施例３のスイッチング素子１２の温度の温度上昇率および上昇温度も考慮したフリッカ抑制制御を組み合わせて実施してもよい。
【００８３】
このように実施例１乃至３によると、商用ＡＣ電源の周波数および位相を検出する手段を設けずに、所望とする波数制御を安定的に行うことができ、これにより、商用ＡＣ周波数変動の影響を受けずに確実にフリッカレベルを抑制できる。また、低コスト化と小型化を実現できる。
【００８４】
また、実施例４によると、商用ＡＣ電源のラインインピーダンスのバラツキに対応した適正かつ十分なフリッカ抑制制御が可能になり、また不必要なまでのフリッカ抑制制御を行うこともなくなるので、より定着性性能が向上し、定着装置のウオームアップ時間の短縮も可能となる。
【００８５】
また、装置内インピーダンスによるハロゲンランプの電流検出に基づき商用ＡＣ電源の周波数および位相を認識しているので、ゼロクロス検出手段を設けなくとも、商用電源周波数バラツキに対応した有効なフリッカ抑制制御が可能になる。
【００８６】
なお、上記実施例では、この発明に係わるフリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法を商用ＡＣ電源で駆動される定着装置を有する画像形成装置に適用した場合を示したが、この発明は、交流電源の出力を加えることにより発熱する発熱部を有する機器であれば、画像形成装置以外の他の機器にも同様に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
この発明のフリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法は、交流電源の出力を加えることにより発熱する発熱部を有する画像形成装置等に適用することができる。
【００８８】
この発明によれば、交流電源の出力を加えることにより発熱する発熱部を有する機器において、発熱部を流れる電流を電流検出手段により検出し、発熱部の温度を温度検出手段により検出し、温度検出手段の検出出力および電流検出手段の検出出力に基づき電流検出手段の検出出力に基づき前記交流電源の周波数および位相を認識手段により認識し、温度検出手段の検出出力および認識手段で認識した交流電源の周波数および位相に基づき発熱部に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子のスイッチングタイミングを補正するように構成したので、簡単な構成によりフリッカを有効に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】この発明に係わるフリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法を適用して構成した画像形成装置の実施例１の要部を示すブロック図である。
【図２】波数制御によるフリッカ抑制を説明する図である。
【図３】図１に示した定着装置制御部による定着装置の制御の一例を示す図である。
【図４】この発明に係わるフリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法を適用して構成した画像形成装置の実施例２の要部を示すブロック図である。
【図５】この発明に係わるフリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法を適用して構成した画像形成装置の実施例３の要部を示すブロック図である。
【図６】図５に示した定着装置制御部による定着装置の制御の一例を示す図である。
【図７】この発明に係わるフリッカ抑制装置およびフリッカ抑制方法を適用して構成した画像形成装置の実施例４の要部を示すブロック図である。
【図８】実施例４におけるラインインピーダンス検出の原理を示す等価回路である。
【符号の説明】
【００９０】
１ 商用ＡＣ電源
１０ 電源装置
１１ インピーダンス素子
１２ スイッチング素子
１３、１４ スイッチ
１５ トランス
１６ 平滑回路
１７ トランス
１８ 平滑回路
１９ 電流検出回路
２０ 定着装置
２１ ハロゲンランプ
２２ 温度検出センサ
３０ 制御部
３１ 周波数／位相認識部
３２ 目標値テーブル
３３ 定着装置制御部
３４ 省電力制御部
４０ 駆動装置
５０ ラインインピーダンス
１００ １次側回路
１０１ 電圧検出回路
１０２ 電圧検出回路
１０３ 温度検出回路
３０１ 電圧／周波数／位相認識部
３０２ 目標値テーブル
３０３ 認識部
３０４ 目標値テーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源の出力を加えることにより発熱する発熱部を有する機器のフリッカ抑制装置において、
前記交流電源から前記発熱部に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子と、
前記発熱部を流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記発熱部の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出出力および前記電流検出手段の検出出力に基づき前記スイッチング素子のスイッチングタイミングを制御する波数制御手段と
を具備することを特徴とするフリッカ抑制装置。
【請求項２】
前記波数制御手段は、
前記電流検出手段の検出出力に基づき前記交流電源の周波数および位相を認識する認識手段と、
前記スイッチング素子に加えるスイッチング制御信号を生成するスイッチング制御信号生成手段と、
前記交流電源の周波数および位相に対応した前記スイッチング制御信号のスイッチングタイミング補正のための目標値を記憶する目標値テーブルと、
前記認識手段で認識した前記交流電源の周波数および位相に基づき前記目標値テーブルに記憶された前記目標値を参照して前記スイッチング制御信号を補正する信号補正手段と
を具備することを特徴とする請求項１記載のフリッカ抑制装置。
【請求項３】
前記波数制御手段は、
前記電流検出手段の検出出力に基づき前記波数制御手段による前記波数制御の状態を認識し、該認識した前記波数制御の状態に基づき前記波数制御の制御期間を制御する
ことを特徴とする請求項１または２記載のフリッカ抑制装置。
【請求項４】
前記交流電源の出力電圧を検出する電圧検出手段
を更に具備し、
前記波数制御手段は、
前記電圧検出手段の検出出力に基づき前記交流電源の電圧および周波数および位相を認識して、該認識した前記交流電源の電圧および周波数および位相に基づき前記スイッチング制御信号を補正する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のフリッカ抑制装置。
【請求項５】
前記電圧検出手段は、
前記交流電源の出力電圧を変換する電源回路の一次回路若しくは２次回路から前記交流電源の出力電圧を間接的に検出する
ことを特徴とする請求項４記載のフリッカ抑制装置。
【請求項６】
前記電圧検出手段は、
前記スイッチング素子を流れる電流による電圧降下に基づき前記交流電源の出力電圧を検出する
ことを特徴とする請求項４記載のフリッカ抑制装置。
【請求項７】
前記交流電源のラインインピーダンスを検出するラインインピーダンス検出手段
を更に具備し、
前記波数制御手段は、
前記ラインインピーダンス検出手段の検出出力に基づき前記波数制御の制御期間を制御する
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のフリッカ抑制装置。
【請求項８】
前記ラインインピーダンス検出手段は、
前記機器に対する前記交流電源からの入力電圧、前記機器の内部インピーダンス、前記スイッチング素子のオンインピーダンス、前記発熱部のインピーダンスに基づき前記ラインインピーダンスを算出することにより検出する
ことを特徴とする請求項７記載のフリッカ抑制装置。
【請求項９】
交流電源の出力を加えることにより発熱する発熱部を有する画像形成装置の定着装置において、
前記交流電源から前記発熱部に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子と、
前記発熱部を流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記発熱部の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出出力および前記電流検出手段の検出出力に基づき前記スイッチング素子のスイッチングタイミングを制御する波数制御手段と
を具備するフリッカ抑制装置を備えたことを特徴とする画像形成装置の定着装置。
【請求項１０】
交流電源の出力を加えることにより発熱する発熱部を有する機器のフリッカ抑制方法において、
前記発熱部を流れる電流を電流検出手段により検出し、
前記発熱部の温度を温度検出手段により検出し、
前記電流検出手段の検出出力に基づき前記交流電源の周波数および位相を認識手段により認識し、
前記温度検出手段の検出出力および前記認識手段で認識した前記交流電源の周波数および位相に基づき前記発熱部に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子のスイッチングタイミングを波数制御手段により補正する
ことを特徴とするフリッカ抑制方法。
【請求項１】
交流電源の出力を加えることにより発熱する発熱部を有する機器のフリッカ抑制装置において、
前記交流電源から前記発熱部に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子と、
前記発熱部を流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記発熱部の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出出力および前記電流検出手段の検出出力に基づき前記スイッチング素子のスイッチングタイミングを制御する波数制御手段と
を具備することを特徴とするフリッカ抑制装置。
【請求項２】
前記波数制御手段は、
前記電流検出手段の検出出力に基づき前記交流電源の周波数および位相を認識する認識手段と、
前記スイッチング素子に加えるスイッチング制御信号を生成するスイッチング制御信号生成手段と、
前記交流電源の周波数および位相に対応した前記スイッチング制御信号のスイッチングタイミング補正のための目標値を記憶する目標値テーブルと、
前記認識手段で認識した前記交流電源の周波数および位相に基づき前記目標値テーブルに記憶された前記目標値を参照して前記スイッチング制御信号を補正する信号補正手段と
を具備することを特徴とする請求項１記載のフリッカ抑制装置。
【請求項３】
前記波数制御手段は、
前記電流検出手段の検出出力に基づき前記波数制御手段による前記波数制御の状態を認識し、該認識した前記波数制御の状態に基づき前記波数制御の制御期間を制御する
ことを特徴とする請求項１または２記載のフリッカ抑制装置。
【請求項４】
前記交流電源の出力電圧を検出する電圧検出手段
を更に具備し、
前記波数制御手段は、
前記電圧検出手段の検出出力に基づき前記交流電源の電圧および周波数および位相を認識して、該認識した前記交流電源の電圧および周波数および位相に基づき前記スイッチング制御信号を補正する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のフリッカ抑制装置。
【請求項５】
前記電圧検出手段は、
前記交流電源の出力電圧を変換する電源回路の一次回路若しくは２次回路から前記交流電源の出力電圧を間接的に検出する
ことを特徴とする請求項４記載のフリッカ抑制装置。
【請求項６】
前記電圧検出手段は、
前記スイッチング素子を流れる電流による電圧降下に基づき前記交流電源の出力電圧を検出する
ことを特徴とする請求項４記載のフリッカ抑制装置。
【請求項７】
前記交流電源のラインインピーダンスを検出するラインインピーダンス検出手段
を更に具備し、
前記波数制御手段は、
前記ラインインピーダンス検出手段の検出出力に基づき前記波数制御の制御期間を制御する
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のフリッカ抑制装置。
【請求項８】
前記ラインインピーダンス検出手段は、
前記機器に対する前記交流電源からの入力電圧、前記機器の内部インピーダンス、前記スイッチング素子のオンインピーダンス、前記発熱部のインピーダンスに基づき前記ラインインピーダンスを算出することにより検出する
ことを特徴とする請求項７記載のフリッカ抑制装置。
【請求項９】
交流電源の出力を加えることにより発熱する発熱部を有する画像形成装置の定着装置において、
前記交流電源から前記発熱部に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子と、
前記発熱部を流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記発熱部の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出出力および前記電流検出手段の検出出力に基づき前記スイッチング素子のスイッチングタイミングを制御する波数制御手段と
を具備するフリッカ抑制装置を備えたことを特徴とする画像形成装置の定着装置。
【請求項１０】
交流電源の出力を加えることにより発熱する発熱部を有する機器のフリッカ抑制方法において、
前記発熱部を流れる電流を電流検出手段により検出し、
前記発熱部の温度を温度検出手段により検出し、
前記電流検出手段の検出出力に基づき前記交流電源の周波数および位相を認識手段により認識し、
前記温度検出手段の検出出力および前記認識手段で認識した前記交流電源の周波数および位相に基づき前記発熱部に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子のスイッチングタイミングを波数制御手段により補正する
ことを特徴とするフリッカ抑制方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−２６８６８０（Ｐ２００６−２６８６８０Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８８７５０（Ｐ２００５−８８７５０）
【出願日】平成１７年３月２５日（２００５．３．２５）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２５日（２００５．３．２５）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]