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JP2001249560A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP2001249560A
JP2001249560A JP2000067178A JP2000067178A JP2001249560A JP 2001249560 A JP2001249560 A JP 2001249560A JP 2000067178 A JP2000067178 A JP 2000067178A JP 2000067178 A JP2000067178 A JP 2000067178A JP 2001249560 A JP2001249560 A JP 2001249560A
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heating elements
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱定着装置を駆動するための大電流をスイッ
チングするスイッチング制御素子の最小化が図られ、ス
イッチング動作に伴って発生する熱やノイズの低減され
た画像形成装置を提供する。 【解決手段】 レーザビームプリンタ（画像形成装置）
１０１は、セラミックヒータ２０３を熱源とする加熱方
式によって記録紙Ｓ上に定着させる熱定着装置１０９
と、その熱定着装置１０９を制御する制御及び駆動回路
を備える。複数の発熱体を有するヒータをオン／オフ制
御するスイッチング制御素子の他、各発熱体への通電を
切り替えるための電力供給切替え手段（リレー）を設け
ることにより、大電流をスイッチングするスイッチング
制御素子の最小化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、レーザー
ビームプリンタ等、電子写真プロセスで形成されたトナ
ー像を転写紙上に定着させることにより画像形成を行う
画像形成装置に関し、特に、複数の発熱体が内蔵された
熱定着装置を備える画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の画像形成装置に備えられ
た熱定着装置は、電子写真プロセスなどの画像形成手段
により記録紙上に形成された未定着画像（トナー像）を
記録紙上に定着させるものであり、ハロゲンヒータを熱
源とする熱ローラ式の定着装置や、セラミック面発ヒー
タを熱源とするフィルム加熱式の熱定着装置といったも
のがよく知られている。
【０００３】こうした熱定着装置に採用される一般的な
ヒータ駆動回路の一例を図８に示す。
【０００４】同図８に示すように、通常、複数の発熱体
から構成されるヒータ８０３はトライアック等のスイッ
チング制御素子８０４，８１６を介して商用交流電源８
０１に接続されており、この交流電源８０１から電力が
供給される。ヒータ８０３には温度検出素子、例えばサ
ミスタ温度検出素子８１４が設けられており、この温度
検出素子８１４によりヒータ８０３の温度が検出され、
その検出温度情報をもとに、制御回路（電力供給指示手
段）８１２がスイッチング制御素子８０４，８１６をオ
ン／オフ制御することにより、ヒータ８０３への電力供
給をオン／オフし、熱定着装置の温度が目標の一定温度
に制御される。
【０００５】ヒータ８０３へのオン／オフ制御は、商用
電源８０１の波数制御または位相制御により行われる。
【０００６】ヒータ８０３には、発熱体が２つあり、記
録紙の幅に応じた長さに設定されているため、２つの発
熱体が同時に通電されることはない。フィルタ８１１及
び８２３は、ヒータ８０３のオン／オフで、スイッチン
グ制御素子８０４，８１６から発生するスイッチングノ
イズを除去するために設けられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置においては、ヒータを制御するスイッチング制
御素子がヒータ発熱体数分必要になる。この時、電力供
給を行うスイッチング制御素子８０４及び８１６は、ヒ
ータ８０３への大電流をオン／オフさせる必要があるた
め、ヒータを駆動する大電流の通電に対応すべく大型化
する必要性が生じる。こうした素子の大型化に伴い、ス
イッチングを行う際に素子から発生する熱や、そのスイ
ッチングによって発生するノイズの増大を招く。このた
め、これらスイッチング動作に起因して発生する熱の対
策や、ノイズを吸収するためのフィルタがさらに必要と
なる。
【０００８】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであって、熱定着装置を駆動するための大電流を
スイッチングするスイッチング制御素子の最小化が図ら
れ、スイッチング動作に伴って発生する熱やノイズの低
減された画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、転写材上へトナー像を担持し、これを熱
定着させることによって該転写材に画像を形成する画像
形成装置において、電力供給によって発熱する発熱体を
複数有し、トナー像の担持された転写材を加熱する熱定
着手段と、前記発熱体に電力を供給する電力供給手段
と、前記電力供給手段による前記複数の発熱体につい
て、各発熱体への通電及び非通電を切り替える通電発熱
体切り替え手段と、前記発熱体の温度を検出する温度検
出手段と、前記検出された温度に基づいて、前記電力供
給手段が各発熱体に供給する電力を制御する電力供給指
示制御手段とを有してなることを要旨とする。
【００１０】また、前記通電発熱体切り替え手段は、前
記複数の発熱体のうち、各発熱体への通電及び非通電を
それぞれ切り替えるのがよい。
【００１１】また、前記通電発熱体切り替え手段は、前
記複数の発熱体のうち、２つ以上の発熱体への通電を選
択的に切り替えるのがよい。
【００１２】ここで、選択的に切り替えるとは、例え
ば、ある発熱体への通電の開始（停止）と、別のある発
熱体への通電の停止（開始）と連動させて行うことを意
味する。ただし、こうした連動動作は、１つの発熱体と
１つの発熱体との関係に関するものとは限らず、例え
ば、１つの発熱体と複数の発熱体との関係に関するもの
であってもよし、複数の発熱体と複数の発熱体との関係
に関するものであっても構わない。
【００１３】なお、以上の構成は、可能な限り組み合わ
せることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明の画像形成装置を、電子写真プロセスを用いたレーザ
ビームプリンタに適用した第１の実施の形態について説
明する。
【００１５】図１は、本発明の第１の実施の形態にかか
るレーザビームプリンタの主要内部構造を概略的に示す
側断面図である。
【００１６】レーザビームプリンタ１０１には、記録紙
Ｓを収納するカセット１０２、このカセット１０２の記
録紙Ｓの有無を検知するカセット有無センサ１０３、カ
セット１０２の記録紙Ｓのサイズを検知するカセットサ
イズセンサ１０４（複数個のマイクロスイッチで構成さ
れる）、カセット１０２から記録紙Ｓを繰り出す給紙ロ
ーラ１０５等が設けられている。
【００１７】また、給紙ローラ１０５の下流には記録紙
Ｓを同期搬送するレジストローラ対１０６が設けられて
いる。また、レジストローラ対１０６の下流にはレーザ
スキャナ部１０７からのレーザ光に基づいて記録紙Ｓ上
にトナー像を形成する画像形成部１０８が設けられてい
る。
【００１８】さらに、画像形成部１０８の下流には記録
紙Ｓ上に形成されたトナー像を熱定着する熱定着手段と
しての熱定着装置１０９が設けられており、熱定着装置
１０９の下流には排紙部の搬送状態を検知する排紙セン
サ１１０、記録紙Ｓを排紙する排紙ローラ１１１、記録
の完了した記録紙Ｓを積載する積載トレイ１１２が設け
られている。
【００１９】また、前記レーザスキャナ１０７は、後述
する外部装置１２８から送出される画像信号（画像信号
ＶＤＯ）に基づいて変調されたレーザ光を発光するレー
ザユニット１１３、このレーザユニット１１３からのレ
ーザ光を後述する感光ドラム１１７上に走査するための
ポリゴンモータ１１４、結像レンズ１１５、折り返しミ
ラー１１６等により構成されている。
【００２０】また、レーザビームプリンタ１０１は、公
知の電子写真プロセスに必要な、感光ドラム１１７、１
次帯電ローラ１１９、現像器１２０、転写帯電ローラ１
２１、クリーナ１２２等、さらに、熱定着装置１０９は
定着フィルム１０９ａ、加圧ローラ１０９ｂ、定着フィ
ルム１０９ａ内部に設けられたセラミックヒータ２０
３、セラミックヒータの表面温度を検出する温度検出手
段としてのサーミスタ温度検出素子（以下、温度検出素
子という）２１４を備えている。
【００２１】また、メインモータ１２３は、給紙ローラ
１０５には給紙ローラクラッチ１２４を介して、レジス
トローラ対１０６にはレジストローラ１２５を介して駆
動力を与えており、更に感光ドラム１１７を含む画像形
成部１０８の各ユニット、熱定着装置１０９、排紙ロー
ラ１１１にも駆動力を与えている。
【００２２】１２６はエンジンコントローラであり、レ
ーザスキャナ部１０７、画像形成部１０８、熱定着装置
１０９による電子写真プロセスの制御、レーザビームプ
リンタ１０１内の記録紙Ｓの搬送制御を行なう。
【００２３】１２７はビデオコントローラであり、パー
ソナルコンピュータ等の外部装置１３１と汎用のインタ
フエース（セントロニクス、ＲＳ２３２Ｃ等）１３０で
接続されており、この汎用インタフエースから送られて
くる画像情報をビットデータに展開し、そのビットデー
タをＶＤＯ信号として、エンジンコントローラ１２６へ
送出している。
【００２４】図２には、セラミックヒータ２０３の駆動
及び制御回路を示す。
【００２５】２０１は、画像形成装置１０１（図１参
照）に接続され、電力を供給する商用交流電源である。
【００２６】画像形成装置１０１（図１参照）は、交流
電源２０１がＡＣフィルタ２０２を介してセラミックヒ
ータ２０３へ供給されることにより、セラミックヒータ
２０３を発熱させる。
【００２７】このセラミックヒータ２０３は、図３に拡
大して示すように、２つの発熱体２０３ａ，２０３ｂを
内蔵しており、プリントする記録紙Ｓの幅に応じて適宜
ヒータ内の各発熱体への通電が切り替えられる。セラミ
ックヒータ２０３（発熱体２０３ａ，２０３ｂ）への電
力供給は、トライアック２０４の通電、遮断により行
う。抵抗２０５，２０６は、トライアック２０４のため
のバイアス抵抗で、フォトトライアックカプラ２０７
は、一次、二次間の沿面距離を確保するためのデバイス
である。リレー２１３は、制御回路２１２からの信号に
より通電される。またリレー２１６，２１７は、セラミ
ックヒータ２０３に内蔵された発熱体２０３，２０３ｂ
のうち、発熱させる（通電を行う）発熱体を切り替える
ために用いるスイッチ（通電発熱体切り替え手段）とし
ての役割を担い、記録紙Ｓの幅に応じて制御回路２１２
により、オン／オフされる。トライアック２０４は、フ
ォトトライアックカプラ２０７の発光ダイオードに通電
されることでオンする。抵抗２０８は、フォトトライア
ックカプラ２０７の電流を制限するための抵抗であり、
トランジスタ２０９によりオン／オフする。トランジス
タ２０９は抵抗２１０を介して制御回路２１２に接続さ
れ、制御回路２１２からのオン信号に従って動作する。
フィルタ２１１は、セラミックヒータ２０３をオン／オ
フさせるときに発生するノイズを押さえるために配され
ている。
【００２８】また、交流電源２０１は、ＡＣフィルタ２
０２を介して制御回路２１２のゼロクロス検出部に入力
される。制御回路２１２のゼロクロス検出部は、交流電
源２０１が、ある閥値以下の電圧になっていることを制
御回路２１２内部に対してパルス信号で報知する。以
下、制御回路２１２のゼロクロス検出部によって送出さ
れるこの信号をＺＥＲＯＸ信号と呼ぶ。
【００２９】制御回路２１２はＺＥＲＯＸ信号のパルス
のエッジを検知し、位相制御または波数制御によりトラ
イアック２０４をオン／オフする。
【００３０】また、温度検出素子２１４（図１を併せ参
照）によって検出される温度は、抵抗２１５と、温度検
出素子２１４との分流電圧として検出され、制御回路２
１２にＴＨ信号としてＡ／Ｄ入力される。
【００３１】すなわち、セラミックヒータ２０３の温度
は、ＴＨ信号（デジタル信号）として制御回路２１２に
おいて監視される。そして、制御回路２１２の内部で設
定されているセラミックヒータ２０３の設定温度と比較
されることによって、セラミックヒータ２０３に供給す
るべき電力が算出され、その供給する電力に対応した位
相角（位相制御）または波数（波数制御）に換算され、
オン信号としてトランジスタ２０９に適宜送出されるこ
ととなる。
【００３２】次に、セラミックヒータ２０３に設けられ
た２つの発熱体による発熱動作について説明する。
【００３３】まず、プリント動作が開始されると、リレ
ー２１３が通電される。それとともに、記録紙Ｓの幅に
応じた、セラミックヒータ２０３の２つの発熱体のうち
の１つが、リレー２１６またはリレー２１７が通電され
る事により選択される。リレー２１６とリレー２１７
は、発熱体の選択を行うものであるため、図２のような
リレースイッチを用いたものや、図４のようにトライア
ックを用いたものなどが考えられる。また、他の切り替
え手段を使用しても差し支えない。更にこのリレー２１
６とリレー２１７は、セラミックヒータ２０３の通電中
は、オン／オフされることがない為、フィルタ２１１の
ようなノイズ除去手段も不要であり、かつ電流容量など
にも余裕をとる必要がない。
【００３４】従って、温度検出素子２１４をモニタしな
がら、トライアック２０４をオン／オフさせることでセ
ラミックヒータ２０３の温度が最適な値に制御される。
【００３５】本実施の形態では、図３に示すように、黒
塗り部として示したセラミックヒータの発熱体は、長さ
の違うものを用いているが、同じ長さの発熱体を複数並
べてもよいし、また、それぞれの発熱体を図５斜線部の
ように配してもよい。
【００３６】図５に示す他の例では、二つの発熱体２０
３ａ’，２０３ｂ’を同時に通電させることで、幅広の
記録紙に対応させることとしている。また、セラミック
ヒータに内蔵される発熱体の数は、本実施の形態では２
つとしたが、３本以上としてもよい。
【００３７】（第２の実施の形態）次に、本発明の画像
形成装置をレーザビームプリンタに適用した第２の実施
の形態について、第１の実施の形態と異なる点を中心に
説明する。
【００３８】なお、本実施の形態にかかるレーザビーム
プリンタにあって、その基本構成及び画像形成にあたっ
ての機械的な動作態様は、先の第１の実施の形態とほぼ
同等であるため、ここでの重複する説明は省略する。
【００３９】図６には、本実施の形態のレーザビームプ
リンタに設けられた熱定着装置のセラミックヒータ６０
３について、その駆動及び制御回路を示す。
【００４０】本実施の形態にかかる熱定着装置に内蔵さ
れるセラミックヒータ６０３は、図７に示すように長い
発熱体６０３ａを２つ、短い発熱体６０３ｂを１つ配設
して構成される。２つの長い発熱体６０３ａは、記録紙
Ｓの幅が比較的広いときに通電される。このとき、各発
熱体６０３ａへの通電制御をうまく組み合わせることに
より、温度制御時のセラミックヒータ、オン／オフによ
る負荷変動は最小化されることとなる。一方、記録紙Ｓ
の幅が比較的小さいときには短い発熱体６０３ｂのみに
通電が行われるように制御される。また、制御上、長い
発熱体２つと短い発熱体とには、同時に通電を行わな
い。
【００４１】リレー６１６は、この長い発熱体２つのう
ちの一方と、短い発熱体とを切り替えるための切り替え
手段である。このリレー６１６は、セラミックヒータ６
０３の通電中に切り替えることはしない。従って、電流
容量を大きめに確保する必要はない。
【００４２】幅広の記録紙に対し、長い発熱体に通電を
行う際には、制御回路６１２からの指示に従ってリレー
６１６を切り替える。その後トライアック６０４および
トライアック６２４のオン／オフ制御を行って、セラミ
ックヒータ６０３の温度制御を行う。この時、二つの発
熱体への給電制御を適宜振り分けることにより、セラミ
ックヒータ６０３の負荷変動による、プリンタ外部への
悪影響、特にフリッカなどを減らすことができるように
なる。
【００４３】本実施の形態では、３つの発熱体のうち２
つを選択可能な構成とした。これに対し、２つの発熱体
のうち１つを選択可能な構成、或いは３つ以上の発熱体
のうち、幾つかの発熱体を選択的可能な構成といったよ
うに、複数のうち複数、複数のうち単数等、可能な限り
如何なる組み合わせを適用して本実施の形態と同様の制
御を行ってもよい。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子写真プロセス等の画像形成手段により転写紙上に形
成された未定着画像（トナー像）を、ハロゲンヒータ
や、セラミックヒータを熱源とする加熱方式によって記
録紙上に定着させる熱定着装置を備えるとともに、その
熱定着装置へ供給される電力を制御する画像形成装置に
おいて、複数の発熱体を有するセラミックヒータをオン
／オフ制御するスイッチング制御素子の他、発熱体への
通電を切り替えるための電力供給切替え手段（リレー）
を設けることにより、大電流をスイッチングするスイッ
チング制御素子の最小化を図ることできるようになり、
さらにそのためのフィルタも減らすことができるように
なる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態における画像形成
装置の主要内部構造を概略的に示す側断面図。
【図２】 同実施の形態における熱定着装置の制御及び
駆動回路の回路構成を示す図。
【図３】 同実施の形態におけるセラミックヒータをこ
れに内蔵された発熱体とともに示す概略図。
【図４】 同実施の形態における熱定着装置の他の例に
かかる制御及び駆動回路の回路構成を示す図。
【図５】 同実施の形態の他の例におけるセラミックヒ
ータをこれに内蔵された発熱体とともに示す概略図。
【図６】 本発明の第２の実施の形態における熱定着装
置の制御及び駆動回路の回路構成を示す図。
【図７】 同実施の形態におけるセラミックヒータをこ
れに内蔵された発熱体とともに示す概略図。
【図８】 従来の熱定着装置の制御及び駆動回路の回路
構成を示す図。
【符号の説明】
１０１ レーザビームプリンタ（画像形成装置） １０８ 画像形成部 １０９ 熱定着装置 １２６ エンジンコントローラ ２１２、４１２，６１２ 制御回路（電力供給指示手
段） ２０３，４０３，６０３ セラミックヒータ ２０３ａ，６０３ａ 長い発熱体 ２０３ｂ，６０３ｂ 短い発熱体 ２１４ サーミスタ温度検出素子（温度検出手段） ２１６，２１７ リレー

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 転写材上へトナー像を担持し、これを熱
    定着させることによって該転写材に画像を形成する画像
    形成装置において、 電力供給によって発熱する発熱体を複数有し、トナー像
    の担持された転写材を加熱する熱定着手段と、 前記発熱体に電力を供給する電力供給手段と、 前記電力供給手段による前記複数の発熱体について、各
    発熱体への通電及び非通電を切り替える通電発熱体切り
    替え手段と、 前記発熱体の温度を検出する温度検出手段と、 前記検出された温度に基づいて、前記電力供給手段が各
    発熱体に供給する電力を制御する電力供給指示制御手段
    とを有してなることを特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の画像形成装置において、 前記通電発熱体切り替え手段は、前記複数の発熱体のう
    ち、各発熱体への通電及び非通電をそれぞれ切り替える
    ことを特徴とする画像形成装置。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の画像形成装置にお
    いて、 前記通電発熱体切り替え手段は、前記複数の発熱体のう
    ち、２つ以上の発熱体への通電を選択的に切り替えるこ
    とを特徴とする画像形成装置。
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