JP2000181278A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定着ローラ内に設けたメインヒータへの通電
中にサブヒータに通電を開始した時に、サブヒータに流
れる突入電流を低減できるようにする。 【解決手段】 連続画像形成時において、定着ローラ１
０内に設けたメインヒータ１２への通電がオン状態中に
第１の所定時間前からサブヒータ１３への通電がオフの
場合に、サブヒータ１３への通電を再開する際にメイン
ヒータ１２への通電がオフにしてサブヒータ１３への通
電をオンにし、サブヒータ１３への通電オンから第２の
所定時間後にメインヒータ１２への通電をオンにするよ
うメインヒータ駆動部１６、サブヒータ駆動部１７を制
御部１９で制御することにより、サブヒータ１３に流れ
る突入電流を低減することができるので、メインヒータ
１２とサブヒータ１３に通電を行う交流電源１５の電圧
降下が小さくなり、フリッカー雑音値を低減することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を利
用して画像形成を行う複写機、プリンタ等の画像形成装
置に係り、特に転写材に転写された未定着トナー画像を
加熱して定着させる定着装置を備えた画像形成装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を利用した画像形成装置
は、画像形成時には、電子写真感光体の表面を帯電装置
によって一様に帯電し、帯電された電子写真感光体の表
面を露光装置によって露光して静電潜像を形成する。そ
して、この静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形
成し、このトナー像を転写装置によって用紙などの転写
材に転写して、定着装置によりトナー像が転写材上に永
久固着画像として定着され、出力される。

【０００３】従来、前記定着装置は、定着ローラと加圧
ローラとの間の定着ニップ部に未定着トナー像が転写さ
れている転写材を挟持搬送し、未定着トナー像を定着ロ
ーラ内に設けた加熱体であるヒーターで加熱することに
より、未定着トナー像を転写材上に永久固着画像として
定着させることができる。

【０００４】上記定着装置では、従来、定着ローラ内に
メインヒーターとサブヒーターの２本のヒーター（ハロ
ゲンヒーター）を備えているものがあり、２本の各ヒー
ターのそれぞれの消費電力と発熱分布は同程度に設定さ
れている。

【０００５】この２本の各ヒーター（メインヒーターと
サブヒーター）に対する従来の温度制御は、以下のよう
にして行われていた。

【０００６】即ち、熱定着させる熱ローラである定着ロ
ーラの温度制御の目標値をＴ１（℃）とし、また、この
温度に対してのヒステリシスの温度幅をα、β（α＜
β）とした時、サーミスタで検知する定着ローラ表面の
検知温度をＴ（℃）とすると、Ｔ＞Ｔ１＋βをサーミス
タで検知したらメインヒーターを駆動しないようにし、
Ｔ＜Ｔ１−βをサーミスタで検知したらメインヒーター
を駆動させるように制御する。

【０００７】また、Ｔ＞Ｔ１＋αをサーミスタで検知し
たらサブヒーターを駆動させないようにし、Ｔ＜Ｔ１−
αをサーミスタで検知したらサブヒーターを駆動させる
ように制御する。

【０００８】このような制御で各ヒーター（メインヒー
ターとサブヒーター）を駆動することにより、画像形成
モードによっては、メインヒーターが連続して駆動状態
で、かつサブヒーターの駆動と非駆動制御で温調制御
（例えば連続コピー）が行える時と、メインヒーターが
非駆動のままでサブヒーターのみで温調制御を行えるモ
ード（例えばスタンバイ状態）が実現できた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した各
ヒーター（メインヒーターとサブヒーター）に対する従
来の温度制御では、メインヒーターのみが駆動している
状態で、サブヒーターの駆動を開始しようとする場合、
駆動されていないサブヒーターは冷えた状態にある。

【００１０】このため、サブヒーターを駆動したタイミ
ングで流れる大きな突入電流値とメインヒーターに流れ
る電流値との電流の合計が大きくなることによって、各
ヒーター（メインヒーターとサブヒーター）に通電する
交流電源自身の入力電圧の変動が大きくなり、フリッカ
ー雑音値が大きくなるという問題があった。

【００１１】そこで本発明は、サブヒーターの駆動によ
って大きな突入電流が流れた場合でもフリッカー雑音値
を低減することができる画像形成装置を提供することを
目的とする。

【００１２】

【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、像担持体上に形成したトナー像を転写材に
転写した後、前記トナー像を定着装置で前記転写材上に
定着して画像形成を行う画像形成装置において、前記定
着装置は、回転自在な定着ローラと、該定着ローラに当
接する回転自在な加圧ローラと、少なくとも前記定着ロ
ーラの内部に設けた第１と第２の発熱手段と、該第１と
第２の発熱手段に通電する交流電源と、少なくとも前記
定着ローラと前記加圧ローラのいずれか一方のローラ表
面温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段で
検知した温度情報に基づいて前記第１と第２の発熱手段
への通電を制御して定着温度制御を行う制御手段と、を
備え、回転駆動される前記定着ローラと前記加圧ローラ
との間の定着ニップに未定着のトナー像が担持された転
写材を挟持搬送して、前記第１と第２の発熱手段による
発熱で前記未定着のトナー像を前記転写材に加熱定着を
行い、前記制御手段は、前記第１の発熱手段への通電を
オン状態中に第１の所定時間前から前記第２の発熱手段
への通電がオフの場合において、前記第２の発熱手段へ
の通電を再開する際に前記第１の発熱手段への通電をオ
フにして前記第２の発熱手段への通電をオンにし、前記
第２の発熱手段への通電オンから第２の所定時間後に前
記第１の発熱手段への通電をオンにするよう前記第１と
第２の発熱手段への通電を制御することを特徴としてい
る。

【００１３】また、前記第１と第２の発熱手段は共に同
じ発熱分布を有することを特徴としている。

【００１４】前記第１と第２の発熱手段はそれぞれゼロ
クロス同期で通電制御されることを特徴としている。

【００１５】また、前記制御手段による前記第１と第２
の発熱手段への通電制御は連続画像形成時に行なわれる
ことを特徴としている。

【００１６】（作用）本発明の構成によれば、第１の発
熱手段への通電をオン状態中に第１の所定時間前から第
２の発熱手段への通電がオフの場合において、第２の発
熱手段への通電を再開する際に第１の発熱手段への通電
をオフにして第２の発熱手段への通電をオンにし、第２
の発熱手段への通電オンから第２の所定時間後に第１の
発熱手段への通電をオンにすることにより、第２の発熱
手段に通電を開始した時に第２の発熱手段に流れる突入
電流が低減される。そのため、第２の発熱手段に通電を
開始した時に、それまで第１の発熱手段に安定して流れ
ていた電流と、冷えている第２の発熱手段に流れる突入
電流との電流差分が電圧降下分になるので、第１と第２
の発熱手段に通電を行う交流電源の電圧降下を低減して
フリッカー雑音値を下げることができる。

【００１７】また、第２の所定時間後に第１の発熱手段
の通電がオンされることにより、再度オンされる第１の
発熱手段は、若干の駆動停止時間ではさほど温度が下が
りきらないので、安定した電流が流れ続ける。一方、所
定時間暖められた第２の発熱手段は、その分突入電流が
収まっているのでその時点での電流差分を小さくでき、
電流値が大きくなってもフリッカー雑音値を下げること
ができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について説明する。

【００１９】図１は、本実施の形態に係る画像形成装置
（本実施の形態では電子写真方式の複写機）を示す概略
構成図である。

【００２０】この図において、１は像担時体としての回
転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光体という）、
２は帯電ローラ、３は露光装置、４は現像装置、５は転
写ローラ、６は定着装置である。

【００２１】感光体１は、本実施の形態では負帯電の有
機感光体でアルミニウム製のドラム基体（不図示）上に
感光層（不図示）を有しており、所定のプロセススピー
ドで矢印ａ方向に回転駆動され、その回転過程において
帯電ローラ２により負極性の一様な帯電処理を受ける。

【００２２】帯電ローラ２は、感光体１表面に所定の押
圧力で当接されて感光体１の回転駆動に伴い従動回転
し、帯電バイアス電源（不図示）から帯電ローラ２に対
して所定の帯電バイアスを印加して、感光体１を所定の
極性、電位に帯電処理する。

【００２３】露光装置３は、入力される画像情報に応じ
てレーザー光あるいはＬＥＤ光による露光を反射ミラー
３ａを介して帯電処理された感光体１上に行って静電潜
像を形成する。

【００２４】現像装置４は、現像スリーブ４ａを有する
反転現像装置であり、現像スリーブ４ａには現像バイア
ス電源（不図示）から所定の現像バイアスが印加され
る。

【００２５】転写ローラ５は、感光体１表面に所定の押
圧力で当接されて感光体１の回転駆動に伴い従動回転
し、転写バイアス電源（不図示）から所定の転写バイア
スが印加される。

【００２６】定着装置６は、ドラム状の回転自在に支持
された定着ローラ１０と加圧ローラ１１を有しており、
定着ローラ１０内にはメインヒーター１２とサブヒータ
ー１３が設けられている（定着装置６の詳細な構成は後
述する）。

【００２７】次に、上記した画像形成装置の画像形成動
作について説明する。

【００２８】画像形成時には、感光体１は駆動手段（不
図示）により矢印ａ方向に所定のプロセススピードで回
転駆動され、帯電バイアスが印加された帯電ローラ２に
より負極性の一様な帯電処理を受ける。

【００２９】そして、帯電処理された感光体１表面に露
光装置３から反射ミラー３ａを介してレーザー光あるい
はＬＥＤ光による露光が与えられ、入力される画像情報
に応じた静電潜像が形成される。そして、現像バイアス
が印加された現像スリーブ４ａによって静電潜像が現像
され、トナー像として可視化される。

【００３０】そして、感光体１表面のトナー像が転写ロ
ーラ５と感光体１との間の転写ニップ部に到達すると、
このタイミングに合わせて転写材Ｐがこの転写ニップに
搬送され、転写バイアスが印加された転写ローラ５によ
りトナー像が転写される。トナー像が転写された転写材
Ｐは定着装置６に搬送され、定着ローラ１０と加圧ロー
ラ１１との間の定着ニップ部で、未定着トナー像を転写
材Ｐ上に加熱加圧して定着した後に外部に排出される。

【００３１】次に、本発明に係る定着装置６の詳細な構
成及び定着動作について説明する。

【００３２】図２は、定着装置６の温度制御系を示すブ
ロック図である。

【００３３】この図において、１４は交流電源１５のゼ
ロ電圧になるタイミングを検知するゼロクロス検知部で
ある。１８は定着部である定着ローラ１０の表面温度を
検知するサーミスタである。本実施の形態では、サーミ
スタ１８と抵抗を直列につないだ状態で定着ローラ１０
の表面に当接させ、サーミスタ１８の電圧を制御部１８
のＡ／Ｄ変換の入力ポートに接続してサーミスタの電圧
を一定時間ごとに検知することにより、定着ローラ１０
の表面温度情報を電圧で検知できる。これにより、定着
ローラ１０の表面温度を検知し、定着ローラ１０内に設
けた２つのヒーターすなわちメインヒーター１２とサブ
ヒーター１３（共に同じ発熱分布を持つ同一のハロゲン
ヒーターで構成される）に交流電源１５から通電させて
定着温度制御を行う。

【００３４】１６、１７は、それぞれメインヒーター１
２とサブヒーター１３を駆動するためのメインヒーター
駆動部とサブヒーター駆動部である。本実施の形態で
は、ゼロクロス検知部１４からの信号を制御部１９に入
力して、メインヒーター駆動部１６とサブヒーター駆動
部１７の制御信号タイミングとしてゼロクロス制御とな
るよう用いているが、ゼロクロス機能付きの駆動素子で
あるＳＳＲを用いることでもゼロクロス制御の同様な効
果が得られる。

【００３５】従って、制御部１９からの制御信号でメイ
ンヒーター駆動部１６とサブヒーター駆動部１７を駆動
することにより、メインヒーター１２とサブヒーター１
３にゼロクロス制御でフル通電できる。

【００３６】また、２０は、メインヒーター駆動部１６
とサブヒーター駆動部１７でメインヒーター１２とサブ
ヒーター１３を駆動させる時の時間を計測するタイマー
部である。

【００３７】本実施の形態に係る定着装置６の温度制御
系は上記のように構成されているが、従来の温度制御
は、複写モードにより、例えばスタンバイ時にはサブヒ
ーター１３のみにより定着ローラ１０の温度を確保する
ため、フリッカー雑音値があまり上がらないが、上述し
たように連続モードのコピー時にはメインヒーター１２
とサブヒーター１３の両方を駆動して定着温度を確保す
る必要があるため、サブヒーター１３の駆動タイミング
で突入電流が流れ、この影響でフリッカー雑音値が上が
っていた。

【００３８】このように従来の温度制御だと、定着温度
が下がったことをサーミスタ１８で検知したら、定着温
度を所定の温度まで上げるためサブヒーター１３を通電
させる時に、サブヒーター１３自体の温度が下がってい
るので、突入電流が流れる影響で入力電圧の電圧降下が
生じフリッカー雑音値が上がってしまう。

【００３９】図３は、このときサブヒーター１３に流れ
る突入電流の波形を示した図であり、始めは定常時の２
〜２．５倍位の電流が流れる。そこで、この現象を緩和
するために、本発明は以下のようにメインヒーター１２
とサブヒーター１３の制御を行うようにした。

【００４０】連続画像形成（連続コピーモード）中は、
メインヒーター１２は駆動し続けるが、連続の画像形成
動作を行うと定着ローラ１０から転写材Ｐに熱を奪われ
る量が多くなるので、徐々に定着ローラ１０の温渡が下
がる。

【００４１】そこで、制御部１９は、図４に示すよう
に、メインヒーター１２に通電中に所定時間前からサブ
ヒーター１３への通電がオフの場合に、サブヒーター１
３への通電を再開する時（図中の所定時間Ａ）に以下の
ように通電制御を行う。

【００４２】即ち、図４の所定時間Ａ（例えば１〜２秒
程度）において、ゼロクロス検知手段１４で交流電源１
５のゼロクロスを検知した後、サブヒーター１３に全波
で通電させると同時にメインヒーター１２への通電を所
定時間Ａの間だけ停止させるように、メインヒーター駆
動部１６とサブヒーター駆動部１７を制御した後、再度
メインヒーター１２に通電させるようメインヒーター駆
動部１６を駆動させる。すると、図４に示したＡＣのピ
ーク電流の包絡線となるような電流がメインヒーター１
２とサブヒーター１３にそれぞれ流れる。

【００４３】一方、従来の通電制御では、図５に示した
ＡＣ電流のピークの包絡線となるような電流がメインヒ
ーター１２とサブヒーター１３にそれぞれ流れる。図５
に示す従来の通電制御では、メインヒーター１２の駆動
中にサブヒーター１３も駆動させる。このため、サブヒ
ーター１３の駆動時の突入電流がそのままメインヒータ
ー１２の定常電流に上乗せされるため、電流の変化量が
大きくなるので、交流電源１５の電圧降下が大きくな
る。そのため、フリッカー雑音値が大きくなる。

【００４４】このように、図４に示す本発明の通電制御
を行うことにより、図５に示す従来の通電制御に対して
メインヒーター１２の電流値とサブヒーター１３の突入
電流との差分が小さくなるので、交流電源１５の電圧降
下が小さくなり、フリッカー雑音値を下げることができ
る。

【００４５】また、サブヒーター１３へ通電を行ってい
る所定時間Ａの間にこのサブヒーター１３も暖まる。こ
のため、電流値が安定する前にメインヒーター１２を通
電させることにより、結果的に電流差分が小さくなり、
フリッカー値を小さくすることができる。

【００４６】次に、上記した本発明の制御部１９による
通電制御を図６に示すフローチャートを参照して説明す
る。

【００４７】先ず、ステップＳ１で、制御部１９は連続
画像形成中にサーミスタ１８から定着ローラ１０の表面
温度情報を入力し、入力した定着ローラ１０の表面温度
情報に基づいてメインヒーター１２を通電中にサブヒー
ター１３に通電させる必要があるかを判断する。ステッ
プＳ１でサブヒーター１３を通電させる必要があると判
断した場合には、サブヒーター１３が所定時間前（本実
施の形態では１秒前）に通電されていたか否かを判定す
る（ステップＳ２）。

【００４８】ステップＳ２でサブヒーター１３が１秒前
には通電されていない場合、通電状態にあるメインヒー
ター１２への通電をオフにして、サブヒーター１３をゼ
ロクロスでフル通電させる（ステップＳ３）。なお、ス
テップＳ２でサブヒーター１３が１秒前に通電されてい
たか否かの判定における時間の計測は、図２のタイマー
部２０で行われる。

【００４９】そして、ステップＳ３の状態からタイマー
部２０の計測で所定時間経過したと判定されると（ステ
ップＳ４）、メインヒーター１２への通電をオンにし
て、メインヒーター１２とサブヒーター１３をゼロクロ
スでフル通電させる。

【００５０】また、ステップＳ１でサブヒーター１３を
通電させる必要がないと判断した場合には、サブヒータ
ー１３への通電をオフにする（ステップＳ６）。また、
ステップＳ２でサブヒーター１３が１秒前に通電されて
いる場合には、サブヒーター１３に対して常にフル通電
の通常制御を行う（ステップＳ７）。

【００５１】なお、ステップＳ２で、１秒前にサブヒー
ター１３が通電しているかチェックするのは、サブヒー
ター１３へ再通電させる時に、余り時間が経過していな
い時は突入電流も小さいので、かえって上記ステップＳ
３〜Ｓ４の制御を行わない方がフリッカー雑音値が小さ
くなるからである。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
１の発熱手段への通電をオン状態中に第１の所定時間前
から第２の発熱手段への通電がオフの場合において、第
２の発熱手段への通電を再開する際に第１の発熱手段へ
の通電をオフにして第２の発熱手段への通電をオンに
し、第２の発熱手段への通電オンから第２の所定時間後
に第１の発熱手段への通電をオンにすることにより、第
２の発熱手段への通電の開始時に流れる突入電流を低減
することができるので、第１と第２の発熱手段に通電を
行う交流電源の電圧降下が小さくなり、フリッカノイズ
や高調波ノイズを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置を示す概略構成図。

【図２】本発明に係る画像形成装置の定着装置の温度制
御系を示すブロック図。

【図３】定着装置のヒーターに流れる突入電流の波形を
示す図。

【図４】本実施の形態における定着装置のヒーターに流
れる電流の波形を示す図。

【図５】従来例における定着装置のヒーターに流れる電
流の波形を示す図。

【図６】本実施の形態における定着装置のヒーターに対
する通電制御を示すフローチャート。

【符号の説明】

１ 感光体（像担持体） ２ 帯電ローラ ３ 露光装置 ４ 現像装置 ５ 転写ローラ ６ 定着装置 １０ 定着ローラ １１ 加圧ローラ １２ メインヒーター（第１の発熱手段） １３ サブヒーター（第２の発熱手段） １４ ゼロクロス検知部 １５ 交流電源 １６ メインヒーター駆動部 １７ サブヒーター駆動部 １８ 温度検知部（温度検知手段） １９ 制御部（制御手段） ２０ タイマー部

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H027 DA12 DA39 EA16 ED25 EF01 JA20 2H033 AA41 BA25 BA30 CA20 CA46 CA48

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体上に形成したトナー像を転写材
   に転写した後、前記トナー像を定着装置で前記転写材上
   に定着して画像形成を行う画像形成装置において、 前記定着装置は、回転自在な定着ローラと、該定着ロー
   ラに当接する回転自在な加圧ローラと、少なくとも前記
   定着ローラの内部に設けた第１と第２の発熱手段と、該
   第１と第２の発熱手段に通電する交流電源と、少なくと
   も前記定着ローラと前記加圧ローラのいずれか一方のロ
   ーラ表面温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知
   手段で検知した温度情報に基づいて前記第１と第２の発
   熱手段への通電を制御して定着温度制御を行う制御手段
   と、を備え、 回転駆動される前記定着ローラと前記加圧ローラとの間
   の定着ニップに未定着のトナー像が担持された転写材を
   挟持搬送して、前記第１と第２の発熱手段による発熱で
   前記未定着のトナー像を前記転写材に加熱定着を行い、 前記制御手段は、前記第１の発熱手段への通電をオン状
   態中に第１の所定時間前から前記第２の発熱手段への通
   電がオフの場合において、前記第２の発熱手段への通電
   を再開する際に前記第１の発熱手段への通電をオフにし
   て前記第２の発熱手段への通電をオンにし、前記第２の
   発熱手段への通電オンから第２の所定時間後に前記第１
   の発熱手段への通電をオンにするよう前記第１と第２の
   発熱手段への通電を制御する、 ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記第１と第２の発熱手段は共に同じ発
   熱分布を有する、 請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記第１と第２の発熱手段はそれぞれゼ
   ロクロス同期で通電制御される、 請求項１記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段による前記第１と第２の発
   熱手段への通電制御は連続画像形成時に行なわれる、 請求項１記載の画像形成装置。