JP2004198558A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電圧変動量を抑制すことができる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】定着ローラが低温の状態である場合には、交流駆動を使用して定着ヒータ１６をフル点灯し、定着ヒータ１６の温度を上昇させる。そして、交流駆動を使用して定着ヒータ１６を加熱し、定着ローラを所定の温度まで上昇させた後、定着ローラの温度調整を行う。具体的には、定着ローラを一定温度に保つために、制御方法を交流駆動から直流駆動に切り替え、ＡＣ／ＤＣ電源１２の直流電圧の出力電圧の可変制御を行う。このように、定着ヒータ１６の駆動方法を切り替えることにより、立ち上げ時には、入力電圧である商用電源の電圧をフルに使用でき、温度保持時には、ヒータのオン／オフ動作を伴わないため商用電源の電圧の変動を抑制することができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒータを内蔵したローラを用いて転写紙にトナーを固着させる熱定着装置を搭載した、例えば、ファクシミリ装置、電子複写装置、プリンタ装置などの画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子複写装置、プリンタ装置、ファクシミリ装置などの画像形成装置において、転写紙にトナーを固着させる方式の１つにヒータを内蔵したローラを用いた熱ローラ方式がある。
この熱ローラ方式で使用されるヒータは、トライアックなどのスイッチ素子を介して交流電源に接続され、ヒータが内蔵されているローラには、温度を検出するためのサーミスタなどの温度検出素子が接続されている。
通常、画像形成装置のエンジン制御回路から出力される駆動信号によりスイッチ素子が駆動されるとヒータへの電力供給が開始され、ローラが所定の温度に達するとヒータへの電力供給が停止し、転写紙への画像形成が可能な状態になる。
そして、このヒータにより加熱されたローラで転写紙にトナーが固着されると、紙種、画像形成速度など画像形成の条件に応じてローラの温度が低下する。ローラの温度は、温度検出素子で常時検出されているため、所定の温度より低下すると、再度、エンジン制御回路によりスイッチ素子を駆動してヒータに電力供給が開始される。なお、スイッチ素子は、全波のオン／オフ制御、または、位相制御を用いて駆動させるようになっている。
【０００３】
このような、ローラを加熱するためのヒータの制御方法について、下記の特許文献をはじめ種々開示されている。
【特許文献１】
特開２００２−０６３９８１公報
【０００４】
特許文献１には、位相制御方式とＰＷＭ（パルス幅変調）制御とを、ハロゲンランプの電力量に応じて使い分ける制御を行う技術が開示されている。
ところで、熱定着ローラ方式を採用している画像形成装置では、依然としてスタンバイ状態から画像形成可能状態になるまでの待ち時間が長いという問題が存在している。
そのため、利用者の利便性を向上させることが困難となってしまっている。
このような問題を解消するために、定着ローラを加熱するヒータのパワーアップを図ることにより、待ち時間の短縮化を実現させる方法が考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような待ち時間の短縮化を図る方法を採用した場合、定着ヒータの容量の増大に伴い、ヒータのオン時における電圧ドロップ量（電圧降下量）も増加してしまう場合があり、これにより商用電源の電圧が変動するおそれがあった。
１回のオン（電源投入）においては、この電圧変動は目立たないが、定着ローラを一定温度に保つためにオン／オフを短時間に繰り返すような場合には、商用電圧に影響がおよぶため、蛍光灯のちらつきなどの現象が生じてしまうことがある。
また、これらの影響が商用電源におよぶことにより、電圧変動量を定量的に規制したフリッカー規格（欧州のＣＥ規格等）に適合しないおそれがあった。
そこで、本発明は、大容量の定着ヒータを用いて待ち時間の短縮を図り、かつ、ヒータオン時の電圧ドロップを低減させることにより、電圧変動量を抑制す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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、ヒータを内蔵したローラを用いて転写紙にトナーを固着させる熱定着装置を搭載した画像形成装置において、前記ローラの温度を検出する温度検出手段と、商用電源をオン／オフ制御することにより、前記ヒータを交流駆動させる交流駆動手段と、前記商用電源を直流電圧に変換することにより、前記ヒータを直流駆動させる直流駆動手段と、前記交流駆動手段と前記直流駆動手段との切替を、前記温度検出手段の検出結果に基づいて行う切替手段と、を備え、前記切替手段は、前記ローラが所定温度より低い場合、前記交流駆動手段へ切り替え、一方、前記ローラが前記所定温度より高い場合、前記直流手段へ切り替えることにより前記目的を達成する。
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記ヒータは、前記直流駆動により加熱される直流駆動ヒータと、前記交流駆動および前記直流駆動により加熱される交流／直流ヒータと、から構成されることにより前記目的を達成する。
請求項３記載の発明では、請求項１、または、請求項２記載の発明において、前記直流駆動手段の入力側に、入力電流の力率を改善させるためのフィルタを備えることにより前記目的を達成する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像形成装置における好適な実施の形態について、図１から図４を参照して詳細に説明する。
（実施例１）
図１は、第１の実施の形態に係る画像形成装置におけるヒータの周辺回路を示した図である。
図１に示すように実施例１におけるヒータの周辺回路は、スイッチ回路１１、ＡＣ／ＤＣ（交流／直流）電源１２、切替回路１３、１４、制御回路１５、定着ヒータ１６、および温度センサ１７から構成されている。
スイッチ回路１１は、画像形成装置の入力電源である商用電源をオン／オフ制御を行う。このスイッチ回路１１を介することにより、定着ヒータ１６を交流駆動させることができる。
【０００８】
ＡＣ／ＤＣ電源１２は、交流電圧である商用電源を変圧器などを使用して直流電圧に変換する。このＡＣ／ＤＣ電源１２を介することにより、定着ヒータ１６を直流駆動させることができる。ＡＣ／ＤＣ電源１２における直流出力電圧は、制御回路１５から出される制御信号により可変制御されている。
切替回路１３、１４は、上述したスイッチ回路１１を介する交流駆動と、ＡＣ／ＤＣ電源１２を介する直流駆動とを、定着ヒータ１６の状態に応じて切り替えを行う。
制御回路１５は、温度センサ１７などの検出結果に基づいて、スイッチ回路１１、ＡＣ／ＤＣ電源１２、切替回路１３、１４、へ各種制御用の信号を出し、フィードバック制御を行う。
【０００９】
定着ヒータ１６は、トナーを定着させるための定着ローラ（図示せず）を加熱するヒータであり、定着ローラの内部、または、近傍に配置されている。この定着ヒータ１６は、上述したスイッチ回路１１を使用した交流駆動、または、ＡＣ／ＤＣ電源１２を使用した直流駆動のいずれかの方法により駆動可能となっている。なお、これらの駆動回路の切り替えには、切替回路１３、１４を使用する。
温度センサ１７は、定着ローラの温度を検出するためのセンサであり、定着ローラ、または、定着ヒータ１６に配置されている。
また、スイッチ回路１１、切替回路１３、１４は、トライアック、サイリスタ、ＩＧＢＴ（ゲート絶縁型バイポーラトランジスタ）などの半導体や、機械リレー装置などにより構成されている。
【００１０】
次に、このように構成された画像形成装置の動作について説明する。
ここでは、定着ローラが低温の状態から、トナー定着に必要な温度（１６０℃〜２００℃）まで上昇させる場合について説明する。
定着ローラが低温の状態である場合には、交流駆動を使用して定着ヒータ１６をフル点灯し、定着ヒータ１６の温度を上昇させる。
そして、交流駆動を使用して定着ヒータ１６を加熱し、定着ローラを所定の温度まで上昇させた後、定着ローラの温度調整を行う。
具体的には、定着ローラを一定温度に保つために、制御方法を交流駆動から直流駆動に切り替え、ＡＣ／ＤＣ電源１２の出力電圧の可変制御を行う。
【００１１】
このように、定着ヒータ１６の駆動方法を切り替えることにより、立ち上げ時には、入力電圧である商用電源の電圧をフルに使用でき、温度保持時には、ヒータのオン／オフ動作を伴わないため商用電源の電圧の変動を抑制することができる。
本実施の形態において、定着ヒータ１６の駆動制御方法を２系統の制御とするのは、ＡＣ／ＤＣ電源１２では、トランス／ＦＥＴ（電解効果トランジスタ）／ダイオードなどで電力損失が生じ効率が９０％程度となるため、少しでも早く定着ヒータ１６を立ち上げるために、交流商用電源を利用するほうが望ましいからである。
【００１２】
（実施例２）
図２は、第２の実施の形態に係る画像形成装置におけるヒータの周辺回路を示した図である。
実施例２では、実施例１の変形例として、２本の定着ヒータ１６、２６を使用する例について説明する。
図２に示すように実施例２におけるヒータの周辺回路は、実施例１の回路に、さらに、スイッチ回路２１、および、定着ヒータ２６を追加したものである。
ここでは、２本の定着ヒータ１６、２６を利用し、一方は、交流駆動のみの制御、もう一方は、交流駆動／直流駆動の切り替えが可能な制御構成とする。なお、切り替え可能なヒータの容量は、ローラを一定温度に保つ場合に必要な最低容量としておく。
このように、定着ヒータ１６、２６、を組み合わせて使用することにより、ＡＣ／ＤＣ電源１２の容量を低減させることができ、画像形成装置のコストダウンが可能となる。
【００１３】
（実施例３）
図３は、第３の実施の形態に係る画像形成装置におけるヒータの周辺回路を示した図である。
実施例３では、実施例２の変形例として、切替回路１３、１４を使用しない例について説明する。
図３に示すように実施例３におけるヒータの周辺回路は、実施例２の回路から切替回路１３、１４、および、スイッチ回路１１を削除したものである。
ここでは、定着ヒータ１６を直流駆動のみで立ち上げる場合に、同時に定着ヒータ２６をＡＣ／ＤＣ電源１２の出力電圧に商用電源に重畳させた電圧を用いて駆動する駆動方法を使用する。
また、温度保持時は、直流駆動のみの定着ヒータ１６を使用して温度制御を行う。
【００１４】
（実施例４）
図４は、第４の実施の形態に係る画像形成装置におけるヒータの周辺回路を示した図である。
実施例４では、実施例１の変形例として、力率改善のためのＡＦ（アクティブ・フィルタ）を使用する例について説明する。
図４に示すように実施例３におけるヒータの周辺回路は、実施例１の回路の直流駆動をするためのＡＣ／ＤＣ電源１２の前段（商用電源の入力側）に、ＡＦ１８を追加したものである。
このように、ＡＣ／ＤＣ電源１２の入力電流の力率を１に近づけることにより、使用電流を下げることができ、かつ、電源高調波電流規制に適応させることができる。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、ヒータの駆動制御方法を切り替えることにより、ヒータの立ち上がり時間を短縮化し、かつ、入力電源の電圧変動を抑制することが可能な画像形成装置を提供することができる。
請求項２記載の発明によれば、複数のヒータを設けることにより、直流駆動用電源の容量を減少させることが可能な画像形成装置を提供することができる。
請求項３記載の発明によれば、入力電流の力率を改善させるためのフィルタを設けることにより、当該画像形成装置の消費電流、および、電源高調波電流を低減することが可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る画像形成装置におけるヒータの周辺回路を示した図である。
【図２】第２の実施の形態に係る画像形成装置におけるヒータの周辺回路を示した図である。
【図３】第３の実施の形態に係る画像形成装置におけるヒータの周辺回路を示した図である。
【図４】第４の実施の形態に係る画像形成装置におけるヒータの周辺回路を示した図である。
【符号の説明】
１１ スイッチ回路
１２ ＡＣ／ＤＣ電源
１３ 切替回路
１４ 切替回路
１５ 制御回路
１６ 定着ヒータ
１７ 温度センサ
１８ ＡＦ
２１ スイッチ回路
２６ 定着ヒータ

Claims (3)

1. ヒータを内蔵したローラを用いて転写紙にトナーを固着させる熱定着装置を搭載した画像形成装置において、
   前記ローラの温度を検出する温度検出手段と、
   商用電源をオン／オフ制御することにより、前記ヒータを交流駆動させる交流駆動手段と、
   前記商用電源を直流電圧に変換することにより、前記ヒータを直流駆動させる直流駆動手段と、
   前記交流駆動手段と前記直流駆動手段との切替を、前記温度検出手段の検出結果に基づいて行う切替手段と、を備え、
   前記切替手段は、前記ローラが所定温度より低い場合、前記交流駆動手段へ切り替え、一方、前記ローラが、前記所定温度より高い場合、前記直流手段へ切り替えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ヒータは、前記直流駆動により加熱される直流駆動ヒータと、前記交流駆動および前記直流駆動により加熱される交流／直流ヒータと、から構成されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記直流駆動手段の入力側に、入力電流の力率を改善させるためのフィルタを備えることを特徴とする請求項１、または、請求項２記載の画像形成装置。

Images