JP2018092037A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ローラまたはベルトに設けられた発熱層が加熱する定着装置において、ベルトまたはローラの構造を複雑化させることなく、濃度ムラの発生を抑制することができる。【解決手段】記録媒体207に形成された現像剤像206を加熱体201によって加熱することで記録媒体207に現像剤像206を定着させる定着装置200を有する画像形成装置Aにおいて、加熱体201は、電圧が印加されることで発熱する発熱体103を有しており、発熱体103に交流電源102から電圧が印加されて発熱体103が発熱することで加熱し、発熱体103に電圧を印加するための電気回路は、交流電源102によって発熱体102に印加される電圧を整流する整流手段105を有する。【選択図】図1
Description
本発明は、現像剤を用いて記録媒体に画像を形成する画像形成装置に関するものである。
電子写真技術を用いた画像形成装置では、記録材に画像が形成される際に、まず、感光ドラムが帯電ローラによって一様に帯電される。次に、帯電した感光ドラムが露光装置によって選択的に露光されることによって、感光ドラム上に静電潜像が形成される。また、感光ドラム上に形成された静電潜像は、現像装置によってトナーを用いてトナー像として現像される。そして、感光ドラム上に形成されたトナー像は、記録用紙やプラスチックシート等の記録材に転写され、記録材に転写されたトナー像は、定着装置によって加熱・加圧されることで記録材に定着する。このようにして、記録材に画像が形成される。また、トナー像が記録材に転写された後に感光ドラム上に残留したトナーは、クリーニングブレードによって除去される。
ここで、図10は、電子写真方式を用いたレーザプリンタにおける画像形成部の構成を示す概略図である。図10において、感光ドラム1001には未定着トナー像1003が形成され、感光ドラム1001の表面には感光層が形成されている。また、転写ローラ1002は、未定着トナー像1003を記録材1004に転写するための電荷を記録材1004に供給するためのローラである。図10では、感光ドラム1001と転写ローラ1002との転写ニップ部Tにおいて、感光ドラム1001に形成された未定着トナー像1003が記録材1004に転写される。
そして、未定着トナー像1003が転写された記録材1004は、定着ヒータ1005によって加熱される定着フィルム1006と加圧ローラ1007との定着ニップ部Nにおいて狭持・搬送される。また、図10では、定着ヒータ1005に流れる電流がCPU1008によって制御されることで、定着ヒータ1005が加熱される。そして、定着ヒータ1005が未定着トナー像1003を加熱することで、未定着トナー像1003が記録材1004に定着される。
ここで、近年、電子写真方式の画像形成装置におけるプロセス速度の高速化に伴い、定着装置におけるヒータの温度が急速に上昇することが求められている。特許文献1に開示される技術では、円筒状のベルトが発熱し、ベルトと加圧ローラとのニップ部において、記録材上のトナー像がベルトによって加熱される。また、円筒状のベルトは、発熱層と絶縁層と離型層とを有しており、発熱層に電力が供給されることで加熱される。また、特許文献2に開示される技術では、記録材に形成されたトナー像を加熱するためのローラに発熱層が設けられており、発熱層に電力が供給されることでローラが加熱される。
ここで、トナー像を加熱するためのヒータに商用電源から直接電力が供給される定着装置において、ヒータに印加される電圧は交流電圧である。そして、従来、商用電源からヒータに印加される電圧は、一般的に交流電圧(正弦波の波形をした電圧)を半波毎に導通と非導通とに切り替えることで制御されている(波数制御)。または、商用電源からヒータに印加される電圧は、交流電圧(正弦波の波形をした電圧)の位相に対応させて交流電圧を導通と非導通とに切り替えることで制御されている(位相制御)。
ここで、図11は、発熱部1102を加熱するための回路を示す図である。図11において、商用電源1101は発熱部1102に電力を供給し、発熱部1102は記録材上の
トナー像を加熱する。また、トライアック1103は、商用電源1101から発熱部1102への電力供給を制御し、フォトトライアックカプラ1104とトランジスタ1105は、不図示のCPUからの信号に基づいてトライアック1103の動作を制御する。
トナー像を加熱する。また、トライアック1103は、商用電源1101から発熱部1102への電力供給を制御し、フォトトライアックカプラ1104とトランジスタ1105は、不図示のCPUからの信号に基づいてトライアック1103の動作を制御する。
図12は、波数制御において、商用電源1101から印加される電圧の波形と、CPU(不図示)からトランジスタ1105へのドライブ信号と、発熱部1102に印加される電圧との関係を示す図である。具体的には、図12(a)は、商用電源1101から印加される電圧の波形を示す図であり、図12(b)は、CPU(不図示)からトランジスタ1105に送られるドライブ信号を示す図である。また、図12(c)は、商用電源1101から発熱部1102に印加される電圧を示す図である。図11と図12に示すように、CPU(不図示)からのドライブ信号に応じてトランジスタ1105の動作が制御されることで、フォトトライアックカプラ1104の動作が制御される。これにより、商用電源1101から発熱部1102に印加される電圧の波形は、図12(c)に示すような波形となる。
また、図13は、位相制御において、商用電源1101から印加される電圧の波形と、CPU(不図示)からトランジスタ1105へのドライブ信号と、発熱部1102に印加される電圧との関係を示す図である。図13に示すように、CPU(不図示)からのドライブ信号に応じてトランジスタ1105の動作が制御されることで、フォトトライアックカプラ1104の動作が制御される。これにより、商用電源1101から発熱部1102に印加される電圧の波形は、図13(c)に示すような波形となる。つまり、波数制御と位相制御とでは、商用電源1101と定着装置1000とが電気的に接続されるタイミングを制御することで定着装置1000における発熱部1102の温度を制御している。
ここで、特許文献3に開示されている技術では、定着フィルムの内側にセラミックヒータが配置されており、定着フィルムを介して加圧ローラがセラミックヒータを押圧している。そして、トナー像が形成された記録材は、定着フィルムと加圧ローラとのニップ部において、定着フィルムを介してセラミックヒータによって加熱される。これにより、トナー像が記録材に定着される。ここでセラミックヒータは主に基材と、発熱抵抗体と、発熱抵抗体をコーティングする絶縁用のガラス層によって構成されている。そして、定着フィルムの内側に配置されたセラミックヒータと定着フィルムとはガラス層を介して接触しているため、セラミックヒータと定着フィルムとは絶縁された状態となっている。
しかしながら、セラミックヒータに交流電圧が印加される場合、ガラス層が等価的にコンデンサの役割を果たすことで、セラミックヒータに印加された電圧が、定着フィルムを介して記録材に伝わってしまう。そして、記録材が、定着フィルムと加圧ローラとに挟持されると同時に、感光ドラムと転写ローラとにも挟持される場合、セラミックヒータに印加された電圧が、記録材を介して、感光ドラムと転写ローラとの転写ニップ部に伝達される事がある。この現象は、記録材の含水分量が増加すると生じやすくなる。感光ドラムと転写ローラとの転写ニップ部に伝達すると、転写ローラに印加される電圧が変化することで、副走査方向において記録材上の画像に縞模様(濃度ムラ)が形成されてしまう。しかし、特許文献3に開示される技術では、図10に示すように、コンデンサ1009を介して定着フィルム(1006)を接地することで濃度ムラを抑制している。
ここで、特許文献1、2に開示される技術においても、発熱層に直接印加された交流電圧が、記録材を介して、感光ドラムと転写ローラとの転写ニップ部に伝達されことがある。具体的には、特許文献1に開示される技術では、上述したように、円筒状のベルトに発熱層が設けられており、その発熱層に交流電圧が印加されることでベルトが発熱する。ここで、このベルトには、発熱層以外に絶縁層が設けられており、この絶縁層がコンデンサの役割を果たすことで、円筒状のベルトから転写ニップ部に記録材を介して交流電圧が伝
達される。同様に、特許文献2に開示される技術においても、ローラには発熱層以外に絶縁層が設けられており、この絶縁層がコンデンサの役割を果たすことで、ローラから転写ニップ部に記録材を介して交流電圧が伝達される。これにより、特許文献1、2に開示される技術においても、記録材に形成された画像に濃度ムラが生じてしまう。
達される。同様に、特許文献2に開示される技術においても、ローラには発熱層以外に絶縁層が設けられており、この絶縁層がコンデンサの役割を果たすことで、ローラから転写ニップ部に記録材を介して交流電圧が伝達される。これにより、特許文献1、2に開示される技術においても、記録材に形成された画像に濃度ムラが生じてしまう。
ここで、特許文献1、2に開示される技術と、特許文献3に開示される技術とを組み合わせた仮想技術について考える。つまり、円筒状のベルトまたはローラに発熱層を設ける技術と、コンデンサを介してベルトまたはローラを接地する技術とを組み合わせた仮想技術について考える。しかし、この場合、特許文献3に開示される技術では、コンデンサを介してベルトまたはローラを接地させるためには、ベルトまたはローラに導電層(導電性を有する層)を設ける必要がある。具体的には、ベルトまたはローラにおいて、絶縁層を介して発熱層上に導電層を設け、コンデンサを介して導電層を接地する。この場合、発熱層と記録材との間の熱抵抗が大きくなってしまうとともに、ベルトまたはローラの構造が複雑になってしまう。
そこで、本発明は、ローラまたはベルトに設けられた発熱層が加熱する定着装置において、ベルトまたはローラの構造を複雑化させることなく、濃度ムラの発生を抑制することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明である画像形成装置は、
記録媒体に形成された現像剤像を加熱体によって加熱することで記録媒体に現像剤像を定着させる定着装置を有する画像形成装置において、
前記加熱体は、電圧が印加されることで発熱する発熱体を有しており、前記発熱体に電源から電圧が印加されて前記発熱体が発熱することで加熱し、
前記発熱体に電圧を印加するための電気回路は、前記電源によって前記発熱体に印加される電圧を整流する整流手段を有することを特徴とする。
記録媒体に形成された現像剤像を加熱体によって加熱することで記録媒体に現像剤像を定着させる定着装置を有する画像形成装置において、
前記加熱体は、電圧が印加されることで発熱する発熱体を有しており、前記発熱体に電源から電圧が印加されて前記発熱体が発熱することで加熱し、
前記発熱体に電圧を印加するための電気回路は、前記電源によって前記発熱体に印加される電圧を整流する整流手段を有することを特徴とする。
本発明は、ローラまたはベルトに設けられた発熱層が加熱する定着装置において、ベルトまたはローラの構造を複雑化させることなく、濃度ムラの発生を抑制することができる。
以下に図面を参照して本発明の実施形態を例示する。ただし、実施形態に記載されている構成部品の寸法や材質や形状やそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件などにより適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨ではない。
(実施例1)
図1は、実施例1に係る画像形成装置Aの回路図である。本実施例において、画像形成装置A(図2を参照)は、記録媒体としての記録材207に形成されたトナー像(現像剤像に対応する)を記録材207に定着させる定着装置200を有している。また、図2は、実施例1に係る画像形成装置Aの概略図である。なお、図2では、画像形成装置Aにおいて、記録材207を搬送する部分について省略している。また、図3は、商用電源102に接続された定着装置200の概略図である。
図1は、実施例1に係る画像形成装置Aの回路図である。本実施例において、画像形成装置A(図2を参照)は、記録媒体としての記録材207に形成されたトナー像(現像剤像に対応する)を記録材207に定着させる定着装置200を有している。また、図2は、実施例1に係る画像形成装置Aの概略図である。なお、図2では、画像形成装置Aにおいて、記録材207を搬送する部分について省略している。また、図3は、商用電源102に接続された定着装置200の概略図である。
ここで、本実施例では、交流電源である商用電源102は、交流電圧240V/50Hzにおいて0Vにゼロクロスポイント(以下、中点とする)を持つものとする。また、定着装置200において、発熱体としての発熱部103は電力が供給されることで発熱し、トライアック104は、発熱部103への電力の供給を制御するスイッチの役割を果たす。整流手段としてのダイオードブリッジ105は、発熱部103に印加される電圧の波形を整流する。
トランジスタ106は、不図示のCPUから生成される信号であって、トライアック104を駆動させるためのDRV信号(ドライブ信号)によって動作する。そして、トランジスタ106が導通することで、フォトトライアックカプラ107(フォトカプラに対応する)を介して、トライアック104を駆動させるためのゲート電流がトライアック104に供給される。これにより、トライアック104が導通状態となる。つまり、トライアック104にゲート電流が流れた場合に、商用電源102から発熱部103に電流が流れる状態となり、トライアック104にゲート電流が流れていない場合に、商用電源102から発熱部103に電流が流れない状態となる。
また、抵抗108及び抵抗109は、それぞれ、回路を流れる電流量を制限するための抵抗である。リレー110は、画像形成装置Aの電源がオンとなった場合にオンになり、商用電源102から発熱部103への通電をオン/オフする。また、図2において、円筒状の定着フィルム201(加熱体、ベルトに対応する)は、発熱層である発熱部103を有しており、発熱部103に電力が供給されることで定着フィルム201は発熱する。加圧部材としての加圧ローラ202は定着フィルム201を押圧しており、定着フィルム201の外周面と加圧ローラ202の外周面との定着ニップ部Nで記録材207上(記録媒体上に対応する)のトナー像が加熱される。ステイ203は、定着ニップ部Nを形成するために用いられ、定着フィルム201の形状を整える。なお、定着フィルム201は、複数の層を有しており、複数の層の一部として発熱部103(発熱層)が設けられている。
電力供給用回路部205は、給電回路101を有しており、定着フィルム201における発熱部103に商用電源102から供給される電力量を調整する。図2において、トナー像206は、記録材207上に形成されており、定着ニップ部Nにおいて加熱されるこ
とで記録材207に定着する。像担持体としての感光ドラム208は、まず、不図示の帯電ローラによって帯電され、帯電された感光ドラム208が不図示のレーザに照射されることで、感光ドラム208に静電潜像が形成される。そして、感光ドラム208に形成された静電潜像はトナーによってトナー像として現像される。なお、本実施例では、記録材207は、感光ドラム208と転写ローラ209(転写部材に対応する)とに挟まれると同時に、定着フィルム201と加圧ローラ202とに挟まれる。これにより、記録材207を介して定着ニップ部Nから転写ニップ部Tに電流が流れてしまうことがある。
とで記録材207に定着する。像担持体としての感光ドラム208は、まず、不図示の帯電ローラによって帯電され、帯電された感光ドラム208が不図示のレーザに照射されることで、感光ドラム208に静電潜像が形成される。そして、感光ドラム208に形成された静電潜像はトナーによってトナー像として現像される。なお、本実施例では、記録材207は、感光ドラム208と転写ローラ209(転写部材に対応する)とに挟まれると同時に、定着フィルム201と加圧ローラ202とに挟まれる。これにより、記録材207を介して定着ニップ部Nから転写ニップ部Tに電流が流れてしまうことがある。
転写ローラ209は、感光ドラム208に形成されたトナー像を記録材207に転写するためのローラであり、転写バイアス回路210は、転写ローラ209に、トナー像を転写させるための電力を供給する回路である。なお、インピーダンスRPは記録材207のインピーダンスであり、インピーダンスRTrは転写ローラ209のインピーダンスである。また、インピーダンスRLは、転写バイアス回路210の出力部に接続されている制限抵抗211のインピーダンスである。また、摺動接点部301は、電力供給用回路部205からの電力を定着フィルム201へ供給するための接点部である。
図4は、商用電源102から給電回路101を介して発熱部103に給電された際に定着フィルム201の両端に印加される電圧の波形を示した図である。具体的には、図4(a)は、商用電源102から電力供給用回路部205に流れる電圧を示した図である。図4(a)では、商用電源102から電力供給用回路部205に流れる電圧は正弦波となっている。また、図4(b)は、不図示のCPUからのDRV信号(ドライブ信号)によって制御されたトランジスタ106の動作(オン/オフの動作)を示す図である。また、図4(c)は、トライアック104に印加される電圧を示す図である。また、図4(d)は、ダイオードブリッジ105を介して発熱部103に印加される電圧を示す図である。
つまり、不図示のCPUからのDRV信号によって制御されたトランジスタ106が作動することで、フォトトライアックカプラ107に電流が流れるかどうかが制御される。そして、フォトトライアックカプラ107に流れる電流が制御されることで、フォトトライアックカプラ107を介してトライアック104にゲート電流が流れるかどうかが制御される。さらに、フォトトライアックカプラ107を介してトライアック104にゲート電流が流れるかどうかが制御されることで、トライアック104を介してダイオードブリッジ105に電流が流れるかどうかが制御される。これにより、商用電源102からダイオードブリッジ105に電流が流れるかどうかが制御される。つまり、不図示のCPUからトランジスタ106へのDRV信号によって、ダイオードブリッジ105に印加される電圧値が図4(d)に示すような電圧値となる。
従来では、定着フィルム201における発熱部103に印加される電圧は、交流電圧である商用電源102の下限ピーク電圧(−240×√2=−339.4V)から上限ピーク電圧(240×√2=339.4V)までの範囲で変動していた。しかし、本実施例では、ダイオードブリッジ105を介して発熱部103に電圧が印加される。そのため、定着フィルム201における発熱部103に印加される電圧は、商用電源102の交流電圧の中点である0Vを下限とし、商用電源102の交流電圧のピーク電圧である(240×√2=339.4V)を上限とした範囲で変動することになる。
ここで、図5は、定着フィルム201から接地部分までの等価回路である。図5に示す等価回路は、定着フィルム201と記録材207と転写ローラ209と転写バイアス回路210とを有している。高温多湿の環境下における記録材207等の抵抗値や容量値は例えば次の通りである。転写ローラ209のインピーダンスRTrは約25MΩであり、制限抵抗211のインピーダンスRLは30MΩであり、転写バイアス回路内の容量素子CTrは330pFである。そして、以下の式(1)に基づいて容量素子CTrのインピー
ダンスを算出すると、容量素子CTrのインピーダンスは9.6MΩ程度となる。
Zcap=1/2πfC・・・・・(1)
ダンスを算出すると、容量素子CTrのインピーダンスは9.6MΩ程度となる。
Zcap=1/2πfC・・・・・(1)
また、多湿環境において吸湿した再生紙等の体積抵抗率は2×108Ωcm程度まで低下する。例えば、紙厚が0.1mmであるA4サイズ紙(297mm×210mm)の抵抗値は300MΩ程度となる。本実施例において、定着ニップ部Nから転写ニップ部Tまでの長さは約100mm程度であるため、記録材207の抵抗値は100MΩ程度となる。その結果、定着ニップ部Nに印加された電圧によって、転写ニップ部Tにおける電圧は、転写ニップ部Tに印加されるはずであった電圧の0.35倍程度になることが分かる。
一方で、従来例では、発熱部103に電力を供給するための回路(電気回路に対応する)にダイオードブリッジ105が設けられていない。そのため、定着フィルム201の両端に印加される電圧は、商用電源の電圧の最大値から最小値(正弦波の最大値から最小値)までの範囲で変動する。つまり、従来では、定着フィルム201の両端に印加される電圧は−339.4Vから339.4Vまでの値で変動し、その電圧の最大値と最小値との差は678.8Vとなる。その結果、転写ニップ部Tにおける電圧は237V程度の範囲で変動する。
それに対して、本実施例では、図1に示すように、発熱部103に電力を供給するための回路に給電回路101が設けられており、給電回路101にはさらにダイオードブリッジ105が設けられている。商用電源102は、リレー110を介してトライアック104に接続されており、トライアック104におけるゲートは、フォトトライアックカプラ107を介して抵抗109に接続されている。また、フォトトライアックカプラ107は、抵抗109を介してダイオードブリッジ105に接続されている。発熱部103の両端は、ダイオードブリッジ105に接続されている。また、トランジスタ106は、抵抗108を介してフォトトライアックカプラ107に接続されている。
これにより、ダイオードブリッジ105を介して発熱部103に印加される電圧は、図4(d)に示すように正の値を取ることになる。つまり、定着フィルム201における発熱部103に給電回路101を介して電力を供給した場合、発熱部103の両端に印加される電圧は0Vから339.4Vまでの範囲で変動することになる。そのため、本実施例においては、転写ニップ部Tに印加される電圧が変動する幅は、120V程度となり、従来における電圧の幅(転写ニップ部Tにおいて電圧が変動する幅(237V))の約半分になる。
以上のように、本実施例では、定着フィルム201は、電圧が印加されることで発熱する発熱層としての発熱部103を有しており、商用電源102から発熱部103に電圧が印加されて発熱部103が発熱することで加熱する。そして、発熱部103に電圧を印加するための電気回路は、商用電源102によって発熱部103に印加される電圧を整流するダイオードブリッジ105を有している。これにより、定着ニップ部Nから転写ニップ部Tに流れる電流の変動が小さくなるため、定着フィルム201の構造を複雑化させることなく、記録材207に形成される画像の濃度ムラの発生を抑制することができる。
なお、本実施例では、トライアック104よりも電気的に下流側で整流が行われたが、必ずしもこれに限られることはない。例えば、発熱部103に印加される電圧がダイオードブリッジ105によって整流された後にサイリスタ等によって発熱部103への通電が制御されてもよい。
(実施例2)
次に、実施例2について説明する。図6は、実施例2に係る画像形成装置の回路図である。ここで、実施例2において、実施例1と同一の機能を有する部分についての説明は同一の符号を付すことで省略する。実施例2では、サイリスタ602及びサイリスタ603は、商用電源102から発熱部103に電力が供給されるか否かを制御する。また、ダイオード604及びダイオード605は、発熱部103に印加される交流電圧を整流するために給電回路601に設けられている。本実施例では、給電回路601は、2つのサイリスタ(サイリスタ602とサイリスタ603)と2つのダイオード(ダイオード604とダイオード605)とを有するブリッジとなっている。
次に、実施例2について説明する。図6は、実施例2に係る画像形成装置の回路図である。ここで、実施例2において、実施例1と同一の機能を有する部分についての説明は同一の符号を付すことで省略する。実施例2では、サイリスタ602及びサイリスタ603は、商用電源102から発熱部103に電力が供給されるか否かを制御する。また、ダイオード604及びダイオード605は、発熱部103に印加される交流電圧を整流するために給電回路601に設けられている。本実施例では、給電回路601は、2つのサイリスタ(サイリスタ602とサイリスタ603)と2つのダイオード(ダイオード604とダイオード605)とを有するブリッジとなっている。
本実施例では、商用電源102はリレー110を介して抵抗610に接続されている。また、リレー110は、フォトトライアックカプラ608を介して、サイリスタ603におけるゲートに接続されている。トランジスタ606は、抵抗609を介して、フォトトライアックカプラ607とフォトトライアックカプラ608とに接続されている。フォトトライアックカプラ607とフォトトライアックカプラ608は抵抗609に対して並列に接続されている。商用電源102は、抵抗611を介してフォトトライアックカプラ607に接続されている。また、抵抗611は、フォトトライアックカプラ607を介してサイリスタ602のゲートに接続される。また、発熱部103の両端は給電回路601に接続されている。
トランジスタ606は、不図示のCPUから生成されるDRV信号(ドライブ信号)によって動作する。そして、トランジスタ606が導通することで、フォトトライアックカプラ607を介してゲート電流がサイリスタ602に供給される。また、トランジスタ606が導通することで、フォトトライアックカプラ608を介してゲート電流がサイリスタ603に供給される。サイリスタ602とサイリスタ603とにゲート電流が流れることにより、サイリスタ602とサイリスタ603とを電流が流れることができる。つまり、サイリスタ602とサイリスタ603とに対して順方向の電圧が印加されている場合に、サイリスタ602とサイリスタ603とが導通状態となり、商用電源102から発熱部103に電流が流れる。なお、抵抗609と抵抗610と抵抗611は、それぞれ、フォトトライアックカプラ607とフォトトライアックカプラ608に流れる電流を制限するために画像形成装置に設けられている。
図7は、商用電源102から発熱部103の両端に印加される電圧の波形を示した図である。具体的には、図7は、給電回路601を介して商用電源102から発熱部103に給電された際に発熱部103の両端に印加される電圧の波形を示した図である。具体的には、図7(a)は、商用電源102の電圧を示した図である。図7(a)では、商用電源102の電圧は正弦波となっている。また、図7(b)は、不図示のCPUからのDRV信号(ドライブ信号)によって制御されたトランジスタ606の動作(オン/オフの動作)を示す図である。また、図7(c)は、サイリスタ602に印加される電圧を示す図であり、図7(d)は、サイリスタ603に印加される電圧を示す図である。また、図7(e)は、給電回路601を介して発熱部103に印加される電圧を示す図である。
図6と図7に示すように、不図示のCPUからのDRV信号によって制御されたトランジスタ606が作動することで、フォトトライアックカプラ607とフォトトライアックカプラ608に電流が流れるかどうかが制御される。そして、フォトトライアックカプラ607、608に電流が流れるかどうかが制御されることで、フォトトライアックカプラ607、608を介して、サイリスタ602とサイリスタ603にゲート電流が流れるかどうかが制御される。これにより、商用電源102から給電回路601を介して発熱部103に電流が流れるかどうかが制御される。つまり、不図示のCPUからトランジスタ606へのDRV信号によって、商用電源102から給電回路601を介して発熱部103
に印加される電圧の値が図7(e)に示すような値となる。つまり、実施例1と同様に、発熱部103に印加される電圧は、商用電源102の交流電圧における中点である0Vを下限とし、交流電圧のピーク電圧である(240×√2=339.4V)を上限とした範囲で変動する。そのため、転写ニップ部Tにおいて電圧が変動する幅は、実施例1と同様に120V程度となる。
に印加される電圧の値が図7(e)に示すような値となる。つまり、実施例1と同様に、発熱部103に印加される電圧は、商用電源102の交流電圧における中点である0Vを下限とし、交流電圧のピーク電圧である(240×√2=339.4V)を上限とした範囲で変動する。そのため、転写ニップ部Tにおいて電圧が変動する幅は、実施例1と同様に120V程度となる。
また、本実施例では、サイリスタ602とサイリスタ603とが給電回路601に設けられることにより、実施例1のようにトライアック104を設けなくても、発熱部103に電流が流れるかどうかを制御することができる。実施例1では、発熱部103に供給される高い電力に耐えられるパワーデバイスとして、トライアック104と4つのダイオード(ダイオードブリッジ105におけるダイオード)の合計5つのパワーデバイスが必要であった。しかし、本実施例では、発熱部103に電力を供給するための回路におけるパワーデバイスは、サイリスタ602とサイリスタ603とダイオード604とダイオード605の合計4つのパワーデバイスとなる。そのため、本実施例では、実施例1よりもパワーデバイスの数が少ないことで、発熱部103に電力を供給するための回路において消費される電力を低減することができる。
以上のように、本実施例では、実施例1と同様に、定着フィルム201の構造を複雑化させることなく、記録材207に形成される画像の濃度ムラの発生を抑制することができる。
また、本実施例では、整流手段は、2つのサイリスタと2つのダイオードとを有するブリッジとなっている。これにより、実施例1のようにトライアック104を設けなくても、発熱部103に電流が流れるかどうかを制御することができるため、発熱部103に電圧を印加するための回路の製造コストを低減させることができる。
また、本実施例では、整流手段は、2つのサイリスタと2つのダイオードとを有するブリッジとなっている。これにより、実施例1のようにトライアック104を設けなくても、発熱部103に電流が流れるかどうかを制御することができるため、発熱部103に電圧を印加するための回路の製造コストを低減させることができる。
(実施例3)
次に、実施例3について説明する。図8は、実施例3に係る画像形成装置の回路図である。ここで、実施例3において、実施例1と同一の機能を有する部分についての説明は、同一の符号を付すことで省略する。本実施例において、サイリスタ802及びサイリスタ803は、発熱部103に電力が供給されることを制御し、ダイオード804及びダイオード805は、発熱部103に印加される電圧を整流する。
次に、実施例3について説明する。図8は、実施例3に係る画像形成装置の回路図である。ここで、実施例3において、実施例1と同一の機能を有する部分についての説明は、同一の符号を付すことで省略する。本実施例において、サイリスタ802及びサイリスタ803は、発熱部103に電力が供給されることを制御し、ダイオード804及びダイオード805は、発熱部103に印加される電圧を整流する。
トランジスタ806は、不図示のCPUからDRV信号を受けてサイリスタ802及びサイリスタ803を作動させるために画像形成装置に設けられる。そして、トランジスタ806の導通に伴って、フォトトライアックカプラ807を介して、サイリスタ802又はサイリスタ803にゲート電流が流れる。また、本実施例では、ダイオード808及びダイオード809が画像形成装置に設けられることで、実施例2と同様に、サイリスタ802及びサイリスタ803に流れる電流が順方向である場合にのみ、サイリスタ802及びサイリスタ803が導通状態となる。また、抵抗810と抵抗811と抵抗812は、それぞれ、フォトトライアックカプラ807に流れる電流量を制限するための抵抗である。
本実施例では、商用電源102は、リレー110を介して抵抗812に接続されている。また、リレー110は、抵抗812とダイオード808とを介してフォトトライアックカプラ807に接続されている。そして、ダイオード808は、フォトトライアックカプラ807を介して、サイリスタ802のゲートとサイリスタ803のゲートとに接続されている。サイリスタ802とサイリスタ803は、フォトトライアックカプラ807に対して並列に接続されている。
また、本実施例では、商用電源102は、抵抗811を介してダイオード809に接続
されている。ダイオード809は、フォトトライアックカプラ807を介して、サイリスタ802のゲートとサイリスタ803のゲートとに接続されている。また、ダイオード808とダイオード809は、フォトトライアックカプラ807に対して並列に接続されている。ダイオード808とダイオード809は、フォトトライアックカプラ807を介してサイリスタ802とサイリスタ803とに流れる電流の方向を一方向に制限している。
されている。ダイオード809は、フォトトライアックカプラ807を介して、サイリスタ802のゲートとサイリスタ803のゲートとに接続されている。また、ダイオード808とダイオード809は、フォトトライアックカプラ807に対して並列に接続されている。ダイオード808とダイオード809は、フォトトライアックカプラ807を介してサイリスタ802とサイリスタ803とに流れる電流の方向を一方向に制限している。
ここで、図9は、商用電源102から発熱部103の両端に印加される電圧の波形を示した図である。具体的には、図9は、給電回路801を介して商用電源102から発熱部103に給電された際に、発熱部103の両端に印加される電圧の波形を示した図である。図9(a)は、商用電源102の電圧を示した図である。また、図9(b)は、不図示のCPUからのDRV信号(ドライブ信号)によって制御されたトランジスタ806の動作(オン/オフの動作)を示す図である。また、図9(c)は、サイリスタ802に印加される電圧を示す図であり、図9(d)は、サイリスタ803に印加される電圧を示す図である。また、図9(e)は、給電回路801を介して発熱部103に印加される電圧を示す図である。
図8と図9に示すように、不図示のCPUからのDRV信号によって制御されたトランジスタ806が作動することで、フォトトライアックカプラ807に電流が流れるかどうかが制御される。そして、フォトトライアックカプラ807に電流が流れるかどうかが制御されることで、フォトトライアックカプラ807を介して、サイリスタ802とサイリスタ803にゲート電流が流れるかどうかが制御される。これにより、商用電源102から給電回路801を介して発熱部103に電流が流れるかどうかが制御される。つまり、不図示のCPUからトランジスタ806へのDRV信号によって、商用電源102から給電回路801を介して発熱部103に印加される電圧の値が図9(e)に示すような値となる。つまり、実施例1及び2と同様に、発熱部103に印加される電圧は、商用電源102の交流電圧における中点である0Vを下限とし、交流電圧のピーク電圧である(240×√2=339.4V)を上限とした範囲で変動する。そのため、転写ニップ部Tにおいて電圧が変動する幅は、実施例1と同様に120V程度となる。
本実施例では、実施例2とは異なり、図8に示すように、発熱部103に電力を供給するための回路に用いられるフォトトライアックカプラが1つ(フォトトライアックカプラ807)となっている。そのため、実施例2と比べて、発熱部103に電力を供給するための回路の製造コストが安くなる。実施例1に係る給電回路101と実施例2に係る給電回路601は、商用電源102に接続されている1次側回路である。一方、実施例1に係るトランジスタ106と実施例2に係るトランジスタ606にDRV信号を送るCPU等は2次側回路である。そして、1次側回路と2次側回路は安全規格によって絶縁状態が確保される必要があり、1次側回路と2次側回路とを絶縁するために高価なフォトトライアックカプラが必要となる。
本実施例では、商用電源102の電圧に耐えることができるダイオード808及びダイオード809を用いることで、実施例2に比べてフォトトライアックカプラの数を減らしている。サイリスタ802とサイリスタ803とを導通させるためのゲート電流が微小でもよいため、ダイオード808及びダイオード809を用いることで、実施例2に比べてフォトトライアックカプラの数を減らすことができる。これにより、発熱部103に電力を供給するための回路を製造するためのコストが実施例2に比べて安くなる。
以上のように、本実施例では、実施例1と同様に、定着フィルム201の構造を複雑化させることなく、記録材207に形成される画像の濃度ムラの発生を抑制することができる。
また、本実施例では、実施例2と同様に、実施例1のようにトライアック104を設け
なくても、発熱部103に電流が流れるかどうかを制御することができるため、発熱部103に電圧を印加するための回路の製造コストを低減させることができる。
また、本実施例では、実施例2と同様に、実施例1のようにトライアック104を設け
なくても、発熱部103に電流が流れるかどうかを制御することができるため、発熱部103に電圧を印加するための回路の製造コストを低減させることができる。
また、本実施例では、商用電源102から発熱部103に電圧を印加するための電気回路は1つのフォトトライアックカプラ807のみを有している。また、フォトトライアックカプラ807は、サイリスタ802、803に電流が流れる状態と、サイリスタ802、803に電流が流れない状態とを切り替えるために、サイリスタ802、803におけるゲート端子に接続されている。そして、発熱部103に電圧を印加するための電気回路には、フォトトライアックカプラ807を介してサイリスタ802、803のゲート端子に流れる電流の方向を一方向に制限するダイオードが設けられている。これにより、本実施例では、実施例2に比べてフォトトライアックカプラの数を減らすことができ、発熱部103に電力を供給するための回路を製造するためのコストを実施例2に比べて安くすることができる。
なお、各実施例において、商用電源102から発熱部103に印加される電圧を整流する整流手段は、必ずしも、実施例1に係るダイオードブリッジ105や、実施例2、3に係るようなダイオードとサイリスタを有するブリッジでなくてもよい。整流手段の種類は、商用電源102から発熱部103に印加される電圧を整流することができれば特に限定されることはない。
102…商用電源、103…発熱部、105…ダイオードブリッジ、200…定着装置、201…定着フィルム、206…トナー像、207…記録材、A…画像形成装置
Claims (10)
- 記録媒体に形成された現像剤像を加熱体によって加熱することで記録媒体に現像剤像を定着させる定着装置を有する画像形成装置において、
前記加熱体は、電圧が印加されることで発熱する発熱体を有しており、前記発熱体に交流電源から電圧が印加されて前記発熱体が発熱することで加熱され、
前記発熱体に電圧を印加するための電気回路は、前記交流電源によって前記発熱体に印加される電圧を整流する整流手段を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記整流手段は、4つのダイオードを有するブリッジであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記電気回路は、前記交流電源から前記発熱体に電流が流れる状態と、前記交流電源から前記発熱体に電流が流れない状態とが切り替わることで、前記発熱体の温度を調整するスイッチを有することを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 前記スイッチはトライアックであることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
- 前記整流手段は、2つのサイリスタと2つのダイオードとを有するブリッジであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記サイリスタに電流が流れる状態と、前記サイリスタに電流が流れない状態とを切り替えることで、前記交流電源から前記発熱体に電流が流れる状態と、前記交流電源から前記発熱体に電流が流れない状態とが切り替わり、前記発熱体の温度を調整することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
- 前記電気回路は2つのフォトカプラを有しており、
前記フォトカプラは、前記サイリスタに電流が流れる状態と、前記サイリスタに電流が流れない状態とを切り替えるために、2つの前記サイリスタにおけるゲート端子に接続されていることを特徴とする請求項5または6に記載の画像形成装置。 - 前記電気回路は1つのフォトカプラを有しており、
前記フォトカプラは、前記サイリスタに電流が流れる状態と、前記サイリスタに電流が流れない状態とを切り替えるために、2つの前記サイリスタにおけるゲート端子に接続され、
前記フォトカプラを介して2つの前記ゲート端子に流れる電流の方向を一方向に制限するダイオードが設けられていることを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。 - 前記加熱体は円筒状のベルトであり、
前記発熱体は円筒状の発熱層であり、
前記ベルトの外周面が記録媒体に接触することで、前記ベルトによって記録媒体が加熱されることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 現像剤像が形成される像担持体と、
前記像担持体に形成された現像剤像を記録媒体に転写するための転写部材と、
現像剤像が転写された記録媒体を前記加熱体に向かって押圧する加圧部材と、を有し、
前記像担持体と前記転写部材との転写ニップ部において、前記像担持体から記録媒体に現像剤像が転写され、
前記加熱体と前記加圧部材との定着ニップ部において、記録媒体上の現像剤像が記録媒体に定着され、
記録媒体は、前記像担持体と前記転写部材とに挟まれると同時に、前記加熱体と前記加圧部材とに挟まれることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016236090A JP2018092037A (ja) | 2016-12-05 | 2016-12-05 | 画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2016236090A JP2018092037A (ja) | 2016-12-05 | 2016-12-05 | 画像形成装置 |
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JP2018092037A true JP2018092037A (ja) | 2018-06-14 |
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ID=62564763
Family Applications (1)
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JP2016236090A Pending JP2018092037A (ja) | 2016-12-05 | 2016-12-05 | 画像形成装置 |
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-
2016
- 2016-12-05 JP JP2016236090A patent/JP2018092037A/ja active Pending
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