JP2018092037A - 画像形成装置 - Google Patents

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。

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。

特許第５１０９１６８号公報 特開２０１４−１４５８２８号公報 特開２００６−１９５００３号公報

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。

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。

実施例１に係る画像形成装置の回路図 実施例１に係る画像形成装置の概略図 商用電源に接続された定着装置の概略図 商用電源から発熱部の両端に印加される電圧の波形を示した図 定着フィルムから接地部分までの等価回路 実施例２に係る画像形成装置の回路図 商用電源から発熱部の両端に印加される電圧の波形を示した図 実施例３に係る画像形成装置の回路図 商用電源から発熱部の両端に印加される電圧の波形を示した図 従来における画像形成装置の回路図 従来における発熱部を加熱するための回路を示す図 商用電源から発熱部の両端に印加される電圧の波形を示した図 商用電源から発熱部の両端に印加される電圧の波形を示した図

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。

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。

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Ｒ_Ｐは記録材２０７のインピーダンスであり、インピーダンスＲ_Ｔｒ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Ｒ_Ｌ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Ｒ_Ｔｒは約２５ＭΩであり、制限抵抗２１１のインピーダンスＲ_Ｌは３０ＭΩであり、転写バイアス回路内の容量素子Ｃ_Ｔｒは３３０ｐＦである。そして、以下の式（１）に基づいて容量素子Ｃ_Ｔｒのインピー
ダンスを算出すると、容量素子Ｃ_Ｔｒのインピーダンスは９．６ＭΩ程度となる。

Ｚ_ｃａｐ＝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２×１０^８Ωｃｍ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。

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。

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。

（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。

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。

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、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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。