JP3332407B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
り潜像担持体に静電形成されたトナー像を記録材に転写
し、転写されたトナー像を記録材に加熱定着する画像形
成装置、特にページプリンタ,複写機等として適用され
るものに関する。
熱体としてハロゲンヒータあるいはセラミックヒータが
定着用ローラ等の定着手段内に備えられており、その電
源としては商用電源が用いられている。そして、上記定
着手段近傍に配設した温度検出素子によって検出した温
度に基づいて上記電気発熱体への通電時間を制御する等
の手法により電気発熱体並びに定着手段を所定の温度に
保っていた。
来例では、画像形成装置の使用場所の電源事情等により
商用電源の電圧が変動すると、電気発熱体の正確な温度
制御ができなくなり、画質に悪影響を与えるという問題
点があった。特に、セラミックヒータは純抵抗であるた
め、入力電圧の二乗で電力が変化していた。さらに、画
像形成時間の短縮化の要望から上記定着手段の熱容量を
小さくしている装置にあっては、温度勾配が大きくなる
傾向にあり、電圧の変動による温度の変動がより一層大
きくなっていた。
うに電源回路801に電圧を検出するための回路802
を接続して入力電圧を検出するものが上げられるが、電
圧検出用のトランス803を設ける必要があるため非常
なコストアップを生じていた。
を招来せずに精度のよい入力電圧の検出を可能とし、商
用電源の変動に左右されずに高品質な画像を形成するこ
とのできる画像形成装置を提供することを目的としてい
る。
的は、記録材に未定着画像を形成する画像形成手段と、
商用電源で駆動される定着用ヒータを有し記録材上の未
定着画像を加熱定着する定着手段と、商用電源から入力
されその後整流された電圧を変圧するトランスを有し交
流電圧を直流電圧に変換する電源回路と、電源回路によ
り変換された直流電圧により駆動される負荷とを有する
画像形成装置において、上記トランスによって変圧され
た電圧を検知する電圧検知手段と、装置のスタンバイ中
とプリント中の電圧検知手段の検知電圧と上記定着手段
の温度に応じて上記定着用ヒータへの通電を制御する制
御手段とを有することにより達成される。
が所定温度から変化した場合には、検出されたその温度
に基づいて定着用ヒータへの通電を制御し、定着手段の
温度を所定温度に維持する。また、何らかの原因により
商用電源の電圧が変わったときでも、電圧検出手段が電
源回路のトランスによって変圧された電圧に基づいて商
用電源の電圧を検出するので、制御手段はその検出した
電圧に基づいて定着用ヒータへの通電を制御し、交流入
力電圧の変動による温度制御の誤差を確実に修正する。
る。
基づいて説明する。図1はぺージプリンタ等の画像形成
装置の断面図を示している。図1において1は記録材P
を収容する給紙カセットであり、装置右側にその一部を
突出させて配設されている。該給紙カセット1の上部に
は給紙ローラ2が設けられており、該給紙ローラ2の記
録材搬送方向前方に配設されたレジストローラ3に向け
て記録材Pを搬送せしめる。また、該レジストローラ3
よりも記録材搬送方向前方には潜像担持体たる感光ドラ
ム4が設けられており、レジストローラ3は該感光ドラ
ム4の画像形成動作とのタイミングを取りながら記録材
Pを該感光ドラム4に搬送する。
5,現像装置6,転写用帯電器7,並びにクリーニング
装置8が備えられており、感光ドラム4表面へのトナー
像の形成及び該トナー像の記録材Pへの転写並びに該表
面のクリーニングを行っている。つまり、一次帯電器5
によって一様に帯電した感光ドラム4の表面にレーザビ
ームが照射されることにより該表面には原稿画像に対応
する潜像が形成され、該潜像は現像装置6によって可視
像化される。該可視像は上記レジストローラ3から搬送
された記録材P上に転写用帯電器7によって転写され、
該記録材P上に担持される。転写処理後は感光ドラム4
の表面をクリーニング装置8によってクリーニングし、
その後の潜像形成処理に備える。
は、感光ドラム4よりも記録材搬送方向前方に備えられ
た定着装置9へ向けて搬送され、該記録材P上の可視像
は該定着装置9において永久画像として定着される。ま
た、定着装置9よりも記録材搬送方向前方には排紙ロー
ラ10が設けられおり、定着処理後の記録材Pを画像形
成装置外部へと排出するようになっている。
9は、定着用ローラ内部に配設したセラミックヒータ等
の電気発熱体により該定着用ローラを加熱して定着を行
うものであり、上述の画像形成装置には該定着用ローラ
の表面温度を所定温度に維持する温度制御手段と、商用
電源の電圧変動に対応した温度制御を行うための商用電
源の電圧検出手段が設けられている。
ドコンバータ方式の電源変換手段たる電源回路と、商用
電源の電圧検出回路の概略構成を示すものである。図2
において、201は商用電源であり、この電源回路で直
流に変換されて負荷系(例えばモータ等のアクチュエー
タやCPU等の半導体素子)213を駆動せしめる他、
交流電源として定着装置9の電気発熱体の駆動回路(図
示せず)に接続される。
ラインフィルタ202を介してダイオードブリッジ20
3に入力されて整流された後、交流電圧の平滑コンデン
サ204によって平滑化されて変圧手段たるトランス2
05の一次側に入力される。該トランス205によって
所定の電圧値に変圧された電圧は、直流の整流平滑回路
へ入力される他、分巻きされたトランス205の二次側
から商用電源の電圧検出回路にも入力されている。
ード206,207、チョークコイル208及び直流の
平滑コンデンサ209によって整流・平滑され安定した
直流として負荷系213へ供給される。また、該整流平
滑回路には過電圧検知のための分圧抵抗210及び21
1と過電流検知のための検出抵抗212が接続されてい
る。この過電圧検知及び過電流検知の信号は検出回路2
19へ入力され、過電圧あるいは過電流の検知状態を以
下のスイッチング回路へフィードバックしている。
交流電圧の上記トランス205への入力をスイッチング
せしめるように接続されたスイッチングパワーMOSF
ET220と、該FET220の駆動を切り換えるスイ
ッチングレギュレータ用のIC221と、コンデンサ2
22及びダイオード223からなる該IC221の電源
とから構成され、上記検出回路219と接続されてい
る。これにより、該検出回路219からフィードバック
された二次側の直流電圧・電流の状態に基づいてトラン
スの一次側に入力せしめる電圧を制御し、該二次側の直
流電圧・電流の安定化を図っている。
ングダイオード218とコンデンサ217によって検出
電圧をピークホールドするようになっており、分圧抵抗
215,216によってCPU214への入力レベルに
変換されてCPU214の入力端子へ入力されるように
なっている。該CPU214はこのように商用電源の電
圧検出手段を構成するだけでなく、上述した定着用ロー
ラの電気発熱体の駆動制御を行うことによって温度制御
手段をも構成するものである。
ランス205を用いて商用電源の入力電圧を検出し、該
入力電圧の変動に応じて上記電気発熱体の駆動制御を行
うこととしたので、画像形成装置の使用場所の電源事情
等によって商用電源の電圧変動が生じた場合でも電気発
熱体を適切に制御して定着用ローラの表面温度を所望の
温度に保つことができた。さらに、商用電源の電圧検出
用トランスを別個に設けずに電源用のトランス205を
用いて検出するので、回路を簡単化してコストアップを
防止することができた。
ンス205を用いて電圧検出を行うために、負荷系21
3の消費電流が変化すると、電圧検出回路で検出される
電圧もそれに対して変化するという問題があった。この
問題を図3に基づいて説明する。
力電圧VINに対する上記電圧検出回路のCPU214で
検出される検出電圧VSの関係を示す図である。横軸は
検出電圧VS、縦軸は入力電圧VINを示している。図3
において実線で示した直線はスタンバイ中(画像形成を
していない最も軽負荷のとき)の入力電圧−検出電圧特
性を示すものであり、点線で示した直線はプリント中
(画像形成時)の入力電圧−検出電圧特性を示すもので
ある。
だとすると、スタンバイ中では検出電圧はVST0となる
がプリント中ではそれよりも低くVSP0となってしま
う。また、入力電圧VINがVIN1のときにもスタンバイ
中とプリント中ではVST1とVSP1(VST1>VSP1)のよ
うになる。これは、スタンバイ中とプリント時では負荷
系213の消費電流が異なるためで、この消費電流の差
異に対応して検出電圧も変化してしまうためである。
電圧を修正すれば良いが、負荷系の消費電流は画像形成
装置間でのばらつきが大きく一律に固定値によって修正
することはできない。そこで、スタンバイ中とプリント
中のそれぞれの特性直線は互いに傾きが等しく、
に着目し、各画像形成装置においてスタンバイ中とプリ
ント中との検出電圧の差を算出して、プリント中の検出
電圧値をその算出した差によってスタンバイ中の検出電
圧値に換算することとした。これにより、負荷系の消費
電流に各画像形成装置間でのばらつきがあり、スタンバ
イ中とプリント中とで検出電圧値の差にばらつきがあっ
ても、それぞれの画像形成装置において、負荷系の消費
電流の変動に影響を受けずに商用電源の変動に応じて電
気発熱体の正確かつ細密な制御が可能となった。
て説明する。図4はCPU214における電気発熱体の
制御手法を示すフローチャートである。
リエリアVST(CPU214と別体あるいは一体に設け
られたRAM(図示せず)においてシンボル”VST”で
特定されるRAMエリアをいうものとする。以下、メモ
リエリアについて同様である。)にストアする(ステッ
プ402)。その後プリント信号が入力されるまで常時
監視を続け、プリント信号が入力されたときに負荷の重
い状態での検出電圧VSをメモリエリアVSPにストアす
る(ステップ405)。次に、メモリエリアVSPとメモ
リエリアVSTの内容の差をメモリエリアVSPTにストア
する(ステップ406)。この差は図3においてはΔV
に相当する。したがって、プリント時に入力した電圧V
SをメモりエリアVSPにストアし(ステップ407)、
このメモリエリアVSPの内容から上記メモリエリアV
SPTの内容を差し引くことにより(ステップ408)、
プリント中とスタンバイ中の特性直線の変化分を修正す
ることができる。すなわち、プリント中における検出電
圧VSをスタンバイ中の検出電圧VSに換算するのであ
る。一方、上記RAMあるいはROMには電気発熱体に
供給する電圧のデューティーを定めたテーブルが設定さ
れており、上記換算した検出電圧VSからそのときの交
流入力電圧に最適なテーブルを選択し(ステップ409
からステップ417)、選択したテーブルを参照して温
度制御を行う(ステップ418からステップ419)。
いて説明する。テーブルは五種類あり、それぞれのテー
ブルには定着用ローラの表面温度が基準温度より低い場
合と高い場合の電気発熱体に供給する電圧のデューティ
ーが設定されている。このデューティーとは、交流電圧
の周波数の一周期内における電気発熱体への通電時間の
割合を言い、例えば図5のテーブル0に示される100
%とは一周期の内全ての期間通電する場合で、また50
%とは一周期の内半周期だけ通電する場合を言う。ま
た、各テーブルは商用電源の交流入力電圧に対応して段
階的に分けられており交流入力電圧が高くなる程デュー
ティーが小さくなるように設定されている。なお、図5
においてTとは電気発熱体近傍に接地された温度センサ
による検出温度であり、Thとは未定着トナーを加熱定
着させるために必要な温度のことである。
2が選択されると、温度制御手段たるCPU214はデ
ューティーとして80%,30%をそれぞれ記憶する。
そして図4のフローチャートのステップ418において
温度センサによる検出温度Tが温度Thより小さい場合
には80%で、また、大きい場合に30%で電気発熱体
への通電を行う。なお、本実施例ではテーブルを0〜4
の五段階とした例を示したが、さらに増やすことも可能
である。
商用電源の電圧検出を電源回路のトランスを利用して行
うこととしたので、画像形成装置の使用場所における電
源状況等によって電圧が変動した場合でも定着用ローラ
の電気発熱体を適切に制御することができ、しかもコス
トを低減することができた。また、負荷系の消費電流の
変化による検出電圧の変動をスタンバイ時の検出電圧と
プリント時の検出電圧との相関関係から修正することと
したので、以上のような装置をその検出精度を低下させ
ることなく提供することができる。
商用電源電圧検知用のトランスを設けずに、電圧検出手
段が電源回路のトランスによって変圧された電圧に基づ
いて交流入力電圧を検出するように設定されており、検
出された電圧に基づいて定着用ヒータへの通電を制御す
るように設定されているので、画像形成装置の使用場所
の電源事情等による商用電源の電圧変動が生じた場合で
も、正確な温度制御をすることができ、高品質な画像を
形成する画像形成装置を提供することができる。また、
電圧検出手段が電源回路のトランスを用いるようにした
こにより、コストアップを招来させることがない。
図である。
略構成を示す回路図である。
の関係を示す図である。
CPUによる電圧検出及び温度制御の手法を示すフロー
チャートである。
いられる温度制御のためのテーブルを説明する図であ
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 記録材に未定着画像を形成する画像形成
手段と、商用電源で駆動される定着用ヒータを有し記録
材上の未定着画像を加熱定着する定着手段と、商用電源
から入力されその後整流された電圧を変圧するトランス
を有し交流電圧を直流電圧に変換する電源回路と、電源
回路により変換された直流電圧により駆動される負荷と
を有する画像形成装置において、上記トランスによって
変圧された電圧を検知する電圧検知手段と、装置のスタ
ンバイ中とプリント中の電圧検知手段の検知電圧と上記
定着手段の温度に応じて上記定着用ヒータへの通電を制
御する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装
置。
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