(57)【要約】【課題】  コストアップせず、配置スペースも少なくできて精度のよい商用電圧の検出と商用電圧周波数の検知を可能とし、商用電源電圧と周波数の変動と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。【解決手段】  フィルムバイアス抵抗の帯電電源側にゼロクロス検知回路を設けて商用電源の周波数を検知する。また、平滑回路を設けて、商用電源の電圧を検知する。この値に応じてヒータの制御を変える。【選択図】        図１
2006171054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材上の未定着現像剤像を、少なくとも加熱部材と弾性層を有する加圧部材とで挟持搬送させて前記未定着現像剤像を前記記録材上に定着する定着手段と、該定着手段に備えられ商用交流電源にて駆動される電気発熱体と、該電気発熱体への通電を行う電気発熱体の駆動手段と、上記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、前記加熱部材、もしくは加圧部材の少なくとも一方の表面にバイアス電圧を印加する電圧印加手段と、前記加熱部材もしくは前記加圧部材の表面と前記バイアス電圧の発生回路基板とを接続する導電手段とを有する画像形成装置において、
導電手段の電圧印加手段側に直流成分を除去する手段と、直流成分を除去したのち半波もしくは全波整流する手段と整流した電圧を電圧値に応じた直流電圧に変換する直流変換手段とを備え、直流変換手段からの直流電圧を検知することで、商用交流電圧値を検知することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
記録材上の未定着現像剤像を、少なくとも加熱部材と弾性層を有する加圧部材とで挟持搬送させて前記未定着現像剤像を前記記録材上に定着する定着手段と、該定着手段に備えられ商用交流電源にて駆動される電気発熱体と、該電気発熱体への通電を行う電気発熱体の駆動手段と、上記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、前記加熱部材、もしくは加圧部材の少なくとも一方の表面にバイアス電圧を印加する電圧印加手段と、前記加熱部材もしくは前記加圧部材の表面と前記バイアス電圧の発生回路基板とを接続する導電手段とを有する画像形成装置において、
導電手段の電圧印加手段側に直流成分を除去する手段と、直流成分を除去したのち半波もしくは全波整流する手段と整流した波形の零電圧を検知する零電圧検知手段とを備え、零電圧検知手段を用いて零電圧の間隔を検知して商用交流電圧の周波数を検知することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１記載の画像形成装置において、検知した商用交流電圧値に応じて電気発熱体の制御を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項２記載の画像形成装置において、検知した商用交流周波数値に応じて電気発熱体の制御を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項４または５を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセスによ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画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６は、画像形成装置としての電子写真方式のレーザービームプリンタに用いられる加熱装置の回路の一例を示す図である。
【０００３】
加熱手段としてはセラミックヒータ７０３が用いられている。いま、ＣＰＵ７０２がヒータ駆動信号をＨ（ハイ）レベルにすると、トランジスタ７０６がオン状態となり、フォトトライアックカプラ７０７の発光側に電流が流れる。フォトトライアック７０７は、ゼロクロス回路を内蔵しており、発光側に電流が流れている状態で交流電源７０１の電圧が０Ｖ近辺になると受光側電流を流し、結果としてトライアック７０５がオン状態となりセラミックヒータ７０３に電力が供給される。
【０００４】
図７は、図６に示す加熱装置の定着器駆動波形の一例を示す図である。
【０００５】
図８において、パルス幅Ｔ１は予め決められる所定の値であり、Ｔ２は商用電源の半周期であり通常は１０ｍｓｅｃ（５０Ｈｚ時）または８．３ｍｓｅｃ（６０Ｈｚ時）である。また、ヒータ駆動信号と交流電源７０１の位相間は同期していない。
【０００６】
ＣＰＵ７０２は、温度検知手段としてのサーミスタ７０４からの温度情報に基づきセラミックヒータ７０３が予め決められた所定の温度になるようにヒータ駆動信号の制御を行う。この際、時間Ｔ１を複数個集めてその内何個分ヒータ駆動信号をオンにするかというパルス数変調を用いて制御を行っている。
【０００７】
例えば、時間Ｔ１を９ｍｓｅｃとすれば、この９ｍｓｅｃの時間を１０個即ち、９０ｍｓｅｃを一つの単位とし、その内ヒータ駆動信号を何回Ｈ（ハイ）レベルにするかで、時間当たりの電力を制御している。
【０００８】
図８は、画像形成装置としての電子写真方式のレーザービームプリンタに用いられる加熱装置を示す図である。
【０００９】
フィルム９０１の中にセラミックヒータ７０３を配置し、フィルム９０１は抵抗Ｒ５、Ｒ６を介して一次帯電電源９０３と接続している。
【特許文献１】特開２００４−１３８８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来例では二つの課題がある。
【００１１】
一つ目は、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。
【００１２】
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。
【００１３】
この問題を解決する手法としては図９のように電源回路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ある。
【００１４】
これは、電圧検出用のトランス８０３を設けるため、配置スペースが必要となり、かつ、コストアップは必須であり、且つ小型化の障害となっていた。
【００１５】
二つ目は、ヒータ駆動信号と交流電源７０１が前述のように非同期で且つ周期が異なるため、誤点弧や点弧したいときに点弧しないという場合が発生し、時間当たりの電力の変化が大きくなることになるので、プリンタが接続される電源と共通のラインインピーダンスを持つ電源に接続される照明等にちらつき、即ち、フリッカが顕在化する可能性がある。
【００１６】
この問題を解決するためにゼロクロス検知回路を別途用いることにより、ＣＰＵ７０２に交流電源７０１の周波数を検知させ、ヒータ駆動信号の制御と、交流電源７０１とを同期させて制御するという手法がとられている。
【００１７】
図１０は、ゼロクロス検知回路の一例を示す回路図である。
【００１８】
図１０においてＤＣＨ、ＤＣＬは、商用電源をブリッジ整流回路ＢＲＧで整流した後の直流電源ＤＣのＨ（ハイ）側と、Ｌ（ロー）側、＋Ｖ１は補助電源を示し、＋Ｖ２は２次側の電源を示す。コンデンサＣ１は、商用電源によりダイオードＤ１、Ｄ２、抵抗Ｒ１及びツェナーダイオードＺＤを介して充電され、商用電源の電圧がツェナー電圧以下の０Ｖ近くになるとトランジスタＱ１がオフであり、ホトカプラＰＣのホトダイオードに電流が流れてホトトランジスタがオンとなり、ゼロクロス信号がＬ（ロー）となり、商用電源の電圧がツェナー電圧以上になるとトランジスタＱ１がオンとなり、ホトカプラＰＣのホトダイオードに電流が流れなってホトトランジスタがオフとなり、ゼロクロス信号がハイとなる。
【００１９】
これにより、ゼロクロス信号は、商用電源の両端の電位が０Ｖ近くなるとパルス信号を発生する。この信号の周期を検知することで商用電源の電源周波数を検知することができる。
【００２０】
これは、商用電源電圧側からのゼロクロス信号を低圧電圧側に伝達するホトカプラＰＣを有するゼロクロス検知回路を付加する必要があるので、電子部品及び配置スペースが必要となるために、コストアップは必須であり、且つ小型化の障害となっていた。
【００２１】
本発明は上記問題点を解決し、コストアップせず、配置スペースも少なくできて精度のよい商用電圧の検出と商用電圧周波数の検知を可能とし、商用電源電圧と周波数の変動と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。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
この発明は次の構成からなることを特徴とする画像形成装置である。
【００２３】
（１）記録材上の未定着現像剤像を、少なくとも加熱部材と弾性層を有する加圧部材とで挟持搬送させて前記未定着現像剤像を前記記録材上に定着する定着手段と、該定着手段に備えられ商用交流電源にて駆動される電気発熱体と、該電気発熱体への通電を行う電気発熱体の駆動手段と、上記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、前記加熱部材、もしくは加圧部材の少なくとも一方の表面にバイアス電圧を印加する電圧印加手段と、前記加熱部材もしくは前記加圧部材の表面と前記バイアス電圧の発生回路基板とを接続する導電手段とを有する画像形成装置において、
導電手段の電圧印加手段側に直流成分を除去する手段と、直流成分を除去したのち半波もしくは全波整流する手段と整流した電圧を電圧値に応じた直流電圧に変換する直流変換手段とを備え、直流変換手段からの直流電圧を検知することで、商用交流電圧値を検知することを特徴とする画像形成装置。
【００２４】
（２）記録材上の未定着現像剤像を、少なくとも加熱部材と弾性層を有する加圧部材とで挟持搬送させて前記未定着現像剤像を前記記録材上に定着する定着手段と、該定着手段に備えられ商用交流電源にて駆動される電気発熱体と、該電気発熱体への通電を行う電気発熱体の駆動手段と、上記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、前記加熱部材、もしくは加圧部材の少なくとも一方の表面にバイアス電圧を印加する電圧印加手段と、前記加熱部材もしくは前記加圧部材の表面と前記バイアス電圧の発生回路基板とを接続する導電手段とを有する画像形成装置において、
導電手段の電圧印加手段側に直流成分を除去する手段と、直流成分を除去したのち半波もしくは全波整流する手段と整流した波形の零電圧を検知する零電圧検知手段とを備え、零電圧検知手段を用いて零電圧の間隔を検知して商用交流電圧の周波数を検知することを特徴とする画像形成装置。
【００２５】
（３）（１）または（２）を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【００２６】
（４）（１）記載の画像形成装置において、検知した商用交流電圧値に応じて電気発熱体の制御を変更することを特徴とする画像形成装置。
【００２７】
（５）（２）記載の画像形成装置において、検知した商用交流周波数値に応じて電気発熱体の制御を変更することを特徴とする画像形成装置。
【００２８】
（６）（４）または（５）を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によれば専用のゼロクロス回路を追加することなく、既存の回路を若干改良することで商用電源の周波数を検知できる。
【００３０】
また、専用のトランスを追加することなく、既存の回路を若干改良することで商用電源の電圧を検知できる。
【００３１】
従って、大幅なコストダウン、画像形成装置の小型化できる。
【００３２】
さらに、本発明は、商用電源の入力電圧と周波数を検出し、入力電圧と周波数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と周波数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とともに商用電源周波数に同期してヒータ駆動信号を制御できるので、フリッカも改善できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する
【実施例】
【００３４】
本発明の実施例を図１に基づいて説明する。
【００３５】
図２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。
【００３６】
図２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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
一方、感光ドラム４の周囲には一次帯電器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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
以上のように可視像を転写された記録材Ｐ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。
【００４３】
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。
【００４４】
図１は本実施例の定着部の構成図である。
【００４５】
斜線で示すＡ部が本発明で追加した部分である。セラミックヒータ７０３に供給する商用電源の電圧はセラミックヒータ７０３とフィルム９０１間の浮遊容量を通してフィルムに伝達される。フィルムは抵抗Ｒ５、Ｒ６を介して一次帯電電源９０３側に追加した抵抗Ｒ７に接続される。
【００４６】
Ｂ部では商用電源の電圧が一次帯電電源の電圧に重畳して図３の波形になる。
Ｂ点の電圧はダイオードＤ４で半波整流され、静電容量Ｃ４でチャージされる。Ｃ点の電圧は商用電源電圧の値の応じて図４のように変化する。ＣＰＵ７０２はこの電圧をＡ／Ｄ変換端子で検知することで商用電源電圧を検知する。また、Ｂ点の電圧はダイオードＤ５で半波整流される。
【００４７】
整流後の波形（Ｅ部）を図５に示す。
【００４８】
このＥ部の電圧がツェナーＺＤのツェナー電圧以上であれば、Ｑ３をオンする。このときのＤ部の電圧を図５に示す。商用電源の周波数に応じてＤ部の電圧のＬｏｗレベル時間は変化する。
【００４９】
図５では５０Ｈｚと６０Ｈｚの場合を示す。
【００５０】
商用電源の周波数が６０ＨｚではＬｏｗレベルの時間がＴ３となり、５０ＨｚではＬｏｗレベル時間がＴ４になり、Ｔ３はＴ４より短くなる。ＣＰＵ７０２はこの時間を検知することで商用電源周波数を検知する。ＣＰＵ７０２はこの商用電源の電圧を検知して、その値に応じてセラミックヒータ７０３に通電する電力の制御を行う。また、ＣＰＵ７０２は商用電源の周波数を検知して、その周波数に同期してセラミックヒータ７０３を駆動する駆動信号を制御する。
【００５１】
以上、説明したように、専用のゼロクロス回路を追加することなく、既存の回路を若干改良することで商用電源の周波数を検知できる。
【００５２】
また、専用のトランスを追加することなく、既存の回路を若干改良することで商用電源の電圧を検知できる。従って、大幅なコストダウン、画像形成装置の小型化できる。
【００５３】
さらに、本発明は、商用電源の入力電圧と周波数を検出し、入力電圧と周波数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と周波数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とともに商用電源周波数に同期してヒータ駆動信号を制御できるので、フリッカも改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本実施の形態における画像形成装置に適用された定着装置の構成を表す図
【図２】本実施の形態による画像形成装置の全体構成を表す図
【図３】本実施の形態によるＢ部の電圧波形を示す図
【図４】本実施の形態によるＣ部の電圧と商用電源電圧の関係を示図
【図５】本実施の形態によるＤ部とＥ部の電圧波形を示す図
【図６】従来の形態による定着装置の回路図
【図７】従来の形態による定着器駆動波形を示す図
【図８】従来の形態によるフィルムに電圧を印加する回路図
【図９】従来の形態による商用電源検知の回路図
【図１０】従来の形態によるゼロクロス検知の回路図
【符号の説明】
【００５５】
７０２    ＣＰＵ
９０１    フィルム
７０３    ヒータ
Ｒ５、Ｒ６    導電手段
７０１    商用電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006171054.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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