(57)【要約】【課題】定着バイアスとして定着フィルムなどの定着部材と、加圧部材に正負のバイアスを複数のトランスを用いることなく簡単な回路構成で発生する。【解決手段】１つのトランス７０２（ａ）からの出力を、多段階の倍電圧回路７０２（ａ）に供給する。倍電圧回路７０２（ａ）の途中の段を接地し、接地された段よりも前段の出力と後段の出力から正負のバイアス生成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材上にトナー像を形成する画像形成部と、該トナー像を加熱して該記録材に定着させる定着装置を備える画像形成装置において、
前記定着装置に、加熱体としてセラミックヒータを使用するとともに、
該セラミックヒータに対向配置した加圧部材と、
該セラミックヒータと該加圧部材との間にて挟持搬送される定着フィルムとを備え、
該加圧部材に印加する第一のバイアスと、該定着フィルムに印加する第二のバイアスを、
１つのトランスより生成する高圧回路手段を有し、
該加圧部材と定着フィルムとの間に記録材を挟持搬送するときに、
該第一バイアスと該第二バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記高圧回路手段にて、前記第一のバイアスと、第二のバイアスの値を、
複数の値に可変する機能を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記高圧回路手段にて、前記第一のバイアスもしくは、第二のバイアスの出力値をモニタし、そのモニタ値を帰還し、前記第一のバイアスもしくは、第二のバイアスを一定出力値に制御する機能を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー像を記録材に定着させる加熱装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置のうち、プリンタを例にとって説明する。従来プリンタは、図８のごとき機構をしている。図８において、１０１は静電担持体である感光体ドラム、１０２は光源としての半導体レーザ、１０３はスキャナモータ１０４によって回転する回転多面鏡、１０５は半導体レーザ１０２から発射され、感光体ドラム１０１上を走査するレーザビームである。
【０００３】
１０６は感光体ドラム１０１上を一様に帯電するための帯電ローラ、１０７は感光体ドラム１０１上に形成された静電潜像をトナーにて現像するための現像機である。１０８は現像機１０７にて現像されたトナー像を所定の記録用紙に転写するための転写ローラ、１０９は記録用紙に転写されたトナーを熱にて融着するための定着ローラである。
【０００４】
１１０は１回転する事により、記録用紙のサイズを識別する機能を有するカセットから用紙を給紙、搬送路に送り出すカセット給紙ローラ、１１１は記録用紙のサイズを識別する機能を有しない手差し給紙口から用紙を搬送路に送り込む手差し給しローラである。１１２は着脱可能で記録用紙のサイズを識別する機能を有するカセットから用紙を搬送路に送り込むオプションカセット給紙ローラ、１１３は着脱可能で封筒のみ積載可能な封筒フィーダから用紙を１枚ずつ搬送路に送り込む封筒フィーダ給紙ローラである。１１４、１１５はカセットから給紙された用紙を搬送する搬送ローラである。
【０００５】
１１６は封筒フィーダ以外から給紙された用紙の先端と後端を検出するためのプレフィードセンサ、１１７は搬送された用紙を感光体ドラム１０１へ送り込む転写前ローラ、１１８は給紙された用紙に対し、感光体ドラム１０１への画像書き込み（記録／印字）と用紙搬送の同期をとると共に、給紙された用紙の搬送方向の長さを測定するためのトップセンサである。１１９は定着後の用紙の有無を検出するための排紙センサ、１２０は定着後の用紙を機外に排出するための排出ローラである。
【０００６】
１２１は印字された用紙の搬送先（機外排出あるいは、着脱可能な両面ユニット）を切り換えるフラッパ、１２２は両面ユニットに搬送された用紙を反転部に搬送するための搬送ローラ、１２３は反転部に搬送された用紙の先端／後端を検出する反転センサ、１２４は正転／逆転をシーケンシャルに動作させる事で、用紙を反転させ、再給紙部に用紙を搬送するための反転ローラ、１２５は再給紙部の用紙有無を検出再給紙センサ、１２６は再給紙部の用紙を再び搬送路へ送り込むための再給紙ローラである。
【０００７】
このような機構部を制御するための制御系の回路構成ブロック図を図９に示す。図９において、２０１は不図示のホストコンピュータ等の外部機器から送られる画像コードデータをプリンタの印字に必要なビットデータに展開すると共に、プリンタ内部情報を読み取りそれを表示するためのプリンタコントローラである。
【０００８】
２０２はプリンタエンジンの各部をプリンタコントローラ２０１の指示にしたがって動作制御すると共に、プリンタコントローラ２０１へプリンタ内部情報を報知するためのプリンタエンジン制御部である。２０３はプリンタエンジン制御部２０２の指示に従い、記録用紙搬送のためのモータ、ローラ等の駆動／停止を行う用紙搬送制御部、２０４は帯電、現像、転写等各工程における各高圧の出力制御をプリンタエンジン制御部２０２の指示にしたがって行う高圧制御部である。２０５はスキャナモータ１０４の駆動／停止、レーザビームの点灯をエンジン制御部２０２の指示にしたがって制御する光学系制御部である。２０７は定着器の温度をプリンタエンジン制御部２０２の指定した温度に調節するための定着温度制御部である。
【０００９】
２０８は着脱可能なオプションカセット制御部で、プリンタエンジン制御２０２の指示により駆動系の駆動／停止を行うと共に、紙有無状態、紙サイズ情報をプリンタエンジン制御部２０２に報知する。
【００１０】
２０９は着脱可能な両面ユニット制御部で、プリンタエンジン制御部２０２の指示にしたがって、用紙の反転および再給紙動作を行うと同時に、その動作状態をエンジン制御部２０２に報知する。
【００１１】
２１０は着脱可能な封筒フィーダ制御部で、プリンタエンジン制御部２０２の指示により駆動系の駆動／停止を行うとともに、紙有無状態をプリンタエンジン制御部２０２に報知する。
【００１２】
図１０に、定着バイアス印加構成の概略構成を示す。３０１は加熱定着装置であり定着フィルム３０２、加熱体であるセラミックヒータ３０３、加圧ローラ３０４を含んで構成されている。また、３０５は定着フィルムバイアス回路、３０６は加圧ローラバイアス回路で、いずれも電装装置の内部に回路形成されている。これらのバイアス回路は、加熱体にセラミックヒータを使用し、負極性のトナーを使用している場合には、定着フィルムに負電圧、加圧ローラに正電圧を印加させる。このバイアスを印加することにより、紙にトナーを引きつけ、トナーが飛び散ることを押さえる。
【００１３】
印加する電圧はオフセット電圧による画像汚れや、電圧リークが生じないレベルに押さえる必要性がある。
【特許文献１】特開２００４−１５７４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来、定着バイアスの構成は、定着フィルム印加する負電圧、加圧ローラに印加する正電圧を各々のトランスを駆動して生成してきた。しかし、この構成で行った場合、プリンタのコストＵＰ、サイズＵＰの要因の一つとなってしまっている。
【００１５】
本発明は、以上の点に着目して成されたもので、定着バイアスとして定着フィルムなどの定着部材と、加圧部材に正負のバイアスを複数のトランスを用いることなく簡単な回路構成で発生する画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
記録材上にトナー像を形成する画像形成部と、該トナー像を加熱して該記録材に定着させる定着装置を備える画像形成装置において、請求項１においては、前記定着装置に、加熱体としてセラミックヒータを使用するとともに、該セラミックヒータに対向配置した加圧部材と、該セラミックヒータと該加圧部材との間にて挟持搬送される定着フィルムとを備え、該加圧部材に印加する第一のバイアスと、該定着フィルムに印加する第二のバイアスを、１つのトランスより生成高圧回路手段を有し、該加圧部材と定着フィルムとの間に記録材を挟持搬送するときに、該第一バイアスと該第二バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。
【００１７】
請求項２においては、前記高圧回路手段にて、前記第一のバイアスと、第二のバイアスの値を、複数の値に可変する機能を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【００１８】
請求項３においては、前記高圧回路手段にて、前記第一のバイアスもしくは、第二のバイアスの出力値をモニタし、そのモニタ値を帰還し、前記第一のバイアスもしくは、第二のバイアスを一定出力値に制御する機能を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の本発明は、記録材上にトナー像を形成する画像形成部と、該トナー像を加熱して該記録材に定着させる定着装置を備える画像形成装置において、前記定着装置に、加熱体としてセラミックヒータを使用するとともに、該セラミックヒータに対向配置した加圧部材と、該セラミックヒータと該加圧部材との間にて挟持搬送される定着フィルムとを備え、該加圧部材に印加する第一のバイアスと、該定着フィルムに印加する第二のバイアスを、１つのトランスより生成高圧回路手段を有し、該加圧部材と定着フィルムとの間に記録材を挟持搬送するときに、該第一バイアスと該第二バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置を提供することにより、トナー飛び散りの少ない高品質な画像を実現することが可能となる。
【００２０】
請求項２の本発明は、前記高圧回路手段にて、前記第一のバイアスと、第二のバイアスの値を、複数の値に可変する機能を有することを特徴とする画像形成装置を提供することにより、プリンタの状況に応じた、トナー飛び散りの少ない高品質な画像を実現することが可能となる。
【００２１】
請求項３の本発明は、前記高圧回路手段にて、前記第一のバイアスもしくは、第二のバイアスの出力値をモニタし、そのモニタ値を帰還し、前記第一のバイアスもしくは、第二のバイアスを一定出力値に制御する機能を有することを特徴とする画像形成装置を提供することにより、印字面に応じた、トナー飛び散りの少ない高品質な画像を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２３】
本実施例は、記録材上にトナー像を形成する画像形成部と、該トナー像を加熱して該記録材に定着させる定着装置を備える画像形成装置において、定着装置内に加圧部材、定着フィルムを有し、加圧部材、定着フィルム各々に、高圧バイアスを印加し、搬送部材上に画像形成されたトナーの飛び散りを防ぐことを目的とし、加圧部材、定着フィルムに印加する２つのバイアスを１つの回路駆動により生成することを特徴とする。
【００２４】
図１に本発明の第一の実施形態における定着装置の一例を示す。図１において、４０１は定着装置で４０２の定着フィルム、４０３の加熱体であるセラミックヒータ、４０４の加圧部材である加圧ローラから構成されている。定着フィルム４０２、加圧ローラ４０４には、定着フィルムバイアス加圧ローラバイアス回路４０５が接続され、前者には、負極の高電圧バイアスが印加され、後者には、正極の高電圧バイアスが印加される。
【００２５】
図２に本発明の第一の実施形態における定着バイアス回路構成の一例を示す。図２において、定着バイアス回路は、７０２の増幅回路部（トランス２次側）と７０３の駆動回路部（トランス１次側）から構成されている。７０３の駆動回路部においては、７０３（ｄ）のコンデンサに電源電圧Ｖ１がチャージされる。この電圧Ｖ１は７０２増幅回路部の７０２（ａ）のトランスに入力される。７０２（ａ）トランスは駆動信号７０５が入力されることで動作し、電圧Ｖ１を電圧増幅させる。増幅された電圧Ｖｈは７０２（ｂ）の倍電圧回路で高電圧が生成される。今回の実施例では４段で構成されている。この倍電圧回路のＧＮＤ基準を倍電圧の中間ポイントに接続されている。このような接続を行うことで、正負対象のバイアスを出力することが可能となり、加圧ローラに＋２Ｖｈ、定着フィルムに−２Ｖｈのバイアスが印加される。
【００２６】
本実施例のフローチャートを図３に示す。
【００２７】
まず、電源ＯＮした後（Ｓ５０１）、プリントを開始する。（Ｓ５０２）プリント動作を行う上で、ＴＯＰ信号にて紙先端を検出し、紙が定着フィルムと加圧ローラのニップ部に突入するタイミングを図り（Ｓ５０３）、ＰＷＭ値の設定（Ｓ５０４）、駆動クロック信号をＯＮさせる（Ｓ５０５）。また、ＴＯＰ信号にて紙後端を検出し、紙が定着フィルムと加圧ローラのニップ部から外れるタイミングを図り（Ｓ５０７）、駆動クロック信号をＯＦＦさせ、（Ｓ５０８）ＰＷＭ値の設定をＯＦＦとする。（Ｓ５０９）このような制御を行うことで紙が定着フィルムと加圧ローラのニップ部を通過しているタイミングにて、最適な定着バイアスが印加され、トナーの飛び散りがない、高品質な画像が形成されることが可能となる。
【実施例２】
【００２８】
本実施例は、実施例１と同様に、記録材上にトナー像を形成する画像形成部と、該トナー像を加熱して該記録材に定着させる定着装置を備える画像形成装置において、定着装置内に加圧部材、定着フィルムを有し、加圧部材、定着フィルム各々に、高圧バイアスを印加し、搬送部材上に画像形成されたトナーの飛び散りを防ぐことを目的とし、加圧部材、定着フィルムに印加する２つのバイアスを１つの回路駆動により生成し、かつ複数のバイアス値を設定することができることを特徴とする。
【００２９】
本発明の第二の実施形態における定着バイアス接続方法は実施例１と同様であることから、割愛する。
【００３０】
図４に本発明の第二の実施形態における定着バイアス回路構成の一例を示す。
【００３１】
定着バイアス回路は、８０２の増幅回路部（トランス２次側）と８０３の駆動回路部（トランス１次側）から構成されている。８０３の駆動回路部においては、８０１の制御回路から出力される８０６のＰＷＭ信号に応じて、８０３（ｄ）のコンデンサにチャージ電圧Ｖｐｗｍがチャージされる。このチャージ電圧Ｖｐｗｍは８０２増幅回路部の８０２（ａ）のトランスに入力される。８０２（ａ）トランスは駆動信号８０５が入力されることで動作し、チャージ電圧Ｖｐｗｍを電圧増幅させる。増幅された電圧Ｖｈは８０２（ｂ）の倍電圧回路で高電圧が生成される。このような構成を設けることにより、Ｖｐｗｍに応じた複数のバイアス値の設定が可能となる。本実施例では４段で構成されている。この倍電圧回路のＧＮＤ基準を倍電圧の中間ポイントに接続されている。このような接続を行うことで、正負対象のバイアスを出力することが可能となり、加圧ローラに＋２Ｖｈ、定着フィルムに−２Ｖｈのバイアスが印加される。
【００３２】
本実施例のフローチャートを図５に示す。
【００３３】
トナーの飛び散りに関しては、一般的に、印字面に応じて印加する高電圧バイアス値を最適化する。加圧部材、定着フィルムともに印加される高電圧バイアス値は、１面目印字に対し、２面目印字のほうが、搬送部材のインピータンスが高くなることから、高電圧バイアス（１面目）≦高電圧バイアス値（２面目）という設定にする必要がある。
【００３４】
このことから、本フローチャートは、印字面におけるバイアス設定変更を例として、記述を行う。
【００３５】
まず、電源ＯＮした後、（Ｓ６０１）プリントを開始する。（Ｓ６０２）プリント動作を行う上で、印字面の検出を行う。（Ｓ６０３）その検出で、１面目と判断した場合、定着バイアス回路部に入力するＰＷＭ信号をα値に設定する（Ｓ６０４）。その後、定着バイアス回路への駆動クロック信号をＯＮさせる（Ｓ６０５）。これらの駆動クロック信号により、増幅回路のトランスが駆動されることから、加圧ローラバイアス＋２Ｖｈ（１）、定着フィルムバイアス−２Ｖｈ（１）の高電圧が加圧ローラ、定着フィルムに印加される（Ｓ６０６）。また、Ｓ６０３の検出にて、２面目と判断した場合、定着バイアス回路部に入力するＰＷＭ信号をβ値に設定する（Ｓ６０７）。その後、定着バイアス回路への駆動クロック信号をＯＮさせる（Ｓ６０８）。これらの駆動クロック信号により、増幅回路のトランスが駆動されることから、加圧ローラバイアス＋２Ｖｈ（２）、定着フィルムバイアス−２Ｖｈ（２）の高電圧が加圧ローラ、定着フィルムに印加される（Ｓ６０９）。
【００３６】
このような制御を行うことで印字面に応じた、最適な定着バイアスが印加され、トナーの飛び散りがない、高品質な画像が形成されることが可能となる。
【実施例３】
【００３７】
本実施例は、実施例１と同様に、記録材上にトナー像を形成する画像形成部と、該トナー像を加熱して該記録材に定着させる定着装置を備える画像形成装置において、定着装置内に加圧部材、定着フィルムを有し、加圧部材、定着フィルム各々に、高圧バイアスを印加し、搬送部材上に画像形成されたトナーの飛び散りを防ぐことを目的とし、加圧部材、定着フィルムに印加する２つのバイアスを１つの回路駆動により生成し、かつ複数のバイアス値を設定することができ、且つバイアス値をモニタし、帰還を行うことでバイアス値の安定を図ることを特徴とする。
【００３８】
本発明の第三の実施形態における定着バイアス接続方法は実施例１と同様であることから、割愛する。
【００３９】
図６に本発明の第三の実施形態における定着バイアス回路構成の一例を示す。
【００４０】
定着バイアス回路は、９０２の増幅回路部（トランス２次側）と９０３の駆動回路部（トランス１次側）から構成されている。
【００４１】
まず９０３の駆動回路部のオペアンプ周辺回路においては、９０１の制御回路から出力される９０６のＰＷＭ信号に応じて、基準電圧Ｖｒｅｆが設定され、オペアンプの入力端子に入力される。また、オペアンプの入力端子には出力電圧をモニタしているモニタ電圧Ｖｍが入力される。そして、基準電圧Ｖｒｅｆとモニタ電圧Ｖｍが比較され、オペアンプの出力端子より、電圧Ｖｏｐが出力される動作を行う。高圧の出力動作は、トランスは９０５駆動信号が入力、ＰＷＭ信号の設定、の順序で動作し始め、Ｖｏｐが次第に増加し始める。
【００４２】
そして、コンデンサにチャージされた電圧Ｖｏｐに基づき高電圧が出力され始める。この出力電圧をモニタ抵抗Ｒｍでフィードバックし、基準電圧Ｖｒｅｆとモニタ電圧Ｖｍが一致するまで出力を上げていく。
【００４３】
そして、一致した時点で動作が安定し、安定した高圧電圧が保たれる。このモニタ制御を行うことで、負荷変動、外乱による影響を相殺することができ、出力電圧の安定を図ることが可能となる。本実施例では実施例１と同様４段で構成され、この倍電圧回路のＧＮＤ基準を倍電圧の中間ポイントに接続されている。このような接続を行うことで、正負対象のバイアスを出力することが可能となり、加圧ローラに＋２Ｖｈ、定着フィルムに−２Ｖｈのバイアスが印加される。今回の実施例は加圧ローラバイアス値をモニタする系で記載した。フィルムバイアスの系にて同様の回路構成が組めることはいうまでもない。
【００４４】
本実施例のフローチャートを図７に示す。
【００４５】
本フローチャートは、実施例２と同様に、印字面におけるバイアス設定変更を例として、記述を行う。
【００４６】
まず、電源ＯＮした後（Ｓ７０１）、プリントを開始する（Ｓ７０２）。プリント動作を行う上で、印字面の検出を行う（Ｓ７０３）。
【００４７】
その後、その検出で、１面目と判断した場合、定着バイアス回路部に入力するＰＷＭ信号をα値に設定する（Ｓ７０４）。そして、定着バイアス回路への駆動クロック信号をＯＮさせる（Ｓ７０５）。その設定により、オペアンプが基準電圧Ｖｒｅｆ（１）とモニタ電圧Ｖｍを比較し始め、出力電圧Ｖｏｐが徐徐に増加する。オペアンプが基準電圧Ｖｒｅｆとモニタ電圧Ｖｍが一定となった時点でＶｏｐが安定し、Ｖｏｐに応じた高電圧が生成される（Ｓ７０６）。加圧ローラバイアス＋２Ｖｈ（１）、定着フィルムバイアス−２Ｖｈ（１）の高電圧が加圧ローラ、定着フィルムに印加される（Ｓ７０７）。
【００４８】
また、Ｓ７０３の検出にて、２面目と判断した場合、定着バイアス回路部に入力するＰＷＭ信号をβ値に設定する。その設定により、オペアンプが基準電圧Ｖｒｅｆ（２）とモニタ電圧Ｖｍを比較し始め、出力電圧Ｖｏｐが徐徐に増加する。オペアンプが基準電圧Ｖｒｅｆとモニタ電圧Ｖｍが一定となった時点でＶｏｐが安定し、Ｖｏｐに応じた高電圧が出力される。加圧ローラバイアス＋２Ｖｈ（２）、定着フィルムバイアス−２Ｖｈ（２）の高電圧が加圧ローラ、定着フィルムに印加される。
【００４９】
このような制御を行うことで印字面に応じた、最適な定着バイアスが印加され、トナーの飛び散りがない、高品質な画像が形成されることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明実施例１の定着バイアス接続方法概略図
【図２】本発明実施例１の定着バイアス回路構成
【図３】本発明実施例１のフローチャート概略図
【図４】本発明実施例２の定着バイアス回路構成
【図５】本発明実施例２のフローチャート概略図
【図６】本発明実施例３の定着バイアス回路構成
【図７】本発明実施例３のフローチャート概略図
【図８】本発明における画像記録装置本体構成の概略図
【図９】本発明における画像記録装置コントローラ部の概略図
【図１０】従来の定着バイアス接続方法概略図
【符号の説明】
【００５１】
４０１  定着装置
４０２  定着フィルム
４０３  セラミックヒータ
４０４  加圧ローラ
４０５  定着フィルムバイアス加圧ローラバイアス回路
【図１】
2006139090.tif 000003
【図２】
2006139090.tif 000004
【図３】
2006139090.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2006139090.tif 000008
【図７】
2006139090.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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