(57)【要約】【課題】サブ電熱ヒータなどの補助電熱ヒータを用いることなく、確実に“フリッカ”現象を防止できる画像定着装置を得るにある。【解決手段】商用交流電源を整流した直流電流を電熱ヒータに印加して、画像担持体表面の画像を加熱定着させる画像定着装置において、制御装置からの指令により前記電熱ヒータの予熱及び加熱終了時の時間的な印加パターン信号を発信するパターン発生器と、通常運転時に前記全波整流した電流を前記電熱ヒータに印加する全波整流器と、この全波整流器からの直流電圧がゼロ時のタイミング信号を検出するゼロクロスポイント検出器と、前記パターン発生器からの予熱及び加熱終了時の印加パターン信号の発信時間中、前記ゼロクロスポイント検出器のタイミングに従って前記全波整流器から半波整流電流を前記電熱ヒータに印加するスイッチング素子とを備える画像定着装置。【選択図】図２
2006349711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電源を整流した直流電流をヒータに印加して、画像担持体表面の画像を加熱定着させる画像定着装置において、制御装置からの指令により前記ヒータの予熱及び加熱終了時の時間的な印加パターン信号を発信するパターン発生器と、通常運転時に前記全波整流した電流を前記ヒータに印加する全波整流器と、この全波整流器からの直流電圧がゼロ時のタイミング信号を検出するゼロクロスポイント検出器と、前記パターン発生器からの予熱及び加熱終了時の印加パターン信号の発信時間中、前記ゼロクロスポイント検出器のタイミングに従って前記全波整流器から半波整流電流を前記ヒータに印加するスイッチング素子とを備えることを特徴とする画像定着装置。
【請求項２】
予熱及び加熱終了時のパターン発生器からの印加パターン信号は、前記全波整流器に対して半波整流通電タイミング時間信号と、前記スイッチング素子に対して全波整流器から全波整流電流を印加する間隔をもった全波整流タイミング時間信号とを含むことを特徴とする請求項１記載の画像定着装置。
【請求項３】
前記ゼロクロスポイント検出器とパターン発生器との間、及び、同パターン発生器と前記スイッチング素子との間には、発信信号により点灯される発光ダイオードと同発光ダイオードからの信号に感応する受光素子とをそれぞれ含む第１フォトカプラと第２フォトカプラとを備え、これらの第１フォトカプラ及び第２フォトカプラにより、電磁気的には１次側である前記ゼロクロスポイント検出器及びスイッチング素子と、制御系２次側であるパターン発生器との間が切離されて、電気的な安全性が向上されたことを特徴とする請求項１又は請求項２の何れかひとつに記載の画像定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像担持体の表面に画像を形成する画像形成装置に関し、特に、画像形成装置の画像定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、各種プリンタ、静電複写機、製版機などの画像形成装置においては、ペーパなどのベース（画像担持体）の表面に形成された画像を定着するために電熱ヒータを内蔵する画像定着装置を有している。
図１は、電源ボタンがオンになってから、従来の画像定着装置が目標温度に到達するまでのヒータ通電状態を示し、ヒータのオン・オフ通電パターンは温度検出器による監視下に、予め設定されたプログラムに従うが、同図からは画像定着装置の温度が低い状態では通電（電流印加）時間が長く、温度検出器の検出温度が目標温度に近づくに従って通電時間を短くかつ間隔時間を長くし、目標温度に維持させる。
【０００３】
ところで、一般の画像形成装置は、商用交流電源をエネルギ源とするので、大きな電力を消費する電源投入予熱時や運転終了時に、画像形成装置が繋がれた商用交流電源の電圧が局部的に不安定になる“フリッカ”現象が問題となる場合が多い。
つまり、画像形成装置に組み込まれる画像定着装置は、電熱ヒータを組み込んだ加熱ローラ定着装置や電熱ヒータである板状の電気抵抗体の表面を絶縁材料で被覆したオーブン定着装置であるけれども、予熱時間の短縮化や高速処理のため、発熱量の大きな電熱ヒータを組み込んでいるため、いずれの構造でも、“フリッカ”現象が生じる。
【０００４】
このため、従来では、ヒータとは別の補助ヒータを加熱ローラ内に組込み、画像形成装置の電源投入による予熱時に発熱量の小さい同補助ヒータに通電し、ある程度の温度まで加熱ローラ温度が上昇した後、電熱ヒータに通電を行う工夫を行っている。
【０００５】
具体的に指摘すると、特開２００２−３２８５６１では、ハロゲンヒータ（メインヒータ）とは別の石英管ヒータ（サブヒータ）を加熱ローラ内に組込み、予熱時に同サブヒータに予熱のための通電を行って、“フリッカ”現象の原因となる「突入電流」を緩和している。
また、特開２００５−８４５４９では、前述したサブヒータと同様の第２加熱手段を定着ローラ中に組み込む構造が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−３２８５６１
【特許文献２】特開２００５−８４５４９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の画像定着装置における“フリッカ”現象防止構造のいずれも、狭い加熱ローラ内に予熱用のサブヒータを組込む必要があり、空間的に無理があるばかりでなく、予熱用サブヒータの付加のために、組立工程の複雑化や部品費が割高になる問題がある。
本発明の目的は、以上に述べたような従来の画像定着装置の問題に鑑み、サブヒータなどの補助ヒータを用いることなく、確実に“フリッカ”現象を防止できる画像定着装置を得るにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するため、本発明は、商用交流電源を整流した直流電流をヒータに印加して、画像担持体表面の画像を加熱定着させる画像定着装置において、制御装置からの指令により前記ヒータの予熱及び加熱終了時の時間的な印加パターン信号を発信するパターン発生器と、通常運転時に前記全波整流した電流を前記ヒータに印加する全波整流器と、この全波整流器からの直流電圧がゼロ時のタイミング信号を検出するゼロクロスポイント検出器と、前記パターン発生器からの予熱及び加熱終了時の印加パターン信号の発信時間中、前記ゼロクロスポイント検出器のタイミングに従って前記全波整流器から半波整流電流を前記ヒータに印加するスイッチング素子とを備える画像定着装置を提案するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、狭い空間中に予熱用補助ヒータを組み込む必要がなくなるため、製造原価の削減や空間的な無理がなく、“フリッカ”現象を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
後述する本発明の好ましい実施例の説明においては、
１）予熱及び加熱終了時のパターン発生器からの印加パターン信号は、前記全波整流器に対して半波整流通電タイミング時間信号と、前記スイッチング素子に対して全波整流器から全波整流電流を印加する間隔をもった全波整流タイミング時間信号とを含む画像定着装置、
２）前記ゼロクロスポイント検出器とパターン発生器との間、及び、同パターン発生器と前記スイッチング素子との間には、発信信号により点灯される発光ダイオードと同発光ダイオードからの信号に感応する受光素子とをそれぞれ含む第１フォトカプラと第２フォトカプラとを備え、これらの第１フォトカプラ及び第２フォトカプラにより、電磁気的には１次側である前記ゼロクロスポイント検出器及びスイッチング素子と、制御系２次側であるパターン発生器との間が切離されて、電気的な安全性が向上された画像定着装置
を提案するものである。
【実施例１】
【００１０】
以下、図２から図５について本発明の実施例の詳細を説明する。
図２は本発明による画像定着装置のブロックダイヤグラムであり、図中、符号“１”は商用交流電源を１次側に入力される全波整流器を示している。
【００１１】
この全波整流器１は、例えばダイオードブリッジで構成されて１次側商用交流を全波整流した直流電流を画像定着装置の電熱ヒータ（図示せず）に印加し、電熱ヒータを加熱する。
また、パターン発生器２は図示を省略する制御装置からの信号入力信号に応じた予め定めたパターン信号を発生し、同パターン発生器２の出力パターンに基づき、画像定着装置の予熱時及び加熱終了時に半波整流電流を電熱ヒータに印加する。
【００１２】
ここに、画像形成装置の制御部（例えば製版機の制御装置）は、画像定着装置の温度検出素子（例えばサーミスタ）からの出力信号、電源オン・オフ信号を入力され、画像定着装置の予熱時、通常運転時、電源オフによる加熱終了時の何れかを判定して、画像形成装置の状態に応じてパターン発生器２を制御する。
【００１３】
そして、前記全波整流器１の出力の一部はゼロクロスポイント検出器３に入力され、全波整流された電流ゼロの時間が検出され、同ゼロクロスポイント検出器３の電流ゼロに同期したパターン発生器２からの指令によりスイッチング素子４が切替えられ、予熱時及び加熱終了時には半波整流直流が、また、通常運転時には全波整流された直流電圧が電熱ヒータに印加される。
【００１４】
これらの予熱時及び加熱終了時における電熱ヒータに対する印加直流電流の詳細を図３及び図４を用いて説明する。
図３（ａ）は予熱時間における電熱ヒータへの印加直流電流の状態を、また、図３（ｂ）は電源ボタンがオフにされた加熱終了時をそれぞれ示している。
【００１５】
図３（ａ）から理解されるように、画像定着装置の予熱時間における電熱ヒータに対しては、スイッチング素子４を介して商用交流電源の半波整流された電流・電圧が印加されることになり、この場合の電熱ヒータでの消費電力は、通常運転時を１００％とすると、約５０％の消費電力となる。
逆に、画像形成装置の電源ボタンがオフにされた直後の電熱ヒータでの消費電力は、図３（ｂ）から理解されるように、通常運転時の約５０％程度となる。
【００１６】
図４は画像定着装置における電熱ヒータ消費電力のタイムチャートであるが、電熱ヒータに全波整流直流電圧（１００％）のみをオン・オフ制御する従来の画像定着装置に比較して、実施例１では、電熱ヒータの予熱時及び加熱終了時には約５０％の電力消費となる。
したがって、画像定着装置における予熱時及び加熱終了時における急激な消費電力変化を防止でき、商用交流源の周辺機器に生じる“フリッカ”を緩和できる。勿論、本発明においては、狭い定着ローラ内などに補助電熱ヒータを組み込む必要がなく、製造原価も割安な構造となる。
【００１７】
そして、実施例１においては、電圧・電流の大きな１次側と制御装置やパターン発生器２で構成する電圧・電流の小さな２次側とを電磁気的に分離する第１フォトカプラ５及び第２フォトカプラ６が設けられる。
つまり、第１フォトカプラ５はゼロクロスポイント検出器３からの出力信号で点灯される発光ダイオード及び同発光ダイオードからの光を受ける受光素子を有し、この受光素子は、全波整流器１からの出力電圧がゼロの時、発光ダイオードの消灯によりパターン発生器２にタイミング信号を送出する。
【００１８】
また、第２フォトカプラ６はパターン発生器２からの出力信号で点灯される発光ダイオードをもち、この発光ダイオードからの光を受光する受光素子の出力で電熱ヒータに印加する直流電流を制御する。
【００１９】
即ち、強電側であるゼロクロスポイント検出器３及びスイッチング素子４を含む１次側とパターン発生器２及び制御装置を含む弱電側２次側との間の電磁気的な結合を、第１フォトカプラ５及び第２フォトカプラ６で分離することにより、外乱の悪影響を排除できる。
【実施例２】
【００２０】
実施例２における図３（ａ）に対応したタイムチャートである。即ち、画像定着装置の予熱時間は、第１区間、第２区間、第３区間に分けられ、これらの区間ごとに異なったパターン信号がパターン発生器２から発信される。
【００２１】
詳しく説明すると、第１区間では、電熱ヒータに対しては、半波整流された直流電流が印加され、第２区間では、約半分の時間−全波整流直流が、また、残る半分の時間−半波整流電流が印加され、通常運転に移行する直前の第３区間では、約２／３の時間−全波整流直流が、また、残る１／３の時間−半波整流電流が印加される。
したがって、運転運転時の電熱ヒータでの消費電力を１００％とした場合、第１区間でのその消費電力は約５０％、第２区間での消費電力は約７０％、第３区間での消費電力は約８０％程度となり、徐々に電力消費を増加させて“フリッカ”現象を防止しつつ、予熱時間を短縮できる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
なお、前述した本発明の実施例の説明においては、製版機の画像定着装置を例示したが、本発明は、電子写真複写機やプリンタなどの画像定着装置にも適用できるのは明らかであり、適用される画像定着装置の種類も、加熱定着ローラ構造に限ることなく、オーブン型定着装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来の画像定着装置の予熱時の温度と通電時間との関係説明図である。
【図２】本発明の実施例１における画像定着装置のブロック線図である。
【図３】同画像定着装置の予熱時と加熱終了時のタイムチャートである。
【図４】従来の場合と比較して示した本発明の画像定着装置の巨視的な比較図である。
【図５】本発明の実施例２におけるタイムチャートである。
【符号の説明】
【００２４】
１      全波整流器
２      パターン発生器
３      ゼロクロスポイント検出器
４      スイッチング素子
５      第１フォトカプラ
６      第２フォトカプラ
【図１】
2006349711.tif 000003
【図２】
2006349711.tif 000004
【図３】
2006349711.tif 000005
【図４】
2006349711.tif 000006
【図５】
2006349711.tif 000007