(57)【要約】【課題】サーフ定着器を有する画像形成装置に於いて、高調波抑制と装置安全規格対応の両立を可能とする。【解決手段】サーフヒーターは高周波ＰＷＭスイッチング方式で電力制御を行い、このＰＷＭ電流径路とは分離された１次側径路にヒーター安全回路を経由させる。【選択図】　　　　図１
2004012704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源交流を整流して加熱体へ供給し、整流出力を商用交流周波数より十分高い周波数でスイッチングする手段を用い温度情報に基づき前記スイッチングを制御することにより加熱体の電力を制御する定着装置を有する画像形成装置において、
当該定着装置への給電部を、商用電源交流を直接入力端とする第一の端子部と、前記スイッチング手段へ接続される第二の端子部を有するように成し、
第一の端子部には保護部材のみを接続し、第二の端子部には加熱体のみを接続する様にした事を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求範囲１の画像形成装置において、保護部材が温度ヒューズであることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フイルム式定着装置を有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来例における画像形成装置の断面図である。図５において、１はガラス等の透明部材からなる原稿載置台で、矢印ａ方向に往復運動をして原稿を走査する。原稿載置台直下には、短焦点小径結像素子アレー２が配置されている。原稿載置台上に置かれた原稿は照明ランプ３によって照射され、その反射光像は上記アレー２によって感光ドラム４上にスリット露光される。この感光ドラム４は矢印ｂ方向に回転する。又、５は帯電器であり、例えば有機半導体感光層を被覆された感光ドラム４上を一様に帯電する。
【０００３】
この帯電器５によって一様に帯電された感光ドラム４へ、素子アレー２により画像露光が行われ、ドラム上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器６により、加熱されることで溶融軟化する樹脂等からなるトナーを用いて現像化される。
【０００４】
一方、カセットＳ内に収納されている転写紙Ｐは、搬送ローラにより一枚ずつ給紙され、感光ドラム４上の画像と同期するタイミングをとって上下方向で圧接して回転する対の搬送ローラ８によってドラム上へ送り込まれる。そして、転写帯電器９により、感光ドラム４上に形成されているトナー像は転写紙Ｐ上に転写される。その後既知の分離手段により感光ドラム４から分離された転写紙Ｐは搬送ガイド１０によって定着装置１１に導かれ、加熱定着処理された後にトレー１２上に排出される。又、トナー像を転写した後ドラム４に残留しているトナーはクリーナ１３によって除去される。
【０００５】
次に、前述した画像形成装置の定着装置の構成を図６、図７に示す。図６で１４は装置に固定支持された低熱容量の線状加熱体であり、セラミック基板１５上に抵抗体１６を塗工した発熱体を耐熱性樹脂で接着固定したものである。この定着装置主要部分を図６中Ａの長手方向からみたものが図７である。加熱体１４は後述の方法で外部から端子２０６を経由して電力供給され、端子２０６につながる両端部２０１、２０２より通電される。通電の片側には、安全装置としての温度ヒューズ１２１を介して他方の片側に給電されている。
【０００６】
加熱体１４への通電は、例えば図６中のセラミック基板１５の裏面に取り付けられているサーミスタ１７により発熱体の温度を検出し、その温度情報に基づいて通電を制御し例えば、商用電源をＯＮ、ＯＦＦする制御で行われる。
【０００７】
又、このＯＮ、ＯＦＦの制御は例えば、商用交流半周期間の間で所定タイミングで行う位相制御もしくは、半波を一単位とし所定期間その半波を組み合わせることによりその期間の電力を制御する所謂波数制御方式が行われている。
【０００８】
このように温度制御された加熱体１４には、定着フイルム１８が接触しており、該定着フィル１８は、駆動ローラ１９、従動ローラ２０とにより所定のテンションを得ながら矢印方向に雛なく移動するようになっている。
【０００９】
従って、この定着フイルム１８の移動に伴って記録紙Ｐが搬送され、加圧部材である加圧ローラ２１と加熱体１４との圧接部を通過すると、記録紙Ｐ上のトナー像Ｔは軟化溶融し、記録紙Ｐ上に定着される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来は定着器の温度制御は前述した様な制御方法がとられているので、加熱体への商用交流の電流が約５〜１０Ａ程度変動する事になり、商用電源の高調波成分が増加したり、電源電圧変動によるフリッカが増加したりする場合があった。そこでこの問題を解決するために、商用電源交流を整流して加熱体へ供給し、整流出力を商用交流周波数より十分高い周波数でスイッチングする手段（高周波スイッチング方式）を用い、温度情報に基づき前記スイッチングを制御することで加熱体の電力を制御する提案がなされている。
【００１１】
一方、これらの定着制御では、加熱体が半導体素子により、大電力でスイッチングされるために万が一の半導体のショート故障時などにおいても安全策を講じる必要がある。そのために、加熱体と直列に前述の温度ヒューズ等の保護部材を入れる必要がある。しかも、安全規格上の要請から、保護部材は半導体ではなくメカニカルな開放機構部材でかつ安全規格上の認可品を使用する必要がある。
【００１２】
ところが、上記に述べた高周波スイッチング方式の場合においてかかる保護部材を用いた場合、この保護部材には一方向に高周波の電流が流れる為、保護作動時の接点保証が確実でなくなる事や、安全規格上の認可条件を逸脱した使い方になるという問題があった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するために商用電源交流を整流して加熱体へ供給し、整流出力を商用交流周波数より十分高い周波数でスイッチングする手段を用い温度情報に基づき前記スイッチングを制御することにより加熱体の電力を制御する定着装置を有する画像形成装置において、当該定着装置への給電部を、商用電源交流を直接入力端とする第一の端子部と、前記スイッチング手段へ接続される第二の端子部を有するように成し、第一の端子部には保護部材のみを接続し、第二の端子部には加熱体のみを接続する様にしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を最もよく表す図であり、本画像形成装置の特に定着器及びその制御に関する部分のブロック図である。
【００１５】
まず、定着制御について説明する。ＡＣ入力はフィルタ１０２の後、一方のＡＣラインは一度定着器１１の端子部２０７へ接続され定着器１１内部で温度ヒューズ１２１を経由し、整流ダイオード１０６、コンデンサ１０７により整流される。
【００１６】
整流部を経て電源は再び端子部２０６を介して定着器１１に導かれ加熱体１４の発熱部１５の片側端に接続される。発熱部１５のもう一方の片側は同じく端子部２０６により定着器１１から取り出されスイッチング素子１０８に接続される。スイッチング素子１０８は定着制御部１０３からの駆動信号Ｃにより所定の高周波スイッチング周波数で駆動される。スイッチング素子としては、ＩＧＢＴやパワーＦＥＴ、トランジスタ等が使用できる。
【００１７】
図３に、スイッチング素子１０８のコレクタ電圧と電流波形を示した。図３（ａ）は包絡線波形でダイオード１０６で整流した波形をスイッチング素子１０８でＡＣ入力の周波数より高い周波数のスイッチング周期でオン・オフしているため、整流波形の包絡線は（ａ）の様になる。（ｂ）と（ｃ）はスイッチング波形である。ただし、（ａ）と（ｂ）及び（ｃ）の時間スケールは一致していない。
【００１８】
定着制御部１０３は、コントローラ１３０からの指令に従いＯＮ信号で起動／停止を行う。また、定着制御部１０３には、定着器１１内の発熱部１５の裏面に取り付けられたサーミスタ１７からの信号が端子部２０８を介して入力され、この温度検知情報に基づき発熱体１５が所定の温度に到達した場合に、画像形成が可能であることを報知するＲＤＹ信号をコントローラ１３０へ出力する。
【００１９】
図４は、定着制御部１０３の内部構成を示している。信号ｅはサーミスタ１７からの電圧であり、基準電圧１３５と比較され、誤差増幅器１３１の出力ａは三角波発生器の出力ｂとコンパレータ１３２で比較されバッファーアンプ１３３を介して出力される。バッファーアンプ１３３の出力ｃは定着制御部１０３の出力であり、スイッチング素子１０８の駆動信号となる。図４の（ａ）、（ｂ）に前記ａ、ｂ、ｃそれぞれの電圧波形を示した。
【００２０】
このように、サーミスタ電圧ｅは基準電圧１３５と等しくなるように帰還制御されるため、定着器１１内の発熱部１５の温度を制御できる。
【００２１】
また、基準電圧１３５を可変にすることで、定着器１１内の発熱部１５の温度を可変できる。
【００２２】
次に、図１に示した定着器１１の詳細について示す。
【００２３】
図２は、定着器１１の断面を模式的に示した図である。端子２０６は給電端で、片側は加熱体１４に接着してある発熱部１５の一方の給電部２０１へ接続され、もう片側は定着器内を通り、発熱部１５のもう一方の給電端２０２へ接続される。又別の給電端２０７が設けてあり、前述の様にＡＣ電源はこの給電端２０７を経由して加熱体１４の一部に取り付けられている温度ヒューズ１２１へ直接接続されている。
【００２４】
又、発熱部１５裏面の温度を検知するために、加熱体１４に取り付けられて発熱部１５の裏面に当接しているサーミスタ１７の信号線が端子部２０８から、定着制御部１０３へ接続するようになっている。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、商用電源交流を整流して加熱体へ供給し、整流出力を商用交流周波数より十分高い周波数でスイッチングする手段を用い温度情報に基づき前記スイッチングを制御することにより加熱体の電力を制御する定着装置を有する画像形成装置において、当該定着装置への給電部を、商用電源交流を直接入力端とする第一の端子部と、前記スイッチング手段へ接続される第二の端子部を有するように成し、第一の端子部には保護部材のみを接続し、第二の端子部には加熱体のみを接続する様にしたものであるので、商用電源を大電力でスイッチングするに際して発生する高調波ノイズやフリッカを抑制せしめ、かつ安全保護手段を適切に用いることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に関わる定着装置及びその制御部分を説明する図。
【図２】本発明の実施例に用いられる定着器の断面図。
【図３】本発明の定着器の通電制御を説明する図。
【図４】本発明の温度制御回路ブロック図及び波形図。
【図５】従来の定着器を用いた画像形成装置の断面図。
【図６】従来の定着器の断面図。
【図７】図６の定着器の横方向から見た断面図。
【符号の説明】
１１　定着器
１４　加熱体
１７　サーミスタ
１０３　定着制御部
１０６　整流素子
１０８　スイッチング素子
１２１　温度ヒューズ
２０６　第１の給電端
２０７　第２の給電端
【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】
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