(57)【要約】【課題】画像形成装置の電源スイッチとして、定格電流が小さい安価なスイッチを用いることができ、コスト削減を図ることが可能な高圧電源装置を提供する。【解決手段】本発明は、定着器のローラに設けられたヒータ（５１、５２、５３）を加熱してシート材のトナーを定着させる画像形成装置であり、装置全体への電源の供給を行う主電線路と、この主電流路に設けられ装置本体の電源のオンオフを行う電源スイッチ（４）と、この電源スイッチの前段にあり主電流路から分岐しヒータ電源を供給するヒータ電流路と、このヒータのオンオフを制御するための制御信号を発生する制御部（９）と、制御信号を受けてヒータ電流路のオンオフを行うリレー（３０、４０）やトライアック（３１〜３３、４１〜４３）とから構成されている。【選択図】図１
2007292969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着器のローラに設けられたヒータを加熱してシート材のトナーを定着させる画像形成装置において、
該画像形成装置全体への電源の供給を行う主電流路と、
該主電流路に設けられ該画像形成装置本体の電源のオンオフを行う電源スイッチと、
該電源スイッチの前段にあり該主電流路から分岐しヒータ電源を供給するヒータ電流路と、
該ヒータのオンオフを制御するための制御信号を発生する制御部と、
該制御信号を受けて該ヒータ電流路のオンオフを行う電流路開閉部と、からなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
該制御部は該電源スイッチがオンすることにより動作することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
該電流路開閉部はリレーであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
該電流路開閉部はトライアックとフォトトライアックカプラのペアであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
該ヒータには温度検出手段が設けられ、該制御部は該温度検出手段の検出結果に基づいて該制御信号を発生することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
該ヒータ電流路には複数のヒータが接続されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
該ヒータ以外に電力を供給するための電源回路を搭載する電源基板を有し、該電源基板に該電源スイッチも搭載することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
該主電流路から該ヒータ電流路への分岐は該電源基板上で行われることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
該画像形成装置の筐体には、該主電流路を該筐体内に取り込むための電源インレットが設けられており、該電源インレットと該電源基板とは一つのワイヤで接続されることを特徴とする請求項７又は請求項８に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、電源スイッチ等の部品のコスト削減を可能とする複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の回路、構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置においては、定着器を暖めるヒータに用いられる電源、モーターなどの駆動部に供給される電源、画像処理や制御部に供給される電源は、それぞれ電圧が異なるものが使用されている。従って、装置内に複数の電源を具備する構成が一般的であり、例えば、特許文献１（特許３７３４９７３号公報）には、その図１において示されるように、メインスイッチ４を介して、ＡＣ電源１が、省エネ電源６（第１の電源装置）に印加され、更に、メインスイッチ４、主電源リレー７を介して、ＡＣ電源１が、主電源８（第２の電源装置）に印加され、更に、パワーリレー１４（スイッチ手段）を介して、ＡＣ電源１が、ＩＨ定着器駆動回路に印加される構成が記載されている。
【特許文献１】特許３７３４９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、画像形成装置において用いられる電源を、ヒータ用電源、駆動部用電源、制御部用電源に大別すると、ヒータ用電源は特に大きな電力を消費するものであり、その他の電源とは異なり商用のＡＣ電源がそのまま用いられるように構成されている。従来、このようなヒータ用電源のオンオフは、画像形成装置本体に設けられたユーザー操作による電源スイッチを介して行われていた。しかしながら、このような電源スイッチには、ヒータ用電源の大電流が流れることを想定して、定格電流が大きいスペックの高いものを選定しなければならず、画像形成装置のコストアップの要因の一つとなっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そのために、請求項１に係る発明は、定着器のローラに設けられたヒータを加熱してシート材のトナーを定着させる画像形成装置において、該画像形成装置全体への電源の供給を行う主電流路と、該主電流路に設けられ該画像形成装置本体の電源のオンオフを行う電源スイッチと、該電源スイッチの前段にあり該主電流路から分岐しヒータ電源を供給するヒータ電流路と、該ヒータのオンオフを制御するための制御信号を発生する制御部と、該制御信号を受けて該ヒータ電流路のオンオフを行う電流路開閉部と、からなることを特徴とする。
【０００５】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、該制御部は該電源スイッチがオンすることにより動作することを特徴とする。
【０００６】
また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置において、該電流路開閉部はリレーであることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置において、該電流路開閉部はトライアックとフォトトライアックカプラのペアであることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置において、該ヒータには温度検出手段が設けられ、該制御部は該温度検出手段の検出結果に基づいて該制御信号を発生することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の画像形成装置において、該ヒータ電流路には複数のヒータが接続されることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の画像形成装置において、該ヒータ以外に電力を供給するための電源回路を搭載する電源基板を有し、該電源基板に該電源スイッチも搭載することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項８に係る発明は、請求項７に記載の画像形成装置において、該主電流路から該ヒータ電流路への分岐は該電源基板上で行われることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項９に係る発明は、請求項７又は請求項８に記載の画像形成装置において、該画像形成装置の筐体には、該主電流路を該筐体内に取り込むための電源インレットが設けられており、該電源インレットと該電源基板とは一つのワイヤで接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電源スイッチは、ヒータユニットへの給電に係る電流を負担する必要がないため、従来の如く、電源スイッチに、ヒータへの通電を想定した定格電流が大きいものを用いる必要がなく、定格電流が小さい安価なスイッチを用いることができ、ひいては画像形成装置のコストダウンを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電源基板周辺の回路構成概要を示す図である。図１において、１はＡＣ入力用コンセント、２はＡＣ入力端子、３はヒューズ（一次側回路）、４は電源スイッチ、５はヒューズ（二次側回路）、６はノイズフィルタ（二次側回路）、７は電源回路、８はＤＣ出力端子、９は制御部、１０はヒータ制御用端子、１１はノイズフィルタ（一次側回路）、１２はヒータ電力供給用端子、２０は電源基板、３０はリレーコイル、３１は第１フォトトライアックカプラ、３２は第２フォトトライアックカプラ、３３は第３フォトトライアックカプラ、４０はリレー接点、４１は第１トライアック、４２は第２トライアック、４３は第３トライアック、５０はヒータユニット、５１は加熱ローラメインヒータ、５２は加熱ローラサブヒータ、５３は加圧ローラヒータ、５４はヒータユニットコネクタである。
【００１５】
図１において、電源基板２０の枠に囲まれた回路を構成する群は物理的にも一つの基板上に配置されるものである。また、電源基板２０上の線Ａ−Ａ'の左側に配置される回路群は、電源スイッチ４の前段に配置される一次側回路であり、画像形成装置の定着器周辺のヒータに電力を供給するためのものである。ここで、定着器周辺のヒータには、ＡＣ入力用コンセント１からの商用電源（日本用の装置であれば１００Ｖ、海外向けの装置であれば１００Ｖ〜２３０Ｖ）が、電圧の変換なしにそのまま利用される。また、線Ａ−Ａ'の右側に配置される回路群は、電源スイッチ４の後段に配置される二次側回路であり、電源回路、ヒータ制御回路等である。また、図１において、角丸長方形にて囲まれた構成であるＡＣ入力用コンセント１、ＡＣ入力端子２、ＤＣ出力端子８，ヒータ制御用端子１０、ヒータ電力供給用端子１２、ヒータユニットコネクタ５４はプラグやコネクタの類である。
【００１６】
ＡＣ入力用コンセント１から入力された商用交流電源は、電源基板２０上に配置されているＡＣ入力端子２を介して一次側回路に入力される。一次側回路では点Ｔ及びＴ’において２方向に分岐するようになっており、一方は二次側回路への入力となり、またもう一方は定着器のヒータ用の電源となるよう接続されている。画像形成装置本体６０に露出し、ユーザーによってオンオフされる電源スイッチ４によって、二次側回路は動作するようになっている。本発明においては、商用電源が、ＡＣ入力用コンセント１から電源スイッチ４へと供給される線路を主電流路と称することとする。
【００１７】
一次側回路は、商用交流電源をヒューズ３及びノイズフィルタ１１を介してヒータ電力供給用端子１２からヒータユニット５０に供給する。ヒータユニット５０への給電路（ヒータ電流路）には図示するように、リレー接点４０、第１トライアック４１、第２トライアック４２、第３トライアック４３が設けられており、後述するような制御により、これらリレー接点４０、第１トライアック４１、第２トライアック４２、第３トライアック４３が給電路をオンオフし、ヒータユニット５０の加熱ローラメインヒータ５１、加熱ローラサブヒータ５２、加圧ローラヒータ５３のオンオフを制御する。本発明においては、主電流路からヒータユニット５０へと分岐する給電路をヒータ電流路と称することとする。
【００１８】
二次側回路は概略２つの役割を担っており、そのうちの一つは直流電圧を発生させる電源回路としての役割であり、もう一つはヒータユニット５０の制御信号を発生させる制御回路としての役割である。まず、前者について説明すると、商用交流電源はヒューズ５及びノイズフィルタ６を介して電源回路７に入力される。この電源回路７は周知の力率改善（ＰＦＣ）回路やＤＣ−ＤＣコンバータ等によって構成され直流電圧を発生するものであり、ここで発生した直流電力は、ＤＣ出力端子８から不図示の制御用基板や駆動用モーターに供給される。なお、図１においては電源回路７及びＤＣ出力端子８が一組の例について示したが、電源基板２０上にこの組を複数設けることによって、３．３Ｖや５Ｖの制御用直流電圧、２４Ｖのメカ駆動用直流電圧など複数発生させることもできる。次に、後者について説明すると、マイクロコンピュータやロジック回路などにより構成される制御部９は電源回路７からの電力の供給を受け、さらに不図示の定着器に設けられたサーミスタ等の温度検出手段からの情報やその他センサの情報の入力を受けて、ヒータユニット５０の温度調節をコントロールするための制御信号をヒータ制御用端子１０から出力する。
【００１９】
なお、本実施形態においては上記のように直流電源発生回路とヒータユニット５０の制御回路を同一の電源基板２０に配置する例について示したが、必ずしもこのように配置する必要なく、直流電源発生回路が配置される電源基板とは別の制御用基板を用意しておき、この制御用基板に制御回路を配置する、というようなレイアウトとすることもできる。また、制御部９はヒータユニット５０の制御に限らず、画像形成装置において必要となるその他種々の制御を担うように構成しても良い。ヒータ制御用端子１０からは、ヒータユニット５０の温度調節制御のための、直流２４Ｖとリレー制御信号、加熱ローラメインヒータ制御信号、加熱ローラサブヒータ制御信号、加圧ローラヒータ制御信号が出力される。
【００２０】
ここで、図２を参照しつつ、画像形成装置の定着器について説明する。本実施形態の定着器は、加熱ローラと加圧ローラとの間に形成されたニップにシート材を通過させトナーの定着を行うように構成された２ローラ方式として知られているものが利用される。図２は、本実施形態の画像形成装置の定着器のヒータ構成を模式的に示す図である。図２において、５１は加熱ローラメインヒータ（図１に既出）、５２は加熱ローラサブヒータ（図１に既出）、５３は加圧ローラヒータ（図１に既出）、５４はヒータユニットコネクタ（図１に既出）、５５は加熱ローラ、５６は加圧ローラである。これらのヒータにおいては加熱方式として、従来周知のハロゲンランプを用いる方式やＩＨ（電磁誘導）方式などを用いることができる。
【００２１】
加熱ローラ５５には、メインとサブの２つのヒータ（５１、５２）が配されており、制御部９の温度調節制御によって、各々のオンオフがコントロールされる。加熱ローラメインヒータ５１は、図示するように加熱ローラ５５の長手方向中央部付近を加熱するよう配置され、加熱ローラサブヒータ５２はその両脇に配置されている。また図示するように加圧ローラヒータ５３は、加圧ローラ５６を全体的に加熱するように配置され、制御部９の温度調節制御によりオンオフが制御される。例えば、加熱ローラメインヒータ５１には５００Ｗのもの、加熱ローラサブヒータ５２には６００Ｗのもの、また加圧ローラヒータ５３には５００Ｗのものが用いられる。
【００２２】
加熱ローラメインヒータ５１、加熱ローラサブヒータ５２、加圧ローラヒータ５３のいずれもヒータユニットコネクタ５４の端子ａを共有しており、加熱ローラメインヒータ５１と端子ｂが、また加熱ローラサブヒータ５２と端子ｃが、加圧ローラヒータ５３と端子ｄが接続される構成となっている。これらのａ〜ｄの端子は、図１にも示される通りである。
【００２３】
なお、本実施形態のように加熱ローラ５５にメインとサブの２つのヒータ、そして加圧ローラ側にもヒータを設けるというような構成は必ずしも必須ではなく、加熱ローラに一つのヒータのみを有するような画像形成装置に対しても本発明を適用することはできる。この場合は、ヒータユニットコネクタの端子は２つとなり、またトライアック及びフォトトライアックカプラを一つずつ設けるような構成とすれば良い。
【００２４】
図１に戻り、ヒータ制御用端子１０から出力される直流２４Ｖにより、リレーコイル３０、第１フォトトライアックカプラ３１、第２フォトトライアックカプラ３２、第３フォトトライアックカプラ３３が給電される。また、ヒータ制御用端子１０から出力されるリレー制御用信号によってリレーコイル３０が、加熱ローラメインヒータ制御信号によって第１フォトトライアックカプラ３１が、加熱ローラサブヒータ制御信号によって第２フォトトライアックカプラ３２が、加圧ローラヒータ制御信号によって第３フォトトライアックカプラ３３が、それぞれ制御される。
【００２５】
リレーコイル３０がリレー制御用信号によってオンとなると、リレー内のコイルが励磁され、このコイルと磁気的に結合しているリレー接点４０を駆動し、当該接点によって、ヒータ電力制御用端子１２からヒータユニット５０への給電路がオンとなる。また、リレー制御用信号がオフとなると、これとは逆に、ヒータ電力制御用端子１２からヒータユニット５０への給電路がオフとなる。本発明においては、ヒータユニット５０への給電路（ヒータ電流路）は、電源スイッチ４の手前のＴ、Ｔ’から分岐するようにして配されてなるものであるが、電源スイッチ４がオンとなり、制御部９からリレー制御信号が出力され、リレー接点４０が駆動されてオンとなることがない限り、ヒータユニット５０への給電路は遮断される構成となっている。本発明はこのような構成となっているので、従来のように電源スイッチ４を通じてヒータユニットへの給電をすることがない。すなわち、本発明では、電源スイッチ４は、ヒータユニットへの給電に係る電流を負担する必要がない。このため、本発明によれば従来の如く、電源スイッチ４には、ヒータへの通電を想定した定格電流が大きいもの（例えば、１６Ａのもの）を用いる必要がなく、定格電流が小さいもの（例えば、１０Ａのもの）で安価なスイッチを用いることができ、ひいては画像形成装置のコストダウンを図ることができる。
【００２６】
加熱ローラメインヒータ制御信号によって第１フォトトライアックカプラ３１が駆動されると、これに内蔵されたＬＥＤが発光し、このＬＥＤの光信号を受けた第１トライアック４１によって、加熱ローラメインヒータ５１の給電路が閉じるようになっている。図１において、第１フォトトライアックカプラ３１と第１トライアック４１との間の点線は光結合を示している。本実施形態では、このような光結合によるオンオフ制御を行うので、商用交流電源を用いるヒータユニット５０と制御部９などの制御系との絶縁は良好に保たれる。第２トライアック４２と第２フォトトライアックカプラ３２のペアの動作、第３トライアック４３と第３フォトトライアックカプラ３３のペアの動作についても上記と同様であるので、これらの動作についての記載は省略する。
【００２７】
なお、本実施形態においては、ヒータユニット５０への通電路の開閉を行うために、リレー、トライアック及びフォトトライアックカプラを用いているが、制御信号によって電流路の開閉を行うことができるデバイスであれば、その他のどのようなものを用いても本発明を実現することができる。
【００２８】
制御部９におけるヒータユニット５０の各ヒータ（５１、５２、５３）のオンオフ制御は、以下のような制御方法を採用し得る。すなわち、（１）不図示の定着器に設けられた温度検出手段による検出温度に従い、ソフトウェアによって制御を行う方法、（２）例えばコンパレータ回路等からなるハードウェアを用いて、基準温度と検出温度を比較することによって、異常温度検出時においては、リレー、各トライアックの遮断をする。これによって、画像形成装置の安全利用を図る制御方法、（３）画像形成装置に省エネモードが内蔵されているような場合、電源投入時に省エネモードが設定されていた場合には、リレー、各トライアックの駆動・遮断をするシーケンス制御する方法等を採用し得るものである。さらに、必要であればその他の制御方法によってヒータユニット５０の温度調節制御を行うことができる。
【００２９】
次に、以上のような構成を電源基板２０上でどのように実現するかについて説明する。図３は、電源基板２０上の電気部品の配列の概要を示す図である。図３（ａ）は、上面図であり、電源スイッチ４の側からみた側面図である。図１と同じ番号が付されている構成が、図３においては実部品として示されている。なお、図３において示されている部品の全てが、必ずしも図１に示される回路構成と一致するわけではないので、図３において参照番号が付されていない部品についてはあくまで参考程度のものである。図１において点線Ａ−Ａ’の左側の一次側回路及び右側の二次側回路は、実際の基板上においても、図３の点線で囲まれた部分に示されるように分かれており、図３に示すように一次側回路にはＡＣ入力端子２及びヒータ電力供給用端子１２などが、また二次側回路には電源スイッチ４、ＤＣ出力端子８、ヒータ制御用端子１０などがそれぞれ配されている。特に、基板上の電源スイッチ４は、画像形成装置本体６０の筐体から露出して、ユーザーによって電源のオンオフ操作がなされるものである。
【００３０】
次に、以上のような電源基板２０が画像形成装置本体６０内でどのように配置されるかにつき説明する。図４は、画像形成装置本体６０内の電源基板２０のレイアウトについて説明するための図である。本実施形態における場合に先立ち、まず従来の画像形成装置本体６０内の配置につき説明する。図４の（ａ）は、従来例を示すものであり、１０１はＡＣ入力用コンセント、１１５は電源インレット、１０４は電源スイッチ、１０２はＡＣ入力端子、１２０は電源基板である。図において点線で示される部分は画像形成装置本体６０の筐体を示している。また、電源インレット１１５は、画像形成装置本体６０の筐体に露出して、ＡＣ入力用コンセント１０１からの配電線を受け入れるプラグ構造のものである。従来例の構造によれば、電源インレット１１５から電源スイッチ１０４までの間、及び、電源スイッチ１０４からＡＣ入力端子１０２までの間は、それぞれワイヤＸ及びワイヤＹによって引き回さなければならないことがわかる。なお、ここでいう「ワイヤ」とは、２本の電線のペアと定義する。
【００３１】
図４の（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る例を示すものである。この図は、図１において示されていた一部の回路を省いて、主として電線路の接続関係を明瞭に示すようにした図である。電源インレット１５は、図１において示されないが、電線路の接続関係を示すために重要となるものであるので、図４（ｂ）には書き加えてある。本発明の実施形態によれば、図に示されるように、ワイヤの引き回しは、電源インレット１５からＡＣ入力端子１２までの間のワイヤＺのみとなる。このように本発明によれば、電源スイッチ４を電源基板２０上に配置したことで、電源インレット１５からのワイヤの引き回しが従来の２つから１つになるので、ワイヤの引き回し時のノイズの重畳を防止することができたり、ワイヤ一つ分の部品点数を削減することができたり、といった効果を奏するものである。
【００３２】
図４の（ｃ）は、本発明の実施の形態に係る他の例を示すものである。図４（ｂ）において、示されている電源インレット１５とＡＣ入力端子２とを共用化したもの１６を、電源基板２０上に配するようにしたものである。この例によれば、ワイヤは不要となり、ワイヤの引き回しによって生ずる弊害全てをなくすことができる。
【００３３】
なお、本発明において、画像形成装置として示したものは、複写機やプリンタ、ファクシミリ等、あるいはこれらの機能を適宜組み合わせた複合機等の全てを含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電源基板周辺の回路構成概要を示す図である。
【図２】本実施形態の画像形成装置の定着器のヒータ構成を模式的に示す図である。
【図３】電源基板２０上の電気部品の配列の概要を示す図である。
【図４】画像形成装置本体内の電源基板のレイアウトについて説明するための図である。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・ＡＣ入力用コンセント、２・・・ＡＣ入力端子、３・・・ヒューズ（一次側回路）、４・・・電源スイッチ、５・・・ヒューズ（二次側回路）、６・・・ノイズフィルタ（二次側回路）、７・・・電源回路、８・・・ＤＣ出力端子、９・・・制御部、１０・・・ヒータ制御用端子、１１・・・ノイズフィルタ（一次側回路）、１２・・・ヒータ電力供給用端子、１５・・・電源インレット、２０・・・電源基板、３０・・・リレーコイル、３１・・・第１フォトトライアックカプラ、３２・・・第２フォトトライアックカプラ、３３・・・第３フォトトライアックカプラ、４０・・・リレー接点、４１・・・第１トライアック、４２・・・第２トライアック、４３・・・第３トライアック、５０・・・ヒータユニット、５１・・・加熱ローラメインヒータ、５２・・・加熱ローラサブヒータ、５３・・・加圧ローラヒータ、５４・・・ヒータユニットコネクタ、５５・・・加熱ローラ、５６・・・加圧ローラ、６０・・・画像形成装置、１０１・・・ＡＣ入力用コンセント、１１５・・・電源インレット、１０４・・・電源スイッチ、１０２・・・ＡＣ入力端子、１２０・・・電源基板
【図１】
2007292969.tif 000003
【図２】
2007292969.tif 000004
【図３】
2007292969.tif 000005
【図４】
2007292969.tif 000006