(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録紙に現像剤像を形成する画像形成部と、商用電源から供給される電力を変圧するトランスを有し前記トランスにより変圧された二次側電力を出力する電源回路と、記録紙上の現像剤像を記録紙に加熱定着するためのヒータであって前記トランスにより変圧される前の前記電源回路の一次側に繋がっており商用電源から供給される電力により発熱するヒータと、前記二次側電力により動作し商用電源から前記ヒータへの電力供給を導通状態または非導通状態に切り換える駆動回路と、前記ヒータの温度を検知する温度検知素子と、前記二次側電力により動作し前記温度検知素子の出力に応じて前記駆動回路を制御する制御回路と、を有する画像形成装置において、
前記トランスにより変圧される前の前記電源回路の一次側から出力される一次側電力により動作する回路を有し、前記温度検知素子は前記一次側電力により動作する回路に繋がれており、前記一次側電力により動作し前記温度検知素子が繋がれた回路から前記二次側電力により動作する前記制御回路への前記温度検知素子の出力に応じた信号の伝達をフォトカプラで行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記温度検知素子が繋がれている回路は、前記温度検知素子の出力をこの出力に応じた周波数を有するパルス信号に変換する回路であ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】
前記制御回路は、前記温度検知素子が繋がれている回路から伝達されるパルス信号のパルス幅に応じて前記駆動回路を制御することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御回路は、前記温度検知素子が繋がれている回路から伝達されるパルス信号の所定時間内のパルス数に応じて前記駆動回路を制御することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御回路は、前記温度検知素子が繋がれている回路から伝達されるパルス信号を積分してアナログ電圧に変換し、更にこのアナログ電圧をデジタル変換して変換結果データに応じて前記駆動回路を制御することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記ヒータはセラミック基板上に設けられており、装置は更に、前記基板に接触しつつ回転するフィルムと、前記フィルムを介して前記基板と圧接する加圧ローラと、を有し、現像剤像が形成された記録紙は前記フィルムと前記加圧ローラの間のニップ部で挟持搬送されつつ加熱されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録紙に形成された現像剤像を記録紙に加熱定着する定着器を搭載する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の加熱装置に関して添付図面の図８に基づき説明する。
【０００３】
従来の加熱装置にあっては、図８に示すように、セラミックスを主成分とする基板たるセラミック板１１０の一方の面に、発熱体たる一次側発熱パターン１０１が設けられ、セラミック板１１０の他方の面に、温度検知体たるチップサーミスタ１０４が設けられ、一次側発熱パターン１０１が、電源からの電力を一次側電線１０８を通じて一次側電極１０２より一次側コネクタ１０３を介して供給され発熱するようになっており、チップサーミスタ１０４は、二次側パターン１０６を通じ２次側コネクタ１０７を介して二次側電線１０９により外部に設けられた制御手段たるマイクロコンピュータ等と接続されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる加熱装置にあっては、通常、発熱パターン１０１は、消費電力が大きいため商用電源をそのまま駆動に用い、発熱パターン１０１とチップサーミスタ１０４とが一次側と二次側の回路となるため、発熱パターン１０１とチップサーミスタ１０４との間は、ユーザー保護のため十分な絶縁距離が必要となる。
【０００５】
かかる加熱装置にあっては、一次側と二次側の回路が混在しているため、図８に示すように、セラミック板１１０上の一次側電極１０２を一端に二次側電極１０５を他端に配置せざるをえないため、設計の自由度が低く小型化が難しい、もし、片側に一次側電極１０２と二次側電極１０５とを配置した場合、一次側電極１０２と二次側電極１０５との距離を確保するためにかえってセラミック板１１０を大きくしなければならなく、又、一次側電線１０８と二次側電線１０９との絶縁耐圧を確保するために被覆も厚くする必要があり、コストアップにつながる。
【０００６】
又、一次側電極１０２と二次側電極１０５との安全規格上の距離を確保するためにセラミック板１１０の幅を細くすることができないため、小型化が難しく、セラミック材を節約できないため、コスト的にも高くなっていた。
【０００７】
そこで、本発明は、一次側の回路である発熱体と二次側の回路である温度検知体との距離をとる必要をなくし、小型で安価な定着装置を備える画像形成装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するための本発明は、記録紙に現像剤像を形成する画像形成部と、商用電源から供給される電力を変圧するトランスを有し前記トランスにより変圧された二次側電力を出力する電源回路と、記録紙上の現像剤像を記録紙に加熱定着するためのヒータであって前記トランスにより変圧される前の前記電源回路の一次側に繋がっており商用電源から供給される電力により発熱するヒータと、前記二次側電力により動作し商用電源から前記ヒータへの電力供給を導通状態または非導通状態に切り換える駆動回路と、前記ヒータの温度を検知する温度検知素子と、前記二次側電力により動作し前記温度検知素子の出力に応じて前記駆動回路を制御する制御回路と、を有する画像形成装置において、前記トランスにより変圧される前の前記電源回路の一次側から出力される一次側電力により動作する回路を有し、前記温度検知素子は前記一次側電力により動作する回路に繋がれており、前記一次側電力により動作し前記温度検知素子が繋がれた回路から前記二次側電力により動作する前記制御回路への前記温度検知素子の出力に応じた信号の伝達をフォトカプラで行うことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき本発明における実施の形態に関して図１乃至図７のいずれかに基づき説明する。
【００１０】
（第一の実施形態）
図１は、本発明における第一の実施形態の画像形成装置の一例たるレーザービームプリンタ１０（以下、プリンタ１０という）の概略構成を示す模式的断面図である。
【００１１】
プリンタ１０は、図１に示すように、外周面に静電潜像が形成されるドラム状の感光体１２と、感光体１２の外周面を規定電位に帯電するためのローラ状の帯電体１３と、規定電位に帯電せしめられた上記外周面に露光により静電潜像を形成するレーザースキャナユニット１４と、上記静電潜像を現像剤により可視画像化する現像装置１５と、上記外周面に形成された可視画像（顕像）をシート状の記録媒体たる記録紙Ｐに転写するローラ状の転写体１６と、定着器１７とを備えている。感光体１２と、帯電体１３と、レーザースキャナユニット１４と、現像装置１５と、転写体１６と、によって画像形成部を構成している。
【００１２】
プリンタ１０にあっては、先ず、帯電体１３にて規定電位に帯電せしめられた感光体１２の外周面にレーザースキャナユニット１４が露光することにより、外部からプリンタ１０に与えられた画像情報に応じた静電潜像が上記外周面に形成される。
【００１３】
次に、感光体１２の外周面に形成された静電潜像は、現像装置１５から現像剤を付与されることにより、顕像に可視画像化される。
【００１４】
一方、与えられた画像情報に応じた画像情報を記録される記録紙Ｐは、プリンタ１０の本体にて取外し自在に支持されたカセット１８、或いは、プリンタ１０の一方の側面に配置されたマルチペーパートレイ１９から、感光体１２と転写体１６との間に形成される転写ニップ部ＴＮへと、所定タイミング等にて給紙される。
【００１５】
よって、転写ニップ部ＴＮに達した記録紙Ｐは、感光体１２の外周面に形成され、担持された顕像を転写体１６からの電気的相互作用により転写される。
【００１６】
次に、顕像を一方の面に未定着状態に担持せしめられた記録紙Ｐは（以下、未定着状態にある顕像を未定着像と称する）、定着器１７において熱供給及び圧力付与されることにより、未定着像が溶融して定着せしめられ、以て、記録紙Ｐは、与えられた画像情報に応じた画像が記録され、画像形成された記録紙Ｐは、プリンタ１０の本体の他方の側面に配置された排紙トレイ２０上に排紙される。
【００１７】
図２は、本実施形態における定着器１７の概略構成を示す模式的断面図である。
【００１８】
定着器１７は、加熱部９と、加熱部９を固定して支持する支持体８と、加熱部９及び支持体８に外嵌された耐熱性のフィルム６と、フィルム６を介して加熱部９と圧接する回転体状の加圧ローラ７とを有し、加圧ローラ７の回転により、フィルム６を摺動させ、フィルム６と加圧ローラ７との圧接によるニップ部Ｎに未定着像を担持した記録紙Ｐを通紙することにより、フィルム６を介した加熱部９の熱により未定着像を記録紙Ｐ上に定着させるようになっている。
【００１９】
図３は、本実施形態における加熱装置（定着器）の制御系の信号経路を示すブロック図である。
【００２０】
加熱部９は、電源たる商用電源ＶＡＣから電力を受けて発熱する発熱体たるヒータＨ１と、ヒータＨ１の温度を検知する温度検知体（温度検知素子）たるサーミスタＴＨ１とを有している。
【００２１】
ヒータＨ１は、セラミックスを主成分とする基板上の一方の面に設けられ、サーミスタＴＨ１は上記基板上の他方の面に設けられている。
【００２２】
加熱部９を備えるプリンタ１０本体に取り付けられた制御部２２が、商用電源ＶＡＣからヒータＨ１への導通及びその遮断のいずれかに切り換え自在な切換手段（駆動回路）３ａと、サーミスタＴＨ１の検知温度に応じて切換手段３ａの切り換えを行う制御手段（制御回路）２ａと、サーミスタＴＨ１の検知温度情報に応じた周波数のパルス信号を出力する変換手段（温度検知素子が繋がれた回路）１ａと、変換手段１ａからのパルス信号を受けてこれを一旦光信号に変換した後、該光信号を電気パルス信号に変換し出力する伝達手段たるフォトカプラＰＣ２とを有している。
【００２３】
制御手段２ａは、フォトカプラＰＣ２からの電気パルス信号を受けて切換手段３ａの切り換えを行うようになっている。
【００２４】
図３に示すように、商用電源ＶＡＣ、コモンモードチョークコイルＬ１、ダイオードブリッジＤ１、平滑コンデンサＣ１、トランスＬ２、ＦＥＴＱ１、コントロール回路ＣＯＮＴ、及びフォトカプラＰＣ１等は電源回路を構成し、レギュレート回路ＲＥＧは、ダイオードブリッジＤ１と平滑コンデンサＣ１とにより整流された電源（電力）から１次側電源（一次側電力）Ｖｃｃ１を出力するようになっている。
【００２５】
２次側では整流ダイオードＤ２、Ｄ３を介してチョークコイルＬ３とコンデンサＣ２により２次側電源（二次側電力）Ｖｃｃ２を出力し、二次側電源Ｖｃｃ２の出力をエラーアンプであるＡＭＰを介してフォトカプラＰＣ１の電流値を変化させる構成でフイードバックループを実現している。
【００２６】
一方、商用電源ＶＡＣは、トライアックＱ３を介して加熱部９に備えられたヒータＨ１に電力を供給する。ヒータＨ１は、サーミスタＴＨ１が近傍に配置されている。
【００２７】
また、トライアックＱ３は、フォトトライアックＳＳＲ１を介して、２次側に配置されたＣＰＵ５から抵抗Ｒ１０を介してトランジスタＱ４に接続され、ＣＰＵ５からの２種類の信号Ｈｉ、Ｌｏに応じて制限抵抗Ｒ８を通じてフォトトライアックＳＳＲ１のダイオード側に電流を流して制御を受け、商用電源からヒータＨ１へ導通又はその遮断の切り換えを制御する。
【００２８】
次に、ＩＣ４は発振回路を実現する為のＮＥ５５５相当の回路で、例えば、ＮＥ５５５相当の回路を使用した場合、サーミスタＴＨ１をＩＣ４に接続することにより発振周波数ｆは下式に示すような無安定マルチバイブレータ１ａを構成する。尚、抵抗Ｒ１の抵抗をＲ、サーミスタＴＨ１の抵抗をＴ、コンデンサＣ３の電気容量をＣとする。
ｆ＝１．４４／（（Ｒ＋２Ｔ）×Ｃ）
このＩＣ４からの出力を抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３を介してトランジスタＱ２に接続して電流制限抵抗Ｒ４を通じてコレクタに接続されたフォトカプラＰＣ２から２次側へ出力する。
【００２９】
フォトカプラＰＣ２の出力側であるコレクタには電源Ｖｃｃ２との間に抵抗Ｒ５を接続してあり、この出力をＣＰＵの外部割込み端子ＥＸＩＮＴに入力して１次側からの情報を検出する。
【００３０】
図４は、本実施形態における加熱装置に備えられた温度検知体の検知温度情報に対する変換手段及び制御手段での信号の関係を示すグラフである。
【００３１】
図４に示すように、サーミスタＴＨ１は、温度が上がると抵抗値が下がる特性で、無安定マルチバイブレータ１ａは、サーミスタＴＨ１の抵抗値が上がると周波数が下がる特性なので、温度が上がると出力周波数が上がる関係になっている。
【００３２】
ＣＰＵ５では、ＥＸＩＮＴに入力されるパルス幅をｔ１、ｔ２、ｔ３のように割り込み検知で時間計測してパルス幅が大きい時は温度が高い、パルス幅が小さいときは温度が低いと判断して、サーミスタＴＨ１が所定温度になるようにトランジスタＱ４に対しＯＮ／ＯＦＦ制御をするようになっている。
【００３３】
よって、本実施形態によれば、変換手段１ａがサーミスタＴＨ１の検知温度情報に応じた周波数の信号を出力し、フォトカプラＰＣ２が変換手段１ａからの信号を受けてこれを一旦光信号に変換した後該光信号を電気パルス信号に変換し出力し、制御手段２ａがフォトカプラＰＣ２からの電気パルス信号を受けて切換手段３ａの切り換えを行うことにより、商用電源ＶＡＣからヒータＨ１への電力を制御するよう設定されているので、ヒータＨ１とサーミスタＴＨ１との一次側二次側の関係をなくすことにより、ヒータＨ１とサーミスタＴＨ１との距離を短くすることができ、加熱部９に対する設計の自由度が増し小型化を図ることができる。
【００３４】
又、本実施形態によれば、ヒータＨ１とサーミスタＴＨ１との距離を短くすることができるので、基板たるセラミックスを小さくすることができ、安価に加熱装置を構成することができる。
【００３５】
（第二の実施形態）
次に、本発明における第二の実施形態に関して図５に基づき説明する。尚、第一の実施形態と同様の構成に関しては、同符号を付してその説明を省略する。
【００３６】
図５は、本実施形態における加熱装置に備えられた温度検知体の検知温度情報に対する変換手段及び制御手段での信号の関係を示すグラフである。
【００３７】
図５に示すように、サーミスタＴＨ１は、温度が上がると抵抗値が下がる特性で、無安定マルチバイブレータ１ａは、サーミスタＴＨ１の抵抗値が上がると周波数が下がる特性なので、温度が上がると出力周波数が上がる関係になっている。
【００３８】
ＣＰＵ５では、ＥＸＩＮＴに入力されるパルス数を任意に定めたｔ４の周期で割り込み検知でカウントしてパルス数が小さい時は温度が高い、パルス数が大きいときは温度が低いと判断して、サーミスタＴＨ１が所定温度になるようにトランジスタＱ４に対しＯＮ／ＯＦＦ制御をするようになっている。
【００３９】
よって、本実施形態によれば、変換手段１ａがサーミスタＴＨ１の検知温度情報に応じた周波数の信号を出力し、フォトカプラＰＣ２が変換手段１ａからの信号を受けてこれを一旦光信号に変換した後該光信号を電気パルス信号に変換し出力し、制御手段２ａがフォトカプラＰＣ２からの電気パルス信号を受けて切換手段３ａの切り換えを行うことにより、商用電源ＶＡＣからヒータＨ１への電力を制御するよう設定されているので、ヒータＨ１とサーミスタＴＨ１との一次側二次側の関係をなくすことにより、ヒータＨ１とサーミスタＴＨ１との距離を短くすることができ、加熱部９に対する設計の自由度が増し小型化を図ることができる。
【００４０】
又、本実施形態によれば、ヒータＨ１とサーミスタＴＨ１との距離を短くすることができるので、基板たるセラミックスを小さくすることができ、安価に加熱装置を構成することができる。
【００４１】
（第三の実施形態）
次に、本発明における第三の実施形態に関して図６及び図７に基づき説明する。尚、第一の実施形態と同様の構成に関しては、同符号を付してその説明を省略する。
【００４２】
図６は、本実施形態における加熱装置の制御系の信号経路を示すブロック図である。
【００４３】
図６に示すように、第一の実施形態及び第二の実施形態と異なるところは、抵抗Ｒ１１、抵抗Ｒ１２とコンデンサＣ１０、コンデンサＣ１１とダイオードＤ１０とＣＰＵ５のＡ／Ｄ入力の追加である。
【００４４】
フォトカプラＰＣ２からのＨｉ出力は抵抗Ｒ１２とコンデンサＣ１０により立ち上がりを積分し、ダイオードＤ１０を介してコンデンサＣ１１に蓄えられ、Ｌｏ出力はコンデンサＣ１１に蓄えられた電荷が抵抗Ｒ１１を介して放電される事により、１次側にある無安定マルチバイブレータ１ａの出力周波数を電圧に変換してＣＰＵのＡ／Ｄ入力端子に接続される。
【００４５】
図７は、本実施形態における加熱装置に備えられた温度検知体の検知温度情報に対する変換手段及び制御手段での信号の関係を示すグラフである。
【００４６】
図７に示すように、サーミスタＴＨ１は、温度が上がると抵抗値が下がる特性で、無安定マルチバイブレータ１ａは、サーミスタＴＨ１の抵抗値が上がると周波数が下がる特性なので、温度が上がると出力周波数が上がる関係になっている。
【００４７】
ＣＰＵ５ではＡ／Ｄに入力されるアナログ電圧をデジタル変換して変換結果データが小さい時は温度が高い、変換結果データが大きいときは温度が低いと判断して、サーミスタＴＨ１が所定温度になるようにトランジスタＱ４に対しＯＮ／ＯＦＦ制御をするようになっている。
【００４８】
よって、本実施形態によれば、変換手段１ａがサーミスタＴＨ１の検知温度情報に応じた周波数の信号を出力し、フォトカプラＰＣ２が変換手段１ａからの信号を受けてこれを一旦光信号に変換した後該光信号を電気パルス信号に変換し出力し、制御手段２ｂがフォトカプラＰＣ２からの電気パルス信号を受けて切換手段３ａの切り換えを行うことにより、商用電源ＶＡＣからヒータＨ１への電力を制御するよう設定されているので、ヒータＨ１とサーミスタＴＨ１との一次側二次側の関係をなくすことにより、ヒータＨ１とサーミスタＴＨ１との距離を短くすることができ、加熱部９に対する設計の自由度が増し小型化を図ることができる。
【００４９】
又、本実施形態によれば、ヒータＨ１とサーミスタＴＨ１との距離を短くすることができるので、基板たるセラミックスを小さくすることができ、安価に加熱装置を構成することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、発熱体と温度検知体との一次側二次側の関係をなくすことにより、発熱体と温度検知体との距離を短くすることができ、設計の自由度が増し小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第一の実施形態の画像形成装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図２】  図１の画像形成装置に備えられた定着装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図３】  図２の定着装置の制御系の信号経路構成を示すブロック図である。
【図４】  図２の加熱装置における温度検知体の検知温度情報に対する信号の関係を示すグラフである。
【図５】  第二の実施形態の加熱装置における温度検知体の検知温度情報に対する信号の関係を示すグラフである。
【図６】  第三の実施形態の定着装置の制御系の信号経路構成を示すブロック図である。
【図７】  図６の加熱装置における温度検知体の検知温度情報に対する信号の関係を示すグラフである。
【図８】  従来の加熱装置における発熱体と温度検知体との関係を説明する模式図である。
【符号の説明】
ＶＡＣ  商用電源（電源）
ＴＨ１  サーミスタ（温度検知体）
Ｈ１  ヒータ（発熱体）
ＣＰＵ  制御手段
ＰＣ２  フォトカプラ（伝達手段）
Ｐ  記録紙（記録媒体）
１ａ  変換手段
２ａ  制御手段
２ｂ  制御手段
９  加熱装置
１７  定着装置
１０  画像形成装置
【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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【図８】
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