JP2014074770A

JP2014074770A - Image forming apparatus

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Publication number: JP2014074770A
Application number: JP2012221432A
Authority: JP
Inventors: Hironori Asano; 裕基淺野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-10-03
Filing date: 2012-10-03
Publication date: 2014-04-24
Anticipated expiration: 2032-10-03
Also published as: JP6071393B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus capable of preventing dielectric breakdown of an insulating layer in a heat-fixing device, at a low cost without increasing the size of the apparatus.SOLUTION: A heat-fixing device 130 includes a heater 204 having a heating body 205 covered with an insulating layer 206, a fixing film 201 rotating while being in slide contact with the heater 204, a pressure member 208, and a nip part formed between the fixing film 201 and the pressure member 208. The heat-fixing device holds and conveys a recording material having an image formed thereon with the nip so as to heat-fix the image on the recording material. The fixing film 201 has a conductive layer 306 electrically connected with a frame ground, on an inner surface coming into slide contact with the insulating layer 206 of the heater 204, and electrically connects the conductive layer 306 and a commercial power source line through a surge protection device 213 having an operating voltage higher than a peak voltage of the commercial power source and lower than a voltage at which the insulating layer 206 suffers dielectric breakdown.

Description

本発明は、画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus.

複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる加熱定着装置の加熱方式として、ハロゲンヒータ等を熱源とする熱ローラ方式や、セラミックヒータを熱源とするフィルム加熱方式が広く用いられている。フィルム加熱方式は、熱ローラ方式に比べて熱容量が低い構成のため、短時間で定着装置の温度を上昇させられるという利点がある。これにより、スタンバイ時からの待ち時間の短縮化や省電力化が可能となる上、画像形成装置本体内の昇温を抑えることができる。
図２を参照して、フィルム加熱方式を用いた加熱定着装置について説明する。図２は、加熱定着装置の構成例を説明する模式図である。
２０４はセラミックを基材とするヒータである。ヒータ２０４上には、発熱体パターン２０５が形成されており、ガラス等の電気絶縁層２０６によって被覆されている。絶縁層２０６は、熱伝導を良くするために極力薄くする。一般的に、発熱体パターン２０５はトライアック等のスイッチング素子やリレー等のメカニカルスイッチ素子を介して商用電源に接続されており、このスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦコントロールすることで、発熱体パターン２０５への電力供給が行なわれる。このＯＮ／ＯＦＦコントロールは、ヒータ２０４の近傍、例えばヒータ２０４の裏面に所定の圧で押し当てられたサーミスタ２０７の値を基に行なわれる。
２０３はヒータ２０４を固定支持するための耐熱性、断熱性材質のステーである。２０１は、円筒状の耐熱性フィルム材（以後、定着フィルム）であり、ヒータ２０４、ステー２０３を覆っている。定着フィルム２０１は、単層フィルムや、ＰＩ＋ＰＦＡコーティング、ＳＵＳ＋ゴムコーティング等の複合フィルムなどが使われ、定着フィルム２０１の内面は導電性の良い構造となっている。なお、図２では、構成をわかり易く示すために、ヒータ２０４と定着フィルム２０１とが離れた状態で図示されているが、実際には、定着フィルム２０１の内面にヒータ２０４（絶縁層２０６）が押し当てられた状態となる。
２０８は加圧ローラであり、芯金もしくは金属パイプ２０９（以下、加圧ローラ軸）の外周にシリコーンゴム等の耐熱性弾性層２１０をローラ状に設けた弾性ローラである。この加圧ローラ２０８とヒータ２０４とを定着フィルム２０１を挟んで圧接させる。加圧ローラ２０８は定着駆動モータ（非図示）により矢印Ｂの方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ２０８の回転駆動による定着フィルム２０１の外面との摩擦力で定着フィルム２０１に直接的に回転力が作用し、定着フィルム２０１が絶縁層２０６に圧接摺動しつつ矢印Ｃの方向に回転駆動される。このとき、ステー２０３は、定着フィルム内面ガイド部材としても機能して定着フィルム２０１の回転を容易にする役割もしている。加圧ローラ２０８の回転による定着フィルム２０１の回転が定常化しヒータ２０４の温度が所定に立ち上がった状態において、多色トナー像が転写された画像記録紙Ｐが矢印Ａ方向に搬送される。搬送された画像記録紙Ｐは、定着フィルム２０１と共に加圧ローラ２０８に加圧されることにより、ヒータ２０４の熱が定着フィルム２０１を介して画像記録紙Ｐに付与され、未定着画像が加熱定着される。
なお、加熱定着装置の小型化のため、定着フィルム２０１及び加圧ローラ軸２０９は、画像形成装置のフレームグランド（以下、ＦＧ）の近傍に配置される。
上記構成を有する画像形成装置において、コモンモードの誘導雷のような高電圧且つ高エネルギーのサージが商用電源に印加された場合、次の経路でサージが印加される。一つは、発熱体パターンから絶縁層と定着フィルムを経て画像形成装置のＦＧへの経路、もう一つは、定着フィルムからさらに加圧ローラの耐熱性弾性層と加圧ローラ軸を介してＦＧへの経路である。実際は、上記経路で最もインピーダンスの高い定着フィルムとＦＧ間（
以下、空隙Ｄ）、若しくは、加圧ローラ軸とＦＧ間（以下、空隙Ｅ）に、ほぼ全てのサージ電圧が印加されることになる。このとき、空隙Ｄもしくは空隙Ｅで放電が発生した場合、サージ電圧の印加箇所は絶縁層に移行して、絶縁層が絶縁破壊する恐れがある。
この問題を解決するために、空隙Ｄや空隙Ｅの距離を大きく確保して放電しにくくしたり、商用電源が印加されるラインとＦＧとの間にバリスタ等のサージ防護デバイスを設けてサージのエネルギーを直接ＦＧに逃がしたりしている。また、特許文献１では、定着フィルム若しくは加圧ローラ軸を抵抗器で接地することで、サージのエネルギーを素早く吸収して、空隙Ｄ・空隙Ｅで放電しにくくし、絶縁層に高電圧が印加されることを防ぐ構成が提案されている。また、特許文献２では、定着フィルム若しくは加圧ローラ軸をコンデンサで接地することで、空隙Ｄ・空隙Ｅに印加される電圧を絶縁層の容量成分とコンデンサとの容量比で決定される分だけ低減させ、空隙Ｄ・空隙Ｅで放電しにくくする構成が提案されている。 As a heating method of a heat fixing device used in an image forming apparatus such as a copying machine, a laser printer, and a facsimile, a heat roller method using a halogen heater or the like as a heat source, and a film heating method using a ceramic heater as a heat source are widely used. . The film heating method has an advantage that the temperature of the fixing device can be increased in a short time because the heat capacity is lower than that of the heat roller method. As a result, the waiting time from standby can be shortened and power can be saved, and the temperature rise in the image forming apparatus main body can be suppressed.
With reference to FIG. 2, a heat fixing device using a film heating method will be described. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the heat fixing device.
Reference numeral 204 denotes a heater based on ceramic. A heating element pattern 205 is formed on the heater 204 and is covered with an electrical insulating layer 206 such as glass. The insulating layer 206 is made as thin as possible in order to improve heat conduction. In general, the heating element pattern 205 is connected to a commercial power source via a switching element such as a triac or a mechanical switching element such as a relay. By controlling the switching element ON / OFF, the heating element pattern 205 is connected to the heating element pattern 205. Electric power is supplied. This ON / OFF control is performed based on the value of the thermistor 207 pressed against the vicinity of the heater 204, for example, the back surface of the heater 204 with a predetermined pressure.
Reference numeral 203 denotes a stay of heat resistant and heat insulating material for fixing and supporting the heater 204. Reference numeral 201 denotes a cylindrical heat-resistant film material (hereinafter referred to as a fixing film), which covers the heater 204 and the stay 203. As the fixing film 201, a single layer film, a composite film such as PI + PFA coating, SUS + rubber coating, or the like is used, and the inner surface of the fixing film 201 has a structure having good conductivity. In FIG. 2, the heater 204 and the fixing film 201 are illustrated in a state where they are separated from each other for easy understanding of the configuration, but actually, the heater 204 (insulating layer 206) is pressed against the inner surface of the fixing film 201. It will be in a hit state.
A pressure roller 208 is an elastic roller in which a heat-resistant elastic layer 210 such as silicone rubber is provided in a roller shape on the outer periphery of a metal core or a metal pipe 209 (hereinafter referred to as a pressure roller shaft). The pressure roller 208 and the heater 204 are pressed against each other with the fixing film 201 interposed therebetween. The pressure roller 208 is rotationally driven in the direction of arrow B at a predetermined peripheral speed by a fixing drive motor (not shown). The rotational force directly acts on the fixing film 201 by the frictional force with the outer surface of the fixing film 201 by the rotational driving of the pressure roller 208, and the fixing film 201 is pressed against and slides on the insulating layer 206 in the direction of arrow C. Driven by rotation. At this time, the stay 203 also functions as a fixing film inner surface guide member and also serves to facilitate the rotation of the fixing film 201. In a state where the rotation of the fixing film 201 due to the rotation of the pressure roller 208 is steady and the temperature of the heater 204 rises to a predetermined level, the image recording paper P onto which the multicolor toner image has been transferred is conveyed in the direction of arrow A. The conveyed image recording paper P is pressed against the pressure roller 208 together with the fixing film 201, whereby the heat of the heater 204 is applied to the image recording paper P through the fixing film 201, and the unfixed image is heated and fixed. Is done.
In order to reduce the size of the heat fixing device, the fixing film 201 and the pressure roller shaft 209 are disposed in the vicinity of a frame ground (hereinafter referred to as FG) of the image forming apparatus.
In the image forming apparatus having the above configuration, when a high voltage and high energy surge such as a common mode induced lightning is applied to the commercial power supply, the surge is applied in the following path. One is the path from the heating element pattern to the FG of the image forming apparatus through the insulating layer and the fixing film, and the other is the FG from the fixing film to the heat-resistant elastic layer of the pressure roller and the pressure roller shaft. Is the route to Actually, between the fixing film and FG with the highest impedance in the above path (
Hereinafter, almost all surge voltage is applied between the gap D) or between the pressure roller shaft and the FG (hereinafter, gap E). At this time, when a discharge occurs in the gap D or the gap E, the place where the surge voltage is applied moves to the insulating layer, and the insulating layer may break down.
In order to solve this problem, it is difficult to discharge by ensuring a large distance between the gap D and the gap E, or by providing a surge protection device such as a varistor between the line to which the commercial power is applied and the FG, The energy is released directly to the FG. Also, in Patent Document 1, the fixing film or the pressure roller shaft is grounded with a resistor, so that the surge energy is quickly absorbed, and it is difficult for the gap D and gap E to discharge, and a high voltage is applied to the insulating layer. A configuration for preventing this is proposed. Further, in Patent Document 2, the fixing film or the pressure roller shaft is grounded by a capacitor, so that the voltage applied to the gap D and the gap E is determined by the amount determined by the capacitance ratio between the capacitance component of the insulating layer and the capacitor. There has been proposed a configuration in which the electric discharge is reduced and the electric discharge is difficult to occur in the air gap D and the air gap E.

特開平６−５１６５９号公報JP-A-6-51659 特開２０１０−１６４６３６号公報JP 2010-164636 A

しかしこれらの構成や特許文献には、それぞれ以下のような課題がある。
まず、空隙Ｄや空隙Ｅの距離を大きく確保する構成は、加熱定着装置の容積が大きくなってしまい、装置の小型化に対する障壁となる。また、商用電源が印加されるラインとＦＧとの間にサージ防護デバイスを設ける構成は、サージ防護デバイスとしてＵＬやＴUＶ
等の各国の安全規格の認可を得た部品を使用する必要があり、コスト高となる。また、特許文献１の構成は、抵抗器で吸収しきれないエネルギーを持ったサージが印加された場合でも、抵抗器の絶縁破壊若しくは抵抗器の両端子間で放電が発生しないように、空隙Ｄや空隙Ｅの距離を十分確保している。そのため、装置の小型化に対しては不利である。また特許文献２の構成は、分圧されたサージ電圧がコンデンサの両端子間耐圧、若しくは、空隙Ｄや空隙Ｅの放電開始電圧を超えた場合でも放電が発生しないように、空隙Ｄや空隙Ｅの距離を十分確保している。そのため、特許文献１と同様、装置の小型化に対する障害となる。 However, these configurations and patent documents have the following problems, respectively.
First, a configuration that ensures a large distance between the gap D and the gap E increases the volume of the heat-fixing device, which becomes a barrier to downsizing the device. In addition, a configuration in which a surge protection device is provided between a line to which commercial power is applied and FG is a UL or TUV as a surge protection device.
It is necessary to use parts that have been approved by the safety standards of each country. Further, the configuration of Patent Document 1 is such that even when a surge having energy that cannot be absorbed by the resistor is applied, the gap D is prevented so that the dielectric breakdown of the resistor or the discharge between both terminals of the resistor does not occur. And the distance of the gap E is sufficiently secured. Therefore, it is disadvantageous for downsizing of the apparatus. Further, the configuration of Patent Document 2 is such that the gap D and the gap E do not generate a discharge even when the divided surge voltage exceeds the breakdown voltage between both terminals of the capacitor or the discharge start voltage of the gap D and the gap E. Of sufficient distance. Therefore, similarly to Patent Document 1, it becomes an obstacle to downsizing of the apparatus.

本発明の目的は、低コスト且つ装置を大型化させることなく、加熱定着装置における絶縁層の絶縁破壊を防ぐことが可能な画像形成装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of preventing dielectric breakdown of an insulating layer in a heat-fixing apparatus at low cost and without increasing the size of the apparatus.

上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
記録材に画像を形成する画像形成部と、
絶縁層で覆われ、商用電源から商用電源ラインを介して電力が供給されることにより発熱する発熱体を有するヒータと、前記ヒータの外周に設けられ前記ヒータと摺動しながら回転する定着フィルムと、前記定着フィルムを介して前記ヒータに圧接される加圧部材と、を備え、前記定着フィルムと前記加圧部材との間に形成されるニップ部で、画像が形成された記録材を挟持搬送することにより前記画像を前記記録材に加熱定着させる加熱定着装置と、
を備えた画像形成装置において、
前記定着フィルムは、前記ヒータと摺動する内面にフレームグランドに電気的に接続された導電層を有し、
前記導電層と前記商用電源ラインとを、動作電圧が前記商用電源のピーク電圧より高く前記絶縁層が絶縁破壊する電圧より低いサージ防護デバイスを介して電気的に接続するこ
とを特徴とする。 In order to achieve the above object, an image forming apparatus of the present invention includes:
An image forming unit for forming an image on a recording material;
A heater having a heating element that is covered with an insulating layer and generates heat when electric power is supplied from a commercial power supply via a commercial power supply line; and a fixing film that is provided on an outer periphery of the heater and rotates while sliding with the heater And a pressure member pressed against the heater via the fixing film, and sandwiching and conveying the recording material on which an image is formed at a nip portion formed between the fixing film and the pressure member A heat fixing device for heat fixing the image on the recording material,
In an image forming apparatus comprising:
The fixing film has a conductive layer electrically connected to a frame ground on an inner surface that slides with the heater,
The conductive layer and the commercial power supply line are electrically connected through a surge protection device having an operating voltage higher than a peak voltage of the commercial power supply and lower than a voltage at which the insulating layer breaks down.

本発明によれば、低コスト且つ装置を大型化させることなく、加熱定着装置における絶縁層の絶縁破壊を防ぐことができる。 According to the present invention, it is possible to prevent dielectric breakdown of the insulating layer in the heat fixing apparatus without increasing the size of the apparatus at low cost.

本発明における画像形成装置の構成を示す模式的断面図1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an image forming apparatus according to the present invention. 加熱定着装置の構成例を説明する模式図Schematic diagram illustrating a configuration example of a heat fixing device ヒータへの電力供給ラインを説明する回路図Circuit diagram explaining the power supply line to the heater 本発明における加熱定着装置の各部材とＦＧとの配置関係を示す図The figure which shows the arrangement | positioning relationship between each member and FG of the heat fixing apparatus in this invention. 本発明における加熱定着装置の各部材の特性を等価的に表した回路図The circuit diagram which equivalently represented the characteristic of each member of the heat fixing device in the present invention バリスタを接続せず空隙で放電しない場合の各電圧及び電流波形を示す図Diagram showing voltage and current waveforms when no varistor is connected and no discharge occurs in the air gap バリスタを接続せず空隙で放電する場合の各電圧及び電流波形を示す図The figure which shows each voltage and current waveform at the time of discharging with a gap without connecting a varistor バリスタを接続した場合の各電圧及び電流波形を示す図Diagram showing voltage and current waveforms when a varistor is connected 本発明における加熱定着装置の各部材とＦＧとの配置関係を示す図The figure which shows the arrangement | positioning relationship between each member and FG of the heat fixing apparatus in this invention. 本発明における加熱定着装置の各部材の特性を等価的に表した回路図The circuit diagram which equivalently represented the characteristic of each member of the heat fixing device in the present invention

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described in this embodiment should be appropriately changed according to the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. That is, it is not intended to limit the scope of the present invention to the following embodiments.

（実施例１）
図１を参照して、本発明の実施例に係るカラー画像形成装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施例に係る画像形成装置の構成を示す模式的断面図である。なお、本実施例として、感光体ドラムを複数備えたカラー画像形成装置を取り上げたが、本発明はこれに限らず、感光体ドラムを一つ備えたモノクロの複写機、プリンタにも適用することができる。 Example 1
With reference to FIG. 1, the configuration of a color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, a color image forming apparatus having a plurality of photosensitive drums has been taken up. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is also applicable to a monochrome copying machine and printer having a single photosensitive drum. Can do.

本実施例に係る画像形成装置の画像形成部は、従来周知の電子写真方式により、画像記録紙（記録材）Ｐ上にトナー（現像剤）による画像を形成するように構成されている。すなわち、帯電させた各感光体１２１、１２２、１２３、１２４にレーザー光を照射して静電潜像を形成し、それぞれ異なる色（イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））のトナーを付着させる。こうして、感光体１２１、１２２、１２３、１２４上にそれぞれ形成された４色の単色トナー像を、中間転写体１２５に順次重ね合わせることにより、多色トナー像が形成される。給紙部１１１から給紙ローラ１１２により給紙され搬送路Ｈに沿って搬送された画像記録紙Ｐは、中間転写体１２５に形成された多色トナー像と転写ローラ１１３に挟み込まれて加圧される。転写ローラ１１３は転写バイアス発生装置１１４により正バイアスが印加されているため、負に帯電された多色トナー像が画像記録紙Ｐに転写される。その後、画像記録紙Ｐは、加熱定着装置１３０にて、定着フィルムと加圧ローラとの間に形成されるニップ部で挟持搬送されることにより、多色トナー像が加熱定着されて、最後に排出トレイ１１５に排出される。 The image forming unit of the image forming apparatus according to the present embodiment is configured to form an image with toner (developer) on an image recording paper (recording material) P by a conventionally known electrophotographic method. That is, each of the charged photoconductors 121, 122, 123, and 124 is irradiated with a laser beam to form an electrostatic latent image, and each has a different color (yellow (Y), magenta (M), cyan (C), black (K)) toner is adhered. In this way, a multicolor toner image is formed by sequentially superimposing the four color single color toner images respectively formed on the photosensitive members 121, 122, 123, and 124 on the intermediate transfer member 125. The image recording paper P fed from the paper feed unit 111 by the paper feed roller 112 and transported along the transport path H is sandwiched between the multi-color toner image formed on the intermediate transfer body 125 and the transfer roller 113 and pressed. Is done. Since a positive bias is applied to the transfer roller 113 by the transfer bias generator 114, a negatively charged multicolor toner image is transferred onto the image recording paper P. Thereafter, the image recording paper P is nipped and conveyed by the heat fixing device 130 at the nip formed between the fixing film and the pressure roller, whereby the multicolor toner image is heated and fixed. It is discharged to the discharge tray 115.

図３及び図４を参照して、本発明の実施例に係る画像形成装置の構成について説明する。図３は、ヒータへの電力供給ラインを説明する回路図である。図４は、本発明の実施例１における加熱定着装置の各構成部材とＦＧ（フレームグランド）との配置関係を示す模式図である。なお、本実施例の加熱定着装置はフィルム加熱方式を利用したものであり、
その構成は背景技術の項目で図２を用いて既に説明したとおりである。そのため、重複する箇所については説明を省略し、ここで説明しない事項は図２を用いた上記説明と同じである。 The configuration of the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a power supply line to the heater. FIG. 4 is a schematic diagram showing an arrangement relationship between each component of the heat fixing apparatus and FG (frame ground) in the first embodiment of the present invention. In addition, the heat fixing apparatus of the present embodiment uses a film heating method,
The configuration is as described above with reference to FIG. Therefore, the description of the overlapping parts is omitted, and the matters not described here are the same as the above description using FIG.

ヒータ２０４上に形成された発熱体パターン２０５は、導電パターン３１５、３１６を介して電極３１４ａ、３１４ｂにてコネクタ３１２の金属コンタクト３１３ａ、３１３ｂと電気的導通がとられている。電極３１４ａ、３１４ｂは、片極側がトライアック３０８、リレー３０９ａを介して、もう片極側がサーモスイッチ３０７、リレー３０９ｂを介して商用電源３１０に接続される。ここで、加熱定着装置１３０を画像形成装置１００と電気的に接続する箇所には、着脱可能なドロアコネクタ３１１ａ、３１１ｂを使用する。 The heating element pattern 205 formed on the heater 204 is electrically connected to the metal contacts 313a and 313b of the connector 312 with the electrodes 314a and 314b through the conductive patterns 315 and 316, respectively. The electrodes 314a and 314b are connected to the commercial power supply 310 on one side via the triac 308 and the relay 309a and on the other side via the thermo switch 307 and the relay 309b. Here, detachable drawer connectors 311 a and 311 b are used at locations where the heat fixing device 130 is electrically connected to the image forming apparatus 100.

トライアック３０８をＯＮ／ＯＦＦコントロールすることで、発熱体パターン２０５への電力供給が行なわれる。サーモスイッチ３０７は、ヒータ２０４の裏面に所定の圧で押し当てられており、ヒータ２０４が異常発熱した場合に通電を遮断して安全を確保する機能を有している。 By controlling ON / OFF of the triac 308, power supply to the heating element pattern 205 is performed. The thermo switch 307 is pressed against the back surface of the heater 204 with a predetermined pressure, and has a function of ensuring safety by interrupting energization when the heater 204 abnormally generates heat.

ヒータ２０４は、その外周が定着フィルム２０１により覆われており、定着フィルム２０１を介して加圧ローラ（加圧部材）２０８が圧接される。定着フィルム２０１は、回転する加圧ローラ２０８と接触することで、その摩擦力で従動回転し、ヒータ２０４（絶縁層２０６）に対して摺動する。定着フィルム２０１は、熱応答性を維持しつつ適度な蓄熱効果を得るため、導電性のＳＵＳフィルムをゴムでコーティングしたものを採用する。また、加圧ローラ２０８は、耐熱性弾性層２１０と金属軸である加圧ローラ軸２０９からなる。 The outer periphery of the heater 204 is covered with the fixing film 201, and a pressure roller (pressure member) 208 is pressed through the fixing film 201. When the fixing film 201 comes into contact with the rotating pressure roller 208, the fixing film 201 is driven to rotate by the frictional force and slides on the heater 204 (insulating layer 206). The fixing film 201 employs a conductive SUS film coated with rubber in order to obtain an appropriate heat storage effect while maintaining thermal responsiveness. The pressure roller 208 includes a heat-resistant elastic layer 210 and a pressure roller shaft 209 that is a metal shaft.

ここで、高温高湿環境下においては記録紙Ｐの抵抗値が極端に低下するため、発熱体パターン２０５を流れる商用電源による電流が、絶縁層２０６及び定着フィルム２０１のゴム層を介して記録紙Ｐを伝い、転写バイアス発生装置１１４に流れ込む場合がある。これにより、転写バイアスが商用電源により影響を受け、画像ムラとなってしまうことがある。 Here, since the resistance value of the recording paper P is extremely reduced in a high temperature and high humidity environment, the current from the commercial power source that flows through the heating element pattern 205 is passed through the insulating layer 206 and the rubber layer of the fixing film 201. In some cases, the transfer bias P flows through the transfer bias generator 114. As a result, the transfer bias may be affected by the commercial power supply, resulting in image unevenness.

この問題に対して、以下の方法で対応する。定着フィルム２０１の端部のゴム層を少しはがして内面のＳＵＳ部（導電層）３０６をむき出しにし、そこへ金属毛からなる除電針３０２を接触させる。この除電針３０２を、抵抗３０３を介して画像形成装置のＦＧ３０１へ接地する。抵抗３０３は、数ＭΩ程度が望ましい。これにより、定着フィルム２０１のＳＵＳ部３０６とＦＧ間のインピーダンスを下げて、商用電源による電流が転写バイアス発生装置１１４へ流出するのを防ぐことができる。 This problem is addressed by the following method. The rubber layer at the end of the fixing film 201 is slightly peeled to expose the SUS portion (conductive layer) 306 on the inner surface, and a charge eliminating needle 302 made of metal hair is brought into contact therewith. The static elimination needle 302 is grounded to the FG 301 of the image forming apparatus via a resistor 303. The resistor 303 is preferably about several MΩ. As a result, the impedance between the SUS part 306 and the FG of the fixing film 201 can be lowered to prevent the current from the commercial power source from flowing out to the transfer bias generator 114.

また、加圧ローラ２０８の電位を安定させるため、加圧ローラ軸２０９も、除電針３０４、抵抗３０５を介してＦＧ３０１へ接地させる。抵抗３０５は、転写バイアスによる電流が画像記録紙Ｐ、抵抗３０５を伝ってＦＧに流れないように、数百ＭΩ〜数ＧΩ程度と高めにする。 Further, in order to stabilize the potential of the pressure roller 208, the pressure roller shaft 209 is also grounded to the FG 301 via the static elimination needle 304 and the resistor 305. The resistor 305 is raised to several hundred MΩ to several GΩ so that the current due to the transfer bias does not flow through the image recording paper P and the resistor 305 to the FG.

最後に、絶縁層２０６にかかる電圧を規制するため、これと並列にバリスタ２１３を追加配備する。バリスタ２１３の動作電圧は、商用電源のピーク電圧より高く、絶縁層の絶縁破壊電圧より低い１０００Ｖとする。 Finally, in order to regulate the voltage applied to the insulating layer 206, a varistor 213 is additionally provided in parallel therewith. The operating voltage of the varistor 213 is 1000 V, which is higher than the peak voltage of the commercial power supply and lower than the dielectric breakdown voltage of the insulating layer.

図５は、上述した加熱定着装置の各部材を等価的な電子回路で示した図である。商用電源３１０にコモンモードのサージが印加されると、加熱定着装置１３０の商用電源ライン４１１を伝っていき、絶縁層４０２とバリスタ２１３を介して定着フィルム内面のＳＵＳ部ライン４１２に達する。その後二手に分かれ、一方は、ＳＵＳ部ライン４１２とＦＧラ
イン４１５との空隙Ｄ、及び抵抗３０３を介してＦＧに戻る（経路Ｆとする）。もう一方は、まず、定着フィルム層４０３ａ、４０３ｂを介して定着フィルムのゴム表面ライン４１３に伝わり、さらにこれに接する加圧ローラの耐熱性弾性層４０４ａ、４０４ｂを介して金属製の加圧ローラ軸ライン４１４に達する。そして、最後に空隙Ｅと抵抗３０５を介してＦＧに戻る（経路Ｇとする）。なお、４１０はヒータであり、４１７ａ、４１７ｂはＹコンデンサ、４１８ａ、４１８ｂはＸコンデンサ、４１９はコモンモードチョークコイルである。 FIG. 5 is a diagram showing each member of the above-described heat fixing apparatus with an equivalent electronic circuit. When a common mode surge is applied to the commercial power supply 310, it travels through the commercial power supply line 411 of the heat fixing device 130 and reaches the SUS part line 412 on the inner surface of the fixing film via the insulating layer 402 and the varistor 213. After that, it is divided into two hands, and one side returns to FG via the gap D between the SUS part line 412 and the FG line 415 and the resistor 303 (referred to as path F). The other is first transmitted to the rubber surface line 413 of the fixing film through the fixing film layers 403a and 403b, and further, the pressure roller shaft made of metal through the heat-resistant elastic layers 404a and 404b of the pressure roller in contact therewith. Line 414 is reached. And finally, it returns to FG through the space | gap E and the resistance 305 (it is set as the path | route G). In addition, 410 is a heater, 417a and 417b are Y capacitors, 418a and 418b are X capacitors, and 419 is a common mode choke coil.

図６〜図８に示すシミュレーション波形を用いて、実際に商用電源３１０にコモンモードの誘導雷サージ６ｋＶが印加された場合、各箇所に印加される電圧及び各箇所に流れる電流の波形について説明する。なお、本実施例の構成では、経路Ｆに比べて経路Ｇのインピーダンスが高いため、空隙Ｄの方が空隙Ｅよりも放電しやすい。このため、経路Ｆについてのみ、即ち、絶縁層４０２にかかる電圧及び電流、空隙Ｄにかかる電圧及び電流、バリスタ２１３に流れる電流の各波形についてシミュレートした。 6 to 8, when a common mode induced lightning surge 6 kV is actually applied to the commercial power supply 310, the voltage applied to each location and the waveform of the current flowing through each location will be described. . In the configuration of this embodiment, since the impedance of the path G is higher than that of the path F, the gap D is easier to discharge than the gap E. Therefore, only the waveform of the path F, that is, the voltage and current applied to the insulating layer 402, the voltage and current applied to the gap D, and the current flowing through the varistor 213 were simulated.

図６は、バリスタ２１３を接続しない場合で、空隙Ｄで放電しない場合の電圧波形及び電流波形を示す図である。図６（Ａ）は、電圧波形を示す図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の波形を拡大した図である。図６（Ｃ）は、電流波形を示す図であり、図６（Ｄ）は、図６（Ｃ）の波形を拡大した図である。商用電源３１０に雷サージが印加されると、７ｋＶを超える電圧が絶縁層４０２と空隙Ｄに印加される。６ｋＶを超える理由は、回路上に存在するコモンモードチョークコイル４１９とＹコンデンサ４１７ａ、４１７ｂにサージ電流が流れ込み、コモンモードチョークコイル４１９でキックバックが発生するためである。また、印加された電圧の９０％以上が空隙Ｄにかかり、絶縁層４０２にはほとんど印加されないことがわかる。そして回路の抵抗成分によりサージのエネルギーは徐々に失われ、合わせて電圧も下がっている様子がわかる。 FIG. 6 is a diagram showing a voltage waveform and a current waveform when the varistor 213 is not connected and when the gap D is not discharged. 6A is a diagram illustrating a voltage waveform, and FIG. 6B is an enlarged view of the waveform of FIG. 6A. FIG. 6C is a diagram illustrating a current waveform, and FIG. 6D is an enlarged view of the waveform of FIG. When a lightning surge is applied to the commercial power supply 310, a voltage exceeding 7 kV is applied to the insulating layer 402 and the gap D. The reason why the voltage exceeds 6 kV is that surge current flows into the common mode choke coil 419 and Y capacitors 417a and 417b existing on the circuit, and kickback occurs in the common mode choke coil 419. Further, it can be seen that 90% or more of the applied voltage is applied to the gap D and is hardly applied to the insulating layer 402. It can be seen that the surge energy is gradually lost due to the resistance component of the circuit, and the voltage is also decreasing.

図７は、バリスタ２１３を接続しない場合で、空隙Ｄで放電する場合の電圧波形及び電流波形を示す図である。図７（Ａ）は、電圧波形を示す図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の波形を拡大した図である。図７（Ｃ）は、電流波形を示す図であり、図７（Ｄ）は、図７（Ｃ）の波形を拡大した図である。商用電源３１０に雷サージが印加されると、回路のキックバックにより増幅された電圧が絶縁層４０２と空隙Ｄに印加される。電圧が空隙Ｄの放電開始電圧を超えると空隙Ｄで放電が発生し、瞬時に空隙Ｄにかかる電圧がほぼゼロまで低下する。同時に大電流が空隙Ｄ及び絶縁層４０２に流れ、絶縁層４０２の容量成分にチャージされていく。チャージされるにつれて絶縁層４０２にかかる電圧が増加していく。この電圧が絶縁層４０２の絶縁破壊電圧を超えると、絶縁層４０２の絶縁破壊が発生することになる。その後、サージのエネルギーは回路のインダクタンスと絶縁層４０２の容量成分とで共振するが、回路の抵抗成分により徐々に失われる。 FIG. 7 is a diagram illustrating a voltage waveform and a current waveform when the varistor 213 is not connected and discharge is performed in the gap D. FIG. FIG. 7A is a diagram illustrating a voltage waveform, and FIG. 7B is an enlarged view of the waveform of FIG. 7A. FIG. 7C shows a current waveform, and FIG. 7D is an enlarged view of the waveform of FIG. 7C. When a lightning surge is applied to the commercial power supply 310, a voltage amplified by circuit kickback is applied to the insulating layer 402 and the gap D. When the voltage exceeds the discharge start voltage of the gap D, a discharge is generated in the gap D, and the voltage applied to the gap D instantaneously decreases to almost zero. At the same time, a large current flows through the gap D and the insulating layer 402, and the capacitive component of the insulating layer 402 is charged. As the battery is charged, the voltage applied to the insulating layer 402 increases. When this voltage exceeds the dielectric breakdown voltage of the insulating layer 402, the dielectric breakdown of the insulating layer 402 occurs. Thereafter, the surge energy resonates with the inductance of the circuit and the capacitance component of the insulating layer 402, but is gradually lost due to the resistance component of the circuit.

図８は、バリスタ２１３を接続した場合の電圧波形及び電流波形を示す図である。図８（Ａ）は、電圧波形を示す図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の波形を拡大した図である。図８（Ｃ）は、電流波形を示す図であり、図８（Ｄ）は、図８（Ｃ）の波形を拡大した図である。商用電源３１０に雷サージが印加されると、回路のキックバックにより電圧が増幅され、やがて空隙Ｄで放電が開始される。放電と同時に大電流が空隙Ｄ及び絶縁層４０２に流れ、絶縁層４０２の容量成分にチャージされていく。チャージ電圧がバリスタ２１３の動作電圧１０００Ｖを超えると、絶縁層４０２に流れていた電流がバリスタ２１３に分かれて、絶縁層４０２にかかる電圧は１０００Ｖに維持される。その後、絶縁層４０２とバリスタ２１３の間で電流が共振し、絶縁層４０２にかかる電圧は１０００Ｖに維持され続ける。そのため、絶縁層４０２が絶縁破壊することはない。 FIG. 8 is a diagram showing a voltage waveform and a current waveform when the varistor 213 is connected. 8A is a diagram illustrating a voltage waveform, and FIG. 8B is an enlarged view of the waveform of FIG. 8A. FIG. 8C is a diagram showing a current waveform, and FIG. 8D is an enlarged view of the waveform of FIG. When a lightning surge is applied to the commercial power supply 310, the voltage is amplified by the kickback of the circuit, and the discharge starts in the gap D before long. At the same time as discharging, a large current flows through the gap D and the insulating layer 402, and is charged to the capacitance component of the insulating layer 402. When the charge voltage exceeds the operating voltage 1000V of the varistor 213, the current flowing in the insulating layer 402 is divided into the varistor 213, and the voltage applied to the insulating layer 402 is maintained at 1000V. Thereafter, the current resonates between the insulating layer 402 and the varistor 213, and the voltage applied to the insulating layer 402 continues to be maintained at 1000V. Therefore, the insulating layer 402 does not break down.

以上より、ヒータの絶縁層と並列にバリスタを追加配備することにより、商用電源にコ
モンモードの誘導雷サージのような高電圧且つ高エネルギーのサージが印加された場合でも、絶縁層の絶縁破壊を防ぐことが可能となる。そしてこの機能を持つ画像形成装置を、低コスト且つコンパクトに実現できる。 From the above, by installing a varistor in parallel with the insulation layer of the heater, even if a high voltage and high energy surge such as a common mode induced lightning surge is applied to the commercial power supply, the insulation layer will break down. It becomes possible to prevent. An image forming apparatus having this function can be realized at low cost and in a compact manner.

なお、本実施例では、サージ防護デバイスとしてバリスタを用いた例を示したが、所定の動作電圧を超えると通電状態となる素子であれば他の素子でもよく、例えば、サイリスタ、アバランシェダイオードなどを用いてもよい。 In this embodiment, an example in which a varistor is used as a surge protection device has been shown. However, other elements may be used as long as they are in an energized state when a predetermined operating voltage is exceeded. It may be used.

（実施例２）
図９及び図１０を参照して、本発明の実施例２に係る画像形成装置ついて説明する。図９は、本発明の実施例２における加熱定着装置の各部材とＦＧとの配置関係を示す模式図である。図１０は、図９に示す加熱定着装置の各部材を等価的な電子回路で示した図である。なお、本実施例に係る画像形成装置について、ここで特に説明しない事項は実施例１と同じであり、実施例１と重複する箇所については説明を省略する。 (Example 2)
With reference to FIG. 9 and FIG. 10, an image forming apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described. FIG. 9 is a schematic diagram showing an arrangement relationship between each member of the heat fixing apparatus and FG in Embodiment 2 of the present invention. FIG. 10 is a diagram showing each member of the heat fixing apparatus shown in FIG. 9 by an equivalent electronic circuit. Regarding the image forming apparatus according to the present embodiment, matters that are not particularly described here are the same as those in the first embodiment, and description of portions that are the same as those in the first embodiment is omitted.

加熱定着装置１３０の定着フィルム２０１表面の温度は１５０℃を超える高温で制御されるため、画像記録紙Ｐが通紙されると紙に含まれる水分が蒸発して、蒸気が発生する。この蒸気圧により、未定着トナー像の一部が画像記録紙Ｐの搬送方向Ａの方向に吹き飛ばされることにより、尾引きと呼ばれる画像不良が発生する。この尾引きを改善するために、定着フィルム２０１のＳＵＳ部３０６に負バイアス（以後、定着フィルムバイアス）を印加する。この定着フィルムバイアスは、定着フィルムバイアス発生装置１００３により発生され、接点９０１にて加熱定着装置１３０のＳＵＳ部ライン１０１２に供給される。定着フィルムバイアスは、約−１０００Ｖであるため、抵抗９０３は限流の役割を果たしている。従って、抵抗９０３は数十ＭΩ以上にする必要がある。 Since the temperature of the surface of the fixing film 201 of the heat fixing device 130 is controlled at a high temperature exceeding 150 ° C., when the image recording paper P is passed, moisture contained in the paper is evaporated and steam is generated. Due to this vapor pressure, a part of the unfixed toner image is blown off in the direction of conveyance A of the image recording paper P, and an image defect called tailing occurs. In order to improve this tailing, a negative bias (hereinafter referred to as a fixing film bias) is applied to the SUS part 306 of the fixing film 201. This fixing film bias is generated by a fixing film bias generator 1003 and supplied to the SUS section line 1012 of the heat fixing device 130 at a contact point 901. Since the fixing film bias is about −1000 V, the resistor 903 plays a role of current limiting. Therefore, the resistor 903 needs to be several tens of MΩ or more.

一方、実施例１で説明した通り、転写バイアスが商用電源により影響を受けて画像ムラとならないよう、ＳＵＳ部ライン１０１２のＦＧに対するインピーダンスを数ＭΩ程度まで下げる必要がある。本例では、ＳＵＳ部ライン１０１２とＦＧ間にコンデンサ９０６を配備する。コンデンサ９０６の容量は、絶縁層２０６（＝絶縁層４０２）の容量値との分圧で決まり、３３００ｐＦ程度とする。なお、９０６に抵抗ではなくコンデンサを配備した理由は、ＳＵＳ部ライン１０１２の電位が、定着バイアス抵抗９０３と９０６とで分圧されてしまうためである。 On the other hand, as described in the first embodiment, it is necessary to reduce the impedance of the SUS portion line 1012 to the FG to about several MΩ so that the transfer bias is not affected by the commercial power source and causes image unevenness. In this example, a capacitor 906 is provided between the SUS part line 1012 and the FG. The capacitance of the capacitor 906 is determined by the partial pressure with the capacitance value of the insulating layer 206 (= insulating layer 402), and is about 3300 pF. The reason why a capacitor instead of a resistor is provided in 906 is that the potential of the SUS part line 1012 is divided by the fixing bias resistors 903 and 906.

絶縁層２０６（＝絶縁層４０２）にかかる電圧を規制するため、これと並列に、即ち、商用電源ライン４１１と定着フィルムバイアスライン１０１２との間にバリスタ９１３ａ、９１３ｂを追加配備する。バリスタ９１３ａ、９１３ｂの動作電圧は、商用電源のピーク電圧と定着フィルムバイアスの電圧値の合計値より高く、絶縁層の絶縁破壊電圧より低い値にする必要がある。これを満たす電圧は１５００Ｖ〜２０００Ｖであり、コストを考慮して８２０Ｖを２個直列で接続する。 In order to regulate the voltage applied to the insulating layer 206 (= insulating layer 402), varistors 913a and 913b are additionally provided in parallel therewith, that is, between the commercial power supply line 411 and the fixing film bias line 1012. The operating voltage of the varistors 913a and 913b needs to be higher than the total value of the peak voltage of the commercial power supply and the voltage value of the fixing film bias and lower than the breakdown voltage of the insulating layer. The voltage that satisfies this is 1500 V to 2000 V, and two 820 V are connected in series in consideration of cost.

上述した加熱定着装置を有する画像形成装置に対して、実際に商用電源３１０にコモンモードの誘導雷サージ６ｋＶが印加されたとき、各箇所に印加される電圧及び各箇所に流れる電流は、実施例１の図６、図７、図８で示したものと同等の波形が得られる。以上より、定着フィルムのＳＵＳ部に定着フィルムバイアスが印加されている加熱定着装置でも、ヒータの絶縁層と並列にバリスタを２個直列に追加配備することにより、実施例１と同様の効果が得られる。すなわち、商用電源にコモンモードの誘導雷サージのような高電圧且つ高エネルギーのサージが印加された場合でも、絶縁層の絶縁破壊を防ぐことが可能となる。そしてこの機能を持つ画像形成装置を、低コスト且つコンパクトに実現できる。 When the common mode induced lightning surge 6 kV is actually applied to the commercial power supply 310 with respect to the image forming apparatus having the heat fixing device described above, the voltage applied to each location and the current flowing to each location are 1 is obtained in the same manner as that shown in FIG. As described above, even in the heat fixing device in which the fixing film bias is applied to the SUS portion of the fixing film, the same effect as in the first embodiment can be obtained by additionally arranging two varistors in series with the insulating layer of the heater. It is done. That is, even when a high voltage and high energy surge such as a common mode induced lightning surge is applied to the commercial power supply, it is possible to prevent dielectric breakdown of the insulating layer. An image forming apparatus having this function can be realized at low cost and in a compact manner.

上記各実施例では、本発明を記録材に画像を加熱定着させる加熱定着装置に適用した例
を示したが、本発明の適用範囲はこれに限られない。例えば、加熱によって記録材の表面につやを出す等の記録材表面を改質するための像加熱装置、仮定着させるための像加熱装置、被加熱材の加熱乾燥装置、加熱ラミネート装置など、被加熱材に加熱処理を施すための装置に広く適用できる。 In each of the above-described embodiments, an example in which the present invention is applied to a heat fixing apparatus that heat-fixes an image on a recording material has been described. However, the scope of application of the present invention is not limited thereto. For example, an image heating device for modifying the surface of the recording material, such as polishing the surface of the recording material by heating, an image heating device for assumed attachment, a heating drying device for a heated material, a heating laminating device, etc. The present invention can be widely applied to an apparatus for performing heat treatment on a heating material.

上記各実施例は、可能な限り互いに組み合わせた構成を採用することができる。 In each of the above-described embodiments, configurations combined with each other as much as possible can be adopted.

１００…画像形成装置、１３０…加熱定着装置、２０１…定着フィルム、２０４…ヒータ、２０５…発熱体パターン、２０６…絶縁層、２０８…加圧ローラ、２１３…バリスタ、３０１…ＦＧ DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Image forming apparatus 130 ... Heat fixing apparatus 201 ... Fixing film 204 ... Heater 205 ... Heating element pattern 206 ... Insulating layer 208 ... Pressure roller 213 ... Varistor 301 ... FG

Claims

記録材に画像を形成する画像形成部と、
絶縁層で覆われ、商用電源から商用電源ラインを介して電力が供給されることにより発熱する発熱体を有するヒータと、前記ヒータの外周に設けられ前記ヒータと摺動しながら回転する定着フィルムと、前記定着フィルムを介して前記ヒータに圧接される加圧部材と、を備え、前記定着フィルムと前記加圧部材との間に形成されるニップ部で、画像が形成された記録材を挟持搬送することにより前記画像を前記記録材に加熱定着させる加熱定着装置と、
を備えた画像形成装置において、
前記定着フィルムは、前記ヒータと摺動する内面にフレームグランドに電気的に接続された導電層を有し、
前記導電層と前記商用電源ラインとを、動作電圧が前記商用電源のピーク電圧より高く前記絶縁層が絶縁破壊する電圧より低いサージ防護デバイスを介して電気的に接続することを特徴とする画像形成装置。 An image forming unit for forming an image on a recording material;
A heater having a heating element that is covered with an insulating layer and generates heat when electric power is supplied from a commercial power supply via a commercial power supply line; and a fixing film that is provided on an outer periphery of the heater and rotates while sliding with the heater And a pressure member pressed against the heater via the fixing film, and sandwiching and conveying the recording material on which an image is formed at a nip portion formed between the fixing film and the pressure member A heat fixing device for heat fixing the image on the recording material,
In an image forming apparatus comprising:
The fixing film has a conductive layer electrically connected to a frame ground on an inner surface that slides with the heater,
Image formation characterized in that the conductive layer and the commercial power supply line are electrically connected via a surge protection device having an operating voltage higher than a peak voltage of the commercial power supply and lower than a voltage at which the insulating layer breaks down. apparatus.

前記導電層に電圧を印加する定着フィルムバイアス発生手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, further comprising a fixing film bias generating unit that applies a voltage to the conductive layer.

前記サージ防護デバイスの動作電圧が、
前記商用電源のピーク電圧と前記定着フィルムバイアス発生手段により発生される電圧の合計値より高く、
前記絶縁層が絶縁破壊する電圧より低いことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。 The operating voltage of the surge protection device is
Higher than the total value of the peak voltage of the commercial power supply and the voltage generated by the fixing film bias generating means,
The image forming apparatus according to claim 2, wherein the insulating layer has a voltage lower than a breakdown voltage.

前記導電層は、画像形成装置のフレームグランドに対して、抵抗またはコンデンサを介して電気的に接続されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein the conductive layer is electrically connected to a frame ground of the image forming apparatus via a resistor or a capacitor.

前記サージ防護デバイスは、バリスタ、サイリスタ、アバランシェダイオードのいずれかであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein the surge protection device is one of a varistor, a thyristor, and an avalanche diode.