JPH05281864A - 加熱装置及び画像記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 厚膜抵抗発熱体２を熱源とする加熱装置１、
該装置を熱定着器とする画像記録装置に関して、発熱体
の駆動時の発熱量を発熱体抵抗値及び商用電源電圧値に
よらず一定化して、発熱体の抵抗値の選別を不要化す
る、各種定格の商用電源電圧に対応した機種を分けるこ
となく電源電圧を共通化すること。 【構成】 厚膜抵抗発熱体２に印加される交流電圧値を
検知する手段１２と、発熱体に流れる交流電流値を検知
する手段１３と、発熱体あるいは加熱装置の温度を検知
する手段６と、交流電圧値検知手段１２と交流電流値検
知手段１３により得られた情報を基に、発熱体駆動時の
通電・非通電の交流電圧波数を変化させる波数制御を行
ない、かつ温度検知手段６により得られた情報に基づ
き、発熱体あるいは加熱装置の温度が所定の一定になる
ように発熱体の駆動・非駆動を決定し、発熱体の駆動を
制御する制御回路１４・１５を有すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱源として商用交流電
源により駆動される厚膜抵抗発熱体を用いた加熱装置、
及び該加熱装置を熱定着器として備えた画像記録装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】厚膜抵抗発熱体は絶縁体の上に通電発熱
導電膜を印刷して作成される印刷抵抗体であり、これを
例えば画像記録装置の熱定着器の熱源とすることにより
熱容量の小さな熱定着器を実現でき、クイックスタート
性を具備させたり、定着温度を迅速に所望に変更制御し
て所望の画質（光沢度、ＯＨＰフィルムに形成したカラ
ートナー画像の光透過度など）の定着画像を得たりする
ことができる。また突入電流が無い。このような特徴は
現在、熱定着器の熱源として主流であるハロゲンランプ
に比べて優れた有利点である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】問題点としては、厚膜
抵抗発熱体（印刷抵抗体）は抵抗値がばらつき易く、そ
の精度は±１５％程度である。

【０００４】そのため、商用電源の電圧値が不変であっ
たとしても厚膜抵抗発熱体の発熱量は−１３％〜＋１８
％まで変化する。

【０００５】より現実的に、商用電源が±１５％変化す
るとすれば−３７％〜＋５６％、画像記録装置の商用電
源として１００Ｖ／１１５Ｖ仕様可能とする場合には電
源１００Ｖ入力規格値に対して−３７％〜＋１０６％に
も発熱量変化は達してしまう。

【０００６】画像記録装置の熱定着器はサーミスタ等で
温度を検知し厚膜抵抗発熱体の駆動を制御することによ
り定温度制御を行っている。従って上述したような厚膜
抵抗発熱体の発熱量の不正確さは、リップルの増加、オ
ーバーシュートの増大等の定温度制御の性能低下を招く
ばかりではなく、制御不能状態に陥り、安全性に問題を
起こす可能性がある。

【０００７】従って、従来、厚膜抵抗発熱体を画像記録
装置の熱定着器の熱源として使用する場合、ハロゲンヒ
ータを熱定着器の発熱源として用いれば容易に共通化で
きる商用電源１００Ｖ／１１５Ｖ、２２０Ｖ／２４０Ｖ
の機種をわざわざ別機種とし、かつ厚膜抵抗発熱体の抵
抗値の選別を行う必要があった。

【０００８】しかし厚膜抵抗発熱体の抵抗値の選別には
人手・手間がかかる。かつ厚膜抵抗発熱体の価格が上昇
する。

【０００９】また１００Ｖ、１１５Ｖ、２２０Ｖ、２４
０Ｖと各商用電源電圧に対応した機種を分けて設定しな
ければならず、製造・物流・製品管理・価格等の面で１
００Ｖ／１１５Ｖ、２２０Ｖ／２４０Ｖを共通にできる
ものに対して不利となる。

【００１０】そこで本発明は、厚膜抵抗発熱体を熱源と
する加熱装置、該加熱装置を熱定着器として備えた画像
記録装置に関して、厚膜抵抗発熱体の駆動時の発熱量が
厚膜抵抗発熱体の抵抗値及び商用電源の電圧値によらず
一定になるように工夫して、厚膜抵抗発熱体の抵抗値の
選別を不要にすること（従って厚膜抵抗発熱体の価格上
昇が抑えられる）、各種定格の商用電源電圧に対応した
機種を分ける必要をなくして電源電圧の共通化を可能に
し、製造・物流・製品管理・価格等の面で有利化するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする加熱装置、及び画像記録装置である。

【００１２】（１）熱源として商用交流電源により駆動
される厚膜抵抗発熱体を用いた加熱装置であり、厚膜抵
抗発熱体に印加される交流電圧値を検知する交流電圧値
検知手段と、厚膜抵抗発熱体に流れる交流電流値を検知
する交流電流値検知手段と、厚膜抵抗発熱体あるいは加
熱装置の温度を検知する温度検知手段と、上記交流電圧
値検知手段と上記交流電流値検知手段により得られた情
報を基に、厚膜抵抗発熱体駆動時の通電・非通電の交流
電圧波数を変化させる波数制御を行ない、かつ上記温度
検知手段により得られた情報に基づき、厚膜抵抗発熱体
あるいは加熱装置の温度が所定の一定になるように厚膜
抵抗発熱体の駆動・非駆動を決定し、厚膜抵抗発熱体の
駆動を制御する厚膜抵抗発熱体制御回路を有することを
特徴とする加熱装置。

【００１３】（２）上記（１）に記載の加熱装置を熱定
着器として備えていることを特徴とする画像記録装置。

【００１４】

【作用】即ち本発明では、厚膜抵抗発熱体に印加される
電圧、流れる電流を検知し、その情報に基づいて厚膜抵
抗発熱体駆動時の通電・非通電の波数を変化させる波数
制御を行う。それにより厚膜抵抗発熱体駆動時の発熱量
が厚膜抵抗発熱体の抵抗値、商用電源電圧値によらず一
定になるようにする。

【００１５】その上で、サーミスタ等の温度検知手段で
厚膜抵抗発熱体あるいは加熱装置（又は熱定着器）の温
度を検知し、その情報に基づいて、厚膜抵抗発熱体ある
いは加熱装置（又は熱定着器）の温度が一定になるよう
厚膜抵抗発熱体への電圧の印加・非印加を決定する。

【００１６】従って厚膜抵抗発熱体の抵抗値の選別が不
要となり、厚膜抵抗発熱体の価格が上昇することがな
い。

【００１７】また、１００Ｖ、１１５Ｖ、２２０Ｖ、２
４０Ｖと各商用電源電圧に対応した機種を分ける必要が
なくなり、１００Ｖ／１１５Ｖ、２２０Ｖ／２４０Ｖを
共通にできるようになり、製造・物流・製品管理・価格
の面で有利となる。

【００１８】

【実施例】

〈実施例１〉（図１〜図４） （１）画像形成装置（図１） 図１は本発明に従う加熱装置を熱定着器１として備えた
画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の画像形
成装置は転写式電子写真プロセス利用の、プロセスカー
トリッジ着脱式レーザービームプリンタである。

【００１９】３０はプリンタ本体機筐、３１は該機筐内
に着脱交換自在のプロセスカートリッジである。本例の
カートリッジ３１はカートリッジハウジング３２内に感
光体ドラム３３・帯電ローラ３４・現像器３５・クリー
ニング器３６の４つのプロセス機器を所定の位置関係で
配設具備させてプリンタ本体に対して一括して着脱自在
としてある。

【００２０】感光体ドラム３３は矢示の時計方向に所定
のプロセススピード（周速度）をもって回転駆動され、
その回転過程で帯電ローラ３４により所定の極性・電位
の帯電処理を受け、次いでレーザースキャナ３７から目
的の画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対応して
変調されて出力されるレーザービームＬによる走査露光
を受けることによりドラム周面に目的画像情報の静電潜
像が形成される。この潜像が現像器３５によりトナー像
として現像される。

【００２１】一方、給紙台３８上の記録材（転写材）Ｐ
が給紙手段３９によりプリンタ内に給送され、シートパ
ス４０を通って感光体ドラム３３と転写手段４１との間
（転写部）に搬送され、この搬送記録材面に回転感光体
ドラム３３面側のトナー像が順次に転写されていく。

【００２２】トナー像転写を受けた記録材はシートパス
４２を通って後述する熱定着器１へ導入されてトナー像
の熱定着を受け、画像形成物として排紙トレイ４３へ排
出される。記録材に対するトナー像転写後の感光体ドラ
ム３３面はクリーニング器３６により転写残りトナー等
の付着汚染物の除去を受けて清浄面化されて、繰り返し
て作像に供される。

【００２３】（２）熱定着器１（図２） 図２は熱定着器１の概略構成図である。本実施例の熱定
着器１は厚膜抵抗発熱体を熱源とするフィルム加熱方式
のものである。２は熱源としての厚膜抵抗発熱体であ
る。この厚膜抵抗発熱体２は、記録材の搬送方向に直交
する方向を長手とする絶縁性・高耐熱性・低熱容量の基
板３と、該基板面に長手に沿って印刷して形成された通
電発熱導電膜４を基本構成とするものであり、本実施例
の場合は基板３の通電発熱導電膜形成面を更に表面保護
層としての薄い耐熱ガラス層５で被覆してある。また基
板３の通電発熱導電膜形成面側とは反対側の面に温度検
知手段としてのサーミスタ６を接触させて設けてある。

【００２４】基板３は、例えば、厚さ１ｍｍ・巾５〜１
０ｍｍ・長さ２４０ｍｍのアルミナ基板である。

【００２５】通電発熱導電膜４は、例えば、Ａｇ／Ｐｄ
（銀パラジウム）、Ｔａ₂ Ｎ等の通電発熱導電材の、厚
さ１０μｍ・巾１〜３ｍｍのスクリーン印刷パターン層
である。

【００２６】上記の厚膜抵抗発熱体２は断熱性・高耐熱
性・剛性等を有する支持体７に表面保護層５面側を外側
にして保持させ、表面保護層５面側を下向きにして定置
配設される。

【００２７】通電発熱導電膜４の長手両端間に電圧印加
がなされることにより該導電膜４が発熱し、基板３も加
熱され、厚膜抵抗発熱体２が加熱状態になる。

【００２８】８・９はこの厚膜抵抗発熱体２を保持させ
た支持部材７を中にして図面上その右側と左側とに配設
した横断面円弧状のフィルムガイド部材である。

【００２９】１０は上記の発熱体支持部材７と左右のフ
ィルムガイド部材８・９に対してルーズに外嵌した耐熱
性・薄膜の、例えばポリイミド・ポリエーテルイミド等
の単層又は複合層構成の円筒状フィルム（定着フィル
ム）である。

【００３０】１１は膜厚抵抗発熱体２の下側に該発熱体
との間にフィルム１０を挟み込ませて発熱体に圧接させ
て配設したフィルム駆動用ローラーである。このローラ
ー１１が矢示の反時計方向に回転駆動されることにより
摩擦力で円筒状フィルム１０が厚膜抵抗発熱体２の下面
を密着摺動しながら回転駆動される。

【００３１】厚膜抵抗発熱体２の通電発熱導電膜４に電
圧印加がなされ、ローラー１１の回転でフィルム１０が
回転駆動されている状態において、転写部４１でトナー
像Ｔａの転写を受けてシートパス４２を通って搬送され
た記録材Ｐが、トナー像面側上向きでフィルム１０とロ
ーラー１１との間に導入されることにより該記録材Ｐは
厚膜抵抗発熱体２とローラー１１との圧接ニップ部を回
転フィルム１０と一緒に通過している。

【００３２】この圧接ニップ部通過過程で記録材Ｐのト
ナー像Ｔａがフィルム１０を介して厚膜抵抗発熱体２の
熱で加熱され、トナー像の記録材面に対する熱定着Ｔｂ
が行なわれる。

【００３３】圧接ニップ部を通過した記録材はフィルム
１０面から分離されてトナー像定着済みの記録材がトレ
イ４３に出力される。

【００３４】膜厚抵抗発熱体２はその全体の熱容量が小
さく、また支持体７で断熱保持されており、フィルム１
０も熱容量が小さいので、通電発熱導電膜４への通電後
数秒で温度が所定の所望値まで上昇し定着可能状態にな
る。

【００３５】（３）制 御（図３・図４） 図３は膜厚抵抗発熱体２の制御装置のブロック図であ
る。

【００３６】１２は、トランス・整流回路などにより構
成される交流電圧値検知手段であるところの交流電圧検
知回路、１３は、カレントトランス・整流回路などによ
り構成される交流電流値検知手段であるところの交流電
流検知回路、６は、膜厚抵抗発熱体２の温度を検知する
温度検知手段である前述のサーミスタ、１４は、前記交
流電圧検知回路１２より検知された電圧値と、前記交流
電流検知回路１３で検知された電流値と、サーミスアタ
６より得られた膜厚抵抗発熱体２の温度を基に膜厚抵抗
発熱体２の駆動状態を決定するＣＰＵ、１５は、該ＣＰ
Ｕ１４で決定された駆動方式に従って厚膜抵抗発熱体２
の駆動の制御を行う電力制御素子、１６は商用電源であ
る。

【００３７】膜厚抵抗発熱体２の駆動は、交流電圧検知
回路１２、交流電流検知回路１３より得られた電圧値・
電流値を基にしてオンデューティーを変化させることに
行われる。

【００３８】本実施例では、デューティー制御の基準と
なる一定時間中に厚膜抵抗発熱体２（通電発熱導電膜
４）に商用電源を供給する時間を以下のように変化させ
ることにより行う。

【００３９】デューティー制御の基準となる時間を ｔ
₁ 、厚膜抵抗発熱体２に商用電源１６を供給する時間を
ｔ₂ 、交流電圧検知回路１２で検知された電圧を
Ｖ、交流電流検知回路１３で検知された電流を Ｉ、膜
厚抵抗発熱体２の所望の電力を Ｗとすると、ｔ₂ は以
下［式１］で導かれる。

【００４０】

【式１】 ＣＰＵ１４は、あらかじめ設定されている時間ｔ₁ 及び
電力Ｗと、交流電圧検知回路１２及び交流電流検知回路
１３より入力された電圧値Ｖと電流値Ｉより時間ｔ₂ を
導き、厚膜抵抗発熱体２の駆動状態を決定する。

【００４１】従って、電力制御素子１５がゼロクロス内
蔵のトライアックであれば、厚膜抵抗発熱体２に供給さ
れる電圧は図４のようになる。

【００４２】図４の（ａ）は商用電源波形、（ｂ）は商
用電源の電圧と厚膜抵抗発熱体２の抵抗値が共に定格の
とき、（ｃ）と（ｄ）は厚膜抵抗発熱体２の抵抗値がば
らついたとき、（ｅ）と（ｆ）は商用電源の電圧がばら
ついたときのそれであり、それぞれ次の条件により得ら
れた以下に示す検出値による。

【００４３】但し、膜厚抵抗発熱体２の所望の電力Ｗは
３００Ｗであり、時間ｔ₁ は２０ｓｅｃ、商用電源１６
の周波数は５０Ｈｚである。 （ｂ）商用電源電圧 ：１００Ｖ 厚膜抵抗発熱体抵抗値：１７Ω Ｖ＝１００Ｖ，Ｉ＝５．９Ａ （ｃ）商用電源電圧 ：１００Ｖ 厚膜抵抗発熱体抵抗値：１５Ω Ｖ＝１００Ｖ，Ｉ＝６．７Ａ （ｄ）商用電源電圧 ：１００Ｖ 厚膜抵抗発熱体抵抗値：２０Ω Ｖ＝１００Ｖ，Ｉ＝５．０Ａ （ｅ）商用電源電圧 ：１２０Ｖ 厚膜抵抗発熱体抵抗値：１７Ω Ｖ＝１２０Ｖ，Ｉ＝７．１Ａ （ｆ）商用電源電圧 ： ８５Ｖ 厚膜抵抗発熱体抵抗値：１７Ω Ｖ＝ ８５Ｖ，Ｉ＝５．０Ａ 以上のような駆動方式を行うことにより、厚膜抵抗発熱
体２の供給電力を制御した上で、ＣＰＵ１４はサーミス
タ６で検知された厚膜抵抗発熱体２の温度が所望の値に
なるよう電力制御素子１５の駆動状態を決定する。

【００４４】例えば、所望の温度より厚膜抵抗発熱体２
の温度が低ければ厚膜抵抗発熱体２を駆動し、高ければ
駆動しない。

【００４５】この温度制御に関する厚膜抵抗発熱体２の
駆動・非駆動の切り替えは、上記の厚膜抵抗発熱体２の
電力を一定に保つためのデューティ制御の駆動・非駆動
の切り替え時のみに行われ、デューティー制御のパター
ンはＶとＩが変わらない限り時系列に不変とする。

【００４６】これにより、厚膜抵抗発熱体２の電力を一
定に保つためのデューティ制御と温度制御が互いに干渉
すること無く、厚膜抵抗発熱体２は一定の電力で駆動す
ることができる。

【００４７】〈実施例２〉（図５） 図５は制御装置の他の例を示したものである。前述実施
例１の図３の制御装置と異なる点は、図３の装置のよう
に交流電圧検知回路１２と交流電流検知回路１３より得
られた電圧値と電流値をＣＰＵ１４に伝達するのでな
く、トランスにより適正に降圧された交流電圧と、カレ
ントトランスにより得られた交流電流の乗算を行い、そ
れを電力値としてＣＰＵ１４に伝達する点にある。

【００４８】図５において、１７は、商用電源１６の交
流電圧値に比例した適正な電圧に降圧するトランス、１
８は、厚膜抵抗発熱体２に流れる電流に誘導されそれに
比例した電流を発生させるカレントトランス、１９は、
カレントトランス１８で得られた電流値に比例した電流
を発生させる電流電圧変換器、２０は、トランス１７で
得られた電圧値と、カレントトランス１８で得られ電流
電圧変換器１９で電圧に変換された電流値を乗じ電力へ
と変換する乗算器、２１は、厚膜抵抗発熱体２の瞬時電
力値として乗算器２０から発生する交流電圧を整流し、
直流電圧としてＣＰＵ１４で読み込めるものに変換する
整流回路である。

【００４９】制御方法としては前述図３の装置での交流
電圧検知回路１２より得られる電圧値Ｖ、交流電圧検知
回路１３より得られる電流値Ｉの乗である前記［式１］
のＶ・Ｉの替わりに、図５の装置の整流回路２１より伝
達される電力値を用いる。

【００５０】このようにすることにより、整流回路２１
が１つになり、またＣＰＵ１４のポートを減らすことが
できる。

【００５１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、熱源とし
て商用交流電源により駆動される厚膜抵抗発熱体を用い
た加熱装置、該加熱装置を熱定着器を備えた画像記録装
置について、厚膜抵抗発熱体駆動時の発熱量が厚膜抵抗
発熱体の抵抗値、商用電源電圧値によらず一定になり、
従って厚膜抵抗発熱体の抵抗値の選別が不要となり、厚
膜抵抗発熱体の価格が上昇することが無い。

【００５２】また、１００Ｖ、１１５Ｖ、２２０Ｖ、２
４０Ｖと各商用電源電圧に対応した機種を分ける必要が
なくなり、１００Ｖ／１１５、Ｖ２２０Ｖ／２４０Ｖを
共通にできるようになり、製造・物流・製品管理・価格
の面で有利となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 厚膜抵抗発熱体を熱定着器の発熱源として用
いた画像記録装置例の概略図

【図２】 熱定着器の概略構成図

【図３】 厚膜抵抗発熱体の制御装置のブロック図

【図４】 （ａ）乃至（ｆ）厚膜抵抗発熱体に印加され
る電圧波形図

【図５】 厚膜抵抗発熱体の制御装置の他の実施例のブ
ロック図

【符号の説明】

１ 熱定着器の総括符号 ２ 厚膜抵抗発熱体 ６ 温度検知手段（サーミスタ） １０ 定着フィルム １１ フィルム駆動ローラー １２ 交流電圧検知回路 １３ 交流電流検知回路 １４ ＣＰＵ １５ 電力制御素子 １６ 商用電源 １７ トランス １８ カレントトランス １９ 電流電圧変換器 ２０ 乗算器 ２１ 整流回路 ３０ プリンタ本体機筐 ３１ プロセスカートリッジ ３３ 感光体ドラム ３４ 帯電ローラ ３５ 現像器 ３６ クリーニング器 ３７ レーザースキャナ ３８ 給紙台 ４３ 排紙トレイ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱源として商用交流電源により駆動され
   る厚膜抵抗発熱体を用いた加熱装置であり、 厚膜抵抗発熱体に印加される交流電圧値を検知する交流
   電圧値検知手段と、 厚膜抵抗発熱体に流れる交流電流値を検知する交流電流
   値検知手段と、 厚膜抵抗発熱体あるいは加熱装置の温度を検知する温度
   検知手段と、 上記交流電圧値検知手段と上記交流電流値検知手段によ
   り得られた情報を基に、厚膜抵抗発熱体駆動時の通電・
   非通電の交流電圧波数を変化させる波数制御を行ない、
   かつ上記温度検知手段により得られた情報に基づき、厚
   膜抵抗発熱体あるいは加熱装置の温度が所定の一定にな
   るように厚膜抵抗発熱体の駆動・非駆動を決定し、厚膜
   抵抗発熱体の駆動を制御する厚膜抵抗発熱体制御回路を
   有することを特徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の加熱装置を熱定着器と
   して備えていることを特徴とする画像記録装置。