JPH03111880A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、接触転写手段と、発熱部材によって未定着画
像を加熱定着する定着手段を有する静電複写機、プリン
タ等の画像形成装置に関する。

［従来の技術］ 従来、接触転写方式を用いた電子写真画像形成装置は第
９図に示すように現像剤像（以下トナー像とする）を担
持する像担持体たる感光ドラム１７に、接触転写手段た
る転写ローラ（あるいは転写ベルト）　１８を圧接させ
転写電圧印加手段１９によってバイアスを印加し、これ
らの間に転写材Ｐを通過させてトナー像を転写材Ｐに転
移させていた。

この潜像転写を受けた転写材Ｐは感光ドラム１７の表面
から分離した後、定着装置へと導入されて、上記トナー
像の定着後に機外ヘプリントアウトされる。このような
従来装置においては、転写ローラ１８に印加されるバイ
アスは定電流制御されており、また、加熱定着するため
の発熱部材である定着ヒータへ印加する電圧はどのよう
な環境下においても常に一定の波形としていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来例においては、温度及び湿度の
変化による環境変動により、以下のような問題が生じて
いた。すなわち、低温低湿度（例えば１５℃、１０％）
の環境下においては、駆動電源投入後の初期の枚数の画
像において定着性が悪くなるという問題点があった。

つまり、駆動電源投入後の初期の状態ては、第１０図に
示すように加圧ローラは定着ローラから遠い斜線部での
温度か室温に近く低くなっており、さらに転写材の温度
も室温近く低くなっているため、定着装置が駆動して転
写材が定着装置に送られてくると定着ローラは熱を加圧
ローラ及び転写材に奪われ、非通紙時において第１Ｉ図
のように、破線で示される理想とされる温度上昇曲線に
おける場合よりも、定着温度に達成する時間が長くかか
り、さらにこのような定着温度に達していない状態で転
写材が通紙されると、第１２図に示すように通紙によっ
て定着ローラの温度もかなり下がって定着不良が生じて
いたものである。

このような問題を解決するために定着ヒータに通電され
る交流を常に全波通電とし、ヒータ電力を高くするとい
う手法が考えられる。しかしこの手法によれば、高温高
湿度（例えば３２．５℃、８０％）の環境下において、
定着ローラ表面の熱が奪われにくくなり、また、定着ロ
ーラが定着温度に達するのも早いためプリント時の温度
リップルが大きくなり過昇温の問題を生じていた。

本発明は、上記問題を解決し、環境変動に拘らず、駆動
電源投入後の初期状態における定着性を確保しつつ、プ
リント時において過昇温することのない画像形成装置を
提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれは上記目的は。

現像剤像を担持する像担持体と、該像担持体に接触配設
された接触転写手段と、該接触転写手段に接続されて上
記像担持体と上記接触転写手段との間に電界を発生させ
る転写電圧印加手段と、商用電源の電圧を印加して発熱
させる発熱部材によって転写材上の未定着画像を加熱定
着せしめる定着装置を備えた画像形成装置において、上
記発熱部材に印加される商用電源からの電力を位相制御
することにより、上記発熱部材の温度を制御する位相制
御手段と。

上記接触転写手段の、環境により変動する電気的特性値
を検知する手段とを備え、 上記位相制御手段は、上記電気的特性値に対して少なく
とも一つの基準値をもち、上記検知した電気的特性値が
上記基準値よりも低い場合に、該基準値よりも高い場合
における電力よりも少ない電力を発熱部材へ供給するよ
うに設定されている、 ことによって達成される。

［作用］ 本発明によれば、環境によって変動する接触転写手段の
電気的特性値を検知し、該検知した電気的特性値が基準
となる電気的特性値よりも低い場合は、該基準となる電
気的特性値よりも高い場合の電力よりも少ない電力を供
給して制御する。例えば、上記電気的特性値として抵抗
値を検知したとすると、電源投入直後の低温低湿度の環
境にあワては抵抗値が高くなるので、大きな電力が発熱
部材に供給される。その結果、転写材及び加圧ローラに
熱を奪われても定着ローラ表面の温度は定着温度に維持
され良い定着性を保つ。また、高温高湿度の環境におい
ては上記抵抗値は低くなるので、少ない電力が発熱部材
に供給される。その結果、過昇温することなく定着温度
を維持する。

［実施例］ 次に、添付図面の第１図から第３図にもとづいて本発明
の第一実施例について説明する。なＳ。

本実施例の画像形成装置は、光学系、搬送系、現像部及
び駆動系を有しているが、これらの説明については省略
し、以下では本実施例装置の定着装置及びこれに係る制
御手段について説明する。なお、像担持体たる感光ドラ
ム、接触転写手段たる転写ローラ、及び定着装置に到る
搬送系は第９図に示す従来装置と同様である。

第１図は、本実施例の定着装置及びこれを制御する制御
手段をブロック図によって示している。

第１図において、１は定着装置を構成する定着ローラで
あり、該定着ローラｌには加圧ローラ２が圧接して従動
回転するようになっている。上記定着ローラ１の内部に
はハロゲンヒータ等の発熱部材として定着ヒータ３が、
内設されている。また、定着ローラｌの左側端部には該
定着ローラｌを所定方向に歯車等を介して回転させるメ
インモータ４が配設されている。このメインモータ４に
は後述のＣＰＵ　９からの信号を受けて該メインモータ
４の回転を制御するモータドライブ回路５が接続されて
いる。さらに、上記定着ヒータ３には後述のＣＰＵ９か
らの信号を受けて該定着ヒータ３の発熱量を所定範囲内
に制御する定着ヒータドライブ回路６、及び該定着ヒー
タドライブ回路６か故障した場合に通電を遮断するサー
モスイッチ７か接続されている。そして、上記定着ヒー
タ３によって加熱される定着ローラｌの表面温度は、該
定着ローラ１の表面に当接して配設された温度検知素子
たるサーミスタ８からの信号を、後述のＣＰＵ９で読み
取って検知するようになっている。

上述したモータドライブ回路５、定着ヒータドライブ回
路６及びサーミスタ８は、制御手段たるＣＰＵ　９に接
続されている。該ＣＰＩＪ　９は、コンセント１０から
供給される商用電源の電圧を使用可能に低圧化する低圧
電源１１に接続されて電源を供給される。この低圧電源
１１はコンセントＩＯから供給される商用電源の電圧に
応じて切換えて使用可能になっており、１００ｖ系及び
２００ｖ系のどちらであってもかまわない。また、上記
ＣＰＵ９には、転写ローラの電気的特性値たる抵抗値を
検知する手段である転写電圧判定回路１２が接続されて
いる。該転写電圧判定回路は、定電流制御されたバイア
ス電源を転写ローラに印加し、該転写ローラの電圧値を
測定することによってその抵抗値を検知するものである
。上記転写電圧判定回路は、上記測定した電圧値が後述
の抵抗値の基準値に対する電圧よりも大きいか小さいか
を判定し、その判定によって上記ＣＰＵ　９が温度及び
湿度の環境条件を検知するようになっている。

さらに、上記ＣＰＵ　９は、加熱定着を行なうための定
着部の温度制御のシーケンスの内容が記憶された記憶装
置としてのＲＯＭ１３に接続されている。

ＲＯＭ１３は、転写電圧判定回路１２からの信号に応じ
て定着ヒータ３への供給電力を定着に適した値に設定す
る定着部温度の制御のプログラムが記憶されている。

次に上記定着ヒータ５ドライブ回路６の構成の詳細を第
２図に示す。定着ヒータドライブ回路６には、ノイズフ
ィルタ１４、サーキットブレーカ−１５及び電圧位相制
御手段たる交流位相制御回路１６が組み込まれている。

該交流位相制御回路１６は。

定着ヒータ３へ通電される交流の位相を制御する回路で
ある。

以上のような本実施例装置によって、温度及び湿度の変
化を検知して定着ローラの表面温度の制御を行なってい
るが、次に温度及び湿度の検知手法について詳しく説明
する。

本発明による温度及び湿度の検知は、転写ローラ（第９
図に示した従来装置のものと同様である。）に印加され
た定電流制御のバイアス電源の電圧値を測定することに
よって行なうものであり、先ず、転写ローラの材質につ
いて説明する。

本実施例装置における転写ローラは、金属などの剛性材
料からなる芯金の上にウレタン、ＥＰＤＭなどにカーボ
ンなどの導電性材料を分散させて体積抵抗を１０’〜１
０１０Ωｃｍ程度に調整した弾性体を形成して構成され
ている。このような転写ローラの電気的特性、例えば、
抵抗は、環境依存性が大きく低温低湿度の環境において
は転写ローラは乾燥した状態になりその抵抗値は常温常
湿状態よりも数桁上がるという性質を示す。本実施例装
置では転写ローラへのバイアス電源は定電流制御を行な
っており常に数ＢＡの定電流を流しているため低温低湿
度の環境下では転写ローラの電圧値は３ＫＶ以上となる
ことが判明した。逆に高温高湿度の環境下では転写ロー
ラは吸湿した状態になるためその抵抗値は常温常湿度で
の時よりも数桁下がってしまう。そのため転写ローラの
電圧値は２　ＫＶ荊後になることも判明した。

上述した例では、電気的特性として抵抗値が変動する場
合を説明したが、抵抗値以外の電気的特性の変動を用い
てもよい。例えば、転写ローラの抵抗値が変動しなくて
も、転写材を通紙すると、低温低湿度と高温高湿度の環
境とでは上記のように電圧に差異が生ずるので、′これ
を利用してもよい。

本実施例では、電気的特性値として転写ローラの抵抗値
の変動を利用することとし、該抵抗値の基準値を常温常
湿度の環境での値に設定して、該基準値に対応した電圧
値を３ＫＶとした。そして、転写ローラの電圧が上記３
ＫＶよりも大きいか小さいかを上記転写電圧判定回路１
２によって判定し、大きいときには低温低湿度環境、小
さいときには高温高湿度環境であると判断することとし
た。

つまり、　ＣＰＵ　９はＲＯＭ１３から画像形成装置制
御のためのシーケンスを読み出すと同時に交流位相制御
回路１６を駆動し定着ヒータ３に流れる交流を制御する
が、先ず転写電圧判定回路１２により転写ローラの出力
電圧が３ＫＶよりも大きいと検知されるとその信号を受
けてＣＰＵ　９は定着ヒータ３に流れる交流を第３図に
示゛すように余波通電にする信号を送る。そして、交流
位相制御回路１６は、ＣＰＵ９からの信号を受けＲＯＭ
１３から読み出されたシーケンスにしたがって定着ヒー
タ３への交流を全波通電させる。また、転写電圧判定回
路により転写ローラの出力電圧が３ＫＶよりも小さいと
検知された場合、　　ＣＰＵ９は定着ヒータ３に流れる
交流を第４図に示すように半波通電にする信号を送る。

そして、交流位相制御回路１６はＣＰＵ　９からの信号
を受けＲＯＭ１３から読み出されたシーケンスにしたが
って定着ヒータ３への交流を半波通電させる。

以上のように制御することにより、低温低湿度の環境下
では定着ヒータへ全波通電を行なうため朝に本体の電源
を投入した直後であっても良好な定着性か得られ、かつ
、高温高湿度環境下では定着ヒータへ半波通電を行なう
ため温度リプツルを抑え定着ヒータの過昇温も防止でき
る。このように、環境条件によらず安定した定着性を維
持することができる。

本実施例において設定した転写ローラの抵抗値の基準値
は一つであり定着ヒータへ通電させる交流波形も余波と
半波の二通りであった。しかし、低温低湿度、常温常湿
度、及び高温高湿度の環境に対応して抵抗値の基準値に
対応する電圧値を２ＫＶと３ＫＶの二箇所に設定し、３
ＫＶより大きいときは第３図のように全波通電（低温低
湿度環境時）、２ＫＶ〜３ＫＶのときは第４図のように
半波通電（常温常湿度環境時）、２ＫＶより小さいとき
は第５図のように１／４波通電（高温高湿度環境時）さ
せるようにしてもよい。

さらに本実施例では高温高湿度環境時の定着ヒータの電
力を低温低湿度環境時よりも少なくするために交流位相
制御を行なったが第６図に示す第二実施例のように全波
通電のままである一定の通電時間Ｔ、と非通電時間Ｔ２
　（Ｔｔ＝Ｔｚとする）を繰り返し設けるようにしても
定着ヒータの電力を余波通電時の１／２にすることが可
能である。

同様にして１／４波通電するかわりに第７図に示す第三
実施例のように時間Ｔ３だけ半波通電を行ない時間Ｔ４
の間は定着ヒータをオフの状態にして（Ｔｅｌ＝７４と
する）これを繰り返すようにしたり、さらに第８図に示
す第四実施例のように常に時間Ｔ５（−周期半の長さ）
という等間隔で半波通電を行なっても全波通電時の１／
４電力にすることが可能である。

また、以上の実施例において環境検知の手段として定電
流制御されている印加電圧電源を使用した場合の転写ロ
ーラの電圧値を利用したか、定電圧制御された印加電源
を使用した場合の転写ローラの電流値を検知しても同様
の効果が得られる。

さらに本実施例では接触転写手段として転写ローラを採
用したか転写ベルトを使用しても同様である。

［発明の効果］ 本発明によれば、商用電源の電圧が印加される発熱部材
によって未定着像を加熱定着する定着手段と、バイアス
電源を印加して接触転写する転写手段とを有する画像形
成装置において、環境によって変動する転写手段の電気
的特性値を利用して環境を判断し、上記発熱部材に印加
される電圧の位相を環境によって制御するようにしたの
で、低温低湿度である駆動電源投入直後の初期状態であ
っても良い定着性を保ち、かつ、高温高湿度の環境下で
も温度リップルを抑えて定着性を安定させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例装置の概略構成図、第２図
は第１図装置のヒータドライブ回路の概略構成図、第３
図は第一実施例の電圧の位相を示す図、第４図は第一実
施例の電圧の位相を示す図、第５図は第一実施例の電圧
の位相を示す図、第６図は第二実施例の定着ヒータの交
流電圧波形を示す図、第７図は第三実施例の温度制御の
様子を示す図、第８図は第四実施例の温度制御の様子を
示す図、第９図は従来装置の概略構成を示す断面図、第
１Ｏ図は従来装置の加圧ローラの温度分布を示す図、第
１１図は第９図装置の温度変化を示す図、第１２図は第
９図装置において第二の設定温度到達前に通紙された場
合の温度変化を示す図である。 ３・・・・・・発熱部材（定着ヒータ）１２・・・・・
・電気的特性値を検知する手段（転写電圧判定回路） １６・・・・・・位相制御手段（交流位相制御回路及び
ｃｐｕ） １７・・・・・・像担持体（感光ドラム）１８・・・・
・・接触転写手段（転写ローラ）１９・・・・・・転写
電圧印加手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）現像剤像を担持する像担持体と、該像担持体に接
   触配設された接触転写手段と、該接触転写手段に接続さ
   れて上記像担持体と上記接触転写手段との間に電界を発
   生させる転写電圧印加手段と、 商用電源の電圧を印加して発熱させる発熱部材によって
   転写材上の未定着画像を加熱定着せしめる定着装置を備
   えた画像形成装置において、上記発熱部材に印加される
   商用電源からの電力を位相制御することにより、上記発
   熱部材の温度を制御する位相制御手段と、 上記接触転写手段の、環境により変動する電気的特性値
   を検知する手段とを備え、 上記位相制御手段は、上記電気的特性値に対して少なく
   とも一つの基準値をもち、上記検知した電気的特性値が
   上記基準値よりも低い場合に、該基準値よりも高い場合
   における電力よりも少ない電力を発熱部材へ供給するよ
   うに設定されている、 ことを特徴とする画像形成装置。
2. （２）位相制御手段は、位相制御された交流電圧を所定
   時間繰り返して印加する通電と、交流電圧を印加しない
   非通電とを断続的に繰り返して発熱部材への電圧印加を
   行ない、非通電時間と通電時間とを等しくして制御する
   こととする請求項（１）に記載の画像形成装置。
3. （３）位相制御手段は、位相制御された交流電圧を所定
   時間繰り返して印加する通電と、交流電圧を印加しない
   非通電とを断続的に繰り返して発熱部材への電圧印加を
   行ない、非通電時間を通電時間よりも長くして制御する
   ことした請求項（１）に記載の画像形成装置。