(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
未定着トナー画像を記録紙に形成するトナー画像形成手段と、商用電源からの通電によって発熱するヒータを有し記録材上の未定着トナー画像を記録紙に加熱定着する定着手段と、前記ヒータの温度が設定温度を維持するように前記商用電源から前記ヒータへの通電を制御する温度制御手段と、前記商用電源の電圧を監視する電源電圧監視手段と、前記トナー画像形成手段が未定着トナー画像を形成する際の前記未定着トナー画像の画像濃度を調整する濃度調整手段と、を有する画像形成装置において、
前記温度制御手段が前記ヒータへ所定時間連続して通電オンしているにも拘わらず前記ヒータの温度が低下する場合、前記電源電圧監視手段は前記商用電源の電圧が低下したと判断し、前記トナー画像形成手段が形成する前記未定着トナー画像の画像濃度を前記ヒータの温度が前記設定温度を維持している時に前記トナー画像形成手段が形成する前記未定着トナー画像の画像濃度より低くするように前記濃度調整手段が画像濃度を調整し、画像濃度を調整して形成した前記未定着トナー像を前記定着手段によって加熱定着することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナー像を記録紙に定着させる熱定着装置を含み、トナー定着性の改善、及び未定着トナーによる機器内の汚れなどを防止した電子写真複写機や電子写真プリンタ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真プロセスを利用した複写機やプリンタにおいて、記録紙に形成されたトナー像を定着させるのに、加熱手段であるヒータを用いた熱定着装置を利用してきた。トナー像を熱定着させるために、トライアックやソリッドステートリレー、また温度を検出する手段としてサーミスタなどを利用し、イメージ図として図６、図７に示されるように商用電源電圧波形をＯＮ／ＯＦＦ制御する形で定着ヒータが任意に定められた温度Ｔ０（以下、目標温度Ｔ０と称す）になるように温調制御を行っている。ここで、プリント中に定着ヒータの電力源である商用電源電圧が低下してきた場合、搬送速度に対する記録紙への供給電力が低下してくる。この状態が継続された場合、つまり、任意に定められた時間に対して連続的にＯＮして定着ヒータを温めようと電力供給しても、任意に定められた温度T１（以下、故障検知開始温度T１と称す）、（Ｔ１＜Ｔ０）以下がある一定時間ｔ１（以下、故障検知時間ｔ１と称す）継続された場合は温度が上昇しない、と判断され、制御部は低温状態、もしくは通電しているにもかかわらず温度が上昇してこないため異常状態とし、ユーザに故障状態を報知している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来例では、目標温度で連続プリントを行っている途中に商用電源電圧の低下が生じた場合、定着ヒータや加圧ローラなど定着に必要な系が全体的に温まっていることから、故障を認識する温度まで低下してくるのに時間を必要としてしまうことが多々有り得る。この間、当然ながら定着ヒータは用紙に供給する電力が不足している為、トナー像を完全に定着できず、少なからず定着性の劣る画像が出力されてくる。装置の搬送速度が速ければ速いほど出力されてくる定着不良の画像枚数は当然の如く増えてきてしまう。またこの時、供給される電力の不足から定着されない未定着トナーが熱定着装置内部に残留してしまう。この現象もまた装置の搬送速度が速ければ速いほど未定着トナーの残留量が増えてきてしまう。未定着トナーは場合によると機内を汚してしまうことがある。さらに、制御部が低温状態もしくは異常状態と検知する前に商用電源電圧が装置の定格電圧に復帰した際に、熱定着装置内部に残留していた未定着トナーが電力上昇に伴い急加熱されるため、後続の搬送されてくる記録紙に定着されてしまい、使用者の意図とは異なる画像が搬送、排紙されてしまう、などの欠点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上説明した課題を次に記載の構成を採用することによって解決するものであり、本発明の目的は、未定着トナー画像を記録紙に形成するトナー画像形成手段と、商用電源からの通電によって発熱するヒータを有し記録材上の未定着トナー画像を記録紙に加熱定着する定着手段と、前記ヒータの温度が設定温度を維持するように前記商用電源から前記ヒータへの通電を制御する温度制御手段と、前記商用電源の電圧を監視する電源電圧監視手段と、前記トナー画像形成手段が未定着トナー画像を形成する際の前記未定着トナー画像の画像濃度を調整する濃度調整手段と、を有する画像形成装置において、前記温度制御手段が前記ヒータへ所定時間連続して通電オンしているにも拘わらず前記ヒータの温度が低下する場合、前記電源電圧監視手段は前記商用電源の電圧が低下したと判断し、前記トナー画像形成手段が形成する前記未定着トナー画像の画像濃度を前記ヒータの温度が前記設定温度を維持している時に前記トナー画像形成手段が形成する前記未定着トナー画像の画像濃度より低くするように前記濃度調整手段が画像濃度を調整し、画像濃度を調整して形成した前記未定着トナー像を前記定着手段によって加熱定着することにより、商用電源電圧低下時の定着不良を回避するとともに、未定着のトナーが前記定着手段に残存し機内及び次に搬送されてくる記録紙の汚れを回避することである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
図１は本発明を示す画像形成装置であり全体構成の概略を示す断面図、図２は定着ヒータを時間に対して連続的にＯＮしていることを表す商用電源波形図である。
【０００８】
図３は本発明で行われている電源電圧監視手法である。図１において、１は画像形成装置本体、２はペーパーカセットである。３ａはペーパーカセット２から記録紙Ｐ（以下、用紙Ｐと略称する）を給紙する給紙ローラ、３ｂは給紙ローラ３ａで給紙された用紙Ｐを搬送路上へ搬送する搬送ローラ、４は画像書き込みタイミングを検知する給紙センサ。５はレーザスキャナユニットで、画像データに基づいて半導体レーザである５ａから照射されるレーザ光をスキャニングし、折り返しミラー６によって、プロセスカートリッジ７にある感光ドラム７ａ上に走査しながら帯電手段であるところの帯電器７ｂにより帯電された箇所に静電潜像を形成する。感光ドラム７ａ上の静電潜像は現像手段であるところの現像器７ｃでトナー現像され、転写手段であるところの転写部７ｄで用紙Ｐに転写される。用紙Ｐ上のトナー像は定着手段である熱定着装置８において、熱と圧力を加えて定着される。この熱定着装置８は発熱抵抗体である定着ヒータ８ａ、発熱抵抗体の温度状態を検知するサーミスタ８ｂ、加圧ローラ８ｃ、耐熱性フィルム８ｄで構成される。９は排紙ローラで、熱定着装置８を通過した用紙Ｐを排紙トレイ１０へ排出する。
【０００９】
１１は制御手段としてのエンジンコントローラ部であり、各デバイスと電気的に接続されており統括的に制御する。さらに１１の制御手段は濃度を調整する濃度調整手段、定着ヒータ８ａを所望の温度となるように制御する温度制御手段、入力される商用電源の電圧を監視する電源電圧監視手段なども含まれている。１２はプロセスカートリッジ７及び熱定着装置８などが機械的に接続され、所定の紙搬送速度で用紙Pを搬送するための中心的役割を担う搬送モータである。
【００１０】
本実施例での電源電圧監視手段として、図２、図３に示されるように、定着ヒータ８ａを連続的にＯＮしている時間を利用し判断する。故障検知開始温度T１を検知する前に定着ヒータ８ａが、任意に定められた時間ｔＡの間連続してＯＮしていると判断した時には商用電源電圧の低下と判断し、帯電器７ｂへ印加される帯電バイアス、及び現像器７ｃへ印加される現像バイアスを変化させてトナー像の濃度を薄くする制御を行う。例えば、用紙Ｐを搬送中であり、商用電源電圧の値が定格電圧範囲内である時に、
帯電バイアスＶｐをＶｐ＝−６７０Ｖ
現像バイアスＶｄをＶｄ＝−５００Ｖ
で高圧出力制御を行っている場合において、
定着ヒータ８ａのＯＮ時間がｔＡ間継続されたとして電源電圧の低下が認められた時には
帯電バイアスＶｐの出力をＶｐ＝−６００Ｖ
現像バイアスＶｄの出力をＶｄ＝−４００Ｖ
になるように制御する。
【００１１】
上記制御を行うことにより、トナー像の濃度が薄くなることで出力される定着不良画像を少なからず改善することができ、また同時に、定着装置内に残留する未定着トナーも減らすことが可能となる。さらに別の手法として、故障検知開始温度T１を検知する前に定着ヒータ８ａが、任意に定められた時間ｔＡの間連続してＯＮしていると判断した時には商用電源電圧の低下と判断し、前記半導体レーザ５ａの発光を停止させ、白紙を出力する。
【００１２】
上記制御を行うことにより、定着不良画像の出力は最小限に抑えられ、さらに、定着装置内に残留した未定着トナーも白紙を出力し、この白紙に定着させていくことによって未定着トナーを軽減させることが可能となる。
【００１３】
上記制御を行うことにより、定着不良画像の出力は最小限に抑えられる。ここで、本実施例において、当然のことながら商用電源電圧が定格電圧範囲内にある場合装置が設置される環境、例えば低温環境、搬送される用紙Ｐの紙種などを考慮しても定着ヒータの連続ＯＮ時間はｔＡ以下であることが条件である。
また、本実施例では定着ヒータに熱伝導性の良い面状ヒータを例に挙げたが、ランプ系のヒータを使用した場合も同じである。
【００１４】
（第２の実施例）
装置構成は第１の実施例の図１と同じなので、同一のデバイスに関しては同じ符号を用いて説明する。図４は本第２の実施例で行われている電源電圧監視手法である。第１の実施例との違いは電源電圧監視手法の違いである。即ち、目標温度Ｔ０に対し任意に定められた温度差ΔＴ以上が任意に定められた時間ｔＢ間継続されたことを利用し、電圧低下を判断する。図４に示されるように、故障検知開始温度T１を検知する前に目標温度Ｔ０に対して、ΔＴ以上の温度差が生じたことを検知してから、任意に定められた時間ｔＢ間継続して前記温度差ΔＴ以上あったと判断した時には商用電源電圧の低下と判断し、帯電器７ｂへ印加される帯電バイアス、及び現像器７ｃへ印加される現像バイアスを変化させてトナー像の濃度を薄くする制御を行う。例えば、電源電圧の低下が認められない時
帯電バイアスＶｐをＶｐ＝−６７０Ｖ
現像バイアスＶｄをＶｄ＝−５００Ｖ
の出力制御を行っている場合において、
目標温度との温度差ΔＴ以上がｔＢ間継続され、電源電圧の低下が認められた時には
帯電バイアスＶｐの出力をＶｐ＝−６００Ｖ
現像バイアスＶｄの出力をＶｄ＝−４００Ｖ
になるように制御する。
【００１５】
上記制御を行うことにより、トナー像の濃度が薄くなることで出力される定着不良画像を少なからず改善することができ、また同時に、定着装置内に残留する未定着トナーも減らすことが可能となる。
【００１６】
さらに別の手法として、故障検知開始温度T１を検知する前に目標温度Ｔ０に対して、ΔＴ以上の温度差が生じたことを検知してから、任意に定められた時間ｔＢ間継続して前記温度差ΔＴ以上あったと判断した時には商用電源電圧の低下と判断し、前記半導体レーザ５ａの発光を停止させ、白紙を出力する。
【００１７】
上記制御を行うことにより、定着不良画像の出力は最小限に抑えられ、さらに、定着装置内に残留した未定着トナーも白紙を出力し、この白紙に定着させていくことによって未定着トナーを軽減させることが可能となる。
【００１９】
（第３の実施例）
装置構成は第１の実施例の図１と同じなので、同一のデバイスに関しては同じ符号を用いて説明する。図５は本第３の実施例で行われている電源電圧監視手法である。第１の実施例、及び第２の実施例との違いは電源電圧監視手法の違いである。即ち、サーミスタ８ｂによって検出される定着ヒータ８ａの温度によって電圧低下を判断する。図５に示されるように、故障検知開始温度T１を検知する前に、電源電圧低下検知温度Ｔｖを設定し、Ｔｖを検知した時には商用電源電圧の低下と判断し、帯電器７ｂへ印加される帯電バイアス、及び現像器７ｃへ印加される現像バイアスを変化させてトナー像の濃度を薄くする制御を行う。例えば、電源電圧の低下が認められない時
帯電バイアスＶｐをＶｐ＝−６７０Ｖ
現像バイアスＶｄをＶｄ＝−５００Ｖ
の出力制御を行っている場合において、
サーミスタ８ｂが温度Ｔｖを検知し、電源電圧の低下が認められた時には
帯電バイアスＶｐの出力をＶｐ＝−６００Ｖ
現像バイアスＶｄの出力をＶｄ＝−４００Ｖ
になるように制御する。
【００２０】
上記制御を行うことにより、トナー像の濃度が薄くなることで出力される定着不良画像を少なからず改善することができ、また同時に、定着装置内に残留する未定着トナーも減らすことが可能となる。さらに別の手法として、故障検知開始温度T１を検知する前に、電源電圧低下検知温度Ｔｖを設定し、サーミスタ８ｂが温度Ｔｖを検知した時には商用電源電圧の低下と判断し、前記半導体レーザ５ａの発光を停止させ、白紙を出力する。
【００２１】
上記制御を行うことにより、定着不良画像の出力は最小限に抑えられ、さらに、定着装置内に残留した未定着トナーも白紙を出力し、この白紙に定着させていくことによって未定着トナーを軽減させることが可能となる。
【００２３】
上記制御を行うことにより、定着不良画像の出力は最小限に抑えられる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１記載の画像形成装置において、商用電源電圧が所定値より低下したと判断したとき、画像濃度を低下させることにより、商用電源電圧低下時の定着不良を回避するとともに、未定着のトナーが定着装置内に残存することを防止するとともに、機内及び次に搬送されてくる記録紙の汚れを回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の画像形成装置の構成を示す断面図
【図２】  定着ヒータを連続的にＯＮする時間を示す商用電源電圧波形図
【図３】  本発明の第１の実施例で行われる電圧監視手法
【図４】  本発明の第２の実施例で行われる電圧監視手法
【図５】  本発明の第３の実施例で行われる電圧監視手法
【図６】  従来技術における通常温調時の定着ヒータＯＮ時間を示すイメージ図
【図７】  従来技術の定着ヒータ温度遷移図
【符号の説明】
１は画像形成装置本体、２はペーパーカセット、３ａ給紙ローラ、３ｂは搬送ローラ、４は給紙センサ、５はレーザスキャナユニット、５ａは半導体レーザ、６は折り返しミラー、７はプロセスカートリッジ、７ａは感光ドラム、７ｂは帯電器、７ｃは現像器、７ｄ転写部、８は熱定着装置、８ａは定着ヒータ、８ｂはサーミスタ、８ｃは加圧ローラ、８ｄは耐熱性フィルム、９は排紙ローラ、１０は排紙トレイ、１１は制御手段、１２は搬送モータ
【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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