(57)【要約】【課題】プリンタなどの定着装置において、安価な構成で転写材の定着ローラへの巻きつきを検出する。【解決手段】定着ローラ11は、ハロゲンランプ（ヒータ）12によって加熱され、用紙上のトナー像を定着させる。定着ローラ11の表面に当接するサーミスタ14で、定着ローラ11の表面温度を検知する。サーミスタ14で測定された温度に基づいて、用紙が定着ローラ11を通過する際の最高温度と最低温度を求める。最低温度から最高温度までの温度差を求め、しきい値と温度差を比較する。温度差がしきい値を上回った場合に、転写材の定着ローラ11への巻きつきが発生したと判断する。温度制御用のサーミスタ14を、転写材の巻きつき検知手段として併用できるので、安価な構成で転写材の巻きつきを検出でき、発煙・発火等を防止して安全性を高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段によって加熱され用紙上のトナー像を定着させる回転駆動可能な定着手段と、前記定着手段に当接／従動し転写材を加圧／搬送する加圧手段と、前記定着手段表面に当接し温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段で測定された温度に基づいて用紙が前記定着手段を通過する際の最高温度と最低温度を求め、最低温度から最高温度までの温度差を求める制御手段と、しきい値と前記温度差を比較する手段と、前記温度差が前記しきい値を上回った場合に転写材の前記定着手段への巻きつきが発生したと判断する制御手段とを具備することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記しきい値は、ユーザーから指示された転写材の厚さ毎に設定されていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
使用するトナーはオイルレストナーであることを特徴とする請求項１または２記載の定着装置。
【請求項４】
前記定着手段下流に位置し前記転写材の搬送状態を検出する転写材検出手段を備え、前記温度検知手段は前記定着手段下流に位置し、前記定着手段と前記加圧手段が当接する位置から前記転写材検出手段までの距離を、前記定着手段と前記加圧手段が当接する位置から前記温度検知手段までの距離より長くし、前記転写材検出手段が転写材のジャムを検出した場合に、転写材の前記定着手段への巻きつきの有無を判断する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１、２、３のいずれかに記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置に関し、特に、複写機、FAX、プリンタ等の画像形成装置における定着装置のエラー処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のプリンタなどにおいては、紙詰まりを検出するジャム検知手段として、定着装置内の転写材搬送方向において、ニップ部から見て上下流に、それぞれ搬送される転写材の有無を検知するセンサレバーを設け、画像装置本体側へ該センサレバーにより投受光素子間の光路がオン・オフされる透過型フォトインタラプタを配置し、上流側のセンサがオンしてから所定時間が経過しても、下流側のセンサが転写材の通過を検知しない場合には、ジャム発生と判断する等といった構成が用いられてきた。
【０００３】
しかしながら、上述のジャム検知手段では、ジャムを起こした場合、ジャムの状態が定着装置付近であるというだけで、転写材の搬送遅れによるジャムなのか、定着ローラへの紙の巻きつきジャムなのかという判断が出来ない。巻きつきジャムが発生した場合に、ジャム処理において、ユーザーが定着ローラに巻きついた転写材を認識できず、再びカバー開閉による復帰操作を行うと、巻きついた転写材の影響で、温度検知手段が正常な温度を検出できず、最悪の場合、発煙／発火等が起こる可能性がある。
【０００４】
この対策方法として、軟化判別装置により、加熱部が軟化したと判別される場合、転写材が定着ローラに巻きついた判断する方法がある。また、非接触の温度検知手段を用い、温度を所定値と比較して、転写材が定着ローラに巻きついたと判断する方法もある。以下に、転写材巻きつき検知技術の従来例をあげる。
【０００５】
特許文献１に開示された「定着装置」は、温度変化により、巻きつきジャムを検出する、画像形成装置の定着装置である。熱ローラと圧ローラの聞に転写紙を挟圧して、転写紙上に形成されたトナー像を加熱定着させる。熱ローラの転写紙通過領域の外周面に、温度検出子を接触させて、熱ローラの温度を検出し、検出温度の変化を演算する。温度変化が所定値より急激である時、熱ローラに転写紙が巻きついたと判断する。
【０００６】
特許文献２に開示された「定着器の用紙巻き付き検知装置」は、記録装置に使用された定着器の用紙巻き付き検知装置である。用紙ジャム発生を迅速に検知し、用紙の焦げ、発煙等の発生を防止する。ヒートロールの温度が、目標設定温度より極めて低い温度よりさらに低い時、ヒータをオフにして、排紙ジャムの判断を行う。排紙ジャムであれば、ヒートロールに用紙が巻き付いたものと判断する。排紙ジャムでなければ、ヒータの断線であると判断する。ヒートロールの温度が、目標設定温度より極めて低い温度より高い時、排紙ジャムの判断を行う。排紙ジャムであれば、定着器以降の用紙搬送路に用紙詰まりがあったものと判断する。
【０００７】
特許文献３に開示された「定着装置」は、定着ローラに記録紙が巻きついたことを速やかに検出して、定着ローラの異常昇温や定着装置の破壊を防止するものである。所定の目標温度に温度制御される定着ローラ間に記録紙を通すことにより、記録紙上の画像を定着する。通紙幅内の定着ローラの表面温度を、非接触温度センサで検出する。非接触温度センサの検出温度が所定の警告温度以下になると、記録紙が定着ローラに巻きついたと判定する。記録紙が定着ローラに巻きついたと判定されると、定着ローラの加熱ヒータをオフにし、定着ローラの駆動を停止する。
【０００８】
特許文献４に開示された「加熱装置及び画像形成装置」は、定着装置のジャム発生初期においてジャム発生を検知し、記録紙の巻き付きジャムやアコーディオンジャムによる装置の破損を防止するとともに、ジャム処理性を向上させたものである。移動方向に対してニップ部の下流側で、非接触サーミスタにより定着フィルムの表面温度を検知し、定着フィルムの温度を制御する。ニップ部に記録紙を搬送する際に、記録紙が正常にニップ部を通過するときの温度よりも、非接触サーミスタの検知温度が低い場合に、巻き付きジャムが発生したと判断する。また、ニップ部への通紙タイミングから一定時間経過しても、検知温度が低下しない場合に、排紙遅延ジャムであると判断する。
【０００９】
特許文献５に開示された「画像形成装置」は、記録シートが定着装置へ巻きつくことを防止するとともに、定着装置に対する耐熱性を有する記録シートへの画像形成を行うことができる画像形成装置である。感光体上に形成されたトナー像を、記録シートに転写する。記録シートに担持されたトナー像を、定着ローラを備えた定着装置で熱定着する。この画像形成装置において、搬送制御装置で、記録シートの搬送を制御する。定着ローラの熱定着により、記録シートが定着ローラに巻きつくか否かを、記録シート判別手段で判別する。記録シート判別手段により、記録シートが定着ローラに巻きつくと判別される場合は、搬送制御装置により、記録シートを加熱状態の定着装置に搬送しないように制御する。
【００１０】
特許文献６に開示された「定着部の用紙巻き付き検知方式」は、定着部内の回転ロールに巻き付いた用紙を早期に発見し、巻き付いた用紙によって他の部材が損傷しないようにし、用紙片の落下などを無くし、ジャム時の修復を容易にし、ジャム発生後の２次的な障害を防ぐものである。カット紙印刷装置等の定着部において、接触式温度センサと非接触式温度センサで、加熱機能を有する回転ロールの表面温度を検知して、回転ロールの表面温度を、所望の温度に制御する。装置の電源投入時や用紙ジャム等の発生後等に、回転ロールの温度を均一にするために、回転ロールを回転させる。その際、接触式温度センサと非接触式温度センサによって、回転ロールの表面温度を検知する。両センサによる検知温度差が一定値を越えた場合は、回転ロールへの用紙巻き付きと判断する。
【００１１】
【特許文献１】特開平2-1414785号公報
【特許文献２】特開平6-89067号公報
【特許文献３】特開2001-109319号公報
【特許文献４】特開2003-255753号公報
【特許文献５】特開2003-262995号公報
【特許文献６】特開2004-258581号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記従来の方法では、温度検知手段以外に軟化判別装置や非接触の温度検知手段を用いているため、定着装置としては高価なものになるという問題がある。本発明の目的は、上記従来の問題を解決して、安価な構成で転写材の巻きつきを検出することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明では、定着装置を、加熱手段によって加熱され用紙上のトナー像を定着させる回転駆動可能な定着手段と、定着手段に当接／従動し転写材を加圧／搬送する加圧手段と、定着手段表面に当接し温度を検知する温度検知手段と、温度検知手段で測定された温度から用紙が定着手段を通過する際の最高温度と最低温度を求め、最低温度から最高温度までの温度差を求める制御手段と、しきい値と温度差を比較し温度差がしきい値を上回った場合に転写材の定着手段への巻きつきが発生したと判断する制御手段とを具備する構成とした。
【発明の効果】
【００１４】
上記のように構成したことにより、定着装置において、温度制御用の温度検知手段を、転写材の巻きつき検知手段として併用できるので、安価な構成で転写材の定着手段への巻きつきを検出でき、発煙・発火等を防止して安全性を高めることができる。さらに、正確なジャム位置をユーザーに知らせることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図６を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
本発明の実施例１は、定着ローラ（定着手段）を通過する際の用紙の最低温度から最高温度までの温度差がしきい値を上回った場合に、転写材が定着ローラへ巻きついたと判断する定着装置である。
【００１７】
図１（ａ）は、本発明の実施例１における定着装置を備えたレーザビームプリンタの概略構成を示す断面図である。図１（ａ）に示すレーザビームプリンタは、装置本体の略中央部に、３本のローラで支持駆動されるベルト状感光体１を配置している。そのベルト状感光体１の周囲には、帯電ローラ２、トナー現像ユニット３、転写ローラ４、クリーニングユニット５等が配設される。また、トナー現像ユニット３の上方には給紙カセット７が設けられ、ベルト状感光体１の左上方には定着ユニット10が設けられている。そして、装置本体内の下部位置に光書き込みユニット９が配置されている。
【００１８】
このように構成されたレーザビームプリンタにおける画像形成動作について簡単に説明する。図中反時計回りに駆動されるベルト状感光体１は、帯電ローラ２により均一に帯電され、画像信号に基づいて変調されたレーザ光Ｌが光書き込みユニット９よりベルト状感光体１に照射され、感光体１上に静電潜像が形成される。その潜像は、トナー現像ユニット３よりトナーが付与されて可視化される。
【００１９】
一方、給紙カセット７から給紙ローラ８により給送された記録紙は、レジストローラ６によりタイミングを取られて送出される。その記録紙上に、感光体１上のトナー像が転写ローラ４の作用によって転写される。トナー像転写後の感光体１は、クリーニングユニット５により残留トナーが除去された後、残留電荷が除去されて、次の画像形成に備える。また、トナー像が転写された記録紙は、定着ユニット10に送られ、定着ユニット10によりトナー像が用紙上に定着される。そして、記録紙は、排紙ローラ16により排紙トレイ17に排出される。
【００２０】
図１（ｂ）は、定着ユニット10の構成を示す断面図である。図１（ｂ）に示すように、内部にハロゲンランプ12（以下、ヒータという）を備えた定着ローラ（ヒートローラ）11に、加圧ローラ13が圧接されている。定着ローラ11には、温度検出素子であるサーミスタ14と、クリーニングローラ15が、接触して配置されている。なお、定着ローラ11は、ヒータを内蔵する方式以外のもの、例えば、ローラ自体がセラミックヒータとして構成されたものなどでも良い。
【００２１】
画像形成時、定着ローラ11は、図示しない電源部より給電されて加熱されて高温となっている。トナー像が転写された記録紙が搬送されてきた時に、定着ローラ11と加圧ローラ13により記録紙を挟持搬送し、熱と圧力とによりトナーを用紙に溶着して定着させ、ユニット外に排出する。
【００２２】
図１（ｃ）は、定着ユニット及び制御部の電気的接続を示すブロック図である。図１（ｃ）に示すように、制御手段であるCPU20のA/D変換入力ポートには、サーミスタ14と抵抗18で分圧された電圧が入力される。定着ローラ11の温度変化は、電圧値の変化としてCPU20により検出される。CPU20は、検出値Ｔcを制御値Ｔdと比較し、Ｔc＜Ｔdの場合は、予め定められた設定温度となるように、ヒータ制御信号をONにし、出力ポートよりSSR（ソリッドステートリレー）19を介して、定着用のヒータであるハロゲンランプ12のスイッチングを行い、定着ローラの温度制御を行う。なお、定着温度とは、定着ローラ11の表面温度のことを表し、この例では、定着設定温度を一般的な180℃とする。
【００２３】
上記のように構成された本発明の実施例１における定着装置の動作を、図２のフローチャートを参照しながら説明する。温度検知手段（サーミスタ14）で測定された温度から、用紙が定着手段（定着ローラ11）を通過する際の最高温度と最低温度を求める。さらに、最低温度から最高温度までの温度差を求める。この制御は、転写材の先端が定着装置に突入してから開始され、転写材の後端が定着装置を抜けるまで、20ミリ秒毎に実行される。
【００２４】
ステップ１で、転写材が定着装置に突入した直後かどうかを確認する。直後であった場合は、ステップ２で、その転写材の最初の測定データである現在の測定温度を、初期化の意味で、最高温度と最低温度の両方として格納する。突入直後でない場合は、ステップ３で、現在の温度と、格納されている最高温度とを比較し、現在の温度のほうが高ければ、ステップ４で、その値を新しい最高温度として格納する。現在の温度が最高温度よりも低い場合は、次に、ステップ５で、最低温度との比較を行う。現在の温度のほうが低ければ、ステップ６で、その値を新しい最低温度として格納する。最高温度と最低温度の比較処理を終了したら、次に、ステップ７で、温度差を求める処理を行う。最高温度から最低温度を減算した値を、温度差として格納する。温度差を算出したら、次に、ステップ８で、転写材の巻きつき検出処理を実行する。
【００２５】
図３のフローチャートを参照しながら、転写材巻きつき検出の処理手順を説明する。ステップ11で、温度差としきい値を比較する。ここで、しきい値には、実際に転写材が定着ローラに巻きついたと想定した時の温度差を設定しておく。比較方法としては、温度差としきい値の大小関係を求め、温度差がしきい値よりも小さい場合は、転写材が定着ローラに巻きついていないと判断し、転写材巻きつき検出処理を終了する。逆に、しきい値以上の場合は、定着ローラに転写材が巻きついていることになり、巻きつきジャムと判断し、ステップ12で、コントローラ等へ巻きつきジャムを通知し、ユーザーに知らせる等の処理を行う。
【００２６】
以上に説明したように、実施例１では、温度検知手段を転写材の巻きつき検知として併用できるので、安価に転写材の巻きつきを検知でき、発煙・発火等を防いで安全性を高めることができる。また、正確なジャム位置をユーザーに知らせることもできる。
【実施例２】
【００２７】
本発明の実施例２は、温度差のしきい値を、ユーザーから指示された転写材の厚さ毎に設定し、定着ローラ（定着手段）を通過する際の用紙の最低温度から最高温度までの温度差がしきい値を上回った場合に、転写材が定着ローラへ巻きついたと判断する定着装置である。
【００２８】
本発明の実施例２の定着装置の基本的な構成は、実施例１と同じである。実施例２における定着装置の動作を、図４を参照しながら説明する。図４は、転写材の厚さ毎に、転写材が正常に定着装置を通過した際の温度差と、定着手段に巻きついた際の温度差を示す表である。図４の表から分かるように、転写材の厚さによって、正常に通過した際と巻きついた際の温度差に違いがある。この違いは、転写材の厚さが異なることによる熱容量（空気を含む）の違いを表している。定着ローラに巻きつく転写材の厚さが異なる場合に、同じしきい値を設定すると、転写材の厚さによっては誤検出する恐れが生じる。そのため、転写材の厚さ毎に、しきい値を設定したほうが好ましい。実施例２においては、図４の表中に示された巻きつき時の温度差の値を、しきい値として使用している。
【００２９】
以上のように、しきい値が、ユーザーから指示された転写材の厚さ毎に設定されていることで、転写材が巻きついた場合の温度低下が、転写材の厚さ毎に異なることによる違いを吸収でき、転写材の巻きつきを精度良く検出することができる。
【実施例３】
【００３０】
本発明の実施例３は、使用するトナーがオイルレストナーであり、定着ローラ（定着手段）を通過する際の用紙の最低温度から最高温度までの温度差がしきい値を上回った場合に、転写材が定着ローラへ巻きついたと判断する定着装置である。
【００３１】
本発明の実施例３の定着装置の基本的な構成は、実施例１と同じである。トナーにWAXを含有したオイルレストナーを使用すると、オイルを定着手段に塗布した構成のものよりも、同じ通紙・環境条件下で、転写紙の定着手段への巻きつきが、若干発生しやすくなる傾向にある。そこで、実施例１、２の構成を、オイルレストナーに対して適用する。これにより、定着ローラへの転写材の巻きつきジャムを正確に検知して、ユーザーに知らせることができる。発煙・発火等を防いで、安全性を高めることができる。
【実施例４】
【００３２】
本発明の実施例４は、転写材のジャムを検出した際に、定着ローラ（定着手段）を通過する際の用紙の最低温度から最高温度までの温度差がしきい値を上回った場合に、転写材が定着ローラへ巻きついたと判断する定着装置である。
【００３３】
本発明の実施例４の定着装置の基本的な構成は、実施例１と同じである。ジャム検知手段を備えた点が異なる。図５は、実施例４における温度測定手段と転写材検出手段の位置関係を示す図である。図５を参照しながら、実施例４の定着装置の動作を説明する。転写材検出手段は、光透過型センサ（フォトインタラプタ）と、センサを遮光するアクチュエータとで構成されている。転写材がアクチュエータに当たると、センサを遮光するよう構成されている。図示しない他の転写材検出手段が、定着装置上流に配置されている。そのセンサが転写材先端を検出してから所定時間内に、定着下流側に配置された転写材検出手段が転写材先端を検出しない場合、定着付近ジャムと判断して、印字動作を終了する。
【００３４】
ただし、この場合、転写材が定着装置もしくは定着装置下流の転写材検出手段に到達していないだけなのか、転写材が定着ローラに巻きついているのか判断できない。そこで、転写材の巻きつき検知の結果を用い、転写材が定着ローラに巻きついているかどうかを判断する。しかし、定着ローラと加圧手段の当接位置から、転写材検出手段までの距離（Ｌ[mm]とする）が、定着手段と加圧手段の当接位置から温度検出手段までの距離（Ｓ[mm]）より短いと、転写材が定着ローラに巻きついている場合に、転写材が温度測定手段に到達しないため、正確な温度差を求めることができず、転写材の巻きつきを検出できない。そこで、転写材の巻きつきを検出するために、Ｌ＞Ｓの関係が必要となる。これにより、定着付近ジャムが発生した時点で、転写材が定着ローラに巻きついているかどうかを判断できる。
【００３５】
次に、図６のフローチャートを参照しながら、転写材が定着ローラへ巻きついたことを判断する方法について説明する。最高温度と最低温度との温度差を求める処理までは、図２のフローチャートと同じである。温度差を求めた後に、ステップ28で、定着付近ジャムが発生したかどうかを判断する。定着付近ジャムが発生していない場合は、そのまま処理を終了する。定着付近ジャムが発生した場合は、ステップ29で、転写材の巻きつき検出処理を実行し、処理を終了する。転写材の巻きつき検出処理は、実施例１で説明した図３のフローチャートの動作と同じである。転写材の巻きつきを検出した場合は、図示しないが、その情報をコントローラ等に通知し、ユーザーに知らせることが可能となる。
【００３６】
以上のように、実施例４では、定着装置におけるジャム発生時に、定着ローラに転写材が巻きついたことをユーザーに確実に報知でき、発煙・発火等を防止でき、安全性が高くなる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の定着装置は、複写機、FAX、プリンタ等の画像形成装置における定着装置のエラー処理を行う装置として最適である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例１のおける定着装置を備えるレーザビームプリンタの断面図と、定着ユニットの断面図と、定着ユニット及び制御部の電気的接続を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１のおける定着装置を備えるレーザビームプリンタの動作手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例１のおける定着装置で転写材巻きつきを検出する制御フローチャートである。
【図４】本発明の実施例２のおける定着装置でしきい値の基準とする温度差の表である。
【図５】本発明に実施例４おける定着装置の温度測定手段と転写材検出手段の位置関係を示す図である。
【図６】本発明に実施例４おける定着装置で転写材巻きつきを検出する制御フローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１・・・ベルト状感光体、２・・・帯電ローラ、３・・・トナー現像ユニット、４・・・転写ローラ、５・・・クリーニングユニット、６・・・レジストローラ、７・・・給紙カセット、８・・・定着ユニット、９・・・光書き込みユニット、10・・・定着ユニット、11・・・定着ローラ（ヒートローラ）、12・・・ハロゲンランプ（ヒータ）、13・・・加圧ローラ、14・・・サーミスタ、15・・・クリーニングローラ、16・・・排紙ローラ、17・・・排紙トレイ、18・・・抵抗、19・・・SSR、20・・・CPU。
【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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