(57)【要約】【課題】センサの経時劣化やパターンの汚れ等の発生に際しても、フィルムの回転速度を正確に制御することができるる画像形成装置を提供する。【解決手段】円周方向に回転する円筒状フィルムを有するフィルム加熱方式の定着装置を備えた画像形成装置において、円筒状フィルムに設けたパターンと、パターンを検知し電気信号に変換するセンサと、センサの出力Ｓ２１からその平均値に比例する信号を生成する信号生成手段（７０２、７０１）と、センサの出力を、信号生成手段で生成した信号を閾値として検出した検出値Ｖ７０６にもとづいて、円筒状フィルムの円周方向の回転速度を導出する回転速度導出手段７０１と、回転速度導出手段で導出した回転速度が所要の速度になるように制御する制御手段Ｓと、を備えた画像形成装置により前記課題を解決する。【選択図】図１
2007102083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周方向に回転する円筒状フィルムを有するフィルム加熱方式の定着装置を備えた画像形成装置において、
前記円筒状フィルムに設けたパターンと、
前記パターンを検知し電気信号に変換するセンサと、
前記センサの出力からその平均値に比例する信号を生成する信号生成手段と、
前記センサの出力を、前記信号生成手段で生成した信号を閾値として検出した検出値にもとづいて、前記円筒状フィルムの円周方向の回転速度を導出する回転速度導出手段と、
前記回転速度導出手段で導出した回転速度が所要の速度になるように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記センサは反射型センサであり、前記パターンは前記円筒状フィルムの非通紙部に設けることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記円筒状フィルムはエンドレスフィルムであり、前記パターンは前記エンドレスフィルム上に塗布されていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状フィルムを有するフィルム加熱方式の定着装置を備えた画像形成装置に関し、特にその円筒状フィルムの周速の検出に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真複写機等の画像形成装置における画像加熱定着装置の実用的装置の１つとして、円筒状の定着フィルムを用いたフィルム加熱方式の装置がある。
【０００３】
例えば、フィルム上に設けた孔またはマークを、フォトインタラプタまたは反射型フォトセンサを用いて周期的に検知し、フィルムの周速を検知している（特許文献１参照）。
【０００４】
それは、図８に示すようであって、特許文献１の実施例に係る定着装置の側面図である。エンドレスフィルム１５の片側端部（非通紙部）には反射型センサ８２０の光を遮光するためのマスキング処理（図に斜線にて示す）が縁全周囲に亘って施されており、その上には光を反射し易い白色のパターン８１９が等間隔で印刷されている。
【０００５】
而して、エンドレスフィルム８１５が図８の矢印ｂ方向に回動駆動されると、反射型センサ８２０はＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことになり、そのＯＮ／ＯＦＦの周期はエンドレスフィルム８１５の周速によって変化する。そこで、このＯＮ／ＯＦＦの周期を読み取ることによってエンドレスフィルム８１５の周速を検知する。そして、エンドレスフィルム８１５の周速が感光ドラム９４（図９参照）の周速と同じになるように、加圧ローラ８１４を駆動するモータを不図示のマイクロコンピュータによって制御する。この結果、定着装置９１１での転写紙の搬送速度を常に一定に保つことができ、安定した画像を供給することができる。
【特許文献１】特開平８−１９０２９８号公報（第２４段落、図４および第１４段落、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のような従来の電子写真装置におけるフィルム加熱方式の装置において、反射型センサ８２０の検知をフィルム８１５の非通紙部にて行っているため、トナー等による汚れの影響は受けにくい。しかし装置内部のエアフローによるトナーの飛散等によるパターンの汚れは完全には防止できない。また、反射型センサを用いた場合発光素子の経時変化による発光量の減衰は避けようがない。これらの影響によりセンサ検出信号の精度劣化が生じるといった問題がある。
【０００７】
一方、フィルム加熱方式の装置においては、加熱による加圧ローラ及びフィルム支持部材の熱膨張によるフィルム長の変動が起き易い。それによる速度変動は前記センサ信号の精度劣化が生じた際に正確に検知することは難しいといった問題が挙げられる。
【０００８】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、センサの経時劣化やパターンの汚れ等の発生に際しても、フィルムの回転速度を正確に制御することができるる画像形成装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため本発明では、画像形成装置を次の（１）のとおりに構成する。
【００１０】
（１）円周方向に回転する円筒状フィルムを有するフィルム加熱方式の定着装置を備えた画像形成装置において、前記円筒状フィルムに設けたパターンと、前記パターンを検知し電気信号に変換するセンサと、前記センサの出力からその平均値に比例する信号を生成する信号生成手段と、前記センサの出力を、前記信号生成手段で生成した信号を閾値として検出した検出値にもとづいて、前記円筒状フィルムの円周方向の回転速度を導出する回転速度導出手段と、前記回転速度導出手段で導出した回転速度が所要の速度になるように制御する制御手段と、を備えた画像形成装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、フィル上に設けたパターンの汚れやセンサの経時劣化などによるセンサ出力の変動に強い、パターン検知構成を提供できる。これによりフィルムの回転周期を確実に検出し、その回転速度を正確に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００１３】
先ず、実施例１である“画像形成装置”の全体構成から説明する。
図２は、本実施例の内部構造を示す断面図である。本画像形成装置は、画像形成装置本体Ａの各部に、スキャナ部Ｂ、画像形成部Ｃ、シートデッキＤを備える構成となっている。画像形成装置本体Ａは、その上部にブック原稿の画像情報を読み取る画像読取部分であるスキャナ部Ｂを有し、その下部に画像形成部分となる画像形成部Ｃを有し、更にその下部にシートデッキＤを組み付けて構成されている。
【００１４】
前記構成を詳述すると、スキャナ部Ｂは、走査系光源２０１、プラテンガラス２０２、画像形成装置本体Ａに対して開閉可能な原稿圧板２０３、ミラー２０４、レンズ２０５、受光素子（光電変換素子）２０６、及び画像処理部などを有して構成されている。そして、プラテンガラス２０２上に本／厚紙／カール紙等のブック原稿やシート状原稿などを原稿面を下側にして載置し、原稿圧板２０３により背面を押圧して静止状態でセットする。不図示の読取開始キーを押すと、走査系光源２０１がプラテンガラス２０２の下部を矢印ａ方向に走査して原稿面の画像情報を読み取る。走査系光源２０１により読み取られた原稿の画像情報は画像処理部で処理され、電気信号に変換されて、画像形成部Ｃのレーザスキャナ１１１に伝送される。
【００１５】
ここで、画像形成装置本体Ａは、画像形成部Ｃのレーザスキャナ１１１に画像処理部の処理信号を入力すれば複写機として機能し、外部装置（コンピュータ）の出力信号を入力すればプリンタとして機能する。また、画像形成装置本体Ａは、他のファクシミリ装置からの信号を受信したり、画像処理部の信号を他のファクシミリ装置に送信したりすれば、ファクシミリ装置としても機能する。
【００１６】
一方、画像形成部Ｃの下部にはシートカセット１が装着されており、このシートカセット１は、下段カセット１ａと上段カセット１ｂの２個で１つの給送ユニットとして構成されている。本実施例では、２つの給送ユニットＵ１、Ｕ２を装着して４個のカセットを装着するようにしている。そして、上方に位置する１つの給送ユニットＵ１は、画像形成装置本体Ａに対して着脱可能に取り付けられ、下方の給送ユニットＵ２は、シートデッキＤに着脱可能に取り付けられている。
【００１７】
前記下段カセット１ａ、上段カセット１ｂの内部に収容されたシート（被記録材）は、後述するように給送回転体となるピックアップローラ３により繰り出され、フィードローラ４とリタードローラ５との協動作用により１枚ずつ分離、給送された後、搬送ローラ１０４、１０５によって搬送され、レジストローラ１０６に導かれ、該レジストローラ１０６によって画像形成動作に同期するようにして画像形成部Ｃへと給送される。
【００１８】
また、前述のシートカセット１とは別に、手差しトレイが画像形成装置本体Ａの側面に配置されており、手差しトレイ上のシートＳは手差し給紙ローラにより、レジストローラ１０６へと繰り出される。
【００１９】
画像形成部Ｃは、電子写真感光ドラム１１２、画像書き込み光学系１１３、現像器１１４及び転写帯電器１１５等を有して構成されている。そして、帯電器により一様に帯電された感光体ドラム１１２の表面に、レーザスキャナ１１１から射出された画像情報に対応するレーザ光が画像書き込み光学系１１３により走査されて潜像を形成する。この潜像に現像器１１４によりトナー画像が形成されて、レジストローラ１０６により感光体ドラム１１２の回転に同期して搬送されたシートの第１面に、転写帯電器１１５によりトナー画像が転写される。
【００２０】
図中１１７はトナー画像が形成されたシートを搬送する搬送部、１１８は定着装置、１１９は排出ローラである。トナー画像が形成されたシートは、搬送部１１７により定着装置１１８に搬送されて、加熱及び加圧されてトナー画像がシート表面に定着された後、機外に配置されたソータ１２０に排出ローラ１１９によって排出、積載される。
【００２１】
また、シートの両面に画像を記録する場合には、定着装置１１８から排出されたシートが排出ローラ１１９に挟持され、シートの後端が分岐点２０７を通過した時点で該排出ローラ１１９を逆転する。これによりシートがシート両面トレイ１２１上に一旦載置された後、搬送ローラ１０４、１０５により搬送されて、レジストローラ１０６に到達し、反転されたシートは第２面に前述と同様にして画像が形成される。その後、ソータ１２０に排出、積載されるように構成されている。
【００２２】
次に、本実施例の要部である定着装置１１８周りの説明を行う。図３は画像形成装置本体Ａの画像転写部から定着部までの機構及び制御系の構成を示す説明図である。図４は定着装置１１８の加圧ローラ１８及び円筒状の定着フィルム１２のニップ部を上流側から見た斜視図である。
【００２３】
本画像形成装置は、ステイ１１、エンドレス耐熱性フィルム（定着フィルム、以下フィルムと略称）１２、フィルム加圧ローラ１８、反射型センサ２１、フォトインタラプタ（透過形フォトセンサ）２２、フォトインタラプタ２３を備えている。さらに、紙検知センサ２４、紙検知センサ２５、コントローラ１００、モータ速度制御装置１０１、感光体ドラム１１２、転写帯電器１１５、搬送部１１７、定着装置１１８、定着装置駆動用モータＭ２を備えている。
【００２４】
前記構成を詳述すると、定着装置１１８は、加圧部材駆動式、テンションレスタイプのフィルム加熱方式の加熱装置である。感光体ドラム１１２は、転写帯電器１１５に当接した状態で配設されている。転写帯電器１１５は、転写部Ｒを形成している。搬送部１１７は、トナー画像が形成された被記録材（用紙）を搬送する。紙検知センサ２４、２５には、それぞれ不図示のフラグ部が設けてあり、フォトインタラプタ２２、２３によって被記録材の到着及び通過を検知することができる。
【００２５】
ステイ１１は、耐熱性樹脂製の横長形状に構成されており、フィルム１２の内面ガイド部材となる。フィルム１２は、加熱体としてのヒータ１３を含む前記ステイ１１に外嵌させてある。このフィルム１２の内周長と、ヒータ１３を含むステイ１１の外周長は、フィルム１２の方を例えば３ｍｍ程度大きくしてある。従ってフィルム１２はヒータ１３を含むステイ１１に対して周長が余裕を持ってルーズに外嵌している。
【００２６】
フィルム１２は、熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるため、その膜厚は総厚４０〜１００μｍ程度としている。そして、耐熱性、離型性、強度、耐久性等のあるポリイミドフィルムの外周表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ等のフッ素樹脂に導電剤を添加したコート層を設けたものである。また、フィルム１２表面の通紙域外の一部には、反射材２０が塗布（コート）されている（図４参照）。
【００２７】
フィルム加圧ローラ１８は、ヒータ１３との間でフィルム１２を挟んで圧接ニップである定着部Ｎを形成し、フィルム１２を駆動する回転体である。そして、アルミニウム、鉄、ステンレス等の芯軸１９と、この芯軸１９に外装したシリコンゴム等の離型性の良い耐熱ゴム弾性体４０からなる肉厚３ｍｍ、外径２０ｍｍのローラ部とから構成されている。また、フィルム加圧ローラ１８の表面には、被記録材Ｐ、フィルム１２の搬送性、トナーの汚れ防止の理由から、フッ素樹脂を分散させたコート層を設けてある。
【００２８】
フィルム加圧ローラ１８の芯軸１９の端部が定着装置駆動用モータＭ２により駆動されることで、フィルム加圧ローラ１８は図４矢印の方向に回転駆動される。このフィルム加圧ローラ１８の回転駆動により、フィルム１２はその内面がヒータ１３の面に密着摺動しながら図４矢印の方向に回転駆動される。
【００２９】
反射型センサ２１は、フィルム１２の上方に取り付けられている。そして、反射型センサ２１は、フィルム１２表面にコートされている前述の反射材２０からの反射光を検知し、その検知信号をコントローラ１００に送っている。
【００３０】
反射型センサ２１から出力される検知信号は、図５に示すようにフィルム１２が一周するのに要する時間ｔｓを周期として、反射材２０を検知してピーク電圧Ｖｍを出力し、他のフィルムベース部では電圧Ｖｂを出力するアナログ信号である。コントローラ１００は、時間ｔｓとフィルム周長によりフィルム１２の回転速度を割り出すことができる。被記録材の搬送速度とフィルム１２の回転速度には相関があるため、フィルム１２の回転速度から実際の被記録材の搬送速度を予測することができる。
【００３１】
反射型センサ２１は、常にフィルム周期（フィルム１２の回転周期）を検知している。被記録材が紙検知センサ２４に到達すると、フォトインタラプタ２２がＯＮになる。このタイミングで最新のフィルム周期のデータをコントローラ１００が拾い上げる。そして、最新のフィルム周期を目標フィルム周期Ｔと比較を行い、定着駆動速度の増減を行う。つまり、フィルム１２の回転速度が目標の速さより速い場合は、コントローラ１００は、モータ速度制御装置１０１に信号を出力して定着装置駆動用モータＭ２の速度を落とす。フィルム１２の回転速度が目標の速さより遅い場合は、定着装置駆動用モータＭ２の速度を上げる。
【００３２】
図１はコントローラ１００の内部構成を示すブロック図である。コントローラ１００は、ＣＰＵ７０１、コンパレータ７０２及び７０３、抵抗７０４、７０５、コンデンサ７０６、７０７を備えている。
【００３３】
前記コントローラ１００の構成及び動作を図６及び図７を用いて説明する。ＣＰＵ７０１からコンパレータ７０２へ出力される信号Ｖ７０１は、デューティ比が０から１００％の間を２５６分解能で連続的に変化して出力するＰＷＭ信号である。そして、信号Ｖ７０１後段の抵抗７０４及びコンデンサ７０６により積分され、三角波信号Ｖ７０２に変換され、コンパレータ７０２へ入力される（図６、Ｖ７０２波形参照）。
【００３４】
反射型センサ２１からの信号Ｓ２１は同じくコンパレータ７０２へ入力され、前記三角波信号Ｖ７０２と比較されデューティの異なるＰＷＭ信号として出力される（図６Ｖ７０３波形参照）。この比較出力ＰＷＭ信号Ｖ７０３のデューティ変化点からＣＰＵ７０１側で、その時のＰＷＭ信号Ｖ７０１の値が認識される。このＰＷＭ信号Ｖ７０１の変化点であるＶ７０３＿Ｍｉｎ（Ｖ７０１の最小値）及びＶ７０３＿Ｍａｘ（Ｖ７０１の最大値）からＣＰＵ７０１内で平均値を算出する（図６参照）。それを信号Ｖ７０４のデューティ設定値として出力する。
ここで、信号Ｖ７０４は信号Ｖ７０１と同じくデューティ比を０から１００％の間を２５６分解能で設定可能なＰＷＭ信号である。
【００３５】
前述のＣＰＵ７０１内で信号Ｖ７０３の最大値、最小値から算出された平均値を基に設定されたデューティ比で出力されたＰＷＭ信号Ｖ７０４は、後段の抵抗７０５及びコンデンサ７０７により積分変換され、反射型センサ２１からの信号Ｓ２１の出力振幅の中心値となる電圧値をもつ閾値信号Ｖ７０５を生成する（図７、Ｖ７０５波形参照）。
【００３６】
反射型センサ２１からの信号Ｓ２１及び閾値信号Ｖ７０５は、ともにコンパレータ７０３に入力され、反射型センサ２１からの信号Ｓ２１の出力としてＶ７０６が比較出力される。この時信号Ｖ７０５は信号Ｓ２１の出力振幅の中心電圧値となるように常に追従した閾値電圧となる。
【００３７】
反射型センサ２１からの信号Ｓ２１の出力として信号Ｖ７０６はＣＰＵ７０１に入力され、反射材２０の検知信号として、周期が計測される。また、Ｓ２２、Ｓ２３は搬送部１１７に設けられた紙検知センサ２４、２５からの入力信号、Ｓ１０１Ａ、Ｓ１０１Ｂはモータ速度制御装置１０１への速度制御信号である。
【００３８】
以上説明したように、本実施例によれば、センサ出力にもとづいて検知レベルを可変するように構成したことで、フィル上に設けた反射材（パターン）の汚れやセンサの経時劣化などによるセンサ出力の変動に強い、パターン検知構成を提供できる。これによりフィルムの回転周期を確実に検出し、その回転速度を正確に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例１である画像形成装置におけるコントローラ１００の内部構成を示すブロック図
【図２】実施例１である画像形成装置の内部構造を示す断面図
【図３】実施例１である画像形成装置本体の画像転写部から定着部までの機構及び制御系の構成を示す図
【図４】実施例１である画像形成装置における定着装置の加圧ローラ及び定着フィルムのニップ部の構成を示す斜視図
【図５】実施例１である画像形成装置における反射型センサの出力信号を示す図
【図６】実施例１である画像形成装置におけるコントローラの内部入出力波形を示す図
【図７】実施例１である画像形成装置におけるコントローラの内部入出力波形を示す図
【図８】従来例の定着装置の側面図
【図９】従来例の画像形成装置の断面図
【符号の説明】
【００４０】
１２      定着フィルム
２０      反射材
２１      反射型センサ
１００    コントローラ
７０１    ＣＰＵ
７０２、７０３    コンパレータ
【図１】
2007102083.tif 000003
【図２】
2007102083.tif 000004
【図３】
2007102083.tif 000005
【図４】
2007102083.tif 000006
【図５】
2007102083.tif 000007
【図６】
2007102083.tif 000008
【図７】
2007102083.tif 000009
【図８】
2007102083.tif 000010
【図９】
2007102083.tif 000011