(57)【要約】【目的】シートに画像を定着させる定着装置において、定着フィルム等の回転体の厚さにばらつきがあっても回転体の厚さに応じた加熱動作を行うことができる定着装置およびそれを備えた画像形成装置を提供する。【構成】定着装置は、加熱体によって内側が加熱され、外側でトナー画像をシートに熱定着する回転体と、回転体の内側と外側の厚さに応じた加熱動作となるように加熱体を制御する制御手段と、を有する。また定着装置は、前記画像形成装置に対して着脱可能に構成されている。【選択図】        図３
2016014782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱体によって内側が加熱され、外側でトナー画像をシートに熱定着する回転体と、
前記回転体の内側と外側の厚さに応じた加熱動作となるように前記加熱体を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記回転体は、前記回転体の内側と外側の厚さを記憶する記憶手段を有し、
前記制御手段は、前記記憶手段から該厚さを読み出し、
該厚さが所定値よりも厚い場合は前記加熱体の温度を高く設定し、
該厚さが所定値よりも薄い場合は前記加熱体の温度を低く設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の定着装置において、
前記制御手段は、前記記憶手段から該厚さを読み出せない場合は、前記回転体の厚さに応じた加熱動作を行わないことを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項３に記載の定着装置において、
前記回転体の厚さに応じた加熱動作が行えない場合は、予め決められた加熱動作を行うことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記定着装置は、前記画像形成装置に対して着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシートに画像を定着させる定着装置およびそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来よりレーザビームプリンタに代表される電子写真方式に従って画像を形成する画像形成装置の定着装置は、薄膜耐熱性の定着フィルム等の回転体を通して加熱体の熱をシートに伝えることで、シート上に形成された画像を熱定着させるようになっている。加熱体の熱は回転体とシートを通じて放熱されるので、回転体やシートの厚さや材質によって熱伝導率に差が生まれる。そのため、定着時の温度が低いと画像がきちんと定着されない場合があり、逆に定着時の温度が高いとシートが熱で変形してしまうことがあるため、適切な温度で熱定着する必要がある。
【０００３】
特許文献１では、シートの厚さに応じて搬送速度を変更することで、シートに伝わる熱量を調整し、シートの厚さに適した熱定着を行う技術が公開されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３６２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、シートの厚さに適した温度制御を行うことはできたが、定着フィルム等の回転体の厚さについては考慮されておらず、回転体の厚さにばらつきがある場合、設定したい温度と実際にシートに伝わる温度が異なることがあった。
【０００６】
定着フィルム等の回転体は、一般的に厚さが60数μm〜80数μmのものが使用されることが多い。フィルム製造時の寸法公差が約10〜12%の場合、厚さのばらつきが最大約15μmあり、シートに伝わる温度のばらつきが約10℃ほど発生し、温度が低い場合は画像がきちんとシートに定着されなかったり、温度が高い場合はシートが熱で変形してしまうことが起こり得る。
【０００７】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたもので、定着フィルム等の回転体の厚さにばらつきがあっても実際の伝達温度に差が生じないように、回転体の厚さに応じた加熱動作となるように制御することができる定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、加熱体によって内側が加熱され、外側でトナー画像をシートに熱定着する回転体と、回転体の内側と外側の厚さに応じた加熱動作となるように加熱体を制御する制御手段と、を有する定着装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、定着フィルム等の回転体の厚さにばらつきがあっても回転体の厚さに応じた加熱動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の代表的な実施例である画像形成装置の構成を示す側断面図である。
【図２】定着器の内部構造とその制御構成を示す図である。
【図３】定着器の概略斜視図である。
【図４】定着器立上げ時のフィルム厚読み出し処理を示すフローチャートである。
【図５】温調時のヒータの温度−時間変化を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
以下の説明では、電子写真方式を用いて画像を形成する画像形成装置の一例としてレーザビームプリンタについて説明する。しかし、定着装置を着脱可能に備えた画像形成装置であれば、本発明はスキャナ機能を備えた複写機やさらにその複写機にファクシミリ機能を組み込んだ複合機等の他の画像形成装置にも適用可能である。
【００１２】
図１は本発明の代表的な実施例である電子写真方式に従って画像を形成する画像形成装置の１つであるレーザビームプリンタの構成を示す断面図である。
【００１３】
レーザビームプリンタ（以下、ＬＢＰ）１はＡＣ電源に接続されたパワーサプライ（ＰＳ）５から装置各部に必要な電力を供給する。
【００１４】
ＬＢＰ１での画像形成は次のように実行される。画像形成時、カセット１２に積載されたシートは供給ローラ７により一枚ずつ分離・供給され、搬送ローラ対１４により搬送路８に沿って感光ドラム３の位置まで搬送される。一方、外部より転送された画像データに従ってＣＰＵ１８の制御により光学ユニット４を駆動する。光学ユニット４は画像データに従ってビーム光を照射して感光ドラム３を走査し帯電した感光ドラム３に静電潜像を形成する。現像器１３はトナーによりその静電潜像をトナー像として顕像化する。そのトナー像はシートに感光ドラム３から転写される。
【００１５】
トナー像が転写されたシートは、さらに搬送路８に沿って定着器１０まで搬送され、定着器１０の内部のヒータを駆動してシート上のトナー像を加熱定着する。画像が定着されたシートは、搬送路１１を通り、排出口１５より装置外部に排出される。
【００１６】
コントローラ１００はＬＢＰ１の駆動制御部である。ＲＡＭ２０は、ＣＰＵ１８の作業領域及びデータの一時記憶領域である。ＲＯＭ２１は、ＬＢＰ１を駆動するためのファームウェアプログラムや、ファームウェアプログラムを制御するためのブートプログラムが書き込まれ、ＣＰＵ１８はそれらプログラムに従って各部を制御するようになっている。
ＡＳＩＣ８０は、制御信号８０９〜８１１によりそれぞれ対応するモータ８０１〜８０３を駆動する制御回路である。モータ８０１〜８０３が発生する駆動力８０４〜８０６を感光ドラム３、光学ユニット４、定着器１０に供給する。これにより感光ドラム３、光学ユニット４のポリゴンミラー（不図示）、定着器１０の加圧ローラ１０４を回転させることができる。
【００１７】
ＩＣチップ制御部３０はＩＣチップ読み書き部３１を制御し、ＩＣチップ３２（図３で後述）に情報を書き込んだり、記憶された情報を読み取ったりすることができる。
【００１８】
図２は定着器１０の内部構造（断面図）とその制御回路の構成を示す図である。
定着器１０には定着フィルム１０３と加圧ローラ１０４とが備えられ、定着フィルム１０３の内部にはステイホルダ（不図示） にヒータ１０２が固定して支持されている。定着フィルム１０３はそのステイホルダ（不図示）の外周を移動可能になっている。
【００１９】
加圧ローラ１０４はヒータ１０２に対向して定着フィルム１０３を挟んで所定のニップ幅のニップ部Ｎを形成し、トナー像ｔが乗ったシートＰを圧接するように設けられている。一方、定着フィルム１０３は、モータ８０３（図１）により駆動される加圧ローラ１０４の回転力により矢印ａの方向に回転する。一方、コントローラ１００のＣＰＵ１８は、ヒータ１０２に通電するよう制御し、定着フィルム１０３を所定の温度に加熱し、温度検出センサとしてのサーミスタ１０５の出力値を受信しながら、その温度を維持するように温度調節する。
【００２０】
画像が転写された時に負の反転現象によりマイナスに帯電している未定着トナー画像ｔが形成担持されたシートＰがニップ部Ｎに送られると、シートＰは定着フィルム１０３と加圧ローラ１０４とにより挟持され、未定着トナー画像ｔが定着フィルム１０３を介して加熱されてシートＰ上に定着される。
【００２１】
ニップ部Ｎを通過したシートは定着フィルム１０３の表面から剥離して搬送され、排出口１５（図１）より装置外部に排出される。
【００２２】
未定着トナー画像ｔがシートＰ上に定着せず、定着フィルム１０３に転写されることを防止し、トナーのオフセットやシートの汚れを防止して画像品質を維持することを目的として、定着フィルム１０３に対して、バイアス印加部５０１によりバイアス電圧が印加される。バイアス印加部５０１は交流バイアス印加部５０２と直流バイアス印加部５０３とから構成され、バイアス電圧を定着フィルム１０３に印加して定着フィルム１０３から未定着トナー画像ｔを引き離す作用をする。具体的には、バイアス印加部５０１により定着フィルム１０３を未定着トナー画像ｔと同極性に帯電させることで、シートＰ上の未定着トナー画像ｔと定着フィルム１０３との間で吸引力が発生することがないようにしている。
【００２３】
例えば、シートＰのマイナスに帯電した未定着トナー画像ｔに対応して定着フィルム１０３をマイナスに帯電させた場合には、未定着トナー画像ｔと定着フィルム１０３との間で静電的斥力が発生する。これにより、シートＰ上の未定着トナー画像ｔは定着フィルム１０３から押し離されて定着フィルム表面への転写が抑制され、静電的要因によるトナーのオフセットが防止できる。
【００２４】
なお、交流バイアス印加部５０２と直流バイアス印加部５０３はそれぞれ、ＡＣバイアス信号、ＤＣバイアス信号によりコントローラ１００のＣＰＵ１８によって制御される。
【００２５】
次に定着器１０の温度制御について説明する。
サーミスタ１０５は温度によって抵抗値が変化し、温度が高ければ抵抗値は小さく、逆に低ければ抵抗値が大きくなる特性を持っている。
【００２６】
コントローラ１００のＣＰＵ１８からのヒータ駆動信号５０６がロジック回路５０７を介してトライアック５０８へ出力され、ヒータ１０２によって定着フィルム１０３とニップ部Ｎを介してシートＰと未定着トナー画像ｔが加熱される。
【００２７】
図２に示すように、ヒータ１０２に当接される形でサーミスタ１０５は配置されているので、ヒータ１０２が加熱されることによりサーミスタ１０５の抵抗値が線形的に変化する。この抵抗値の変化を、プルアップ電圧Ｖｃｃ５１０と抵抗５１１でサーミスタ電圧ａ−２に変換する。サーミスタ電圧ａ−２はコントローラ１００のＡＮポートへ入力されＣＰＵ１８へ伝達される。
【００２８】
ＣＰＵ１８は、入力されたアナログ値をもとに、ＲＯＭ２１（図１）から電圧値−温度テーブルを読み出し、この温度データからトライアック５０８にフィードバックをかけて、トナーの定着に必要な温度になるようにヒータ１０２の温度制御（温調）を行う。
【００２９】
図５（ａ）は、設定温度がひとつの場合の温調時のヒータの温度−時間変化を表す図である。温調を開始すると、ヒータ温度が設定温度になるまで加熱し、設定温度に達したら、その温度を維持するように制御する。
【００３０】
図２に戻り、定着器１０が過昇温するのを防ぐためにロジック回路５０７とリレー５０９が設けられている。前述のように、ＣＰＵ１８からのヒータ駆動信号５０６をもとに、トライアック５０８によってヒータ１０２を加熱する。ヒータ１０２の加熱と共にサーミスタ１０５からの出力がサーミスタ電圧ａ−２となりＣＰＵ１８に入力され、フィードバッグ制御がかけられる。
【００３１】
しかしながら、ＣＰＵ１８を動作させる温度制御プログラムに不具合が発生した場合にはフィードバック制御がかけられないためヒータ１０２が駆動され続け、定着器１０が過昇温状態となる。このためロジック回路５０７は、サーミスタ電圧を、例えば、コンパレータなどの回路によって監視し、設定電圧（設定温度）を超えるとリレー５０９をＯＦＦする信号（ＯＦＦ信号）を出力してヒータ１０２への給電を遮断する。
また、トライアック５０８が短絡し故障した場合も同様に、ヒータ１０２が駆動され続け定着器１０が過昇温状態となることがある。このような状態が発生することを防止するため、ロジック回路５０７が作動しリレー５０９へＯＦＦ信号を出力し、ヒータ１０２への給電を遮断する。このようにして、定着器の過昇温が防止される。
【００３２】
次に、定着フィルム１０３の厚さ検知について図３を参照して説明する。図３は、図２の定着器１０を斜め上方向から見た概略斜視図であり、図２と同じ部分には同じ番号を付してある。
【００３３】
定着フィルムは製造工程においてフィルム厚が公差内でばらつくことがあり、フィルムのMax厚に合わせて温調制御を行った場合、実際のフィルム厚がMin厚の場合、定着温度が約10℃ほど高くなってしまうことが起こる。
【００３４】
本実施例では、図３に示すように、定着フィルムの製造工程において測定したフィルム厚を記憶する記憶手段としてのＩＣチップ３２を定着フィルム１０３の端部に有しているため、定着フィルムが交換された場合でも、適切な定着温度制御が可能になる。ＩＣチップ３２にはフィルム厚だけでなく、製造番号、製造年月日などを記憶するようにしても良い。
【００３５】
ＩＣチップ３２は、例えばＲＦＩＤなどのＩＣタグで、ＩＣチップ読み書き部３１は非接触でＩＣチップ３２の情報を読み取ったり、情報を書き込んだりすることができる。
【００３６】
図４（ａ）は、定着器立上げ時にＩＣチップ３２記憶されているフィルム厚を読み出して、フィルム厚に応じた立上げ処理を行うときのＣＰＵ１８のフローチャートである。
【００３７】
ＣＰＵ１８は、装置起動時または印刷ジョブ開始時に、定着器の立上げ処理を行う。Ｓ１０１にて、ＩＣチップ制御部３０は、ＩＣチップ読み書き部３１を介して定着フィルム１０３上のＩＣチップ３２の情報を読み出す。Ｓ１０１でＩＣチップ３２の情報が読み出せない場合は（Ｓ１０１でＮＧ）、定着フィルム１０３に何等かの異常があるとしてエラー終了する（Ｓ１０４）。
【００３８】
次にＣＰＵ１８は、Ｓ１０１でＩＣチップ３２の情報が読み出せた場合は（Ｓ１０１でＯＫ）、Ｓ１０２でコントローラ１００のＲＯＭ２１（図１）に記憶されている温調テーブルを参照する。図４（ｂ）は温調テーブルの例である。図４（ｂ）の例では、定着器の設定温度がフィルム厚（Ａ、Ｂ、Ｃ）によってａ、ｂ、ｃの３パターンに設定されている。フィルム厚Ｂはその定着フィルムの平均的なフィルム厚（標準厚）で、フィルム厚ＡはMax厚、フィルム厚ＣはMin厚であることを表している。
次に、ＣＰＵ１８はＳ１０３で、Ｓ１０２で決定した設定温度になるように温調を行う。
【００３９】
図５（ｂ）は、フィルム厚（Ａ、Ｂ、Ｃ）に応じた温調時のヒータの温度−時間変化を表す図である。本発明ではフィルム厚に応じた設定温度が設定されているので、図５（ｂ）に示すように、フィルム厚Ａ（Max厚）の場合は、定着温度が設定より約５℃ほど低くなってしまうことが起こるので、設定温度をフィルム厚Ｂ（標準厚）より約５℃高くする。フィルム厚Ｃ（Min厚）の場合は、定着温度が設定より約５℃ほど高くなってしまうことが起こるので、設定温度をフィルム厚Ｂ（標準厚）より約５℃低くする。
【００４０】
なお、図４のＳ１０４でＩＣチップの読み取りエラーになった場合は、フィルム厚Ｂ（標準厚）として温調を行うようにしても良い。
【００４１】
以上説明したように、実施例の画像形成装置によれば、定着フィルム等の回転体の厚さにばらつきがあっても回転体の厚さに応じた加熱動作を行うことができる。
【符号の説明】
【００４２】
１    レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）
３    ＩＣチップ制御部
１０  定着器
１８  ＣＰＵ
３１  ＩＣチップ読み書き部
３２  ＩＣチップ
１０２  ヒータ
１０３  定着フィルム
１０４  加圧ローラ
１０５  サーミスタ
８０１〜８０３  モータ
【図１】
2016014782.tif 000003
【図２】
2016014782.tif 000004
【図３】
2016014782.tif 000005
【図４】
2016014782.tif 000006
【図５】
2016014782.tif 000007