(57)【要約】【課題】定着ローラの構成に工夫を加え、ハロゲンヒータの出力光を光学センサで監視するという安価な構成でありながら、温度や汚染に依存しないことで検出精度を確保し、用紙の巻付き、紙詰まり及び定着ローラの回転異常を検出できる画像形成装置を提供する。【解決手段】定着ローラの端部開口から前記定着ローラに内挿されたヒータの出力光を検出する受光部と、前記定着ローラの回転に伴って前記ヒータから前記受光部への光路を所定周期で間歇的に遮断するスリット機構と、前記定着ローラへの通紙状態で前記光路を遮断し、非通紙状態で前記光路を開放するアクチュエータと、前記受光部の出力に基づいて前記ローラへの用紙の巻付き及び紙詰まりを検出する用紙検出部を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラの端部開口から前記定着ローラに内挿されたヒータの出力光を検出する受光部と、前記定着ローラの回転に伴って前記ヒータから前記受光部への光路を所定周期で間歇的に遮断するスリット機構と、前記定着ローラへの通紙状態で前記光路を遮断し、非通紙状態で前記光路を開放するアクチュエータと、前記受光部の出力に基づいて前記ローラへの用紙の巻付き及び紙詰まりを検出する用紙検出部を備えている画像形成装置。
【請求項２】
前記用紙検出部は、前記受光部の出力に基づいて前記定着ローラの回転異常を検出する請求項１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、互いに圧接するように配設された定着ローラと加圧ローラで挟圧搬送することにより用紙に担持されたトナー像を用紙に定着する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置の定着部では、互いに圧接するように配設された加熱体である定着ローラと加圧ローラで挟圧搬送することにより用紙に担持されたトナー像を用紙に定着する方式が多く採用されている。
【０００３】
しかし、上述の方式では、定着ローラによって用紙に担持されたトナーが加熱されたときに溶着し、用紙が定着ローラに巻付いたり、紙詰まりを引き起こす場合があった。
【０００４】
このような用紙の巻付きを検出する手段として、例えば特許文献１には、互いに圧接しながら回転自在に配設され、熱源を内包する定着ローラ対と、該定着ローラ対の近傍に配設された光学センサとを備え、該光学センサにより前記定着ローラ表面に照射した検出光の該表面から反射光量の変化量の大小によって、用紙が巻付いたか否かを検出することが開示されている。
【０００５】
具体的には、光学センサで受光した定着ローラ表面での反射光を電圧レベルに変換し、Ａ／Ｄコンバータで前記電圧レベルをデジタル信号に変換して監視し、用紙による反射光量の変化量によって用紙の巻付を検出する。
【特許文献１】特開平７−３１１５１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載された発明では、用紙と定着ローラの反射光量の変化量の大小に応じて、用紙の巻付きを検出するので、異常の検出の精度がセンサの温度特性に大きく左右される虞があった。
【０００７】
本発明の目的は、上述の問題に鑑み、定着ローラの構成に工夫を加え、ハロゲンヒータの出力光を光学センサで監視するという安価な構成でありながら、温度や汚染に依存しないことで検出精度を確保し、用紙の巻付き、紙詰まり及び定着ローラの回転異常を検出できる画像形成装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明による画像形成装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、定着ローラの端部開口から前記定着ローラに内挿されたヒータの出力光を検出する受光部と、前記定着ローラの回転に伴って前記ヒータから前記受光部への光路を所定周期で間歇的に遮断するスリット機構と、前記定着ローラへの通紙状態で前記光路を遮断し、非通紙状態で前記光路を開放するアクチュエータと、前記受光部の出力に基づいて前記ローラへの用紙の巻付き及び紙詰まりを検出する用紙検出部を備えている点にある。
【０００９】
定着ローラに内挿されたヒータの出力光の受光部への光路は、前記定着ローラの回転に伴ってスリット機構により所定周期で間歇的に遮断されるので、受光部は前記スリット機構よって遮断されないヒータの出力光を所定周期で受光することとなり、さらに、アクチュエータに備えた遮光板により前記定着ローラへの通紙状態で前記光路を遮断され、非通紙状態で光路を開放されるので、用紙検出部は受光部の出力に基づいて前記ローラへの用紙の巻付き及び紙詰まりを検出することができる。
【００１０】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記用紙検出部は、前記受光部の出力に基づいて前記定着ローラの回転異常を検出する点にある。
【００１１】
上述の構成によれば、受光部は定着ローラの回転に伴ってスリット機構により所定周期で間歇的にヒータの出力光を検出するので、用紙検出部は前記出力光の周期を監視することで定着ローラの回転の異常を検出できる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明した通り、本発明によれば、定着ローラの構成に工夫を加え、ハロゲンヒータの出力光を光学センサで監視するという安価な構成でありながら、温度や汚染に依存しないことで検出精度を確保し、用紙の巻付き、紙詰まり及び定着ローラの回転異常を検出できる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の画像形成装置の一例であるカラーデジタル複写機について説明する。
【００１４】
デジタル複写機は、原稿画像を読み取るスキャナと、スキャナで読み取られたＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の入力画像データからＹ（イエロー），Ｍ（マゼンダ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の出力画像データを生成する画像処理部と、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの四色に対応して各々設けられた感光体に夫々の色のトナー像を形成し、各トナー像を転写ベルトに重畳するように一次転写する画像形成部と、用紙収容部から給送された用紙に転写ベルト上のトナー像を二次転写する転写部と、用紙に転写されたトナー像を熱定着する定着部等の機能ブロックと、それらを電子制御するマイクロコンピュータを備えた制御部を備えている。
【００１５】
定着部は、図１（ａ）に示すように、加熱体であるハロゲンヒータ１０が内挿された定着ローラ１１と、定着ローラ１１に圧接配置された加圧ローラ１２と、定着後の用紙３０を定着ローラ１１から分離する分離爪１３を備えている。さらに、定着ローラ１１には表面温度を検出するサーミスタ１４が接触配置され、その出力が制御部に入力されている。
【００１６】
サーミスタ１４による検知温度が所定の定着温度となるように、制御部によりハロゲンヒータ１０が位相制御される。
【００１７】
定着ローラ１１の一端部に設けられた駆動伝達用の樹脂製のギア１５の端面には、周方向に沿って等間隔で複数のスリット１６が放射状に形成され、その側方に当該スリット１６を介してハロゲンヒータ１０の漏洩光を検出する受光部１７が配置されている。
【００１８】
受光部１７とスリット１６を結ぶ光路には、漏洩光を遮断する遮断姿勢（図中、破線で示す）と、漏洩光を通過させる退避姿勢（図中、実線で示す）に姿勢切替可能な遮光板１８が設けられ、定着部を通過する用紙３０によって当該遮光板１８を遮断姿勢と退避姿勢に切り替えるアクチュエータ１９が設けられている。
【００１９】
定着部を用紙が通過していない状態では、遮光板１８が退避姿勢に切り替えられて、定着ローラ１１の回転に伴なって回転するスリット１６を介してハロゲンヒータ１０の漏洩光が受光部１７により所定周期で検出され、定着部を用紙３０が通過している状態では、遮光板１８が遮断姿勢に切り替えられて、受光部１７によるハロゲンヒータ１０の漏洩光の検出が阻止される。
【００２０】
つまり、定着ローラ１１の端部開口から定着ローラ１１に内挿されたハロゲンヒータ１０の出力光を検出する受光部１７と、定着ローラ１１の回転に伴ってハロゲンヒータ１０から受光部１７への光路を所定周期で間歇的に遮断するスリット機構１６と、定着ローラ１１への通紙状態で光路を遮断し、非通紙状態で光路を開放するアクチュエータ１９が設けられている。
【００２１】
制御部は、受光部１７の出力に基づいて定着ローラ１１への用紙の巻付き及び紙詰まりを検出する用紙検出部として機能し、さらに、受光部１７の出力に基づいて定着ローラ１１の回転異常を検出する。
【００２２】
ここで、ハロゲンヒータ１０は制御部によって位相制御され、複写動作中には検出温度に基づく所定の点弧角で常に通電されているため、受光部１７で検出されるハロゲンヒータ１０の漏洩光は位相に応じて点滅するように検出されるが、受光部１７の出力にローパスフィルタを介して制御部に入力することにより、連続光として検出されるように構成している。
【００２３】
以下に詳述する。図１（ｂ）に示すように、定着ローラ１１には、一端部に形成されたキー溝２０に係合するキー２１が内周に突設されたフランジ２２が外嵌され、当該フランジ２２にギア１５が外嵌されている。フランジ２２とギア１５にも一対のキー２３とキー溝２４が形成され、ギア１５と定着ローラ１１が一体に軸芯ＣＬ周りを回転可能に連結されている。
【００２４】
ギア１５の端面には、上述した複数のスリット１６が形成され、中心部にはハロゲンヒータ１０を挿入する開口２５が形成されている。定着ローラ１１の他端部に設けられたフランジ２６の中央部にも開口が形成され、開口から突出したハロゲンヒータ１０の両端部電極が、定着部カバーに固定された一対の支持具２７によって支持されている。
【００２５】
用紙の搬送経路に沿って定着部の上流側には、転写部から搬送され、定着部に搬送される用紙を検出するフォトインタラプタでなるレジストセンサ２８が設置されている。
【００２６】
制御部５０は、図２に示すように、ＣＰＵ５２が組み込まれたマイクロコンピュータ５１と、ＣＰＵ５２により実行される制御プログラムや制御用のテーブルデータが格納されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）５３と、各機能ブロックを制御するための演算データや制御データが格納されるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）５４と、メインモータＭＭ及び各機能ブロックに設けられた負荷に制御信号を出力し、各機能ブロックに設けられたセンサからの信号を入力する入出力回路と、操作部を制御する操作制御部５５とデータ通信するための双方向のシリアル通信ライン５６等を備え、ＣＰＵ５２で実行される制御プログラムに基づいてデジタル複写機を統括制御して所定の画像形成プロセスを実行する。
【００２７】
制御部５０は、入出力回路を介してサーミスタ１４の検知温度を入力し、ハロゲンヒータ１０への駆動信号を出力し、メインモータＭＭを駆動して定着ローラ１１を駆動する。さらに、レジストセンサ２８で検出された用紙の検知信号や受光部１７で検出されたハロゲンヒータ１０の漏洩光に基づいて、定着ローラ１１への用紙の巻付き及び紙詰まりを検出し、さらに、受光部１７の出力に基づいて定着ローラ１１の回転異常を検出する。
【００２８】
以下に、制御部５０の一部である用紙検出部の動作について説明する。
【００２９】
図３（ａ），（ｂ）に示すように、定着部に通紙されていない状態では、アクチュエータ１９は退避姿勢であり、遮光板１８により光路ＬＬは遮断されず、光受光部１７は定着ローラ１１の回転速度に対応した一定のパルス信号を検出する。しかし、当該パルス信号が一定でなかったり、検出されないと、用紙検出部は定着ローラ１１の回転異常を検出する。
【００３０】
図３（ｃ），（ｄ）に示すように、定着部に通紙された状態では、アクチュエータ１９は遮断姿勢であり、遮光板１８により光路ＬＬは遮断され、受光部１７はパルス信号を検出しないので、用紙検出部は通紙中であることを検出する。
【００３１】
図４（ａ）に示すように、定着部に通紙された状態にもかかわらず、用紙３０によってアクチュエータ１９が遮断姿勢とならず、遮光板１８により光路ＬＬが遮断されず、受光部１７は定着ローラ１１の回転速度に対応した一定のパルス信号を検出することになり、用紙検出部は用紙３０が定着ローラ１１に巻付いていることを検出する。
【００３２】
図４（ｂ）に示すように、定着部に通紙され所定の時間が経過しても、用紙３０によってアクチュエータ１９が遮断姿勢から退避姿勢とならず、遮光板１８により光路ＬＬが遮断されたままであると、受光部１７は定着ローラ１１の回転速度に対応した一定のパルス信号を検出しないので、用紙検出部は用紙３０が正常に搬送されておらず紙詰まりを生じていることを検出する。
【００３３】
以下、上述の構成によるデジタル複写機の動作を、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００３４】
デジタル複写機の電源スイッチが投入されると、制御部５０は温度センサ１４による検出温度が所定の定着温度となるようハロゲンヒータ１０を点灯制御する。
【００３５】
制御部５０は、シリアル通信ライン５６を介して操作制御部５５からプリントサイズ情報や倍率情報を伴うスタートスイッチの操作情報を受信すると、メインモータＭＭを駆動し、画像形成部に備えた感光体周りの各エレメントを駆動して画像形成プロセスを起動するとともに、画像処理部、用紙収容部等を起動する。
【００３６】
制御部５０は定着ローラ１１近傍のレジストセンサ２８の入力値から定着部に通紙されていないことを確認し（ＳＡ１，ＳＡ２）、図６（ａ）に示すように、光受光部１７は定着ローラ１１の回転速度に対応した一定のパルス信号を検出する（ＳＡ３）。
【００３７】
図６（ｂ）に示すように、定着部に通紙されていないにもかかわらず、受光部１７で検出されるパルス信号が一定でない場合は、定着ローラ１１が正常に回転していないことになり、用紙検出部は定着ローラ１１の回転の異常を検出する（ＳＡ４）。
【００３８】
転写工程を経た用紙の先端が、定着ローラ１１近傍に備えられたレジストセンサ２８で検出されると（ＳＡ５）、制御部５０は、タイマ１及びタイマ２をセットしカウントスタートする（ＳＡ６，ＳＡ７）。
【００３９】
図７（ａ），（ｂ）に示すように、タイマ１は、レジストセンサ２８により用紙先端が検出されてから、アクチュエータ１９に用紙先端が到達する所要時間Δｔ１をカウントし、タイマ２はレジストセンサ２８により用紙先端が検出されてから、図８（ａ），（ｂ）に示すように、用紙後端がアクチュエータ１９を通過するまでの所要時間Δｔ２をカウントする。
【００４０】
図７（ａ）に示すように、タイマ１が所要時間Δｔ１をカウントすると（ＳＡ８）、用紙はアクチュエータ１９を退避姿勢から遮断姿勢に切り替え、遮光板１８が光路ＬＬを遮断するので、受光部１７がスリット１６からの漏洩光を受光しなくなる（ＳＡ９でＹＥＳ）。
【００４１】
図７（ｂ）に示すように、タイマ１が所要時間Δｔ１をカウントすると（ＳＡ８）、受光部１７がスリット１６からの漏洩光を検出するようであれば、遮光板１８が光路ＬＬを遮断していないことになり（ＳＡ９でＮＯ）、用紙がアクチュエータ１９を退避姿勢から遮断姿勢へ切り替えていないこととなり、用紙検出部は用紙が定着ローラ１１へ巻付きついていることを検出する（ＳＡ１０）。
【００４２】
図８（ａ）に示すように、タイマ２が所要時間Δｔ２をカウントすると（ＳＡ１１）、用紙はアクチュエータ１９を遮断姿勢から退避姿勢に切り替え、遮光板１８が光路ＬＬを遮断しなくなるので、受光部１７がスリット１６からの漏洩光を受光する（ＳＡ１２でＹＥＳ）。
【００４３】
図８（ｂ）に示すように、タイマ２所要時間Δｔ２をカウントすると（ＳＡ１１）、受光部１７がスリット１６からの漏洩光を検出しないようであれば、遮光板１８が前記光路ＬＬを遮断していることとなり（ＳＡ１２でＮＯ）用紙がアクチュエータ１９を遮断姿勢から退避姿勢へ切り替えていないこととなり、用紙検出部は定着部近傍で用紙が紙詰まりしていることを検出する（ＳＡ１３）。
【００４４】
尚、タイマ２はレジストセンサ２８により用紙先端が検出されてから、用紙後端がアクチュエータ１９を通過するまでの所要時間Δｔ２をカウントする構成について説明したが、これに限られない。用紙後端がアクチュエータ１９を通過するタイミングが検出できる構成であればよく、タイマ２はレジストセンサ２８により用紙後端が検出されてから、用紙後端がアクチュエータ１９を通過するまでの所要時間をカウントする構成であってもよい。
【００４５】
上述の実施形態では、用紙検出部が定着ローラ１１の回転異常を検出したとき、用紙の巻込みを検出したとき、用紙の紙詰まりを検出したときの動作について明示しなかったが、用紙検出部にこれらの異常が検出されたときは、制御部５０は一連の複写工程を停止し、操作部に備えた液晶表示部に異常を報知する等することができる。
【００４６】
上述の実施形態において、材特に質を明示していな部材については、樹脂、金属等から各部材の用途に適した材質が適宜選択される。
【００４７】
上述の実施形態では、本発明を適用した画像形成装置としてカラーデジタル複写機について説明したが、定着ローラ１１の加熱方法としてハロゲンヒータ等の発光する発熱体を利用する方式の画像形成装置であれば、本発明を適用することが可能であることは言うまでもない。つまり、カラー複合機などに対しても本発明は適用可能である。
【００４８】
尚、上述した実施形態は何れも本発明の一実施例に過ぎず、当該記載により本発明の範囲が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】（ａ）は、定着部の概略斜視図、（ｂ）は、定着ローラの概略分解図
【図２】制御部の説明図
【図３】（ａ）は、定着ローラに通紙していない場合の側面図、（ｂ）は、定着ローラに通紙していない場合の正面図、（ｃ）は、定着ローラに通紙した場合の側面図、（ｄ）は、定着ローラに通紙した場合の正面図
【図４】（ａ）は、用紙が定着ローラに巻付いた場合の側面図、（ｂ）は、用紙が定着ローラに巻付いた場合の正面図、（ｃ）は、用紙が紙詰まりした場合の側面図、（ｄ）は、用紙が紙詰まりした場合の正面図
【図５】用紙検出部による異常検出のフローチャート
【図６】（ａ）は、定着ローラの回転が正常である場合のタイムチャート、（ｂ）は、定着ローラの回転が異常である場合のタイムチャート
【図７】（ａ）は、定着ローラへの通紙が正常である場合のタイムチャート、（ｂ）は、定着ローラに用紙が巻付いた場合のタイムチャート
【図８】（ａ）は、用紙が正常に通紙された場合のタイムチャート、（ｂ）は、用紙が紙詰まりした場合のタイムチャート
【符号の説明】
【００５０】
１０：ハロゲンヒータ
１１：定着ローラ
１２：加圧ローラ
１４：サーミスタ
１６：スリット
１７：受光部
１８：遮光板
１９：アクチュエータ
２８：レジストセンサ
３０：用紙
５０：制御部
ＬＬ：光路
【図１】
2009128586.tif 000003
【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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【図８】
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