JP2002296953A

JP2002296953A - 定着装置・画像形成装置

Info

Publication number: JP2002296953A
Application number: JP2001095964A
Authority: JP
Inventors: Chuji Ishikawa; 忠二石川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-10-09
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: JP4689067B2

Abstract

(57)【要約】【課題】非接触型温度検知方式において、用紙の加熱
ローラへの巻き付きによる用紙ジャムを容易に検知し、
ジャムによる以降の被害が拡大することを防止できるよ
うにする。【解決手段】加熱ローラ上に用紙が無い場合のサーモ
パイルの出力状態と、加熱ローラ上に用紙がある場合の
サーモパイルの出力状態とを比較して記録材巻き付きの
異常を判断する。Ｖ₁は正常通紙の場合での出力値を示
している。サーモパイルの出力値がＶ₂以下になった
ら、制御手段はジャムと判断してヒータへの通電を停止
するとともに、装置の動作を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、未定着トナー像を
担持した記録材を通して定着を行う定着装置及び該定着
装置を備えた複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像
形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の定着装置として、例えば熱ロー
ラ方式のものが知られている。この方式では、例えば図
１０に示すように、内部に熱源としてのハロゲンヒータ
３０を有する加熱ローラ３２と、該加熱ローラ３２に対
向して圧接する加圧ローラ３４を有しており、加熱ロー
ラ３２と加圧ローラ３４のニップ部に未定着のトナー像
を担持した記録材としての用紙３６を通して熱と圧力に
より定着するようになっている。加熱ローラ３２の表面
に接触して温度検知手段としてのサーミスタ３８が設け
られており、該サーミスタ３８の検知情報に基づいて加
熱ローラ３２の温度を制御し、定着温度を一定に保つよ
うになっている。サーミスタ３８は、定着ユニット４０
の上カバー４０ａにビス４２で止められた板バネ４４に
支持されて加熱ローラ３２に押圧されている。符号４６
は分離爪を示す。

【０００３】このような接触式温度検知方式では、サー
ミスタ３８との接触により加熱ローラ３２の表面が傷付
けられる虞があり、傷が付いた場合には記録画像に傷跡
が写って記録文書として使用に耐え得ないものとなる。
また、このような傷が付いた加熱ローラ３２は交換しな
ければならないが、組付方式によっては加熱ローラ３２
だけでなく定着ユニット４０ごと交換しなければならな
い。このため、交換コストが高くつくという問題があっ
た。また、サーミスタ３８は、通常定着ユニット４０に
一体に取り付けられているので、定着ユニット４０の交
換の際にはサーミスタ３８も同時に廃棄することにな
り、コスト的且つ資源節約的面から好ましいものではな
かった。また、サーミスタ３８の場合には応答性が悪
く、精密な制御を行うことが困難であった。特に最近で
は、省エネのために待機時は低電力にしておき、使用時
のみ高速で立ち上がる定着装置が開発されており、これ
に伴ってサーミスタ３８よりも温度検知応答性の良い温
度検知手段が求められている。

【０００４】一方、従来より、サーモパイルのような非
接触方式の温度検知手段も用いられている。例えば図１
１に示すように、加熱ローラ３０に対して非接触状態に
サーモパイル４８が設けられており、該サーモパイル４
８は加熱ローラ３２から輻射された赤外線を受光してこ
れを電気信号に変換する。しかしながら、素子、制御回
路などによるコスト高を避けられず、また、赤外線を利
用した間接検知のためにサーミスタ３８に比べて温度検
知精度が悪いなどの理由により普及していない。

【０００５】しかしながら、最近では、上記加熱ローラ
３２の傷による定着ユニット４０の交換コストが非常に
高く、交換の間の装置停止による作業能率の低下もある
ことから、再び非接触式温度検知方式が要望されるよう
になってきている。

【０００６】この種の定着装置では、上記接触、非接触
の違いに因る問題の他に、印刷時に用紙３６が加熱ロー
ラ３２に巻き付く現象がある。上述のように加熱ローラ
３２から用紙３６を分離するための分離爪４６が設けら
れているのであるが、加熱ローラ３２に対する用紙３６
の密着度が高い場合には分離爪４６を通過する。分離爪
４６を通過した場合は、図１０に示すように、用紙３６
の先端がサーミスタ３８に当接し、該用紙３６は上カバ
ー４０ａ内でいわゆるアコーデオン状態で停滞し、ジャ
ムとなる。このようなジャムが発生した場合、ユーザー
レベルでは完全に除去することが困難であるため、サー
ビスマンを呼ぶこととなり、多額な除去コストがかかる
とともに、長時間の装置停止を強いられることになる。
また、ユーザーがジャムを処理した場合に、完全に除去
されていないにも拘らず除去したと判断して再び装置電
源を入れた場合、残紙が昇温して発煙するようなケース
もあった。

【０００７】そこで、本発明は、非接触式温度検知方式
において、用紙ジャムに迅速に対応できるとともに、残
紙があってもこれを確実に検知して残紙に起因したトラ
ブルを回避できる定着装置、及びこれを備えた画像形成
装置の提供を、その目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明では、電力を供給される熱源に
よって昇温する加熱部材と、該加熱部材に圧接する加圧
部材と、該加熱部材に対して非接触状態に設けられ該加
熱部材から輻射される熱を検知する非接触温度検知手段
を有し、該加熱部材と加圧部材のニップ部にトナー像を
担持した記録材を通して定着を行い、該非接触温度検知
手段による検知情報に基づいて該加熱部材の温度を制御
する定着装置において、上記加熱部材上に記録材が無い
場合の上記非接触温度検知手段の出力状態と、該加熱部
材上に記録材がある場合の該非接触温度検知手段の出力
状態とを比較して記録材巻き付きの異常を判断する、と
いう構成を採っている。

【０００９】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
定着装置において、上記各出力状態間に一定値以上の差
があったとき、記録材巻き付きの異常と判断して上記熱
源への電力供給を停止するとともに装置駆動を停止す
る、という構成を採っている。

【００１０】請求項３記載の発明では、請求項１又は２
記載の定着装置において、上記熱源への通電がなされた
とき、正常時の立ち上げにおける上記非接触温度検知手
段の出力状態と比較し、一定値以上の差があったときは
上記加熱部材上に記録材が残っていると判断して上記熱
源への電力供給を停止するとともに装置駆動を停止す
る、という構成を採っている。

【００１１】請求項４記載の発明では、請求項３記載の
定着装置において、上記正常時の立ち上げにおける上記
非接触温度検知手段の出力状態に上下の誤差を設け、該
誤差を考慮して上記一定値が設定されている、という構
成を採っている。

【００１２】請求項５記載の発明では、請求項１乃至４
のうちの一つに記載の定着装置において、上記加熱部材
の放射率を記録材の放射率よりも高くした、という構成
を採っている。

【００１３】請求項６記載の発明では、請求項１乃至５
のうちの一つに記載の定着装置において、上記非接触温
度検知手段と上記加熱部材との間に、該非接触温度検知
手段に対する該加熱部材からの輻射熱を抑制する熱抑制
部材が設けられている、という構成を採っている。

【００１４】請求項７記載の発明では、請求項１乃至５
のうちの一つに記載の定着装置において、上記非接触温
度検知手段が、上記加熱部材から輻射される赤外線を受
光して温度情報を出力する赤外線センサである、という
構成を採っている。

【００１５】請求項８記載の発明では、請求項７記載の
定着装置において、上記赤外線センサと上記加熱部材と
の間に、該加熱部材からの輻射熱を抑制し且つ赤外線の
みを通す赤外線フィルタが設けられている、という構成
を採っている。

【００１６】請求項９記載の発明では、請求項８記載の
定着装置において、上記赤外線フィルタが、ポリエチレ
ン樹脂又はシリコン樹脂で形成されている、という構成
を採っている。

【００１７】請求項１０記載の発明では、像担持体上に
形成された静電潜像を現像手段によりトナー像として可
視像化し、該トナー像を記録材に転写した後該記録材を
定着装置に通して定着を行う画像形成装置において、上
記定着装置が、請求項１乃至９のうちの一つに記載のも
のである、という構成を採っている。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
乃至図６に基づいて説明する。なお、従来技術と同一部
分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成
上及び機能上の説明は省略する。まず、図１に基づいて
本実施形態における画像形成装置としてのプリンタ２の
概要構成を説明する。プリンタ２は、給紙装置４と、レ
ジストローラ対６と、像担持体としての感光体ドラム８
と、転写手段１０と、定着装置としての定着ユニット５
０等を有している。給紙装置４は、用紙３６が積載状態
で収容される給紙トレイ１４と、給紙トレイ１４に収容
された用紙３６を最上のものから順に給送する給紙コロ
１６及び分離部材１７等を有している。給紙コロ１６に
よって送り出された用紙３６はレジストローラ対６で一
旦停止され、斜めずれを修正された後、感光体ドラム８
の回転に同期するタイミングで、すなわち、感光体ドラ
ム８上に形成されたトナー像の先端と用紙３６の搬送方
向先端部の所定位置とが一致するタイミングでレジスト
ローラ対６により転写部位Ｎへ送られる。

【００１９】感光体ドラム８の周りには、矢印で示す回
転方向順に、帯電手段としての帯電ローラ１８と、図示
しない露光手段の一部を構成するミラー２０と、現像ロ
ーラ２２ａを備えた現像手段２２と、転写手段１０と、
クリーニングブレード２４ａを備えたクリーニング手段
２４等が配置されている。帯電ローラ１８と現像手段２
２の間において、ミラー２０を介して感光体ドラム８上
の露光部２６に露光光Ｌｂが照射され、走査されるよう
になっている。

【００２０】プリンタ２における画像形成動作は従来と
同様に行われる。すなわち、感光体ドラム８が回転を始
めると、感光体ドラム８の表面が帯電ローラ１８により
均一に帯電され、画像情報に基づいて露光光Ｌｂが露光
部２６に照射、走査されて作成すべき画像に対応した静
電潜像が形成される。この静電潜像は感光体ドラム８の
回転により現像手段２２へ移動し、ここで現像ローラ２
２ａによりトナーが供給されて可視像化され、トナー像
が形成される。感光体ドラム８上に形成されたトナー像
は、所定のタイミングで転写部位Ｎに進入してきた用紙
３６上に転写手段１０による転写バイアス印加により転
写される。

【００２１】トナー像を担持した用紙３６は定着ユニッ
ト５０へ向けて搬送され、定着ユニット５０で定着され
た後、図示しない排紙トレイへ排出・スタックされる。
転写部位Ｎで転写されずに感光体ドラム８上に残った残
留トナーは、感光体ドラム８の回転に伴ってクリーニン
グ手段２４に至り、このクリーニング手段２４を通過す
る間にクリーニングブレード２４ａにより掻き落とされ
て清掃される。その後、感光体ドラム８上の残留電位が
図示しない除電手段により除去され、次の作像工程に備
えられる。

【００２２】次に、図１乃至図３に基づいて定着ユニッ
ト５０を詳細に説明する。定着ユニット５０は、内部に
熱源としてのハロゲンヒータ３０を有する加熱部材とし
ての加熱ローラ３２と、該加熱ローラ３２に対向して圧
接する加圧ローラ３４を有しており、加熱ローラ３２と
加圧ローラ３４のニップ部に未定着のトナー像を担持し
た記録材としての用紙３６を通して熱と圧力により定着
するようになっている。加熱ローラ３２の周囲は上カバ
ー５０ａで覆われ、加圧ローラ３４の周囲は下カバー５
０ｂで覆われている。上カバー５０ａの上部には、非接
触温度検知手段であり、且つ、赤外線センサとしてのサ
ーモパイル４８が設けられている。

【００２３】サーモパイル４８は、図２及び図３に示す
ように、加熱ローラ３２から輻射（照射）される赤外線
の入光部としての開口窓４８ａと、赤外線を通すための
フィルタ４８ｂと、赤外線吸収部４８ｃと、座面４８ｄ
と、キャンケース４８ｅと、フィルタ４８ｂの反対側に
設けられた端子４８ｆを有している。加熱ローラ３２か
ら輻射される赤外線は、開口窓４８ａ、フィルタ４８ｂ
を通って赤外線吸収部４８ｃに照射され、受光した赤外
線量に応じた電気信号に変換される。該電気信号は端子
４８ｆを介して外部へ取り出される。

【００２４】プリンタ２の全体の動作は、図４に示す制
御手段５５によって制御される。制御手段５５は、ＣＰ
Ｕ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏインタフェース等を有する
マイクロコンピュータであり、サーモパイル４８による
検知情報が入力される。制御手段５５は入力された検知
情報に基づいてハロゲンヒータ３０への電力供給量を制
御し、加熱ローラ３２の表面温度を制御する。

【００２５】図１に示すように、サーモパイル４８と加
熱ローラ３２の間における上カバー５０ａには、赤外線
フィルタ５２が設けられている。赤外線フィルタ５２
は、加熱ローラ３２からの輻射熱によってサーモパイル
４８が熱劣化するのを防止するとともに、赤外線のみを
通すようになっている。このような機能を持つべく、赤
外線フィルタ５２はポリエチレン樹脂やシリコン樹脂で
形成されている。用紙３６が分離爪４６を潜り抜けてサ
ーモパイル４８の検知領域に入ると、図５に示すよう
に、サーモパイル４８の出力が急激に落ちる。これは、
加熱ローラ３２の温度に対し、冷えた用紙３６を検知す
ることにより温度差が生じるためである。

【００２６】Ｖ₁は用紙３６が加熱ローラ３２から分離
されてサーモパイル４８の検知領域に入らない正常通紙
の場合での出力値を示している。サーモパイル４８の出
力値がＶ₂以下になったら、制御手段５５はジャムと判
断してハロゲンヒータ３０への通電を停止するととも
に、定着ユニット５０の動作及びプリンタ２の動作を停
止させる。また、図示しない操作パネルの液晶表示部に
ジャムであることを表示する。ジャムが発生した場合、
定着ユニット５０が即停止するため、図１に示すよう
に、用紙３６は定着ニップ部まで進まず、よってジャム
処理が容易に行える。

【００２７】次に、図７及び図８に基づいて他の実施形
態を説明する。本実施形態では、上記ジャム処理におい
て用紙３６の一部が残った場合に対応することを特徴と
している。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で
示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の
説明は省略する。制御手段５５のＲＯＭには、ハロゲン
ヒータ３０がオンされた場合、すなわちプリンタ２のメ
インスイッチがオンされた場合の定着ユニット５０にお
ける正常な立ち上げのサーモパイル４８の出力カーブＡ
が予め記憶されている。ハロゲンヒータ３０がオンされ
た場合、制御手段５５はその立ち上げにおける出力カー
ブＢと出力カーブＡを比較する。

【００２８】例えば、ｔ₁時間で出力カーブＡのＶ₃に対
応する値がＶ₄以下のときは、制御手段５５は残紙あり
と判断し、ハロゲンヒータ３０への通電を停止するとと
もに、定着ユニット５０の動作及びプリンタ２の動作を
停止させる。また、図示しない操作パネルの液晶表示部
にジャムであることを表示する。Ｖ₄は実験的に求めら
れた数値であり、予め制御手段５５のＲＯＭに記憶され
ている。正常立ち上げ時の出力カーブにはバラツキがあ
るため、Ｖ₄は出力カーブＡにおける±ｖを考慮して設
定されている。

【００２９】次に、図９に基づいて他の実施形態を説明
する。残紙が完全に加熱ローラ３２に密着し、且つ、残
紙の紙厚が薄い場合には、加熱ローラ３２と残紙との温
度上昇がほとんど同時になり、上記実施形態におけるサ
ーモパイル４８の出力カーブでは区別することができな
い場合がある。これに対処すべく、本実施形態では、残
紙３６ａに対して加熱ローラ３２の表面３２ａの放射率
を高くしている。加熱ローラ３２の表面３２ａと残紙３
６ａが同じ放射率で同じ温度の場合には出力カーブに差
が出ないが、同じ温度でも互いの放射率を変えれば、出
力カーブ差が生じる。一般的にはテフロン（登録商標）
加工した加熱ローラの表面は、放射率０．９前後とな
る。また、用紙３６の放射率も同程度である。本実施形
態では、加熱ローラ３２の表面３２ａをより黒体面に近
づけることで、０．９５以上の放射率としている。これ
により、同じ温度でも、サーモパイル４８の加熱ローラ
３２に対する出力は約５％アップし、出力カーブ差が大
きくなる。従って、検出マージンが５％アップする。非
接触温度検知手段としては、サーモパイル４８の他に、
焦電型センサを用いてもよい。

【００３０】

【発明の効果】請求項１又は１０記載の発明によれば、
加熱部材上に記録材が無い場合の非接触温度検知手段の
出力状態と、該加熱部材上に記録材がある場合の該非接
触温度検知手段の出力状態とを比較して記録材巻き付き
の異常を判断する構成としたので、記録材巻き付きの異
常を容易に検知することができ、該異常状態が放置され
ることによる被害を止めることができる。

【００３１】請求項２又は１０記載の発明によれば、各
出力状態間に一定値以上の差があったとき、記録材巻き
付きの異常と判断して熱源への電力供給を停止するとと
もに装置駆動を停止する構成としたので、記録材巻き付
きの異常に因る被害拡大を止めることができる。

【００３２】請求項３又は１０記載の発明によれば、熱
源への通電がなされたとき、正常時の立ち上げにおける
非接触温度検知手段の出力状態と比較し、一定値以上の
差があったときは加熱部材上に記録材が残っていると判
断して熱源への電力供給を停止するとともに装置駆動を
停止する構成としたので、ジャム処理が不完全であった
場合でも残紙が発煙したり火災に発展することを防止す
ることができる。

【００３３】請求項４又は１０記載の発明によれば、正
常時の立ち上げにおける非接触温度検知手段の出力状態
に上下の誤差を設け、該誤差を考慮して一定値が設定さ
れている構成としたので、残紙が存在することによるト
ラブルを確実に回避することができる。

【００３４】請求項５又は１０記載の発明によれば、加
熱部材の放射率を記録材の放射率よりも高くした構成と
したので、加熱部材に残紙が密着し加熱部材と残紙の温
度上昇が同じ場合でも残紙が存在することによるトラブ
ルを確実に回避することができる。

【００３５】請求項６又は１０記載の発明によれば、非
接触温度検知手段と加熱部材との間に、該非接触温度検
知手段に対する該加熱部材からの輻射熱を抑制する熱抑
制部材が設けられている構成としたので、非接触温度検
知手段が熱で損傷することを防止できる。

【００３６】請求項７又は１０記載の発明によれば、非
接触温度検知手段が、加熱部材から輻射される赤外線を
受光して温度情報を出力する赤外線センサである構成と
したので、温度検知を高精度に行うことができる。

【００３７】請求項８又は１０記載の発明によれば、赤
外線センサと加熱部材との間に、該加熱部材からの輻射
熱を抑制し且つ赤外線のみを通す赤外線フィルタが設け
られている構成としたので、温度検知を高精度に行うこ
とができるとともに、赤外線センサが熱で損傷すること
を防止できる。

【００３８】請求項９又は１０記載の発明によれば、赤
外線フィルタが、ポリエチレン樹脂又はシリコン樹脂で
形成されている構成としたので、赤外線センサが熱で損
傷することを防止できるとともに、赤外線を効率的に通
すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る定着装置の概要正面
図である。

【図２】サーモパイルの斜視図である。

【図３】サーモパイルの概要断面図である。

【図４】制御ブロック図である。

【図５】サーモパイルの出力値の変化を示すグラフであ
る。

【図６】画像形成装置としてのプリンタの概要正面図で
ある。

【図７】他の実施形態における定着装置の概要正面図で
ある。

【図８】図７で示した実施形態におけるサーモパイルの
出力値の変化を示すグラフである。

【図９】他の実施形態における加熱ローラの斜視図であ
る。

【図１０】従来における接触方式の温度検知手段を有す
る定着装置の概要正面図である。

【図１１】従来における非接触方式の温度検知手段を有
する定着装置の概要正面図である。

【符号の説明】

３２加熱部材としての加熱ローラ３４加圧部材としての加圧ローラ３６記録材としての用紙４８非接触温度検知手段としてのサーモパイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H027 DA12 DC14 DE02 DE03 DE07 DE10 EA12 EC06 EC10 ED25 EF09 EK03 EK06 HA04 2H033 AA24 AA41 AA42 BA31 BA32 BB01 BB28 CA06 CA07 CA22 CA34 CA38 CA45

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電力を供給される熱源によって昇温する加
熱部材と、該加熱部材に圧接する加圧部材と、該加熱部
材に対して非接触状態に設けられ該加熱部材から輻射さ
れる熱を検知する非接触温度検知手段を有し、該加熱部
材と加圧部材のニップ部にトナー像を担持した記録材を
通して定着を行い、該非接触温度検知手段による検知情
報に基づいて該加熱部材の温度を制御する定着装置にお
いて、上記加熱部材上に記録材が無い場合の上記非接触温度検
知手段の出力状態と、該加熱部材上に記録材がある場合
の該非接触温度検知手段の出力状態とを比較して記録材
巻き付きの異常を判断することを特徴とする定着装置。
【請求項２】請求項１記載の定着装置において、上記各出力状態間に一定値以上の差があったとき、記録
材巻き付きの異常と判断して上記熱源への電力供給を停
止するとともに装置駆動を停止することを特徴とする定
着装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の定着装置において、上記熱源への通電がなされたとき、正常時の立ち上げに
おける上記非接触温度検知手段の出力状態と比較し、一
定値以上の差があったときは上記加熱部材上に記録材が
残っていると判断して上記熱源への電力供給を停止する
とともに装置駆動を停止することを特徴とする定着装
置。
【請求項４】請求項３記載の定着装置において、上記正常時の立ち上げにおける上記非接触温度検知手段
の出力状態に上下の誤差を設け、該誤差を考慮して上記
一定値が設定されていることを特徴とする定着装置。
【請求項５】請求項１乃至４のうちの一つに記載の定着
装置において、上記加熱部材の放射率を記録材の放射率よりも高くした
ことを特徴とする定着装置。
【請求項６】請求項１乃至５のうちの一つに記載の定着
装置において、上記非接触温度検知手段と上記加熱部材との間に、該非
接触温度検知手段に対する該加熱部材からの輻射熱を抑
制する熱抑制部材が設けられていることを特徴とする定
着装置。
【請求項７】請求項１乃至５のうちの一つに記載の定着
装置において、上記非接触温度検知手段が、上記加熱部材から輻射され
る赤外線を受光して温度情報を出力する赤外線センサで
あることを特徴とする定着装置。
【請求項８】請求項７記載の定着装置において、上記赤外線センサと上記加熱部材との間に、該加熱部材
からの輻射熱を抑制し且つ赤外線のみを通す赤外線フィ
ルタが設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項９】請求項８記載の定着装置において、上記赤外線フィルタが、ポリエチレン樹脂又はシリコン
樹脂で形成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項１０】像担持体上に形成された静電潜像を現像
手段によりトナー像として可視像化し、該トナー像を記
録材に転写した後該記録材を定着装置に通して定着を行
う画像形成装置において、上記定着装置が、請求項１乃至９のうちの一つに記載の
ものであることを特徴とする画像形成装置。