JP2006154331A

JP2006154331A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2006154331A
Application number: JP2004345202A
Authority: JP
Inventors: Seiji Saito; 聖治斉藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】安価で簡易な構成で、定着装置等の交換時期を確実に把握させることにより、画像品質が劣化する前に交換作業などを行なわせることができる画像形成装置を提供することを課題とする。
【解決手段】画像形成装置１の定着装置９は、トナー像が形成された用紙を加熱する定着ベルト９３と、定着ベルト９３を内面から加熱する加熱ローラ９１と、加熱された定着ベルト９３を内面から押圧する定着ローラ９２と、定着ローラ９２及び定着ベルト９３と対向する加圧ローラ９５とにより用紙を狭圧搬送しながら加熱し、トナー画像を用紙上に定着させるベルト型の定着装置９であって、前記定着ベルト９３の副射熱又は対流熱により溶断する新品検知用温度ヒューズ１０８と、この新品検知用温度ヒューズ１０８が溶断しているか否かに基づき、定着装置９が新品か否かを判定させる制御部とを備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真プロセスの画像形成装置に関し、さらに、詳しくは、トナー像を用紙に加熱及び加圧して定着させる定着装置を有する画像形成装置に関する。

画像形成装置の各ユニットは、一般的に画像品質の維持のために適切な期間または印字枚数で交換する必要があり、特に定着装置では、過度に使用すると、定着ベルトの表面にトナーが固着したり、テフロン層が剥離して定着不良や搬送不良が発生し、画像品質に重大な影響を与える。
例えば、特許文献１では、画像形成装置の制御部が、各ユニット毎に設定された交換時期をメンテナンスカウンタにより計数し、交換時期が到達すると、表示装置などに交換要求を表示し、ユニットが交換されたとき、手入力によりメンテナンスカウンタをクリアさせたり、ユニットに小型のヒューズを設け、新品であることを検出したとき、ヒューズを溶断させるとともに、カウンタを初期化したりする技術が開示されている
しかしながら、このような方法では、交換せずにメンテナンスカウンタをクリア動作させる恐れがあり、さらにヒューズを溶断させる回路が必要になるとともに、ヒューズを精度良く溶断させるために、高価な小電流容量ヒューズが必要になり、コストの上昇を招くという問題があった。

特許文献２では、定着装置の新品検出手段として温度ヒューズを使用することにより、特別な溶断回路を必要とすることなく、上記新品検出手段の状態を変化させることができ、これによってコスト上昇を低く押さえながら、定着装置などの交換時期を確実に把握させて画像品質が劣化する前に交換作業などを行なわせることができ、さらに、新品検知用温度ヒューズが溶断しているか否かを検出後に、ヒータの通電を開始させることにより、ヒータの通電に起因する新品検知用温度ヒューズの誤溶断を防止して、新品かどうかの判断を行なう際、誤判断が発生するのを防止する技術が開示されている。

特開平４−１３１８６４号公報特許第３４３２０６６号公報

上記問題点に鑑み、本発明は、安価で簡易な構成で、定着装置等の交換時期を確実に把握させることにより、画像品質が劣化する前に交換作業などを行なわせることができ、さらに、熱効率を良好にして、ヒータが通電状態になったときに、新品検知用温度ヒューズを確実に溶断させることにより、新品かどうかの判断を行なう際、誤判断が発生するのを防止することができる画像形成装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下のことを特徴とする。
１．本発明は、用紙上のトナー像を定着させる定着装置を備える画像形成装置において、前記定着装置が、トナー像が形成された用紙を加熱する定着ベルトと、定着ベルトを内面から加熱する加熱ローラと、加熱された定着ベルトを内面から押圧する定着ローラと、定着ローラ及び定着ベルトと対向する加圧ローラとにより用紙を狭圧搬送しながら加熱し、トナー画像を用紙上に定着させるベルト型の定着装置であって、前記定着ベルトの副射熱又は対流熱により溶断する新品定着装置検知用温度ヒューズと、この新品検知用温度ヒューズが溶断しているか否かに基づき、定着装置が新品か否かを判定させる制御部とを備えることを特徴とする。
２．前記新品定着装置検知用温度ヒューズは、前記定着ベルトの外側で、かつ、前記加熱ローラの直上部又は直上部近傍に配置されることを特徴とする。
３．前記新品定着装置検知用温度ヒューズは、前記定着ベルトの内側に配置されることを特徴とする。
４．前記制御部は、新品定着装置を検知したときは、前記温度ヒューズを迅速に動作させるため特殊動作を実施することを特徴とする。

本発明により、安価で簡易な構成で、定着装置等の交換時期を確実に把握させることにより、画像品質が劣化する前に交換作業などを行なわせることができ、さらに、熱効率を良好にして、ヒータが通電状態になったときに、新品検知用温度ヒューズを確実に溶断させることにより、新品かどうかの判断を行なう際、誤判断が発生するのを防止することができる画像形成装置を提供することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明はこの発明の最良の形態の例であって、いわゆる当業者は特許請求の範囲内で、変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、以下の説明が特許請求の範囲を限定するものではない。

図１は、本発明に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。画像形成装置１内には、４個の像担持体である感光体を有する画像形成ユニット９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄを、画像形成装置１に対してそれぞれ着脱可能に装着している。画像形成装置１の略中央に転写ベルト３ａを複数のローラ間に矢示Ａ方向に回動可能に装着した転写装置３を配置している。その転写ベルト３ａの上側の面に、画像形成ユニット９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄにそれぞれ設けられている感光体５が接触するように配置している。そして、その画像形成ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄに対応させて、それぞれ使用するトナーの色が異なる現像装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄを配置している。さらに、感光体５の周囲には、感光体を所定の電位で帯電させる帯電装置、感光体の転写残トナーを除去するクリーニング装置等が配置されている。画像形成ユニット９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄは、同一の構成をしたユニットであり、画像形成ユニット９Ａはマゼンタ色に対応する画像を形成し、画像形成ユニット９Ｂはシアン色に対応する画像を形成し、画像形成ユニット９Ｃはイエロー色に対応する画像を形成し、画像形成ユニット９Ｄはブラック色に対応する画像を形成する。

また、その画像形成ユニット９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄの上方には書込みユニット６を、転写ベルト３ａの下方には両面ユニット７をそれぞれ配置している。この小型プリンタは、画像形成装置１の左方に、画像形成後の用紙Ｐを反転させて排出したり、両面ユニット７へ搬送したりする反転ユニット８を装着している。書込みユニット６は、各色毎に用意されたレーザダイオード（ＬＤ）方式の４つの光源と、６面のポリゴンミラーとポリゴンモータから構成される１組のポリゴンスキャナと、各光源の航路に配置されたｆθレンズ、長尺シリンドルカルレンズ等のレンズやミラーから構成されている。レーザダイオードから射出されたレーザ光はポリゴンスキャナにより偏向走査され感光体５上に照射される。両面ユニット７は、対をなす搬送ガイド板４５ａ、４５ｂと、対をなす複数（この例では４組）の搬送ローラ４６とからなり、用紙Ｐの両面に画像を形成する両面画像形成モード時には、片面に画像が形成されて反転ユニット８の反転搬送路５４に搬送されてスイッチバック搬送された用紙Ｐを受入れて、それを給紙部に向けて搬送する。反転ユニット８は、それぞれ対をなす複数の搬送ローラ４６と、対をなす複数の搬送ガイド板４５とからなり、上述したように両面画像形成する際の用紙Ｐを表裏反転させて両面ユニット７へ搬出したり、画像形成後の用紙Ｐをそのままの向きで機外に排出したり、表裏を反転させて機外に排出したりする働きをする。給紙カセット１１、１２が設けられている給紙部には、用紙Ｐを１枚ずつ分離して給紙する分離給紙部５５、５６が、それぞれ設けられている。転写ベルト３ａと反転ユニット８との間には、画像が転写された用紙Ｐの画像を定着する定着装置９が設けられている。その定着装置９の用紙搬送方向下流側には、反転排紙路２０を分岐させて形成し、そこに搬送した用紙Ｐを排紙ローラ対２５により排紙トレイ２６上に排出可能にしている。
また、画像形成装置１の下部には、上下２段にサイズの異なる用紙Ｐを収納可能な給紙カセット１１、１２を、それぞれ配設している。さらに、画像形成装置１の右側面には、手差しトレイ１３を矢示Ｂ方向に開閉可能に設け、その手差しトレイ１３を開放することにより、そこから手差し給紙ができるようにしている。

図２は、本発明に係る定着装置の構成を示す概略図である。
本発明の定着装置９は、図２に示すように、加熱ローラ９１、定着ローラ９２、定着ローラ９２に圧接する加圧ローラ９５と、加熱ローラ９１と定着ローラ９２との間に掛け渡された定着ベルト９３と、定着ベルト９３にテンションを負荷するテンションローラ９４を備えている。定着ベルト９３にトナーとの離型性を良くしてオフセットの発生を防止するために、離型性を向上させるシリコンオイル等のオイルを塗布する塗布ローラ９６を設ける。

定着ベルト９３は、基体には、耐熱性樹脂や、金属から形成された無端状のベルト状基体が用いられる。耐熱性樹脂の材質としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン等が挙げられ、金属ベルトの材質としては、ニッケル、アルミニウム、ステンレス等が挙げられる。樹脂と重層を形成しても良いし、とくに、ポリイミド樹脂にニッケルを電鋳したベルトが強度と弾性を有し、耐久性があるので好ましい。厚さは１００μｍ以下の薄肉のものが望ましい。定着ベルト９３は、用紙等の記録媒体、トナーと加圧接触するため、高離型シリコンゴム等からなる弾性層と摩擦係数が小さいフッ素系樹脂で耐熱離型層を有する構成になっている。フッ素系樹脂は、吹き付け等により基体表面に塗装し、加熱融着されることにより表面離型層を形成する。高離型シリコンゴム層は、ゴム硬度（ＪＩＳＡ硬度計）が２５〜６５度で、厚さが１００〜３００μｍの範囲が良好な定着性及び熱応答性を得る条件として望ましい。これによって、定着ベルトは、耐熱性、耐久性に優れた離型性を有する。

加熱ローラ９１は、掛け回されている定着ベルト９３を張架して、さらに、加熱するための部材である。このため、加熱ローラ９１の内部に、ヒータ１１３が設けられている。また、加熱ローラ９１は、アルミ、炭素鋼、ステンレス鋼等の中空金属円筒の薄肉ローラであるが、熱伝導性が良好な厚さ１〜４ｍｍのアルミニウム製円筒が用いることで、軸方向での温度分布を小さくすることができる。さらに、加熱ローラ９１の表面には、定着ベルト９３との摩耗を防止するために、アルマイト処理の表面処理が施されている。

また、定着ローラ９２は、定着ベルト９３を挟んで対向する加圧ローラ９５とニップ部を形成し、このニップ部で記録紙を挟持搬送し、記録紙上のトナーを加熱・加圧する。このため、定着ローラ９２は、芯金表面にシリコンゴム等の弾性層を１００〜５００μｍ、好ましくは４００μｍの厚みに設け、更にトナーの粘性による付着を防止する目的で、フッ素樹脂等の離型性の良い樹脂表層が形成されている。樹脂表層が形成されている。樹脂表層は、フッ素樹脂としてＰＦＡチューブ等で構成され、その厚みは機械的劣化を考慮して１０〜５０μｍ程度の厚みが好ましい。

加圧ローラ９５は、ステンレスなどの金属製円筒に、厚さ２ｍｍのシリコンゴムによる弾性層とその表面にテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂によりオフセットを防止する離型層が被覆されている構成である。加圧ローラ９５は、定着ベルト９３を挟んで定着ローラ９２に向けて図示しないバネ等の加圧部材により押圧されており、ゴム層を弾性変形させることにより定着ローラ９２との間で、一定時間トナーを加圧・加熱できるニップ部を形成する。

図３は、本発明に係る画像形成装置の定着装置およびこの定着装置を制御する制御回路の一形態例を示す回路図である。制御回路１００は、定着装置９の温度制御管理などを行なうＣＰＵ回路１０３と、定着装置９の使用回数などを示すメンテナンスカウンタなどが設けられるＥＥＰＲＯＭ回路１０４と、電源ライン１０５に接続されている定着装置９のサーミスタ１０６と接地点との間に直列に接続され、サーミスタ１０６によって検出された温度に応じた温度検知信号を生成して、これをＣＰＵ回路１０３のＡＮ端子に供給する抵抗１０７と、接地点に接続されている定着装置９の新品検知用温度ヒューズ１０８と電源ライン１０９との間に直列に接続され、新品検知用温度ヒューズ１０８が溶断されているかどうかを示すＦＵＣＨＧ信号を生成し、これをＣＰＵ回路１０３のＦＵＣＨＧ端子に供給する抵抗１１０と、ＣＰＵ回路１０３のＨＴＯＮ端子から出力されるオン／オフ信号に基づき、商用電源１１１から供給される商用電圧をオン／オフして、定着装置９の過熱防止用温度ヒューズ１１２と直列に接続されているヒータ１１３を通電して、図２に示す加熱ローラ１１５を加熱させるトライアック１１４とを備えている。

定着装置９がセットされている画像形成装置１の電源が投入されたとき、ＣＰＵ回路１０３によって新品検知用温度ヒューズ１０８から出力されるＦＵＣＨＧ信号の値（信号レベル）に基づき、定着装置９が新品か否かを判定し、これが新品であるとき、ＥＥＰＲＯＭ回路１０４に設けられているメンテナンスカウンタを初期化（イニシャライズ）する。この後、ＣＰＵ回路１０３によって上記メンテナンスカウンタをインクリメントして、定着装置９の使用回数、使用時間などの監視を開始しながら、定着装置９のサーミスタ１０６から出力される温度検知信号に基づき、ＰＩ演算などの演算を行ない、オン／オフ信号を生成するとともに、このオン／オフ信号に基づき、トライアック１１４をオン／オフ制御して、定着装置９のヒータ１１３に電圧を印加させて、定着ベルト９３の温度を予め設定されている所定の値にする。この場合、定着装置９は図２に示す如く加圧ローラ９５によって、搬送路に沿って搬送されてきた用紙Ｐを定着ベルト９３を介して定着ローラ９２に押し付けながら、加熱ローラ９１の熱により、上記用紙Ｐ上に形成されているトナー画像を溶融させて、これを定着させる。

この定着装置９が新品のときには、新品検知用温度ヒューズ１０８が溶断していないことを示すＦＵＣＨＧ信号（“Ｌ”レベルの信号）を出力して、ＣＰＵ回路１０３に定着装置９が新品であることを知らせ、定着装置９が一度でも使用されて、新品検知用温度ヒューズ１０８が溶断しているとき、上記ＦＵＣＨＧ信号を“Ｈ”レベルにして、定着装置９の使用が開始されていることを知らせる。サーミスタ１０６によって定着ベルト９３の温度を検知して、これによって得られた温度検知信号を制御回路１００に供給しながら、制御回路１００から出力される商用電圧によってヒータ１１３を発熱させて定着ベルト９３の温度を所定の値に保持しながら、加圧ローラ９５によって押し付けられている用紙Ｐを加熱して、この用紙Ｐ上に形成されているトナー画像を溶融させて、これを用紙Ｐ上に定着させる。この際、新品検知用温度ヒューズ１０８の溶断温度は、設置される位置および加熱ローラ９１近傍の温度勾配などの条件により、適切な値が選択されるが、少なくとも使用前の誤溶断の防止および使用開始後の確実な溶断を確保するために、定着装置９内の温度、またはこの定着装置９がセットされる画像形成装置内の温度のうち、どちらか高い方の温度より１０℃以上高い値にすることが望ましい。

このようにこの形態例では、定着ベルト９３の上部に新品検知用温度ヒューズ１０８を配置し、新品の定着装置９が画像形成装置にセットされたとき、新品検知用温度ヒューズ１０８が溶断していないことを示す“Ｌ”レベルのＦＵＣＨＧ信号を生成し、これを制御回路１００のＣＰＵ回路１０３に伝えて、ＥＥＰＲＯＭ回路１０４のメンテナンスカウンタをイニシャライズさせ、この後定着ベルト９３のヒータ１１３が通電されて、この定着ベルト９３の温度が上昇し、新品検知用温度ヒューズ１０８の温度が溶断温度以上になり、これが溶断したとき、定着装置９が使用中であることを示す“Ｈ”レベルのＦＵＣＨＧ信号を生成し、これを制御回路１００のＣＰＵ回路１０３に伝えるようにしているので、特別な溶断回路を必要とすることなく、新品検知用温度ヒューズ１０８を溶断させることができ、これによってコスト上昇を低く押さえながら、定着装置９などの交換時期をＣＰＵ回路１０３に確実に把握させて、画像形成装置の表示装置（図示は省略する）などに定着装置９の交換時期を表示させ、画像品質が劣化する前に定着装置９の交換作業などを行なわせることができる。

また、本実例では、図３に示す如く定着装置９内に設けられている新品検知用温度ヒューズ１０８を端子１２８、１２９を介して、制御回路１００の抵抗１１０と、接地点とに各々、接続するようにしているが、制御回路１００内に配置された上記抵抗１１０と、接地点との間に分圧用の抵抗を接続し、定着装置９が未装着のとき、これらの各抵抗１１０の接続点に、定着装置９が未接続であることを示す電圧信号を発生させ、上記定着装置９が装着されているとき、各抵抗１１０の接続点に、上記新品検知用温度ヒューズ１０８が溶断しているか、溶断していないかを示すＦＵＣＨＧ信号を発生させ、ＣＰＵ回路１０３のＡＮ端子で、これを直接監視させたり、コンパレータによって２ビットの信号に変換させて、これを監視させたりするようにしても良い。このようにすることにより、ＣＰＵ回路１０３のＡＮ端子に入力される信号で、定着装置９の装着有無と、新品検知とを行なうことができる。

図４は、本発明に係る画像形成装置の定着装置の制御手順を示すフローチャートである。本発明では、図４のフローチャートで示す手順で、定着装置９の制御を行なう。まず、ＣＰＵ回路１０３は、電源投入後のイニシャライズ（初期化）を行なうと（ステップＳＴ１、ＳＴ２）、カバークローズの判定を行ない（ステップＳＴ３）、画像形成装置１のカバーが閉じられていれば、ＦＵＣＨＧ信号のレベルチェックを行なう（ステップＳＴ４）。そして、このＦＵＣＨＧ信号が“Ｌ”レベルであれば、新品の定着装置９が装着されたと判定して、ＥＥＰＲＯＭ回路１０４に記憶させているメンテナンスカウンタの値を初期化し（ステップＳＴ５）、この初期化処理が終了した後、ヒータ１１３への通電制御を開始する（ステップＳＴ６）。また、定着装置９が新品でなければ、ＣＰＵ回路１０３は、メンテナンスカウンタの初期化処理をスキップして、ヒータ１１３の制御動作に移行する（ステップＳＴ６）。なお、カバーオープン／クローズ後の動作も、上述したイニシャライズ後の制御と同様に行われる。
また、本発明では、新品検知用温度ヒューズ１０８の設置位置として、定着ベルト９３の直上部付近に設置するのが熱効率が良く、特に有効である。
また、設置方法が複雑になることはあるが、図２の温度ヒューズ９７に示す定着ベルト９３内部の加熱源である加熱ローラ９１の近傍に設置することでより即応性の高い検出が可能となる。

図５は、本発明に係る画像形成装置の定着装置の制御手順を示すフローチャートである。
図４の制御手順に新品検知用温度ヒューズ１０８の動作速度を向上させる特殊モードを追加している。新品検知用温度ヒューズ１０８の動作速度を向上させる方式として新品定着ユニットを検出した場合に、図５に示すような特殊モード（動作）を設定し、新品検知用温度ヒューズ１０８を素早く溶断させる。特殊動作としては、定着設定温度を通常よりも高くすること、あるいはイニシャル回転動作をすることで装置内温度を上昇させ新品検知用温度ヒューズ１０８を素早く動作させること等がある。従って、熱効率を良好にして、ヒータが通電状態にされたとき、新品検知用温度ヒューズ１０８を確実に溶断させることができ、これによって新品かどうかの判断を行なう際、誤判断が発生するのを防止することができる。

本発明に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。本発明に係る画像形成装置の定着装置の構成を示す概略図である。本発明に係る画像形成装置の定着装置及び定着装置を制御する制御回路を示す図である。本発明に係る画像形成装置の定着装置の制御手順を示すフローチャートである。本発明に係る画像形成装置の定着装置の制御手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１画像形成装置
２画像形成ユニット
３転写装置
３ａ転写ベルト
５感光体（像担持体）
６書込みユニット
７両面ユニット
８反転ユニット
９定着装置
９１加熱ローラ
９２定着ローラ
９３定着ベルト
９４テンションローラ
９５加圧ローラ
９６塗布ローラ
９７温度ヒューズ
１０現像装置
１１、１２給紙カセット
１３手差しトレイ
２０反転排紙路
２５ローラ対
２６排紙トレイ
４５ａ、４５ｂ搬送ガイド板
４６搬送ローラ
５５、５６分離給紙部
５８紙吸着ローラ
５９レジストローラ対
１００制御回路
１０３ＣＰＵ回路（制御部、検知部）
１０４ＥＥＰＲＯＭ回路（メンテナンスカウンタ）
１０５電源ライン
１０６サーミスタ（温度計測部）
１０７抵抗
１０８新品検知用温度ヒューズ
１０９電源ライン
１１０抵抗
１１１商用電源
１１２過熱防止用温度ヒューズ
１１３ヒータ
１１４トライアック
Ｐ用紙

Claims

用紙上のトナー像を定着させる定着装置を備える画像形成装置において、
前記定着装置は、トナー像が形成された用紙を加熱する定着ベルトと、
定着ベルトを内面から加熱する加熱ローラと、
加熱された定着ベルトを内面から押圧する定着ローラと、
定着ローラ及び定着ベルトと対向する加圧ローラとにより用紙を狭圧搬送しながら加熱し、トナー画像を用紙上に定着させるベルト型の定着装置であって、
前記定着ベルトの副射熱又は対流熱により溶断する新品検知用温度ヒューズと、
この新品検知用温度ヒューズが溶断しているか否かに基づき、定着装置が新品か否かを判定させる制御部とを備える
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記新品検知用温度ヒューズは、前記定着ベルトの外側で、かつ、前記加熱ローラの直上部又は直上部近傍に配置される
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記新品検知用温度ヒューズは、前記定着ベルトの内側に配置される
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記制御部は、新品定着装置を検知したときは、前記温度ヒューズを迅速に動作させるため特殊動作を実施する
ことを特徴とする画像形成装置。