JP2007178516A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の加熱ヒータに対する予期せぬ同時通電を確実に防止する定着装置及び当該定着装置を備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】加熱強度の異なる複数の加熱ヒータを備えた加熱ローラと、加熱ヒータに電力を供給する電源と、電気的スイッチを介して上記加熱ヒータの温度を制御する温度制御手段と、加熱ヒータの組み合わせであって電源からの電気供給量を超えない組み合わせに対してのみ接点を有する複数の導電路と、各導電路を物理的かつ排他的に切り替えるメカニカルスイッチとを備える定着装置及び画像形成装置を提供する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関し、詳しくは複数の加熱ヒータを備えた定着装置、及び当該定着装置を備えた画像形成装置に関する。

複写機等の画像形成装置では転写紙にトナー像が転写されると、定着装置にて当該トナー像が加熱・加圧されて転写紙上に定着される。当該加熱・加圧は、定着装置内に設けられた加熱ローラと加圧ローラの間に転写紙を搬送させることで行われる。なお、上記加熱ローラは、加熱強度の異なる複数の加熱ヒータが備えられた構成がある。複数の加熱ヒータを同時利用することにより、印刷開始時のウォームアップ時間の短縮を実現している（特許文献１）。またこれら複数の加熱ヒータを使い分け、あるいはローラの軸方向中心部から端部にかけて温度特性の異なる加熱ヒータを利用することで、加熱ローラの部分的な過熱による出力画像の劣化を防止している。
特開２００５−２５２２２号公報

加熱ローラ内部に複数の加熱ヒータを備えることにより複数のメリットがもたらされる一方で、故障やその他のトラブル等により上記複数の加熱ヒータが同時に通電した際には、ブレーカーのダウンや発火、その他予期しない障害が生じる恐れがある。

本発明は、上記従来の事情に基づいて提案されたものであって、複数の加熱ヒータに対する予期せぬ同時通電を確実に防止する定着装置及び当該定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために以下の手段を採用している。即ち、本発明における定着装置は、加熱強度の異なる複数の加熱ヒータを備えた加熱ローラと、加熱ヒータに電力を供給する電源と、電気的スイッチを介して上記加熱ヒータの温度を制御する温度制御手段と、加熱ヒータの組み合わせであって上記電源からの電気供給量を超えない組み合わせに対してのみ接点を有する複数の導電路と、各導電路を物理的かつ排他的に切り替えるメカニカルスイッチとを備える。

また、メカニカルスイッチが、ユーザにより切り替えられる構成である場合には、さらに転写紙のサイズと、当該サイズに適した加熱ヒータとの組み合わせを記憶した記憶手段と、メカニカルスイッチにより選択されている導電路に対応する加熱ヒータを検知する検知手段と、出力されるように設定された転写紙のサイズを取得するサイズ取得手段と、検知手段により検知された加熱ヒータとサイズ取得手段により取得されたサイズと記憶手段に記憶された組み合わせとに基づいて、メカニカルスイッチの切り替えを促す出力を行う出力手段とを備えた構成としてもよい。

また、上記定着装置を備えた画像形成装置を提供することもできる。

本発明に係る定着装置においては、複数の加熱ヒータの組み合わせであって電源からの電気供給量を超えない組み合わせに対してのみ導電路を設け、メカニカルスイッチが当該導電路を物理的かつ排他的に切り替えることで、異常加熱を確実に回避することが可能になる。

また、選択された転写紙サイズと、同じく現在加熱ヒータとの組み合わせを判定し、所定の加熱ヒータが選択されていない場合にはスイッチの切り替えを促す出力を行っている。これにより、ユーザによる加熱ヒータの誤選択を防止することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

本発明の定着装置は、画像形成装置に適用することができる。ここで上記画像形成装置は、例えばプリンタ単体や、プリンタ、コピー、ファックス等を備えた複合機等が該当する。

なお、一例として複合機を利用してコピーを行う際の画像形成装置の動作を簡単に説明する。

ユーザが複合機を利用して例えば原稿の印刷を行う場合、原稿を図１に示す原稿台１０３、或いは載置台１０５に配置し、原稿台近傍に供えられた操作パネルに対して印刷の指示を行う。当該指示があると、以下に示す各部（駆動部）が動作することで、印刷が行われる。

即ち、図１に示すように、本実施の形態の画像形成装置１００は、本体１０１と、本体１０１の上方に取り付けられたプラテンカバー１０２を備える。本体１０１の上面は原稿台１０３が設けられており、原稿台１０３は、プラテンカバー１０２によって開閉されるようになっている。プラテンカバー１０２は、自動原稿給紙装置１０４と載置台１０５と排紙台１０９が設けられている。

自動原稿給紙装置１０４は、プラテンカバー１０２の内部に形成された原稿搬送路１０８と、プラテンカバー１０２の内部に備えられたピックアップローラ１０６や搬送ローラ１０７等で構成される。原稿搬送路１０８は、載置台１０５から、本体１０１に設けられた読取部１１０にて読み取りが行なわれる読取位置Ｐを経由して、排紙台１０９に通じる原稿の搬送路である。

自動原稿給紙装置１０４は、載置台１０５に載置された原稿１枚ずつをピックアップローラ１０７で搬送路内１０８に引き出し、搬送ローラ１０６等によって引き出した原稿を読取位置Ｐを通過させて排紙台１０９に排紙する。読取位置Ｐを通過する時に原稿は読取部１１０にて読み取られる。

読取部１１０は、原稿台１０３の下方に設けられている。読取部１１０は、原稿台１０３を照射する主走査方向に長い光源１１１と、原稿台からの光を導くミラー１１２、１１３、１１４と、ミラーで導かれた光を撮像する撮像素子１１５とで構成されている。

自動原稿給紙装置１０４が原稿を搬送する時は、光源１１１は、読取位置Ｐを照射できる位置に移動して発光する。光源１１１からの光は、原稿台１０３を透過して読取位置Ｐを通過する原稿にて反射し、ミラー１１２、１１３、１１４によって撮像素子１１５に導かれる。撮像素子１１５は受光した光を撮像することで、原稿の画像データを生成する。

読取部１１０は、自動原稿給紙装置１０４で搬送される原稿だけでなく、原稿台１０３に載置された原稿も読み取ることが可能となっている。原稿台１０３に載置された原稿を読み取る場合は、読取部１１０は、光源１１１を発光させながら副走査方向に移動させて、原稿台１０３の全体を照射する。原稿台１０３からの反射光を撮像素子１１５に導くために、ミラー１１２は光源１１１と共に移動し、光源１１１から撮像素子１１５までの光路長を一定にするために、ミラー１１３、１１４は光源１１１及びミラー１１２の１/２の速度で移動する。

撮像素子１１５は、自動原稿給紙装置１０４に搬送された原稿のときと同じように、ミラー１１２、１１３、１１４に導かれた光に基づいて原稿台１０３に載置された原稿の画像データを生成する。

本体１０１の読取部１１０の下方には、画像データを印刷する印刷部１２０を備えている。印刷部１２０が印刷できる画像データは、上記のように撮像素子１１５に生成されたものや、その他画像形成装置１００とＬＡＮ等のネットワークに接続されたパソコン等の端末から送信されたものである。

印刷部１２０が行う印刷方式には、電子写真方式が用いられている。即ち、感光ドラム１２１を帯電器１２２で一様に帯電させ、その後レーザ１２３で感光ドラム１２１を照射して感光ドラム１２１に潜像を形成し、現像器１２４で潜像にトナーを付着させて可視像を形成し、転写ローラ１２５にて可視像を用紙に転写する方式で印刷が行われる。

可視像が印刷される用紙は、手差しトレイ１３１、給紙カセット１３２、１３３、１３４などの給紙トレイに載置されたものである。

印刷部１２０は、印刷を行うときは、何れか１つの給紙トレイから用紙１枚をピックアップローラ１３５を用いて引き出し、引き出した用紙を搬送ローラ１３７やレジストローラ１３８で感光ドラム１２１と転写ローラ１２５の間に送り込む。

印刷部１２０は、感光ドラム１２１と転写ローラ１２５の間に送り込んだ用紙に可視像を転写すると、可視像を定着させるために、搬送ベルト１２６で定着装置１２７に用紙を送る。定着装置１２７は、ヒータが内蔵された加熱ローラ１２８と、所定の圧力で加熱ローラ１２８に押し当てられた加圧ローラ１２９とで構成されている。加熱ローラ１２８と加圧ローラ１２９の間を用紙が通過すると、熱と用紙への押圧力によって可視像が用紙に定着する。印刷部１２０は、定着装置１２７を通過した用紙を排紙トレイ１３０に排紙する。

以上が、画像形成装置１００における基本的なコピーサービスの処理である。

上記画像形成装置１００は、図２の概略構成図に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０２、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）２０４及び上記印刷処理における各駆動部に対応するドライバ２０５が内部バス２０６を介して接続されている。上記ＣＰＵ２０１は、例えばＲＡＭ２０２を作業領域として利用し、ＲＯＭ２０３やＨＤＤ２０４等に記憶されているプログラムを実行し、当該実行結果に基づいて上記ドライバ２０５とデータや命令を授受することにより上記図１に示した各駆動部の動作を制御する。

また、上記駆動部以外の後述する各手段（図６に示す）についても、ＣＰＵ２０１がプログラムを実行することで各手段として動作する。

続いて、本発明に係る定着装置１２７の詳細について説明する。

図３は、主フレーム３０２と図示しないサブフレームよりなる定着装置１２７の、サブフレームを外した状態における斜視図である。図３に示すように、定着装置１２７には加熱ローラ１２８と加圧ローラ１２９とが軸並行に設けられており、加圧ローラ１２９はその両端を加圧板によりそれぞれ保持されており、当該加圧板は主フレーム３０２に係止されている。また、加熱ローラ１２８は、両端を支持体３０３Ａ、３０３Ｂにより挟持されて主フレーム３０２に固定されている。上記加圧ローラは、加圧板の上端と隣接する支持体３０３の上端につるまきバネ等の弾性体をかく掴持することで、加圧ローラ１２９から加熱ローラ１２８方向に負勢している。

加熱ローラ１２８は、定着装置１２７外部からの電力により、当該加熱ローラ１２８内部のヒータが加熱されることでその表面が加熱される。

図４は、図３における定着装置１２７の、加熱ローラの１２８右端部３０１の拡大図である。

加熱ローラ１２８は、円筒状の鉄管４０１を主構成としており、その内部には当該鉄管４０１の回転軸方向に、当該鉄管４０１を加熱するための加熱ヒータ４０６を備えている。当該加熱ヒータ４０６は、定着装置１２７外部に備えられた電源より電力を供給されることで加熱される。なお、当該加熱ヒータ４０６の構成は一例であり、例えば鉄管４０１の内周に加熱ヒータを内接した構造などでもよい。

また、上記鉄管４０１の両端に、当該鉄管４０１を回転させるための回転構造体を備えている。当該回転構造体は、例えばベアリング４０２と、導電性断熱スリーブ４０３と、アース板４０４と、ストッパー４０５等により構成される。

図５は加熱ローラの加熱を制御するための電気的構成を示す概略図である。

加熱ローラ１２８には、加熱強度の異なる複数の加熱ヒータ４０６Ａ、４０６Ｂ、４０６Ｃを備えている。例えば、加熱ヒータ４０６Ａは、加熱ローラ１２８の軸方向（長手方向）中央付近を加熱するものであり、消費電力、加熱効率、加熱分布の点で、例えばＢ５サイズ等、比較的小さい転写紙に好適である構成である。また、加熱ヒータ４０６Ｂは加熱ローラ１２８全体を加熱するものである。さらに加熱ヒータ４０６Ｃは、加熱ローラ１２８の軸方向中央付近の加熱強度が低く、これに比して軸方向端部付近の加熱強度が高く設定され、すなわち配向性を有している。

上記複数の加熱ヒータは一例であり、各画像形成装置１００の目的に応じてさまざまな構成がなされる。

また、上記加熱ヒータ４０６Ａは、トランジスタやダイオード、サイリスタ等の、接点の有さない電気的スイッチ（半導体スイッチ）５０１Ａを介して電源５０６と接続されている。同様に加熱ヒータ４０６Ｂは電気的スイッチ５０１Ｂを、加熱ヒータ４０６Ｃは電気的スイッチ５０６Ｃをそれぞれ介して電源５０６と接続されている。

上記電気的スイッチ５０１Ａ〜５０１Ｃは、上記ＣＰＵ２０１にて実行される図示しない温度制御手段に接続されており、当該温度制御手段が上記電気的スイッチ５０１Ａ〜５０１Ｃのオン・オフを制御することにより上記加熱ローラ１２８の温度制御を行っている。

また、上記加熱ヒータ４０６Ａは、接点５０３Ｐを有する導電路５０３が当該接点５０３Ｐにてメカニカルスイッチ５０５に接続されている。さらに、加熱ヒータ４０６Ｂ及び４０６Ｃは、接点５０２Ｐを有する導電路５０２が当該接点５０２Ｐにてメカニカルスイッチ５０５に接続されている。ここで、導電路５０２に接続されている加熱ヒータ４０６Ｂ及び４０６Ｃは、電源５０６の電気供給量を超えない組み合わせとなっている。 また、加熱ヒータ４０６Ａも当然電源５０６の電気供給量を超えないものである。

上記メカニカルスイッチ５０５は、さらに電源５０６と接続される接点５０４を備えている。そして、メカニカルスイッチ５０５は、接点５０２Ｐ、５０３Ｐを介して、複数の導電路５０２、５０３を排他的に切り替える構成となっている。ここで、本願でいうところのメカニカルスイッチとは、複数の導電路を物理的かつ排他的に切り替えるスイッチと定義することができる。なお、物理的な切り替えは、ユーザにより行われてもよいし、ＣＰＵにより所定の駆動部が動作することで切り替えられてもよい。

上記メカニカルスイッチは、トランスファ構造を有する物理スイッチや、あるいはリレー、さらには手動式切り替えスイッチを利用することができる。手動式切り替えスイッチを用いた際には、例えばユーザが転写紙のサイズを決定した際に当該スイッチを切り替える。

以上の構成において、例えば加熱ヒータ４０６Ａを利用する際には、メカニカルスイッチ５０５の接点を導電路５０３側に接続し、温度制御手段が電気的スイッチ５０１Ａを制御することで加熱ヒータ４０６Ａの温度を制御する。また、加熱ヒータ４０６Ｂ、Ｃ、あるいはこれら組み合わせで利用する際には、メカニカルスイッチ５０５の接点を導電路５０２側に接続し、温度制御手段が電気的スイッチ５０１Ｂ及びＣを制御することで、加熱ヒータ４０６Ｂ及びＣの温度を制御する。ここで、各導電路に接続された加熱ヒータは、電源からの電気供給量を超えない組み合わせとされているため、例えば何らかのトラブルで電気的スイッチ５０１Ａ〜Ｃのすべてがオンになった際や、あるいは温度制御手段のバグなどにより異常をきたした際であっても、電源の電気供給量を越えることは起こりえない。よって複数の加熱ヒータを備えた際の、予期しない導電による加熱ローラの異常加熱やブレーカダウンが起こらない。したがって、これらトラブルに対する加熱ローラ近辺の対熱耐久性の確保などが不要となり、簡便な手段により安全が確保できる。

以上のように、複数の加熱ヒータの組み合わせであって電源からの電気供給量を超えない組み合わせに対してのみ導電路を設け、メカニカルスイッチが当該導電路を物理的かつ排他的に切り替えることで、異常加熱を確実に回避することが可能になる。特に、高温になる加熱部材を扱う際には熱による、特に電気的スイッチにおける状態異常が起こりやすい上に、熱による発火など深刻な被害が起こりうるため、このような安全確保が重要である。

ところで、上記メカニカルスイッチを手動式切り替えスイッチとした際には、当該メカニカルスイッチが目的とする加熱ヒータに接続されていないといるトラブルが起こりうる。このような問題を回避するために、本願では、図６に示すように、画像形成装置１００が、転写紙のサイズと、当該サイズに適した加熱ヒータとの組み合わせを記憶した記憶手段６０２を備えている。具体的には、例えば、Ｂ５サイズ等、比較的小さい転写紙に転写する際には、加熱ヒータ４０６Ａが利用されるべきである。このため、上記記憶手段６０２には、「転写紙サイズＢ５」と加熱ヒータ４０６Ａが接続される「導電路５０３」とが関連付けられて記憶されている。また、例えばＡ３サイズであれば、加熱ヒータ４０６Ｂ、Ｃ、またはその両方が利用されるべきである。このため、上記記憶手段６０２には、「転写紙サイズＡ３」と加熱ヒータ４０６Ｂ、Ｃが接続される「導電路５０２」とが関連付けられて記憶されている。

そして、転写が行われようとする際には、判定・出力手段６０１が、出力されるように設定された転写紙のサイズを取得する。設定された転写紙のサイズは、サイズ取得手段６０４が、従来より画像形成装置１００全体の処理を制御する例えば制御手段等に問い合わせることにより取得可能である。当該問い合わせにより例えば「転写紙サイズＡ４」といった転写紙サイズを取得可能である。

また、判定・出力手段６０１は、メカニカルスイッチ５０５にて選択されている導電路を検出する。当該導電路は、例えば判定・出力手段６０１が上記メカニカルスイッチ５０５に備えられた検知手段６０３に問い合わせることにより取得可能である。当該問い合わせにより例えば「導電路５０３」といった導電路（結果的には加熱ヒータ）を取得することが可能である。

設定された転写紙のサイズ及び現在メカニカルスイッチ５０５にて選択されている導電路（加熱ヒータ）を取得すると、判定・出力手段６０１は上記記憶手段６０２を参照する。そして、現在設定されている組み合わせが上記記憶手段６０２に在るか否かを判定する。ここで、組み合わせが無い場合、メカニカルスイッチ５０５が好適な導電路に接続されていないことを意味し、当該判定に基づいて、メカニカルスイッチの切り替えを促す出力を表示手段６０５に行う。当該表示手段６０５は、例えば上記操作パネルに供えられた液晶画面等が該当する。上記切り替えを促す出力とは、例えば「現在選択されている加熱ヒータと、印刷しようとしている用紙サイズとが一致しません。加熱ヒータを切り替えてください。」といった表示である。

以上のように、選択された転写紙サイズと、同じく現在加熱ヒータとの組み合わせを判定し、所定の加熱ヒータが選択されていない場合にはスイッチの切り替えを促す出力を行っている。これにより、ユーザによる加熱ヒータの誤選択を防止することができる。

本発明に係る定着装置及び画像形成装置は、複数の加熱ヒータに対する予期せぬ同時通電による異常加熱を確実に防止できる定着装置及び画像形成装置として有用である。

画像形成装置の概略を示す側面図。 画像形成装置の概略構成図。 定着装置のサブフレームを外した状態における斜視図。 加熱ローラの右端部の拡大図。 加熱ローラの加熱を制御するための電気的構成を示す概略図。 スイッチ切り替えを促す出力のための概略機能ブロック図。

符号の説明

１００ 画像形成装置
１２７ 定着装置
１２８ 加熱ローラ
１２９ 加圧ローラ
４０６ 加熱ヒータ
４０６Ａ 加熱ヒータＡ
４０６Ｂ 加熱ヒータＢ
４０６Ｃ 加熱ヒータＣ
５０１Ａ 電気的スイッチＡ
５０１Ｂ 電気的スイッチＢ
５０１Ｃ 電気的スイッチＣ
５０２ 導電路
５０２Ｐ 接点
５０３ 導電路
５０３Ｐ 接点
５０４ 接点
５０５ メカニカルスイッチ
５０６ 電源
６０１ 判定・出力手段
６０２ 記憶手段
６０３ 検知手段
６０４ サイズ取得手段
６０５ 表示手段

Claims (3)

1. 加熱強度の異なる複数の加熱ヒータを備えた加熱ローラと、
   上記加熱ヒータに電力を供給する電源と、
   電気的スイッチを介して上記加熱ヒータの温度を制御する温度制御手段と、
   上記加熱ヒータの組み合わせであって上記電源からの電気供給量を超えない組み合わせに対してのみ接点を有する複数の導電路と、
   上記各導電路を物理的かつ排他的に切り替えるメカニカルスイッチとを備える定着装置。
2. 上記メカニカルスイッチが、ユーザにより切り替えられる構成である場合、
   さらに、
   転写紙のサイズと、当該サイズに適した加熱ヒータとの組み合わせを記憶した記憶手段と、
   上記メカニカルスイッチにより選択されている導電路に対応する加熱ヒータを検知する検知手段と、
   出力されるように設定された転写紙のサイズを取得するサイズ取得手段と、
   上記検知手段により検知された加熱ヒータと、上記サイズ取得手段により取得されたサイズと、上記記憶手段に記憶された組み合わせとに基づいて、メカニカルスイッチの切り替えを促す出力を行う出力手段とを備えた請求項１に記載の定着装置。
3. 請求項１または２に記載の定着装置を備えた画像形成装置。
   
   
   

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