JP2007232831A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】用紙サイズ検知センサを設けなくても用紙サイズを判断でき、熱ローラの非通紙領域の過度な温度上昇を防止することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１０は、トナー像が転写された用紙を挟み込む熱ローラ２１および圧力ローラ２２と、熱ローラ２１の端部の非通紙領域２１Ｃの温度を検知する接触サーミスタ２７と、用紙にトナー像を定着させる際に接触サーミスタ２７で検知される温度が第１設定温度から第２設定温度まで上昇する時間ｔ_ｓを計測し、その計測時間ｔ_ｓが予め定めた規定時間ｔ_１またはｔ_２以下である場合に画像形成を停止する制御部３とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置、それらの機能を併せ持つ複合機等の画像形成装置に関するものである。

従来、トナー像が転写された用紙を熱ローラおよび圧力ローラで挟み込んで、用紙にトナー像を定着させる画像形成装置においては、入力指示を受けたサイズまたは定形サイズの用紙よりも小さなサイズの用紙にトナー像を定着させる際に、熱ローラの端部の非通紙領域の温度が過度に上昇することがあるため、これを防止するために種々の対策がとられている。

例えば、特許文献１に記載の画像形成装置では、用紙の搬送方向の長さを検知する用紙長検知センサを設け、この用紙長検知センサが検知した用紙の長さが規定長さよりも長い場合に、その用紙は不定形サイズであると判断し、画像形成を一時的に中断するようにしている。
特開平１０−２０７１８号公報

しかしながら、上記のように用紙の搬送方向の長さを検知するようにした場合には、例えばＡ４サイズの用紙を横向きに搬送するときとＡ５サイズの用紙を縦向きに搬送するときとでは、用紙の搬送方向の長さが同じであるため、用紙サイズが異なるにもかかわらず画像形成が中断されず、熱ローラの非通紙領域の温度が過度に上昇することを防止できない。

また、安価な画像形成装置とするためには、用紙サイズ検知センサを設けずに熱ローラの非通紙領域の過度な温度上昇を防止できるようにすることが望まれる。

本発明は、このような事情に鑑み、用紙サイズ検知センサを設けなくても用紙サイズを判断でき、熱ローラの非通紙領域の過度な温度上昇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目的とする。

請求項１の発明は、搬送路に沿って用紙を搬送しながら画像形成を行うための制御部と、その画像形成の途中で用紙にトナー像を定着させるためにトナー像が転写された用紙を挟み込む熱ローラおよび圧力ローラと、前記熱ローラの端部の非通紙領域の温度を検知する温度検知手段とを備え、前記制御部は、用紙にトナー像を定着させる際に前記温度検知手段で検知される温度が第１設定温度から第２設定温度まで上昇する時間を計測し、その計測時間が予め定めた規定時間以下である場合に画像形成を停止するものであることを特徴とする画像形成装置である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記熱ローラの中央部の温度は、前記制御部により複数の制御温度に保たれるようになっており、前記規定時間は、前記各制御温度に応じて定められていることを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記制御部は、画像形成開始時に前記温度検知手段で検知される温度が第１設定温度よりも低い一定温度以下である場合にのみ画像形成を停止するものであることを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記制御部は、画像形成を停止する際に、用紙を搬送路から排出させるとともに、その後に前記熱ローラおよび圧力ローラを一定時間回転させるものであることを特徴とするものである。

請求項５の発明は、請求項４に記載の画像形成装置において、前記制御部は、前記熱ローラおよび圧力ローラを一定時間回転させた後に、画像形成を再開するものであることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、用紙にトナー像を定着させる際に熱ローラの非通紙領域の温度が第１設定温度から第２設定温度まで上昇する時間を計測するようにしたから、この計測時間によって、現在トナー像の定着を行っている用紙のサイズが適切であるか否かが分かるようになる。すなわち、現在トナー像の定着を行っている用紙が入力指示を受けたサイズの用紙よりも幅の狭い用紙である場合には、熱ローラの非通紙領域の温度が短時間で上昇するので、前記計測時間が短い場合には、現在トナー像の定着を行っている用紙のサイズが不適切であると判断できる。換言すれば、用紙サイズ検知センサを設けることなく用紙サイズを判断できるようになる。そして、用紙サイズが不適切の場合には、このまま定着を続ければ非通紙領域の温度が過度に上昇すると予測されるため、前記計測時間を基に、当該計測時間が予め定めた規定時間以下である場合に画像形成を停止することにより、非通紙領域の温度が過度に上昇することを防止することができる。

請求項２の発明のように、規定時間が熱ローラの各制御温度に応じて定められていれば、各制御温度において適格に非通紙領域の過度な温度上昇を防止することができる。

請求項３の発明のように、画像形成開始時に温度検知手段で検知される温度が第１設定温度よりも低い一定温度以下である場合にのみ画像形成を停止するようにすれば、用紙にトナー像を定着させる際の熱ローラの非通紙領域の温度が確実に第１設定温度を超えて上昇するようになるため、信頼性を向上させることができる。

請求項４の発明によれば、画像形成を停止する際に、用紙を搬送路から排出させるようにしたから、画像形成を停止したときに用紙を取り除く手間を省くことができる。また、その後に熱ローラおよび圧力ローラを一定時間回転させるようにしたから、熱ローラを早期に冷却することができる。

請求項５の発明によれば、画像形成を継続して行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置であるプリンタ１０の概略構成図である。なお、本発明は、プリンタに限らず、他の画像形成装置である複写機やファクシミリ装置、複合機等にも適用可能である。

プリンタ１０は、搬送路Ｌに沿って用紙を搬送する途中で、図略の端末等から送られた画像データに基づいて用紙に画像を形成するものであり、箱状の装置本体１の内部に、感光体ドラム１３１の表面にトナー像を形成した後にそのトナー像を用紙に転写する画像形成部１３と、画像形成部１３に用紙を供給する給紙部１２と、トナー像を用紙に定着させる定着部２と、用紙を外部に排出する排出部１８とを備えているとともに、画像形成を行うために全体の制御を行う制御部３（図４参照）を備えている。

前記搬送路Ｌは、前方から後方（図１の右側から左側）に略水平に延びる水平部Ｌ１と、水平部Ｌ１の後端部から略垂直に立上る垂直部Ｌ２とを有し、側面視で略Ｌ字状をなしている。

前記給紙部１２は、搬送路Ｌの水平部Ｌ１の下方に配設される給紙カセット１２１を有しており、給紙カセット１２１に収納された用紙をピックアップローラ１２ａによって取り出すとともに、その用紙を給紙ローラ１２ｂ〜１２ｅによって１枚ずつ搬送路Ｌの水平部Ｌ１に送り出し、さらに搬送路Ｌに送り出された用紙を、レジストローラ１２ｆによって一旦待機させ、所定のタイミングで画像形成部１３に供給するようになっている。

また、給紙部１２は、装置本体１の前面に設けられた開口１１内に配設された手差しユニット１２２をも有しており、手差しユニット１２２に載置された用紙をピックアップローラ１２ｇおよび給紙ローラ１２ｃ，１２ｅによって搬送路Ｌの水平部Ｌ１に送り出すことができるようになっている。なお、開口１１は、装置本体１に揺動可能に取り付けられた蓋部材１１ａによって開閉可能となっている。

前記画像形成部１３は、搬送路Ｌの水平部Ｌ１の前後方向の略中央に配設される感光体ドラム１３１と、感光体ドラム１３１の上方に配設される帯電部１３２と、感光体ドラム１３１の前方に配設される現像部１３３と、感光体ドラム１３１の下方に配設される転写部１３４と、感光体ドラム１３１の後方に配設されるクリーニング部１３５と、帯電部１３２及びクリーニング部１３５並びに前記定着部２の上方に配設されるレーザースキャナユニット（ＬＳＵ）１６とを有している。

前記感光体ドラム１３１は、図１において時計回りに回転するようになっており、その表面には、当該表面が帯電部１３２によって一様に帯電された後に、レーザースキャナユニット１６によって画像データに基づくレーザー光が帯電部１３２と現像部１３３との間から照射されることにより静電潜像が形成され、さらに静電潜像が形成された表面に、現像部１３３からトナーが供給されることによってトナー像が形成されるようになっている。

そして、前記給紙部１２から供給された用紙は、転写部１３４の転写ローラ１３４ａによって感光体ドラム１３１に押し付けられながら搬送されることにより、その表面（転写面）に、感光体ドラム１３１の表面に形成されたトナー像が転写され、その後に定着部２に送り込まれる。

なお、転写後の感光体ドラム１３１の表面に残留したトナーおよび残留電荷は、クリーニング部１３５によって除去されるようになっている。

前記定着部２は、熱ローラ２１と、圧力ローラ２２とを有しており、これらのローラ２１，２２でトナー像が転写された用紙を挟み込むことにより、熱と圧力とでトナー像を用紙に定着させるようになっている。

そして、トナー像が定着された用紙は、前記排出部１８の搬送ローラ１８ａおよび排出ローラ１８ｂによって装置本体１の上面に形成された排出トレイ１９に排出される。

なお、本実施形態のプリンタ１０では、搬送路Ｌの水平部Ｌ１と給紙カセット１２１との間に、スイッチバック部１５が設けられており、用紙の両面に画像を形成できるようになっている。

定着部２の具体的な構成としては、図２に示すように、熱ローラ２１の内部に、第１ヒータ２３および第２ヒータ２４が設けられている。また、熱ローラ２１の上方には、図３（ａ）に示すように、熱ローラ２１の中央部の温度を一定に保つためのサーモスタット２５と、熱ローラ２１の中央部の温度を非接触状態で検知する非接触サーミスタ２６とが設けられているとともに、図３（ｂ）に示すように、熱ローラ２１の端部の非通紙領域２１Ｃの温度を接触状態で検知する接触サーミスタ（温度検知手段）２７が設けられている。さらに、熱ローラ２１の接触サーミスタ２７側の端部には、除電ブラシ２８が設けられている。

第１ヒータ２３は、熱ローラ２１のＡ４Ｙサイズ（Ａ４の用紙を横向きに搬送するときのサイズ）の用紙に対応する最大通紙領域２１Ａに略均一な熱量を与えて加熱するものである。そして、Ａ４Ｙサイズの用紙にトナー像を定着させる際には、熱ローラ２１の中央部の温度は、制御部３により複数の制御温度（例えば、１８５℃と２００℃）に保たれるようになっている。

一方、第２ヒータ２４は、熱ローラ２１のＡ４Ｔサイズ（Ａ４の用紙を縦向きに搬送するときのサイズ）の用紙に対応する最小通紙領域２１Ｂに略均一な熱量を与えて加熱するとともに、最小通紙領域２１Ｂの両側の領域２１Ｄに最小通紙領域２１Ｂに与える熱量よりも小さい熱量を与えて加熱するものである。

これらの第１ヒータ２３および第２ヒータ２４への通電は、制御部３によって制御される。

制御部３は、上述した用紙に画像を形成するための制御を行うとともに、ある条件となったときに画像形成を停止するものである。具体的には、制御部３は、用紙にトナー像を定着させる際に接触サーミスタ２７で検知される熱ローラ２１の非通紙領域２１Ｃの温度が第１設定温度から第２設定温度まで上昇する時間ｔ_ｓを計測する。制御部３には、熱ローラ２１の各制御温度に応じて予め定められた規定時間ｔ_１，ｔ_２が記憶されており、制御部３は、計測時間ｔ_ｓと規定時間ｔ_１またはｔ_２とを対比して、計測時間ｔ_ｓが規定時間ｔ_１またはｔ_２以下である場合に画像形成を停止する。

このように、熱ローラ２１の非通紙領域２１Ｃの温度が第１設定温度から第２設定温度まで上昇する時間ｔ_ｓを計測することにより、この計測時間ｔ_ｓによって、現在トナー像の定着を行っている用紙のサイズが適切であるか否かが分かるようになる。すなわち、現在トナー像の定着を行っている用紙が入力指示を受けたサイズの用紙よりも幅の狭い用紙である場合には、熱ローラ２１の非通紙領域２１Ｃの温度が短時間で上昇するので、計測時間ｔ_ｓが短い場合には、現在トナー像の定着を行っている用紙のサイズが不適切であると判断できる。

ここで、第１設定温度、第２設定温度、および規定時間ｔ_１，ｔ_２を定めるために行った実験結果を図６および図７に示す。

図６（ａ）は、Ａ４Ｙサイズの用紙にトナー像を定着させることを前提に、熱ローラ２１の中央部の温度が１８５℃に保たれるように第１ヒータ２３の通電を制御した状態で、Ａ５Ｔサイズ（Ａ５の用紙を縦向きに搬送するときのサイズ）の用紙にトナー像を定着させたときの非通紙領域２１Ｃの温度変化を示すグラフである。図６（ｂ）は、同じ条件で、図２に二点鎖線で示す１１×８．５インチのレターサイズの用紙にトナー像を定着させたときの非通紙領域２１Ｃの温度変化を示すグラフである。

非通紙領域２１Ｃの温度が１９５℃から２０８℃まで上昇するのに、Ａ５Ｔサイズの用紙では約３１ｓｅｃかかり、レターサイズの用紙では約１１０ｓｅｃかかる。

そこで、第１設定温度を１９５℃、第２設定温度を２０８℃として、熱ローラ２１の制御温度が１８５℃である場合の規定時間ｔ_１を４５ｓｅｃと定めておけば、計測時間ｔ_ｓと規定時間ｔ_１を対比することにより、Ａ４Ｙサイズに近いレターサイズの用紙は適切であり、Ａ５Ｔサイズの用紙は不適切であると判断することができる。

図７（ａ）は、Ａ４Ｙサイズの用紙にトナー像を定着させることを前提に、熱ローラ２１の中央部の温度が２００℃に保たれるように第１ヒータ２３の通電を制御した状態で、Ａ５Ｔサイズ（Ａ５の用紙を縦向きに搬送するときのサイズ）の用紙にトナー像を定着させたときの非通紙領域２１Ｃの温度変化を示すグラフである。図６（ｂ）は、同じ条件で、図２に二点鎖線で示す１１×８．５インチのレターサイズの用紙にトナー像を定着させたときの非通紙領域２１Ｃの温度変化を示すグラフである。

非通紙領域２１Ｃの温度が第１設定温度（１９５℃）から第２設定温度（２０８℃）まで上昇するのに、Ａ５Ｔサイズの用紙では約１８ｓｅｃかかり、レターサイズの用紙では約４１ｓｅｃかかる。

そこで、熱ローラ２１の制御温度が２００℃である場合の規定時間ｔ_２を２８ｓｅｃと定めておけば、計測時間ｔ_ｓと規定時間ｔ_２を対比することにより、熱ローラ２１の制御温度が２００℃である場合においても、Ａ４Ｙサイズに近いレターサイズの用紙は適切であり、Ａ５Ｔサイズの用紙は不適切であると判断することができる。

なお、上記の各数値は例示であって、第１設定温度、第２設定温度、および規定時間ｔ_１，ｔ_２として他の数値を選定してもよい。

以下、図５を参照して、制御部３が画像形成を停止するときのフローを説明する。

まず、制御部３は、図略の端末等からＡ４Ｙサイズの用紙に対して画像形成を開始するよう指示を受けて（ステップＳ１）、図略のレジストスイッチをＯＮにするとともに（ステップＳ２）、非接触サーミスタ２６で検知される温度が制御温度（１８５℃または２００℃）に保たれるように、第１ヒータ２３への通電を制御する。

また、制御部３は、レジストスイッチをＯＮにすると同時に、接触サーミスタ２７で検知される熱ローラ２１の非通紙領域２１Ｃの温度が第１設定温度（１９５℃）よりも低い一定温度（例えば、１７５℃）以下であるか否かを判断する（ステップＳ３）。

レジストスイッチをＯＮにしたときの非通紙領域２１Ｃの温度が１７５℃より大きいと判断した場合には（ステップＳ３でＮｏ）、制御部３は、通常の画像形成を行う（ステップＳ１０）。逆に、その温度が１７５℃以下であると判断した場合には（ステップＳ３でＹｅｓ）、制御部３は、熱ローラ２１の制御温度が１９０℃以上であるか否かを判断する。

熱ローラ２１の制御温度が１９０℃以上であると判断した場合には（ステップＳ５でＹｅｓ）、用紙にトナー像を定着させる際の非通紙領域２１Ｃの温度が第１設定温度から第２設定温度まで上昇する時間ｔ_ｓを計測し、その計測時間ｔ_ｓが規定時間ｔ_２以下であるか否かを判断する（ステップＳ６）。

そして、計測時間ｔ_ｓが規定時間ｔ_２以下であると判断した場合には（ステップＳ６でＹｅｓ）、制御部３は、画像形成を停止する（ステップＳ７）。具体的には、制御部３は、各部１２，１３，２，８の駆動を停止させるとともに、図略の報知手段により画像形成を停止したことを報知するか、あるいは図略の表示部により画像形成を停止したことを表示する。逆に、計測時間ｔ_ｓが規定時間ｔ_２より大きいと判断した場合には（ステップＳ６でＮｏ）、制御部３は、通常の画像形成を行う（ステップＳ８）。

一方、熱ローラ２１の制御温度が１９０℃未満であると判断した場合には（ステップＳ５でＮｏ）、用紙にトナー像を定着させる際の非通紙領域２１Ｃの温度が第１設定温度から第２設定温度まで上昇する時間ｔ_ｓを計測し、その計測時間ｔ_ｓが規定時間ｔ_１以下であるか否かを判断する（ステップＳ９）。

そして、計測時間ｔ_ｓが規定時間ｔ_１以下であると判断した場合には（ステップＳ９でＹｅｓ）、ステップＳ７と同様に、画像形成を停止する（ステップＳ１０）。逆に、計測時間ｔ_ｓが規定時間ｔ_２より大きいと判断した場合には（ステップＳ９でＮｏ）、通常の画像形成を行う（ステップＳ８）。

本実施形態のプリンタ１０では、用紙にトナー像を定着させる際の熱ローラ２１の非通紙領域２１Ｃの温度が第１設定温度から第２設定温度まで上昇する時間ｔ_ｓを計測するようにしたから、用紙サイズ検知センサを設けることなく用紙サイズを判断できるようになる。そして、用紙サイズが不適切の場合には、このまま定着を続ければ非通紙領域の温度が過度に上昇すると予測されるため、計測時間ｔ_ｓを基に、当該計測時間ｔ_ｓが予め定めた規定時間ｔ_１またはｔ_２以下である場合に画像形成を停止することにより、非通紙領域２１Ｃの温度が過度に上昇することを防止することができる。

また、規定時間ｔ_１，ｔ_２を熱ローラ２１の各制御温度に応じて定めているので、各制御温度において適格に非通紙領域２１Ｃの過度な温度上昇を防止することができる。

さらに、レジストスイッチをＯＮにするとき（画像形成開始時）に、熱ローラ２１の非通紙領域２１Ｃの温度が第１設定温度よりも低い一定温度以下である場合にのみ画像形成を停止するようにしているので、用紙にトナー像を定着させる際の非通紙領域２１Ｃの温度が確実に第１設定温度を超えて上昇するようになるため、信頼性を向上させることができる。

なお、前記実施形態では、制御部３は、画像形成を停止する際に、各部１２，１３，２，１８の駆動を停止させるようにしているが、このようにすると用紙が搬送路Ｌに残るようになるため、用紙を取り除く作業が必要になる。そこで、画像形成を停止する際に、制御部３は、給紙部１２の駆動のみを停止させて、用紙を搬送路Ｌから排出させるとともに、その後に定着部２の熱ローラ２１および圧力ローラ２２を一定時間回転させるようにすることが好ましい。

このように用紙を搬送路Ｌから排出させることで、画像形成を停止したときに用紙を取り除く手間を省くことができるとともに、その後に熱ローラ２１および圧力ローラ２２を一定時間回転させることで、熱ローラ２１を早期に冷却することができる。

また、制御部３は、例えば、熱ローラ２１の非通紙領域２１Ｃの温度が１７５℃以下になるまで熱ローラ２１および圧力ローラ２２を回転させた後に、画像形成を再開させるようにしてもよい。このようにすれば、画像形成を継続して行うことができる。

さらに、前記実施形態では、第１ヒータ２３で熱ローラ２１を加熱する場合に本発明を適用した形態を示したが、本発明は、第２ヒータ２４で熱ローラ２１を加熱する場合にも適用可能である。

さらには、第１設定温度、第２設定温度、および規定時間ｔ_１，ｔ_２を、入力指示を受ける複数の用紙サイズ（例えば、Ａ４Ｙサイズに加え、Ｂ４Ｙサイズ等）ごとに定めておけば、各用紙サイズにおける非通紙領域２１Ｃの過度な温度上昇を確実に防止することができるようになる。

また、前記実施形態では、最大通紙領域２１ＡがＡ４Ｙサイズの用紙に対応する領域であり、最小通紙領域２１ＢがＡ４Ｔサイズの用紙に対応する領域である形態を示したが、最大通紙領域２１Ａおよび最小通紙領域２１Ｂの対応対象となる用紙サイズは適宜選定可能である。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置であるプリンタの正面図である。 熱ローラの平面断面図である。 （ａ）は図２のＩ−Ｉ線断面図、（ｂ）は図２のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 プリンタのブロック図である。 制御部が画像形成を停止する際のフロー図である。 熱ローラの中央部の温度を１８５℃に保ちつつ用紙にトナー像を定着させるときの非通紙領域の温度変化を示すグラフであり、（ａ）はＡ５Ｔサイズの用紙にトナー像を定着させるとき、（ｂ）はレターサイズの用紙にトナー像を定着させるときを示す。 熱ローラの中央部の温度を２００℃に保ちつつ用紙にトナー像を定着させるときの非通紙領域の温度変化を示すグラフであり、（ａ）はＡ５Ｔサイズの用紙にトナー像を定着させるとき、（ｂ）はレターサイズの用紙にトナー像を定着させるときを示す。

符号の説明

１２ 給紙部
１３ 画像形成部
１８ 排出部
２ 定着部
２１ 熱ローラ
２２ 圧力ローラ
２３ 第１ヒータ
２４ 第２ヒータ
２７ 接触サーミスタ（温度検知手段）
３ 制御部
１０ プリンタ（画像形成装置）

Claims (5)

1. 搬送路に沿って用紙を搬送しながら画像形成を行うための制御部と、その画像形成の途中で用紙にトナー像を定着させるためにトナー像が転写された用紙を挟み込む熱ローラおよび圧力ローラと、前記熱ローラの端部の非通紙領域の温度を検知する温度検知手段とを備え、
   前記制御部は、用紙にトナー像を定着させる際に前記温度検知手段で検知される温度が第１設定温度から第２設定温度まで上昇する時間を計測し、その計測時間が予め定めた規定時間以下である場合に画像形成を停止するものであることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記熱ローラの中央部の温度は、前記制御部により複数の制御温度に保たれるようになっており、
   前記規定時間は、前記各制御温度に応じて定められていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、画像形成開始時に前記温度検知手段で検知される温度が第１設定温度よりも低い一定温度以下である場合にのみ画像形成を停止するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、画像形成を停止する際に、用紙を搬送路から排出させるとともに、その後に前記熱ローラおよび圧力ローラを一定時間回転させるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記熱ローラおよび圧力ローラを一定時間回転させた後に、画像形成を再開するものであることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

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