JP2008026785A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録媒体のカールを低減できる定着装置を提供する。
【解決手段】画像が転写された記録媒体Ｐを、加熱ローラ３と無端ベルト４とで狭持しながら加熱して、記録媒体Ｐに画像を定着する定着装置１において、加熱ローラ３に対して無端ベルト４を押圧する圧接パッド１０と、圧接パッド１０の押圧力を調節する調圧手段１１と、記録媒体Ｐの加熱ローラ３に対するスリップを検出するスリップ検出手段６，７とを設け、スリップ検出手段６，７が記録媒体Ｐの加熱ローラ３に対するスリップを検出したときは、調圧手段１１により圧接パッド１０の押圧力を高める。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置用の定着装置に関する。

現像剤で形成した画像が転写されたシート状の記録媒体を加熱することにより、記録媒体に画像を定着する定着装置が広く利用されている。

定着装置の１つの形態として、加熱ローラと無端ベルトとの間に記録媒体を狭持して加熱ローラの回転によって記録紙を送り出しながら加熱する定着装置が知られている。

このような定着装置では、無端ベルトが駆動トルクを有しておらず、記録媒体を送り出す駆動力は加熱ローラと記録媒体との摩擦力によるが、現像剤の多い画像を定着する際にはこの摩擦力が小さくなり、記録媒体のスリップが発生しやすい。記録媒体のスリップが発生すると、記録媒体の張力のバランスが崩れて記録媒体を加熱ローラまたは無端ベルトに巻き付ける力が作用し、記録媒体を片面からのみ加熱する構造も相まって、記録紙を大きくカールさせてしまう場合があるという問題があった。

特許文献１では、加熱ローラの前後に、記録媒体のスリップを検出する速度センサを設けて、加熱ローラの速度を制御することにより、加熱ローラの前後での速度差をなくすようにしている。

特許文献２は、記録媒体のスリップやカールに関するものではないが、加熱ローラから無端ベルトを離隔させられるようにした定着装置を開示している。
特開平７−３１９２４７号公報 特開２００２−１４８９８４号公報

前記問題点に鑑みて、本発明は、記録媒体のカールを低減できる定着装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明による定着装置の第１の態様は、画像が転写された記録媒体を、加熱ローラと無端ベルトとで狭持しながら加熱して、前記記録媒体に前記画像を定着するものであって、前記加熱ローラに対して前記無端ベルトを押圧する圧接パッドと、前記圧接パッドの押圧力を調節する調圧手段と、前記記録媒体の前記加熱ローラに対するスリップを検出するスリップ検出手段とを有し、前記スリップ検出手段が前記記録媒体の前記加熱ローラに対するスリップを検出したときは、前記調圧部材により、前記圧接パッドの押圧力を高めるものとする。

この構成によれば、記録媒体のスリップを検出したときは、無端ベルトを定着ローラに強く押圧することで、記録媒体と定着ローラとの間の摩擦力を高め、記録媒体がスリップしないようにできる。これによって、記録媒体に作用する曲げを低減すると共に必要以上の加熱を防止し、記録媒体のカールを抑えることができる。

また、本発明の定着装置の第１の態様において、前記スリップ検出手段は、前記記録媒体の搬送経路において前記記録媒体のループ状態を検出するループセンサからなってもよい。

この構成によれば、記録媒体のループ（弛み）を検出することで記録媒体のスリップを検知できる。

また、本発明の定着装置の第２の態様は、画像が転写された記録媒体を、加熱ローラと無端ベルトとで狭持しながら加熱して、前記記録媒体に前記画像を定着し、排紙ローラで排出する定着装置であって、記録媒体の搬送経路の前記加熱ローラの下流側において前記記録媒体のループ量を測定するループセンサを有し、前記ループセンサの測定値を基に、前記排出ローラの回転速度を制御するものとする。

この構成によれば、記録媒体のループ量によって記録媒体のスリップを検出し、スリップによる記録媒体の遅れを排出ローラの回転数を調整することで補償できるので、記録媒体のカールを抑えることができる。

以上のように、本発明によれば、記録媒体のスリップを検出して、記録媒体のスリップを補償し、記録媒体の適切な搬送状態を維持するので、記録媒体のカールを抑えることができる。

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態の定着装置１を示す。本実施形態の定着装置１は、画像形成装置において、転写手段２がトナー画像を転写して排出する記録媒体Ｐを、回転駆動される加熱ローラ３と回動自由な無端ベルト４とで狭持し、加熱ローラ３の熱によってトナーを定着させながら搬送し、排紙ローラ５から排出するものである。定着手段２、加熱ローラ３および排紙ローラ５は、それぞれ、独立して駆動され、回転速度が制御される。

さらに、定着装置１は、記録媒体Ｐの搬送経路の加熱ローラ３の上流側および下流側に、それぞれ、記録媒体Ｐのループ量（弛み）を測定する上流ループセンサ（スリップ検出手段）６および下流ループセンサ（スリップ検出手段）７を備える。

上流ループセンサ６は、転写手段２と加熱ローラ３との間（転写−定着間）において、記録媒体Ｐの二点鎖線で示す基準経路からの蛇行幅であるループ量を測定する。同様に、下流ループセンサ７は、加熱ローラ３と排紙ローラ５との間（定着−排紙間）での記録媒体Ｐのループ量を測定する。これらのループセンサ６，７は、アクチュエータを設けた透過式光電管や、記録媒体Ｐからの反射波により記録媒体Ｐまでの距離を測定できるセンサなどが適用できる。

無端ベルト４は、ベルト支持体８の周囲に回動可能に嵌装されており、付勢部材９でベルト支持体８から突出するように付勢された圧接パッド１０によって加熱ローラ３に押圧されるようになっている。また、付勢部材９の一端は、調圧カム（調圧手段）１１によって位置決めされ、圧接パッド１０の加熱ローラ３に対する押圧力が調節されるようになっている。

続いて、図２に、定着装置１の動作の流れを示す。
定着装置１では、転写手段２から定着装置１に記録媒体Ｐが送り込まれると、ステップＳ１で上流ループセンサ６がしきい値以上のループ量を検出するので、ステップＳ２に進んで、通常、記録媒体Ｐが加熱ローラ３を通過して、下流ループセンサ７に到達するのに要する下流ループセンサ到達予定時間が経過するのを待ち、ステップＳ３に進み、下流ループセンサ７で定着−排紙間、つまり、加熱ローラ３と無端ベルト４とで記録媒体Ｐを狭持してトナーを定着してから排紙ローラ５に至るまでの経路における記録媒体Ｐのループ量を確認する。

ステップＳ３において、下流ループセンサ７で測定した定着−排紙間の記録媒体Ｐのループ量がしきい値以下であれば、記録媒体Ｐが適切に搬送されていないので、ステップＳ４に進んでＪＡＭ（紙詰まり）であると判定し、ステップＳ５で定着装置１自身と画像形成装置全体の動作を停止させる。

ステップＳ３において、下流ループセンサ７で測定した定着−排紙間のループ量がしきい値以上であれば、記録媒体Ｐが適切に搬送されているので、ステップＳ６に進んで、記録媒体Ｐがさらに排紙ローラ５に到達するのに要する排紙ローラ到達予定時間が経過するのを待ち、ステップＳ７に進んで、再度、定着−排紙間の記録媒体Ｐのループ量の測定値を確認する。

ステップＳ７において、下流ループセンサ７の測定値がしきい値以上であれば、記録媒体Ｐが適切に搬送されているので、ステップＳ８に進んで、そのまま、記録媒体Ｐが排紙ローラ５から完全に排出されるまで加熱ローラ３および排紙ローラ５の回転を継続する。

ステップＳ７において、記録媒体Ｐが加熱ローラ３を通過するまでの間に、下流ループセンサ７の測定値がしきい値以下になれば、ステップＳ９に進み、排紙ローラ５の排出速度よりも加熱ローラ３および無端ベルト４による記録媒体Ｐの搬送速度が遅くなっている、つまり、記録媒体Ｐが加熱ローラ３に対してスリップして遅れが発生していると判断する。この場合、ステップＳ１０において、調圧カム１１を回動させることで、付勢部材９を加熱ローラ３に向かって押し付けて、圧接パッド１０による無端ベルト４の押圧力を増加させる。

これによって、記録媒体Ｐは、加熱ローラ３に対して強く押圧され、加熱ローラ３との間の摩擦力が高まり、加熱ローラ３に対するスリップが発生しないようになる。その際、加熱ローラ３の搬送速度を定着−排紙間のループ量が閾値以上になるまで増速する。そして、そのまま、ステップＳ１１で記録媒体Ｐを排紙ローラ５から完全に排出するまでその運転状態を維持する。

図３に、下流ループセンサ７の測定した定着−排紙間のループ量と、調圧カム１１で設定する圧接パッド１０の押圧力との関係を示す。調圧カム１１は、３つのポジションを有しており、ステップＳ７で定着−排紙間のループ量が６ｍｍ以上である場合、加熱ローラ３と無端ベルト４とが通常の押圧力で記録媒体Ｐを狭持するように圧接パッド１０の押圧力を設定する（通常加圧領域）。しかし、ステップＳ７で定着−排紙間のループ量が３ｍｍ以上、６ｍｍ未満であれば、調圧カム１１によって、付勢部材９の端部を１段階押し込んで、無端ベルト４の加熱ローラ３に対する押圧力を１段階高くする（１段加圧領域）。さらに、ステップＳ７で定着−排紙間のループ量が３ｍｍ未満であれば、調圧カム１１によって、付勢部材９の端部をさらにもう１段階押し込んで、無端ベルト４の加熱ローラ３に対する押圧力を最高に設定する（２段加圧領域）。

図４に、本実施形態において、記録媒体Ｐのスリップがない場合の上流ループセンサ６および下流ループセンサ７の出力を示す。定着装置１は、転写−定着間でもループ制御を行い、加熱ローラ３および排紙ローラ５の速度を等しく増減するので、図示するように、上流ループセンサ６は、記録媒体Ｐが通過中は、ＯＮ／ＯＦＦを繰り返し出力する。

上流ループセンサ６が記録媒体Ｐのループを検出してから所定の時間が経過すると、記録媒体Ｐが下流ループセンサ７に到達し、下流ループセンサ７も記録媒体Ｐのループ量を検出する。記録媒体Ｐが加熱ローラ３に対してスリップしなければ、下流ループセンサ７は、記録媒体Ｐが通過中、一定のループ量を検出し続ける。

しかしながら、記録媒体Ｐが加熱ローラ３に対してスリップすると、加熱ローラ３から記録媒体Ｐが下流に繰り出される長さよりも、排紙ローラ５が記録媒体Ｐを上流から引き抜く長さの方が長くなり、図５に示すように、下流ループセンサ７が検出するループ量が低下する。

すると、ステップＳ１０で記録媒体Ｐを加熱ローラ３に強く押し付けてスリップを解消し、加熱ローラ３を増速するので、記録媒体Ｐのループ量が増加して、下流ループセンサ７の測定値が上昇する。

このように、下流ループセンサ７で定着−排紙間のループ量を測定することで記録媒体Ｐの加熱ローラ３に対するスリップを検出し、記録媒体Ｐを加熱ローラ３に強く押し付けて記録媒体Ｐのスリップを解消すれば、記録媒体Ｐの加熱ローラ３に対する巻き付け量を増加させず、さらに、記録媒体Ｐの加熱時間が長くなることを防止できるので、記録媒体Ｐのカールが大きくならないようにできる。

さらに、図６に、本発明の第２実施形態の制御を示す。本実施形態は、図１の定着装置１とほぼ同じ構成からなるが、加圧ローラ３と排紙ローラ５とが同一のモータによって駆動され、周速が一致する点が異なる。本実施形態では、転写手段２から定着装置１に記録媒体Ｐが送り込まれると、ステップＳ２１で上流ループセンサ６がしきい値以上のループ量を検出するので、ステップＳ２２に進んで、下流ループセンサ到達予定時間が経過するのを待ち、ステップＳ２３に進み、下流ループセンサ７で定着−排紙間のループ量を確認する。

ステップＳ２３において、下流ループセンサ７で測定した定着−排紙間の記録媒体Ｐのループ量がしきい値以下であれば、記録媒体Ｐが適切に搬送されていないので、ステップＳ２４に進んでＪＡＭ（紙詰まり）であると判定し、ステップＳ２５で定着装置１自身と画像形成装置全体の動作を停止させる。

ステップＳ２３において、下流ループセンサ７で測定した定着−排紙間のループ量がしきい値以上であれば、記録媒体Ｐが適切に搬送されているので、ステップＳ２６に進んで、上流ループセンサ６で転写−定着間の記録媒体Ｐのループ状態を確認する。

ステップＳ２６において、上流ループセンサ６の出力が、所定の時間以上継続してＯＮになっていなければ、記録媒体Ｐが適切に搬送されているので、ステップＳ２７に進んで、そのまま、記録媒体Ｐが排紙ローラ５から完全に排出されるまで、加熱ローラ３および排紙ローラ５の回転を継続する。

ステップＳ２６において、上流ループセンサ６の出力が、所定の時間以上継続してＯＮになっていれば、ステップＳ２８に進み、転写手段２の転写速度よりも加熱ローラ３および無端ベルト４による記録媒体Ｐの搬送速度が遅くなっていると、つまり、記録媒体Ｐが加熱ローラ３に対してスリップして遅れが発生していると判断する。この場合、ステップＳ２９において、調圧カム１１を回動させ、付勢部材９を加熱ローラ３に向かって押し付けることで、圧接パッド１０による無端ベルト４の押圧力を増加させるとともに、加熱ローラ３および排紙ローラ５の回転速度を速くする。

これによって、記録媒体Ｐと加熱ローラ３との摩擦力を高め、記録媒体Ｐの加熱ローラ３に対するスリップを減少させつつ搬送速度を増加して、転写−定着間のループ量をしきい値以下にし、ステップＳ３０で記録媒体Ｐを排紙ローラ５から完全に排出するまでその運転状態を維持する。

図７に、上流ループセンサ６がループ検出時間（ＯＮ継続時間）と、調圧カム１１で設定する圧接パッド１０の押圧力との関係を示す。調圧カム１１は、圧接パッド１０を押圧する力を、ステップＳ２６で上流ループセンサ６のループ検出時間が１００ｍｓ以下である場合、通常の押圧力に設定し（通常加圧領域）、ステップＳ２６で上流ループセンサ６のループ検出時間が１００ｍｓ超、２５０ｍｓである場合、１段階高い押圧力に設定し（１段加圧領域）、ステップＳ２６で上流ループセンサ６のループ検出時間が２５０ｍｓ超である場合、さらにもう１段階高い押圧力に設定する（２段加圧領域）。

本実施形態では、図８に示すように、上流ループセンサ６の検出時間が所定の時間より長くなったとき、記録媒体Ｐが加熱ローラ３に対してスリップして遅れが発生していると判断し、無端ベルト４を加熱ローラに強く押圧することでスリップを解消する。

このように、本実施形態では、加熱ローラ３の上流側で記録媒体Ｐのロール状態を監視することによって、記録媒体Ｐの加熱ローラ３に対するスリップを検出するので、記録媒体Ｐが排紙ローラ５に到達する前のスリップも検出可能である。

さらに、図９に、本発明の第３実施形態の制御を示す。本実施形態も、図１の定着装置１の制御のみを変更したものである。本実施形態では、転写手段２から定着装置１に記録媒体Ｐが送り込まれると、ステップＳ４１で上流ループセンサ６がしきい値以上のループ量を検出するので、ステップＳ４２に進んで、下流ループセンサ到達予定時間が経過するのを待ち、ステップＳ４３に進み、下流ループセンサ７で転写−定着間のループ量を確認する。

ステップＳ４３において、下流ループセンサ７で測定した定着−排紙間の記録媒体Ｐのループ量がしきい値以下であれば、記録媒体Ｐが適切に搬送されていないので、ステップＳ４４に進んでＪＡＭ（紙詰まり）であると判定し、ステップＳ４５で定着装置１自身と画像形成装置全体の動作を停止させる。

ステップＳ４３において、下流ループセンサ７で測定した定着−排紙間のループ量がしきい値以上であれば、記録媒体Ｐが適切に搬送されているので、ステップＳ４６に進んで、記録媒体Ｐが排出ローラ５に達するのを待つ。

そして、ステップＳ４７で、下流ループセンサ７で定着−排紙間のループ状態を確認する。ステップＳ４７において、下流ループセンサ７の出力が、規定時間以上継続してＯＮになっていなければ、記録媒体Ｐが適切に搬送されているので、ステップＳ４８に進んで、そのまま、記録媒体Ｐが排紙ローラ５から完全に排出されるまで、加熱ローラ３および排紙ローラ５の回転を継続する。

ステップＳ４７において、下流ループセンサ７の出力が、規定時間以上継続してＯＮになっていれば、加熱ローラ３の搬送速度が排紙ローラ５の排紙速度に勝っているので、ステップＳ４９に進み、排紙ローラ５の回転速度を増加させる。

これによって、排出ローラ５による記録媒体Ｐの排出速度を、加熱ローラ３による記録媒体Ｐの搬送速度に一致させ、記録媒体Ｐの過剰なループを防止して、記録媒体Ｐのカールを抑制できる。

本発明において、第２実施形態の制御と、第３実施形態の制御とは、併用が可能である。

本発明の第１実施形態の定着装置の概略図。 図１の定着装置の制御の流れ図。 図１の定着装置におけるループ量と押圧力との関係を示す図。 図１の定着装置の通常時おけるループセンサの出力タイミングチャート。 図１の定着装置のスリップ時におけるループセンサの出力タイミングチャート。 本発明の第２実施形態の定着装置の制御の流れ図。 図６の定着装置におけるループ量と押圧力との関係を示す図。 図６の定着装置のスリップ時におけるループセンサの出力タイミングチャート。 本発明の第３実施形態の定着装置の制御の流れ図。

符号の説明

１ 定着装置
２ 転写手段
３ 加熱ローラ
４ 無端ベルト
５ 排出ローラ
６ 上流ロールセンサ（ロール検出手段）
７ 下流ロールセンサ（ロール検出手段）
８ ベルト支持体
９ 付勢部材
１０ 圧接パッド
１１ 調圧カム

Claims (4)

1. 画像が転写された記録媒体を、加熱ローラと無端ベルトとで狭持しながら加熱して、前記記録媒体に前記画像を定着する定着装置であって、
   前記加熱ローラに対して前記無端ベルトを押圧する圧接パッドと、前記圧接パッドの押圧力を調節する調圧手段と、前記記録媒体の前記加熱ローラに対するスリップを検出するスリップ検出手段とを有し、
   前記スリップ検出手段が前記記録媒体の前記加熱ローラに対するスリップを検出したときは、前記調圧手段により前記圧接パッドの押圧力を高めることを特徴とする定着装置。
2. 前記スリップ検出手段は、前記記録媒体の搬送経路において前記記録媒体のループ状態を検出するループセンサからなることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記ループセンサは、前記加熱ローラの上流および下流にそれぞれ設置されていることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 画像が転写された記録媒体を、加熱ローラと無端ベルトとで狭持しながら加熱して、前記記録媒体に前記画像を定着し、排紙ローラで排出する定着装置であって、
   記録媒体の搬送経路の前記加熱ローラの下流側において前記記録媒体のループ量を測定するループセンサを有し、
   前記ループセンサの測定値を基に、前記排出ローラの回転速度を制御することを特徴とする定着装置。

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