JP2008158078A

JP2008158078A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2008158078A
Application number: JP2006344619A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Shibata; 章弘柴田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2008-07-10

Abstract

【課題】定着ニップ部に記録紙がある時に、ジャム処理で記録紙を引き抜くと定着器に損傷を与える可能性がある。これを解消するために、重送時に定着器内にジャムした記録紙を残さないため、確実に物理的に記録紙が存在することを検知し、ジャム検知時間の設定を行うことにより、定着器内にジャムした記録紙を残さないように装置を制御すること。
【解決手段】加熱部材、もしくは加圧部材の少なくとも一方の表面にバイアス電圧を印加する電圧印加手段と、前記加熱部材もしくは前記加圧部材の表面と前記バイアス電圧の発生回路とを接続する導通経路を備え、前記導通経路を流れるリーク電流を測定するための電流検出手段を備え、さらに、前記電流検出手段は搬送ローラと前記加圧部材との導通経路を流れる電流を併せて検出し、記録材の重送を判別する。
【選択図】図１

Description

この発明は複写機、レーザプリンタ、ファキシミリ等、電子写真プロセスを用いる画像形成装置、特に、像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、前記トナー像を記録材上へ転写する転写手段と、前記記録材上のトナー像を、少なくとも加熱部材と弾性層を有する加圧部材とで挟持搬送させて前記トナー像を前記記録材上に定着する定着手段とを備え、前記加熱部材は交流電圧を給電することによって加熱機能を実現する画像形成装置に関するものである。

この種の画像形成装置では、例えば、特開2003-029555公報などに記さされているように、重送分離の方式は主にメカ的な要素が含まれている物が一般的で、画像形成制御するエンジンとホストからのデータからビデオ信号を生成するコントローラに接続して動作させる給紙ユニットなどのオプション装置に搭載されている物が多く、給紙ローラの回転に連動して分離する配置、構造となっているもの、あるいは、電気的にはフォトインタラプタなどのセンサを使用して記録材の位置、状況などを検出する手段が主流となっている。このように重送を防止する手段はあったが、重送してしまった後、画像形成装置内部に搬送された重送記録紙を排出する手段は、人手によるものであった。
特開2003-029555号公報

従来技術で上げた方式によると、頻繁には発生しないが可能性として何回かは記録材の重送が発生する。それにより生じるメカ負荷による問題の１つとして、搬送過程に配置しているもので定着器のセラミックヒータへ重送した記録材が通過すると、熱応力などにより定着器故障を発生させる可能性がある。そこで、この現象を防止するため、定着器に突入した時の重送を検知し、セラミックヒータへの通電を遮断し、定着器故障をなくすことを目的とする。

この発明は次の構成からなることを特徴とする画像形成装置である。

（１）像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、前記トナー像を記録材上へ転写する転写手段と、前記記録材への転写に寄与する転写電流値の検出手段と、前記記録材上のトナー像を、少なくとも加熱部材と弾性層を有する加圧部材とで挟持搬送させて前記トナー像を前記記録材上に定着する定着手段とを有することによって加熱機能を実現する画像形成装置において、前記加熱部材、もしくは加圧部材の少なくとも一方の表面にバイアス電圧を印加する電圧印加手段と、前記加熱部材もしくは前記加圧部材の表面と前記バイアス電圧の発生回路とを接続する導通経路を備え、前記導通経路を流れるバイアス電流値を測定するための電流検出手段を備え、前記電流検出手段は排紙搬送ローラと前記加圧部材との導通経路を流れる電流も測定する事を特徴とする画像形成装置。

（２）前記導通経路において、前記加熱部材もしくは前記加圧部材の表面側に絶縁用抵抗を配した後に、前記バイアス電圧の発生回路との間に、前記電流検出手段を設けることを特徴とする（１）記載の画像形成装置。

（３）前記電流検出手段によって、前記記録材の位置が前記転写手段と前記加圧部材との間、あるいは、前記加圧部材と排紙搬送ローラの間であるのかを判断する事を特徴とする（１）および（２）に記載の画像形成装置。

（４）前記電流検出手段によって、記録材が前記転写手段と前記加圧部材との間に所定時間以上あると判断した場合、前記記録材が重送されていると判断する事を特徴とする（１）および（２）に記載の画像形成装置。

（５）前記電流検出手段によって、記録材が前記加圧部材と前記排紙搬送ローラとの間に所定時間以上あると判断した場合、前記記録材が重送されていると判断する事を特徴とする（１）および請（２）に記載の画像形成装置。

以上説明したように、この発明によれば、記録材上のトナー像を定着する加熱部材、もしくは加圧部材の少なくとも一方にバイアス電圧を印加する手段を備えた系において、加熱部材もしくは加圧部材とバイアス電圧回路を接続する導通経路に電流検出手段を備え、電流検出手段は排紙搬送ローラと前記加圧部材との導通経路を流れる電流を併せて測定する事により、その電流の流れている時間を検出し、所定時間以内であれば、記録紙が重送していると判断し、ジャムにはせず、本体内の記録紙を排出して自動再印刷のシーケンスに入ることができ、ユーザフレンドリーなシーケンス制御を持たせることが可能となる。また、定着ニップ部に記録材があることを検出することで、ジャム処理時における定着器の損傷を防止する効果がある。

以下、この発明の実施の一形態を添付図面について説明する。
実施形１
図１は、この発明の実施の形態１による画像形成装置である電子写真方式レーザビームプリンター（以下、ＬＢＰと記す）の概略構成図、図２は、このＬＢＰの定着装置の要部を表した図、図3は、定着フィルムに高圧バイアスを印加した際の等価回路図である。図４は実施の形態１を説明する図である。図５は本発明における定着バイアスの出力回路およびその放電抵抗の概略を示した図である。

図１において、１は表面に有機感光層が形成された像担持体としての有機感光ドラム（以下、感光ドラムと略称する）であり、矢印方向に回転駆動する。２は前記感光ドラム１の表面を負極性に一様に帯電するための帯電ローラ、３は画像データに応じて強度変調させたレーザ露光を行うためのレーザスキャナユニット、４は負極性一成分トナーにより静電潜像の顕画像化を行う現像装置であり、露光部に現像を行う所謂反転現像を行っている。

５はトナー像を記録材Ｐ上に転写する転写ローラ、６は記録材を感光ドラム１から分離させるための除電針、７は転写工程後の感光ドラム１上に残留したトナーをクリーニングするためのクリーナーである。トナー像を転写された記録材Ｐは、搬送ガイド８を経て、ヒータユニット１０、及び加圧ローラ１１、定着入口ガイド９、排紙ガイド１２、排紙ローラ１３等からなる定着装置に送られ、前記ヒータユニット１０と加圧ローラ１１により挟持搬送される事で、トナー像の加熱定着が行われる。

なお、この実施の形態１において、排紙ローラ１３は導電性ゴムから成り、かつ芯金１３ａは接地されている。従って、後述する定着フィルムにバイアスが印加され、かつ記録材Ｐが定着フィルム、加圧ローラ１１と排紙ローラ１３両方に挟持搬送された場合にバイアス電源から、記録材Ｐを介してアースヘの通電経路が形成される。

９０はこの実施の形態１に示すＬＢＰの動作制御を行うＣＰＵであり、外部機器との通信、及び記録材の先後端位置の検知を行うトップセンサー１８、排紙センサ１９等の出力を基に、モータ、レーザ、高圧やヒータへの通電制御を行う。この実施の形態１においては、一次帯電の高圧出力回路(バイアス電源)２０からのＤＣバイアス出力が放電抵抗２６を介して定着フィルムの表面に誘導される。

図２は、この実施の形態１の定着装置の要部を示した図であり、２１２はアルミナ基板上に銀合金からなる抵抗発熱体を印刷し、その抵抗発熱体表面にガラスコートを行い、また、サーミスター１５５、電極（図示せず）等を配置したセラミックヒータである。１３０は液晶ポリマー等の耐熱樹脂からなるフィルムガイド兼ヒータホルダ、１００はポリイミド樹脂に熱伝導フィラーを分散させた厚さ３０〜８０μｍ、内径φ２４ｍｍの円筒形ベースフィルム表面に、フッ素樹脂に導電性カーボンを分散させた抵抗が１×１０Ｅ５Ω・ｃｍ以下で厚さが２〜１０μｍのプライマー層を形成し、さらにその上にフッ素樹脂に導電性付与物質を分散させた抵抗が１×１０Ｅ７Ω・ｃｍ〜１×１０Ｅ１３Ω・ｃｍで厚さが５〜２０μｍの離型層が形成された３層構成の定着フィルムである。１７０はヒータ１５０、フィルム１００、フィルムガイド１３０等からなるヒーターユニット(加熱部材)が、加圧ローラ(加圧部材)１１との圧接により不必要な変形を生じさせないための補強板金、２６は高圧のバイアス電源２０とフィルム１００を接続する放電抵抗である。

図３は、定着フィルム表面にトナーと同極性のＤＣバイアスを印加した場合の定着ニップ部Ｎに、トナー像が転写された記録材Ｐが突入したときの等価回路の一例である。１０２は前記定着フィルム１００の導電プライマー層であり、バイアス電源２０からは−６００ＶのＤＣバイアスが印加されており、１０３は離型層、１１は加圧ローラである。

２６は放電抵抗、１３は導電性ゴムを表層とする排紙ローラであり、芯金１３ａが接地されている。導電プライマー層１０２へのバイアス印加は、不図示の導電ブラシ、導電ゴムリング等の給電部材を導電プライマー層１０２に接触させる事で行っている。Ｒｅは、前記給電部材と導電プライマー層間の接触抵抗、及び導電プライマー層１０２の定着ニップ部Ｎ近傍までの抵抗を表しており、Ｒｆは離型層の抵抗を表している。

定着ニップ部Ｎの近傍Ｐｎでは、紙などの記録材Ｐが加熱され、水蒸気が発生しているため、Ｐｄ部(離型層と加圧ローラの間の領域)の電気抵抗は低下して等価回路上、直列につながる他の抵抗に比べ無視できるほど小さくなり、Ｐｎの領域では等電位とみなす事が出来る。定着ニップ通過後の紙は含水率が低下し、かつ温度も高くなる事から抵抗値は無視出来なくなり、接地電極である排紙ローラ１３までの抵抗を、Ｒｇで表している。また、この接地電極である排紙ローラ１３の記録材Ｐとの接触抵抗とアースＥまでの抵抗はＲｈで表している。

図４は実施の形態１を説明する図である。

実施形１においては、転写ローラ５と加圧ローラ１１の間に記録材Ｐが存在すると、転写電源３００から転写ローラ５、記録材Ｐ、加圧ローラ１１、放電抵抗２６を経路として、一次帯電電源２０までリーク電流（ｉ１）が流れる。このリーク電流（ｉ１）によって、放電抵抗２６に電位差が生じる。この放電抵抗２６はＲ２０７とＲ２０８から構成されており、Ｒ２０８を検出抵抗として利用し、このポイントでの電圧Ｖａを検出する。この検出電圧Ｖａを抵抗Ｒ４０１と抵抗Ｒ４０２で電圧レベル変換し、ＣＰＵのＡ／Ｄポートで検知する。

記録紙が転写ローラと加圧ローラの間に存在しない時は、リーク電流（ｉ１）が流れないため、放電抵抗に電位差が生じないため、Ｖａ＝０である。

ここで、リーク電流（ｉ１）が流れる時間Ｔ１′は、プロセス速度Ｖｐと転写ローラから加圧ローラまでの長さ（Ｌ１）と記録紙の長手寸法（Ｌｐ）によって決まる。つまり、Ｔ１′＝（Ｌｐ−Ｌ１）／Ｖｐである。これを利用して、リーク電流（ｉ１）が流れている時間をＣＰＵで監視し、リーク電流（ｉ１）の検出時間がＴ１′以上の時は、異常であると判断することができる。

この状態は、例えば、記録紙が重送している場合が当てはまる。その他には、記録紙のサイズ不一致（設定よりも長手寸法が長い記録紙と判断）、また、搬送することが不可能な状態が発生したための記録紙の滞留状態なども当てはまる。

いずれにしても、従来は、ジャムと判断し、画像形成装置は停止してしまうことになるが、本発明では、リーク電流（ｉ１）の流れている時間を測定し、Ｔ１′以上の時間でＴ１′′（例えば、記録紙の２枚分の搬送時間）の時間（Ｔ１）以内であれば、記録紙が重送していると判断し、ジャムにはせず、本体内の記録紙を排出して再度同じデータを正常に印刷するためのシーケンスに入ることが出来る。

リーク電流（ｉ１）の流れている時間がＴ１を越えた場合は、搬送することが不可能な状態が発生したための記録紙の滞留状態であると判断し、画像形成装置を停止させる。

図５は、上記動作を説明するフローチャートである。電流検出部からの電圧ＶａをCPUが監視し（Ｓ１）、Ｖａ＞０であればカウンタＣ１をスタート（Ｓ２）させる。次に、カウンタC1の値がT1'以上かどうかを判断し（S3）、C1がT1'より小さければ、カウンタC1をアップカウントし、さらに判断を継続する。C１がT1'以上になれば、再度Vaが０であるかどうかを判断し（S4）、Va=0であれば、カウンタC1をリセットし（S8）、初期S1へ戻り、Vaが0でなければ、C1がT1''以上かどうかを判断し（S５）、C1がT1''より小さければカウンタC1をカウントアップし、さらに判断を継続する。C1がT1''以上になれば、再度Vaを計測し（S６）、Va=0であれば、重送であると判断し、重送処理ルーチンへ遷移し、Va＝0でなければ滞留であると判断し、滞留処理ルーチンへ遷移する。

なお、Ｔ１の値は、初期値として、最大搬送可能記録紙サイズを設定し、ホストから記録紙のサイズ情報が合った場合、その記録紙に合ったＴ１の値をテーブルから引用し、記録紙のサイズの情報が無く、連続で記録紙が搬送される場合は、連続で搬送される最初の紙サイズを検出して、その記録紙サイズ相当のＴ１の値をテーブルから引用させることができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、リーク電流（ｉ１）を検出して、記録紙Ｐが転写ローラ５と加圧ローラ間１１に所定時間続いた場合、記録紙Ｐが重送されていると判断することができる。
実施形２
図６は実施の形態２を説明する図である。

実施形２においては、加圧ローラと排紙ローラ１３の間に記録材が存在すると、接地電極である排紙ローラ１３から記録紙、加圧ローラを経路として、一次帯電電源までリーク電流（ｉ２）が流れる。このリーク電流によって、放電抵抗２６に電位差が生じる。このポイントでの電圧Ｖｂを抵抗Ｒ４０１と抵抗Ｒ４０２で電圧レベル変換し、ＣＰＵのＡ／Ｄポートで検知する。

記録紙が加圧ローラと排紙ローラの間に存在しない時は、リーク電流（ｉ２）が流れないため、放電抵抗に電位差が生じないため、Ｖｂ＝０である。ここで、リーク電流（ｉ１）が流れる時間Ｔ１′は、プロセス速度Ｖｐと加圧ローラから排紙ローラまでの長さＬ２によって決まる。つまり、Ｔ２′＝Ｌ２／Ｖｐである。

つまり、Ｔ２′＝（Ｌｐ−Ｌ２）／Ｖｐである。これを利用して、リーク電流（ｉ２）が流れている時間をＣＰＵで監視し、リーク電流（ｉ２）の検出時間がＴ２′以上の時は、異常であると判断できる。

いずれにしても、従来は、ジャムと判断し、画像形成装置は停止してしまうことになるが、本発明では、リーク電流（ｉ２）の流れている時間を測定し、Ｔ２′以上の時間でＴ２′′の時間（Ｔ２）以内であれば、記録紙が重送していると判断し、ジャムにはせず、本体内の記録紙を排出して再度同じデータを正常に印刷するためのシーケンスに入ることが出来る。

リーク電流（ｉ２）の流れている時間がＴ２を越えた場合は、搬送することが不可能な状態が発生したための記録紙の滞留状態であると判断し、画像形成装置を停止させる。

図７は、上記動作を説明するフローチャートである。電流検出部からの電圧ＶｂをCPUが監視し（Ｓ1１）、Ｖｂ＞０であればカウンタＣ2をスタート（Ｓ1２）させる。次に、カウンタC2の値がT2'以上かどうかを判断し（S13）、C2がT2'より小さければ、カウンタC2をアップカウントし、さらに判断を継続する。C2がT2'以上になれば、再度Vｂが０であるかどうかを判断し（S14）、Vｂ=0であれば、カウンタC2をリセットし（S18）、初期S11へ戻り、Vｂが0でなければ、C2がT2''以上かどうかを判断し（S1５）、C2がT2''より小さければカウンタC2をカウントアップし、さたに判断を継続する。C2がT2''以上になれば、再度Vｂを計測し（S1６）、Vｂ=0であれば、重送であると判断し、重送処理ルーチンへ遷移し、Vｂ＝0でなければ滞留であると判断し、滞留処理ルーチンへ遷移する。

なお、Ｔ2の値は、初期値として、最大搬送可能記録紙サイズを設定し、ホストから記録紙のサイズ情報が合った場合、その記録紙に合ったＴ2の値をテーブルから引用し、記録紙のサイズの情報が無く、連続で記録紙が搬送される場合は、連続で搬送される最初の紙サイズを検出して、その記録紙サイズ相当のＴ2の値をテーブルから引用させることができる。

以上のように、この実施の形態2によれば、リーク電流（ｉ2）を検出して、記録紙Ｐが加圧ローラ11と搬送ローラ間13に存在し、かつ、その状態が所定時間続いた場合、記録紙Ｐが重送されていると判断することができる。
実施形３
図８は実施の形態３を説明する図である。

実施形３においては、転写ローラ５と加圧ローラ１１の間とともに加圧ローラと排紙ローラ１３の間に記録材が存在すると、転写電源３００から転写ローラ５、記録材Ｐ、加圧ローラ１１、放電抵抗２６を経路として、一次帯電電源２０までリーク電流（ｉ１）が流れ、加えて、接地電極である排紙ローラ１３から記録紙、加圧ローラを経路として、一次帯電電源までリーク電流（ｉ２）が流れる。このリーク電流（ｉ１）とリーク電流（ｉ２）が加算されたリーク電流（ｉ３）が放電抵抗２６に流れる。このリーク電流（ｉ３）によって、放電抵抗２６に電位差が生じる。このポイントでの電圧Ｖｃを抵抗Ｒ４０１と抵抗Ｒ４０２で電圧レベル変換し、ＣＰＵのＡ／Ｄポートで検知する。

この検知電圧によって、実施形１、および、実施形２と同様に記録紙Ｐが重送されているか否かを判断することができる。

本実施の形態による画像形成装置の全体構成を表す図本実施の形態における画像形成装置に適用された定着装置の構成を表す図定着フィルムに高圧バイアスを印加した際の等価回路図実施の形態１を説明する図実施の形態１のフローチャート実施の形態２を説明する図実施の形態２のフローチャート実施の形態３を説明する図

符号の説明

１有機感光ドラム
２帯電部材
１０ヒータユニット
１１加圧ローラ
１３排紙ローラ
２０ 1次帯電用高圧電源
２６放電抵抗
５０定着ローラ
９０ CPU
２０７，２０８放電抵抗

Claims

像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、前記トナー像を記録材上へ転写する転写手段と、前記記録材への転写に寄与する転写電流値の検出手段と、前記記録材上のトナー像を、少なくとも加熱部材と弾性層を有する加圧部材とで挟持搬送させて前記トナー像を前記記録材上に定着する定着手段とを有することによって加熱機能を実現する画像形成装置において、
前記加熱部材、もしくは加圧部材の少なくとも一方の表面にバイアス電圧を印加する電圧印加手段と、前記加熱部材もしくは前記加圧部材の表面と前記バイアス電圧の発生回路とを接続する導通経路を備え、前記導通経路を流れるリーク電流を測定するための電流検出手段を備え、さらに、前記電流検出手段は排紙搬送ローラと前記加圧部材との導通経路を流れる電流を併せて測定し、記録紙の重送を判別することができることを特徴とする画像形成装置。
前記導通経路において、前記加熱部材もしくは前記加圧部材の表面側に絶縁用抵抗を配した後に、前記バイアス電圧の発生回路との間に、前記電流検出手段を設けることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記電流検出手段によって、前記記録材の位置が前記転写手段と前記加圧部材との間、あるいは、前記加圧部材と排紙搬送ローラの間であるのかを判断する事を特徴とする請求項１および請求項２に記載の画像形成装置。
前記電流検出手段によって、記録材が前記転写手段と前記加圧部材との間に所定時間以上あると判断した場合、前記記録材が重送されていると判断する事を特徴とする請求項１および請求項２に記載の画像形成装置。
前記電流検出手段によって、記録材が前記加圧部材と前記排紙搬送ローラとの間に所定時間以上あると判断した場合、前記記録材が重送されていると判断する事を特徴とする請求項１および請求項２に記載の画像形成装置。