JP2017207545A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長寿命化を図ることができる定着装置を提供すること。【解決手段】定着装置４は、加圧ローラ４４と、加圧ローラ４４との間でシートを挟持してシートの未定着画像を定着させる定着フィルム４５と、加圧ローラ４４の周速度と定着フィルム４５の周速度との周速差を判定すると共に、周速差の判定結果に基づいて、加圧ローラ４４又は定着フィルム４５の周速度の加速を停止させる等により、加圧ローラ４４の周速度と定着フィルム４５の周速度との周速差を減少させるＣＰＵ１８０と、を有する。【選択図】図７

Description

本発明は、未定着トナー像が形成されたシートに未定着トナー像を定着させる定着装置に関する。

従来、画像形成装置に搭載される定着装置の定着方式として、未定着トナー像が形成されたシートを、互いに圧接して回転する定着ローラと加圧ローラとで形成される定着ニップに通過させることにより、未定着トナー像をシートに定着させるものがある。かかる熱ローラ定着方式は、熱容量が大きい厚肉の定着ローラを使用するため、定着可能となるまでのウエイト時間が長い。

これに対して、ウエイト時間を短縮するために定着ローラの代わりに熱容量が小さい薄肉のフィルムを用いて、フィルムと加圧ローラとで定着ニップを形成する定着フィルム方式がある。定着フィルム方式の定着装置は、従動回転する定着フィルムの内側にヒータ等の発熱体を接触させて配置し、発熱体で定着ニップを加熱することにより未定着トナー像をシートに熱定着させる。

このようなフィルム定着装置は、加圧ローラを駆動部により回転させ、摩擦係数が低い定着フィルムを従動回転させる構成を採用している。このため、シートの種類又は環境条件によっては、高温で加熱されたシートから発生する水蒸気等によって、定着フィルムと加圧ローラとの間でスリップを生じることがある。かかるスリップは、フィルムの従動回転が一瞬停止するのでシートを搬送できないジャム又は摺擦による定着フィルム表面のコート層のキズの原因となる。

これに対して、特許文献１は、加圧ローラを駆動する定着モータの通紙時の定着モータ電流と定常回転時の定着モータ電流との差に基づいて回転異常（スリップ）と判断した際に、定着モータの速度を上げることで加圧ローラの回転数を上げたり、又は加圧ローラの加圧力を上げる画像形成装置を開示している。

特開２００８−１３９４１１号公報

しかしながら、特許文献１においては、定着モータ電流を用いて加圧ローラの回転異常を判断するため、定着装置を立ち上げる際の停止状態からの加速中における立上げ駆動負荷による電流変動と、従動回転する定着フィルムの回転異常による電流変動と、を判断することができない。このような加速中の回転異常は、シート搬送前の短時間に発生するのみであるため従来は問題とされなかったが、定着装置の立上げを行う毎（ＪＯＢ毎）に発生する場合がある。従って、回転異常が累積した場合にフィルム表面にキズを生じ、画像不良を発生させるため定着部材の長寿命化を図れないという課題を有する。

本発明の目的は、長寿命化を図ることができる定着装置を提供することである。

本発明に係る定着装置は、第１の回転手段と、前記第１の回転手段との間でシートを挟持して前記シートの未定着画像を定着させる第２の回転手段と、前記第１の回転手段の周速度と前記第２の回転手段の周速度との周速差を判定すると共に、前記周速差の判定結果に基づいて、前記周速差を減少させる周速差減少手段と、を有することを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置は、シートに未定着画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部により形成した未定着画像をシートに定着させる上記の定着装置と、を備える、ことを特徴とする。

本発明によれば、定着装置の長寿命化を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の断面図である。 本発明の実施の形態に係る定着装置の断面図である。 本発明の実施の形態に係る定着装置の要部の断面図である。 本発明の実施の形態に係る加圧ローラの駆動機構の斜視図である。 本発明の実施の形態に係るフィルムの周速度の検出機構の斜視図である。 本発明の実施の形態に係る加圧ローラの周速度の検出機構の斜視図である。 本発明の実施の形態に係る定着装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る定着装置の回転立上げ動作を示すフロー図である。 本発明の実施の形態に係る加圧ローラの周速度の検出機構の変形例の斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

＜画像形成装置の構成＞
本発明の実施の形態に係る画像形成装置１の構成について、図１を参照しながら、詳細に説明する。

画像形成装置１は、シート給送部２と、画像形成部３と、定着装置４と、排出部５と、画像読取部６と、を有している。画像形成装置１は、ここでは複写機を例示する。

シート給送部２は、画像形成装置１の下方に設けられ、画像形成部３にシートＳを給送する。具体的には、シート給送部２は、積載トレイ２１と、ピックアップローラ２２と、分離給送部２３と、手差しトレイ２５と、分離給送部２６と、を備えている。

積載トレイ２１は、シートＳを積載している。

ピックアップローラ２２は、積載トレイ２１に積載されているシートＳをピックアップして分離給送部２３に給送する。

分離給送部２３は、ピックアップローラ２２から給送されるシートＳを分離して画像形成部３に給送する。

手差しトレイ２５は、画像形成装置１の側方から手差しされるシートＳを積載する。

分離給送部２６は、手差しトレイ２５に積載されたシートＳを分離して画像形成部３に給送する。

画像形成部３は、シート給送部２の上方に設けられており、シート給送部２から給送されるシートＳに画像を形成し、画像を形成したシートＳを定着装置４に搬送する。具体的には、画像形成部３は、感光体ドラム３１と、帯電ローラ３２と、レーザ照射部３３と、現像部３４と、転写ローラ３５と、を備えている。

感光体ドラム３１は、帯電ローラ３２により表面が均一に帯電する。感光体ドラム３１には、レーザ照射部３３からレーザービームが照射されることにより、レーザービームが照射された部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。感光体ドラム３１には、静電潜像に対して現像部３４よりトナーが供給されることによりトナー像が形成される。

帯電部材である帯電ローラ３２は、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧が印加されることにより、感光体ドラム３１の表面を一様に帯電させる。

レーザ照射部３３は、画像読取部６で読み取った原稿の画像データに応じてレーザ光を感光体ドラム３１に照射して、感光体ドラム３１に静電潜像を形成する。

現像部３４は、感光体ドラム３１に形成された静電潜像にトナーを供給して、静電潜像をトナー像として可視化する。

転写部である転写ローラ３５は、感光体ドラム３１に当接してニップ部Ｎを形成する。転写ローラ３５は、直流電圧が印加され、感光体ドラム３１に担持されたトナー像を、ニップ部Ｎを通過するシートに転写する。

定着装置４は、画像形成部３のシート搬送方向の下流側のシート搬送路に設けられている。定着装置４は、画像形成部３から搬送されてきたシートＳに形成されたトナー像（未定着画像）をシートＳに定着させ、トナー像が定着されたシートＳを排出部５に搬送する。なお、定着装置４の構成の詳細については後述する。

排出部５は、定着装置４のシート搬送方向の下流側に設けられており、定着装置４より搬送されてきたトナー像が定着されたシートＳを排出する。具体的には、排出部５は、排出ローラ対５１及び排出トレイ５２を備えている。

排出ローラ対５１は、定着装置４から搬送されてきたシートＳを画像形成装置１の外部に排出する。

排出トレイ５２は、排出ローラ対５１により排出されるシートＳを積載する。

画像読取部６は、原稿の画像を読み取る。具体的には、画像読取部６は、原稿載置部６１及び読取スキャナ６２を備えている。

原稿載置部６１は、原稿を載置可能にしている。

読取スキャナ６２は、原稿載置部６１に載置された原稿の画像を読み取り、読み取った画像の画像データをレーザ照射部３３に出力する。

＜定着装置の構成＞
本発明の実施の形態に係る定着装置４の構成について、図２から図７を参照しながら、詳細に説明する。

定着装置４は、定着フレーム４１と、定着入口ガイド対４２と、定着出口ガイド対４３と、加圧ローラ４４と、定着フィルム４５と、ヒータ４６と、フランジベース４７と、フランジキャップ４８と、フィルムガイド４９と、を備えている。また、定着装置４は、マーキングセンサ１３０と、エンコーダ１４０と、エンコーダセンサ１４１と、サーミスタ１５０と、定着駆動モータ１６０と、環境センサ１７０と、ＣＰＵ１８０と、を備えている。

定着フレーム４１は、加圧ローラ４４と、定着フィルム４５と、ヒータ４６と、フランジベース４７と、フランジキャップ４８と、フィルムガイド４９と、を位置決めして保持している。

定着入口ガイド対４２は、ニップ部Ｎから搬送されてきたシートＳを定着装置４の内部に受け入れる。

定着出口ガイド対４３は、定着ニップ部から中間排紙ローラ対１１２を介して搬送されてきたシートＳを定着装置４の外部の排出部５に搬送する。

第１の回転手段である加圧ローラ４４は、図４に示す定着駆動ギア列１１３に連結され、図７に示す定着駆動モータ１６０の駆動により定着駆動ギア列１１３が回転することにより回転する。

第２の回転手段である定着フィルム４５は、外周側がフランジベース４７により保持されていると共に、内周側がフランジキャップ４８及びフィルムガイド４９により保持されている。定着フィルム４５は、加圧ローラ４４に押圧されることにより、加圧ローラ４４の回転に従動回転する。定着フィルム４５は、加圧ローラ４４との間で定着ニップ部を形成している。

定着フィルム４５は、定着ニップ部で加圧ローラ４４との間でシートＳを挟持して中間排紙ローラ対１１２に向けて搬送すると共に、シートＳのトナー像をシートＳに定着させる。定着フィルム４５には、図５に示すように、周方向に所定間隔で複数のマーキング１２０が設けられている。定着フィルム４５の内面には、グリスが注入されている。

加熱部であるヒータ４６は、定着ニップ部を加熱して、定着ニップ部を通過するシートＳに形成されている未定着のトナー像を溶融してシートＳに定着（固着）させる。

回転検出手段であるマーキングセンサ１３０は、定着フィルム４５の周速度を検知し、検知結果をＣＰＵ１８０に出力する。具体的には、マーキングセンサ１３０は、図５に示すように、定着フィルム４５が回転した際に定着フィルム４５に設けたマーキング１２０を読み取ることにより、定着フィルム４５の機械的な変位量を電気信号に変換してＣＰＵ１８０に出力する。マーキングセンサ１３０から出力される電気信号は、定着フィルム４５の周速度に応じた周期のパルス信号である。

エンコーダ１４０は、図６に示すように、加圧ローラ４４の回転軸４４ａに設けられ、この回転軸と一緒に回転する。エンコーダ１４０には、周方向に沿って複数個所にスリットが設けられている。

加圧部材回転検出部であるエンコーダセンサ１４１は、エンコーダ１４０に設けられたスリットを読み取ることにより、エンコーダ１４０の機械的な変位量を電気信号に変換してＣＰＵ１８０に出力する。エンコーダセンサ１４１から出力される電気信号は、加圧ローラ４４の回転速度に応じた周期のパルス信号である。

温度検出部であるサーミスタ１５０は、ヒータ４６の温度を検出し、検出した温度に応じた信号をＣＰＵ１８０に出力する。

定着駆動モータ１６０は、駆動して定着駆動ギア列１１３を回転させることにより加圧ローラ４４を回転させる。

環境検出部である環境センサ１７０は、画像形成装置１の周辺温度及び湿度を検出し、検出した温度及び湿度に応じた信号をＣＰＵ１８０に出力する。

周速差減少手段であるＣＰＵ１８０は、各種センサからの信号（情報）などに基づいて、図示しないＲＯＭに格納された制御プログラムを図示しないＲＡＭに読み出して、モータ等の動作の制御を実行する。

ＣＰＵ１８０は、定着装置４の回転立上げ動作において、マーキングセンサ１３０から入力する電気信号に基づいて、定着フィルム４５の周速度を求める。ＣＰＵ１８０は、エンコーダセンサ１４１から入力する電気信号に基づいて、加圧ローラ４４の周速度を求める。ＣＰＵ１８０は、求めた加圧ローラ４４の周速度と、求めた定着フィルム４５の周速度と、の周速差を判定する。ＣＰＵ１８０は、周速差の判定結果に基づいて、加圧ローラ４４と定着フィルム４５とに周速差を生じないように定着駆動モータ１６０を制御する。ここで、周速差は、加圧ローラ４４の周速度と定着フィルム４５の周速度との速度差である。

＜定着装置の動作＞
本発明の実施の形態に係る定着装置４の回転立上げ動作について、図８を参照しながら、詳細に説明する。

図８に示す定着装置４の回転立上げ動作は、シートＳの搬送開始前に行われる。

定着装置４におけるスリップは、加圧ローラ４４の回転数を上げていく加速中に発生し、加圧ローラ４４の回転に対して従動回転する定着フィルム４５の回転が追従しなくなった際に生じる。スリップを生じた際には定着フィルム４５の表面コート層を傷付けてしまい、定着フィルム４５の寿命を縮めてしまうため、ＣＰＵ１８０は、スリップを生じないように加圧ローラ４４の回転を制御する。

まず、加圧ローラ４４は、サーミスタ１５０により検出するヒータ４６の温度が所定温度に達した後にＣＰＵ１８０の制御により回転を開始し、加速を開始する（Ｓ１）。

次に、エンコーダセンサ１４１は、加圧ローラ４４の回転速度に応じた信号をＣＰＵ１８０に出力する。ＣＰＵ１８０は、エンコーダセンサ１４１から入力する信号に基づいて加圧ローラ４４の周速度を算出する（Ｓ２）。加圧ローラ４４の周速度は、加圧ローラ４４の直径と加圧ローラ４４の回転数（回転速度）とπとを乗算することにより算出することができる。

次に、マーキングセンサ１３０は、定着フィルム４５の周速度に応じた信号をＣＰＵ１８０に出力する。ＣＰＵ１８０は、マーキングセンサ１３０から入力する信号に基づいて定着フィルム４５の周速度を算出する（Ｓ３）。

次に、ＣＰＵ１８０は、加圧ローラ４４の回転の加速中において、加圧ローラ４４の周速度と定着フィルム４５の周速度とを比較して、加圧ローラ４４と定着フィルム４５とに周速差があるか否かを判定する（Ｓ４）。

ＣＰＵ１８０は、周速差が無い場合（Ｓ４：ＮＯ）、定着駆動モータ１６０の駆動を制御して加圧ローラ４４の回転数を上げて加速を継続させていく。そして、ＣＰＵ１８０は、加圧ローラ４４の周速度が所定速度に達したか否かを判定する（Ｓ５）。

ＣＰＵ１８０は、加圧ローラ４４の周速度が所定速度に達しない場合（Ｓ５：ＮＯ）、Ｓ４の動作に戻る。

一方、ＣＰＵ１８０は、加圧ローラ４４の周速度が所定速度に達した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、加圧ローラ４４の回転の加速を停止して、加圧ローラ４４を定常回転させて回転立上げ動作を終了する。ここで、定常回転とは、一定速度の回転を言う。

一方、ＣＰＵ１８０は、周速差が有る場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、周速差を減少させるために定着駆動モータ１６０の駆動を制御して、周速差が発生する加圧ローラ４４の回転速度の加速を停止する（Ｓ６）。

次に、ＣＰＵ１８０は、加圧ローラ４４の速度と定着フィルム４５の速度とを再び比較して、加圧ローラ４４の回転と定着フィルム４５の回転とに周速差があるか否かを判定する（Ｓ７）。

ＣＰＵ１８０は、再び周速差が有ると判定した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、周速差を減少させるために加圧ローラ４４の周速度を更に低下させ（Ｓ８）、その後、再びＳ７の動作を行う。

一方、ＣＰＵ１８０は、周速差が無い場合（Ｓ７：ＮＯ）、加圧ローラ４４の回転数を上げて加速を再開し（Ｓ９）、Ｓ５の動作に戻る。

＜定着装置の動作の他の例＞
本発明の実施の形態に係る定着装置４の動作の他の例について、詳細に説明する。

スリップは、定着フィルム４５の内面に注入されているグリスの粘性が大きい場合、加圧ローラ４４に対する定着フィルム４５の摺動負荷が大きくなるため発生し易くなる。また、グリスの粘性は、温度及び湿度により変化する。

これより、ＣＰＵ１８０は、環境センサ１７０から入力する画像形成装置１の周辺温度及び湿度に応じた信号と、サーミスタ１５０から入力するヒータ４６の温度に応じた信号と、の少なくとも一方の信号に基づいて、回転立上げ動作においてスリップを生じる定着フィルム４５の回転不良速度を予測する。ここで、回転不良速度は、周速差を生じる定着フィルム４５の周速度である。

具体的には、画像形成装置１は、ヒータ４６の温度と、画像形成装置１の周囲の温度または湿度と、スリップを発生する速度と、を対応付けたテーブルを予め記憶している。ＣＰＵ１８０は、このテーブルを参照して、環境センサ１７０から入力する信号により特定される温度又は湿度、またはサーミスタ１５０から入力する信号により特定される温度と、に対応付けられているスリップを発生する速度を予測する。

そして、ＣＰＵ１８０は、定着フィルム４５がスリップする前に定着駆動モータ１６０の駆動を制御して加圧ローラ４４の加速度を変更する。これにより、スリップを未然に防ぐことができる。

このように、本実施の形態では、環境条件等に基づいて、加圧ローラ４４の回転と定着フィルム４５の回転とに周速差を生じないように定着駆動モータ１６０を制御する。これにより、定着装置の回転立上げ動作におけるスリップでフィルムの表面にキズを生じないようにすることにより、フィルムの長寿命化を図ることができると共に、フィルム表面のキズによる画像不良を防ぐことができる。

＜その他の実施の形態＞
本発明は、本実施の形態における具体的な各部構成、部品形態及び実寸法には限定されない。実施の形態の構成の一部又は全部を等価な部材に置き換えた別の実施の形態でも実施可能である。

具体的には、本実施の形態において、加圧ローラ４４の加速回転中に周速差を判定したが、これに限定されず、加圧ローラ４４の定常回転中に周速差を判定しても良い。

また、本実施の形態において、周速差を減少させるために加圧ローラ４４の回転速度の加速を停止したが、これに限定されず、加圧ローラ４４の回転の加速度を変更することで周速差を減少しても良い。

また、本実施の形態において、エンコーダセンサ１４１により加圧ローラ４４の周速度を検出したが、加圧ローラ４４は駆動回転しているので、駆動源によって予め設定された周速度で回転していると判断できる。このため、駆動回転側の加圧ローラ４４の周速度を検知せずに、従動回転側の定着フィルム４５の周速度を検知することで、加圧ローラ４４と定着フィルム４５との周速差を求めるようにしてもよい。

また、本実施の形態において、エンコーダセンサ１４１により加圧ローラ４４の周速度を検知したが、定着駆動ギア列１１３の駆動状態より加圧ローラ４４の周速度を検知してもよい。

また、本実施の形態において、加圧ローラ４４の速度をエンコーダ１４０及びエンコーダセンサ１４１により検出したが、図９に示すように、加圧ローラ４４の速度をマーキング２２０及びマーキングセンサ２３０により検出してもよい。この場合、ＣＰＵ１８０は、マーキングセンサ２３０から入力した信号に基づいて、加圧ローラ４４の周速度と定着フィルム４５の周速度との周速差を検出して定着駆動モータ１６０の駆動を制御する。

また、本実施の形態において、加圧ローラが駆動回転すると共に定着フィルムが従動回転するようにしたが、これに限定せず、加圧ローラが従動回転すると共に定着フィルムが駆動回転する構成でもよい。この場合には、定着フィルム４５の回転速度の加速を停止して周速差を減少させる。

また、本実施の形態において、定着部材として定着フィルムを用いたが、定着ローラを用いてもよい。

１ 画像形成装置
２ シート給送部
３ 画像形成部
４ 定着装置
５ 排出部
６ 画像読取部
２１ 積載トレイ
２２ ピックアップローラ
２３ 分離給送部
２５ 手差しトレイ
２６ 分離給送部
３１ 感光体ドラム
３２ 帯電ローラ
３３ レーザ照射部
３４ 現像部
３５ 転写ローラ
４１ 定着フレーム
４２ 定着入口ガイド対
４３ 定着出口ガイド対
４４ 加圧ローラ
４５ 定着フィルム
４６ ヒータ
４７ フランジベース
４８ フランジキャップ
４９ フィルムガイド
５１ 排出ローラ対
５２ 排出トレイ
６１ 原稿載置部
６２ 読取スキャナ
１１２ 中間排紙ローラ対
１１３ 定着駆動ギア列
１２０ マーキング
１３０ マーキングセンサ
１４０ エンコーダ
１４１ エンコーダセンサ
１５０ サーミスタ
１６０ 定着駆動モータ
１７０ 環境センサ
１８０ 制御部
２２０ マーキング
２３０ マーキングセンサ

Claims (4)

1. 第１の回転手段と、
   前記第１の回転手段との間でシートを挟持して前記シートの未定着画像を定着させる第２の回転手段と、
   前記第１の回転手段の周速度と前記第２の回転手段の周速度との周速差を判定すると共に、前記周速差の判定結果に基づいて、前記周速差を減少させる周速差減少手段と、
   を有することを特徴とする定着装置。
2. 駆動回転する前記第１の回転手段に当接して従動回転する前記第２の回転手段の周速度を検知する回転検出手段を有し、
   前記周速差減少手段は、
   前記回転検出手段が検知する前記第２の回転手段の周速度と、駆動回転する前記第１の回転手段の駆動に関する信号から求められる前記第１の回転手段の周速度と、から前記周速差を判定する、
   ことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記周速差減少手段は、
   前記第１の回転手段又は前記第２の回転手段の回転速度の加速を停止させることで前記周速差を減少させる、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. シートに未定着画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部により形成した未定着画像をシートに定着させる請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の定着装置と、を備える、
   ことを特徴とする画像形成装置。

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