JP2020067472A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ジャム復帰後のスループットの低下を遅らせることが可能な画像形成装置を提供すること。【解決手段】加熱手段によって加熱されるとともに、所定方向に回転してトナー像を加熱して溶融する定着回転体と、所定方向に回転するとともに、前記定着回転体に圧接して用紙が搬送されるニップ部を形成する加圧回転体と、前記定着回転体の端部温度を検知する温度検知手段と、前記ニップ部内に用紙が存在するかどうかを検知する用紙検知手段と、前記用紙のジャムの発生を検知するジャム検知手段と、を備え、前記ジャム検知手段によりジャムの発生を検知し、前記用紙検知手段により前記ニップ部内に用紙が存在しない場合に、前記温度検知手段により検知された端部温度に応じて前記定着回転体と前記加圧回転体を回転し、前記端部温度が予め設定された閾値以下になった場合に停止する回転冷却モードを実行することを特徴とする。【選択図】図7

Description

本発明は、電子写真方式を利用して記録紙に画像形成を行う画像形成装置の定着部材の冷却制御に関する。
従来、電子写真方式の画像形成動作においては、記録紙に転写されたトナー像を、発熱源を有する定着部材と定着部材に押し当てられる加圧部材により、加熱および加圧することで、トナー像を記録紙に定着させる方式が一般的である。
近年では、クイックスタートや省エネルギーの観点からフィルム加熱方式の定着装置が実用化されている。具体的には、加熱部材としてのセラミックヒータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に、伝熱部材としての定着フィルムを挟ませて圧接ニップ部を形成し、未定着のトナー像が転写された記録紙を導入して挟持搬送させる事で、定着フィルムを介してセラミックヒータの熱を与えながら圧接ニップ部の加圧力で未定着トナー像を記録紙に定着させるものである。
上記のような定着装置を搭載するプリンタで小サイズ紙を大サイズ紙と同じプリント間隔で連続プリントすると、ニップ部の小サイズ紙が通過しない領域(非通紙部)が過度に昇温することが知られている。これは、ニップ部の小サイズ紙が通過する領域(通紙部)は通過する記録紙に熱が奪われるが、非通紙部は熱が奪われないため、通紙部の温度に対して高温化していくためである。ニップ部の非通紙部が過昇温すると、ヒータホルダや加圧ローラなどの部品の耐熱限度を超え、これらの部品のダメージにつながる。また、ニップ部の非通紙領域が過昇温した状態で大サイズ紙をプリントすると、必要以上の高温でトナーが加熱され、トナーの一部が定着ローラや定着フィルムに付着してしまう現象が発生することがある(高温オフセット)。
特許文献1では、非通紙部のような定着端部の過昇温を防止するため、小サイズ紙を連続してニップ部に通紙する場合、画像形成間隔を大サイズ時の画像形成間隔に比べ一律長くしてスループット(単位時間当たりの通紙枚数)を下げている。つまり、小サイズ紙の通紙間隔を広げ、ニップ部全域の非通紙状態を長く保つことで定着部材と加圧部材の空回転時間を延長し、これにより、定着端部の温度を下げ、定着中央部との温度が均される。
特開2002−91226号公報
しかしながら、従来技術には以下の課題がある。一般的にジャムが発生した場合、画像形成を中断するとともに記録紙の搬送を行う全てのモータの駆動を停止する。このとき、小サイズ紙の連続印刷により定着端部の過昇温を防止するためにスループットを下げた状態でジャムが発生した場合、定着装置の温度均一化を目的とした定着部材と加圧部材の空回転を実施することができない。そのため、ジャムが発生してから短時間でジャム紙の処理が行われた場合、定着端部の温度が高い状態で印刷が再開されるため、再度スループットを下げなければならない。
本発明の目的は、ジャム復帰後のスループットの低下を遅らせることが可能な画像形成装置を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、
加熱手段によって加熱されるとともに、所定方向に回転してトナー像を加熱して溶融する定着回転体と、所定方向に回転するとともに、前記定着回転体に圧接して用紙が搬送されるニップ部を形成する加圧回転体と、前記定着回転体の端部温度を検知する温度検知手段と、前記ニップ部内に用紙が存在するかどうかを検知する用紙検知手段と、前記用紙のジャムの発生を検知するジャム検知手段と、を備え、前記ジャム検知手段によりジャムの発生を検知し、前記用紙検知手段により前記ニップ部内に用紙が存在しない場合に、前記温度検知手段により検知された端部温度に応じて前記定着回転体と前記加圧回転体を回転し、前記端部温度が予め設定された閾値以下になった場合に停止する回転冷却モードを実行することを特徴とする。
本発明によれば、定着端部が過昇温している状態でジャムが発生した時に、定着部内に用紙が存在しないと判断できた場合、定着部材と加圧部材を空回転させることで定着端部と中央部の温度の均一化を促進させることによって、ジャム復帰後のスループットの低下を遅らせることが可能な画像形成装置の提供を実現できる。
全体断面図 制御ブロック図 定着装置の制御構成図 スループット低下制御の説明図 滞留ジャム検知の説明図 遅延ジャム検知の説明図 制御のフローチャート 実施例の概略図
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
<画像形成システムの概略構成>
図1は、本発明の実施例を示した画像形成装置350の断面図、図2は、本発明の実施例を示した制御ブロック図である。図1及び図2を用いて、基本的な構成を説明する。
[画像形成装置の概略構成]
図2の制御部300は、図1の画像形成装置350のシステム制御を行っており、CPU301、ROM302、RAM303、タイマ291を有している。
CPU301は画像形成装置350のシステム制御を行うCPUである。CPU301には、制御プログラムが書き込まれたROM302と、制御に用いる変数や図1のイメージセンサ233によって読み取られた画像データを保存するRAM303が、アドレスバスとデータバスにより接続されている。また、時間カウントが可能なタイマ291がCPU301に接続されており、CPU301はタイマ291のタイムカウント値の設定やタイマ計測値の取得を行う。
CPU301は原稿給送装置制御部480を介して、図1の原稿搬送ローラ112の駆動や、原稿有無センサ151による原稿有無検知などを行う。またCPU301は、イメージリーダ制御部280を介して、原稿圧板の開閉動作の検知や図1の原稿圧板ガラス板55上の原稿画像、原稿給送装置制御部480によって給送された原稿画像をイメージセンサ233で読み取る。イメージセンサ233から出力されたアナログ画像信号を画像信号制御部281に転送する。
画像信号制御部281は、コピー動作時は、イメージセンサ233からのアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換した後に各処理を施し、このデジタル画像信号をビデオ信号に変換してプリンタ制御部285に出力する。また、プリント動作時は、コンピュータ283から外部IF282を介して入力されたデジタル画像信号に各種処理を施し、このデジタル画像信号をビデオ信号に変換してプリンタ制御部285に出力する。プリンタ制御部285はCPU301からの指示に基づいて、画像形成部271へ画像形成を指示する。画像形成部271は、入力されたビデオ信号に基づき画像形成ユニット120を駆動する。また、プリンタ制御部285はCPU301からの指示に基づいて、紙搬送制御部270へ用紙の給紙及び搬送制御を指示する。また、プリンタ制御部285はCPU301からの指示に基づいて、定着制御部275を駆動し、画像形成された用紙上のトナー像を定着する定着制御を行う。
UI330は操作部である。画像形成を行うカラーモードの選択や、画像形成装置350の状態表示、コピースタート等の指示を行う。ここで選択されたモード設定は、RAM303に格納する。
I/O310は入出力ポートである。CPU301は、ROM302に格納されている制御プログラムの内容に従い、I/O310によって、中央部サーミスタ173、端部サーミスタ174、定着センサ178、レジ前搬送センサ115、ドアセンサ140等のセンサ信号の入力を受けることで、定着ヒータの温度や、用紙の搬送状況、機体の状態を把握する。また、定着モータ171や定着ヒータ172等の負荷に対して制御信号を出力することで、トナーの定着等の制御を行う。
[画像形成装置の基本画像形成動作]
次に図1及び図2を用いて、基本的な画像形成動作について説明する。CPU301は、UI330等からのカラーモードや置数等のプリント設定指示や、原稿給送装置制御部480やイメージリーダ制御部280を介して原稿圧板開閉や原稿載置を検知すると、プリント準備動作を行う。プリント準備動作では、定着装置170の温調制御を開始するとともに、UI330から指定されたカラーモードに合わせて、中間転写ユニット140の当接離間状態の切り替えとレーザースキャナユニット103(y,m,c,k)内のポリゴンモータの駆動制御を開始する。次に、プリント動作開始の指示が入ると、原稿給送装置制御部480を介して原稿読取を開始する。原稿搬送ローラ112を駆動し、原稿台152から原稿用紙をプラテンガラス上に搬送すると共に、プラテンガラスへ不図示のランプの光で照射を行う。原稿からの反射光は、ミラーを通してイメージセンサ233に導かれるように構成されており、イメージセンサ233により読み取った原稿の画像データは、画像信号制御部281へ出力される。原稿読取は、原稿圧板ガラス板55上の原稿読取が完了するまで、もしくは原稿有無センサ151によって検知された最終原稿の読取が完了するまで継続される。
一方で、CPU301は中間転写ユニット140の当接状態切り替えが完了すると、画像形成部271を介して画像形成ユニット120を制御し、RAM303へ保存された画像データの画像形成動作を開始する。画像形成ユニット120は、感光体ドラム101(y,m,c,k)、現像器104(y,m,c,k)、帯電ローラ102(y,m,c,k)、感光体ドラムクリーナー107(y,m,c,k)などによって構成されている。画像形成ユニット120では、感光体ドラム101(y,m,c,k)表面が帯電された後、レーザースキャナユニット103(y,m,c,k)から照射されるレーザー光により、感光体ドラム101(y,m,c,k)上に潜像が形成される。そして、形成された潜像は、現像器内のトナーにより感光体ドラム101(y,m,c,k)上に現像される。その後、感光体ドラム101(y,m,c,k)上に現像されたトナー像は、モノクロ一次転写ローラ105k及びカラー一次転写ローラ105(y,m,c)において一次転写電圧を印加され、中間転写ベルト130へ転写される。中間転写ベルト130へ転写されたトナー像は、中間転写ベルト130の回転によって、二次転写部118へと至る。なお、y,m,c,kはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応する部品を表す。例えば、感光体ドラム101(y,m,c,k)であれば、イエローの感光体ドラム101y、マゼンタの感光体ドラム101m、シアンの感光体ドラム101c、ブラックの感光体ドラム101kを表している。
また、CPU301は、二次転写部118にトナー像が到着するタイミングに間に合うように、紙搬送制御部270を通して給紙ピックアップローラ113や給紙ローラ114やレジストローラ116や排紙ローラ139の駆動源となる搬送モータ(不図示)を駆動させる。これを受けて、給紙ピックアップローラ113が回転駆動し、給紙カセット111から用紙が1枚ずつ給紙搬送される。この時、搬送経路上に設置されているレジ前搬送センサ115や定着センサ178等の入力信号によって用紙の先端、後端を検出し、トナー像とタイミングが合うように用紙の搬送制御を行う。
以上のようにして二次転写部118に到達した用紙とトナー像に対し、二次転写電圧を印加することにより、トナー像が用紙に転写される。
二次転写後の用紙は、定着装置170へ搬送される。定着装置170で、用紙上のトナー像が用紙に加熱定着される。その後、CPU301は、紙搬送制御部270によって制御された排紙ローラ139を介し、排紙トレイ132に排紙を行う。なお、上記の基本的な画像形成動作は一例であり、本発明は上記構成に限定されるものではない。
[定着装置の制御構成説明]
次に、定着装置170の制御構成について、図3を用いて詳細を説明する。図3は、本実施の形態に係る定着装置170の制御構成を示すブロック図である。図中の太い矢印は機械的作用を示し、細い矢印は電気的作用をそれぞれ示している。
定着ローラ175は、定着ヒータ172を内包している。更に、定着ローラ175は定着モータ171に機械的に接続されており、定着制御部275及びモータ制御回路によって制御され、反時計回りに回転する。また、加圧ローラ176は、定着ローラ175に従動して回転し、定着ローラ175と加圧ローラ176の間でできるニップ部によって、通過する用紙を矢印方向へ搬送しつつ、加熱・加圧を行う。これにより、用紙上に転写された未定着像は用紙に定着される。
中央部サーミスタ173と端部サーミスタ174は定着ローラ175の表面温度を検出する。定着制御部275により、中央部サーミスタ173によって検出された温度に基づいて定着ローラ175の表面温度は所望の温度に温調制御される。なお、上記の構成は一例であり、本発明は上記構成に限定されるものではない。
[スループット低下制御説明]
図4の(a)は大サイズ紙を連続して定着装置170の定着ニップ部に通紙する場合の制御を示すタイミングチャートである。(b)は従来例としての、小サイズ紙を連続して定着装置170の定着ニップ部に通紙する場合の制御を示すタイミングチャートである。図4の(a)、(b)において、「定着ニップ紙有」は、定着ニップ部に用紙が存在している状態を示し、「定着ニップ紙無」は、定着ニップ部に用紙が存在していない状態を示す。
本実施例において、例えば、用紙のサイズがLTR(215.9×275.4mm)以上の場合は大サイズ紙とし、LTRより小さい場合は小サイズ紙とする。
大サイズ紙を連続して通紙する場合(図4(a))、最速のスループットを実現するため、画像形成を最速間隔で行う。この場合、定着ニップ部の長手方向において、大サイズ紙は中央部の領域、及び端部の領域を通過する。従って大サイズ紙が定着ニップ部を通過する際に、中央部と端部の温度に差は現れない。
一方、小サイズ紙を連続通紙する場合(図4(b))、非通紙部の昇温を解消するために、画像形成間隔を広げることによりスループットを下げる。小サイズ紙が定着ニップ部を通過する際に発生した端部の昇温を次の用紙が定着ニップ部に突入するまでの間に解消する。これらの制御により、小サイズ通紙時に発生する端部昇温を抑制し、かつ、次の用紙を出来るだけ早く通紙できるよう制御する。
[ジャム検知制御説明]
次に、図5と図6を用いてジャムの検知制御について説明する。図5と図6は、定着センサ178の検知信号と、定着センサ178の上流に配置されたレジ前搬送センサ115の検知信号を示すタイミングシーケンス図である。図5は、定着センサ178における用紙の滞留(滞留ジャム)の一例を、図6は、定着センサ178における用紙の遅延(遅延ジャム)の一例を示している。滞留ジャムは、所定の時間内に定着センサ178を通り抜けなければならない用紙が所定時間を過ぎても抜けていない場合に発生するジャムである。遅延ジャムは、所定時間内に定着センサ178に到着しなければならない用紙が所定時間を過ぎても到着しない場合に発生するジャムである。
まず、図5を参照して、定着センサ178による滞留ジャム検知を説明する。滞留ジャム検知は、制御部300が用紙搬送中にレジ前搬送センサ115により用紙の後端部の通過を検知したことをトリガとする。このトリガに応じて、レジ前搬送センサ115と定着センサ178との間の距離および用紙の搬送速度から、用紙の後端部が定着センサ178を通過する時間t1を求める(図5(a))。この時、搬送路上のレジストローラ116や排紙ローラ139などの摩耗や搬送機構自体の構成により搬送効率が低下することがある。その分の遅れを考慮した時間を搬送マージンm1とすると、用紙の後端部がレジ前搬送センサ115から定着センサ178を通過するまでに、最大で時間t1+m1かかると予測される。よって、トリガから時間t1+m1が経過したにも関わらず、定着センサ178により用紙の後端部の通過を検知できない場合、CPU301は、滞留ジャムが発生したと判断する(図5(b))。CPU301は、滞留ジャムが発生したと判断した場合、各モータの駆動を停止して用紙の搬送を停止する。
次に、図6を参照して、定着センサ178による遅延ジャム検知を説明する。遅延ジャム検知は、制御部300が用紙搬送中にレジ前搬送センサ115により用紙の先端部の通過を検知したことをトリガとする。このトリガに応じて、レジ前搬送センサ115と定着センサ178との間の距離および用紙の搬送速度から、用紙の先端部が定着センサ178を通過する時間t2を求める(図6(a))。この時、搬送路上の給紙ピックアップローラ113や給紙ローラ114などの摩耗や搬送機構自体の構成により搬送効率が低下することがある。その分の遅れを考慮した時間を搬送マージンm2とすると、用紙の先端部がレジ前搬送センサ115から定着センサ178を通過するまでに、最大で時間t2+m2かかると予測される。よって、トリガから時間t2+m2が経過したにも関わらず、定着センサ178により用紙の先端部の通過を検知できない場合、CPU301は、遅延ジャムが発生したと判断する(図6(b))。CPU301は、遅延ジャムが発生したと判断した場合、各モータの駆動を停止して用紙の搬送を停止する。
なお、前記したジャム検知の判断は、一例であり、本発明は、前記したジャム検知方法に限定されるものではない。
[ジャム発生時の定着端部冷却制御の概略説明]
次に、図7を用いて、ジャム発生時の定着端部冷却制御について説明する。図7は、ジャム発生時の定着端部冷却制御のフローチャートを示す。
S500は、CPU301がスタンバイ時の状態を表している。ユーザがコンピュータ283から外部IF282を介してプリントジョブを送信すると、CPU301は画像信号制御部281を介してプリンタ制御部285がジョブ情報を受信し画像形成を開始する(S501)。S502では、用紙のジャム等の発生によって緊急停止要求が発生したかどうかの判断をしている。緊急停止要求が発生した場合、プリンタ制御部285が画像形成動作を停止させる(S503)。また、搬送路上に配置された少なくとも一つ以上のセンサ(不図示)の検出結果に基づいて、機内に存在する用紙を排出する手順(不図示)をUI330に表示する。S504では、ジャム紙よりも下流に用紙が存在し、かつ、その用紙を搬送し機外に排出することが可能かどうかの判断をしている。用紙を機外に排出することが可能な場合は、対象の用紙を搬送し、機外へ排出する(S505)。
S506では、定着センサ178の検出結果に基づいて、定着装置170内に用紙が存在するかどうかを判断している。定着装置170内に用紙が存在していない場合は、ドアセンサ140の検出結果を用いてジャム処理のためにドアが開けられているかどうかを判断する(S507)。ドアが開けられていない場合は、端部サーミスタ174で検出した定着ローラ175の端部温度Tsが予め設定した温度X℃を超えるかどうか、すなわち、端部の過昇温が発生しているかどうかを判断する(S508)。温度Xは、端部の過昇温が解消されたと判断出来る温度であり、本装置では、X=120℃に設定している。なお、本設定例は一例であり、本発明の実施に限定されるものではない。X℃を超える場合はS509に進み、X℃以下の場合はS510に進む。S509では、定着ローラ175と加圧ローラ176を回転させることによって表面温度の均一化を促進させる。S506で定着装置170内に用紙が存在する場合、または、S507でドアが開けられていると判断した場合、または、S508で端部温度TsがX℃以下だった場合は、定着ローラ175と加圧ローラ176の回転を停止させる(S510)。
S511では、機内に他の残留紙が存在するかどうかを判断している。残留紙が存在している場合はS506へ戻り残留紙の除去を待ち、存在しない場合は、UI330のジャム処理の手順の表示を中止し、S501に戻って緊急停止要求によって停止していた画像形成を再開する。S502で緊急停止が発生せず画像形成が終了した場合S512に進み、全ての画像形成依頼が完了した場合はS500に戻って画像形成依頼を待ち、画像形成依頼が残っている場合はS501に戻って次の画像形成を実施する。
図8は、上述のように制御した際の、中央部サーミスタ173と端部サーミスタ174によって検出された定着ローラ175の中央部の温度Tmと、端部の温度Tsと、定着装置170の状態の関係を説明する模式図である。画像形成中にジャムが発生し緊急停止すると、まず、ジャム紙よりも下流に存在する用紙を排出する。その後、定着装置170内に用紙が存在しない場合、定着ローラ175の端部の温度TsがX℃以下になるまで定着ローラ175と加圧ローラ176を回転させる。その後、定着ローラ175の端部の温度Tsが温度Xを下回った場合、定着ローラ175と加圧ローラ176の回転を停止させる。
なお、本実施例では定着ローラ175と加圧ローラ176の回転と停止を、定着ローラ175の端部温度のみを用いて判断する方法を例示したが、定着ローラ175の中央部温度と端部温度の差を用いて判断する方法や、予め設定した時間回転させる方法でも同様の制御によって同様の効果が得られる。
以上のように本実施例では、定着ローラ175の端部温度が高い状態でジャムが発生した時に、定着装置170内に用紙が存在しないと判断できた場合、定着ローラ175と加圧ローラ176を回転させることで定着ローラ175の端部温度と中央部温度の均一化を促進させることによって、ジャム復帰後のスループットの低下を遅らせることができる。
170 定着装置、171 定着モータ、172 定着ヒータ、
173 中央部サーミスタ、174 端部サーミスタ、178 定着センサ、
270 搬送制御部、271 画像形成制御部、275 定着制御部、
283 コンピュータ、300 制御部、301 CPU、302 ROM、
303 RAM、330 UI、350 画像形成装置

Claims (3)

  1. 加熱手段によって加熱されるとともに、所定方向に回転してトナー像を加熱して溶融する定着回転体と、所定方向に回転するとともに、前記定着回転体に圧接して用紙が搬送されるニップ部を形成する加圧回転体と、前記定着回転体の端部温度を検知する温度検知手段と、前記ニップ部内に用紙が存在するかどうかを検知する用紙検知手段と、前記用紙のジャムの発生を検知するジャム検知手段と、を備え、前記ジャム検知手段によりジャムの発生を検知し、前記用紙検知手段により前記ニップ部内に用紙が存在しない場合に、前記温度検知手段により検知された端部温度に応じて前記定着回転体と前記加圧回転体を回転し、前記端部温度が予め設定された閾値以下になった場合に停止する回転冷却モードを実行することを特徴とする画像形成装置。
  2. 加熱手段によって加熱されるとともに、所定方向に回転してトナー像を加熱して溶融する定着回転体と、所定方向に回転するとともに、前記定着回転体に圧接して用紙が搬送されるニップ部を形成する加圧回転体と、前記定着回転体の中央部温度を検知する第一の温度検知手段と、前記定着回転体の端部温度を検知する第二の温度検知手段と、前記ニップ部内に用紙が存在するかどうかを検知する用紙検知手段と、前記用紙のジャムの発生を検知するジャム検知手段と、を備え、
    前記ジャム検知手段によりジャムの発生を検知し、前記用紙検知手段により前記ニップ部内に用紙が存在しない場合に、前記第一の温度検知手段により検知された中央部温度と前記第二の温度検知手段により検知された端部温度の差に応じて前記定着回転体と前記加圧回転体を回転し、前記温度差が予め設定された閾値以下になった場合に停止する回転冷却モードを実行することを特徴とする画像形成装置。
  3. 加熱手段によって加熱されるとともに、所定方向に回転してトナー像を加熱して溶融する定着回転体と、所定方向に回転するとともに、前記定着回転体に圧接して用紙が搬送されるニップ部を形成する加圧回転体と、前記ニップ部内に用紙が存在するかどうかを検知する用紙検知手段と、前記用紙のジャムの発生を検知するジャム検知手段と、前記ジャム検知手段によりジャムを検知してからの時間を計時する計時手段と、を備え、前記ジャム検知手段によりジャムの発生を検知し、前記用紙検知手段により前記ニップ部内に用紙が存在しない場合に、前記定着回転体と前記加圧回転体を回転し、前記計時手段により検知された時間に応じて停止する回転冷却モードを実行することを特徴とする画像形成装置。
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