JP4387740B2

JP4387740B2 - 定着装置

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Inventors: 岳藤田; 昭博清水
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Description

本発明は、例えばプリンタやファクシミリ、複写機又はこれらの機能をあわせ持つ複合機等の画像形成装置の定着装置に関する。

例えば、複写機・プリンタ・ファクシミリ等の画像形成装置において、電子写真方式・静電記録方式・磁気記録方式等の適宜の作像プロセス機構により記録材（転写材・感光紙・静電記録紙・印刷紙等の紙葉体）に転写方式（間接方式）または直接方式で目的の画像情報に対応させて形成担持させた未定着トナー像を熱定着する装置が広く使われている。

近年においては、このような画像形成装置においても所謂コピー紙だけではなく多種多様の記録材マテリアルに対する対応が望まれている。その１つとして厚紙（１５０ｇ／ｍ^２以上）が挙げられるが、熱容量の大きい厚紙を定着するためには、記録材に与える熱量と同様に定着ローラの加圧力も重要な条件であり、加圧力を上げることが必要となってくる。

しかしながら、加圧力を上げる弊害として、厚紙の先端が定着ローラのニップに挟持される瞬間に、駆動負荷の増大が激しくなる。その結果、モータ自体の回転変動や、定着ローラまでの駆動伝達経路が長い場合は駆動系各部の微小な撓みや変形の積み重ねによって定着ローラの回転変動が生じやすくなる。図１８は定着ローラ４ａの回転変動を表すグラフで、横軸に時間ｔ、縦軸に定着ローラ４ａの周速Ｖをとっており、Ａ部が定着ローラ４ａに厚紙が挟持したときの回転変動を示している。図のように負荷が急激に上がることにより周速は一旦下がる。定着ローラ４ａが先端を乗り越えると負荷は下がるが、負荷増大時に撓んでいた駆動系の反動で定常速度より周速が上がる。その後回転変動は減衰して定常速度に戻る。その際以下のような課題を生じる。

特開平０８−２４１００８号公報では転写材が定着装置に突入したときに、該転写材の後端は転写帯電器上を抜けておらず、このため、転写材Ｐが定着装置に突入したときに該転写材がその衝撃で振動し、転写材の後端部において転写ズレが発生してしまうことがある。これに対し、定着駆動の駆動系にフライホイールを設け、定着ローラの回転変動を軽減する提案がなされている。
特開平０８−２４１００８号公報

フライホイールを設けるだけでは回転ムラの発生しない薄い紙を定着する高速回転時においてもフライホイールを回転させなければならないので、フライホイールの偏芯や重量のバラツキで振動が発生し、バンディングが悪化することがある。特に転写―定着の距離が近い小型の装置では、振動伝播が枠体を介してエンジン周りにも影響を及ぼしやすい。フライホイールや駆動伝達系を高精度に製作すれば振動は減少させることができるが、調整を要する組立も含めコストがかなり高くなるという欠点がある。また、高速回転が選択されたときの立ち上げ時には慣性負荷が大きいため、特に駆動源にステッピングモータを使用した場合、必要以上の大型のモータの使用を余儀なくされることがある。

また、フルカラーの画像形成装置では、転写剤の定着手段からの離型性を向上させジャムを防止するために定着手段である定着ローラ上に離型材としてシリコンオイルを塗布する装置がある。このような装置については、上記の定着ローラの回転変動が生じる際、オイル塗布ローラ４０も定着ローラ４ａと同じ駆動源より駆動伝達されているため、オイル塗布ローラ４０も同様に回転変動が起きている。また、定着ローラ４ａ表面からオイル塗布ローラ４０へ直接変動が伝達される場合もある。その際オイルムラが生じ、画像に光沢ムラやスジが発生する問題が生じることがある。以下にこのような装置の例について説明する。

図１５において、ニップ部にて記録材を加圧搬送しながら定着を行なう定着ローラ４ａ、加圧ローラ４ｂはアルミ製の芯金の表層にシリコンゴムを固着しており、各々の芯金の内側には加熱源であるハロゲンヒータ４５ａ、４５ｂが配置され、シリコンゴムの表層に接触している各々のサーミスタ４６より表層の温度を検知する。本体のコントローラ部は各サーミスタの温度と予め設定されている温度を比較し、設定温度より低ければ各ハロゲンヒータ４５ａ、４５ｂをＡＣドライバを介してそれぞれ点燈し、高ければ点燈しないように制御しているので、定着ローラ４ａ、加圧ローラ４ｂの温度は一定に保たれている。

図の装置において、オイルパン６５内のオイルＯに離型剤汲み上げ手段たる第１汲み上げローラ４３の一部が浸漬されており、もう一方の離型剤汲み上げ手段たる第２汲み上げローラ４２は上記第１汲み上げローラ４３に隣接して回転している。また、第３汲み上げローラ４１は第２汲み上げローラ４２に隣接している。上記第２汲み上げローラ４２には駆動源によって回転駆動が与えられ、そこから第３汲み上げローラ４１、第１汲み上げローラ４３を介して離型剤塗布手段たる塗布ローラ４０に駆動を伝達している。また、第２汲み上げローラは塗布ローラ４０を定着ローラ４ａに塗布ローラ４０を加圧バネ３８によって負勢するための回転中心も兼ねている。このようにして、塗布ローラ４０は各汲み上げローラによって順次汲み上げられたオイルＯを定着ローラ４ａの表面に塗布している。また、塗布ローラ４０に対して常に一定の圧が保たれるようにバネ４９によって付勢されたフッ素ゴム等の弾性体からなる離型剤規制手段たるメタリングブレード４４が接触していて、塗布ローラ４０上のオイルの量を所定値に規定している。規制された塗布ローラ４０上のオイルは定着ローラ４ａに転移するが、そこで塗布ローラ４０上に残留しているオイルはクリーニングブレード３９によって、定着ローラ４ａ上に付着していたトナーや紙粉と共にオイルパン６５外へ除去される。このオイルはオイルタンクにフィルタを通して回収され、再び再利用されるべく循環している。

以下図１５〜１７を用いて説明する。上述したようにオイルパン６５から汲み上げローラ４３から４１に受け渡されたオイルはオイル塗布ローラ４０上でメタリングブレード４４にて規制されるが、規制されたオイルはメタリングブレード４４のエッジ部とオイル塗布ローラ４０の間に定常回転時には（長手全域に渡って）微小なオイル溜りＤを形成している。このオイル溜りＤはメタリングブレード４４からすり抜けてくるオイル量、表面張力、オイル粘度、重力などの影響でバランスを保って形成されているが、上記のような回転ムラなどの振動が加わるとそのバランスが崩れ、オイル溜りＤが吐き出される。（図１６）吐き出されたオイルは定着ローラ４ａ介して記録材上にスジ上に転写され、その位置は記録材の先端から計ってメタリングブレード４４から定着ローラ４ａニップまでの長さＬに相当する。このオイルスジは量が少なければ画像上問題ないが、量が多くなると光沢ムラや色ムラとして画像に現れてしまい、ほぼ、回転変動などの振動に比例して悪くなる。

このような、回転変動を抑えるには、上記と同様に定着ローラ４ａの慣性力を上げるためにフライホイールを駆動系列上に設ける方法がある。駆動系の撓みの影響を受けないためには定着ローラ近傍にフライホイールを取り付けないと効果が得られない。しかし、通常高速回転しているモータから減速して定着ローラを駆動しているため、定着ローラ近傍は駆動列の減速機構により回転速度が遅いため、非常に大きなフライホイールが必要になってしまい、結果大きなスペースが必要となる欠点がある。また、定着ローラ自体はジャム時などに迅速に停止させないと装置の破損に繋がってしまうため、ローラを止めるためのブレーキ手段が必要になってしまい、コストも増大してしまう弊害がある。あるいは、駆動系自体を撓みが生じないように強化する方法もあるが、やはりかなりのコストアップや装置の大型化および組み立て性の犠牲を払う必要がある。

回転可能な定着部材と、前記定着部材との間でニップを形成する加圧部材と、前記定着部材を回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段の駆動列に連結されるフライホイールと、前記フライホイールを前記駆動列と連結及び連結解除させる電磁クラッチと、画像を形成する記録材の厚みに応じて、前記電磁クラッチの動作と前記駆動手段が前記定着部材を回転させる速度を制御する制御する制御部と、を有し、前記制御部は、厚い記録材に画像を定着するモードのときは前記駆動列に前記フライホイールを連結するように前記電磁クラッチを制御し、前記定着部材が第一の速度で回転するように前記駆動手段を制御し、薄い記録材に画像を定着するモードのときは前記駆動列から前記フライホイールが連結解除するように前記電磁クラッチを制御し、前記定着部材が前記第一の速度よりも速い第二の速度で回転するように前記駆動手段を制御することを特徴とする。

以上のように、本発明では、プリンタやファクシミリ、複写機又はこれらの機能をあわせ持つ複合機等の画像形成装置の定着装置において、厚い記録材に画像を定着するモードのときは前記電磁クラッチによって前記慣性手段を前記駆動列に連結させた状態とし、薄い記録材に画像を定着するモードのときは前記電磁クラッチによって前記慣性手段を前記駆動列から連結解除させた状態とし、かつ、前記定着部材を厚い記録材に画像を定着する速度よりも速い速度で回転駆動させる。これにより、慣性手段を連結させた定着部材を薄い記録材に画像を定着する速度で回すために駆動手段が必要とするエネルギーを抑えることができる。

以下に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、これら実施例は、本発明における最良の実施の形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。

以下、上記手段を用いた記録材搬送装置を電子写真方式の複写機に用いた例を説明する。図２は本実施例の複写機の概略構成を示す断面図である。

まず図２を参照して複写機の概略構成について説明する。複写機は走査光学系を有するリーダー部１で読み取った画像情報を光電変換して画像形成部２に転送し給紙部３によって給送された記録材Ｓに画像形成部２において画像形成が行われる。画像形成後の記録材Ｓは定着装置４に搬送され熱および圧力を印加されて転写画像が定着される。一連の電子写真プロセス工程については公知であるので詳細説明は省略する。

（リーダー部）
原稿台ガラス１１に載置された原稿Ｄは、光源及び反射ミラー郡を有する走査光学系１２により光照射され、その反射光は縮小レンズ１３を介してＣＣＤ１４に結像され光電変換がなされ、Ａ／Ｄ変換された後この画像情報はメモリーへ転送される。最大原稿サイズはＬＴＲ、またはＡ３としている。

（給送部）
複写機の下部には記録材Ｓを積載収納した給紙カセット３１が着脱可能に装着されている。ピックアップローラ３２に連結されたソレノイド（不図示）が待機時にはＯＮしてピックアップローラ３２は記録材面上から離間している。次に記録材を給送する時には、ソレノイドがＯＦＦしピックアップローラ３２は記録材面上に接する。そして、回転駆動を受けているピックアップローラ３２によって一枚目の記録材の給送を行なう。ピックアップローラ３２の駆動は搬送ローラ３３よりタイミングベルトを介して伝達される。

ピックアップされた記録材は搬送ローラ３３及びリタードローラ３４によって挟持搬送される。搬送ローラ３３は記録材搬送方向に回転駆動を受けており、リタードローラ３４はトルクリミッタ（不図示）を介して搬送方向とは逆方向に回転駆動されている。よって、一枚目の先端側は両ローラ間に一枚しかないので、記録材とローラの摩擦力にトルクリミッタが負けてリタードローラ３４は搬送方向に回転する。次に、記録材が重なった場合両ローラの挟持部に達すると、１枚目と２枚目の記録材の摩擦力はトルクリミッタに負けてリタードローラ３４は搬送方向に対して逆転するため、最上側の１枚のみが先行して分離給送される。仮に複数枚の記録材Ｓをピックアップしてしまった場合でも同様な動作で最上側の１枚のみが先行して分離給送される。

以上のような給紙動作により、積載された記録材を一枚ずつ給送することを可能としている。

（搬送部）
給紙部３により給送された記録材はレジストローラ２２で先端を一旦止められ、画像形成部２によって形成された画像に合わせて再び給送されて転写部にて画像の転写が行われる。レジストローラ２２の回転駆動は不図示のステッピングモータにより行われ、その制御は本体のコントローラにより制御されている。

（画像形成部）
上記リーダー部１によって読み取られた画像情報を、レーザードライバによりレーザー発光部２１はレーザー光を発光する。そして、ポリゴンミラー２２の回転によって感光ドラム２３の母線方向に走査させて、予め帯電器２４によって帯電させてあるドラム面に潜像を形成する。この潜像は感光ドラム２３の周囲に設けた現像機２５によって現像され、記録材Ｓに転写帯電器２６によってトナー像が転写される。画像転写後にドラム面に残留するトナーはクリーニング器２７によって除去される。

本装置は同一の画像形成部をシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４つを連続的に配置して各々読み込まれた画像を各色に色分解し、多重転写することでカラー画像を形成するものである。

（定着部）
画像形成部２においてトナー像を転写された記録材Ｓは、搬送ベルト８によって定着装置４に導かれ、定着部材としての定着ローラ４ａ、加圧部材としての加圧ローラ４ｂを通過する際に熱および圧力が印加されてトナー像を記録材Ｓに融着させる。

以下に詳細を図１に基づいて説明する。図２は本発明の第１の実施例を示す定着装置の断面図である。

図１において、ニップ部にて記録材を加圧搬送して定着を行なう定着ローラ４ａ、加圧ローラ４ｂはアルミ製の芯金の表層に弾性層であるシリコンゴムを固着しており、各々の芯金の内側には加熱源であるハロゲンヒータ４５ａ、４５ｂが配置され、シリコンゴムの表層に接触している各々の温度検知体としてのサーミスタ４６，４７より表層の温度を検知する。本体のコントローラ部は各サーミスタの温度と予め設定されている温度を比較し、設定温度より低ければ各ハロゲンヒータ４５ａ、４５ｂをＡＣドライバを介してそれぞれ点燈し、高ければ点燈しないようにハロゲンヒータへの通電を制御しているので、定着ローラ４ａ、加圧ローラ４ｂの温度は一定に保たれている。

図２の装置において、オイルパン６５内の離型剤であるオイルＯに離型剤汲み上げ手段たる第１汲み上げローラ４３の一部が浸漬されており、もう一方の離型剤汲み上げ手段たる第２汲み上げローラ４２は上記第１汲み上げローラ４３に隣接して回転している。また、第３汲み上げローラ４１は第２汲み上げローラ４２に隣接している。上記第２汲み上げローラ４２には駆動源によって回転駆動が与えられ、そこから第３汲み上げローラ４１、第１汲み上げローラ４３を介して離型剤塗布手段たる塗布ローラ４０に駆動を伝達している。また、第２汲み上げローラは塗布ローラ４０を定着ローラ４ａに塗布ローラ４０加圧バネ３８によって負勢するための回転中心も兼ねている。このようにして、塗布ローラ４０は各汲み上げローラによって順次汲み上げられたオイルＯを定着ローラ４ａの表面に塗布している。また、上記塗布ローラ４０に対して常に一定の圧が保たれるようにバネ４９によって付勢されたフッ素ゴム等の弾性体からなる離型剤規制手段であるメタリングブレード４４が接触していて、塗布ローラ４０上のオイルの量を所定値に規定している。規制された塗布ローラ４０上のオイルは定着ローラ４ａに転移するが、そこで塗布ローラ４０上に残留しているオイルはクリーニングブレード３９によって、定着ローラ４ａ上に付着していたトナーや紙粉と共にオイルパン６５外へ除去される。このオイルは後述するオイルタンク５１にフィルタを通して回収され、再び再利用されるべく循環している。

オイル塗布部について詳細に説明する。第１汲み上げローラ４３によって汲み上げられたオイルＯは、第２汲み上げローラ４２とのギャップ部によってオイルの通過量がある程度まで規制される。通常、これらの汲み上げローラ１、２間は、所定のギャップ（０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度）を有しており、このギャップによってオイルの通過量が決定され、ここを通過したシリコンオイルＯが第３汲み上げローラ４１と第２汲み上げローラ４２とのニップ部へと汲み上げられる。ここで、第２汲み上げローラ４２は表面に深さ０．１程度の溝を切っており、その溝にたまったオイルＯを第３汲み上げローラ４１に受け渡している。第３汲み上げローラ４１は塗布ローラ４０に若干侵入するように接しており、表層がシリコンゴムである塗布ローラ４０を傷つけないように、第３汲み上げローラ４１の表面は表面粗さをＲａ３．２と小さくしている。ここで、各汲み上げローラの材質は金属としている。次に、第３汲み上げローラ４１から転移したオイルＯは塗布ローラ４０周上を離型剤規制手段たるメタリングブレード４４へと運ばれる。また、オイル塗布ローラ４０は上記のように表層をシリコンゴム、その内側を発泡シリコンスポンジで構成し、金属芯金に固着してある。

該メタリングブレード４４は回転中心軸を中心に回動可能であり、ブレード付勢バネ４９によって一定圧にて塗布ローラ４０に対して付勢されている。従って、塗布ローラ４０上のオイルは、メタリングブレード４４との接触部分を通過することにより、その通過量が所望の一定量に規制され、最適量のオイル膜厚とし、ここを通過後、定着ローラ４ａとのニップ部を介して定着ローラ４ａ上に塗布される。

各ローラの長さは、第１汲み上げローラ４３の両端のギャップ保証用フランジ部４３ａより第２汲み上げローラ４２の方が長く、第３汲み上げローラ４１のほうが第２汲み上げローラ４２より短い。第３汲み上げローラ４１はオイル塗布ローラ４０より短く、オイル塗布ローラ４０の表層ゴムを傷つけないように端部をテーパー形状にしている。オイル塗布ローラ４０は最大用紙サイズのＡ３の巾２９７ｍｍに用紙の位置のばらつきを±２ｍｍ分考慮して３０１ｍｍとしている。メタリングブレード４４はオイル塗布ローラ４０より長くして全面を規制できるようにしている。

オイル中にはサーミスタ４８が配置され、コントローラによってオイル温度を検知し、設定温度に対して一定になるように面状ヒータＨにＡＣドライバを介して通電している。よって、機械立ち上げ時の定着性の確保やオイル粘度によってオイル塗布量が変化するために生じるグロス変化を防止することが可能となっている。

図４はオイルパン６５部を側面から見たところであるが、オイルパン６５内のオイルＯにはフロート５０が浮いている。フロート５０は軸５１中心に回動可能に支持され、オイルＯの液面高さに応じて上下し、フロート５０の対向面に配置されたフラッグ５２も同時に回動する。よって、オイルＯが消費され量が少なくなると、センサ５３がフラッグ５２を検知できなくなり、その信号を本体のコントローラによって検知し、オイル汲み上げポンプ５４を動作させる。その際、オイル汲み上げポンプ５４は下部に配置したオイルタンク５５よりオイルをオイルパン６５へと汲み上げ、センサ５３がフラッグ５２を検知すると、オイル汲み上げポンプの動作を止めて、オイルパン６５内のオイルＯの液面を一定に保つ。上記のようにクリーニングブレードによって掻き落されたオフセットトナーや紙紛を含むオイルは回収パン６０に落下する。回収されたオイルは、フィルタ６１により汚れが除去され、再びオイルタンク５５内に戻り、循環されて使用される。

図１は本発明の実施例の駆動系を表す図である。本体側の駆動ユニット９はモータ部９０とギアボックス９１から成る駆動モータユニット、ギアボックス９１からの出力軸から減速ギア列を介してカップリング９２にて駆動を出力するように構成されている。定着器はジャム処理やメンテナンスのため本体手前側（↑方向）に引き出し可能な構成となっており、本体駆動ユニット９との連結はカップリング９３を介して行なっている。カップリングから伝えられた駆動はギア９４、９５を介し定着ローラ４ａに伝えられている。また、ギア９４には逆転防止ワンウェイギア９６が、噛み合っており、ユーザー等の外的な力によって定着ローラ４ａが搬送方向とは逆方向に回転させないためのものである。加圧ローラ４ｂは基本的には定着ローラ４ａに対して従動であり、ローラ間で滑りが生じた場合に備えて定着ローラ４ａより若干遅い周速となるように駆動を伝達されている。両者の速度差による回転不良の防止のために、駆動方向にロックするワンウェイギア９７を用いることで定着ローラ４ａの従動状態ではワンウェイギア９７が空転することにより速度差を吸収している。定着ローラ４ａには手回しノブ９８が連結され、ジャム処理などで使用する。また、ギア９４からオイル塗布ユニット側へ駆動は受け渡され、オイル塗布ローラ４０が駆動される。

一方、ギア１００及びギア１０１を介してフライホイール１０３が駆動され、途中に配置された電磁クラッチ１０２により連結と解除を、本体のコントローラによって制御を行う。ギア１００に対しギア１０１は小歯数になっており、増速駆動されている。フライホイールの慣性エネルギーは角速度に対し二乗で効くため、フライホイールの小型化が可能となっている。

以下に本実施例の制御手段及び制御方法について説明する。

図８は、画像処理部１７０の内部構成、及び画像メモリ部１３０に接続される装置を示すブロック図である。

まずスキャンした画像をプリントする際の処理の流れを説明すると、レンズ１３を介しＣＣＤ１４に結像された原稿画像は、ＣＣＤ１４によりアナログ電気信号に変換される。変換された画像情報は、アナログ信号処理部３００に入力されてサンプル＆ホールド、ダークレベルの補正等が行われた後、Ａ／Ｄ・ＳＨ処理部３０１でアナログ・デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）され、更に、デジタル化された信号に対してシェーディング補正が行われる。シェーディング補正では、ＣＣＤ１４が持つ画素ごとのばらつきに対する補正、及び原稿照明ランプ１３の配光特性に基づく位置による光量のばらつきに対する補正を行う。

その後、ＲＧＢライン間補正部３０２においてＲＧＢライン間補正を行う。ある時点でＣＣＤセンサ１０９のＲＧＢ各受光部に入力した光は、原稿上ではＲＧＢ各受光部の位置関係に応じてずれているために、ここでＲＧＢ信号間の同期をとる。

その後、入力マスキング部３０３で入力マスキング処理を行い、輝度データから濃度データへの変換を行う。ＣＣＤ１４から出力されたままのＲＧＢ値はＣＣＤ１４に取り付けられた色フィルタの影響を受けているため、その影響を補正して純粋なＲＧＢ値に変換する。

その後、画像は変倍部３０４において所望の変倍率で変倍処理され、変倍された画像データは画像メモリ部１３０に送られて、画像蓄積される。

また、画像メモリ部１３０には外部Ｉ／Ｆ処理部１４０から、コンピュータからの画像データも入力される。

蓄積した画像をプリントする際には、まず画像データを画像メモリ部１３０からγ補正部３０５に送る。γ補正部３０５では、操作部２０３で設定された濃度値に応じた出力にするために、プリンタの特性を考慮したルックアップテーブル（ＬＵＴ）に基づいて、元の濃度データから所望の出力濃度対応した濃度データに変換する。

その後、濃度データは二値化部３０６に送られる。二値化部３０６では多値の濃度データの二値化を行う。多値の濃度データ、例えば８ビットの濃度データであれば、濃度値は「０」から「２５５」の間のいずれかの値を取るが、二値化することにより、濃度値は例えば「０」あるいは「２５５」の２つだけとなる。つまりある画素の濃度を表すために８ビットのデータが必要だったのに対し、二値化することにより１ビットのデータ量で済むようになる。これにより画像データを格納するためのメモリ容量は縮小される。ただしその一方で、画像の階調性は元の２５６階調から２階調へと変化するため、写真画像のような中間調の多い画像データでは、画像の二値化により、その画質は一般には著しく劣化するといわれる。

そこで二値化データによる疑似的な中間調の表現が重要となる。ここでは二値のデータで疑似的に中間調表現を行う手法として誤差拡散法を用いる。この方法では、ある画像の濃度がある閾値より大きい場合には「２５５」の濃度データであるとし、ある閾値以下である場合には「０」の濃度データであるとして二値化した後、実際の濃度データと二値化された濃度データとの差分を誤差信号として求め、周辺の画素に配分する。誤差の配分は、予め定められたマトリクス上の重み係数を、二値化によって生じる誤差に対して掛け合わせ、周辺の画素に加算することによって行う。これによって、画像全体での濃度平均値は保存され、中間調を疑似的に二値で表現することができる。

二値化された濃度データはプリンタ部２にあるスムージング部３０７に送られる。スムージング部３０７では、二値化した画像の線の端部が滑らかになるようにデータの補完を行い、補完が行われた画像データは露光制御部１２０へ出力される。露光制御部１２０は各色の感光体２３上にレーザー２１の照射タイミングを制御し、画像データの静電潜像を形成する。

外部Ｉ／Ｆ処理部１４０は、ネットワークを経由して所望のコンピュータに画像メモリ部１３０の画像データを転送するインターフェイス部である。

図７は、画像メモリ部１３０の内部構成及び周辺装置を示すブロック図である。

画像メモリ部１３０は、ページメモリ４０１、メモリコントローラ部４０２、圧縮／伸長部４０３、ハードディスク４０４から構成される。

外部Ｉ／Ｆ処理部１４０及び画像処理部１７０から画像メモリ部１３０に送られてきた画像データは、メモリコントローラ部４０２によりページメモリ４０１に書き込まれ、その後、画像処理部１７０を介してプリンタ部２に送られるか、あるいは、ハードディスク４０４に蓄積される。ハードディスク４０４に画像データを蓄積する際には、画像データは、圧縮／伸長部４０３においてデータ圧縮され、圧縮データとしてハードディスク４０４に書き込まれる。メモリコントローラ４０２はまた、ハードディスク４０４に格納されている画像データのページメモリ４０１への読み出しも行う。その際には、ハードディスク４０４から読み出した圧縮データを圧縮／伸長部４０３を介して伸長し、復元した画像データをページメモリ４０１に書き込む。またメモリコントローラ部４０２は、ページメモリ４０１へ送るＤＲＡＭリフレッシュ信号の発生を行う。また、外部Ｉ／Ｆ処理部１４０、画像処理部１７０、ハードディスク４０４からページメモリ４０１へのアクセスの調停を行う。更に、ＣＰＵ２０１の指示に従い、ページメモリ４０１への書き込みアドレス、ページメモリ４０１からの読み出しアドレス、読み出し方向などの決定制御を行う。これらの処理により、ＣＰＵ２０１は、ページメモリ４０１において複数の原稿画像を並べてレイアウトを行ったうえで、画像処理部１７０を介してプリンタ部２に出力する機能や、画像の一部分のみ切り出して出力する機能や、画像回転を行う機能を制御することが可能となる。

また、例えばソートモードに関しては、ある原稿束に対して画像メモリ部１３０に記録された順で画像を読み出しプリントする制御を複数回繰り返して実行する。このような制御を行うことより、少数のビンしか持たないフィニッシャにおいても、ビンが多数あるソータと同じ役割を果たすことができる。

図８は、外部Ｉ／Ｆ処理部１４０の内部構造及び周辺装置を示すブロック図である。外部Ｉ／Ｆ処理部１４０は、画像メモリ部１３０を介して、リーダ部１からの画像データを取り込み、ネットワークあるいは電話回線を介して外部コンピュータや外部のファクシミリに画像データを送る。また、外部のコンピュータあるいはファクシミリからネットワークあるいは電話回線を介して送られてきた画像データを、画像メモリ部１３０（と画像処理部１７０）を介して、プリンタ部へ出力して画像形成を行う。

外部Ｉ／Ｆ処理部１４０は、コア部５０６、ファクシミリ部５０１、ファクシミリ部５０１の通信画像データを保存するハードディスク５０２、外部コンピュータ１９０と接続するコンピュータインターフェイス部５０３、フォーマッタ部５０４、イメージメモリ部５０５から構成される。

ファクシミリ部５０１はモデム（不図示）を介して公衆回線へと接続しており、公衆回線からのファクシミリ通信データの受信と、公衆回線へのファクシミリ通信データの送信を行う。ファクシミリ部５０１では、指定された時間にファクス送信を行うことや、あるいは相手からの指定パスワードによる問い合わせに応じて画像データを送信するなどのファクシミリ機能を、ハードディスク５０２に保存されたファクス用の画像を利用して実現する。

これにより、一度リーダ部１から画像メモリ部１３０を介してファクシミリ部５０１に画像を送り、ファクシミリ用のハードディスク５０２へ画像を保存した後は、リーダ部１、画像メモリ部１３０をファクシミリ機能に使うことなしに、ファクス送信を行うことができる。

コンピュータインターフェイス部５０３は、外部コンピュータ１１とのデータ通信を行うインターフェイス部であり、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、シリアルＩ／Ｆ、ＳＣＳＩ−Ｉ／Ｆ、プリンタのデータ入力用のセントロＩ／Ｆなどを持つ。このコンピュータインターフェイス部５０３を介して、プリンタ部２、リーダ部１の状態を外部コンピュータ１９０に通知を行う。あるいは外部コンピュータ１９０からの指示で、リーダ部１で読み取った画像の外部コンピュータ１９０への転送を行う。

コンピュータインターフェイス部５０３はまた、外部コンピュータ１９０からプリント画像データを受け取る。その際には、外部コンピュータ１９０から通知されるプリント画像データは専用のプリンタコードで記述されているため、フォーマッタ部５０４において、通知されたデータコードを、プリンタ部２で画像形成を行うことができるラスタイメージデータに変換する。変換されたラスタイメージデータはフォーマッタ部５０４によりイメージメモリ部５０５に展開される。一方でコンピュータインターフェイス部５０３を介して外部コンピュータ１９０に画像データを送信する際には、画像フォーマッタ部５０４は、画像メモリ部１３０から送られてきたプリント画像データに対して、イメージメモリ部５０５において、濃度変換、外部コンピュータ１９０で認識可能な画像フォーマットへの変換を行う。

イメージメモリ部５０５は、このようにフォーマッタ部５０４のラスタイメージデータを展開するメモリとして使用されるほか、リーダ部１からの画像データを外部コンピュータ１１に送る（ネットワークスキャナ機能）場合にも使用される。すなわち、リーダ部１からの画像をコンピュータインターフェイス部５０３経由で外部コンピュータ１９０に送る場合には、画像メモリ部１３０から送られる画像データをイメージメモリ部５０５に一度展開し、ここで外部コンピュータ１９０に送るデータの形式に変換したうえで、コンピュータインターフェイス部５０３から外部コンピュータ１９０に送出する。

コア部５０６は、ファクシミリ部５０１、コンピュータインターフェイス部５０３、フォーマッタ部５０４、イメージメモリ部５０５、画像メモリ部１３０の相互間で行われるそれぞれのデータ転送を制御管理する。これにより、外部Ｉ／Ｆ処理部１４０に複数の画像出力部が接続されていても、また画像メモリ部１３０への画像転送路が一つであっても、コア部５０６の管理のもと排他制御、優先度制御が行われるため、画像出力は適切に行われる。

図９は、画像形成装置の操作部２０３の構成を示す概略図である。同図において、３００１は表示部であり、装置の動作状態やユーザーへの作業指示といった各種メッセージ、作業手順等が表示される。また、表示部３００１の表面はタッチパネルにより構成されており、表面に触れることにより選択キーとして働く。３００２はテンキーであり、数字を入力するためのキーである。３００３はスタートキーであり、このキーを押すことによりコピー動作を開始する。

また、本操作部よりユーザーは使用する記録材の紙種、紙厚の設定や濃度の調整を指定することができる。プリンタ出力の場合は、外部コンピュータ１９０から紙種、紙厚の設定や濃度の調整を指定することが可能である。

図１０は本画像形成装置の動作制御部のブロック図である。２０１は、画像形成装置の基本制御を行うＣＰＵであり、制御プログラムが書き込まれたＲＯＭ２０６、処理を行うためのワークＲＡＭ２０５、および入出力ポート２０４が、アドレスバス、データバスにより接続されている。ＲＡＭ２０５の一部の領域は電源ＯＦＦされてもデータが消去されないバックアップＲＡＭとなっている。入出力ポート２０４には、画像形成装置が制御するモータ、クラッチ等の各種負荷装置や、紙の位置を検知するセンサ等の画像形成装置１００への入力装置が接続されている。

ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０６の制御プログラムの内容にしたがって、入出力ポート２０４を介して順次入出力の制御を行い、画像形成処理を実行する。

また、ＣＰＵ２０１には操作部２０３が接続されており、ＣＰＵ２０１は操作部２０３の表示手段、キー入力手段を制御する。上記のように使用者はキー入力手段を通して、画像形成動作モードや、表示の切り替えをＣＰＵ２０１に指示し、ＣＰＵ２０１は操作部２０３の表示手段に対して、画像形成装置１００の動作状態や、キー入力によって設定された動作モードの表示を行う。

入出力ポート２０４には、上記のように画像データからドラム上の潜像形成するためのレーザー２１の点燈制御を行う露光制御部、帯電器２４、転写帯電器２６等の高圧の出力制御を行う高圧制御部、記録材の給紙や搬送などステッピングモータの制御を行うためのステッピングモータ制御部、ＤＣモータ、電磁クラッチ、ソレノイド、フォトインタラプタなどのセンサを制御する各種Ｉ／Ｏ制御部が接続されている。また、温度センサや湿度センサなどの各種ＡＤ信号のデータのやり取りを行い、例えば、そのデータに応じて帯電器の高圧出力を制御したりしている。

次に慣性手段であるフライホイール１０３の電磁クラッチ１０２の連結制御について説明する。図１１は本実施例の制御フローチャートである。

ページプリントスタートすると、定着モータ９０は速度設定テーブルより前回転速度の１／４速で駆動開始する。また、ユーザーの操作部２０３からの入力や自動検知により、記録材の種類または記録材の厚みからマ記録材を特定し、帯電器などの出力を画像形成条件を最適に設定したり、フライホイールの連結状態の決定を行う。図１２はフライホイール設定テーブルであり、画像濃度と紙種によってフライホイール連結を設定している。画像濃度は各色ベタで１００％とし、４色あるため最大４００％までであり、上記の画像処理部１７０からＣＰＵ２０１へ濃度データの受け渡しをしている。図５は定着ローラの回転変動を表す図であり、横軸に時間、縦軸に定着速度を示している。ＨＹはフライホイールが連結されていないときの最厚紙が定着ローラに噛み込んだときに定着速度の変動を表しており、ＮＬは普通紙の挙動を示している。Ｌｎ、Ｌｈは噛み込み時のショックが画像に現れる限度であり、普通紙ではフライホールを連結せずとも画像欠陥は生じない。よって、定着速度が速く、定着ローラ噛み込み時のショックが小さい薄紙及び普通紙は全画像濃度域でフライホイールは解除し、定着速度が遅く、ローラ噛み込み時のショックが最も大きな最厚紙は全画像濃度域でフライホイールを連結する。中間の厚紙は高濃度画像のみショックが目立つので、１００％以上の濃度でフライホイールを連結するようにした。また、ＯＨＰは全画像濃度域でフライホイールは解除している。フライホイール設定テーブルによりフライホイールを連結する場合は、電磁クラッチ１０２をＯＮしてから各定着速度への変更を行う。低速の前回転時にフライホイールの連結をおこなうことで、連結時の衝撃による駆動系への負荷を軽減している。定着速度は定着性を確保するために普通紙、薄紙の通常回転速度をＶとしたとき、厚紙は２／３Ｖ、最厚紙は１／２Ｖ、ＯＨＰは１／３Ｖとし、前回転及び後回転は１／４Ｖとしている。

プリント排出が終了すると、定着モータ９０は速度設定テーブルにより後回転速度の速度に変更され、その後に電磁クラッチ１０２をＯＦＦしフライホイールは解除される。後回転が終了すると一連のページプリント制御は終了する。

プリント中にエラーやジャムなど異常事態が発生した場合には、フライホイールを解除し、解除後に定着モータ９０を停止させることにより、定着ローラの停止時間を短くし本体の破損を回避している。なお、定着モータの停止と同時にフライホイールの解除を行うと、更に停止時間を短くできる点で有効である。また、本実施例の定着モータ９０は回転数をモニタしフィードバック制御を行い必要な回転数を得るＤＣモータを使用しており、所定の回転数から外れるとエラー信号を出す構成になっているが、フライホイールの連結及び解除時には、本体のコントローラ側でエラーを２秒間無視することで、エラー誤検知を防止している。このようにすることで、連結時及び解除時の回転数の多少のばらつきをエラー検知されることなく、継続して動作する。

本実施例ではカラー画像を形成するプリンタの例について説明したが、もちろんモノクロのプリンタでも本発明を適用することは可能であり、特に画像形成部と定着手段の距離が小さいものについて、効果がある。

本実施例は定着ローラギアに隣接してフライホールを設けた例である。ユニット上にフライホールを設置するスペースの余裕がある場合、本実施例のほうが駆動列が少なく、撓みやガタの影響が小さいのでショックによる回転ムラに対し有利な構成である。同一番号は同一機能を持つ。

定着ローラギア９５に隣接して小歯数のギア１０４が噛み合っており、フライホイール１０３を増速駆動する。上記実施例同様に電磁クラッチ１０２を連結制御可能としている。フライホイールは上記実施例よりも回転数が低いため、同様の効果を得るため大径のものを使用している。

なお、制御に関しては上記実施例１と同様である。

本実施例は定着ローラギアに隣接してフライホールを設けた他の例である。ユニット上にフライホール及びモータを設置するスペースの余裕がある場合、本実施例のほうが駆動列が少なく、更に撓みやガタの影響が小さいのでショックによる回転ムラに対し有利な構成である。定着同一番号は同一機能である。

定着ローラギア９５に隣接した小歯数の駆動ギア９４が噛み合っており、フライホイール１０３が駆動ギア９４の駆動軸１０５上に配置されている。上記実施例同様に電磁クラッチ１０２によりフライホイール１０３の連結制御可能とし、連結時に駆動軸１０５にフライホイールの慣性負荷が加わる。フライホイールは第１実施例よりも回転数が低いため、同様の効果を得るため大径のものを使用している。

本発明の定着装置の駆動図本発明の装置全体を表す正面図本発明の定着装置の正面図本発明の定着装置のオイル循環を表す図定着ローラの回転変動を表す図本発明の画像処理部を表す図画像メモリ部と周辺装置を示すブロック図外部Ｉ／Ｆ処理部と周辺装置を示すブロック図操作部を表す図動作制御部のブロック図フライホイール連結制御のフローチャートフライホイール、定着速度設定テーブル他の実施例を表す図他の実施例を表す図従来例を表す図従来例を表す図従来例を表す図従来例のフライホイールがない場合の定着ローラの周速の回転変動を示す図

符号の説明

１リーダー部１
２画像形成部２
３給紙部３
４定着装置４
８搬送ベルト
４ａ定着ローラ
４ｂ加圧ローラ
４５ａ、４５ｂハロゲンヒータ
４６、４７サーミスタ
６５オイルパン
０シリコンオイル
３９クリーニングブレード
４０塗布ローラ
４３第１汲み上げローラ
４２第２汲み上げローラ
４１第３汲み上げローラ
４４メタリングブレード
５５オイルタンク
９０モータ部
９１ギアボックス
９２カップリング
９３カップリング
９６逆転防止ワンウェイギア
９７ワンウェイギア
９８ジャム処理ノブ
１０２電磁クラッチ
１０３フライホイール
１３０画像メモリ部
１４０外部Ｉ／Ｆ処理部
１７０画像処理部
１９０外部コンピュータ
２０３操作部
Ｓ記録材

Claims

回転可能な定着部材と、
前記定着部材との間でニップを形成する加圧部材と、
前記定着部材を回転駆動する駆動手段と、
前記駆動手段の駆動列に連結されるフライホイールと、
前記フライホイールを前記駆動列と連結及び連結解除させる電磁クラッチと、
画像を形成する記録材の厚みに応じて、前記電磁クラッチの動作と前記駆動手段が前記定着部材を回転させる速度を制御する制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、厚い記録材に画像を定着するモードのときは前記駆動列に前記フライホイールを連結するように前記電磁クラッチを制御し、前記定着部材が第一の速度で回転するように前記駆動手段を制御し、
薄い記録材に画像を定着するモードのときは前記駆動列から前記フライホイールが連結解除するように前記電磁クラッチを制御し、前記定着部材が前記第一の速度よりも速い第二の速度で回転するように前記駆動手段を制御することを特徴とする定着装置。