JP5831188B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、定着ベルトは外力によって弾性変形し易く、これによって給電中に定着ベルトの電極部から給電部材が離隔すると、電極部と給電部材との間でスパーク(火花放電)が発生する。このスパークによって電極部が黒化してスパーク痕(電極部の焦げ跡)が形成されると、電極部が剥離して、抵抗発熱体層への給電に支障が生じ、定着不良を招くおそれがある。また、剥離した電極部が画像形成装置内の他のユニットに接触すると、地絡が生じる危険もある。
定着ベルトの電極部は、スパーク痕部分と他の部分とで放射される赤外線量が異なるので、放射赤外線量を監視すれば、スパーク痕の有無を判定することができる。このようにしてスパーク痕が検出された場合に、抵抗発熱体層への給電を停止すれば、定着不良や地絡等の問題を回避することができる。
また、スパーク痕が形成される位置を予め推定することは困難であるので、前記増加判定手段は、前記電極部表面における複数の位置について、同一位置ごとに、定着ベルトの一回転の前後における赤外線量を比較するのが好適である。
また、電極部への給電を停止すればスパーク痕の面積の拡大も停止するので、給電を停止した状態で赤外線量が増大しなければ、スパーク痕であることを更に確実に判定することができる。したがって、前記スパーク抑制手段によって前記スパーク放電を抑制した後、前記定着ベルトの回転に伴い、前記増加判定手段によって所定回数以上連続して、前記赤外線量が増加したと判定されたら、前記スパーク放電の抑制を解除する抑制解除手段を備えるのが好ましく、また、前記スパーク抑制手段によって前記スパーク放電を抑制した後、前記定着ベルトの回転に伴い、前記増加判定手段によって所定回数以上連続して、前記赤外線量が増加したと判定されなければ、前記定着ベルトの回転停止と、ユーザーへの報知との少なくとも一方を行う最終停止手段を備えれば好適である。
また、前記スパーク抑制手段によって前記スパーク放電を抑制した後、所定回数以上連続して、前記計数手段によって計数された検出位置の数が増加したら、前記スパーク放電の抑制を解除する抑制解除手段を備えれば、ノイズの影響を排除して、より確実にスパーク痕を検出することができる。
[1] 画像形成装置の構成
まず、本発明に係る画像形成装置の構成について説明する。
図1は、本発明に係る画像形成装置主要な構成を示す図である。画像形成装置1は、いわゆる中間転写方式のカラー画像形成装置であって、図1に示されるように、作像ユニット101Y〜101Kを備えている。作像ユニット101Y〜101Kは何れも同様の構成を備えており、円筒形状の感光体ドラム102の外周面を帯電装置103にて一様に帯電させて所定の電位とした後、その帯電領域に露光装置104によって原稿画像に応じた画像露光が施され、静電潜像が形成される。
操作パネル132は、液晶タッチパネル並びに入力キーを備えており、画像形成装置1のユーザーに対する情報表示を行ったり、ユーザーからの指示入力を受け付けたりする。
[2] 定着装置100の構成
次に、定着装置100の構成について説明する。
図2は、定着装置100の主要な構成を示す一部切り欠き斜視図である。図2に示されるように、定着装置100は、弾性変形可能な無端状の定着ベルト201と、定着ベルト201が遊嵌された定着ローラー210と、定着ベルト201を介して定着ローラー210に圧接された加圧ローラー220と、定着ベルト201に発熱のための電力を供給する給電部材230と、定着ベルト201の外周面の温度を検出するサーミスター240とを有する。なお、定着装置100は、定着ベルトの蛇行を規制する蛇行規制板も備えているが、図2においては、装置構成を見易くするために、蛇行規制板の図示が省かれている。
このような構成をとると、定着ベルト201が定着ローラー210に密着する構成よりも、定着ベルト201から定着ローラー210への熱の伝達箇所の面積が小さくなり、定着ベルト201から発せられる熱の一部が定着ローラー210の芯金212を経由して、芯金212両端の軸部211をベアリング301にて回転自在に軸承する定着装置100のハウジング300に伝わって逃げるといった伝熱ロスを低減して高い熱効率の実現を図ることができる。
弾性層223は、例えば、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性を有するゴムや、これらの発泡材等から成り、厚さは1[mm]〜20[mm]の範囲内が望ましく、本実施の形態においては2.5[mm]とした。
加圧ローラー220は、駆動モータ(不図示)からの駆動力の伝達により矢印A方向に回転駆動される。加圧ローラー220の回転に従動して、定着ベルト201が矢印B方向に沿って周回走行されると共に、定着ローラー210が同方向に回転駆動される。なお、定着ローラー210を駆動側、定着ベルト201と加圧ローラー220を従動側としても良い。
[3] 定着ベルト201の構成
次に、定着ベルト201の構成について説明する。
抵抗発熱体層402は電極部202から給電を受けて、ジュール熱を発生させる。抵抗発熱体層402は、樹脂に導電性フィラーを分散させることにより所定の電気抵抗率に調整されている。樹脂材料としてはPI(Poly imide)、PPS(Poly phenylene sulfide)、PEEK(Poly ether ether ketone)等の耐熱樹脂を用いるのが望ましく、これらの中ではPIが最も高い耐熱性を有している。
離型層404は、定着ベルト201の最外周に配設されており、PFA、PTFE、ETFE(Ethylene tetra fluoro ethylene)等のフッ素系チューブ及びフッ素系コーティング等の離型性を付与した構成が望ましく、導電性の材料を用いても良い。フッ素系チューブとしては、例えば、三井・デュポンフロロケミカル株式会社製のPFA350−J、451HP−J、951HP Plus等の製品を利用することができる。離型層404と水との接触角は90°以上とすれば良く、110°以上とすれば更に好適である。
電極部202の材料としては電気抵抗率が低い金属が望ましく、銅、アルミニウム、黄銅、リン青銅などを用いれば良い。電極部202を抵抗発熱体層402に積層するに当たっては、化学メッキや電気メッキ等の方法を用いたりするのが望ましい。抵抗発熱体層402に直接電極を形成する場合は化学メッキを施した後、電気メッキを施すと良い。中でもCuやNiが望ましく、Cuの化学メッキ、電気メッキの上にNiメッキを施すと更に良い。またCuやNi箔を導電性接着剤で接着しても良いし、導電性インクやペーストを塗布しても良い。
絶縁層401は、PI、PPS、PEEK等の耐熱性絶縁樹脂からなっており、厚さは5[μm]〜100[μm]の範囲内であるのが望ましい。絶縁層401の外周面はすべて抵抗発熱体層402にて覆われている。
[4] 監視制御系の構成
次に、定着ベルト201を監視し、電極部202のスパーク痕(黒化箇所)の大きさに応じて、抵抗発熱体層402への給電量を制御するための仕組みについて説明する。
次に、制御部140の動作について説明する。
給電部材230との間でスパーク放電が発生することによって電極部202の外周面上にスパーク痕が形成されると、その箇所においては電気抵抗が大きくなり、事実上、通電することができなくなる。すると、給電部材230から電極部202に給電する際にスパーク痕を避けて電流が流れるようになって、スパーク痕の周辺における電流密度が高くなる。このため、電極部202のスパーク痕周辺において異常昇温が発生し、スパーク痕周辺も焦げると、スパーク痕の面積が拡大する。
また、本実施の形態においては、スパーク痕が形成されている可能性があると判定するまでをスパーク痕の探索フェーズとし、一旦、スパーク痕が形成されている可能性があると判定されたら、給電部材230から電極部202への給電を停止して、赤外線量が増大し続けていないことを確認する確認フェーズを実行する。これによって、更に、確実にスパーク痕を検出することができる。
制御部140は、定着ベルト201の次の1周分の合計検出量を変数Bに格納する(S603)。そして、今回の合計検出量Bが前回の合計検出量Aよりも多くなければ(S604:NO)、スパーク痕が形成された可能性はないので、変数Bの値を変数Aに退避して(S605)、ステップS602へ戻って、次の合計検出量を記録する。
確認フェーズでも、制御部140は、まず、変数Countの値を0に初期化してから(S610)、定着ベルト201の次の1周分の合計検出量を変数Bに格納する(S611)。そして、今回の合計検出量Bと前回の合計検出量Aとの差が誤差ε以上ならば(S612:NO)、給電を停止した状態でスパーク痕は拡大し得ず、スパーク痕が形成された可能性はないので、変数Bの値を変数Aに退避して(S605)、ステップS602へ戻って、再び探索フェーズを開始する。
図7は、赤外線センサー200の出力信号を例示するグラフであって、(a)はスパーク痕を検出したときのグラフを示し、(b)はスパーク痕以外を検出したときのグラフを示す。なお、何れのグラフにおいても、縦軸は赤外線センサー200の出力レベルを表し、横軸は経過時間を表している。また、定着ベルト201が一回転する間に、制御部140は赤外線センサー200の出力を6回だけ参照する。
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
(1)上記実施の形態においては、定着ベルト201が一回転する間に検出される赤外線センサー200の出力レベルの合計の増減を監視することによって、スパーク痕の形成の有無を判定する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。
の値の方が大きければ(S907:YES)、変数Numberの値を変数Recordに格納する(S908)。ステップS908の処理の後、並びに変数Numberの値が変数Recordの値以下である場合には(S907:NO)、変数Numberの値を0にする(S909)。
制御部140は、定着ベルト201の次の1周分の検出数を変数Bに格納する(S803)。そして、今回の検出数Bが前回の検出数Aよりも多くなければ(S804:NO)、スパーク痕が形成されている可能性はないので、変数Bの値を変数Aに退避して(S805)、ステップS802へ戻って、次の検出数を記録する。
確認フェーズでも、制御部140は、まず、変数Countの値を0に初期化してから(S810)、定着ベルト201の次の1周分の検出数を変数Bに格納する(S811)。そして、今回の検出数Bと前回の検出数Aとが異なっていたら(S812:NO)、給電を停止した状態でスパーク痕は拡大し得ず、スパーク痕が形成された可能性はないので、変数Bの値を変数Aに退避して(S805)、ステップS802へ戻って、再び探索フェーズを開始する。
このようにしても、紙粉等によるノイズとスパーク痕とを判別することができるので、スパーク痕を確実に検出することができる。また、上記実施の形態に示したスパーク痕の存否判定方法と、本変形例に係る方法とを併用して、何れか一方においてスパーク痕である旨が確認されたら、
(2)上記実施の形態、並びに変形例においては、スパーク痕である可能性がある赤外線センサー200の出力レベルの変化を検出したら、一旦、給電を停止してから(S609、S809)、更に確認を行う場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、給電を停止する代わりに、スパーク放電が発生しない程度に給電量を減少させても良い。
なお、スパーク痕であると確認された場合には、定着ベルト201の回転停止や操作パネル132による警告表示と併せて給電を停止すべきであることは言うまでもない。
また、定数Nsについては、スパーク痕の検出精度を向上させるためには多いほうが望ましいのは言うまでもないが、サンプリング点が多いほど制御部140の処理負荷が大きくなるので、無制限に増大させることは現実的ではない。また、定着ベルト201の周長の大小や、赤外線センサー200の検出精度の制約もあるので、定数Nsを決定するためには、これらの条件を勘案すべきである。
(4)上記実施の形態においては、中間転写方式のカラー画像形成装置を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでも無く、中間転写方式以外のカラー画像形成装置に本発明を適用しても良いし、モノクロ画像形成装置に適用しても良い。また、画像形成装置が、プリンタ装置や複写装置、ファクシミリ装置等の単機能機であるか、これらの機能のうちの複数を兼ね備えた多機能機(MFP: Multi Function Peripheral)であるかに関わらず本発明の効果を得ることができる。
100…定着装置
132…操作パネル
140…制御部
200…赤外線センサー
201…定着ベルト
202…電極部
210…定着ローラー
220…加圧ローラー
230…給電部材
402…抵抗発熱体層
Claims (11)
- 抵抗発熱体層を有する無端状の定着ベルトの外周面に対して、加圧部材を圧接させて形成される定着ニップに記録シートを通紙することによってトナー像を定着する定着装置であって、
前記定着ベルトの軸方向における端部に周設され、前記抵抗発熱体層に電気的に接続されている電極部と、
前記電極部に摺接して、前記抵抗発熱体層に給電する給電部材と、
前記給電部材による給電中に、前記電極部表面から放射される赤外線量を検出する検出手段と、
前記定着ベルトの一回転する前後において前記検出手段が検出した赤外線量を比較して、前記赤外線量が増加したか否かを判定する増加判定手段と、
前記定着ベルトの回転に伴い、前記増加判定手段によって所定回数以上連続して、前記赤外線量が増加したと判定されたら、前記電極部と前記給電部材との間のスパーク放電を抑制するスパーク抑制手段と、を備える
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記スパーク抑制手段は、前記抵抗発熱体層への給電を減少させることによって前記スパーク放電を抑制する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記増加判定手段は、前記電極部表面における複数の位置について、同一位置ごとに、定着ベルトの一回転の前後における赤外線量を比較する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記増加判定手段は、前記電極部表面における複数の位置において検出された赤外線量の合計を、定着ベルトの一回転の前後において比較する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記スパーク抑制手段によって前記スパーク放電を抑制した後、前記定着ベルトの回転に伴い、前記増加判定手段によって所定回数以上連続して、前記赤外線量が増加したと判定されたら、前記スパーク放電の抑制を解除する抑制解除手段を備える
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記スパーク抑制手段によって前記スパーク放電を抑制した後、前記定着ベルトの回転に伴い、前記増加判定手段によって所定回数以上連続して、前記赤外線量が増加したと判定されなければ、前記定着ベルトの回転停止と、ユーザーへの報知との少なくとも一方を行う最終停止手段を備える
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 抵抗発熱体層を有する無端状の定着ベルトの外周面に対して、加圧部材を圧接させて形成される定着ニップに記録シートを通紙することによってトナー像を定着する定着装置であって、
前記定着ベルトの軸方向における端部に周設され、前記抵抗発熱体層に電気的に接続されている電極部と、
前記電極部に摺接して、前記抵抗発熱体層に給電する給電部材と、
前記給電部材による給電中に、前記電極部表面から放射される赤外線量を検出する検出手段と、
前記電極部表面における複数の検出位置について前記赤外線量を所定の閾値と比較して、前記定着ベルトの一回転するたびに前記赤外線量が前記閾値を越えた検出位置の数を計数する計数手段と、
前記定着ベルトの回転に伴い、前記計数手段が計数した前記検出位置の数が、所定回数以上連続して増加したと判定されたら、前記電極部と前記給電部材との間のスパーク放電を抑制するスパーク抑制手段と、を備える
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記スパーク抑制手段は、前記抵抗発熱体層への給電を減少させることによって前記スパーク放電を抑制する
ことを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。 - 前記スパーク抑制手段が前記スパーク放電を抑制するのは、前記計数された検出位置が前記電極部の周方向において連続する位置である場合に限る
ことを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。 - 前記スパーク抑制手段によって前記スパーク放電を抑制した後、所定回数以上連続して、前記計数手段によって計数された検出位置の数が増加したら、前記スパーク放電の抑制を解除する抑制解除手段を備える
ことを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。 - 前記スパーク抑制手段によって前記スパーク放電を抑制した後、所定回数以上連続して、前記計数手段によって計数された検出位置の数が増加しなければ、前記定着ベルトの回転停止と、ユーザーへの報知との少なくとも一方を行う最終停止手段を備える
ことを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
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