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技術 加熱装置及び画像形成装置

出願人 キヤノン株式会社
発明者 高橋昌弘
出願日 2009年5月20日 (11年1ヶ月経過) 出願番号 2009-121906
公開日 2010年12月2日 (9年7ヶ月経過) 公開番号 2010-271459
状態 未査定
技術分野 電子写真における定着
主要キーワード 設定寿命 熱反射率 フラグ部材 反射赤外線 赤外線距離センサ 表面変位 他ユニット 低硬度ゴム
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2010年12月2日)のものです。
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図面 (11)

課題

本発明は、万が一のローラ表面劣化に対して、表面の劣化を簡単な構成で検知し、速やかにローラの駆動を停止することで他ユニットトラブルを防止する定着装置を提供することを目的としている。

解決手段

表層弾性層5を有する加熱ローラ1と、該加熱ローラ1を駆動する駆動部43とを備え、該加熱ローラ1近傍に設けられ、該加熱ローラ1のラジアル方向の表面位置を検出する検知手段となる測距センサ19と、加熱ローラ1のラジアル方向の表面位置が変化した際に該測距センサ19によりその変化を検知することで、加熱ローラ1表面に異常が発生したと判断し、駆動部43の駆動を停止させる制御部44とを有して構成したことを特徴とする。

概要

背景

近年、定着後の画像として、光沢が均一で低光沢な画像が好まれる傾向にあり、均一かつ低光沢の画像を得るために、低硬度ゴムからなる弾性層を有する加熱ローラ及び加圧ローラが配設された画像定着装置が普及しつつある。

この様な、均一かつ低光沢の画像を得るための画像定着装置の従来例を、図10に示した。図10において、加熱ローラ1は、外径40mm、ローラ長240mmであり、内部に熱源としてのヒータ2を有する。ヒータ2は、例えば、490W/127V定格のハロゲンヒータ等とすることが出来る。そして、肉厚2.5mmの芯金3上に、プライマー層4、弾性層5、プライマー層6、表面離型層7が積層されている。

加圧ローラ8は、加熱ローラ1と同じく外径40mm、ローラ長230mmであり、加熱ローラ1と同様に内部にヒータ9を有する。ヒータ9は、例えば、490W/127V定格のハロゲンヒータ等とすることが出来る。そして、肉厚2.7mmの芯金10上に、プライマー層11、弾性層12、プライマー層13、表面離型層14が積層されている。

尚、弾性層12として、加熱ローラ1の弾性層5と同じシリコーンゴムを使用し、肉厚を加熱ローラ1と異ならせ1.9mmとして、定着排出方向を適正化させている。

以上に説明した加熱ローラ1と加圧ローラ8は、不図示の加圧スプリングにより総加圧力400Nで圧接され、幅9.5mmの定着ニップNが形成されている。

尚、加熱ローラ1、加圧ローラ8の各表面には、温度検出器としてのサーミスタ15,16が当接され、検出されたローラ表面温度に基づき、不図示のヒータ駆動回路により、ローラ表面温度が、温調目標温度(例えば、180℃)となるよう温調制御されている。

また、安全素子としてのサーモスイッチ17,18が加熱ローラ1、加圧ローラ8の表面に近接して配置されている。

以上に説明した定着装置が配設される画像形成装置の一例では、プロセススピード約120mm/secにおいて、毎分A4で16ppmのスループットが実現されている。

しかしながら、更なる装置の高速化や広範囲メディア対応を達成しつつ、均一かつ低光沢の画像を得るために以上の様な定着装置を使用する場合、ニップを拡大するために加圧力を大幅に増大させたり、ローラ表面温度を高温化したりする必要に迫られる。それにより長期間使用すると、加熱、加圧ローラ1,8の弾性層5,12が高温下での繰り返し変形により劣化する。そして、設定寿命に対して弾性層5,12もしくはプライマー層4,6の余裕度が減少してしまう。これにより、設定寿命を達成する前に弾性層5,12がプライマー層4,11から剥がれてローラ表面が劣化する。ローラ表面が劣化した場合、安全装置であるサーミスタ15,16やサーモスイッチ17,18と各ローラ1,8との間に異物が挟まって、温度検知ができなくなる。また、剥がれた弾性層5,12が機内に飛び散り他ユニットに対して予期しないトラブルを引き起こしたりする可能性が懸念される。

以上のような問題に対し、ローラ表面に熱反射率の異なる部材を設け、回転中に表面温度を非接触で測定することでローラの回転数を検知し、異常回転を検知した際に停止する提案がされている(特許文献1)。

概要

本発明は、万が一のローラ表面劣化に対して、表面の劣化を簡単な構成で検知し、速やかにローラの駆動を停止することで他ユニットのトラブルを防止する定着装置を提供することを目的としている。表層に弾性層5を有する加熱ローラ1と、該加熱ローラ1を駆動する駆動部43とを備え、該加熱ローラ1近傍に設けられ、該加熱ローラ1のラジアル方向の表面位置を検出する検知手段となる測距センサ19と、加熱ローラ1のラジアル方向の表面位置が変化した際に該測距センサ19によりその変化を検知することで、加熱ローラ1表面に異常が発生したと判断し、駆動部43の駆動を停止させる制御部44とを有して構成したことを特徴とする。

目的

本発明においては、万が一のローラ表面劣化に対して、表面の劣化を簡単な構成で検知し、速やかにローラの駆動を停止することで他ユニットのトラブルを防止する定着装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

表層弾性層を有する加熱回転体と、該加熱回転体を駆動する加熱回転体駆動手段と、を備えた加熱装置において、前記加熱回転体の近傍に設けられ、該加熱回転体のラジアル方向の表面位置を検出する検知手段と、前記加熱回転体のラジアル方向の表面位置が変化した際に前記検知手段によりその変化を検知することで、前記加熱回転体の表面に異常が発生したと判断し、前記加熱回転体駆動手段の駆動を停止させる制御手段と、を有することを特徴とする加熱装置。

請求項2

加熱回転体と、表層に弾性層を有する加圧回転体と、前記加熱回転体を駆動する加熱回転体駆動手段と、を備えた加熱装置において、前記加圧回転体の近傍に設けられ、該加圧回転体のラジアル方向の表面位置を検出する検知手段と、前記加圧回転体のラジアル方向の表面位置が変化した際に前記検知手段によりその変化を検知することで、前記加圧回転体の表面に異常が発生したと判断し、前記加熱回転体駆動手段の駆動を停止させる制御手段と、を有することを特徴とする加熱装置。

請求項3

前記検知手段は、前記加熱回転体または前記加圧回転体のラジアル方向の表面に対して赤外線出射する赤外線発光ダイオードと、前記赤外線発光ダイオードから出射された赤外線が前記加熱回転体または前記加圧回転体のラジアル方向の表面に反射した反射赤外線を検出する半導体位置検出素子と、を有し、前記半導体位置検出素子により検出された出力電流の差から前記赤外線発光ダイオードから出射された赤外線の出射位置と、前記加熱回転体または前記加圧回転体のラジアル方向の表面との間の離間距離を検出することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の加熱装置。

請求項4

前記検知手段は、前記加熱回転体または前記加圧回転体のラジアル方向の表面に当接して従動回転する従動回転体と、前記従動回転体を回転可能に軸支すると共に、前記加熱回転体または前記加圧回転体の回転軸方向に配置された回動中心を中心に前記従動回転体の前記加熱回転体または前記加圧回転体のラジアル方向の変位に対応して回動し得るフラグ部材と、前記フラグ部材の回動角度を検出する角度センサと、を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の加熱装置。

請求項5

前記検知手段は、前記加熱回転体または前記加圧回転体の回転軸方向の両端部で且つ前記加熱回転体のラジアル方向の表面または前記加圧回転体のラジアル方向の表面から該ラジアル方向に所定間隔離間した位置に一対の発光部と受光部とが設けられ、前記発光部から出射した光が前記加熱回転体または前記加圧回転体のラジアル方向の表面変位により遮光されて前記受光部に届かなくなったことに基づいて前記加熱回転体または前記加圧回転体のラジアル方向の表面変位を検知することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の加熱装置。

請求項6

被加熱材上に未定着画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により形成された未定着画像を加熱する請求項1〜5の何れか1項に記載の加熱装置と、を備えたことを特徴とする画像形成装置

技術分野

0001

本発明は、未定着像担持する記録媒体定着体及び加圧体によって形成されるニップで挟持搬送して加熱及び加圧することにより上記未定着像を上記記録媒体に溶融定着させる加熱装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。

背景技術

0002

近年、定着後の画像として、光沢が均一で低光沢な画像が好まれる傾向にあり、均一かつ低光沢の画像を得るために、低硬度ゴムからなる弾性層を有する加熱ローラ及び加圧ローラが配設された画像定着装置が普及しつつある。

0003

この様な、均一かつ低光沢の画像を得るための画像定着装置の従来例を、図10に示した。図10において、加熱ローラ1は、外径40mm、ローラ長240mmであり、内部に熱源としてのヒータ2を有する。ヒータ2は、例えば、490W/127V定格のハロゲンヒータ等とすることが出来る。そして、肉厚2.5mmの芯金3上に、プライマー層4、弾性層5、プライマー層6、表面離型層7が積層されている。

0004

加圧ローラ8は、加熱ローラ1と同じく外径40mm、ローラ長230mmであり、加熱ローラ1と同様に内部にヒータ9を有する。ヒータ9は、例えば、490W/127V定格のハロゲンヒータ等とすることが出来る。そして、肉厚2.7mmの芯金10上に、プライマー層11、弾性層12、プライマー層13、表面離型層14が積層されている。

0005

尚、弾性層12として、加熱ローラ1の弾性層5と同じシリコーンゴムを使用し、肉厚を加熱ローラ1と異ならせ1.9mmとして、定着排出方向を適正化させている。

0006

以上に説明した加熱ローラ1と加圧ローラ8は、不図示の加圧スプリングにより総加圧力400Nで圧接され、幅9.5mmの定着ニップNが形成されている。

0007

尚、加熱ローラ1、加圧ローラ8の各表面には、温度検出器としてのサーミスタ15,16が当接され、検出されたローラ表面温度に基づき、不図示のヒータ駆動回路により、ローラ表面温度が、温調目標温度(例えば、180℃)となるよう温調制御されている。

0008

また、安全素子としてのサーモスイッチ17,18が加熱ローラ1、加圧ローラ8の表面に近接して配置されている。

0009

以上に説明した定着装置が配設される画像形成装置の一例では、プロセススピード約120mm/secにおいて、毎分A4で16ppmのスループットが実現されている。

0010

しかしながら、更なる装置の高速化や広範囲メディア対応を達成しつつ、均一かつ低光沢の画像を得るために以上の様な定着装置を使用する場合、ニップを拡大するために加圧力を大幅に増大させたり、ローラ表面温度を高温化したりする必要に迫られる。それにより長期間使用すると、加熱、加圧ローラ1,8の弾性層5,12が高温下での繰り返し変形により劣化する。そして、設定寿命に対して弾性層5,12もしくはプライマー層4,6の余裕度が減少してしまう。これにより、設定寿命を達成する前に弾性層5,12がプライマー層4,11から剥がれてローラ表面が劣化する。ローラ表面が劣化した場合、安全装置であるサーミスタ15,16やサーモスイッチ17,18と各ローラ1,8との間に異物が挟まって、温度検知ができなくなる。また、剥がれた弾性層5,12が機内に飛び散り他ユニットに対して予期しないトラブルを引き起こしたりする可能性が懸念される。

0011

以上のような問題に対し、ローラ表面に熱反射率の異なる部材を設け、回転中に表面温度を非接触で測定することでローラの回転数を検知し、異常回転を検知した際に停止する提案がされている(特許文献1)。

先行技術

0012

特開2004−012823号公報

発明が解決しようとする課題

0013

しかし、以上のような構成では回転数が変化しない限り、ローラ表面の劣化を検知することができない。このため、本発明においては、万が一のローラ表面劣化に対して、表面の劣化を簡単な構成で検知し、速やかにローラの駆動を停止することで他ユニットのトラブルを防止する定着装置を提供する。

課題を解決するための手段

0014

以上の課題を解決するため、加熱回転体表面、或いは加圧回転体表面の劣化等の異常を検知し、異常発生時に速やかに加熱回転体の駆動を停止させることで他ユニットのトラブルを防止することが可能なように本発明にて以下のように構成した。

0015

請求項1に記載した加熱装置は、表層に弾性層を有する加熱回転体と、該加熱回転体を駆動する加熱回転体駆動手段と、を備えた加熱装置において、前記加熱回転体の近傍に設けられ、該加熱回転体のラジアル方向の表面位置を検出する検知手段と、前記加熱回転体のラジアル方向の表面位置が変化した際に前記検知手段によりその変化を検知することで、前記加熱回転体の表面に異常が発生したと判断し、前記加熱回転体駆動手段の駆動を停止させる制御手段とを有することを特徴とする。

0016

加熱回転体は、内部に熱源としてのヒータを有し、加熱回転体は芯金上に、芯金表面から順にプライマー層、弾性層、プライマー層、表面離型層が積層されている。

0017

加圧回転体は、加熱回転体と同じく内部にヒータを有し、加圧回転体は芯金上に、芯金表面から順にプライマー層、弾性層、プライマー層、表面離型層が積層されている。

0018

尚、加圧回転体の弾性層として、加熱回転体の弾性層と同じシリコーンゴムを使用し、肉厚を加熱回転体と異ならせ、定着排出方向を適正化させている。

0019

以上に説明した加熱回転体と加圧回転体は、不図示の加圧スプリングによりそれぞれを圧接され、定着ニップを形成する。

0020

加熱回転体、加圧回転体の各表面には、温度検出器としてのサーミスタが当接または近接して配置され、検出された回転体表面温度に基づき、不図示のヒータ駆動回路により、回転体表面温度が、温調目標温度となるよう温調制御されている。

0021

また、安全素子としてのサーモスイッチが加熱回転体、加圧回転体の表面に当接または近接して配置されている。これにより、サーミスタのトラブル時などに温度制御不能になった場合でもトラブルが発生する温度まで回転体昇温する前に温度異常を検知し、電流の供給を停止することができるようになっている。

0022

加熱回転体近傍には表面位置検知センサが少なくとも1つ以上配置され、加熱回転体表面の径方向位置を検知する。

0023

加熱回転体駆動時に表面位置検知センサがあらかじめ決められた距離に加熱回転体表面位置を検知した場合、加熱回転体表面の弾性層が剥離したと判断し、加熱回転体の駆動を停止させる。

0024

請求項2に記載した加熱装置は、加熱回転体と、表層に弾性層を有する加圧回転体と、前記加熱回転体を駆動する加熱回転体駆動手段とを備えた加熱装置において、前記加圧回転体の近傍に設けられ、該加圧回転体のラジアル方向の表面位置を検出する検知手段と、前記加圧回転体のラジアル方向の表面位置が変化した際に前記検知手段によりその変化を検知することで、前記加圧回転体の表面に異常が発生したと判断し、前記加熱回転体駆動手段の駆動を停止させる制御手段とを有することを特徴とする。

0025

加熱回転体は、内部に熱源としてのヒータを有し、該加熱回転体は芯金上に、芯金表面から順にプライマー層、弾性層、プライマー層、表面離型層が積層されている。

0026

加圧回転体は、加熱回転体と同じく内部にヒータを有し、加圧回転体は芯金上に、芯金表面から順にプライマー層、弾性層、プライマー層、表面離型層が積層されている。

0027

尚、加圧回転体の弾性層として、加熱回転体の弾性層と同じシリコーンゴムを使用し、肉厚を加熱回転体と異ならせ、定着排出方向を適正化させている。

0028

以上に説明した加熱回転体と加圧回転体は、不図示の加圧スプリングによりそれぞれを圧接され、定着ニップを形成する。

0029

加熱回転体、加圧回転体の各表面には、温度検出器としてのサーミスタが当接または近接して配置され、検出された回転体表面温度に基づき、不図示のヒータ駆動回路により、回転体表面温度が、温調目標温度となるよう温調制御されている。

0030

また、安全素子としてのサーモスイッチが加熱回転体、加圧回転体の表面に当接または近接して配置されている。これにより、サーミスタのトラブル時などに温度制御不能になった場合でもトラブルが発生する温度まで回転体が昇温する前に温度異常を検知し、電流の供給を停止することができるようになっている。

0031

加圧回転体近傍には表面位置検知センサが少なくとも1つ以上配置され、加圧回転体表面の径方向位置を検知する。

0032

加熱回転体の駆動時に表面位置検知センサがあらかじめ決められた距離に加圧回転体表面位置を検知した場合、加圧回転体表面の弾性層が剥離したと判断し、加熱回転体の駆動を停止させる。

0033

請求項3に記載した加熱装置は、請求項1または請求項2に記載の加熱装置において、前記検知手段は、前記加熱回転体または前記加圧回転体のラジアル方向の表面に対して赤外線出射する赤外線発光ダイオードと、前記赤外線発光ダイオードから出射された赤外線が前記加熱回転体または前記加圧回転体のラジアル方向の表面に反射した反射赤外線を検出する半導体位置検出素子とを有し、前記半導体位置検出素子により検出された出力電流の差から前記赤外線発光ダイオードから出射された赤外線の出射位置と、前記加熱回転体または前記加圧回転体のラジアル方向の表面との間の離間距離を検出することを特徴とする。

0034

請求項4に記載した加熱装置は、請求項1または請求項2に記載の加熱装置において、前記検知手段は、前記加熱回転体または前記加圧回転体のラジアル方向の表面に当接して従動回転する従動回転体と、前記従動回転体を回転可能に軸支すると共に、前記加熱回転体または前記加圧回転体の回転軸方向に配置された回動中心を中心に前記従動回転体の前記加熱回転体または前記加圧回転体のラジアル方向の変位に対応して回動し得るフラグ部材と、前記フラグ部材の回動角度を検出する角度センサとを有することを特徴とする。

0035

請求項5に記載した加熱装置は、請求項1または請求項2に記載の加熱装置において、前記検知手段は、前記加熱回転体または前記加圧回転体の回転軸方向の両端部で且つ前記加熱回転体のラジアル方向の表面または前記加圧回転体のラジアル方向の表面から該ラジアル方向に所定間隔離間した位置に一対の発光部と受光部とが設けられ、前記発光部から出射した光が前記加熱回転体または前記加圧回転体のラジアル方向の表面変位により遮光されて前記受光部に届かなくなったことに基づいて前記加熱回転体または前記加圧回転体のラジアル方向の表面変位を検知することを特徴とする。

0036

請求項6に記載した画像形成装置は、被加熱材上に未定着画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により形成された未定着画像を加熱する請求項1〜5の何れか1項に記載の加熱装置とを備えたことを特徴とする。

発明の効果

0037

請求項1に記載の発明によれば、あらかじめ決められた加熱回転体の表面位置を検知することで加熱回転体表面の弾性層剥離などの加熱回転体表面の劣化を検知し、加熱回転体の駆動を停止させる。これにより、剥離した弾性層が安全装置であるサーミスタやサーモスイッチを変形させたり加熱回転体表面との間に挟まったりして温度検知不能になったり、剥離した弾性層が機内に巻き散り、他ユニットの予期しないトラブルを引き起こしたりすることを回避する。これにより、安全にトラブルの拡大を防止し、ダウンタイムの削減を可能にする。

0038

また、請求項2に記載の発明によれば、あらかじめ決められた加圧回転体の表面位置を検知することで加圧回転体表面の弾性層剥離などの加圧回転体表面の劣化を検知し、加熱回転体の駆動を停止させる。これにより、剥離した弾性層が安全装置であるサーミスタやサーモスイッチを変形させたり加熱回転体表面との間に挟まったりして温度検知不能になったり、剥離した弾性層が機内に撒き散り、他ユニットの予期しないトラブルを引き起こしたりすることを回避する。これにより、安全にトラブルの拡大を防止し、ダウンタイムの削減を可能にする。

図面の簡単な説明

0039

本発明に係る加熱装置を装備した画像形成装置の構成を示す断面説明図である。
本発明に係る加熱装置の実施例1を説明する断面図である。
本発明に係る加熱装置の実施例1を説明する斜視図である。
本発明に係る加熱装置の実施例1の赤外線測距センサの構成を説明する模式図である。
本発明に係る加熱装置の停止制御の流れを示すフローチャートである。
本発明に係る加熱装置の実施例2を説明する断面図である。
本発明に係る加熱装置の実施例2を説明する斜視図である。
本発明に係る加熱装置の実施例3を説明する断面図である。
本発明に係る加熱装置の実施例3を説明する斜視図である。
従来例を説明する断面図である。

0040

以下、本発明の実施例1を図1図4に基づいて説明する。図1は、本発明の加熱装置を装備した画像形成装置の断面模式図であり、図2及び図3は本発明の加熱装置を実施した定着装置の詳細図である。

0041

<画像形成装置の全体構成>
先ず、図1を用いて本発明に係る加熱装置を備えた画像形成装置の一例として電子写真方式プリンタの全体構成について説明する。

0042

図1は画像形成装置の全体構成説明図である。本実施形態の画像形成装置Aは電子写真プリンタ(以下、単に「プリンタ」という)であり、画像情報に基づいて電子写真方式により被加熱材上に未定着画像を形成する画像形成手段を有する。

0043

画像形成手段は、電子写真方式によるものであり、帯電ローラ35へのバイアス印加によって表面を一様に帯電した画像形成手段となる感光ドラム36に、画像データに基づいて書き込み部37からレーザ光照射して静電潜像を形成する。この静電潜像を現像器38によりトナー現像して可視像化する。

0044

上記トナー像の形成と同期するように、装置本体31下部に装着されたシートカセット39に装填された被加熱材となるシートSを給送ローラ32、搬送ローラ33によって感光ドラム36と転写ローラ34のニップ部へ搬送する。そして、転写ローラ34へのバイアス印加によって感光ドラム36上のトナー像をシートSに転写して画像形成する。

0045

上記トナー像からなる未定着画像が転写されたシートSは本発明に係る加熱装置となる定着装置Bに送られ、加熱、加圧されることによってトナー像が定着された後、排出ローラ45によって排出部44へと排出される。

0046

<定着装置>
図2及び図3において、定着装置Bは表層に弾性層5を有する加熱回転体となる加熱ローラ1と、該加熱ローラ1を駆動する加熱回転体駆動手段となる駆動部43とを備えた加熱装置である。加熱ローラ1近傍には該加熱ローラ1のラジアル方向の表面位置を検出する検知手段となる測距センサ19が設けられる。

0047

制御手段となる制御部44は、加熱ローラ1のラジアル方向の表面位置が変化した際に検知手段となる測距センサ19によりその変化を検知することで、加熱ローラ1表面に異常が発生したと判断し、加熱回転体駆動手段となる駆動部43の駆動を停止させる。

0048

また、定着装置Bは加熱回転体となる加熱ローラ1と、表層に弾性層12を有する加圧回転体となる加圧ローラ8と、加熱ローラ1を駆動する加熱回転体駆動手段となる駆動部43とを備えた加熱装置である。加圧ローラ8近傍には該加圧ローラ8のラジアル方向の表面位置を検出する検知手段となる測距センサ19が設けられる。

0049

制御手段となる制御部44は、加圧ローラ8のラジアル方向の表面位置が変化した際に検知手段となる測距センサ19によりその変化を検知することで、加圧ローラ8表面に異常が発生したと判断し、加熱回転体駆動手段となる駆動部43の駆動を停止させる。

0050

加熱ローラ1は、外径80mm、ローラ長350mmであり、内部に熱源としてのヒータ2を有する。ヒータ2は、例えば、700W/600W 200V定格のハロゲンヒータ等とすることが出来る。肉厚6mmの芯金3上に、プライマー層4、弾性層5、プライマー層6、表面離型層7が積層されている。

0051

加圧ローラ8は、外径60mm、ローラ長355mmであり、加熱ローラ1と同様に内部にヒータ9を有する。ヒータ9は、例えば、400W/400W 200V定格のハロゲンヒータ等とすることが出来る。肉厚3mmの芯金10上に、プライマー層11、弾性層12、プライマー層13、表面離型層14が積層されている。

0052

尚、弾性層5、12としてはシリコーンゴムを使用する。表面剥離層7、14としてはPFAテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルエーテル共重合体;四フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂チューブを用いた系が広く知られている。

0053

また、加圧ローラ8の弾性層12の肉厚を加熱ローラ1の弾性層5の肉厚と異ならせ、定着排出方向を適正化させたり、または本実施形態で示すように加熱ローラ1と加圧ローラ8の外径を異ならせることで定着排出方向を適正化させたりしている。

0054

以上に説明した加熱ローラ1と加圧ローラ8は、不図示の加圧スプリングにより総加圧力1600Nで圧接され、幅15mmの定着ニップNが形成されている。

0055

尚、加熱ローラ1、加圧ローラ8の各表面には、温度検出器としてのサーミスタ15,16がそれぞれ当接もしくは近接して配置される。そして、該サーミスタ15,16により検出された各ローラ1,8の表面温度に基づき、不図示のヒータ駆動回路により、各ローラ1,8の表面温度が、温調目標温度(例えば、200℃)となるよう温調制御されている。

0056

また、安全素子としてのサーモスイッチ17,18が加熱ローラ1、加圧ローラ8の表面にそれぞれ当接もしくは近接して配置されている。

0057

以上に説明した定着装置Bが配設される画像形成装置Aの一例では、プロセススピード約665mm/secにおいて、毎分A4で138ppmのスループットが可能に構成されている。

0058

また、図2及び図3に示すように加熱ローラ1及び加圧ローラ8の近傍には各ローラ1,8のラジアル方向(径方向)の距離を計測する検知手段となる測距センサ19が各ローラ1,8の長手方向に複数配置される。そして、各センサ19位置から各ローラ1,8表面までの距離を計測している。

0059

測距センサ19としてはコーデンシ株式会社製の赤外線測距センサ・ORA1S01などのセンサが好ましい。測距センサ19は図4に示すように、1個のフォトダイオード41から2系統の出力を取り出せるようにしてある。そして、離間距離L1,L2の異なる位置で反射した赤外線を位置検出素子となるPSD(Position Sensitive Detector;赤外線距離センサー)42により出力電流I1,I2を検出する。そして検出した出力電流I1,I2の差からフォトダイオード41からの赤外線の入射位置と対象物までの離間距離を算出するように構成されている。

0060

即ち、検知手段となる測距センサ19は、加熱ローラ1または加圧ローラ8のラジアル方向の表面に対して赤外線を出射する赤外線発光ダイオードとなるフォトダイオード41が設けられる。そして、該フォトダイオード41から出射された赤外線が加熱ローラ1及び加圧ローラ8のラジアル方向の表面に反射した反射赤外線を検出する半導体位置検出素子となるPSD42を有する。

0061

そして、PSD42により検出された出力電流I1,I2の差からフォトダイオード41から出射された赤外線の出射位置と、加熱ローラ1及び加圧ローラ8のラジアル方向の表面との間の離間距離L1,L2を検出する。例えば、離間距離L1を基準位置とし、離間距離L2を加熱ローラ1及び加圧ローラ8のラジアル方向の変位する表面位置とすることが出来る。

0062

通常、加熱ローラ1、加圧ローラ8はあらかじめ設定された温度下、例えば24℃の環境下で外径が規定される。外径が80mmの加熱ローラ1の場合でも外径の振れ公差で通常、規定値から最大でも0.4mm以下程度の表面位置のばらつきしか持たない。この状態で使用温度、例えば200℃まで加熱した状態になると熱膨張により1mm程度の径の膨張が起こるが、これは使用温度が決まっていれば略同一の値になり、ばらつきはほとんどない。

0063

以上の事から測距センサ19で計測している各ローラ1,8表面位置はあらかじめ規定した表面までの距離に対して例えば1mm以上、計測値外れれば各ローラ1,8表面上が通常では起こりえない隆起が発生したと判断できる。例えば弾性層5,12の剥離や、異常な異物の付着があった場合に各ローラ1,8に異常があったと判断し、図5に示すフローチャートに従って加熱ローラ1の駆動を停止する。

0064

即ち、図5のステップS1において、加熱ローラ1の駆動を開始する。次にステップS2において、測距センサ19により加熱ローラ1及び加圧ローラ8のラジアル方向の表面との間の離間距離L2の測定を開始する。

0065

そして、ステップS3において、予め設定された測距センサ19の閾値を超えた場合にはステップS4において制御部44により駆動部43を制御して加熱ローラ1の駆動を停止する。

0066

これにより剥離した弾性層5,12や異常な付着物が安全装置であるサーミスタ15,16やサーモスイッチ17,18を変形させたり加熱ローラ1表面との間に挟まったりして温度検知不能になることがない。また、剥離した弾性層5,12や異常な付着物が機内に撒き散り、他ユニットの予期しないトラブルを引き起こしたりすることを回避することが出来る。

0067

以下、本発明の実施例2を図6及び図7に基づいて説明する。図6及び図7は、本発明の加熱装置を実施した定着装置Bの詳細を示す断面説明図及び斜視説明図である。尚、前記実施例1と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。

0068

図6及び図7において、加熱ローラ1は、外径80mm、ローラ長350mmであり、内部に熱源としてのヒータ2を有する。ヒータ2は、例えば、700W/600W 200V定格のハロゲンヒータ等で構成される。肉厚6mmの芯金3上に、プライマー層4、弾性層5、プライマー層6、表面離型層7が積層されている。

0069

加圧ローラ8は、外径60mm、ローラ長355mmであり、加熱ローラ1と同様に内部にヒータ9を有する。ヒータ9は、例えば、400W/400W 200V定格のハロゲンヒータ等で構成される。肉厚3mmの芯金10上に、プライマー層11、弾性層12、プライマー層13、表面離型層14が積層されている。

0070

尚、弾性層5、12としてはシリコーンゴムを使用し、表面剥離層7、14としてはPFAチューブを用いた系が広く知られている。また、加圧ローラ8の弾性層12の肉厚を加熱ローラ1の弾性層5の肉厚と異ならせ、定着排出方向を適正化させたり、または本実施形態で示すように加熱ローラ1と加圧ローラ8の外径を異ならせることで定着排出方向を適正化させたりしている。

0071

以上に説明した加熱ローラ1と加圧ローラ8は、不図示の加圧スプリングにより総加圧力1600Nで圧接され、幅15mmの定着ニップNが形成されている。

0072

尚、加熱ローラ1、加圧ローラ8の各表面には、温度検出器としてのサーミスタ15,16が当接もしくは近接して配置される。そして、該サーミスタ15,16により検出された各ローラ1,8の表面温度に基づき、不図示のヒータ駆動回路により、各ローラ1,8の表面温度が、温調目標温度(例えば、200℃)となるよう温調制御されている。

0073

また、安全素子としてのサーモスイッチ17,18が加熱ローラ1、加圧ローラ8の表面に当接もしくは近接して配置されている。

0074

以上に説明した定着装置Bが配設される画像形成装置Aの一例では、プロセススピード約665mm/secにおいて、毎分A4で138ppmのスループットが可能に構成されている。

0075

また、図6及び図7に示すように加熱ローラ1及び加圧ローラ8の各ローラ1,8の表面には長手方向に検知手段となる複数の従動コロ20が配置されている。従動コロ20はそれぞれレバー21によって回動自在に支持される。レバー21は長手方向に同一の回動中心を持つレバー軸22に回動自在に支持される。レバー軸22を挟んで従動コロ20と反対側のレバー21の端部近傍にはフラグレバー23が設けられる。フラグレバー23のあらかじめ決められた位相でその位相を検知する角度センサ24がフラグレバー23近傍に配置される。

0076

任意の従動コロ20があらかじめ規定された位置から移動して変位した場合、変位した従動コロ20のレバー21がレバー軸22を中心に回動し、フラグレバー23を回動させ、角度センサ24によって従動コロ20が変位したことを検知する。

0077

即ち、本実施形態の検知手段は、加熱ローラ1及び加圧ローラ8のラジアル方向の表面に当接して従動回転する従動回転体となる従動コロ20を有する。そして、従動コロ20を回転可能に軸支するレバー21を有する。加熱ローラ1及び加圧ローラ8の回転軸方向に配置された回動中心となるレバー軸22を中心に従動コロ20の加熱ローラ1及び加圧ローラ8のラジアル方向の変位に対応して回動し得るフラグ部材となるレバー21及びフラグレバー23を有する。そして、フラグ部材となるフラグレバー23の回動角度を検出する角度センサ24を有する。

0078

通常、加熱ローラ1、加圧ローラ8はあらかじめ設定された温度下、例えば24℃環境下で外径が規定され、外径が80mmの加熱ローラ1の場合でも外径の振れと公差で通常、規定値から最大でも0.4mm以下程度の表面位置のばらつきしか持たない。この状態で使用温度、例えば200℃まで加熱した状態になると熱膨張により1mm程度の径の膨張が起こる。これは使用温度が決まっていれば略同一の値になり、ばらつきはほとんどない。

0079

以上の事から本実施形態の検知手段となる従動コロ20は通常、動作中のローラ1,8の表面に当接して従動回転する。そして、あらかじめ規定した各ローラ1,8の表面からの変位量、例えば1mm以上変位があった場合、レバー21が回動し、フラグレバー23を連動して回動させる。これにより角度センサ24により各ローラ1,8の表面上の変位を検知することで、各ローラ1,8の表面上が通常では起こりえない隆起が発生したと判断できる。例えば弾性層5,12の剥離や、異常な異物の付着があった場合に各ローラ1,8に異常があったと判断する。そして、前記実施例1で前述した図5に示すフローチャートにおいて、測距センサ19の代わりに角度センサ24を同様に適用して、該フローチャートに従って制御部44が駆動部43を駆動して加熱ローラ1の駆動を停止する。

0080

これにより剥離した弾性層5,12や異常な付着物が安全装置であるサーミスタ15,16やサーモスイッチ17,18を変形させることがない。また、加熱ローラ1表面との間に挟まったりして温度検知不能になることもない。また、剥離した弾性層5,12や異常な付着物が機内に撒き散り、他ユニットの予期しないトラブルを引き起こしたりすることを回避することが出来る。他の構成は前記実施例1と同様に構成され同様な効果を得ることが出来る。

0081

以下、本発明の実施例3を図8及び図9に基づいて説明する。図8及び図9は、本発明の加熱装置を実施した定着装置Bの詳細を説明する断面説明図及び斜視説明図である。尚、前記各実施例1,2と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。

0082

図8及び図9において、加熱ローラ1は、外径80mm、ローラ長350mmであり、内部に熱源としてのヒータ2を有する。ヒータ2は、例えば、700W/600W 200V定格のハロゲンヒータ等を有して構成される。肉厚6mmの芯金3上に、プライマー層4、弾性層5、プライマー層6、表面離型層7が積層されている。

0083

加圧ローラ8は、外径60mm、ローラ長355mmであり、加熱ローラ1と同様に内部にヒータ9を有する。ヒータ9は、例えば、400W/400W 200V定格のハロゲンヒータ等を有して構成される。肉厚3mmの芯金10上に、プライマー層11、弾性層12、プライマー層13、表面離型層14が積層されている。

0084

尚、弾性層5,12としてはシリコーンゴムを使用し、表面剥離層7,14としてはPFAチューブを用いた系が広く知られている。また、加圧ローラ8の弾性層12の肉厚を加熱ローラ1の弾性層5の肉厚と異ならせ、定着排出方向を適正化させる。または本実施形態で示すように加熱ローラ1と加圧ローラ8の外径を異ならせることで定着排出方向を適正化させたりしている。

0085

以上に説明した加熱ローラ1と加圧ローラ8は、不図示の加圧スプリングにより総加圧力1600Nで圧接され、幅15mmの定着ニップNが形成されている。

0086

尚、加熱ローラ1、加圧ローラ8の各表面には、温度検出器としてのサーミスタ15,16が当接もしくは近接して配置される。該サーミスタ15,16により検出された各ローラ1,8の表面温度に基づき、不図示のヒータ駆動回路により、各ローラ1,8の表面温度が、温調目標温度(例えば、200℃)となるよう温調制御されている。

0087

また、安全素子としてのサーモスイッチ17,18が加熱ローラ1、加圧ローラ8の表面にそれぞれ当接もしくは近接して配置されている。

0088

以上に説明した定着装置Bが配設される画像形成装置Aの一例では、プロセススピード約665mm/secにおいて、毎分A4で138ppmのスループットが可能に構成されている。

0089

また、図8及び図9に示すように加熱ローラ1及び加圧ローラ8の近傍には各ローラ1,8の長手方向に向かって遮光を検知する検知手段となる光センサ25が配置される。そして、径方向の距離があらかじめ決められた距離になると光センサ25が遮光されることで径方向の距離があらかじめ決められた値になったことを検知する。

0090

即ち、本実施形態の検知手段は、一対の発光部25aと受光部25bとが設けられる。即ち加熱ローラ1及び加圧ローラ8の回転軸方向の両端部で且つ加熱ローラ1のラジアル方向の表面及び加圧ローラ8のラジアル方向の表面から該ラジアル方向に所定間隔離間した位置に一対の発光部25aと受光部25bとが設けられる。そして、各発光部25aから出射した光が加熱ローラ1及び加圧ローラ8のラジアル方向の表面変位によりそれぞれ遮光されて各受光部25bに届かなくなったことに基づいて加熱ローラ1及び加圧ローラ8のラジアル方向の表面変位を検知する。

0091

通常、加熱ローラ1、加圧ローラ8はあらかじめ設定された温度下、例えば24℃の環境下で外径が規定される。そして、外径が80mmの加熱ローラ1の場合でも外径の振れと公差で通常、規定値から最大でも0.4mm以下程度の表面位置のばらつきしか持たない。この状態で使用温度、例えば200℃まで加熱した状態になると熱膨張により1mm程度の径の膨張が起こる。これは使用温度が決まっていれば略同一の値になり、ばらつきはほとんどない。

0092

以上の事から光センサ25が各ローラ1,8の表面位置が例えば1mm以上変位すると光センサ25が遮光され、各ローラ1,8の表面上が通常では起こりえない隆起が発生したと判断できる。例えば弾性層の剥離や異常な異物の付着があった場合に各ローラ1,8に異常があったと判断する。そして、前記実施例1で前述した図5に示すフローチャートにおいて、測距センサ19の代わりに光センサ25を同様に適用して、該フローチャートに従って制御部44が駆動部43を駆動して加熱ローラ1の駆動を停止する。

実施例

0093

これにより剥離した弾性層5,12や異常な付着物が安全装置であるサーミスタ15,16やサーモスイッチ17,18を変形させることがない。また、加熱ローラ1表面との間に挟まったりして温度検知不能になることもない。また、剥離した弾性層5,12や異常な付着物が機内に撒き散り、他ユニットの予期しないトラブルを引き起こしたりすることを回避することが出来る。

0094

本発明の活用例として、未定着像を担持する記録媒体を定着体及び加圧体によって形成されるニップで挟持搬送して加熱及び加圧することにより上記未定着像を上記記録媒体に溶融させる加熱装置及びそれを備えた画像形成装置に適用出来る。

0095

A…画像形成装置
B…定着装置
I1,I2…出力電流
L1,L2…離間距離
N…定着ニップ
S…シート
1…加熱ローラ
2…ヒータ
3…芯金
4…プライマー層
5…弾性層
6…プライマー層
7…表面離型層
8…加圧ローラ
9…ヒータ
10…芯金
11…プライマー層
12…弾性層
13…プライマー層
14…表面離型層
15,16…サーミスタ
17,18…サーモスイッチ
19…測距センサ
20…従動コロ
21…レバー
22…レバー軸
23…フラグレバー
24…角度センサ
25…光センサ
25a…発光部
25b…受光部
31…装置本体
32…給送ローラ
33…搬送ローラ
34…転写ローラ
35…帯電ローラ
36…感光ドラム
37…書き込み部
38…現像器
39…シートカセット
41…フォトダイオード
42…PSD
43…駆動部
44…制御部

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