JPH09218612A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の加熱体のいずれかが故障した場合でも
トナーを確実に溶融してシートに定着する。 【解決手段】 ベルト５８と加圧ローラ７０との接触部
近傍においてベルト移動方向と直交する方向に伸びかつ
ベルト移動方向に所定の間隔を置いて配置された複数の
加熱体８０、８２を有する定着装置に、複数の加熱体の
いずれかが断線したことを検出する検出回路９０と、断
線が検出されると生き残っている他方の加熱体によるト
ナー加熱量を増加させる制御装置９４を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ファクシミリなどの画像形成装置、特に未定着現像
剤を加熱してこれを紙などのシートに定着するベルト型
式の定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置では一般に
熱でトナーを溶融定着するため、定着部での消費電力が
大きい。特に、熱容量が大きなローラを用いた定着方式
では、これを定着適正温度まで昇温するのに要する時間
が長く必要とされるため待機中でも一定温度以上に保つ
必要があり、エネルギー損失が大きい。これを解決する
ために、未定着トナーと接してこれを溶融する部材とし
て熱容量の比較的小さな無端状のベルト材を使用する定
着装置が開発されている。この定着装置では、ベルトの
内側に加熱装置を設け、これをベルトを介して対向する
ローラ等に押圧する構成が一般に採られている。また、
シートを挟持搬送しながら加熱するニップ部の長さを十
分に確保し、これによりトナーに必要な熱を加える目的
から、シート搬送方向と直交する方向に伸びるヒータを
シート搬送方向に間隔をおいて複数配置したベルト定着
装置が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなベルト定着装置では、複数のヒータのうち一つでも
断線等により作動不能な状態になると、トナーの加熱量
が不足する。また、一つでもヒータが作動不能な状態で
画像形成を継続すると、トナーの定着されていない不良
画像を作成する結果となる。そのため、従来はこのよう
な場合に画像形成装置を停止してヒータを交換していた
が、ユーザにおいて交換部品を所有していない場合に
は、交換部品が手に入るまで画像形成装置を使用できな
い。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
を解消するためになされたもので、電子写真方式の画像
形成装置においてシート上に保持されている未定着トナ
ーを加熱溶融して上記シートに定着させる定着装置に、
（ａ） 無端状のベルトと、（ｂ） 上記ベルトをその
内側から支持する複数の部材と、（ｃ） 上記ベルトを
回転移動させる駆動手段と、（ｄ） 上記ベルトの外周
面と該ベルトの移動方向に関して所定の幅をもって接触
し、上記ベルトと共に上記シートを挟持搬送するニップ
形成手段と、（ｅ） 上記ベルトとニップ形成手段との
接触部近傍においてベルト移動方向と直交する方向に伸
びかつベルト移動方向に所定の間隔を置いて配置された
複数の加熱手段と、（ｆ） 上記複数の加熱手段のいず
れかが作動不能な状態になったことを検出する検出手段
と、（ｇ） 上記検出手段により複数の加熱手段のいず
れかが作動不能な状態になったことが検出されると、残
る作動可能な加熱手段によるトナー加熱量を増加する制
御手段と、を設けたことを特徴とする。

【０００５】定着ベルトに対する単位面積当たりの加熱
量を増加する手段としては、残る加熱手段の加熱力を増
加する方法や、定着ベルトの速度を遅らせることが効果
的である。また、検出手段の検出結果に基づいて、複数
の加熱手段のいずれかが作動不能な状態になったことを
報知する報知手段を設けることが望ましい。

【０００６】

【発明の作用及び効果】上記定着装置によれば、複数の
加熱手段のいずれかが作動不能状態になると、これが検
出手段で検出される。この場合、画像形成動作を継続で
きるようにするために、定着装置では、残りの作動可能
な加熱手段による定着ベルトに対する単位面積当たりの
加熱量を増加させるか、又は定着ベルトの速度を遅らせ
る。これにより、定着ベルト及びシートに保持されたト
ナーに必要な熱量を与えることができ、画像形成動作を
継続することができる。また、加熱手段の非作動状態を
検出した場合にその状態を報知手段で報知することによ
り、ユーザに加熱手段の交換の必要性を知らせることが
できる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について説明する。図１は、フルカ
ラープリンタの概略構成を示す。このプリンタ１０にお
いて、静電潜像担体である円筒状の感光体１２は外周に
感光層を備えており、矢印１４方向に回転する。フルカ
ラーの画像作成時、感光体１２の外周は帯電領域１６に
おいて帯電装置１８により所定の電位に帯電される。次
に、感光体１２の帯電領域には、露光領域２０で、画像
露光装置２２からシアン、マゼンタ、イエロー、ブラッ
クの画像に対応するイメージ光２４が順次露光され、そ
れぞれの色に対応する静電潜像が感光体１２上に形成さ
れる。これらの静電潜像は、現像領域２６において対応
する色のトナーを収容した現像器２８、３０、３２、３
４によって順次現像された後、一次転写領域３６で転写
ベルト３８上に転写されて重ね合わされる。この転写ベ
ルト３８は上下に配置された一対のローラ４０、４２に
よって支持され、矢印４４方向に回転移動する。また、
転写ベルト３８の内側には一次転写領域３６に対向する
一次転写ローラ４６が設けてあり、この一次転写ローラ
４６に印加される電圧に基づいて各トナー像が転写ベル
ト３８上に静電的に転写されて重ねられる。転写ベルト
３８上で重ね合わされたトナー像は、二次転写領域４８
で、転写ベルト３８とこれに対向する二次転写ローラ５
０とで挟持搬送されるシート５２に転写される。トナー
像が転写されたシート５２は、搬送装置５４で本発明に
係る定着装置５６に送られ、ここでトナー像が加熱溶融
されてシート５２に永久的に定着される。

【０００８】定着装置５６の構成について、図２、３を
参照して説明する。定着装置５６は、無端状の定着ベル
ト５８を備えている。この定着ベルト５８は、支持ロー
ラ６０と、モータ６４に駆動連結された駆動ローラ６２
と、加熱装置６６によって支持されており、モータ６４
の回転に基づいて定着ベルト５８が矢印６８方向に回転
移動するようになっている。定着装置５６はまた、定着
ベルト５８を介して加熱装置６６に対向する加圧ローラ
７０を備えており、加熱装置６６によって支持された定
着ベルト部分の外周面が加圧ローラ７０と接触してい
る。また、加圧ローラ７０はモータ７２に駆動連結され
ており、その外周面が定着ベルト５８と同速度で矢印７
４方向に移動するようにしてある。

【０００９】加熱装置６６は、図３に詳細を示すよう
に、定着ベルト５８の移動方向と直交方向に伸びかつ上
記移動方向に所定間隔を置いて配置された一対の円弧状
支持部７６を備えており、これら支持部７６が定着ベル
ト５８の内面に当接するようにしてある。加熱装置６６
はまた支持部７６の間に２つの加熱体８０、８２を備え
ている。加熱体８０、８２は、定着ベルト５８の移動方
向と直交する方向に沿ってその一端側から他端側まで配
置されている。加熱体８０、８２の間隔は、定着ベルト
５８上の任意の位置が第１の加熱体８０で加熱されてか
ら第２の加熱体８２で加熱されるまでの間に、トナー像
の溶融に必要な温度以下に低下することがないように設
定されている。具体的な値は定着ベルト５８の移動速
度、加熱体８０、８２の発熱能力等の諸条件を考慮して
決定されるが、一般的には２０ｍｍ以下、好ましくは１
５ｍｍ以下とする。これにより、トナー像は、第１の加
熱体８０を通過してから第２の加熱体８２に移動するま
での間、継続的にトナー溶融温度以上に加熱されて十分
な熱が加えられる。

【００１０】加熱体８０、８２は検出回路９０を介して
電源９２に接続されており、電源９２から検出回路９０
を介して加熱体８０、８２に所定の標準電圧又はこれよ
りも高圧の電圧が印加できるようになっている。電源９
２は制御回路９４に接続されており、制御回路９４から
の信号に基づいて電源９２から加熱体８０、８２のそれ
ぞれに対する出力がオン・オフ制御される。検出回路９
０は電源９２から発熱体８０、８２に流れる電流を検出
しており、例えば断線により発熱体８０又は８２が作動
不能状態になると、制御装置９４に対応する信号を出力
する。制御回路９４はまた警報装置９６に接続されてお
り、検出回路９０で発熱体８０及び／又は８２の断線等
が検出されると、その検出信号を受けて警報装置９６を
作動し、発熱体８０及び／又は８２のトラブルを報知す
る。なお、警報装置９６としては、通常画像形成装置に
付設されている操作部の表示パネル、又はブザー等の音
声警報手段、若しくはそれらの両方が用いられる。

【００１１】上記定着装置５６では、モータ６４の駆動
により定着ベルト５８が矢印６８方向に回転移動する。
同時に、モータ７２の駆動により加圧ローラ７０が矢印
７４方向に定着ベルト５８と同じ周速度で回転する。ま
た、制御装置９４からの信号に基づいて電源９２がオン
し、発熱体８０、８２に所定の電圧が印加される。した
がって、トナー像が転写されたシート５２が定着ベルト
５８と加圧ローラ７０との接触部に搬送されると、ここ
で発熱体８０、８２の熱によりトナー像が加熱溶融され
てシート５２に定着される。

【００１２】以下、制御装置９４による加熱体８０、８
２の温調制御、特に加熱体８０又は８２が断線した場合
の温調制御について図４のフローチャートを参照して説
明する。この温調制御では、まずプリンタがスタートす
ると、加熱体８０、８２に対する標準温調が開始される
（＃１）。この標準温調は加熱体８０、８２が共にトラ
ブルなく標準状態で作動しているときのもので、この状
態では加熱体８０、８２の両方によって定着ベルト５８
を介してトナーが加熱されて溶融する。次に、制御装置
９４は検出回路９０からの出力をもとに、加熱体８０、
８２に流れる電流をチェックする（＃２）。続いて、制
御装置９４は、加熱体８２、８０に流れる電流量がゼロ
か否か、つまり加熱体８２、８０が断線しているか否か
判定する（＃３、４）。ここで加熱体８２、８０のいず
れも電流量がゼロでない即ち加熱体８２、８０は断線し
ていないと判定されると、通常のプリントプロセスを実
行する（＃５）。

【００１３】いま、＃４で加熱体８０が断線していると
判定された場合、制御装置９４は警報装置９６を作動し
て加熱体８０が断線したことを報知してユーザに交換を
促す（＃６）。また、制御装置９４は電源９２に信号を
出力し、断線していない加熱体８２に印加する電圧を標
準電圧から高電圧に切り替える（＃７）。これにより、
加熱体８２の加熱力が増加し、加熱体８０の断線による
加熱量の不足分を補って、トナーを確実に溶融してシー
トに定着させる。

【００１４】一方、＃３で加熱体８２が断線していると
判定された場合、制御装置９４は警報装置９６を作動し
て加熱体８２が断線したことを報知して使用者に交換を
促す（＃８）。また、制御装置９４は電源９２に信号を
出力し、断線していない加熱体８０に印加する電圧を標
準電圧から高電圧に切り替える（＃９）。これにより、
加熱体８０の加熱力が増加し、加熱体８２の断線による
加熱量の不足分を補って、トナーを確実に溶融してシー
トに定着させる。

【００１５】また、＃１０で加熱体８０、８２が共に断
線していると判定されると、警報装置９６により定着装
置５６のトラブルを表示する。

【００１６】なお、一方の加熱体８０又は８２が断線し
たときに残る他方の加熱体８０又は８２に印加する高電
圧は、生き残っている加熱体がトナーの溶融に必要最小
限以上の熱量を与え、それにより最低限の品質が保証で
きるものであればよく、必ずしも標準時（加熱体８０、
８２が断線していない状態）と同等の熱量をトナーに与
えるようにする必要はない。

【００１７】上記実施例では、加熱体８０又は８２が断
線したときは生き残っている他方の加熱体８０又は８２
に印加する電圧を標準電圧から高電圧を切り替えること
によりトナーの定着性を確保したが、これに代えて、加
熱体８０又は８２が断線したときは定着装置５６を通過
するシートの搬送速度を標準速度から低速度に落とし、
それによりトナーの加熱量を増加させるようにしてもよ
い。

【００１８】この速度制御が図５、６のフローチャート
に示してある。図５のフローチャートは図４のフローチ
ャートに対応しており、＃１０７、１０９の処理内容が
異なるだけで、その他の制御内容＃１０１〜＃１０６、
＃１０８、＃１１０、＃１１１はそれぞれ＃１〜＃６、
＃８、＃１０、＃１１に対応している。したがって、対
応している処理内容については説明を省略する。また、
この速度制御を実施するためには定着装置５６のモータ
６４、７２や、搬送装置５２、感光体１２、及び転写ベ
ルト３８などを駆動するメインモータの速度を制御する
機構が必要である。そこで、図３に示すように、プリン
タ１０は速度変換装置９８を備えており、この速度変換
装置９８が制御装置９４によって制御されるようになっ
ている。

【００１９】速度制御について具体的に説明すると、＃
１０７は加熱体８０が断線している場合の速度制御、＃
１０９は加熱体８２が断線している場合の速度制御であ
る。この速度制御はいずれも図６の速度切り換えサブル
ーチンによって行われる。速度切り換えサブルーチンで
は、まずシートの搬送方向（通紙方向）サイズに応じて
速度を切り換えるエレメントを決定するために、シート
の通紙方向サイズと搬送路長すなわち転写領域４８から
定着部の入り口までの長さを比較する（＃２０１）。い
ま、シートの通紙方向の長さが搬送路長よりも短い場
合、トナー像がシートに転写されてシートが転写領域４
８を完全に通過すると、搬送装置５４のシート搬送速度
と定着装置５６の定着速度（モータ６４、７２の速度）
を標準状態から低速状態に切り換える（＃２０２）。こ
れによりシートは定着装置５６を標準状態よりも低速度
で搬送される。その結果、シート及びトナー像は生き残
っている加熱体により時間をかけてゆっくりと加熱さ
れ、トナーには溶融に必要な熱量が与えられる。一方、
シートの通紙方向の長さが搬送路長よりも長い場合、シ
ートの先端が定着装置に到達した時点でまだシートの後
端は転写領域４８を通過していない状況が生じるので、
制御装置９４はシステム全体の速度を標準状態から低速
状態に切り換える（＃２０３）。この場合も同様にシー
ト及びトナーは時間をかけてゆっくりと加熱され、トナ
ーには溶融に必要な熱量が与えられる。

【００２０】なお、加熱体８０又は８２が断線したとき
に設定される低速度は、生き残っている加熱体がトナー
の溶融に必要最小限以上の熱量を与え、それにより最低
限の品質が保証できるものであればよく、必ずしも標準
時（加熱体８０、８０が断線していない状態）と同等の
熱量をトナーに与えるように設定する必要はない。

【００２１】定着装置の他の実施例を図７、８に示す。
これらの図において、図２、３に示す定着装置のエレメ
ントと対応するものには同一の符号に１００を加えた符
号が付してある。この定着装置１５６において、加熱装
置１６６はシート搬送方向に長く形成されており、シー
ト搬送方向下流側に設けた支持部１７６だけが定着ベル
ト１５８を介して加圧ローラ１７０に圧接し、シート搬
送方向上流側の支持部１７６は加圧ローラ１７０から離
間させてある。この定着装置１５６によれば、定着ベル
ト１５８と加圧ローラ１７０との接触部に進むシート５
２及びトナーは、この接触部に進入する前に、加熱体１
８０で加熱された定着ベルト１５８の輻射熱により予熱
される。そして、上記接触部で、加熱体１８２により加
熱された定着ベルト１５８と接触してトナーが溶融し、
さらにシート５２に定着される。

【００２２】この定着装置１５６で加熱体１８０又は１
８２が断線した場合の制御について説明する。いま加熱
体１８０が断線した場合、生き残っている加熱体１８２
に印加する電圧を高電圧に切り換え、加熱体１８２の発
熱量の増加により、加熱体１８０の断線に伴う加熱量不
足を補充する。このときの加熱量の増加は、トナーを溶
融してシートに定着し得る最小限確保されていればよ
い。他方、加熱体１８２だ断線した場合、同様に加熱体
１８０に印加する電圧を高くして発熱量を増加させる。
ただし、加熱体１８０の位置では定着ベルト１５６はシ
ート５２と密着しないので、トナーの溶融を確保するた
めには、加熱体１８０が断線したときの発熱量よりもよ
り大きな発熱量が得られる電圧を加熱体１８０に印加し
なければならない。

【００２３】なお、上記実施例では加熱体のトラブルと
して断線した場合を例にとって説明したが、その他のト
ラブルによって加熱体が作動不能になった場合にも本発
明は適用可能である。

【００２４】また、上記実施例では、定着ベルト５８と
加圧ローラ７０を別々のモータ６４、７２で駆動するも
のとしたが、定着ベルト５８に加圧ローラ７０が圧接さ
れて両者の間で回転力の伝達が可能となっている。した
がって、加圧ローラ駆動用のモータ７２だけを設け、加
圧ローラ７０の回転により定着ベルト５８を回転移動さ
せてもよいし、逆に、定着ベルト駆動用のモータ６４だ
けを設け、定着ベルト５８の回転移動により加圧ローラ
７０を回転させるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 プリンタの概略構成を示す図である。

【図２】 第１実施例に係る定着装置の正面図である。

【図３】 図２に示す定着装置の部分拡大図及び加熱体
の制御回路図である。

【図４】 加熱体が断線したときの温調制御に関するフ
ローチャートである。

【図５】 加熱体が断線したときの速度制御に関するフ
ローチャートである。

【図６】 図５のフローチャート中の速度切り換えサブ
ルーチンの内容を示すフローチャートである。

【図７】 第２実施例に係る定着装置の正面図である。

【図８】 図７に示す定着装置の部分拡大図である。

【符号の説明】

１０…プリンタ、５６…定着装置、５８…定着ベルト、
６６…加熱装置、７０…加圧ローラ、８０、８２…加熱
体、８４、８６…スイッチ、９０…検出回路、９２…電
源、９４…制御装置、９６…警報装置、９８…速度変換
装置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子写真方式の画像形成装置においてシ
   ート上に保持されている未定着トナーを加熱溶融して上
   記シートに定着させる定着装置に、（ａ） 無端状のベ
   ルトと、（ｂ） 上記ベルトをその内側から支持する複
   数の部材と、（ｃ） 上記ベルトを回転移動させる駆動
   手段と、（ｄ） 上記ベルトの外周面と該ベルトの移動
   方向に関して所定の幅をもって接触し、上記ベルトと共
   に上記シートを挟持搬送するニップ形成手段と、（ｅ）
   上記ベルトとニップ形成手段との接触部近傍において
   ベルト移動方向と直交する方向に伸びかつベルト移動方
   向に所定の間隔を置いて配置された複数の加熱手段と、
   （ｆ） 上記複数の加熱手段のいずれかが作動不能な状
   態になったことを検出する検出手段と、（ｇ） 上記検
   出手段により複数の加熱手段のいずれかが作動不能な状
   態になったことが検出されると、残る作動可能な加熱手
   段によるトナー加熱量を増加する制御手段と、を設けた
   定着装置。
2. 【請求項２】 上記制御手段は、残る加熱手段の加熱力
   を上げることによりトナー加熱量を増加するようにした
   請求項１の定着装置。
3. 【請求項３】 上記制御手段は、定着ベルトの速度を遅
   らせることによりトナー加熱量を増加するようにした請
   求項１の定着装置。
4. 【請求項４】 検出手段の検出結果に基づいて、複数の
   加熱手段のいずれかが作動不能な状態になったことを報
   知する報知手段を設けた請求項１の定着装置。