JP2010079031A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力切替機構による定着部への加圧力の切替状態を検出する切替状態検出スイッチが正常であるか否かを部品を増設することなく診断することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１００に、加圧機構２３、２４により加圧されたヒートローラ２１とバックアップローラ２２のニップでトナーが担持された用紙を加熱定着する定着部２０と、前記加圧機構２３、２４による加圧力を高圧または低圧の何れかに切り替える圧力切替機構２５と、前記圧力切替機構２５による加圧力の切替状態を検出する切替状態検出スイッチ２６と、前記ヒートローラ２１の加熱時の温度勾配に基づいて前記圧力切替機構２５による加圧力の切替状態をモニタする切替状態モニタ部１７１と、前記切替状態モニタ部１７１によるモニタ結果に基づいて前記切替状態検出スイッチ２６が正常であるか否かを診断する故障診断部１７２を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、加圧機構により加圧されたヒートローラとバックアップローラのニップでトナーが担持された用紙を加熱定着する定着部と、前記加圧機構による加圧力を高圧または低圧の何れかに切り替える圧力切替機構を備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式を採用する画像形成装置に備えられるヒートローラ方式の定着器は、内挿するヒータなどにより所定の温度に加熱されるヒートローラと、当該ヒートローラに圧接されるバックアップローラを備えて構成される。ヒートローラとバックアップローラは、コイルバネなどにより構成される加圧機構により加圧されて、用紙を挟持搬送するニップを形成する。

定着部で加熱する用紙種によって、適正なニップ圧は異なる。例えば封筒などは、普通紙に対応するニップ圧ではシワが生じ易く、ニップ圧を低く設定する必要がある。

特許文献１には、ヒートローラとバックアップローラで未定着画像を支持した記録材を挾持搬送して定着を行なうように構成され、ユーザーが操作可能でヒートローラとバックアップローラに通常のニップ圧を発生させる第１の位置と特殊紙用のニップ圧を発生させる第２の位置とを切り換えられるレバーを有することを特徴とする定着部を備えた画像形成装置が記載されている。

特許文献１に記載された画像形成装置では、当該レバーを操作して、ヒートローラとバックアップローラに発生させるニップ圧を用紙種に応じて切り替えることができる。
特開平６−３３７６１２号公報

特許文献１に記載された画像形成装置では、当該レバーの位置を確認して現状のニップ圧の状態を把握する。そこで、当該レバーによる加圧力の切替状態を検出する切替状態検出スイッチを備え、当該切替状態検出スイッチの検出結果に基づいて、ニップ圧の状態を液晶パネルなどの表示部に表示するように構成することで画像形成装置の利便性は向上する。

当該切替状態検出スイッチは、定着部近傍に設置されるため、当該定着部から発生する高熱の影響を受けて故障することがある。経時的により当該故障の確率は高くなる。

切替状態検出スイッチが正常でなければ、表示に従ってレバーを操作することで、用紙種に不適なニップ圧に切り替えられることがあり、用紙やトナーなどの不要な消費を招くことになる。しかし、切替状態検出スイッチが正常か否かを診断するための部品を新たに設置することは、コスト増加を招き、また、機器の小型化を阻害する虞があり好ましくない。

本発明の目的は、上述の問題に鑑み、圧力切替機構による定着部への加圧力の切替状態を検出する切替状態検出スイッチが正常であるか否かを部品を増設することなく診断することができる画像形成装置を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による画像形成装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、加圧機構により加圧されたヒートローラとバックアップローラのニップでトナーが担持された用紙を加熱定着する定着部と、前記加圧機構による加圧力を高圧または低圧の何れかに切り替える圧力切替機構と、前記圧力切替機構による加圧力の切替状態を検出する切替状態検出スイッチと、前記ヒートローラの加熱時の温度勾配に基づいて前記圧力切替機構による加圧力の切替状態をモニタする切替状態モニタ部と、前記切替状態モニタ部によるモニタ結果に基づいて前記切替状態検出スイッチが正常であるか否かを診断する故障診断部を備えている点にある。

加圧機構による加圧力が高圧でありニップ圧が高いときには、当該加圧力が低圧でありニップ圧が低いときに較べてニップ幅が大きくなり、ヒートローラの熱がバックアップローラに多く奪われる。そのため、加圧機構による加圧力が高圧であるときと低圧であるときとでヒートローラの加熱時の温度勾配は異なる。つまり、当該温度勾配に基づいて、圧力切替機構による加圧機構の加圧力の切替状態を把握することができるのである。

そして、故障診断部は、切替状態モニタ部によるモニタ結果と切替状態検出スイッチによる検出結果が一致するとき、当該切替状態検出スイッチは正常であると診断し、一致しないとき、当該切替状態検出スイッチは故障していると診断することができる。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、印刷起動スイッチが操作されたときに、前記切替状態検出スイッチにより検出された加圧力の切替状態が用紙設定部で設定された用紙種に対応していると、前記ヒートローラを加熱して切替状態モニタ部を作動させ、前記故障診断部により前記切替状態検出スイッチが正常であると診断されたときに印刷を開始する印刷制御部を備えている点にある。

切替状態検出スイッチにより検出された加圧力の切替状態が用紙設定部で設定された用紙種に対応しているときに、印刷起動スイッチを操作するオペレータは、用紙種に対応した加圧力で印刷が行なわれると考える。ところが、切替状態検出スイッチが故障しているとオペレータの意図に沿った印刷が行われない。そこで、オペレータの意図に沿った印刷を行なうことができるときに、印刷制御部は印刷を開始するのである。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第二の特徴構成に加えて、前記印刷制御部は、前記故障診断部により前記切替状態検出スイッチが故障していると診断され、且つ、前記切替状態モニタ部により加圧力が低圧側に切り替えられているとモニタされているときには、印刷を開始する点にある。

加圧力が低圧側に切り替えられているときに用紙にシワが生じる可能性は低い。そこで、切替状態検出スイッチが故障していても印刷制御部は生産性の低下を防止しつつもシワの生じていない印刷を行なうことができる。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第二の特徴構成に加えて、前記印刷制御部は、前記故障診断部により前記切替状態検出スイッチが故障していると診断され、且つ、前記切替状態モニタ部により加圧力が高圧側に切り替えられているとモニタされているときに、加圧力の切替状態が用紙設定部で設定された用紙種に対応している場合には、印刷を開始する点にある。

オペレータにとっては、意図した印刷を行なうことが重要であり、切替状態検出スイッチにより検出された加圧力の切替状態が用紙設定部で設定された用紙種に対応するのであれば、切替状態検出スイッチが故障していると診断されていても印刷を開始することが好ましい。

以上説明した通り、本発明によれば、圧力切替機構による定着部への加圧力の切替状態を検出する切替状態検出スイッチが正常であるか否かを部品を増設することなく診断することができる画像形成装置を提供することができるようになった。

以下に、本発明が採用された画像形成装置の実施形態について、電子写真方式を採用したプリンタを用いて説明する。

図１に示すように、プリンタ１００は、マンマシンインタフェースである操作部１１と、ネットワークなどを介して入力された画像データに基づいてトナー像を形成し、搬送された用紙に当該トナー像を転写する画像形成部１２と、用紙カセット１４から用紙を搬送する用紙搬送部１３と、画像形成部１２で形成されたトナー像が担持された用紙を挟持搬送して当該用紙にトナー像を定着する定着部２０を備え、各部はシステム制御部１７により統括制御される。

操作部１１は、液晶パネルなどでなる表示部と、印刷の開始を指示する印刷起動スイッチであるスタートキー１１０などの複数のハードウェアキーを備えている。画像形成部１２は感光体と当該感光体の周りに配置される帯電装置と露光装置と現像装置などを備えている。

図２に示すように、定着部２０は、加圧機構２３、２４により加圧されてニップを形成するヒートローラ２１とバックアップローラ２２と、加圧機構２３、２４による加圧力を高圧または低圧の何れかに切り替える圧力切替機構２５と、圧力切替機構２５による加圧力の切替状態を検出する切替状態検出スイッチ２６を備えている。

ヒートローラ２１の軸心には、ハロゲンランプなどのヒータ２１ａが内挿されている。また、ヒートローラ２１の表面に当接するようにサーミスタ２１ｂが設置され、サーミスタ２１ｂによりヒートローラ２１の温度が検出される。バックアップローラ２２は加圧機構２３、２４に加圧されてヒートローラ２１に圧接されている。

加圧機構２３はバネにより構成され、加圧機構２４は加圧レバーにより構成されている。加圧機構２３、２４は、図２の正面を手前側として、プリンタ１００の手前側と奥側に対称の関係で配置されている。

各バネ２３は、一端がプリンタ１００の筐体に固定され、他端が夫々に対応する加圧レバー２４に固定されており、ヒートローラ２１とバックアップローラ２２のニップ圧が増加する方向に各加圧レバー２４を押圧付勢する。各加圧レバー２４は、支軸２４ａを中心に揺動する。また、バックアップローラ２２のベアリング部２２ａの形状に対応して底部に設けられた凹部で当該ベアリング部２２ａと当接している。

圧力切替機構２５は、定着部２０で加熱定着する用紙にシワが生じないように加圧機構２３、２４による加圧力を用紙種に応じて切り替えることができるように設置された「くの字」型のレバーでなる。圧力切替機構２５は、各加圧レバー２４に対応して二つ設置され、夫々はプリンタ１００の手前側（図１で図面正面がプリンタ手前側である。）と奥側に対称の関係で配置されている。

夫々の一端は各加圧レバー２４の底部と当接しており、他端を上方に操作すると、バネ２３からの押圧により加圧レバー２４が下方に揺動し、加圧機構２３、２４による加圧力を高圧側に切り替える。当該他端を下方に操作すると、当該他端からの押圧により加圧レバー２４が上方に揺動し、加圧機構２３、２４による加圧力を低圧側に切り替える。

加圧機構２３、２４による加圧力を切り替える際の圧力切替機構２５の操作方法について説明する。まず、カバー１８を開いて定着部２０を当該カバー１８側に引き出す。そして、定着部２０で加熱定着する用紙が、高圧側の加圧力ではシワが生じやすい封筒などの特殊紙であるときには、圧力切替機構２５を操作して加圧力を低圧側に切り替える。高圧側の加圧力でもシワが生じにくい普通紙であるときには、圧力切替機構２５を操作して加圧力を高圧側に切り替える。加圧力を切り替えた後は、定着部２０を元の位置に戻し、カバー１８を閉じる。

切替状態検出スイッチ２６は、マイクロスイッチでなり、圧力切替機構２５の当該他端側の底部からの押圧に応じて、オンオフ切替される。本実施形態では、圧力切替機構２５による加圧力の切替状態が高圧側であるときにオンし、低圧側であるときにオフするように構成されている。

システム制御部１７は、ＣＰＵとＣＰＵの動作プログラムが格納されたＲＯＭとＣＰＵの作業領域であるＲＡＭなどを備えたマイクロコンピュータを有する基板でなる。

図３に示すように、システム制御部１７は、プリンタ１００の印刷動作を制御する印刷制御部１７０と、ヒートローラ２１の加熱時の温度勾配に基づいて圧力切替機構２５による加圧力の切替状態をモニタする切替状態モニタ部１７１と、切替状態モニタ部１７１によるモニタ結果に基づいて切替状態検出スイッチ２６が正常であるか否かを診断する故障診断部１７２を備えている。

また、ネットワークを介して接続されたコンピュータ端末（不図示）から画像データとともに入力される、当該画像データの印刷に用いる用紙種に関するデータに基づいて用紙種を設定する用紙設定部１７３と、切替状態検出スイッチ２６で検出された圧力切替機構２５による加圧力の切替状態が用紙設定部１７３で設定された用紙種に対応しないときにその旨を報知する報知部１７４を備えている。各部は、ＣＰＵが動作プログラムを実行してシステム制御部１７に具現化される機能ブロックである。

切替状態モニタ部１７１は、圧力切替機構２５による加圧力の切替状態が高圧側であるときと低圧側であるときに対応するヒートローラ２１の加熱時の温度勾配を示すグラフを記憶している。例えば、図４（ａ）は圧力切替機構２５による加圧力の切替状態が高圧側であるときの温度勾配を示すグラフの一例であり、図４（ｂ）は圧力切替機構２５による加圧力の切替状態が低圧側であるときの温度勾配を示すグラフの一例である。

切替状態モニタ部１７１は、ヒートローラ２１の加熱時に、サーミスタ２１ｂが検出するヒートローラ２１の温度に基づいて、当該加熱時のヒートローラ２１の温度勾配を示すグラフを求める。そして、当該グラフと記憶しているグラフを比較して、圧力切替機構２５による加圧力の切替状態をモニタし、モニタ結果を出力する。

例えば、各グラフの形状や各グラフに対する所定時点（例えば、ヒータ２１ａオン時からの所定時間経過後や変曲点温度到達時点など）での接線の傾きが一致または近似するときに、記憶したグラフに対応する加圧力に切り替えられているとのモニタ結果を出力する。

故障診断部１７２には、切替状態検出スイッチ２６のオンオフが入力されている。切替状態モニタ部１７１によるモニタで、切替状態検出スイッチ２６がオンであるときに圧力切替機構２５による加圧力の切替状態が高圧側であるとのモニタ結果が得られると、または、切替状態検出スイッチ２６がオフであるときに圧力切替機構２５による加圧力の切替状態が低圧側であるとのモニタ結果が得られると、故障診断部１７２は、切替状態検出スイッチ２６が正常であると診断し、当該診断結果を出力する。

切替状態検出スイッチ２６がオンであるときに圧力切替機構２５による加圧力の切替状態が低圧側であるとのモニタ結果が得られると、または、切替状態検出スイッチ２６がオフであるときに圧力切替機構２５による加圧力の切替状態が高圧側であるとのモニタ結果が得られると、故障診断部１７２は、切替状態検出スイッチ２６が故障していると診断し、当該診断結果を出力する。

報知部１７４は、用紙種と加圧機構２３、２４による加圧力の関係を示すテーブルデータを備え、当該テーブルデータに基づいて、切替状態検出スイッチ２６で検出された圧力切替機構２５による加圧力の切替状態が用紙設定部１７３で設定された用紙種に対応するか否かを判断する。対応しないときには、圧力切替機構２５の操作を促すように、対応するコンピュータ端末及び操作部１１に備えられた表示部にその旨を報知する。

また、報知部１７４は、故障診断部１７２により切替状態検出スイッチ２６が故障していると診断されたとき、当該診断結果を操作部１１の備える表示部に表示する。

印刷制御部１７０は、画像データが入力されたとき、切替状態検出スイッチ２６の検出結果に基づいて、圧力切替機構２５による加圧力の切替状態と用紙設定部１７３で設定された用紙種が対応するか否かを判断し、「対応する」とき印刷を開始する。

具体的に、印刷制御部１７０は、各部に設置されたモータ３を駆動する。サーミスタ２１ｂが検出する温度に基づいてヒートローラ２１が所定温度となるようにヒータ２１ａをオンオフ制御してヒートローラ２１を加熱する。

モータ３とは、画像形成部１２に備えられて感光体などを駆動するモータ、用紙搬送部１３に備えられて各種ローラや搬送ベルトを駆動するモータ、定着部２０に備えられてヒートローラ２１を駆動するモータなどである。

そして、印刷制御部１７は、ヒートローラ２１が所定温度になると、入力された画像データに基づいて画像形成部１２でトナー像を形成して、用紙設定部１７３が設定した用紙種の用紙を用紙カセット１４から用紙搬送部１３で搬送し、当該用紙に当該トナー像を転写する。定着部２０を構成するヒートローラ２１とバックアップローラ２２のニップでトナー像が担持された用紙を挟持搬送して、当該用紙にトナー像を加熱定着する。定着部２０でトナー像が定着された用紙を排紙ローラ１６により排紙する。

印刷制御部１７０は、切替状態検出スイッチ２６の検出結果が「対応しない」とき、スタートキー１１０の操作を待ち受ける。

印刷制御部１７０は、スタートキー１１０が操作されたときに、切替状態検出スイッチ２６により検出された加圧力の切替状態が用紙設定部１７３で設定された用紙種に対応していると、ヒートローラ２１を加熱して切替状態モニタ部１７１を作動させ、故障診断部１７２により切替状態検出スイッチ２６が正常と診断されたときに印刷を開始する。

印刷制御部１７０は、故障診断部１７４により切替状態検出スイッチ２６が故障していると診断され、且つ、切替状態モニタ部１７１により加圧力が低圧側に切り替えられているとモニタされているときには、印刷を開始する。

印刷制御部１７０は、故障診断部１７４により切替状態検出スイッチ２６が故障していると診断され、且つ、切替状態モニタ部１７１により加圧力が高圧側に切り替えられているとモニタされているときに、加圧力の切替状態が用紙設定部１７３で設定された用紙種に対応している場合には、印刷を開始する。

印刷制御部１７０は、故障診断部１７４により切替状態検出スイッチ２６が故障していると診断され、且つ、切替状態モニタ部１７１により加圧力が高圧側に切り替えられているとモニタされているときに、加圧力の切替状態が用紙設定部１７３で設定された用紙種に対応していない場合には、改めてスタートキー１１０の操作を待ち受ける。なお、このとき、報知部１７４は、切替状態検出スイッチ２６が故障している旨を報知する。

図５に示すフローチャートを用いて、印刷制御部１７０による印刷制御について説明する。

プリンタ１００に画像データが入力されると（Ｓ１）、印刷制御部１７０は、切替状態検出スイッチ２６の検出結果から圧力切替機構２５による加圧力の切替状態と用紙設定部１７３で設定された用紙種が対応するか否かを判断する。「対応する」とき（Ｓ２）、印刷を開始する（Ｓ３）。

「対応しない」とき、報知部１７４により、当該「対応しない」旨が報知される（Ｓ４）。

スタートキー１１０の操作がなく（Ｓ５）、印刷中止の操作が操作部１１で行われると（Ｓ６）、印刷制御部１７０は印刷を行なわない。

スタートキー１１０が操作されると、印刷制御部１７０は、切替状態検出スイッチ２６の検出結果から圧力切替機構２５による加圧力の切替状態と用紙設定部１７３で設定された用紙種が対応するか否かを改めて判断する。「対応しない」とき（Ｓ７）、印刷制御部１７０は、印刷を開始する（Ｓ３）。圧力切替機構２５の加圧力の切替状態に対するオペレータの意思には変化がなく、オペレータの意図する印刷を行なうためである。

「対応する」とき（Ｓ７）、印刷制御部１７０は、切替状態モニタ部１７１を作動する（Ｓ８）。故障診断部１７２により切替状態検出スイッチ２６が正常であると診断されたとき（Ｓ９）、印刷を開始する（Ｓ３）。

また、故障診断部１７２により切替状態検出スイッチ２６が故障していると診断されたときであっても（Ｓ９）、切替状態モニタ部１７１によるモニタ結果で圧力切替機構２５による加圧力の切替状態が「低圧側」であれば（Ｓ１０）、印刷を開始する（Ｓ３）。

さらに、切替状態モニタ部１７１によるモニタ結果で圧力切替機構２５による加圧力の切替状態が「高圧側」であっても（Ｓ１０）、当該モニタ結果と用紙設定部１７３により設定された用紙種が対応しているときには（Ｓ１１）、印刷を開始する（Ｓ３）。

切替状態モニタ部１７１によるモニタ結果と用紙設定部１７３により設定された用紙種が対応しないとき（Ｓ１１）、報知部１７４により切替状態検出スイッチ２６が故障している旨が報知され（Ｓ１２）、印刷制御部１７０は、改めてスタートキー１１０の操作を待ち受ける。

以下に、別実施形態について説明する。

上述の実施形態では、故障診断部１７２により切替状態検出スイッチ２６が故障していると診断されたときであっても、印刷制御部１７０は、印刷を開始することがあるものとしたが、印刷を開始しないものであってもよい。つまり、故障診断部１７２により切替状態検出スイッチ２６が正常であると診断されたときにのみ印刷を開始するものであってもよい。

上述の実施形態では、コンピュータ端末から画像データが入力されたときに、圧力状態検出スイッチ２６により検出された圧力切替機構２５による加圧力の切替状態と用紙設定部１７３で設定された用紙種が対応すれば、印刷制御部１７０は、印刷を開始するものとしたが、これに限定するものではない。

画像データが入力されると、切替状態モニタ部１７１を作動させ、故障診断部１７２による切替状態検出スイッチ２６に対する診断結果に基づいて、印刷制御部１７０が印刷を開始するものであってもよい。

例えば、故障診断部１７２により切替状態検出スイッチ２６が正常であると診断されたときに印刷を開始してもよく、故障していると診断されたときに、上述の実施形態で説明した所定の条件を満たせば印刷を開始してもよい。

上述の実施形態では、本発明が適用されたプリンタ１００を例に説明したが、本発明は、プリンタ以外にも、電子写真方式を採用し、ヒートローラ方式の定着部を備えた複写機やＦＡＸ等の任意の画像形成装置に適用することができる。

例えば、スタートキーが操作されるとスキャナで画像データが読み込まれて当該画像データの複写が開始される複写機に本発明を適用するとき、当該スタートキーを印刷起動スイッチとすればよい。

尚、上述した実施形態は何れも本発明の一実施例に過ぎず、当該記載により本発明の範囲が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計することができることは言うまでもない。

プリンタの説明図 定着部の説明図 システム制御部に備えられた本発明に関する機能ブロックの説明図 （ａ）は加圧力が高圧であるときの温度勾配の説明図、（ｂ）は加圧力が低圧であるときの温度勾配の説明図 印刷制御部の動作を説明するフローチャート

符号の説明

２０：定着部
２５：圧力切替機構
２６：圧力状態検出スイッチ
１１０：印刷起動スイッチ（スタートキー）
１７０：印刷制御部
１７１：切替状態モニタ部
１７２：故障診断部
１７３：用紙設定部

Claims (4)

1. 加圧機構により加圧されたヒートローラとバックアップローラのニップでトナーが担持された用紙を加熱定着する定着部と、前記加圧機構による加圧力を高圧または低圧の何れかに切り替える圧力切替機構と、前記圧力切替機構による加圧力の切替状態を検出する切替状態検出スイッチと、前記ヒートローラの加熱時の温度勾配に基づいて前記圧力切替機構による加圧力の切替状態をモニタする切替状態モニタ部と、前記切替状態モニタ部によるモニタ結果に基づいて前記切替状態検出スイッチが正常であるか否かを診断する故障診断部を備えている画像形成装置。
2. 印刷起動スイッチが操作されたときに、前記切替状態検出スイッチにより検出された加圧力の切替状態が用紙設定部で設定された用紙種に対応していると、前記ヒートローラを加熱して切替状態モニタ部を作動させ、前記故障診断部により前記切替状態検出スイッチが正常であると診断されたときに印刷を開始する印刷制御部を備えている請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記印刷制御部は、前記故障診断部により前記切替状態検出スイッチが故障していると診断され、且つ、前記切替状態モニタ部により加圧力が低圧側に切り替えられているとモニタされているときには、印刷を開始する請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記印刷制御部は、前記故障診断部により前記切替状態検出スイッチが故障していると診断され、且つ、前記切替状態モニタ部により加圧力が高圧側に切り替えられているとモニタされているときに、加圧力の切替状態が用紙設定部で設定された用紙種に対応している場合には、印刷を開始する請求項２記載の画像形成装置。

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