(57)【要約】【課題】定着回転体及び／又は加圧回転体に分離爪を当接させた定着装置において、装置の複雑化・大型化を招くことなく、定着回転体及び／又は加圧回転体の、分離爪による摩耗を抑制する。【解決手段】定着回転体及び／又は加圧回転体に分離爪を離接自在に設ける。そして、用紙の搬送方向先端部のトナー付着量が所定量以上の場合、又は用紙の画像書き出し位置が、用紙の搬送方向先端から所定距離以下の場合、又は用紙を構成する繊維部材の方向が、搬送方向に対して交わる方向である場合、又は定着ローラの表面温度が設定温度よりも所定温度以上低い場合、又は湿度が所定値以上である場合に、分離爪を定着ローラに当接させる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段を有する定着回転体と、この定着回転体に圧接してニップ部を形成する加圧回転体と、前記定着回転体及び前記加圧回転体の少なくとも一方の回転体の、前記ニップ部よりも回転方向下流側に、前記回転体に対して離接可能に設けられた分離爪とを備え、一方面に未定着のトナー像が形成された被転写部材をニップ部を通過させることによって、トナー像を加熱・加圧して被転写部材に溶融定着させる定着装置において、
被転写部材の搬送方向先端部のトナー付着量が所定量以上の場合、又は被転写部材の画像書き出し位置が、被転写部材の搬送方向先端から所定距離以下の場合、又は被転写部材を構成する繊維部材の方向が、搬送方向に対して交わる方向である場合、又は前記定着回転体の表面温度が設定温度よりも所定温度以上低い場合、又は湿度が所定値以上である場合に、前記分離爪を前記回転体に当接させることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は定着装置に関し、より詳細には、分離爪を備えた定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ファクシミリやプリンタ、複写機などの電子写真方式の画像形成装置の多くでは、定着ローラと加圧ローラを圧接して形成されたニップ部に、未定着のトナー像が形成された用紙を通過させることによって、トナー像を加熱・加圧して用紙に溶融定着させている。
【０００３】
このような定着処理において、溶融したトナーによって用紙が定着ローラに接着して巻き付く不具合が生じることがある。このため、定着ローラの、ニップ部よりも回転方向下流側に分離爪を当接させて、定着ローラ表面から用紙を分離していた。
【０００４】
しかし、定着ローラに分離爪を当接させると、定着ローラが分離爪の当接部で摩耗し、トナー画像に筋が表れる不具合が生じる。さらに使用し続けると定着ローラが破断することもある。
【０００５】
そこで、分離爪を定着ローラに非接触で使用することも行われているが、径の小さい定着ローラの場合には特に、分離爪の先端位置決めが難しい。また、この場合、分離爪の材質を熱変形の少ない耐熱性材料にする必要があり、生産コストが上昇する。
【０００６】
特許文献１では、軸方向に複数の分離爪を定着ローラに対して離接自在に設け、用紙サイズや画像濃度に合わせて、用紙の分離に必要な分離爪を選択し、当該分離爪を定着ローラに当接させる技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平6-43780号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記提案技術では、各分離爪を独立して離接自在とするため、分離爪のそれぞれに駆動部材を設ける必要があり、装置の複雑化・大型化を招くおそれがある。また、前記提案技術では、定着ローラに当接する分離爪の数は減るものの、例えば同じサイズの用紙を用いる場合には、分離爪が必要でない場合にも、所定の分離爪が定着ローラに必ず当接することになり、定着ローラに無用の摩耗が生じる。
【０００９】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置の複雑化・大型化を招くことなく、分離爪の当接を最小限に抑えて、定着回転体及び／又は加圧回転体の摩耗を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成する本発明に係る定着装置は、加熱手段を有する定着回転体と、この定着回転体に圧接してニップ部を形成する加圧回転体と、前記定着回転体及び前記加圧回転体の少なくとも一方の回転体の、前記ニップ部よりも回転方向下流側に、前記回転体に対して離接可能に設けられた分離爪とを備え、一方面に未定着のトナー像が形成された被転写部材をニップ部を通過させることによって、トナー像を加熱・加圧して被転写部材に溶融定着させる定着装置であって、被転写部材の搬送方向先端部のトナー付着量が所定量以上の場合、又は被転写部材の画像書き出し位置が、被転写部材の搬送方向先端から所定距離以下の場合、又は被転写部材を構成する繊維部材の方向が、搬送方向に対して交わる方向である場合、又は前記定着回転体の表面温度が設定温度よりも所定温度以上低い場合、又は湿度が所定値以上である場合に、前記分離爪を前記回転体に当接させることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、前記のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の定着装置では、被転写部材が定着回転体及び／又は加圧回転体に巻き付きやすい場合にのみ、分離爪を前記回転体に当接させるので、分離爪の当接を最小限に抑えられ、定着回転体及び／又は加圧回転体の摩耗を抑制できる。また、装置の複雑化・大型化を招くこともない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る定着装置及び画像形成装置の一例を示す概説図である。
【図２】図１の定着装置の概説図である。
【図３】定着ローラに対する分離爪の離接機構例を示す説明図である。
【図４】用紙先端部のトナー付着量を説明する図である。
【図５】用紙の画像書き出し位置を説明する図である。
【図６】分離爪の離接制御例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る定着装置及び画像形成装置について図に基づいてさらに詳しく説明するが本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
【００１５】
図１は、本発明に係る定着装置を搭載した画像形成装置の一例を示す概説図である。図１の画像形成装置は、タンデム型デジタルカラープリンタ（以下、単に「プリンタ」と記すことがある）である。もちろん、プリンタのほか、さらにスキャナを有する複写機、ファクシミリ又はそれらの機能を複合的に備えた複合機等にも本発明を適用することができる。
【００１６】
プリンタ１は、その内部のほぼ中央部に中間転写ベルト１１を備えている。中間転写ベルト１１は、ローラ１２とローラ１３の外周部に掛け渡されて反時計回りに回転駆動する。中間転写ベルト１１の下部水平部の下には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色にそれぞれ対応する４つの作像部２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂ（以下、「作像部２」と総称する）が、中間転写ベルト１１に沿ってこの順に並んで配置されている。そして、中間転写ベルト１１を挟んで、各作像部２の感光体ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｂと対向する位置には、一次転写ローラ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｂが設けられている。また、中間転写ベルト１１のローラ１２で支持された部分には、二次転写ローラ１６が圧接されている。二次転写ローラ１６と中間転写ベルト１１とのニップ部が二次転写領域となる。この二次転写領域において中間転写ベルト１１上に形成されたトナー像が、搬送されてきた用紙（被転写部材）Ｐに転写される。
【００１７】
プリンタ１の下部には、給紙カセット９１が着脱可能に配置されている。給紙カセット９１内に積載収容された用紙Ｐは、給紙ローラ９２の回転によって最上部のものから１枚ずつ引き出されて搬送路９３に送り出される。搬送路９３は、給紙カセット９１から、タイミングローラ対９４のニップ部、二次転写領域、および定着装置Ｔを通って排紙トレイ９８まで延びている。給紙カセット９１から送り出された用紙Ｐは、タイミングローラ対９４に搬送され、ここで所定のタイミングで二次転写領域に送り出される。
【００１８】
定着装置Ｔは、定着ローラ（定着回転体）４と、定着ローラ４に圧接する加圧ローラ（加圧回転体）５とを備える。定着ローラ４と加圧ローラ５とのニップ部を用紙Ｐが通過することによって、用紙Ｐ上に２次転写されたトナー像が加熱溶融されて用紙Ｐに定着する。この定着装置Ｔの詳細については後述する。
【００１９】
このような構成のプリンタ１の概略動作について説明する。外部装置（例えばパソコン）からプリンタ１の画像信号処理部（不図示）に画像信号が入力されると、画像信号処理部ではこの画像信号をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに色変換したデジタル画像信号を作成し、この信号をプリントヘッド用ＬＥＤドライブ回路に伝達する。このドライブ回路は、入力されたデジタル信号に基づいて、各作像部のプリントヘッド部を発光させて露光を行う。この露光は、プリントヘッド部にそれぞれ時間差をもって行われる。これにより、各感光体ドラムの表面に各色用の静電潜像がそれぞれ形成される。
【００２０】
各感光体ドラム上に形成された静電潜像は、各現像器によってそれぞれ現像されて各色のトナー像となる。そして、各色のトナー像は、各一次転写ローラ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｂの作用により、図中反時計回りに回転する中間転写ベルト１１上に順次一次転写されて重ね合わせられる。
【００２１】
このようにして中間転写ベルト１１上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト１１の移動にしたがって二次転写領域に達する。一方、給紙カセット９１から搬送路９３に送り出された用紙Ｐは、タイミングローラ対９４によって、トナー像が二次転写領域に達するタイミング合わせて二次転写領域へ搬送される。そして、二次転写ローラ１６にはトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加される。これにより、二次転写領域において、重ね合わされた各色トナー像は中間転写ベルト１１から用紙Ｐに一括して二次転写される。なお、二次転写後に中間転写ベルト１１上に残留するトナーは、不図示のベルトクリーナにより回収される。
【００２２】
トナー像が二次転写された用紙Ｐは、搬送路９３を通って定着装置Ｔに送られ、そこで定着ローラ４と加圧ローラ５とのニップ部を通過することによりトナー像が用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、排紙ローラ対９６によって排紙トレイ９８に排出される。両面印字指示がなされている場合は、可動ガイド９５によって、定着装置Ｔを通過した用紙Ｐは反転ローラ対９７へ搬送される。そして、反転ローラ対９７によって用紙の搬送方向先端部が装置外へ排紙される。用紙の搬送方向後端部が可動ガイド９５を通過したところで、反転ローラ対９７が反転して、用紙Ｐは装置内に搬送される。このとき、可動ガイド９５は上位置となって、装置内に搬送された用紙Ｐは両面印字ユニット８へ搬送される。
【００２３】
両面印字ユニット８へと搬送された用紙Ｐは、再度、タイミングローラ対９４へ送られ、用紙Ｐのもう一方面に、前記と同様にしてトナー画像が転写・定着され、排紙ローラ対９６によって排紙トレイ９８に排出される。
【００２４】
図２に、図１のプリンタ１で使用されている定着装置Ｔの概説図を示す。この図の定着装置Ｔは、定着ローラ４と加圧ローラ５とを備える。加圧ローラ５は、不図示のバネ等の付勢手段によって定着ローラ４側へ押圧され、定着ローラ４と加圧ローラ５との間にニップ部が形成される。定着ローラ４は、不図示の回転駆動手段によって図中反時計回りに回転し、これによって加圧ローラ５は時計回りに従動回転する。もちろん、加圧ローラ５が駆動し、定着ローラ４が従動回転するようにしても構わない。定着ローラ４の内部には軸方向に棒状のハロゲンヒータ（加熱手段）４１が設けられ、定着ローラ４の外周に設けられた非接触の温度センサ（不図示）によって、定着ローラ４の表面温度が所定温度に維持されるよう入切制御される。
【００２５】
定着ローラ４の、ニップ部よりも回転方向下流側には分離爪６１が、定着ローラ４に対して離接自在に設けられている。分離爪６１は、揺動軸６２の軸方向に複数個設けられている。ニップ部を用紙Ｐが通過する際、必要により揺動軸６２が図２の時計回りに回転することによって、分離爪６１が定着ローラ４に当接し、定着ローラ４の表面から用紙Ｐを分離する。
【００２６】
なお、定着回転体及び加圧回転体としては定着ローラ４及び加圧ローラ５の他、ベルトを利用したものを用いても構わない。また、加熱手段としては、ハロゲンヒータ４１の他、電磁誘導加熱や面状加熱など従来公知の加熱手段を用いることができる。そしてまた、分離爪６１は加圧回転体に離接自在に設ける、あるいは定着回転体及び加圧回転体に設けても構わない。
【００２７】
図３に、分離爪６１の離接機構の一例を示す。複数個の分離爪６１が軸方向に所定間隔で固定された揺動軸６２の側端部に、半径方向外方に突出する係合片６３が形成されている。そして、ソレノイド７の本体部７１から突出したプランジャ７２の先端部と、係合片６３とがワイヤで接続されている。プランジャ７２の外周には押しバネＳが嵌め入れられている。プランジャ７２はこの押しバネＳによって本体部７１から外方へ常に付勢されている。同図（ａ）に示す通常状態では、ソレノイド７のプランジャ７２は押しバネＳによって外方へ突出し、分離爪６１は定着ローラ４表面から離間している。一方、後述する、定着ローラ４表面に用紙Ｐが巻き付きやすい場合はソレノイド７に電圧が印加される。すると、同図（ｂ）に示すように、プランジャ７２が押しバネＳの付勢力に抗して本体部７１に引き込まれ、揺動軸６２が時計回りに回転する。これにより、揺動軸６２に固定されている分離爪６１は定着ローラ４表面に当接するようになり、ニップ部を通過した用紙Ｐは、分離爪６２によって定着ローラ４表面から分離される。そして、用紙Ｐの先端部が定着ローラ４表面から分離された後は、ソレノイド７への電圧印加が停止される。すると、押しバネＳの付勢力によってプランジャ７２が本体部７１から外方に引き出され、揺動軸６２は反時計回りに回転し、分離爪６１は定着ローラ４表面から離間する。
【００２８】
以下、分離爪６１を定着ローラ４に当接させる各条件について順に説明する。まず、用紙の搬送方向先端部のトナー付着量が所定量以上の場合に、定着ローラに分離爪を当接させる。これは、用紙の先端部に付着しているトナーが多いと、トナーが溶融して接着作用を奏し、定着ローラに用紙が巻き付きやすくなることに着目したものである。図４に示すように、用紙の搬送方向先端部とは、例えば搬送方向先端から２０ｍｍまで領域を意味する。この領域に付着しているトナー量が、例えば９ｇ／ｍ２以上であると、定着ローラの表面に分離爪を当接させて、定着ローラへの用紙の巻き付きを防止する。
【００２９】
用紙先端部のトナー付着量は、例えば、デジタル画像データから算出すればよく、図１に示した複数の作像部２を有するカラープリンタの場合には、各色のデジタル画像データから算出されるトナー付着量を積算して求めればよい。
【００３０】
次に、用紙の画像書き出し位置が、用紙搬送方向先端から所定距離以下の場合に、定着ローラに分離爪を当接させる。これは、用紙先端は、用紙の自重や撓み等による分離力が小さく、用紙先端部に少しでもトナーが付着していると、定着ローラに用紙が巻き付きやすくなることに着目したものである。図５に示すように、基準とする、用紙搬送方向先端から画像書き出し位置までの距離ｄは、用紙の大きさや材質等により適宜決定すればよく、通常は数ｍｍ、例えば３ｍｍ程度が好ましい。なお、用紙の書き出し位置の検知は、前記と同様に、露光手段に送信されるデジタル画像データから検知すればよい。
【００３１】
また、用紙を構成する繊維部材の方向が、搬送方向に対して交わる方向である場合に、定着ローラに分離爪を当接させる。これは、用紙を構成する繊維部材が、搬送方向に対して交わる方向、特に搬送方向に対して垂直方向であると、搬送方向に柔軟となり、定着ローラに用紙が巻き付きやすくなることに着目したものである。繊維部材の方向は、例えば、装置本体の操作パネルから入力する。
【００３２】
さらに、定着ローラの表面温度が設定温度よりも所定温度以上低い場合にも、定着ローラに分離爪を当接させる。これは、定着ローラの表面温度が低いと、トナーが充分には溶融せず、定着ローラに用紙が巻き付きやすくなることに着目したものである。例えば、数十枚を連続して画像形成した場合、連続して通過する用紙に熱が奪われる結果、定着ローラの、用紙が通過するニップ部の表面温度は設定温度よりも低くなり、定着ローラに用紙が巻き付きやすくなる。定着ローラに分離爪を当接させる基準となる前記温度差としては、定着ローラの外径や材質などから適宜決定すればよいが、通常は、１０℃以上とするのが好ましい。定着ローラの表面温度は、従来公知の接触又は非接触の温度センサで測定すればよい。また、連続印字枚数が数十枚の場合には、定着ローラの表面温度が低下すると仮定して、定着ローラの表面温度を測定することなく、定着ローラに分離爪を当接するように制御しても構わない。
【００３３】
そしてまた、湿度が所定値以上の場合に、定着ローラに分離爪を当接させる。これは、環境湿度が高くなると、紙の柔軟性が高くなって定着ローラに用紙が巻き付きやすくなることに着目したものである。基準となる湿度は、用紙の大きさや種類などから適宜決定すればよいが、通常は、相対湿度で６０％程度が好ましい。
【００３４】
以上説明した条件の他、定着ローラに分離爪を当接させる条件として、用紙の種類を用いてもよい。すなわち、用紙の坪量や厚みが所定値以下である場合に、定着ローラに分離爪を当接させるようにしてもよい。坪量が小さい用紙や厚みが薄い用紙では、用紙の自重や撓み等による定着ローラからの分離力が小さく、また柔軟性が高いため、定着ローラに用紙が巻き付きやすくなるからである。定着ローラに分離爪を当接させる基準としては、例えば、用紙の坪量は７０ｇ／ｍ２以下であり、用紙の厚みは０．１ｍｍ以下である。
【００３５】
また、定着ローラに分離爪を当接させる条件として、用紙の両面に画像形成を行うかどうかを条件としてもよい。すなわち、用紙の一方面側に画像形成し、定着処理した後、用紙のもう一方面に画像形成し、定着処理するときに、定着ローラに分離爪を当接させるようにしてもよい。一度定着装置を通過した用紙は、搬送方向に柔軟となり、定着ローラに用紙が巻き付きやすくなるからである。
【００３６】
図６に、以上説明した分離爪の離接制御のフローチャートを示す。まず、画像形成指示の有無が判断される（ステップＳ１０１）。画像形成指示があると、画像形成条件が取得される（ステップＳ１０２）。そして、取得した画像形成条件についてそれぞれ判定される。具体的には、用紙の搬送方向先端部のトナー付着量が所定量以上かどうか（ステップＳ１０３）、用紙の画像書き出し位置が用紙の搬送方向先端から所定距離以下かどうか（ステップＳ１０４）、用紙を構成する繊維部材の方向が、搬送方向に対して交わる方向かどうか（ステップＳ１０５）、定着ローラの表面温度が設定温度よりも所定温度以上低いかどうか（ステップＳ１０６）、湿度が所定値以上であるかどうか（ステップＳ１０７）が順に判定される。
【００３７】
前記画像形成条件のいずれかが前記判定条件を具備している場合は、定着ローラに分離爪を当接させ（ステップＳ１０８）、定着処理を含めた画像形成を行う（ステップＳ１０９）。一方、前記画像形成条件のいずれも前記判定条件を具備していない場合は、定着ローラから分離爪を離間させたまま画像形成を行う（ステップＳ１０９）。次いで、すべての画像形成が終了したかどうかが判定される（ステップＳ１１０）。次の画像形成がある場合は、再び画像形成条件が取得され（ステップＳ１０２）、前記の判定が繰り返し行われ（ステップＳ１０３〜Ｓ１０７）、画像形成が行われる（ステップＳ１０９）。次の画像形成がない場合は（ステップＳ１１０）、定着ローラから分離爪を離間させて（ステップＳ１１１）、制御を終了する。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の定着装置は、定着回転体及び／又は加圧回転体に対して離接自在の分離爪を有し、所定の画像形成条件の場合に、分離爪を前記回転体に当接させるので、回転体に用紙が巻き付くのを防止すると共に、装置の複雑化・大型化を招くことなく、定着回転体及び／又は加圧回転体の、分離爪による摩耗を抑制でき有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１    プリンタ（画像形成装置）
４    定着ローラ（定着回転体）
５    加圧ローラ（加圧回転体）
Ｐ    用紙（被転写部材）
４１    ハロゲンヒータ（加熱手段）
６１    分離爪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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