(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源と、前記熱源によって加熱される定着ローラと、前記定着ローラと共に定着ニップ部を形成し、熱源によって直接加熱されない加圧ローラと、前記定着ローラ及び前記加圧ローラの回転を制御する駆動制御手段と、前記定着ローラが所定温度に保たれるように熱源を制御する温度制御手段と、を有し、前記定着ニップ部で未定着トナー像を担持する転写材を挟持搬送しつつ未定着トナー像を転写材に定着する定着装置において、
前記加圧ローラへ給電する給電手段と、前記加圧ローラの表面に対して非接触状態で対向する電極と、前記電極と電気的に繋がっており前記電極を介して流れる電流を検出する電流検出手段と、を有し、前記電流検出手段の出力が転写材が正常に搬送されている場合と異なる出力となった場合、前記駆動制御手段は前記定着ローラ及び前記加圧ローラの回転を停止させることを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、未定着トナー像を加熱溶融することで転写材に定着させる定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の定着装置の構成を図３に示す。図３に示すところの、１は定着ローラで、芯金はパイプ状のアルミニウム、表層はＰＴＦＥやＰＦＡのコーティングや樹脂チューブ被覆により離型層を設けてある。２は加圧ローラで、鉄製の芯金１２に弾性層としてのゴム層１３と、ＰＦＡチューブの離型層１４を設けてある。加圧ローラ２は、定着ローラ１に圧接されている。３はハロゲンヒータで、定着ローラ１を内部から暖める。４２は温度検出用の接触式サーミスタで、定着ローラ１の温度を電気信号に変えて本体制御部５５（図４参照）へ送る。本体制御部５５は、この出力値に基づいてハロゲンヒータ３の点灯を制御して、定着ローラ１を所定の温度に保つようにする。
【０００３】
８は紙を定着ニップに導く入口ガイド、４は定着ローラ１から紙を分離するための分離爪である。５は加圧ローラ２から紙を分離するための分離ガイドであるが、加圧ローラ２は通常２ｍｍ程度又はそれ以上の弾性層を有するため、接触式の部材では加圧ローラ２を傷付けてしまうため、非接触式の分離ガイドとすることが多い。分離ガイド５の先端と加圧ローラ２の距離は０．５ｍｍ程度かそれ以下とすることが一般的である。
【０００４】
６は排紙センサフラグで、定着ニップから紙が出てくると、紙に押されて図３の矢印のように動く。この動きをフォトセンサ７で読み取って紙の通過を認識する。図３において、９，１０は定着外装カバー、１１は定着器全体を示す。
【０００５】
また、この定着器１１を備えた画像形成装置の構成を図４に示す。図４に示すところの、５４はドラム帯電器、現像器、クリーナからなるプロセスカートリッジ、５３は露光装置、１５は転写ローラ、１６，２０は紙搬送ガイド、１７は紙カセット、１８は給紙ローラ、１９は搬送ローラ、２１は排紙トレイ、２３は両面プリント紙のスイッチバック用の分岐ガイドである。２４は定着後の紙を両面スイッチバックに送るか、排紙トレイに送るか、分岐のためのフラッパで、可動式である。給紙ローラ１８により給紙された紙は、露光装置５３、カートリッジ５４で作像されたトナー像を転写ローラ１５の作用により転写されて、ガイド１６を経て、定着器１１に送られ、紙上のトナー像は定着ローラ、加圧ローラのニップで加熱、加圧されて定着される。定着ローラの温度は２００℃、加圧ローラの加圧力は２０ｋｇ程度である。
【０００６】
トナー像を定着された紙は、片面プリントの場合は、フラッパ２４を介してそのまま排紙トレイ２１へ送られる。
【０００７】
両面記録に供される紙は、フラッパ２４によりスイッチバック分岐ガイド２３に送られる。紙の後端が分岐ガイド２３を過ぎたところで、紙は反対方向に送られるため、紙の先後端が入れ替わり、記録面が反転する。紙は再び作像プロセスに供され、定着された後、排紙トレイ２１に排出される。
【０００８】
上記のような工程で両面記録を行うため、１面目の後端側の表面は２面目の記録のときには先端側の裏面ということになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、両面記録のときに、加圧ローラに紙が巻き付いてしまってとれなくなってしまうという不具合があった。
【００１０】
詳細に説明すると、図５に示すように、１面目の記録で後端側の表面に大面積の記録を行うと、両面記録のときにその画像が２面目の先端側の裏面となる。このとき、紙に定着された１面目のトナーは定着ニップの中で再び溶けて粘着性を帯び、加圧ローラ２に貼り付くようになる。更に、２面目の記録が１面目よりも小面積の場合には、紙は定着ローラ１には貼り付かず、加圧ローラ２にのみ貼り付くことになる。１面目の記録が紙端から近いところに記録を行うと、この現象は発生しやすい。
【００１１】
例えば、定着ローラ１の径が５０ｍｍ、加圧ローラ２の径が４０ｍｍの場合、６４ｇ／ｃｍ2の紙では１０ｍｍ以内、７５ｇ／ｃｍ2の紙では８ｍｍ以内にベタ黒の記録を行うと、図５のように非接触の分離ガイド５の下側に紙先端がもぐり込んでしまい、分離不可能となる。図５の２５は紙、２６は１面目に記録したトナーである。この状態で、定着器１１を更に稼動してしまうと、紙２５は加圧ローラ２に完全に巻き付いてしまい、除去不可能となる。
【００１２】
この加圧ローラ２からの紙の分離不良が発生しやすいのは、紙のコシによる曲率分離の作用が低下する加圧ローラ径が大きいとき、あるいは加圧ローラの表層にカーボンなどの充填剤を入れて、加圧ローラの表面の離型性が小さくなってしまったときに発生しやすい。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、加圧ローラへの除去困難な紙の巻き付きや、加圧ローラへの紙の巻き付きによる定着不良を防止することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の構成は、熱源と、前記熱源によって加熱される定着ローラと、前記定着ローラと共に定着ニップ部を形成し、熱源によって直接加熱されない加圧ローラと、前記定着ローラ及び前記加圧ローラの回転を制御する駆動制御手段と、前記定着ローラが所定温度に保たれるように熱源を制御する温度制御手段と、を有し、前記定着ニップ部で未定着トナー像を担持する転写材を挟持搬送しつつ未定着トナー像を転写材に定着する定着装置において、前記加圧ローラへ給電する給電手段と、前記加圧ローラの表面に対して非接触状態で対向する電極と、前記電極と電気的に繋がっており前記電極を介して流れる電流を検出する電流検出手段と、を有し、前記電流検出手段の出力が転写材が正常に搬送されている場合と異なる出力となった場合、前記駆動制御手段は前記定着ローラ及び前記加圧ローラの回転を停止させることを特徴とする。
【００１５】
上記構成により、加圧ローラへの除去困難な転写材の巻き付きや、加圧ローラへの転写材の巻き付きによる定着不良を防止することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１７】
〔第１実施形態〕
図面を参照して、第１実施形態に係る定着装置を備えた画像形成装置について詳しく説明する。尚、画像形成装置全体の概略構成は、図４を用いて説明したものと同様であるので、ここでは詳しい説明は省略する。図１は本発明の第１実施形態に係る定着装置の断面図であり、図１の符号のうち、図４と同符号は、同部材を示す。
【００１８】
図１において、３３は加圧ローラで、表層の離型層２８はカーボンを添加して表面抵抗率を１０4Ω以下としたＰＦＡチューブである。本実施形態では、前記加圧ローラ３３の径を４０ｍｍ、定着ローラ１の外径を５０ｍｍとしている。また、定着ローラ１は、アルミニウム製の厚さ３ｍｍの芯金３４上に絶縁の厚さ５０μｍの離型層３５を設けてなる。定着ローラ１の芯金３４は電気的に接地のため、表面電位は０Ｖである。定着ローラ１の表層の離型層３５は、厚さ５０μｍの絶縁ＰＦＡチューブを加熱溶融接着してある。
【００１９】
２７は給電ブラシで、非通紙領域で加圧ローラ３３に接触している。この給電ブラシ２７は、高圧電源２９に接続してある。高圧電源２９の出力電圧は１０００Ｖであり、加圧ローラ３３の表面には、この電位が現れる。
【００２０】
このため、定着ローラ１と加圧ローラ３３の電位差は１０００Ｖとなり、この電位差により、紙上のトナーが定着ローラ１に転移してしまう定着オフセットを防止することができる。
【００２１】
定着オフセットとは、定着ニップ前で、定着ローラにトナーが転移する現象である。定着ローラに転移したトナーは、紙の凹凸によりニップを通過した後も定着ローラ上に一部残留してしまい、次の周回のときに紙に転移して汚れ画像となってしまう。
【００２２】
図１において、３０は電極部材としての電流検出用除電針、３２は電流検出手段としての電流検出部、３１は高圧電源である。除電針３０は、先端が鋭利な形状をした厚さ０．２ｍｍのステンレス板金で、加圧ローラ３３とは２ｍｍの距離をもって取り付けられている。除電針３０は、高圧電源３１から−１０００Ｖの電圧を印加されている。除電針３０と電源３１の間には電流検出部３２が設けてあり、加圧ローラ３３から除電針３０へ放電により流れ込む電流を検出する。
【００２３】
電流検出部３２は、制御手段としての本体制御部５５に接続してあり、この出力値を元に定着器１１の回転駆動を制御する。
【００２４】
定着器の長手位置関係を図２で説明する。図２に示すように、加圧ローラ３３に電圧を供給する給電ブラシ２７は、通紙領域よりも外側で加圧ローラ３３に接触する。理由は、給電ブラシ２７にトナーが付着して導通不良となったり、給電ブラシ２７に付着したトナーが、再度加圧ローラ３３に付着して紙の汚れとなることを防止するためである。加圧分離ガイド５は、通紙領域に設けてある。除電針３０は、加圧分離ガイド５よりも回転下流側の通紙部中央に設けてある。理由は、本実施形態の画像形成装置は数種類の紙サイズに対応しており、通紙基準は中央であり、紙巻き付きの検知を、すべての紙サイズに対応するためである。
【００２５】
次に図１、図２に沿って動作説明をする。加圧ローラ３３の表面には、＋１０００Ｖの電位が出ている。この加圧ローラに２ｍｍのギャップをもって−１０００Ｖの電圧を印加した除電針３０を対向して配置してある。このため、通常、除電針３０には５μＡ程度の電流が流れる。この電流値は、除電針３０の先端形状や除電針３０と加圧ローラ３３の距離、加圧ローラ３３の表面抵抗、印加バイアスで変化するが、これらの条件が一定であれば、ほぼ一定である。この電流値を電流検出部３２で検出する。電流値が５μＡならば、特に異常とはみなさない。
【００２６】
一方、加圧ローラ３３に紙が貼り付いて、分離ガイド５で分離できなかったときには、以下のような動作になる。加圧分離ガイド５を通過した紙は、加圧ローラ３３に貼り付いたまま、加圧ローラ３３と除電針３０の対向部に至る。すると、除電針３０と加圧ローラ３３の間に抵抗体（紙）が入るため、除電針３０に流れる電流が極端に低下する。定着ニップを通過した紙（抵抗体）は加熱されるため水分が蒸発して抵抗が高くなる。このため、特に紙ありと紙なしの場合の電流差が大きくなり、検出しやすいという効果がある。
【００２７】
例えば、転写材としての６４ｇ／ｃｍ2の普通紙が巻き付いた場合には、電流値は０．５μＡ以下になる。
【００２８】
このような場合には、加圧ローラ３３の回転駆動を止めて、画像形成装置の操作部等に詰まった紙を取り除くことを促す指示を出す。
【００２９】
尚、加圧ローラ３３に紙が巻き付いたことを判断する電流値は、０．５μＡに固定するものではなく、装置の構成条件、使用する紙種等で決めれば良い。
【００３０】
以上のように構成することで、加圧ローラに紙が巻き付いた場合には、直ちに定着装置を停止することができ、処理困難な紙詰まりの発生を防止することができる。
【００３１】
また、前記除電針３０は加圧ローラ３３に対して非接触であるため、サイズの異なる紙を通紙する定着装置においては、どの紙種にも対応することができる。
【００３２】
尚、定着器の回転駆動は止めるだけでなく、逆回転して定着器から紙を上流側にはき出すようにしても良い。これにより、ジャム処理は一層容易にできるようになるという効果もある。
【００３３】
〔他の実施形態〕
前述した実施形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置であっても良く、該画像形成装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【００３４】
更に、モノクロの画像形成が可能な画像形成装置だけでなく、カラーの画像形成が可能な画像形成装置に本発明を適用しても同様の効果が期待できる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、加圧ローラへの除去困難な転写材の巻き付きを防止して、加圧ローラへの転写材の巻き付きによる定着不良を防止できる。
【００３６】
更に、検出手段は加圧ローラに対して非接触であるので、常に加圧ローラへの転写材の巻き付きを監視することができ、万一加圧ローラに転写材が巻き付いた場合には、直ちに定着装置を停止して、処理困難な紙詰まりを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施形態の定着装置の断面図
【図２】  第１実施形態の定着装置の斜視図
【図３】  従来の定着装置の断面図
【図４】  画像形成装置の断面図
【図５】  従来の画像形成装置の加圧ローラ紙巻き付き説明図
【符号の説明】
１ …定着ローラ
２ …加圧ローラ
３ …ハロゲンヒータ
４ …分離爪
５ …分離ガイド
６ …排紙センサフラグ
７ …フォトセンサ
８ …入口ガイド
９，１０ …定着外装カバー
１１ …定着器
１２ …芯金
１３ …ゴム層
１４ …離型層
１５ …転写ローラ
１６，２０ …紙搬送ガイド
１７ …紙カセット
１８ …給紙ローラ
１９ …搬送ローラ
２１ …排紙トレイ
２２ …画像形成装置
２３ …分岐ガイド
２４ …フラッパ
２５ …紙
２６ …トナー
２７ …給電ブラシ
２８ …離型層
２９ …高圧電源
３０ …除電針
３１ …高圧電源
３２ …電流検出部
３３ …加圧ローラ
３４ …芯金
３５ …離型層
４２ …接触式サーミスタ
５３ …露光装置
５４ …プロセスカートリッジ
５５ …本体制御部
【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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