JP2004053774A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ローラへの用紙巻き付き及びローラの変形を検知させ、ユーザに巻き付いた用紙の処理若しくはローラの交換等を確実に行わせる。
【解決手段】少なくとも像露光手段と像担持体および該像担持体に形成されたトナー像をシート材に転写する手段と転写後のシート材を２本のローラ対で挟持搬送するとともに少なくとも一方のローラに内包される熱源をもって加熱し、該シート材上に転写されたトナー像をシート材に定着せしめる定着手段を有する画像形成装置において、前記定着手段の少なくとも一方のローラにおいて、その外径の変動若しくはローラ外周面の凹凸を検知する手段を有している。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式或いは静電記録方式等を採用する複写機やプリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
かかる画像形成装置の従来例の構成について図９に基づき説明する。図９は、かかる画像形成装置の従来例としてカラー画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【０００３】
図９に示すカラー画像形成装置にあっては、先ず、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応する感光ドラム４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの表面が帯電ローラ３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋによって一様に帯電される。次いで、レーザスキャナユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋから各色の画像データに合わせてレーザ光２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが感光ドラム４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの表面に照射されて各色の画像データに対応する潜像が形成される。そして、各色に対応する現像装置５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋに内包される各色のトナー（図示せず）が各色の現像スリーブ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋを介してイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に感光ドラム４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋに付与されて上記潜像が各色のトナー像として順次現像される。
【０００４】
一方、給紙カセット１０から給紙ローラ１１によって給紙された記録材たる用紙Ｓは、搬送ローラ対１２ａ，１２ｂ、搬送ローラ対１３ａ，１３ｂ、そしてベルト駆動ローラ７ａ，７ｂ，７ｃによって反時計方向に回転駆動される転写ベルト８によって矢印方向に搬送される。その後、用紙Ｓは、各色の感光ドラム４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋと転写ベルト８との間をバックアップローラ８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋによって挟持搬送され、各色の転写ポイントＴＹ，ＴＭ，ＴＣ，ＴＫにて適正な転写バイアスをもって各色のトナー像が感光ドラム４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋから順次用紙に転写される。
【０００５】
このような転写プロセスが行われた後、トナー像の転写を受けた用紙Ｓは、定着装置２０で熱及び圧力によって上記トナー像が用紙Ｓ上に定着され、その後排紙トレイ５０上に排出される。
【０００６】
次に、上記定着装置２０の構成の一例について図１０に基づきより詳しく説明する。
【０００７】
定着装置２０は、図１０に示すように、ハロゲンヒータ２３を内包する定着ローラ２１と、定着ローラ２１に所定の圧で圧接しながら回転する加圧ローラ２２とを有している。上記トナー像を担持する用紙Ｓは、定着ローラ２１及び加圧ローラの圧接によって形成されるニップＮを通過することにより加熱及び加圧され、上記トナー像が用紙Ｓ上に定着されることとなる。
【０００８】
又、定着装置２０にあっては、図１０に示すように、用紙ＳをニップＮに導くガイド部材である入り口ガイド２７が、下側の筐体である下フレーム３０ｂに固定されている。又、定着装置２０内で用紙がジャムを起こした場合の処理作業の為に、ニップＮを通過して定着された用紙Ｓを定着装置より排出するための下側のガイドである排紙下ガイド２８が、支点２９を回転中心として回動可能に下フレーム３０ｂに配設されている。
【０００９】
定着ローラ２１は、肉厚２〜３ｍｍ程度で外径２０〜５０ｍｍ程度のアルミニウムの円筒の外周面に約５０μｍ程度の厚さのＰＦＡ層を設けて構成されている。加圧ローラ２２は、肉厚２〜３ｍｍ程度で外径２０〜５０ｍｍ程度のアルミニウムの円筒の外周面に２〜３ｍｍ程度の厚さのシリコンゴム層を設け、表面に約５０μｍ程度の厚さのＰＦＡ層を設けて構成されている。
【００１０】
定着ローラ２１及び加圧ローラ２２の２本のローラは、それぞれの軸線方向での両端部にてボールベアリング（図示せず）を介して別々の金属フレーム等に回転可能に固定されており、コイルばね等の付勢手段（図示せず）を利用して加圧ローラ２２を定着ローラ２１に数ｋｇから数十ｋｇまでの加圧力をもって付勢するよう横成されている。又、通常、定着ローラ２１はその一端にギアを配し装置本体内の駆動系（ギア列）より駆動力を受け取ることで回転し、加圧ローラ２２は定着ローラ２１に従動して回転する。
【００１１】
定着ローラ２１の内部にはハロゲンヒータ２３が固定され、検知部２４ａが定着ローラ２１の表面に接するように上側の筐体である上フレーム３０ａに固設されたサーミスタ２４によって検知された温度に基づき上記ハロゲンヒータ２３のＯＮ、ＯＦＦが繰り返され、定着ローラ２１の表面温度が適正な温度（およそ１７０〜１９０℃）に保たれるように制御される。
【００１２】
サーミスタ２４は、一般的な構成として、検知素子をスポンジ等の弾性体で内包しその表面をカプトンフィルムで覆った検知部２４ａを、リン青銅等の薄板からなる板バネ２４ｂに固定爪２４ｃをもって固定し、検知部２４ａが定着ローラ２１の表面に常時接するように板バネ２４ｂの一端をフレームに固定する形態をとっていることが多い。
【００１３】
このようなローラ方式の定着装置においては、トナー像の転写を受けた用紙が定着ローラ２１と加圧ローラ２２との圧接によって形成されるニップＮを通過しようとするとき、用紙先端部のトナー像が熱及び圧によって溶融定着されるプロセスで、溶かされたトナーの粘着性によって定着ローラ側に用紙が張り付き、そのまま用紙が定着ローラ２１表面に巻き付いてしまう現象（以下、用紙巻き付きジャムと称す）が起き易い。
【００１４】
このような問題を解決する極一般的な対策手段として、コイルばね２５によって定着ローラ表面に常時その鋭利な先端部が数ｇの軽微な圧力で付勢されながら支持される樹脂製のスクレーパー、いわゆる分離爪２６をローラ軸方向に複数配置する方法が広く用いられている。
【００１５】
ところが、このように分離爪を配設すると装置本体を長期にわたって使用している間にどうしても定着ローラ表面に分離爪先端部の当接により、ローラ外周面に摩耗が発生し、周状の傷となる。そして、このような周状の傷は定着後の用紙の画像上にも筋状の痕跡として現れるという問題が発生していた。
【００１６】
又、モノクロの画像形成装置のプリントスピードの早い高速機や、カラー画像形成装置においては、定着性向上のために定着ローラ２１表面にもゴム層を設け、加圧ローラ２２とのニップを大きくとる努力がなされているが、ローラ表面に接触するタイプの上記分離爪２５は、やはり表面が弾性体であるローラに対してはダメージを与え易いため大きな問題となっている。
【００１７】
このようなことから、図１０に示すように分離爪ではなく、図１１に示すようにニップ直後にローラ表面から１〜１．５ｍｍ程度の微少ギャップＧを設けたエッジによって巻き付こうとする用紙を塞き止めるために巻き付き防止ガイド部材３１を設け、できる限り定着ローラに巻き付こうとする用紙をせき止め、巻き付きジャムの発生を防止する方法がこれまた広くとられている。特に、カラー画像形成装置においては、４色分のトナー像を同時に用紙に定着することから、トナーの定着ローラヘの張り付き力も強く、用紙の厚さや種類によっては上記ガイド部材とローラとの微少ギャップを用紙先端がすりぬけ、完全にはこのような巻き付きジャムの発生を防止することができなかった。
【００１８】
一方、このような巻き付きジャムを含む定着装置周辺での用紙ジャムの検知の方法としては、次に説明するような方法が一般的である。
【００１９】
つまり、転写部の直後と定着装置の直後との用紙搬送路に、用紙の通過を検知する手段である紙通過検知センサをそれぞれ配設する（仮に前者を転写後センサ、後者を定着後センサと呼ぶ）。
【００２０】
具体的には、このような紙通過検知センサは、用紙搬送路に一端が突出した形で支持され、且つ用紙先端によって容易に回動され用紙搬送を阻害しないように回避し、且つ用紙後端が通過したあとにもとの姿勢に復帰可能なようにねじりコイルばね等を利用した極軽微な付勢力をもって回動可能に支持されたるセンサレバーと、そのセンサレバーの揺動動作を検知する光学的センサとの組み合わせによって構成されるのが一般的に良く知られている。
【００２１】
用紙は通常ある一定のスピードで搬送されるため、これら２つのセンサを用紙が通過するタイミングはプロセススピードと上記２つのセンサとの間の用紙搬送路の距離から容易に予測可能である。例えば、転写後センサを用紙が通過したことを装置が検知した後に予め予測した時間内に上記用紙が定着後センサを通過しなかった場合、上記用紙が何らかの理由により定着装置付近で滞留したと判断し、装置本体の駆動及び定着ローラ内のハロゲンヒータの点灯を停止した後、ユーザに定着部の紙詰まりを除去するよう、操作パネル上にメッセージを表示する等の手段をとっていた。
【００２２】
そして、ユーザがそれらの指示に従って、装置本体の外装ドアを開け、定着部の紙詰まりを発見、除去し、再び上記ドアを閉める、若しくはその後操作部にあるリセット用ボタンを押すことにより、装置本体は再び定着ヒータをＯＮし、復帰動作を開始する。
【００２３】
これら一連の復帰動作にはイニシャル回転と称される、一時的な装置内の搬送ローラの駆動が含まれており、この動作によってユーザが取り残した他の紙搬送路内に残存する用紙を排紙部へ搬送し、排出するものである。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の構成では、上述したような巻き付きジャムが発生した場合、上記と同じ原理で、装置本体は定着部周辺のジャムの発生を検知できるものの、もし、ユーザが定着ローラに完全に巻き付いている用紙を発見できず、ドアを閉め、復帰動作に入ろうとすると、装置本体は実際に上記と同様の復帰動作を開始し、巻き付いた用紙の存在を検知できずに、見かけ上、プリント可能な状態に復帰してしまう。
【００２５】
ところが、その後ユーザが実際にプリントを行うと、定着部では既に定着ローラ巻き付きジャムが発生しているために充分なトナー像の用紙への定着が行われず、排紙された用紙上の画像が容易に指等で拭き取れるような、いわゆる定着不良等の問題を発生させたり、用紙が、定着部で既に巻き付いた用紙によって異常な状態に形成されたニップ部で紙詰まりを起こしたりという、上記巻き付きジャムに起因する問題が発生する。
【００２６】
このように、上述のように装置本体は上記定着ローラに巻き付いた用紙の存在を検知する手段をもたないため、ユーザはこれらの問題の真の原因がわからず、対策がとれないといった問題を有していた。
【００２７】
又、従来の定着装置では定着ローラ若しくは加圧ローラに変形等の異常が発生してもそれを検知する手段がなかった。
【００２８】
そこで、本発明は、定着巻き付きジャムを防止すると共に、ローラに変形等の異常を検知することができる定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置の提供を目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記目的は、少なくとも像露光手段と像担持体および該像担持体に形成されたトナー像をシート材に転写する手段と転写後のシート材を２本のローラ対で挟持搬送するとともに少なくとも一方のローラに内包される熱源をもって加熱し、該シート材上に転写されたトナー像をシート材に定着せしめる定着手段を有する画像形成装置において、前記定着手段の少なくとも一方のローラにおいて、その外径の変動若しくはローラ外周面の凹凸を検知する手段を有していることによって達成される。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に関して、添付図面に基づき説明する。
【００３１】
（第一の実施形態）
先ず、本発明の第一の実施形態について説明する。
【００３２】
図１は、本発明の第一の実施の形態を示したもので，その構成を説明する。
【００３３】
ただし、第９図に示した従来例と同じ部品に関しては説明を省略する。
【００３４】
図１において、３２が揺動可能に支点３４にて上フレーム３０ａの一部に支持されているセンサレバーであり、一方の先端部である入力端３２ａが定着ローラ周面に常時当接するよう上フレーム３０ａの一部のバネ掛けアーム３５と連結するようにレバーバネ３３で数ｇの軽い負荷を与えられて付勢されながらその姿勢を保っている。
【００３５】
この時、センサレバー３２のもう一方の端部である出力端３２ｂの近傍で３２ｂの支点３４を中心とする回転半径内に発光部４０ｂと、それに対してあるギャップをもって対向側に受光部（図示せず）を有するフォトセンサ４０を配設している。
【００３６】
フォトセンサ４０は上フレーム３０若しくは、定着装置以外の装置本体側に固設しても構わない。また、上述のようにここで使用しているフォトセンサ４０は極めて一般に使われている、発光部と受光部を有する光学的センサであり、それら発光部と受光部との間のギャップに異物が侵入し、光が遮断されることでそれを検知する仕組みになっている。
【００３７】
定着ローラ２１とセンサレバー３２とフォトセンサ４０の概念的な配置は図２に示す通りであり、定着ローラ２１の表面に異物等があって見かけ上、ローラの外径が大きくなると、センサレバー３２の入力端３２ａが矢印の示すようにセンサレバー３２から両サイドに突出する回転軸３２ｃとその軸受け穴３４ａを中心に上側に回動し、フォトセンサ側の端部３２ｂが下方に揺動する。
【００３８】
この時、この揺動量が用紙の巻き付きジャムもしくは、その他の定着ローラの異常を示すような振れ幅であった場合、センサレバーの出力端３２ｂが確実にフォトセンサ４０の発光部４０ｂと受光部（図示せず）の問のギャップ４０ａの間に光を遮断するように移動するように各部品が配置されている。
【００３９】
実際に用紙Ｓが定着ローラ２１の外周に巻き付きジャムを起こした場合の概念図を図３に示す。
【００４０】
このような簡単な構成で、定着ローラ２１への用紙の巻き付きジャム若しくは、例えば、ゴム層を有する定着ローラが耐久中にゴムのひずみ等によって外周が偏心してしまったり、はがれたりというような見かけ上通常の外径よりも大きくなってしまったような場合等の異常が検出可能となる。
【００４１】
そして、上記フォトセンサ４０にそのような異常を検知した場合、装置本体は定着ローラ２１に内包されるハロゲンヒータ２３への通電を切り、プリント動作を停止し、通常装置の外装面に設置される表示パネル等にメッセージを表示することにより、ユーザに対して巻き付いたジャム用紙の処理、若しくは定着ローラ２１自身に発生した異常を確認させることが可能となる。
【００４２】
（第二の実施形態）
上記第一の実施形態では、センサレバーの入力端３２ａを直接定着ローラ２１の表面に当接させる樺成であったが、従来例の分離爪の摺動傷のように長期の使用に於いては、やはりローラ表面へのダメージが懸念される。
【００４３】
図４は係る問題を解決する一手段であり、センサレバー３２の入力端３２ａに回転可能なコロ３６を配設したものである。これにより、センサレバー３２と定着ローラ２１の接触はいわゆる、転がり接触となりダメージを著しく軽減できるものである。
【００４４】
（第三の実施形態）
次に本発明の第三の実施形態を図５を用いて説明する。
【００４５】
これは、サーミスタ２４の板バネ２４ｂの自由端を上記フォトセンサ４０近傍まで延長したものであり、揺動時に延長した先端部においてフォトセンサ４０の光を遮蔽するための遮蔽部３６を板バネの一部を曲げ起こして形成している。図６はこのサーミスタ２４と定着ローラ２１とフォトセンサ４０の位置関係をさらに分かりやすく示した概念図である。
【００４６】
この場合、用紙の巻き付きジャム等が発生した場合、それらが自動的にサーミスタ２４の定着ローラ２１表面に接している検知部２４ａを持ち上げる為に、板バネ２４ｂの出力端に設けられた遮蔽部３６において、その移動量が増幅されフォトセンサ４０の発光を遮ることで上記第一若しくは第二の実施形態と同様に定着ローラの異常を検知することが可能となる。
【００４７】
特にこの構成であれば、定着装置内に新たにセンサレバーを加える必要がなく、ローラ表面に接触している部分は従来と同様のサーミスタ２４の検知部２４ｂのみであるために、定着ローラ２１表面へのダメージの問題を完全に解決することが可能となる。
【００４８】
（第四の実施形態）
第７図に本発明の第四の実施形態の横成例を示す。
【００４９】
この構成では、上記第二の実施形態で説明した、センサレバー３２の揺動検知に用いるフォトセンサ４０を使って、さらに用紙Ｓが定着装置２０から排出されるときの用紙先端および用紙後端の通過するタイミングを検知するものであり、上フレーム３０ａに設けられた支点４２を中心に回動可能に排紙センサフラッグ４１を配設し、その入力端４１ａが用紙の搬送経路に自重でぶら下がっており、用紙先端がそれを押すことによって、図８に示すように回動し、出力端であるフラッグ部４１ｂがフォトセンサ４０の光を遮り、用紙後端がぬけたところで、もとの状態にもどる。
【００５０】
この時、センサフラッグ４１とセンサレバー３２の出力端３２ｂは奥行き方向で交差するように配置されており、いずれか一方が揺動動作によってフォトセンサ４０部にさしかかったところで、光を遮断するように構成されている。
【００５１】
このような定着装置のニップ後の用紙搬送路にセンサを設置して、用紙の先端、および後端の通過を検知する手段は、従来例の説明でも述べたように、定着部での一般的な用紙ジャムまたは、搬送遅延の検知手段として、従来から用いられている手段であるが、それ単独では、所定のタイミングで用紙先端が通過しないことからジャム等の発生を検知することはできるものの、ジャムを起こした用紙が定着ローラに巻き付いて、センサフラッグ４１に接触しない場合は、巻き付いた用紙をユーザが除去したかどうか検知することが出来なかった。
【００５２】
本発明の第四の実施形態では、そこにローラの外径変動検知用のセンサレバー３２を組み合わせることにより、単一のフォトセンサを用いて、定着装置の出口部で用紙の通過タイミングの検知と巻き付きジャムもしくは定着ローラ２１の変形等の異常検知およびその異常が正常な状態に戻されたかを検知することが可能となる。
【００５３】
勿論、この場合の構成において、巻き付きジャムの検知手段としては、上記第一、第二、第三のいずれの実施形態による手段を用いてもその目的は達成されるものである。
【００５４】
また、本発明によるローラの外径変動検知手段は、定着ローラのみでなく加圧ローラに応用しても同様の効果が得られることは明らかである。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願に係る第一の発明によれば、定着部での定着ローラヘの用紙の巻き付きジャムを検知し、ユーザに確実にジャムした用紙を除去させることが可能になる、若しくはローラの変形を検知し、交換を仮すことが可能となる。
【００５６】
また、本出願に係る第二または第三の発明によれば、定着ローラ外径の変動検知の手段による定着ローラ表面へのダメージを軽減できる効果が得られる。
【００５７】
また、本出願に係る第四の発明によれば、定着装置のニップ後での用紙の先端および後端の通過タイミングを検知する手段と、上記定着ローラの外径変動手段における光学的センサを共通化でき、定着装置における異常検知手段を最適な形で構成可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態を示す定着装置の断面図である。
【図２】本発明の第一の実施形態のセンサレバーを示す概念図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に於いて巻き付きジャム発生状態を示す定着装置断面図である。
【図４】本発明の第二の実施形態を示す定着装置の断面図である。
【図５】本発明の第三の実施形態を示す定着装置の断面図である。
【図６】本発明の第三の実施形態のサーミスタを示す概念図である。
【図７】本発明の第四の実施形態を示す定着装置の断面図である。
【図８】本発明の第四の実施形態に於いて用紙通過時を示す定着装置の断面図である。
【図９】カラー画像形成装置における従来例を示す断面図である。
【図１０】従来の定着装置の断面図である。
【図１１】従来の定着装置の断面図である。
【符号の説明】
２０　定着装置
２１　定着ローラ
２２　加圧ローラ
２３　ハロゲンヒーター
２４　サーミスタ
２４ａ　検知部
２４ｂ　板バネ
２７　入り口ガイド
２８　排紙下ガイド
３０ａ　上フレーム
３０ｂ　下フレーム
３２　センサーレバー
３６　コロ
３７　遮蔽部
４０　フォトセンサー
４０ｂ　発光部
４１　センサーフラッグ

Claims (6)

1. 少なくとも像露光手段と像担持体および該像担持体に形成されたトナー像をシート材に転写する手段と転写後のシート材を２本のローラ対で挟持搬送するとともに少なくとも一方のローラに内包される熱源をもって加熱し、該シート材上に転写されたトナー像をシート材に定着せしめる定着手段を有する画像形成装置において、
   前記定着手段の少なくとも一方のローラにおいて、その外径の変動若しくはローラ外周面の凹凸を検知する手段を有していることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記の外径の変動若しくは外周面の凹凸を検知する手段がローラの外周面にその一部が接しながら、かつ回動可能に支持されたレバー部材と該レバー部材の変動を直接若しくは間接的に光学的センサーを用いて検知することによって成る外径変動の検知手段であることを特徴とする前記特許請求項１に記載された画像形成装置。
3. 前記レバー部材のローラ表面との接触部が該レバー部材に回転可能に支持された回転体から成ることを特徴とする前記請求項２に記載された画像形成装置。
4. 前記ローラの外径の変動若しくは外周面の凹凸を検知する手段がローラの外周面にその一部が接するように支持固定された温度検知部材の位置的変動を直接若しくは間接的に光学的センサーを用いて検知することによって成る検知手段であることを特徴とする前記特許請求項１に記載された画像形成装置。
5. 前記のローラの外径変動もしくはローラ外周面の凹凸の検知手段によってローラの外径がある一定以上の大きさ若しくはある一定以下の大きさに変動したこと、もしくは、外周面の凹凸がある一定以上に変動したことを検知した場合、装置本体のプリント動作を不可能にせしめ、ユーザに装置の異常を知らしめる手段を有していることを特徴とする前記特許請求項１乃至４に記載された画像形成装置。
6. 前記ローラの外径の変動若しくは外周面の凹凸を検知する手段が、定着装置のニップ後において搬送される用紙の先端若しくは後端の通過タイミングを検知する手段として用いられる光学的センサーを兼用して構成されることを特徴とする前記特許請求項１乃至５に記載された画像形成装置。

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