JP2004219854A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分離爪による定着ローラ表面の磨耗を抑え、寿命の長い定着装置を備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】ソレノイドにより分離爪を定着ローラから当接・離間する機構を設け、シートが定着装置を通過する時のみ分離爪を定着ローラに当接させるような制御を行う。当接・離間のタイミングは画像形成の基準となる同期信号からの経過時間を元とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート上に形成された画像をローラにより定着する定着装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シート上に形成された画像を定着する定着装置は、ヒータを内蔵した定着ローラ、加圧ローラからなる。各ローラはアルミからなる芯金とスポンジ層、表面を保護するゴム層の３層からなっている。定着ローラと加圧ローラとのニップ部に搬送されたシートは加熱、加圧され、シート上に画像が永久定着される。しかし、ニップ部通過後、融着したトナーによりシートが定着ローラに巻きついてしまうことがあるので、ローラからシートを分離するための分離爪が定着ローラに当接するように設けられている。この分離爪の先端部が所定の当接圧でローラ表面に常時当接する事で、シートを分離していた。
【０００３】
【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、分離爪が定着ローラに常時当接しているため、ローラの回転による摺動で分離爪が当接している部分のゴム層が多く磨耗し、結果として定着装置の寿命を短くしてしまうことがあった。この磨耗を抑制するために例えば、定着ローラ表面のゴム層を厚くすると、定着ローラの熱伝導性が低下し定着性の悪化となる可能性がある。あるいは、分離爪の当接圧を低くすると、分離性が悪化してしまう可能性がある。
【０００４】
そこで本発明では、分離爪による定着ローラ表面の磨耗を抑え、より寿命の長い定着装置を備えた画像形成装置を提供する事を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１では、互いに圧接しながら回転自在に配設され、圧接部にてシートを挟持搬送することによりシートの定着を行う定着手段と加圧手段と、圧接部よりもシート搬送方向下流側で定着手段に当接するように配設され、定着手段からシートを分離する分離手段とを備えた画像形成装置において、分離手段を定着手段から当接・離間させる移動手段と、通常は分離手段を定着手段から離間し、シートが圧接部を通過する時にのみ分離手段を当接させるように移動手段の制御を行うことを特徴とする。
【０００６】
請求項２では、シートへの画像形成のために用いる同期信号を備え、その同期信号からの経過時間を元に移動手段の制御を行うことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項３では、シート搬送路上に設けられシートの搬送を検知する複数の検知手段を備え、複数の検知手段の中で圧接部の直前に設けられた検知手段による情報を元に移動手段の制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
そして請求項４では、複数の検知手段の中で圧接部の直後に設けられた検知手段でシートを検知したら、分離手段を定着手段から離間することを特徴とする。
【０００９】
さらに請求項５では、画像形成時以外でシートが圧接部を通過する可能性がある場合は、分離手段を定着手段に当接することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
本発明の定着装置を備えたプリンタの構成を図１に示す。給紙モータ（不図示）により駆動されるピックアップローラ２、フィード／リタードローラ３、搬送ローラ４によって給紙カセット１から給紙されたシートは、レジストローラ６にシート先端が突き当たり斜行が取り除かれるまで搬送されて一旦停止する。一方、スキャナユニット７内のレーザ８から出射されたレーザ光は高速回転するポリゴンミラー１０によって感光ドラム１１上を走査して静電潜像を形成する。さらに現像プロセスによって感光ドラム１１上に現像されたトナー像は、画像形成タイミングに同期してレジストローラ６により再搬送されたシート上に転写される。トナー像が転写されたシートは定着装置１３に送られ、定着ローラ１４と加圧ローラ１５により加熱加圧されシート上にトナー像が永久定着し、搬送ローラ１７、１８によって機外に排紙される。レジストローラ６や定着ローラ１４はメインモータ（不図示）によって駆動されている。
【００１１】
図２は本実施例における定着装置の構成である。入口ガイド１９は、搬送されてきた定着前のシートを定着ローラ１４と加圧ローラ１５とのニップ部へ案内する。定着ローラ１４内にはハロゲンヒータ等の加熱部材２０が配設され、定着ローラ１４を内部から加熱している。
【００１２】
また、定着ローラ１４表面にはサーミスタ等の温度検知素子２１が接しており、サーミスタ２１が検知したローラの表面温度に応じて、制御回路（不図示）がヒータ２０への通電を制御し、定着ローラ１４の表面温度が所定の目標温度になるように自動制御している。また、定着ローラ１４には分離爪２２がローラ表面に当接するように、ローラ長手方向に複数配置されている。
【００１３】
ここで、分離爪２２は後述するように定着ローラ１４から当接・離間するような機構になっている。定着ローラ１４と加圧ローラ１５のニップ部を通過し、定着されたシートは分離爪２２により定着ローラ１４から分離され、定着排紙センサ１６を通過する。定着排紙センサ１６はレジストローラ６から定着装置１３までの間でシートがジャムなく搬送されているかどうかをフォトインタラプタ（不図示）とフラグ２３により検知するためのもので、画像形成後ある所定時間経過しても定着排紙センサ１６でシートを検知できない場合はジャムとしプリント動作を停止する。
【００１４】
次に、分離爪２２の当接・離間機構について詳しく説明する。
【００１５】
図２（ａ）において分離爪２２は回転軸２４を中心として回転可能になっており、バネ２５によってソレノイド２６のプランジャー２７と連結されている。ストッパー２８はソレノイド２６をオン・オフした際のプランジャー２７の移動量を規制するものである。ソレノイド２６がオフしている時、プランジャー２７はバネ２９によりストッパー２８右端に当たるまで図右方に移動する。この時、バネ２５に押されて分離爪２２は回転軸２４を中心に時計方向に回転し、分離爪２２先端は定着ローラ１４から離間する。本発明では分離爪２２が離間しているこのような状態を通常の初期状態とする。
【００１６】
図２（ｂ）において、ソレノイド２６をオンするとプランジャー２７は図左方に移動する。それとともに分離爪２２は回転軸２４を中心に反時計方向に回転し、分離爪２２先端が定着ローラ１４に当接する。さらにプランジャー２７はストッパー２８左端に当たるまで左方に移動するが、すでに分離爪２２先端は定着ローラ１４に当接しているのでバネ２５に張力が生じ、ある所定の当接圧で分離爪２２先端が定着ローラ１４に当接するようになる。分離爪２２はシート先端が定着ローラ１４から分離されれば、定着ローラ１４から離間しても問題ないため、本発明ではシート先端が分離爪により分離される時のみソレノイド２６をオンして分離爪２２を当接することを特徴とする。
【００１７】
図３に本発明におけるプリンタの主要ユニットを表したブロック図を示す。プリンタコントローラ３０は、ホストコンピュータ（不図示）との間での通信とプリントデータの受信、および受け取ったプリントデータをプリンタが印字可能な画像データに展開するとともに、後述するエンジン制御部３１との間で信号の送受信を行う。エンジン制御部３１は、プリンタコントローラ３０との間で信号の送受信を行い、それに基づいてプリンタ各ユニットの制御を行っている。定着装置１３内のソレノイド２６もエンジン制御部３１により駆動回路３９を介して制御される。
【００１８】
次に、本実施例におけるシートのプリントを行う場合のシーケンスについて説明する。プリンタコントローラ３０からプリント指示を受けたエンジン制御部３１は、給紙モータ３２等を駆動し給紙カセット１からシートを１枚給紙する。エンジン制御部３１はレジストローラ６の上流に設置されたレジストセンサ５によって給紙したシートを検知し、レジストローラ６にシートの先端が突き当たるまで搬送して一旦搬送を停止する。
【００１９】
この時、エンジン制御部３１はシートへの画像形成の準備が完了したことをプリンタコントローラ３０へ通知するために垂直同期要求信号（以下、ＶＳＲＥＱ信号と称す）を送信する。プリンタコントローラ３０はホストコンピュータから受け取ったプリントデータを画像データに展開し終わったら、垂直同期信号（以下、ＶＳＹＮＣ信号と称す）を送信し、それとともに画像データをエンジン制御部３１へ送信する。ＶＳＹＮＣ信号を受信したエンジン制御部３１は受信した画像データを元にレーザ８を駆動して感光ドラム上を走査し、それとともにレジストローラ６を駆動してシートを再搬送し画像形成を行う。そして、シート上にトナー像が形成され、さらに定着装置１３へと搬送される。
【００２０】
エンジン制御部３１がＶＳＹＮＣ信号を受けシートの再搬送を開始してから、シート先端が定着装置１３に到達するまでの時間、および通過しきる時間は計算で求める事ができる。エンジン制御部３１は予めこれらの値を記憶している。そこで、ＶＳＹＮＣ信号を受信してからシート先端が定着装置１３に到達するまでの時間経過したら、ソレノイド２６をオンして分離爪２２を定着ローラ１４に当接させる。この時間はシート先端が定着ローラ１４と加圧ローラ１５とのニップ部を通過する時より十分前であれば良い。
【００２１】
そして、シートは定着ローラ１４と加圧ローラ１５のニップ部で定着され、当接した分離爪２２により定着ローラから分離される。シート先端が定着ローラ１４より分離されてしまえば分離爪２２は定着ローラ１４に当接している必要はないので、ＶＳＹＮＣ信号からシート先端が定着装置１３を通過しきる時間経過したらソレノイド２６をオフして分離爪２２を定着ローラ１４から離間させる。この時間はシート先端が分離爪２２先端を通過する時より十分後ろであれば良い。これをプリントする１枚ごとに行えば、定着ローラ１４への分離爪２２の当接を必要最小限に抑える事が可能となる。
【００２２】
図４は本実施例における分離爪当接・離間の制御を説明するフローチャートである。エンジン制御部はＶＳＹＮＣ信号がプリンタコントローラより送信されるのを待つ（ステップＳ１０１）。ＶＳＹＮＣ信号を受信したらタイマをスタートさせ（ステップＳ１０２）、予め記憶しているシート先端が定着装置に到達するまでの時間Ｔ１待つ（ステップＳ１０３）。時間Ｔ１経過したらソレノイドをオンし（ステップＳ１０４）、分離爪を定着ローラに当接させる。
【００２３】
さらにＶＳＹＮＣ信号受信からシート先端が定着装置を通過しきる時間Ｔ２経過したら（ステップＳ１０５）、ソレノイドをオフし（ステップＳ１０６）、分離爪を定着ローラより離間させる。後続のシートがまだある場合は再びステップＳ１０１に戻り、ない場合は制御を終了する。
【００２４】
図５に本実施例における制御のタイムチャートを示す。ここでＶＳＹＮＣ信号は負論理とする。また説明のために、定着ローラと加圧ローラのニップ部をシートが通過している状態も示す。図のようにＶＳＹＮＣ信号の立下りエッジから時間Ｔ１経過したらソレノイドをオンし分離爪を定着ローラに当接させる。そうするとシート先端がローラニップ部を通過し分離爪によって分離される。そして、ＶＳＹＮＣ信号から時間Ｔ２経過したらソレノイドをオフし分離爪を離間させる。
【００２５】
以上のように、ソレノイドにより分離爪を定着ローラと当接・離間する機構を設け、画像形成の基準となる同期信号からの経過時間を元に分離爪の当接・離間をするような制御を行うことで、分離爪の定着ローラへの当接時間を必要最小限に短くすることができる。また、分離爪の初期状態を定着ローラから離間の位置とすることで、ユーザによるジャム処理等で定着ローラを回転されたとしても、分離爪の当接による定着ローラの磨耗の発生を抑えることができる。
【００２６】
ここで、本実施例では図２のような分離爪の当接・離間機構を用いて説明したが、これに限定されるものではなく、ソレノイドにより分離爪が当接・離間するような機構であれば良い。
【００２７】
（実施例２）
上記実施例１では画像形成の基準となる同期信号を元にソレノイドを制御していたが、本実施例では定着装置の直前に設けられているセンサからの情報によりソレノイドを制御することを特徴とする。
【００２８】
図６に本実施例におけるプリンタの構造図を示す。上記実施例１と異なるのは、レジストセンサではなく、レジストローラ６の下流にトップセンサ４０を設けていることである。給紙されたシートはそのまま感光ドラム１１へ搬送され、トップセンサ４０でシート先端を検知したら画像形成が行われる。
【００２９】
図７に本実施例におけるプリンタのブロック図を示す。上記実施例１と構成はほぼ同様でありその説明は省略するが、プリント時のシーケンスにおいて異なる部分を説明する。ホストコンピュータ（不図示）よりプリントデータを受け取ったプリンタコントローラ３０は、プリントデータを画像データに展開してからエンジン制御部３１にプリントを指示する。エンジン制御部３１は給紙カセットからシートを給紙・搬送し、そのシートがトップセンサ４０を通過すると、エンジン制御部３１からプリンタコントローラ３０にＴＯＰ信号が送信される。ＴＯＰ信号を受信したプリンタコントローラ３０は画像データをエンジン制御部３１に送信し、画像形成が行われる。
【００３０】
上記実施例１と同様に、シートがトップセンサを通過（ＴＯＰ信号をプリンタコントローラへ送信）してから、定着装置に到達するまでの時間は計算で求める事ができる。エンジン制御部は予めこの時間を記憶しておき、シートがトップセンサを通過してから定着装置に到達するまでの時間経過したら、ソレノイドをオンして分離爪を当接させる。そしてシート先端が定着装置を通過しきる時間経過したら、ソレノイドをオフして分離爪を離間させる。
【００３１】
図８に本実施例における制御のフローチャートを示す。エンジン制御部はトップセンサでシートを検知するまで待つ（ステップＳ２０１）。シートを検知したらタイマをスタートさせ（ステップＳ２０２）、予め記憶しているシート先端が定着装置に到達するまでの時間Ｔ３待つ（ステップＳ２０３）。時間Ｔ３経過したらソレノイドをオンし（ステップＳ２０４）、分離爪を定着ローラに当接させる。そして、トップセンサでシートを検知してからシート先端が定着装置を通過しきる時間Ｔ４経過したら（ステップＳ２０５）、ソレノイドをオフし（ステップＳ２０６）、分離爪を定着ローラより離間させる。
【００３２】
図９に本実施例における制御のタイムチャートを示す。図のようにトップセンサでシートを検知してから時間Ｔ３経過したらソレノイドをオンし、時間Ｔ４経過したらソレノイドをオフする。
【００３３】
ここで本実施例は、トップセンサでのシート検知の情報を元に制御する場合で説明したが、定着装置の直前にあるセンサであればよく、例えば図１０に示すように定着装置の入口に定着入口センサ４１を別途設け、このセンサによるシート検知の情報を元に制御してもよい。
【００３４】
以上のように、定着装置の直前のセンサでシートを検知し、その情報を元にソレノイドを制御することで、シートの搬送を確実に検知して分離爪の当接・離間を行うことができる。
【００３５】
（実施例３）
本実施例におけるプリンタの構成は上記実施例１または２と同様であり、その説明は省略する。本実施例は、ソレノイドをオフするタイミングを定着ローラの下流にある定着排紙センサでシートを検知した時とすることを特徴とする。これにより、シートが定着ローラから分離されたことを確実に検知してから分離爪を離間させることができる。
【００３６】
図１１に本実施例における制御のフローチャートを示す。ここでは、ソレノイドをオンするタイミングは実施例１の場合で説明するが、実施例２の場合でも良い。上記実施例１と異なるのは、ソレノイドをオンした（ステップＳ３０４）後、定着排紙センサがシートを検知するまで待ち（ステップＳ３０５）、検知したらソレノイドをオフする（ステップＳ３０６）ようにしたことである。
【００３７】
次に本実施例における制御のタイムチャートを図１２に示す。ＶＳＹＮＣ信号の立下りエッジから時間Ｔ１経過後、ソレノイドをオンし分離爪を当接させる。そして、分離爪によりシートが分離され定着排紙センサでシートを検知したらソレノイドをオフして分離爪を離間させる。
【００３８】
以上のように、分離爪を定着ローラから離間させるタイミングを定着排紙センサでシートを検知した時とすることで、シートが分離爪により分離された事を確認してから離間させることができる。
【００３９】
（実施例４）
定着ローラはプリント時以外にも回転制御される。例えばプリンタのウォームアップ時、定着ローラはある所定の温度まで加熱されるが、定着ローラの表面温度を均一にするために定着ローラを回転させる前多回転制御がある。また、電源オン時等に搬送路内にシートが残留していないかを検知し、シートが残留している場合は機外へ排出するために定着ローラを回転させる自動排紙制御がある。そこで、このようなプリント以外で行う定着ローラの回転制御の内、シートが定着装置を通過する可能性のある回転制御の際には、ソレノイドをオンし分離爪を当接させることを本実施例の特徴とする。
【００４０】
上述したように、自動排紙制御は電源オン後やプリンタのドア開閉後など、搬送路上にシートが残留している可能性のある時に、残留シートの検出および機外排出を行うため、搬送路上の全ローラを一定時間回転させる制御である。この時もしシートが残留していればシートは定着装置を通過する可能性があるので、定着ローラへ巻き付いてしまうのを防ぐ、ソレノイドをオンして分離爪を当接させて定着ローラを回転させる。一方、前多回転制御は定着ローラの表面温度を均一にするためにウォームアップ時に行う制御であり、この時にシートが定着ローラを通過することはないため、分離爪は離間したまま定着ローラの回転を行う。
【００４１】
図１３は本実施例における制御のフローチャートである。自動排紙制御開始を待ち（ステップＳ４０１）、自動排紙制御が開始されたらソレノイドをオンして（ステップＳ４０２）、分離爪を定着ローラへ当接させる。そして自動排紙が終了するまで待ち（ステップＳ４０３）、終了したらソレノイドをオフして（ステップＳ４０４）、分離爪を離間させる。
【００４２】
以上のように、プリント以外に定着ローラを回転させる時で、シートが定着装置を通過する可能性のある場合は分離爪を当接させるような制御を行うことで、プリント以外の定着ローラの回転制御でシートが定着ローラに巻き付くことを防ぎながらも、定着ローラへの分離爪の当接を必要最小限に抑えることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ソレノイドにより分離爪を当接・離間する機構を設け、画像形成の基準となる同期信号からの経過時間を元に分離爪の当接・離間をするような制御を行うことで、定着ローラへの分離爪の当接時間を必要最小限に短くし、分離爪による定着ローラの磨耗を抑えることができ、定着装置の寿命を延ばすことができる。
【００４４】
さらに、プリント時以外で定着ローラを回転させる時に、シートが定着装置を通過する可能性のある場合は分離爪を当接させるような制御を行うことで、プリント時以外でシートが定着ローラに巻き付いてしまうのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１、３、４におけるプリンタの構造図である。
【図２】本発明における定着装置の構造図である。
【図３】本発明の実施例１、３、４におけるプリンタのブロック図である。
【図４】本発明の実施例１における制御のフローチャートである。
【図５】本発明の実施例１における制御のタイムチャートである。
【図６】本発明の実施例２、３、４におけるプリンタの構造図である。
【図７】本発明の実施例２、３、４におけるプリンタのブロック図である。
【図８】本発明の実施例２における制御のフローチャートである。
【図９】本発明の実施例２における制御のタイムチャートである。
【図１０】本発明の実施例２、３、４におけるもう一つのプリンタの構造図である。
【図１１】本発明の実施例３における制御のフローチャートである。
【図１２】本発明の実施例３における制御のタイムチャートである。
【図１３】本発明の実施例４における制御のフローチャートである。
【符号の説明】
１３・・・定着装置
１４・・・定着ローラ
１５・・・加圧ローラ
２２・・・分離爪
２３・・・定着排紙センサ
２６・・・ソレノイド
４０・・・トップセンサ
４１・・・定着入口センサ

Claims (5)

1. 互いに圧接しながら回転自在に配設され、圧接部にてシートを挟持搬送することによりシートの定着を行う定着手段と加圧手段と、前記圧接部よりもシート搬送方向下流側で前記定着手段に当接するように配設され、前記定着手段からシートを分離する分離手段とを備えた画像形成装置において、前記分離手段を前記定着手段から当接・離間させる移動手段と、通常は前記分離手段を前記定着手段から離間し、シートが前記圧接部を通過する時にのみ前記分離手段を当接させるように前記移動手段の制御を行う制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. シートへの画像形成のために用いる同期信号を備え、前記制御手段は前記同期信号からの経過時間を元に前記移動手段の制御を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. シート搬送路上に設けられシートの搬送を検知する複数の検知手段を備え、前記制御手段は前記複数の検知手段の中で前記圧接部の直前に設けられた検知手段による情報を元に前記移動手段の制御を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記複数の検知手段の中で前記圧接部の直後に設けられた検知手段でシートを検知したら、前記制御手段が前記分離手段を前記定着手段から離間することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、画像形成時以外でシートが前記圧接部を通過する可能性がある場合は、前記分離手段を前記定着手段に当接することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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