JP2006154645A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高速機にも適応可能な高応答な分離爪を提供すること、そして、転写材の状態によってジャムを発生させることなく、ダウンタイムを低減し、生産性向上を図ることである。又、定着ローラと感光ドラムの長寿命化を図ること。
【解決手段】画像形成装置に組み込まれた回転体と、前記回転体から記録媒体を分離する分離手段とを備えた画像形成装置において、前記分離手段が圧電体で構成され、電圧印加により前記回転体に対する当接圧を調整することが可能であることを特徴とする。又、画像形成装置に組み込まれた回転体と、前記回転体から記録媒体を分離する分離手段とを備えた画像形成装置において、記録媒体の状態を検知する検知手段を備え、前記分離手段は、前記検知手段の結果に基づいて前記回転体に対する当接圧を調整することが可能であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、定着装置及び転写装置に当接される分離爪及びこれらを備える画像形成装置に関する。

従来、複写機等の画像形成装置では感光ドラムにレーザー等により潜像を作成し、そこにトナーを載せたものを転写材に転写する転写手段によって画像、転写した転写材を定着器に通過させることにより、転写材上のトナーを定着させている。

この際、転写材は定着上ローラにトナーによって密着しており、それを転写材分離装置である分離爪にて定着ローラから分離させ、排紙部を通り機外へ排出する。この分離爪は、転写材の衝突を受けた場合でも分離機能を損なわないためにバネ等による所定の加圧力によって定着ローラに押し付けられている。

又、転写材分離装置の一種として、感光体周面に対して接離自在に配置された転写材分離爪が、上記感光体周面に所定の圧力で当接することによって、感光体周面上に密着搬送された転写材を感光体から分離する転写材分離装置が知られている。

これらの従来の転写材分離装置は、例えば、特許文献１に開示されているように、分離爪を支持軸とスプリングと回動規制ピンにより定位置で一定角度回動可能に支持することにより、分離爪の振動による感光体ドラムからの離れを無くして転写材ジャム発生を防止するように構成されている（図９）。即ち、この転写材分離装置は、図１０に示すように、分離爪２が感光体ドラム３に圧接した状態では、制限ピン９が円周切溝８の両側端の間に位置し、分離爪２はバネ６の力により感光体ドラム３に押し付けられている。

特開昭６０−１３０７７９号公報

しかしながら、上述した分離爪の場合、例えば定着ローラ表層部には定着性・分離性向上のためにゴム層や樹脂皮膜が施されているが、定着ローラは分離爪に当接しながら回転するので、摺擦により定着ローラ表層部に削れ・傷を発生させてしまうことがあった。そのため、特開平６−２０２５１９号公報に開示されているように、分離爪の当接の際の衝撃及び当接部における経時的変化により定着ローラ表層を損傷させることのない装置が提案されている。

又、特開平０７−１９９７１１号公報に開示されているように、分離爪による定着ローラへの損傷を低減するため、分離爪の定着ローラへの当接・解除或は当接力加減が可能な装置が提案されている。

しかし、これらの発明の場合には、何れも応答性の点で劣るため、高速機への適応が困難であったり、装置も大型化してしまうといった問題があった。

又、上述した定着分離爪の場合には、複写機本体のレジ部において転写材の画像に対する搬送遅れや読み込み時の画像ズレ等の理由により転写材の先端までトナーが載ってしまうと、分離爪によって定着ローラから転写材の先端部を分離することができず、定着部において分離不良ジャムしてしまうことがあった。そのため、特開２００３−１５００１８号公報に開示されているように、転写材上のトナー画像位置を検知する手段を転写手段後から定着器の間に設け、先端余白が一定値を超えた場合に次の転写時の画像位置を変更するといった装置も提案されている。

又、従来の分離爪の場合には、転写材を例えば定着ローラから分離する際に、転写材先端が分離爪に衝突するため、瞬間的に分離爪の定着ローラへの当接圧が増加する。特に、転写材として厚紙が搬送されてくると、その傾向は顕著である。これにより、定着ローラの傷が発生したり、寿命が低下するといった問題もあった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、高速機にも適応可能な高応答な分離爪を提供すること、そして、転写材の状態によってジャムを発生させることなく、ダウンタイムを低減し、生産性向上を図ることである。又、定着ローラと感光ドラムの長寿命化を図ることである。

上記目的を達成するため、本発明は、画像形成装置に組み込まれた回転体と、前記回転体から記録媒体を分離する分離手段とを備えた画像形成装置において、前記分離手段が圧電体で構成され、電圧印加により前記回転体に対する当接圧を調整することが可能であることを特徴とする。

又、画像形成装置に組み込まれた回転体と、前記回転体から記録媒体を分離する分離手段とを備えた画像形成装置において、記録媒体の状態を検知する検知手段を備え、前記分離手段は、前記検知手段の結果に基づいて前記回転体に対する当接圧を調整することが可能であることを特徴とする。

更に、画像形成装置に組み込まれた回転体と、前記回転体から記録媒体を分離する分離手段とを備えた画像形成装置において、前記分離手段が圧電体で構成され、前記分離手段は前記回転体からの記録媒体の分離を検知することが可能であり、前記分離手段はその検知結果に基づいて電圧印加により前記回転体に対する当接圧を調整することが可能であることを特徴とする。

本発明によれば、定着ローラ等に当接する分離爪をバイモルフ型の構成とし、電圧印加により定着ローラへの当接圧を制御可能としたので、高応答で分離爪の当接圧の制御を行うことが可能となり、高速機へ適応可能な分離爪を提供することができる。

又、転写材の状態、特には先端余白量に応じて分離爪の当接圧を制御可能としたので、分離爪部におけるジャムを低減させることができ、画像形成装置本体のダウンタイム低減と生産性向上を実現させることが可能となる。又、定着ローラと感光ドラムの長寿命化を実現させることが可能となる。

＜実施の形態１＞
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態１を例示的に詳しく説明する。

（全体構成）
先ず、実施の形態の画像形成装置の全体構成について説明する。図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す断面図である。

画像形成装置１０は、プリンタ１００とその上部に配置されたイメージリーダ２００とから構成されている。

イメージリーダ２００は、原稿の画像を読み込むためのスキャナ部５０と、セットした原稿を搬送しながらスキャナ部５０に供給する原稿給送部６０とを備え、原稿給送部６０は、装置奥側に設けられたヒンジ（図示せず）によりスキャナ部５０の上部に装着され、スキャナ部５０に対して開閉可能に構成されている。原稿給送部６０の詳細な構成及び作用は従来周知のものと同様であるので詳しい説明を省略するが、その原稿積載トレイ６１上にセットされた原稿束（図示せず）は、下側から１枚ずつコンタクトガラス上に搬送され、スキャナ部５０による読み取り操作が終了した原稿は、原稿排出トレイ６２上に排出される。

プリンタ１００の中央部には画像形成部１が配置されており、この画像形成部１は、周知の電子写真方式によるプリントエンジンとして構成され、感光ドラム４２、現像器６、転写帯電器７、定着装置１５１、レーザ書き込み装置４等を内蔵している。ここで、画像形成部１に搬送されたシートは、感光ドラム４２に形成されたトナー像を転写され、定着装置１５１へと搬送されていき、定着ローラ４０により熱定着される。その過程で、転写部と定着装置１５１との間に画像読み取りセンサ８１が配設されており、転写済みのシートの先端位置とシート上の画像先端位置を検知している。即ち、先端余白を検知している（図５）。図７は先端余白を説明する図である。

又、プリンタ１００の下部には、上述の画像形成部１にシートを給送するシート給送部２が配置されている。このシート給送部２には、装置本体に対して引き出し可能に配置された上下２段のシート積載カセット２７，２８を備えている。

（定着装置１５１の構成）
図２は図１の複写機のプリンタ１００に備えられた定着装置１５１の概略構成を示す模式的断面図である。

定着装置１５１は、図２に示すように、定着ローラ４０と、ヒータＨと、加圧ローラ１０２と、サーミスタ２０３と、分離爪１０３とを備えており、プリンタ１００の内部に制御手段たる電力制御回路及び温調制御回路（共に図示せず）を備える制御部を備えている。

定着ローラ４０は、商用電源等の電源から電力を供給し発熱するヒータＨが内部に配設され、アルミニウム等の芯金の上に非粘着性樹脂やゴムで被覆されており、矢印で示す方向に回転されるようになっている。定着ローラ４０の外周面にはサーミスタ２０３が接触配設され、その検出信号を温度制御回路に送って、定着ローラ４０の外周面の温度を目標定着温度であるトナー溶融温度に保持するようになっている。

加圧ローラ１０２は、表面にシリコンゴム等の弾性体の比較的厚い層の被覆を有し、定着ローラ４０に圧接され未定着像Ｔを担持するシートＰを挟持搬送するようになっている。定着ローラ４０及び加圧ローラ１０２の前方には、入口ガイド２２０が配設されており、公知の電子写真プロセスによりトナー像Ｔが形成されたシートＰを、入口ガイド２２０の上面に沿って定着ローラ４０及び加圧ローラ１０２のニップヘと案内せしめるようになっている。

これにより、上記ニップを通過するシートＰ上の未定着像は定着ローラ４０及び加圧ローラ１０２に加熱及び加圧されて上記転写材Ｐ上に定着される。又、上記ニップよりも上記シートＰの搬送方向前方には搬送路２２１が設けられており、不図示の外部トレイ上に排出される。

更に、定着ローラ４０の表面のオフセットトナーを除去するためにウェブクリーニング装置２０５が定着ローラ４０の周りに配設される。ウェブクリーニング装置２０５は、定着ローラ４０の表面に押し付けられながら移動するクリーニングウウェブ２０６と、ウェブ２０６を供給する供給ローラ２０７と、ウェブ２０６を巻き取る巻取ローラ２０８と、クリーニングウェブ２０６を定着ローラ４０の表面に押圧する押圧ローラ２０９とを有している。

（分離爪の構成）
図４は分離爪の詳細を示す断面図である。分離爪１０３は、バイモルフ型圧電素子で構成され，定着ローラ４０の表面に付着して定着ローラ４０の周りに巻き付こうとする転写材Ｐを定着ローラ４０から分離する機能を有する片持状のものであり、定着ローラ４０の長さ方向に複数個配設されている。

ここで、バイモルフ型圧電素子の動作原理について説明する。

図３はこのバイモルフ型圧電素子の動作原理を説明する図で、バイモルフ圧電素子１４は、アルミニウム又は鋼で製作された弾性体１０を有し、又、該弾性体１０の表面には、圧電素子１１，１２が配設されている。そして、前記弾性体１０の片端は支持部材２３に固定された片持ち梁の構造を有している。

又、弾性体１０と圧電素子１１，１２との間には直流電源１３が接続されている。尚、圧電素子は印加される電圧の種類により収縮、伸張する性質がある。従って、図３では弾性体１０の上面が伸縮し、下面が伸張している。即ち、圧電素子１１と圧電素子１２とに印加されている電圧の正負の関係が逆になっている。尚、電源の極性を反対にするとそれぞれ逆の方向に曲がる。又、電源を交流にするとバイモルフ型圧電素子１４は交流電源の周波数で振動する。更に、電源を外して、バイモルフ型圧電素子１４に外力を加えて強制的に振動させると、圧電素子の両端には交流電圧が発生する。この交流電圧の周期は、外力の周期と同じである。

分離爪１０３は弾性体３４を有し、その表面には圧電素子３１，３２が配設されている。弾性体３４の基部は支持部材３５に固定され、片持状構成になっている。分離爪１０３の先端部には、樹脂部３３が配設されている。この樹脂部３３は、ポリイミドやポリペンズイミダソールの上にＰＦＡ等のフッ素樹脂をコーティングしたものである。そして、この分離爪１０３は圧電素子３１，３２に電圧を印加することにより、分離爪１０３の先端部が矢印Ａ方向に移動可能となっている。この印加電圧の値を調整することにより、例えば定着ローラ４０への当接力を調節することが可能となっている。

通常の画像形成動作時には、所定の電圧が圧電素子３１，３２に加えられており、所定の当接圧により定着ローラ４０へ当接している。又、画像形成装置１０が待機状態にあるときには、圧電素子３１，３２に対しての電圧印加は行われず、定着ローラ４０から離間するようになっている。

又、本構成の分離爪１０３によれば、高応答で制御を行うことが可能であるため、高速に当接圧の制御を行うことができる。

（分離爪の制御）
次に、実際の分離爪の制御について説明する。

図６は分離爪の制御を示すフローチャートである。

感光ドラム４２によりトナーを転写された転写済みシートは、画像読み取りセンサ８１により、先端余白量の検知が行われる。先端余白量の検知結果が予め定められた先端余白値と同じか又は大きい場合には、分離爪１０３の制御は特に行わず、所定の当接力のまま分離爪１０３は定着ローラ４０に当接している。先端余白量の検知結果が予め定められた先端余白値よりも小さい場合には、分離爪１０３部においてジャムの発生する確率が高くなるため、その検知結果に基づいた印加電圧値を算出し、分離爪１０３の圧電素子３１，３２に対して電圧印加を行うことにより、分離爪１０３の定着ローラ４２への当接力を増加させる。そして、シート先端が分離爪１０３を通過した後、圧電素子３１，３２への印加電圧を所定の値に戻す。

上述したような先端余白量が所定の先端余白値よりも小さくなってしまう原因としては以下の場合が考えられる。

レジローラ３にクラッチを使用している場合に、耐久や異物混入によるレジクラッチの滑り又はレジローラの細り等により、シートが実際より遅れて進み、転写時に先端余白がばらついてしまうのである。

又、上述した先端余白量が所定値よりも小さい場合に算出する電圧値は、不図示のＲＯＭにデータとして格納されている。

又、上述の説明においては画像読み取りセンサ８１により先端余白量の検知を行ったが、レジローラ３と感光ドラム４２との間にセンサを配置して、シート先端レジ合わせを行った後で、且つ、画像書き込み直前のシート先端位置を検知し、感光ドラム４２上に書き込んだ画像先端位置とを比較することにより先端余白量を算出するようにしても良い。

又、上述した説明では、先端余白量を検知して分離爪１０３の当接圧を調節するようにしたが、シートが定着装置１５１により搬送されていないときには、分離爪１０３による定着ローラ４０への当接圧をアクティブに制御することにより、定着ローラ４０の寿命を向上させることが可能になる。具体的に説明すると、シートが搬送されてきていないときは当接圧が小さくなるように圧電素子３１，３２に対して電圧印加を行い、又、シートが定着装置１５１中を搬送されているときには、所定の当接圧となるように圧電素子３１，３２に対して電圧印加を行うように制御する。

又、上述の説明によれば、シートの先端余白量を検知して、その検知結果により分離爪１０３の制御を行ったが、画像形成装置１０内に水分量検知手段、温度検知手段、湿度検知手段、シート厚み検知手段、シート重量検知手段、シートサイズ検知手段等を配設することにより、それら各手段の検知結果に基づいて分離爪１０３の制御を行うようにしても良い。例えば、湿度検知手段により検知した湿度が高湿度環境であった場合には、シートのカールが大きくなってしまい、定着ローラ４０に巻き付き易くなってしまうため、分離爪１０３の当接圧が増加するように制御する。又、シートサイズ検知手段によって、幅の狭いシートが搬送されていることを検知した場合には、複数ある分離爪１０３のうち使用しない分離爪１０３については、定着ローラ４０から離間させるように制御する。

又、上述した説明によれば、定着装置１５１についての説明を行ったが、感光ドラム４２についても同様である。但し、感光ドラム４２の場合には、先端余白量による制御は行う必要はなく、温度検知手段、湿度検知手段、シート厚み検知手段等の検知手段により、感光ドラム４２に当接する分離爪の制御を行うようにする。感光ドラム４２に当接する分離爪の場合には、特に低湿度環境での薄紙の分離が困難であるため、低湿度又は薄紙を検知した場合に、分離爪の当接圧を増加させるべく印加電圧の制御を行う。

＜実施の形態２＞
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態１を例示的に詳しく説明する。

画像形成装置本体の構成については実施の形態１で説明した構成と同一であるため、詳細な説明については省略する。又、分離爪の構成についても実施の形態１で示した構成と同一である。

図８は本実施の形態２における分離爪の制御を説明する図である。感光ドラム４２においてトナー像を転写されたシートＰは、定着装置１５１へと搬送される。シートＰ先端が分離爪１０３に到達し、圧電素子３１にシート先端が触れると圧電効果により電圧が発生する。この電圧を電圧検知回路１３２により検知し、ＣＰＵ１３０により補正電圧値の算出を行う。この算出は、ＣＰＵ１３０内のＲＯＭ１３１内に予めデータとして格納されており、その値をＣＰＵ１３０が取り込む。そして、算出された補正電圧値を分離爪１０３の圧電素子３１，３２に印加することにより、分離爪１０３の定着ローラ４０への当接力を低減させる。

以上の制御は、特に搬送されるシートＰが厚紙の場合に行われる。シートＰの厚みに関しては、不図示の操作部からの入力によって検知される。又は、画像形成装置１０内に配設された不図示のシート厚み検知手段によって検知される。

分離爪１０３の構成をこのようにすることで、新たな検知手段を付加することなく、分離爪１０３によるシートの自己検知を行うことが可能であり、且つ、当接圧の自己調整を行うことができる。

又、上述の説明によれば、定着装置１５１の分離爪１０３について説明を行ったが、感光ドラム４２の分離爪についても同様である。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す断面図である。 定着装置の概略構成を示す模式的断面図である。 バイモルフ型圧電素子の動作原理を説明する図である。 分離爪の詳細を示す断面図である。 本発明の実施例を示す図である。 分離爪の制御を示すフローチャートである。 本発明の実施例を示す図である。 本実施の形態２における分離爪の制御を説明する図である。 本発明の従来例を示す図である。 本発明の従来例を示す図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
３１ 圧電素子
３２ 圧電素子
３３ 樹脂部
３４ 弾性体
３５ 支持部材
４０ 定着装置
４２ 感光ドラム
８１ 画像読み取りセンサ
１００ プリンタ
１０３ 分離爪
１３０ ＣＰＵ
１３１ ＲＯＭ
１５１ 定着装置
２００ イメージリーダ

Claims (19)

1. 画像形成装置に組み込まれた回転体と、前記回転体から記録媒体を分離する分離手段とを備えた画像形成装置において、
   前記分離手段が圧電体で構成され、電圧印加により前記回転体に対する当接圧を調整することが可能であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記回転体は、前記記録媒体上に転写された未定着トナーを定着する熱定着ローラであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記回転体は、表面にトナー像の形成される像担持体であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記分離手段は、片持状に構成されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記分離手段は、前記回転体に対して接離する機能を有することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の画像形成装置。
6. 前記分離手段は、オフラインの場合には前記回転体に対して離間するように構成されることを特徴とする請求項１又は５記載の画像形成装置。
7. 画像形成装置に組み込まれた回転体と、前記回転体から記録媒体を分離する分離手段とを備えた画像形成装置において、
   記録媒体の状態を検知する検知手段を備え、前記分離手段は、前記検知手段の結果に基づいて前記回転体に対する当接圧を調整することが可能であることを特徴とする画像形成装置。
8. 前記分離手段は、圧電体で構成されていることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
9. 前記検知手段は、画像形成済みの記録媒体の先端部分の余白量を検知する先端余白検知手段であることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
10. 前記検知手段は、記録媒体の水分量を検知する水分量検知手段であることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
11. 前記検知手段は、画像形成装置内の温度を検知する温度検知手段であることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
12. 前記検知手段は、画像形成装置内の温度を検知する湿度検知手段であることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
13. 前記検知手段は、記録媒体の厚みを検知する厚み検知手段であることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
14. 前記検知手段は、記録媒体の重量を検知する重量検知手段であることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
15. 前記検知手段は、記録媒体のサイズを検知するサイズ検知手段であることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
16. 前記先端余白検知手段による出力結果を基に、先端余白量が所定値よりも小さい場合には、前記分離手段に対して当接圧を増加させるべく電圧を印加することを特徴とする請求項７又は９記載の画像形成装置。
17. 画像形成装置に組み込まれた回転体と、前記回転体から記録媒体を分離する分離手段とを備えた画像形成装置において、
    前記分離手段が圧電体で構成され、前記分離手段は前記回転体からの記録媒体の分離を検知することが可能であり、前記分離手段はその検知結果に基づいて電圧印加により前記回転体に対する当接圧を調整することが可能であることを特徴とする画像形成装置。
18. 記録媒体として厚紙が搬送されてきた場合に前記回転体に対する当接圧を調整することを特徴とする請求項１７記載の画像形成装置。
19. 前記当接圧の調整は、当接圧を低減させることを特徴とする請求項１７又は１８記載の画像形成装置。

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