JP2006195039A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 定着を終えて排出される用紙上に塊状のトナーが落下・付着するのを防止するようにした定着装置。
【解決手段】 ニップ部Ｎの用紙排出側の定着部材９１又は加圧部材９２の周面に、当接または僅かに離間させて分離爪９３ａ又は分離板から成る分離手段９３を設置し、分離手段９３には振動を発生する振動付与手段９５を設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、トナー像を保持した用紙を加熱・加圧して定着を行う定着装置、及びかかる定着装置を用いたプリンタ、複写機等の画像形成装置に関する。

トナー像を保持した用紙の定着には、加熱を行う定着部材と、定着部材に圧接してニップ部を形成する加圧部材とから成る定着装置が用いられ、ニップ部を通過する間に加熱・加圧して定着することが行われる。定着部材としては、定着ローラや定着ベルトが用いられ、加圧部材としても、加圧ローラや加圧ベルトが用いられる。

トナー像を保持した用紙は、ニップ部を通過する間にトナーは用紙に溶融・固着する定着がなされるが、用紙がニップ部から排出する際、用紙の搬送路から外れて、定着部材や加圧部材に巻き付く事故が発生する。

かかる事故を防止し、用紙を定着部材や加圧部材から剥離させるために、ニップ部の用紙排出側の定着部材又は加圧部材の周面に、当接または僅かに離間させて分離爪又は分離板から成る分離手段を設置している。

分離爪又は分離板の先端部は、定着部材表面に接触していると、用紙の分離性は良好であるが、接触圧が大きいと定着部材表面を傷付ける可能性がある。かかる理由から、分離爪や分離板の先端部を僅かに離間させたり、バネを用いて低荷重で定着部材表面に接触することがなされている。

分離手段、特に分離手段の先端部にはトナーが付着し易く、ある程度蓄積されたトナーは、定着を終えて排出される用紙上に塊状となって落下、付着し、画像を汚染する。従来は分離手段の表面に離型性を向上させる加工を実施したり、離型性を有した材料を使用することがなされて来た。しかし、かかる対策によっては充分な効果は得られなかった。

特許文献１には、転写材（用紙）の分離性能を損なうことなく、転写材におけるオイル染みの発生を防止することを目的として、分離部材に沿って摺動する清掃パッドを設けたり、分離部材にエアーを吹き付けるノズルを設けることが記載されている。
特開平８−１６０１８号公報

本発明は、分離部材に付着・蓄積したトナーを落下させる機能を有した定着装置、及びかかる定着装置を備えた画像形成装置で、定着を終えて排出する用紙上にトナーが落下するのを避けるように制御がなされる画像形成装置を提供することを目的とする。

前記の本発明の目的は、下記の請求項に記載の発明により達成される。
（請求項１）
定着部材及び加圧部材によってニップ部を形成し、該ニップ部を通過するトナー像を保持した用紙を加熱・加圧して定着を行う定着装置において、
前記ニップ部の用紙排出側の前記定着部材又は加圧部材周面に、当接または僅かに離間させて分離爪又は分離板から成る分離手段を設置し、
該分離手段には振動を発生する振動付与手段を設けたことを特徴とする定着装置。
（請求項２）
像形成手段によって像担持体上に形成したトナー像を用紙上に転写し、該用紙上に転写したトナー像を、請求項１に記載した定着装置によって定着する画像形成装置において、
分離手段に設けた振動付与手段は、制御手段によって振動付与の作動制御がなされることを特徴とする画像形成装置。
（請求項３）
用紙が定着装置のニップ部を通過後、次の用紙が到達するまでの間に、前記振動付与手段が作動するよう制御がなされることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
（請求項４）
定着ヒータの通電が開始され、予め設定された定着温度に達するまでの間に、振動付与手段が作動するよう制御がなされることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。

請求項１記載の発明によるときは、分離部材に付着・蓄積したトナーを、分離部材に振動を与えることによって落下させる機能をもった定着装置が提供されることとなった。

請求項２記載の発明によるときは、定着装置の分離部材に付着・蓄積したトナーを落下させるタイミングの制御がなされる画像形成装置が提供されることとなった。

請求項３、４記載の発明によるときは、定着装置の分離部材に付着・蓄積したトナーは定着を終えて定着装置から排出される用紙が通過する時点以外で落下するよう制御がなされるので、定着を終えて排出される用紙は落下トナーによって汚染されることがなくなる効果が生じる。

（１） 本発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。

本発明にかかわる定着装置を備える画像形成装置について、図１に示す構成図にて以下に説明する。

図１において、画像形成装置ＧＳは、画像形成装置本体ＧＨと画像読取装置ＹＳとから構成される。

画像形成装置本体ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、ベルト状の中間転写体６と給紙搬送手段及び後述する定着装置１７とからなる。

画像形成装置本体ＧＨの上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２から成る画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置２０１の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。この際、原稿台上から搬送される原稿Ｄは、光沢レベル選択手段として用いられる光沢度レベル検出センサＰＫａにより、原稿画像の光沢度、および原稿画像のモノクロ、カラーの判別や両面画像の判別が行われる。

ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行い、一旦メモリに記憶された後、画像書き込み部（露光手段）３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに信号を送る。

イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、像担持体としての感光体ドラム１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段８Ｙを有する。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、像担持体としての感光体ドラム１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段８Ｍを有する。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、像担持体としての感光体ドラム１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段８Ｃを有する。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋは、像担持体としての感光体ドラム１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段８Ｋを有する。帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光装置３Ｃ及び帯電手段２Ｋと露光装置３Ｋとは、潜像形成手段を構成する。

４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の、小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する現像装置である。

中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。

画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に転写手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ及び７Ｋにより逐次転写されて（１次転写）、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された転写材としての記録紙Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、レジストローラ２３等を経て、転写手段７Ａに搬送され、記録紙Ｐ上にカラー画像が転写される（２次転写）。カラー画像が転写された記録紙Ｐは、定着装置９に形成される加圧ニップ部Ｎ（図２参照、図１には不図示）において記録紙Ｐが挟持され、熱と圧力とを加えることにより記録紙Ｐ上のカラートナー像（或いはトナー像）が定着されて記録紙Ｐ上に固定され、排紙経路側の排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。

両面画像形成時には、一方の面（表面）にカラー画像（カラートナー像）が形成され、定着装置９から排出された記録紙Ｐは、分岐手段２６によりシート排紙路から分岐され、それぞれ給紙搬送手段を構成する、下方の循環通紙路２７Ａを経て、再給紙機構（ＡＤＵ機構）である反転搬送路２７Ｂにより表裏を反転され、再給紙搬送部２７Ｃを通過して、給紙ローラ２２Ｄにおいて合流する。反転搬送（循環反転搬送）された記録紙Ｐは、タイミングローラ２３を経て、再度２次転写ローラ７Ａに搬送され、記録紙Ｐの他方の面（裏面）上にカラー画像（カラートナー像）が一括転写される。カラー画像が転写された記録紙Ｐは、定着装置９により定着処理され、排紙経路側の排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。

一方、転写手段７Ａにより記録紙Ｐにカラー画像を転写した後、記録紙Ｐを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング手段８Ａにより残留トナーが除去される。

（２） 本発明の画像形成装置に用いられる定着装置について、図２に示す断面図を用いて以下に説明する。

図示する定着装置９は、互いに圧接されてニップ部Ｎを形成し、矢印方向に回転する定着ローラ９１と、加圧ローラ９２とを含んで構成されている。

定着ローラ９１は、円筒状芯金９１ａ内にハロゲンヒータ９１Ｈを内蔵し、芯金９１ａの表面にはテフロン（登録商標）層がコーティングされたり、シリコンゴム層が形成されて更にその上にテフロン（登録商標）層が形成される。また、加圧ローラ９２は、円筒状芯金９２ａの表面に離型性の高いシリコンゴム層を形成し、或いはそのシリコンゴム層の表面にテフロン（登録商標）チューブを被覆して構成されている。

定着ローラ９１の上方には、クリーニング部材９８、オイル塗布部材９９が設けられていて、定着ローラ９１周面のクリーニングを行うと共にシリコンオイルの塗布が行われる。

また、ニップ部Ｎの用紙排出側の定着ローラ９１、加圧ローラ９２の周面に、当接または僅かの間隙をもって分離爪又は分離板から成る分離手段９３、９４が配設されていて、ニップ部Ｎから排出される用紙がローラに巻き付いて用紙の搬送事故が発生するのを防止している。

本実施例の分離手段９３は、中心９３ｂを揺動中心として分離爪９３ａが設けられていて、分離爪９３ａは付勢バネ９３ｃによって定着ローラ９１ａに当接する方向に付勢され、ストッパ９３ｄによって分離爪９３ａの爪先が定着ローラ９１周面に軽荷重をもって当接する位置に規制している。なお、分離爪９３ａには耐熱性を有したポリアミドイミド成形品や、薄肉の金属板等が用いられる。

分離爪９３ａには、振動付与手段９５が設けられていて、振動によって分離爪９３ａに付着したトナーや紙粉等を強制的に落下させる構成となっている。ここで振動付与手段が与える振動は、周波数１０〜１０００サイクルの振動で、振幅は分離爪９３ａの先端位置で０．５〜２．０ｍｍ程度となる振動が付着トナーを落下させるのに有効である。

振動付与手段９５としては、電磁的あるいは機械的手段が用いられる。電磁的手段によるときは、電動モータ軸に重心を偏らせた重りを取り付け、回転させることにより振動を発生させる等の手段が用いられる。また機械的手段によるときは、例えば図３に示す振動付与手段９５が用いられる。

図示した振動付与手段９５には、モータに直結して矢印方向に回転するカム９５ａを用い、分離爪９３ａに一体的に設けた突子９３ｅをカム９５ａのカム面に当接するように構成している。カム９５ａのカム形状を歯形形状とすることにより、鋸歯状波の振動が分離爪９３ａに付与され、かかる波形の振動によって、分離爪９３ａには付着したトナーは確実に落下する。

（３） 図４には電気制御系の概要を示している。１１０は演算制御処理を行うＣＰＵで、ＲＯＭ１１１、ＲＡＭ１１２を接続している。ＲＯＭ１１１には、演算基礎データをはじめ画像形成プログラム、振動付与手段作動プログラムを記憶していて、ＣＰＵ１１０はインターフェース１２０を介して外部機器に接続されている。

インターフェース１２０の入力側には、用紙の搬送を検知する用紙センサＳＰ１、排紙センサＳＰ２や、定着ローラ９１の表面温度を検知する温度センサＳ（Ｔ）等が接続されている。また、インターフェース１２０の出力側には、帯電手段２Ｙ（Ｍ、Ｃ、Ｋ）、露光手段３Ｙ（Ｍ、Ｃ、Ｋ）、現像手段４Ｙ（Ｍ、Ｃ、Ｋ）等の画像形成手段と、定着装置９内の分離手段９３に振動を付与する振動付与手段９５が接続されていて、振動付与手段はＣＰＵ１１０によって作動の制御がなされる。

（実施例１）
本実施例は、用紙が定着装置９のニップ部Ｎを通過後、次の用紙がニップ部Ｎに到達するまでの間に、振動付与手段９５が作動するような制御を、ＣＰＵ１１０はＲＯＭ１１１に記憶された振動付与手段作動プログラムを呼び出して行う。

本実施例では、ニップ部Ｎの上流側に位置した用紙センサＳＰ１と、ニップ部Ｎに近接して位置した下流側の排紙センサＳＰ２からの検知情報に基づいて、ＣＰＵ１１０は振動付与手段９５の作動の制御を行っている。即ち、連続コピーがなされている間は排紙センサＳＰ２が用紙の後端検知を行うと、ＣＰＵ１１０は振動付与手段９５の作動開始を指示し、用紙センサＳＰ１が次の用紙の先端検知してより所定時間（用紙先端が用紙センサＳＰ１を通過してよりニップ部Ｎに到達するまでの時間よりも若干少ない時間）経過した時点で作動終了を指示する。

本実施例では、用紙の搬送速度は２２０ｍｍ／ｓｅｃであって、用紙後端と次の用紙の先端との間の時間間隔は約０．５ｓｅｃであって、振動付与手段９５の作動時間は０．３ｓｅｃに制御している。

なお、振動付与手段９５の作動制御は上記に説明した作動制御に限定されるものではなく、例えば排紙センサＳＰ２の後端検知より所定時間（本実施例においては０．３ｓｅｃ）の間作動するよう制御するものであってもよい。

本実施例においては、用紙と次の用紙が搬送される間に振動付与手段９５が作動して分離爪９３ａに付着していたトナーを落下させるので、定着を終えた用紙は汚染されることなく機外に出される。

（実施例２）
本実施例は、定着ヒータ９１Ｈの通電が開始され、予め設定された定着温度に達するまでの間に、振動付与手段９５が作動するような制御を、ＣＰＵ１１０はＲＯＭ１１１に記憶された振動付与手段プログラムを呼び出して行う。

本実施例では、ＣＰＵ１１０は操作盤１３０上の電源スイッチ又はスタート釦がＯＮしたのを検知すると、直ちに温度センサＳ（Ｔ）により定着温度を検知し、検知した定着温度が規定の定着温度、例えば１８０℃より低いときはＣＰＵ１１０はヒータ９１ＨをＯＮとし、温度センサＳ（Ｔ）による検知温度が規定の定着温度となるまでヒータ９１ＨのＯＮの状態を持続する。本実施例においては、ＣＰＵ１１０はヒータ９１ＨがＯＮの状態の間に予め設定した設定時間、例えば２ｓｅｃの間、振動付与手段９５が作動するよう制御を行う。

本実施例では、トナー像を保持した用紙が定着装置９に到達する以前に、振動付与手段９５が作動して先に分離爪９３ａに付着していたトナーを落下させるので、新たに定着を終えた用紙は汚染されることなく機外に排出される。

画像形成装置の構成図 本発明の定着装置の断面図 分離手段と振動付与手段とを示す説明図 電気制御系の概要を示すブロック図

符号の説明

９ 定着装置
９１ 定着ローラ
９２ 加圧ローラ
９３、９４ 分離手段
９３ａ 分離爪
９５ 振動付与手段
１００ 制御部
１１０ ＣＰＵ
Ｎ ニップ部

Claims (4)

1. 定着部材及び加圧部材によってニップ部を形成し、該ニップ部を通過するトナー像を保持した用紙を加熱・加圧して定着を行う定着装置において、
   前記ニップ部の用紙排出側の前記定着部材又は加圧部材周面に、当接または僅かに離間させて分離爪又は分離板から成る分離手段を設置し、
   該分離手段には振動を発生する振動付与手段を設けたことを特徴とする定着装置。
2. 像形成手段によって像担持体上に形成したトナー像を用紙上に転写し、該用紙上に転写したトナー像を、請求項１に記載した定着装置によって定着する画像形成装置において、
   分離手段に設けた振動付与手段は、制御手段によって振動付与の作動制御がなされることを特徴とする画像形成装置。
3. 用紙が定着装置のニップ部を通過後、次の用紙が到達するまでの間に、前記振動付与手段が作動するよう制御がなされることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 定着ヒータの通電が開始され、予め設定された定着温度に達するまでの間に、振動付与手段が作動するよう制御がなされることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。

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