JP2008003277A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録材の加熱部材からの分離を確実にするとともに、分離エアの吹きつけにより、加熱部材の温度が低下するのを抑制する。
【解決手段】記録材の先端部の画像濃度が所定値以上のとき、又は縁なし画像場合にのみ分離エアの吹きつけを行う。
【選択図】図５

Description

本発明は電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、定着装置における記録材の分離技術に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、トナー像を加熱部材と加圧部材間のニップに通し、該ニップを通過する際に熱と圧力とにより、トナー像を記録材に定着することが行われる。

定着の際に溶融したトナーは記録材を加熱部材に接着させる作用を有するために、記録材は加熱部材に巻き付く傾向があり、巻き付き防止の技術が開発されている。

最も広く用いられている巻き付き防止技術は分離爪を用いたものであり、分離爪の先端を加熱部材の表面に接近させて設けるか又は軽く接触させることにより、記録材を加熱部材から分離する。

しかしながら、分離爪を用いた分離では、分離爪の先端が摩耗して分離性能が変化したり、加熱部材の表面を傷つけるという問題がある。

近年画像形成装置の性能が向上し、速度が上がった結果、定着装置における記録材の搬送速度が高くなって、定着におけるニップ圧を高くする必要が生じている。ニップ圧が高くなると巻き付きが起きやすく、巻き付き防止の条件が厳しくなってきており、分離爪における前記問題が目立つようになってきている。

このような問題に対する対策として、分離位置において、記録材の先端にエアを吹き付けるエア分離が提案されている（特許文献１）。

また、特許文献２では、記録材の先端部における画像濃度を検知し、画像濃度が所定値以上のときに、余白面積を広く設定して記録材先端部にトナー付着部を作らないことにより、巻付きを防止することが提案されている。
特開２００５−２５８０３５号公報 特開２０００−４７５１５号公報

特許文献１の方法では、記録材が定着装置を通過する度に、エアの吹きつけが行われるために、エアにより加熱部材から熱が奪われて加熱部材の温度が低下するという問題がある。実験例では、２０枚の画像形成において２０℃の温度低下があった。このような温度低下を補うために、定着装置の消費電力がアップし、消費電力が増加して望ましくない。

また、特許文献２の方法では、画像の位置がずれるか又は画像の一部が欠けるという問題がある。特に、画像先端部の濃度により画像の先端の位置が変わることになり、多数枚の画像を形成する場合に、画像位置がばらついて望ましくない。

本発明は、記録材の巻き付きを防止する従来技術における前記に説明した問題を解決することを目的とする。

前記目的は下記の発明により達成される。
１．
加熱部材、該加熱部材に圧接し、ニップを形成する加圧部材及び前記ニップにおける下流端部にエアを吹き付けるエア吹きつけ手段を有する定着装置を備えた画像形成装置において、
記録材の先端部の画像濃度を検知する画像濃度検知手段及び前記エア吹きつけ手段を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記画像濃度検知手段により検知された画像濃度が所定値以上のとき、又は画像先端に余白を設けない画像形成モードのときにのみ、前記エア吹きつけ手段を作動させることを特徴とする画像形成装置。
２．
前記制御手段は、前記画像濃度に応じて吹きつけるエアの風量を制御することを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
３．
前記制御手段は、前記画像濃度に応じて吹きつけ手段による吹きつけ時間長を制御することを特徴とする前記１又は前記２に記載の画像形成装置。
４．
前記エア吹きつけ手段は送風手段及びノズルを有し、前記送風手段は、前記加熱部材の温度分布制御のための送風手段としても用いられることを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
５．
記録材を前記加熱部材から分離する分離爪を有することを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

本発明により、定着装置を通過する記録材の全てに対して分離エアを吹き付けるのではなく、巻き付きやすい画像の場合にのみ分離エアを吹き付けるので、加熱部材の温度低下が少なく、しかも、巻き付きを確実に防止することができる。また、画像濃度又は先端濃度に応じて、吹きつけエア量を変えるので、記録材を更に確実に分離することができる。

以下図示の実施の形態により本発明を説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。

図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。

図示の画像形成装置は、４組の画像形成ユニット１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｂｋが中間転写体である中間ベルト１４ａに沿って設けられた構成のタンデム方式のカラー画像形成装置である。

各画像形成ユニット１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｂｋは、円筒状の基体の外周面上に導電層および有機感光体（ＯＰＣ）よりなる光導電体層が形成されたものであって、図示しない駆動源からの動力により、あるいは中間ベルト１４ａに従動し、導電層が接地された状態で反時計方向に回転される感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋと、スコロトロン帯電器よりなる、感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの移動方向に対して直交する方向に配設されてトナーと同極性のコロナ放電によって、当該感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの表面に一様な電位を与える帯電手段１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋと、例えばポリゴンミラーなどによって感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの回転軸と平行に走査を行い、一様に帯電された感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの表面上に画像データに基づいて像露光を行うことにより潜像を形成させる露光手段１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂｋと、回転する現像スリーブ１３１Ｙ、１３１Ｍ、１３１Ｃ、１３１Ｂｋを備え、この上に保持されたトナーを感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの表面に搬送する現像手段１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｂｋとを有する構成とされている。

ここで、画像形成ユニット１００Ｙにより黄色のトナー像が形成され、画像形成ユニット１００Ｍによりマゼンタ色のトナー像が形成され、画像形成ユニット１００Ｃによりシアン色のトナー像が形成され、画像形成ユニット１００Ｂｋにより黒色のトナー像が形成される。

このような画像形成装置においては、各画像形成ユニット１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｂｋの感光体ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋ上に形成された各色のトナー像が、タイミングを合わせて搬送される転写材Ｐ上に転写手段１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｂｋにより順次転写して重ね合わせられることにより、カラートナー像が形成され、２次転写手段１４ｂにおいて転写材Ｐ上に一括して転写され、分離手段１６によって中間ベルト１４ａから分離されて定着装置１７において定着され、最終的に、排出口１８から機外に排出される。

図２は図１の画像形成装置における定着装置１７を示す図である。

２１は加熱部材としての加熱ローラ、２２は加熱部材に圧接する加圧部材としての加圧ローラ、２３は加熱ローラ１内に配置された加熱手段としてのヒータ、２４は分離爪、２５は分離エアを吹きつけ手段を構成するノズル、２６はノズル２５から分離エアを吐出させるファンであり、エア吹きつけ手段はノズル２５とファン２６とで構成される。

加熱ローラ２１は表面にフッ素樹等の離型層を有し、記録材Ｐ上のトナー像Ｔに接触してトナーを加熱し定着する。加熱部材としては、ローラの他にベルトを用いることもできる。

加圧ローラ２２はシリコンゴム等の耐熱弾性層を有し、加熱ローラ２１に圧接して、ニップＮを形成する。加圧部材としては、ローラの他にベルトを用いることもできる。

加熱手段としては、ハロゲンランプや誘導加熱手段が用いられ、図示のように加熱ローラ１の内部に設けられたヒータ３の他に、加熱ローラ１の外に設けることもできる。

分離爪２４はその先端が加熱ローラ２１の表面に接近又は軽く接触するように配置されている。

未定着のトナー像Ｔを担持する記録材Ｐは矢印Ａで示すように定着装置に導入され、ニップＮを通過する際に、トナー像Ｔが加熱されて記録材Ｐに定着される。

記録材Ｐの先端がニップＮを通過する際にノズル２５がら分離エアが吹き付けられる。溶融トナーの粘着力によって、記録材Ｐは加熱ローラ２１に巻き付く傾向がある。

記録材Ｐは分離爪２４により加熱ローラ２１から分離されるが、分離エアを吹き付けることにより、分離させる風圧が記録材Ｐの先端に加えられるとともに、記録材先端部の温度が低下し、トナーの粘着性が低下して確実な分離が行われる。

分離爪２４のみにより分離を行った場合、分離を確実にするためには、分離爪２４の先端を加熱ローラ２１の表面に接触させる必要があるが、接触圧を高くすると加熱ローラ表面を傷つける或いは、分離爪２４の先端が長期間の使用時に摩耗等により変形すると言う問題がある。

エア分離を補助手段として用いることにより、このような問題が解決され、しかも、確実な分離が行われる。

図３は本発明の実施の形態に係る画像形成装置のブロック図である。

図３において、３０は制御手段であり、画像濃度検知手段３１が検知した濃度情報又はユーザインターフェース３２に基づいて、ファン２６を駆動するファンモータ３３を制御する。

画像濃度検知手段３１は、図４に示す記録材先端部ＱＡの部分の画像濃度を検知する。記録材先端部ＱＡは、例えば、先端から１０ｍｍの部分である。検知濃度としては、先端部ＱＡに占める画像部ＱＢの面積率が検知されるが、正確な画像濃度、即ち、画像部ＱＢの濃度値の合計でもよい。画像濃度は露光手段１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂｋ（図１参照）の光源を駆動する画像データを用いて検知される。

ユーザインターフェース３２からは、余白有りか、又は無し（縁なし）かの情報が入力される。

記録材Ｐが加熱ローラに巻き付く傾向は、図４に示す記録材Ｐの先端部ＱＡの粘着性が高いときに生ずる。そして、先端部ＱＡの粘着性は先端部ＱＡの画像濃度を検知することにより、その粘着性が推定される。即ち、画像濃度が高い程、巻き付きやすくなる。

また、縁なし画像の場合は、余白がなく、記録材Ｐの先端にトナーが付着している可能性があるので、巻き付き傾向が強い。

制御手段３０は画像濃度検知手段３１により検知された画像濃度が所定値以上のとき又は縁無しモードの画像形成の場合に、ファン２６を作動させて記録材先端部ＱＡのニップＮ（図１参照）通過時に分離エアを吹きつける。

そして、制御手段３０は記録材Ｐの先端がニップＮを通過するときであっても、画像濃度が所定値以上の場合又は縁なし画像の場合、でないときは、エア吹きつけを行わない。

これによって、種々の画像を担持する記録材Ｐを確実に分離することができる。

エア吹きつけを行うと、エアにより加熱部材２１から熱が奪われる結果、加熱部材２１の表面温度が低下する。厚さ１ｍｍの加熱ローラを用いた実験では、２０枚の定着で、２０℃の温度低下があった。

記録材Ｐの先端部が通過する全ての場合にエア吹きつけを行うと温度低下が著しく、この温度低下を補うために消費電力が高くなる。前記に説明したように、巻き付きが予測される特定の場合にのみエア吹きつけを行うことによって、消費電力を抑制しながら、確実に巻き付きを防止し、記録材Ｐを分離することが可能になる。

図５は記録材を加熱部材から分離する分離制御のフローチャートである。

ＳＴＥＰ１において、画像濃度検知手段３１（図３参照）により記録材の先端部１０ｍｍにおける画像濃度を検知する。

ＳＴＥＰ２ー１において、検知された画像濃度が所定値、即ち、先端部ＱＡ（図４参照）における画像部ＱＢ（図４参照）の面積率が５０％を超えるか否かが判断される。

画像濃度が５０％超の場合、ＳＴＥＰ３に移行してエア吹きつけ制御に移行する。

５０％超でない場合（ＳＴＥＰ２−１のＮｏ）、ＳＴＥＰ２−２に移行し、縁なし画像形成モードか否かが判断される。

縁なしモードでない場合（ＳＴＥＰ２−２のＮｏ）終了するが、縁無しモードの場合（ＳＴＥＰ２−２のＹｅｓ）、ＳＴＥＰ３に移行してエア吹きつけ制御が行われる。

ＳＴＥＰ２−１、２−２に続くエア吹きつけ制御においては、エア吹きつけにおける風量及び吹きつけ時間を設定し（ＳＴＥＰ３）、分離エアを吹き付け（ＳＴＥＰ４）、設定時間経過したときに（ＳＴＥＰ５）、分離エアの吹きつけをオフして（ＳＴＥＰ６）終了する。

ＳＴＥＰ３における風量の設定及び吹きつけ時間の設定は、画像濃度情報に基づいて、行われる。即ち、検知された画像濃度が高いほど風量を強くし、吹きつけ時間を長く設定する。

図６、７は本発明の実施の形態の他の例における定着装置を示し、図６は定着装置の平面図、図７はゲート部の動作を示す。

ファン２６で発生する気流はダクト４０から３本のダクト４１〜４３を経て加熱ローラ２１に吹き付けられる。

ダクト４１の先端にはノズル２５が設けられ、ノズル２５から分離エアが吐出する。

ダクト４２、４３は加熱ローラ２１の両量端部にエアを吹き付ける冷却用のダクトである。

小サイズ記録材の定着が連続した場合、加熱ローラ２１の端部では、記録材による冷却効果がないために、端部の温度が上昇する。この温度上昇により加熱ローラの表面温度分布が不均一になり、大サイズの記録材に対する定着の際に、定着が不均一になったり、画像の光沢度にむらができる。これを防止するために、図示の冷却装置により端部を冷却し、温度分布を均一化することが行われる。

本例においては、冷却用のファン２６を分離エアの吹きつけに兼用しており、ダクト４１又はダクト４２、４３を選択することにより、ファン２６が兼用される。

ダクトの選択は、図７に示すゲート部５０の切り替え制御により行われる。

ゲート部５０において、ゲート５１はダクト４１への送風を制御し、ゲート５２はダクト４２への送風を制御し、ゲート５３はダクト４３への送風を制御する。

ゲート５１とゲート５２、５３とは９０°角度がずれて回転軸５４に固定されており、ゲートモータ５５の駆動で９０°回転する。図７（ａ）では、ゲート５１が水平になって、ダクト４１に送風し、ゲート５２、５３が直立してダクト４２、４３を遮断する。図７（ａ）から回転軸５４が９０°回転した図７（ｂ）では、ゲート５１が直立してダクト４１を遮断し、ゲート５２、５３が水平になってダクト４２、４３に送風される。矢印は気流を示す。

制御手段３０は加熱ローラ２１の表面温度を検知する温度センサ４４、４５の出力に基づいて、ゲートモータ５５を制御し、ダクト４２、４３に送風する制御を行うとともに、図３、４を用いて前記に説明した方法で、ダクト４１に送風する制御を行う。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。 図１の画像形成装置における定着装置１７を示す図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置のブロック図である。 記録材の先端部を示す図である。 記録材を加熱部材から分離する分離制御のフローチャートである。 本発明の実施の形態の他の例における定着装置の平面図である。 ゲート部の動作を示す図である。

符号の説明

１７ 定着装置
２１ 加熱ローラ
２２ 加圧ローラ
２３ ヒータ
２４ 分離爪
２５ ノズル
３０ 制御手段
３１ 画像濃度検知手段
３２ ユーザインターフェース
Ｐ 記録材
ＱＡ 先端部

Claims (5)

1. 加熱部材、該加熱部材に圧接し、ニップを形成する加圧部材及び前記ニップにおける下流端部にエアを吹き付けるエア吹きつけ手段を有する定着装置を備えた画像形成装置において、
   記録材の先端部の画像濃度を検知する画像濃度検知手段及び前記エア吹きつけ手段を制御する制御手段を有し、
   前記制御手段は、前記画像濃度検知手段により検知された画像濃度が所定値以上のとき、又は画像先端に余白を設けない画像形成モードのときにのみ、前記エア吹きつけ手段を作動させることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記画像濃度に応じて吹きつけるエアの風量を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記画像濃度に応じて吹きつけ手段による吹きつけ時間長を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記エア吹きつけ手段は送風手段及びノズルを有し、前記送風手段は、前記加熱部材の温度分布制御のための送風手段としても用いられ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. 記録材を前記加熱部材から分離する分離爪を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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