JP2010175686A

JP2010175686A - 定着装置および画像形成装置

Info

Publication number: JP2010175686A
Application number: JP2009016348A
Authority: JP
Inventors: Kenji Takeuchi; 健二竹内
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2009-01-28
Filing date: 2009-01-28
Publication date: 2010-08-12

Abstract

【課題】非接触分離部材と加熱部材との間隔の管理や、非接触分離部材と加熱部材との間での記録シートの詰まりを確実に検知することができる定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】定着装置は、記録シートを加熱する加熱部材（加熱ローラ４１）と、加熱部材との間に隙間を空けて配置される先端部１１０で加熱部材から記録シートを剥がすとともに、揺動可能に構成される非接触分離部材（分離プレート１００）とを備えている。さらに、定着装置は、非接触分離部材の揺動を検知するセンサ（光センサ２００）を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、非接触分離部材を備える定着装置および画像形成装置に関する。

従来より、定着装置として、記録シートを加熱する加熱ローラと、加熱ローラから間隔をおいて配置され、加熱ローラに貼り付いた記録シートを分離する非接触分離プレート（非接触分離部材）とを備えたものが知られている（特許文献１参照）。

特開２０００−２７５９９２号公報

ところで、前述したような非接触分離プレートを備える定着装置においては、非接触分離プレートと加熱ローラとの間隔は、記録シートを分離する性能を維持する上で製品としてユーザの手に渡った後も厳密に管理される必要がある。また、記録シートが非接触分離プレートと加熱ローラとの間に詰まった場合には、その状態を確実に検知する必要がある。

そこで、本発明は、非接触分離プレート（非接触分離部材）と加熱ローラ（加熱部材）との間隔の管理や、非接触分離プレートと加熱ローラとの間での記録シートの詰まりを確実に検知することができる定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決する本発明は、記録シートを加熱する加熱部材と、加熱部材との間に隙間を空けて配置される先端部で加熱部材から記録シートを剥がすとともに、揺動可能に構成される非接触分離部材とを備えた定着装置であって、前記非接触分離部材の揺動を検知するセンサを備えたことを特徴とする。また、本発明に係る画像形成装置は、前述したような定着装置を備え、例えばセンサからの信号に基づいて非接触分離部材の姿勢が異常か否かを判断することを特徴とする。

本発明によれば、非接触分離部材の揺動を検知するセンサを設けたので、例えば衝撃等により非接触分離部材が初期位置から揺動して、非接触分離部材と加熱部材との間隔が変わっても、間隔が変わったことをセンサで検知して間隔を厳密に管理することができる。また、非接触分離部材と加熱部材との間に記録シートが詰まった場合であっても、詰まった記録シートで押されることで非接触分離部材が揺動すると、その揺動がセンサで検知されて、接触分離部材と加熱部材との間で記録シートが詰まったことを良好に検知することができる。

本発明によれば、非接触分離部材の揺動を検知するセンサを設けたので、非接触分離部材と加熱部材との間隔の管理や、非接触分離部材と加熱部材との間での記録シートの詰まりを確実に検知することができる。

本発明の一実施形態に係るレーザプリンタを示す断面図である。分離プレート等の構造を示す拡大断面図（ａ）と、分離プレートが初期位置から揺動した状態を示す拡大断面図（ｂ）と、光センサと遮蔽部との関係を示す説明図（ｃ）である。制御装置の動作を示すフローチャートである。遮蔽部を第１延在部に設けた形態を示す拡大断面図（ａ）と、第２延在部を第１延在部よりも長く形成した形態を示す拡大断面図（ｂ）である。センサとして圧力センサを採用した形態を示す拡大断面図である。センサとしてロータリエンコーダを採用した形態を示す拡大断面図である。図６の制御装置の動作を示すフローチャートである。

次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明においては、まず、画像形成装置の一例としてのレーザプリンタの全体構成を簡単に説明した後、本発明の特徴部分の詳細を説明することとする。

また、以下の説明においては、レーザプリンタの使用時におけるユーザを基準にした方向で説明することとする。すなわち、図１においては、右側を「前側（手前側）」と称し、左側を「後側（奥側）」と称し、紙面垂直方向のうち奥側を「右側」と称し、紙面垂直方向のうち手前側を「左側」と称する。また、紙面に向かって上下方向を「上下方向」とする。

＜レーザプリンタの全体構成＞
図１に示すように、レーザプリンタ１は、装置本体２内に記録シートの一例としての用紙３を給紙するためのフィーダ部４や、給紙された用紙３に画像を形成するための画像形成部５などを備えている。

フィーダ部４は、装置本体２内の底部に着脱可能に装着される給紙トレイ６と、給紙トレイ６内に設けられた用紙押圧板７を備えている。また、フィーダ部４は、給紙トレイ６の一端側端部の上方に設けられる給紙ローラ８および給紙パット９と、給紙ローラ８に対し用紙３の搬送方向の下流側に設けられる紙粉取りローラ１０，１１を備えている。さらに、フィーダ部４は、紙粉取りローラ１０，１１に対して下流側に設けられるレジストローラ１２を備えている。

そして、このように構成されるフィーダ部４では、給紙トレイ６内の用紙３が、用紙押圧板７によって給紙ローラ８側に寄せられ、この給紙ローラ８および給紙パット９で送り出されて各種ローラ１０〜１２を通った後一枚ずつ画像形成部５に搬送される。

画像形成部５は、スキャナ部１６、プロセスカートリッジ１７、定着装置１８などを備えている。

スキャナ部１６は、装置本体２内の上部に設けられ、レーザ発光部（図示せず。）、回転駆動されるポリゴンミラー１９、レンズ２０，２１、反射鏡２２，２３，２４などを備えている。そして、スキャナ部１６では、レーザビームが図の鎖線で示す経路を通って、プロセスカートリッジ１７の感光ドラム２７の表面上に高速走査にて照射される。

プロセスカートリッジ１７は、スキャナ部１６の下方に配設され、装置本体２に対して着脱自在に装着される構造となっている。そして、このプロセスカートリッジ１７は、現像カートリッジ２８とドラムユニット５１とで主に構成されている。

現像カートリッジ２８は、現像ローラ３１、層厚規制ブレード３２、供給ローラ３３およびトナーホッパ３４を備えている。そして、トナーホッパ３４内のトナーは、アジテータ（符号略）で攪拌された後、供給ローラ３３により現像ローラ３１に供給され、このとき、供給ローラ３３と現像ローラ３１との間で正に摩擦帯電される。現像ローラ３１上に供給されたトナーは、現像ローラ３１の回転に伴って、層厚規制ブレード３２と現像ローラ３１との間に進入し、一定厚さの薄層として現像ローラ３１上に担持される。

ドラムユニット５１は、感光ドラム２７、スコロトロン型帯電器２９および転写ローラ３０を主に備えている。そして、このドラムユニット５１内において、感光ドラム２７の表面は、スコロトロン型帯電器２９により一様に正帯電された後、スキャナ部１６からのレーザビームの高速走査により露光される。これにより、露光された部分の電位が下がって、画像データに基づく静電潜像が形成される。次いで、現像ローラ３１の回転により、現像ローラ３１上に担持されているトナーが、感光ドラム２７に対向して接触するときに、感光ドラム２７の表面上に形成される静電潜像に供給される。そして、トナーは、感光ドラム２７の表面上で選択的に担持されることによって可視像化され、これによって反転現像によりトナー像が形成される。

その後、感光ドラム２７と転写ローラ３０とは、用紙３を両者間で挟持して搬送するように回転駆動され、感光ドラム２７と転写ローラ３０との間を用紙３が搬送されることにより、感光ドラム２７の表面に担持されているトナー像が用紙３上に転写される。

定着装置１８は、ハロゲンヒータＨＨと、加熱部材の一例としての加熱ローラ４１と、加圧ローラ４２と、加熱ローラ４１に貼り付いた用紙３を剥がす非接触分離部材の一例としての分離プレート１００とを主に備えている。なお、分離プレート１００や、この分離プレート１００に対応して設けられる光センサ２００、制御装置３００および報知手段４００については、後で詳述することとする。

ハロゲンヒータＨＨは、円筒状の加熱ローラ４１内に配設されており、加熱ローラ４１を内側から加熱している。

加熱ローラ４１は、略円筒状に形成される金属製の部材であり、装置本体２に回転可能に支持されている。なお、この加熱ローラ４１としては、例えば、アルミの円筒部材の表面をテフロン（ＰＴＦＥ：登録商標）コーティングしたものを採用することができる。

加圧ローラ４２は、図示せぬバネによって加熱ローラ４１に押圧されており、回転する加熱ローラ４１と接触して従動回転するようになっている。なお、この加圧ローラ４２としては、例えば、芯金の周囲にシリコンゴムを設け、このシリコンゴムの表面をテフロン（ＰＴＦＥ：登録商標）チューブで覆ったものを採用することができる。

そして、このように構成される定着装置１８では、ハロゲンヒータＨＨによって加熱ローラ４１が加熱されることで、用紙３が加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との間を通過する間に用紙３上に転写されたトナー像が熱定着される。その後、用紙３は、搬送ローラ４３によって、排紙パス４４に搬送される。なお、排紙パス４４に送られた用紙３は、排紙ローラ４５によって排紙トレイ４６上に排紙される。

＜分離プレート等の詳細構造＞
次に、分離プレート１００等の詳細構造について説明する。
図２（ａ）に示すように、分離プレート１００は、定着装置１８のフレームに回動可能に支持される回動軸部１２０と、回動軸部１２０から加熱ローラ４１に向けて延びる第１延在部１０１と、回動軸部１２０から第１延在部１０１とは反対方向に延びる第２延在部１０２とを有している。そして、第２延在部１０２には、光センサ２００の発光部２０１から出射される光を遮蔽する遮蔽部１４０が、第２延在部１０２から突出するように形成されている。

このように構成される分離プレート１００は、図２（ｂ）に示すように、回動軸部１２０を中心に揺動可能となっている。また、分離プレート１００は、図２（ａ）に示すように、図示せぬトーションバネ等の付勢部材によって図示反時計回りに常時付勢されて定着装置１８のフレームに固定される規制部材１５０に押し付けられている。これにより、第１延在部１０１の先端部１１０（分離プレート１００の先端部１１０）が、加熱ローラ４１の加熱面４１Ａとの間に僅かな所定の隙間を空けて配置されるようになっている。

そして、このように揺動可能に構成される分離プレート１００は、その揺動が光センサ２００によって検知されるようになっている。具体的に、分離プレート１００は、規制部材１５０と当接している初期状態においては、遮蔽部１４０で光センサ２００からの光を完全に遮蔽する位置に配置されている。

そして、何らかの要因で分離プレート１００の先端部１１０が加熱面４１Ａから離れるように揺動した場合には、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、遮蔽部１４０が光路からずれて光センサ２００の発光部２０１から出射した光が受光部２０２で受光され、揺動が検知される。

光センサ２００は、受光部２０２で受光した光量に対応した検知信号を、図１に示す制御装置３００に出力している。制御装置３００は、図３に示すフローチャートに従って制御を実行している。

具体的に、制御装置３００は、光センサ２００からの検知信号に基づいて、光量が所定値以上か否かを判断することで、分離プレート１００の姿勢が正規の姿勢からずれているか否かを判断する（Ｓ１）。ここで、正規の姿勢とは、図２（ａ）に示すような規制部材１５０に当接している際の分離プレート１００の姿勢（向き）を意味する他、この向きから所定角度（許容範囲）内において傾いた向きも含む。なお、ステップＳ１における所定値（閾値）を低い値に設定するほど、前述した許容範囲も小さくでき、分離プレート１００の僅かな揺動を検知することが可能となっている。

ステップＳ１において光量が所定値未満の場合（Ｎｏ）、すなわち分離プレート１００の姿勢が正規の姿勢である場合には、制御装置３００は、正常と判定して、ステップＳ１の処理を繰り返す。また、ステップＳ１において光量が所定値以上の場合（Ｙｅｓ）、すなわち分離プレート１００の姿勢が正規の姿勢からずれた場合には、制御装置３００は、異常と判定して、そのことを示す異常信号を図１の報知手段４００に出力する（Ｓ２）。

報知手段４００は、制御装置３００から異常信号を受けると、異常であることを外部に報知する機能を有している。なお、報知手段４００は、ブザー、ディスプレイ、警告ランプ、レーザプリンタ１に接続されるパソコン等のディスプレイなどによって適宜構成すればよい。

以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
分離プレート１００の揺動を検知する光センサ２００を設けたので、例えば分離プレート１００と加熱ローラ４１との間に用紙３が詰まった場合には、詰まった用紙３で押されることで分離プレート１００が揺動すると、その揺動を光センサ２００で検知することができる。したがって、分離プレート１００と加熱ローラ４１との間での用紙３の詰まりを確実に検知することができる。また、レーザプリンタ１に衝撃が加わった際に分離プレート１００が揺動して他の部材との係合によりずれた状態に維持された場合であっても、分離プレート１００が正規の姿勢からずれたことを確実に検知できる。

光センサ２００から出力される信号に基づいて、分離プレート１００の姿勢が正規の姿勢か否かを判断し、ずれている場合に異常と判定する制御装置３００を設けたので、異常と判定した後に様々な対応を行うことが可能となる。すなわち、本実施形態のような報知手段４００による報知や、印字制御の緊急停止や、分離プレート１００を回動させる駆動装置を設けた場合における分離プレート１００の位置の自動調整などを行うことができる。

異常であることを外部に報知する報知手段４００を設けたので、ユーザ等に分離プレート１００の姿勢が正規の姿勢でないことを知らせることができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。
前記実施形態では、回動軸部１２０から第１延在部１０１とは反対方向に延びる第２延在部１０２に遮蔽部１４０を設けたが、本発明はこれに限定されず、例えば図４（ａ）に示すように第１延在部１０１に遮蔽部１４１を設けてもよい。これによれば、前記実施形態のような第２延在部１０２が不要となるので、分離プレート１００Ａの小型化を図ることができ、ひいては画像形成装置全体の小型化を図ることができる。なお、この図４や、後述する図５，図６において、前記実施形態と同様の構造には、同一符号を付している。

また、図４（ｂ）に示すように、第２延在部１０２Ａを第１延在部１０１Ａよりも長く形成し、第２延在部１０２Ａの先端部１１１に遮蔽部１４２を設けるとともに、この遮蔽部１４２に対応して光センサ２００を設けてもよい。すなわち、分離プレート１００Ｂの回動軸部１２０から先端部１１０までの距離よりも、回動軸部１２０から遮蔽部１４２（実際に遮蔽する部分；光センサの光軸）までの距離が長くなるように、分離プレート１００Ｂを構成してもよい。この場合には、分離プレート１００Ｂが揺動すると、第１延在部１０１Ａの先端部１１０よりも第２延在部１０２Ａの先端部１１１が大きく揺動するので、分離プレート１００Ｂの僅かな揺動も敏感に検知することができる。

前記実施形態では、センサとして光センサ２００を採用したが、本発明はこれに限定されず、図５に示す圧力センサ５００や、図６に示すロータリエンコーダ６００などを採用してもよい。ここで、分離プレートの形状は様々な形状を採用でき、例えば、図５，６に示すように分離プレート１００Ｃの形状を断面視Ｌ字状にしてもよい。

なお、図５に示す圧力センサ５００としては、ひずみゲージ等を利用したセンサや、ボタンを押し込むたびにＯＮ／ＯＦＦが切り換わるボタンスイッチなどを採用できる。このような圧力センサ５００を採用した場合には、前述した図３のステップＳ１の処理を、圧力が所定値以上か否か（またはスイッチがＯＮされたか否か）を判定する処理に変えればよい。

また、図６に示すロータリエンコーダ６００を採用した場合には、このロータリエンコーダ６００によって、分離プレート１００Ｃの回動軸部１２０の回転角度を細かく検知できるので、分離プレート１００Ｃの先端部１１０と加熱ローラ４１の加熱面４１Ａとの隙間を精度良く検知することができる。

また、ロータリエンコーダ６００を採用する場合には、制御装置３０１を、図７に示すフローチャートで作動するように構成してもよい。具体的に、制御装置３０１は、まず、ロータリエンコーダ６００から出力される回転角度に基づいて、加熱ローラ４１の加熱面４１Ａと分離プレート１００Ｃの先端部１１０との隙間を算出する（Ｓ１１）。

ステップＳ１１の後、制御装置３０１は、算出した隙間が所定値以上であるか否かを判断する（Ｓ１２）。ステップＳ１２において隙間が所定値未満である場合には（Ｎｏ）、制御装置３０１は、隙間が正常な値であると判定して、再度ステップＳ１１の処理に戻る。

ステップＳ１２において隙間が所定値以上である場合には（Ｙｅｓ）、制御装置３０１は、隙間が異常な値であると判定して、そのことを示す異常信号を図６の報知手段４００に出力する（Ｓ１３）。報知手段４００は、制御装置３００から異常信号を受けると、前記実施形態と同様にして外部に異常を報せる。

以上により、図６の制御装置３０１では、ロータリエンコーダ６００で検知した回転角度から隙間を正確に算出できるので、隙間を精度良く管理することができる。

なお、隙間の算出は、ロータリエンコーダ６００で検出した回転角度に限らず、例えば図４（ｂ）に示した分離プレート１００Ｂに対応して設けられる光センサ２００で検出する光量に基づいて行ってもよい。すなわち、図４（ｂ）の形態では、第１延在部１０１Ａの先端部１１０の揺動に対して遮蔽部１４２が大きく揺動するので、先端部１１０と加熱ローラ４１の加熱面４１Ａとの隙間が僅かに変わっただけでも、光センサ２００で検出される光量の差が大きくなる。そのため、図４（ｂ）の形態でも、光量に基づいて隙間を良好に算出することができ、隙間を精度良く管理することができる。

前記実施形態では、非接触分離部材として板状の分離プレート１００を採用したが、本発明はこれに限定されず、複数の鉤状の部材などを分離部材として採用してもよい。
前記実施形態では、レーザプリンタ１に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、その他の画像形成装置、例えば複写機や複合機などに本発明を適用してもよい。

前記実施形態では、加熱部材として加熱ローラ４１を採用したが、本発明はこれに限定されず、例えばガイドによって摺動可能に支持される円筒状の定着フィルムであってもよい。
前記実施形態では、記録シートの一例として、厚紙、はがき、薄紙などの用紙３を採用したが、本発明はこれに限定されず、例えばＯＨＰシートであってもよい。

前記実施形態では、遮蔽部１４０が光路から外れたときに（受光する光量が所定値以上になったときに）分離プレート１００が揺動したと判定したが、本発明はこれに限定されず、遮蔽部で光路が遮断されたときに（受光する光量が所定値以下になったときに）分離プレート１００が揺動したと判定してもよい。

１レーザプリンタ
３用紙
１８定着装置
４１加熱ローラ
４１Ａ加熱面
１００分離プレート
１０１第１延在部
１０２第２延在部
１１０先端部
１２０回動軸部
１４０遮蔽部
１５０規制部材
２００光センサ
２０１発光部
２０２受光部
３００制御装置
４００報知手段

Claims

記録シートを加熱する加熱部材と、
加熱部材との間に隙間を空けて配置される先端部で加熱部材から記録シートを剥がすとともに、揺動可能に構成される非接触分離部材とを備えた定着装置であって、
前記非接触分離部材の揺動を検知するセンサを備えたことを特徴とする定着装置。
前記センサは、前記非接触分離部材の回動軸部の回転角度を検知するロータリエンコーダであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
請求項１または請求項２に記載の定着装置を備えた画像形成装置であって、
前記センサから出力される信号に基づいて、前記非接触分離部材の姿勢が正規の姿勢からずれているか否かを判断し、ずれている場合に異常と判定する制御装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
請求項２に記載の定着装置を備えた画像形成装置であって、
前記センサから出力される回転角度に基づいて、加熱部材と非接触分離部材の先端部との隙間を算出し、算出した隙間が所定値以上である場合に異常と判定する制御装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
前記制御装置が異常と判定した場合に、異常であることを外部に報知する報知手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の画像形成装置。