JP2020042127A - 画像形成装置 - Google Patents

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Fumito Nakamoto
史人 中元
雅和 上原
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Abstract

【課題】分離爪による定着部材の損傷を低減できる定着装置を備える画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、回転体33の表面に接触して該回転体33の表面から転写材を分離する分離爪37と、前記分離爪37を前記回転体33の表面に接触する分離姿勢と前記回転体33の表面から離間した退避姿勢とに変位させる移動機構39と、を備える。前記移動機構39は、前記分離姿勢において前記分離爪37が前記回転体33の表面に接触する位置に転写材の先端が達する前に、前記分離爪37を前記退避姿勢から前記分離姿勢に変位させ、前記分離爪37によって前記回転体33から転写材の先端が分離した後に、前記分離爪37を前記分離姿勢から前記退避姿勢に変位させる。【選択図】図4

Description

本発明は、用紙にトナー像を定着する定着装置を備えた画像形成装置に関する。
定着装置は、定着ベルトや定着ローラー等の定着部材と加圧ローラー等の加圧部材とを有している。定着部材と加圧部材は互いに接触して、両部材間に加圧領域を形成している。この加圧領域を、トナー像が転写された用紙が通過することで、トナー像を加熱及び加圧して用紙に定着させている。
このような定着装置には、特許文献1に記載されているように、ニップ(加圧領域)の出口部に、加熱ローラー(定着部材)への転写紙(用紙)の巻き付きを防止するための分離爪が備えられる場合がある。分離爪は圧縮バネによって加熱ローラーの表面に当接している。
特開平6−11992号公報
しかしながら上記特許文献1に記載の定着装置のように分離爪が加熱ローラーの表面に常時接触している場合、分離爪との接触によって加熱ローラーの表面が損傷を受け、長期間の使用後に加熱ローラーの表面が削れて画質が低下するという問題がある。
本発明は上記事情を考慮し、分離爪による定着部材の損傷を低減できる定着装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、回転体の表面に接触して該回転体の表面から転写材を分離する分離爪と、前記分離爪を前記回転体の表面に接触する分離姿勢と前記回転体の表面から離間した退避姿勢とに変位させる移動機構と、を備え、前記移動機構は、前記分離姿勢において前記分離爪が前記回転体の表面に接触する位置に転写材の先端が達する前に、前記分離爪を前記退避姿勢から前記分離姿勢に変位させ、前記分離爪によって前記回転体から転写材の先端が分離した後に、前記分離爪を前記分離姿勢から前記退避姿勢に変位させることを特徴とする。
本発明の画像形成装置において、前記回転体よりも転写材の搬送方向の上流側に配置されて、転写材の先端を検知する上流側検知センサーと、前記回転体よりも前記搬送方向の下流側に配置されて、転写材の先端を検知する下流側検知センサーと、を備え、前記移動機構は、前記上流側検知センサーで転写材の先端が検知されてから一定時間後に前記分離爪を前記退避姿勢から前記分離姿勢に変位させ、前記下流側検知センサーで転写材の先端が検知された後に前記分離爪を前記分離姿勢から前記退避姿勢に変位させることを特徴としてもよい。
本発明の画像形成装置において、前記移動機構は、前記分離爪を回動可能に支持する保持部材と、前記保持部材を前記回転体の回転軸方向に移動させる駆動部材と、前記駆動部材による前記保持部材の移動に伴って、前記分離爪を前記退避姿勢と前記分離姿勢とに回動するように案内する案内部と、を備えていることを特徴としてもよい。
本発明の画像形成装置において、前記分離爪は、複数個備えられ、前記搬送方向と交差する転写材の幅方向に沿って所定の間隔を開けて配置され、前記移動機構は、複数個の前記分離爪を、前記分離姿勢と前記退避姿勢とに同時に変位させることを特徴としてもよい。
本発明の画像形成装置において、前記回転体は、転写材に転写されたトナー像を加熱する定着ローラーであることを特徴としてもよい。
本発明によれば、分離爪が回転体に接触する時間を可能な限り短くすることができるので、分離爪との接触による回転体の摩耗が低減され、回転体の耐久性を向上できる。
本発明の一実施形態に係るプリンターの内部構成を模式的に示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の分離爪、定着ローラー及び搬送ガイドを下側から見た図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置(分離爪が分離姿勢に回動した状態)の断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置(分離爪が退避姿勢に回動した状態)の断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の移動機構を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、最も前側の分離爪が分離姿勢に回動した状態での保持部材と搬送ガイドと示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、最も前側の分離爪が退避姿勢に回動した状態での保持部材と搬送ガイドと示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、最も後側の分離爪が分離姿勢に回動した状態での保持部材と搬送ガイドと示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、最も後側の分離爪が退避姿勢に回動した状態での保持部材と搬送ガイドと示す断面図である。
以下、図面を参照しつつ本発明の画像形成装置及び定着装置について説明する。
まず、図1を用いて、画像形成装置としてのプリンター1の全体の構成について説明する。図1はプリンター1の内部構成を模式的に示す正面図である。以下、図1における紙面手前側をプリンター1の正面側(前側、前方)とする。各図のFr、Rr、L、R、U及びLoは、それぞれプリンター1の前側、後側、左側、右側、上側及び下側を示す。
プリンター1の装置本体2には、転写材としての用紙Sが収容される給紙カセット3と、給紙カセット3から用紙Sを送り出す給紙装置5と、用紙Sにトナー像を形成する画像形成部7と、トナー像を用紙Sに定着する定着装置9と、用紙Sを排紙する排紙装置11と、排紙された用紙Sが積載される排紙トレイ13と、が備えられている。さらに、装置本体2には、給紙装置5から、画像形成部7と定着装置9とを通って排紙装置11に向かう用紙Sの搬送経路15が形成されている。搬送経路15には、画像形成部7よりも用紙Sの搬送方向の上流側に、レジストローラー対17が備えられている。
また、搬送経路15には、レジストローラー対17よりも搬送方向の上流側に、用紙Sの先端を検知する上流側検知センサー19が備えられている。さらに、搬送経路15には、定着装置9よりも搬送方向の下流側に、用紙Sの先端を検知する下流側検知センサー21が備えられている。各検知センサーは、例えば、用紙Sの先端が当接して回転するアクチュエータと、アクチュエータの回転を検知する光センサーと、を備えることができる。
次に、定着装置9について、図2〜図4を参照して説明する。図2は定着装置の一部(主に定着ローラーと搬送ガイド)を下から見た図、図3及び図4は定着装置の断面図である。
定着装置9は、ハウジング31と、回転体としての定着ローラー33と、加圧ローラー35と、複数個(この例では6個)の分離爪37と、複数個の分離爪37を移動させる移動機構39と、を備えている。
ハウジング31は、用紙Sの搬送方向と直交する用紙Sの幅方向(前後方向)に長い略直方体状の中空部材である。ハウジング31の一方の側(右側)の側面には、幅方向に沿って用紙Sの入口が形成され、他方の側(左側)の側面には、幅方向に沿って用紙Sの出口が形成されている。出口には、排出ローラー対(図示省略)が支持されている。入口から出口に向かって、用紙Sの搬送経路15が形成されている。搬送経路15の一方の側(上側)には、定着ローラー33が収容される定着ローラー収容部が形成され、他方の側(下側)には、加圧ローラー35が収容される加圧ローラー収容部が形成されている。
定着ローラー33は、円筒状の芯金と、芯金の外周面に設けられる弾性層と、弾性層の外周面に設けられる離型層と、を有している。芯金は、SUSやNi等の金属で形成されている。弾性層は、シリコンゴム等で形成される。離型層は、PFAチューブ等で形成される。摺動層は、ポリイミドアミドやPTFE等で形成される。定着ローラー33は、ハウジング31の定着ローラー収容部に、前後方向に沿った回転軸を中心として回転可能に支持されている。
定着ローラー33の中空部には、ハロゲンヒーター41が収容されている。ハロゲンヒーター41は、定着ローラー33の内周面に輻射熱を放射し、定着ローラー33を加熱する。
加圧ローラー35は、芯金と、芯金の外周面に設けられる弾性層と、弾性層の外周面に設けられる離型層と、を有している。芯金は、SUSやNi等の金属で形成されている。弾性層は、シリコンゴム等で形成される。離型層は、PFAチューブ等で形成される。
加圧ローラー35は、ハウジング31の加圧ローラー収容部に収容されて、定着ローラー33に所定の圧力で接触している。図3及び図4に示されるように、加圧ローラー35と定着ローラー33間には、加圧領域Nが形成されている。加圧ローラー35は、モーター(図示省略)によって回転駆動される。モーターによって加圧ローラー35が図3及び図4の反時計回り方向に回転すると、定着ローラー33は、加圧ローラー35に従動して加圧ローラー35の回転方向とは反対の時計回り方向に回転する。これにより、搬送経路15に沿って搬送された用紙Sが加圧領域Nを通過する。
次に、分離爪37と移動機構39とについて、図3及び図4と、図5、図6A〜図7Bとを参照して説明する。図5は定着装置の断面図である。図6A〜図7Bは保持部材と搬送ガイドとを示す断面図である。
図3及び図4に示されるように、各分離爪37は、爪部45と支持部47とを有している。爪部45は、所定の厚さ(幅)を有し、先端は断面視にて先細に形成されている。爪部45は、支持部47に対して所定の角度に支持されている。
移動機構39は、6個の分離爪37を支持する保持部材51と、保持部材51が固定される固定部材53と、固定部材53を定着ローラー33の回転軸方向(前後方向)に移動させる駆動部材としてのソレノイド55(図5参照)と、保持部材51及び分離爪37を案内する案内部を有する搬送ガイド57と、を備えている。
図5に示されるように、保持部材51は、それぞれ3個の分離爪37を保持する前後の保持部材51F及び51Rを備えている。前後の保持部材51F及び51Rは、それぞれ幅方向に長い板状を有している。前後の保持部材51F及び51Rには、それぞれ3個の個別保持部61が、幅方向の所定の位置に形成されている。個別保持部61は、前後の保持部材51F及び51Rのそれぞれから、幅方向に所定の間隔を開けて階段状に立ち上がる一対の側壁によって形成されている。図6A〜図7Bに示されるように、個別保持部61は、所定の間隔を開けて対向するベース部61aと、ベース部61aよりも狭い間隔を開けて対向する先端部61bと、を有している。分離爪37の支持部47は、先端部61bに回動可能に支持されている。また、分離爪37は、所定の方向へ回動するように付勢部材(図示省略)によって付勢されている。
前後の保持部材51F及び51Fには、それぞれ前後のテーパー突起63F及び63Rが形成されている。図6A及び図6Bに示されるように、前側のテーパー突起63Fは、最も前側の個別保持部61の後側の側壁の角に形成されている。図7A及び図7Bに示されるように、後側のテーパー突起63Rは、最も後側の個別保持部61の後側の側壁の角に形成されている。前後のテーパー突起63F及び63Rは、個別保持部61の先端に向かって傾斜している。
図5に示されるように、固定部材53は、前後の保持部材51F及び51Rが固定される本体部53aと、本体部53aの両端から同じ方向に直角に屈曲する前後の支持部53bと、後側の支持部53bから、本体部53aと反対の側(後側)に直角に屈曲する連結部53cと、を有する板状部材である。前後の支持部53bには、それぞれ後方に突出するガイドピン67が形成されている。
本体部53aには、前後の保持部材51F及び51Rが前後に並んで配置されて、それぞれ複数のビスBで固定されている。
固定部材53は、図3及び図4に示されるように、加圧領域Nよりも搬送方向の下流側に、本体部53aに固定された保持部材51が下向きとなる姿勢で配置されている。そして、図5に示されるように、前後の支持部53bのガイドピン67が、ハウジング31に形成されたガイド孔(図示省略)に係合している。ガイド孔は上下方向に沿って形成されており、固定部材53は上下方向に移動可能となっている。また、分離爪37は、爪部45の先端が定着ローラー33の表面に接触する方向に付勢部材によって付勢されている。
図5に示されるように、ソレノイド55は、フレーム55aと、フレーム55aに引き込まれるプランジャー55bと、プランジャー55bの先端に回動可能に設けられるフック55cと、を有している。フレーム55aは、プランジャー55bの引き込み方向が、定着ローラー33の回転軸方向に沿った後方向となる姿勢で、ハウジング31に支持されている。フック55cは、固定部材53の連結部53cに連結している。ソレノイド55に通電されると、プランジャー55bがフレーム55aに引き込まれて、固定部材53が後方向に引き寄せられる。
搬送ガイド57は、用紙Sの幅方向(前後方向)に長い板状の部材である。搬送ガイド57の一方の面は、加圧領域Nを通過した用紙Sの上側の面をガイドするガイド面である。ガイド面には、搬送方向に沿って複数のリブが形成されている。搬送ガイド57には、矩形状の6個の開口部71が、幅方向に間隔を開けて形成されている。各開口部71の搬送方向に対向する側面とガイド面との間の角は、斜めに面取りされている。幅方向における開口部71の位置は、保持部材51の6個の個別保持部61の位置に対応している。また、開口部71の幅は、個別保持部61の先端部61bの幅よりも広い。
搬送ガイド57には、保持部材51の前後のテーパー突起63F及び63Rを案内する案内部としての前後のテーパー面73F及び73Rが形成されている。図6A及び図6Bに示されるように、前側のテーパー面73Fは、最も前側の個別保持部61に対応する開口部71の、後側の側面に形成されている。図7A及び図7Bに示されるように、後側のテーパー面73Rは、最も後側の個別保持部61に対応する開口部71の、後側の側面に形成されている。前後のテーパー面73F及び73Rは、ガイド面と反対側の裏面からガイド面に向かって、開口部71の内側に傾斜している。
搬送ガイド57は、図3及び図4に示されるように、加圧領域Nよりも搬送方向の下流側で固定部材53の下方に、ガイド面が下を向く姿勢でハウジング31に固定されている。保持部材51の6個の個別保持部61の先端部61cは、搬送ガイド57の6個の開口部71から下方に突き出して、分離爪37は、定着ローラー33の表面に接触する方向に付勢部材によって付勢されている。
上記構成を有する定着装置9において、分離爪37は、定着ローラー33の表面に接触する分離姿勢と、定着ローラー33の表面から離間する退避姿勢とに、移動機構39によって回動する。移動機構39による分離爪37の回動について、図3〜図5、図6A〜7Bを参照して説明する。
ソレノイド55の非通電時には、図5、図6A及び図7Aに示されるように、保持部材51の個別保持部61の先端部61bは、搬送ガイド57の開口部71の最も前側に位置して、保持部材51の前後のテーパー突起63F及び63Rは、搬送ガイド57の前後のテーパー面73F及び73Rの最も前側の部分(開口部71の最も内側の部分)に当接している。図3に示されるように、分離爪37は付勢部材で付勢されて、加圧領域Nよりも下流側で定着ローラー33に下方から接触している。この分離爪37の姿勢を分離姿勢とする。この際、図3に示されるように、分離爪37の爪部45の先端は、搬送ガイド57の開口部71の右側の側面71rには当接していない。つまり、爪部45は付勢部材の付勢力で定着ローラー33に当接している。
ソレノイド55に通電されてプランジャー55bが引き込まれると、固定部材53は回転軸方向に沿って後方へ引き寄せられる。すると、固定部材53に固定された保持部材51の個別保持部61の前後のテーパー突起63F及び63Rが、搬送ガイド57の前後のテーパー面73F及び73Rに沿って上斜め後ろ方向に案内され、固定部材53は上斜め後ろ方向に移動する。図6B及び図7Bに示されるように、前後のテーパー突起63F及び63Rは、前後のテーパー面73F及び73Rの最も後側の部分まで移動し、個別保持部61の先端部61bは、搬送ガイド57の開口部71の最も後側まで移動する。この際、固定部材53の各ガイドピン67は、ハウジング31の各ガイド孔内を上方向に案内されると共に後方に移動する。さらに、固定部材53の連結部53cの上斜め後ろ方向への移動に伴って、ソレノイド55のフック55cがプランジャー55bに対して回動する。
このように固定部材53が上斜め後ろ方向に移動すると、保持部材51に支持された分離爪37も上斜め後ろ方向に移動して、図4、図6B及び図7Bに示されるように、爪部45が開口部71の右側の側面71rに当接し、付勢部材による定着ローラー33の方向への回転が規制される。その後、固定部材53の上方への移動に伴って、分離爪37は、図4に示されるように、付勢部材の付勢方向と反対方向に回転して定着ローラー33から離間する。詳細には、固定部材53の上斜め後ろ方向への移動時、分離爪37は、開口部71の右側の側面71rに当接するまでの間は、付勢部材で付勢されて定着ローラー33の表面に当接したままで後方にやや移動する。そして、開口部71の右側の側面71rに当接した後で、固定部材53がさらに上斜め後ろ方向へ移動することで、付勢部材による回転が規制されて、付勢部材の付勢方向と反対方向に回転して定着ローラー33の表面から離間する。このように、開口部71の右側の側面71rは、分離爪37を、付勢部材の付勢方向と反対方向、言い換えると、定着ローラー33の表面から離間する方向に回転するように案内する案内部である。分離爪37が定着ローラー33から離間した姿勢を退避姿勢とする。
一方、ソレノイド55の通電が停止されると、プランジャー55bがフレーム55aから引き出され、前述と反対の過程によって、分離爪37が退避姿勢から分離姿勢へ回動する。
次に、定着装置9の定着動作について説明する。画像形成動作が実行されていない間、ソレノイド55は通電されて、分離爪37は退避姿勢に回動している。画像形成動作が開始されると、用紙Sは、給紙装置5によって給紙カセット3から給紙され、搬送経路15に沿って搬送される。用紙Sの先端が、上流側検知センサー19で検知されてから一定時間経過した後、ソレノイド55への通電が停止されてプランジャー55bが引き出され、移動機構39によって分離爪37が退避姿勢から分離姿勢に回動する。一定時間とは、用紙Sの先端が上流側検知センサー19で検知されてから、退避姿勢において分離爪37が定着ローラー33と接触する位置に用紙Sの先端が達する前までの時間である。例えば、用紙Sの先端が上流側検知センサー19で検知されてから、画像形成部7と定着装置9との間の所定位置に用紙Sの先端が達するまでの時間とすることができる。この場合、一定時間は、上流側検知センサー19の位置と前記所定の位置との間の距離を、用紙Sの搬送速度で割ることで求められる。
用紙Sは、画像形成部7でトナー像が転写された後、定着装置9へ搬送される。そして、加圧領域Nを通過することで、トナー像が用紙Sに定着される。用紙Sは、加圧領域Nを通過した後、分離姿勢に回動した分離爪37によって定着ローラー33の表面から分離されて、搬送経路15に沿って搬送される。
その後、用紙Sの先端が下流側検知センサー21で検知されると、ソレノイド55に通電されてプランジャー55bが引き込まれ、分離爪37が分離姿勢から退避姿勢に回動する。
上記説明したように、本発明の定着装置9によれば、分離爪37が定着ローラー33に接触している時間を可能な限り短くすることができる。詳細には、分離爪37は、画像形成動作が行われていない間は退避姿勢に回動しており、画像形成動作が行われている間は、定着ローラー33から用紙Sを分離するために必要な最小限の時間だけ分離姿勢に回動する。従って、分離爪37との接触による定着ローラー33の摩耗が低減され、定着ローラー33の耐久性を向上でき、長期使用における画質の低下を防止できる。
また、移動機構39によって、分離爪37を保持する保持部材51が定着ローラー33の回転軸方向に対して斜め方向に移動し、かつ、分離爪37の付勢部材の付勢方向への回転を規制することで、分離爪37が分離姿勢と退避姿勢とに回動するようになっている。このため、分離爪37を安定に回動させることができる。
さらに、分離爪37を分離姿勢と退避姿勢とに回動させるタイミングを、上流側検知センサー19と下流側検知センサー21とで検知された時間に基づいて決定しているので、分離爪37を適切なタイミングで定着ローラー33の表面に接触及び離間させることができる。ただし、上流側検知センサー19のみを使用して、分離爪37を分離姿勢から退避姿勢に回動させるタイミングを決定することもできる。この場合、用紙Sの先端が上流側検知センサー19で検知されてから、定着装置9よりも下流側の所定位置に用紙Sの先端が達するまでの時間とすることができる。この場合、一定時間は、上流側検知センサー19の位置と前記所定の位置との間の距離を、用紙Sの搬送速度で割ることで求められる。
また、保持部材51は複数個の分離爪37を支持し、移動機構39によって複数個の分離爪37を分離姿勢と退避姿勢とに同時に回動させることができるので、用紙幅に関わらず用紙Sをより確実に分離することができる。
なお、本実施形態では、回転体として定着装置9の定着ローラー33について説明したが、画像形成部7に含まれる感光体ドラムや定着装置9の加圧ローラー35にも本発明を適用できる。
上記した本発明の実施形態の説明は、本発明に係る画像形成装置における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。
1 プリンター(画像形成装置)
19 上流側検知センサー
21 下流側検知センサー
33 定着ローラー(回転体)
37 分離爪
39 移動機構
51 保持部材
55 ソレノイド(駆動部材)
71r 側面(案内部)
73F、73R テーパー面(案内部)

Claims (5)

  1. 回転体の表面に接触して該回転体の表面から転写材を分離する分離爪と、
    前記分離爪を前記回転体の表面に接触する分離姿勢と前記回転体の表面から離間した退避姿勢とに変位させる移動機構と、を備え、
    前記移動機構は、前記分離姿勢において前記分離爪が前記回転体の表面に接触する位置に転写材の先端が達する前に、前記分離爪を前記退避姿勢から前記分離姿勢に変位させ、前記分離爪によって前記回転体から転写材の先端が分離した後に、前記分離爪を前記分離姿勢から前記退避姿勢に変位させることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記回転体よりも転写材の搬送方向の上流側に配置されて、転写材の先端を検知する上流側検知センサーと、
    前記回転体よりも前記搬送方向の下流側に配置されて、転写材の先端を検知する下流側検知センサーと、を備え、
    前記移動機構は、
    前記上流側検知センサーで転写材の先端が検知されてから一定時間後に前記分離爪を前記退避姿勢から前記分離姿勢に変位させ、
    前記下流側検知センサーで転写材の先端が検知された後に前記分離爪を前記分離姿勢から前記退避姿勢に変位させることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記移動機構は、
    前記分離爪を回動可能に支持する保持部材と、
    前記保持部材を前記回転体の回転軸方向に移動させる駆動部材と、
    前記駆動部材による前記保持部材の移動に伴って、前記分離爪を前記退避姿勢と前記分離姿勢とに回動するように案内する案内部と、を備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記分離爪は、複数個備えられ、前記搬送方向と交差する転写材の幅方向に沿って所定の間隔を開けて配置され、
    前記移動機構は、複数個の前記分離爪を、前記分離姿勢と前記退避姿勢とに同時に変位させ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. 前記回転体は、転写材に転写されたトナー像を加熱する定着ローラーであ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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