JP4316944B2 - 定着装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナーを画像形成媒体（記録紙）に定着させる定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置（プリンタ、ＦＡＸ、複写機など）においては、記録紙の上に転写されたトナー像を記録紙に定着させるために定着装置が備えられている。この種の定着装置では、記録紙上のトナーを熱溶融させる加熱ローラと、加熱ローラに圧接して記録紙を押圧する加圧ローラとを有し、それら加熱ローラ及び加圧ローラによる加熱及び押圧によりトナーの定着処理が行なわれるのが一般的である。
【０００３】
しかしながら、定着処理時の搬送過程においては、ローラと記録紙の分離不良に起因して、ローラへの記録紙の巻き付きに等よる紙詰り（紙ジャム）が発生する場合がある。このような記録紙の通紙異常を検出するために、例えば、定着部（加熱ローラと加圧ローラとのニップ部）の入口側と出口側とに複数の紙センサを設けて通紙の状態を監視する定着装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この定着装置によれば、入口側に設けたセンサで転写後の記録紙の先端を検知した後、出口側の紙センサが記録紙を検知しない場合に紙ジャムが発生したと判断することができ、更に、出口側の別の紙センサによりローラへの記録紙の巻き付きの発生を検知することもできる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１４０８３６号公報（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる従来の技術では、以下ような問題が生じる。
【０００６】
上記定着装置に用いられる紙センサは、通紙を検知するためのアーム部が搬送経路上に突出するように設けられ、そのアーム部が記録紙の通過によっての通紙方向に回動することで通紙の有無が判定される。この場合、アーム部は、通過する記録紙に押されて通紙方向に円滑に回動可能であれば足りるので、通紙方向と逆の方向への回動は考慮されていない構成となっている。
【０００７】
ところで、定着装置は、定着処理を行なう際に高温となる等の理由により、紙ジャムが発生した場合でも定着部を開放する機構を備えず、ユーザが詰まった記録紙をそのまま引き出す操作が行なわれる場合も多い。そこで、ユーザが詰まった記録紙を入口側から引き戻す操作が行なわれると、アーム部に通紙方向と逆の方向へ回動させるような無理な負荷が加わり、アーム部が破損する等のトラブルが生じ得る。また、互いに圧接されたローラ間に挟まれた記録紙をそのまま引き出す操作が行なわれると、ローラに損傷を与える場合もある。
【０００８】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、装置を破損することなく、通紙異常の発生により定着装置内に残された記録紙の取り出しを簡易・迅速かつ確実に達成することができる定着装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明においては、請求項１に示すとおり、画像形成媒体上のトナーを熱溶融させて画像形成媒体に定着させる定着手段と、前記定着手段の入口側の搬送経路において前記画像形成媒体を検出し且つ搬送方向と逆向きに引き戻される前記画像形成媒体の動きに追従して搬送方向と逆向きに動作可能な第１の紙検出手段と、前記定着手段の出口側の搬送経路において前記画像形成媒体を検出する第２の紙検出手段とを具備し、前記第１の紙検出手段は、搬送される前記画像形成媒体の動きに追従して初期位置から搬送方向に回動可能であり且つ搬送方向と逆向きに引き戻される前記画像形成媒体の動きに追従して初期位置から搬送方向と逆向きに回動可能である回動部と、その回動部の回動動作を検出する回動検出部と、前記回動部を初期位置に保持すべく前記搬送方向の回動に抗して付勢する第１の付勢手段と、前記回動部を初期位置に保持すべく前記搬送方向と逆向きの回動に抗して付勢する第２の付勢手段と、を有する定着装置とする。
【００１０】
これによると、定着手段の入口側で搬送の異常（例えば、定着手段が有するローラへの画像形成媒体の巻き付きによる紙詰り等）が発生した場合には、定着装置内に残った画像形成媒体が定着手段入口側から搬送方向と逆向きに引き出されることがあるが、定着手段の搬送経路の入口側に配置された紙検出手段は、搬送方向と逆向きに動作可能なので、その引き出される画像形成媒体により逆向きに回動させる負荷が加わっても紙検出手段を破損させることなく簡単・迅速かつ確実に画像形成媒体を取り出すことができる。ここで、紙検出手段は、搬送方向と逆向きの動作として、例えば、所定の回動軸を支点とする回動動作や、所定のガイド部に沿った滑動動作等を行なうことができる。
【００１２】
また、正常時に、定着手段の入口側に配置された紙検出手段の回動部が、搬送される画像形成媒体の動きに追従して初期位置から搬送方向に回動することで、回動検出部が画像形成媒体の通過を検出することができる。また、定着手段の出口側に配置された紙検出手段が画像形成媒体の通過を検出することで、画像形成媒体が正常に搬送され定着手段を通過したと判断することができる。
【００１３】
さらに、定着手段の入口側で搬送の異常が発生した場合には、定着装置内に残った画像形成媒体が定着手段入口側から搬送方向と逆向きに引き出されることがあるが、定着手段の搬送経路の入口側に配置された紙検出手段の回動部は、初期位置から搬送方向と逆向きに回動可能なので、その引き出される画像形成媒体により逆向きに回動させる負荷が加わっても回動部を破損させることなく簡単・迅速かつ確実に画像形成媒体を取り出すことができる。この場合、回動部と回動検出部とを別個に設けることで、回動検出部を固定して回動部のみに回動動作をさせることができるので、比較的簡易な構成で画像形成媒体の通過を検出することができる。
【００１５】
一方、回動部が搬送方向に回動した後、第１の付勢手段により初期位置に戻されるので、画像形成媒体の通過による回動のみを確実に検出して振動などによる誤検出を防止することができる。また、回動部が搬送方向と逆向きに回動した後、第２の付勢手段により初期位置に戻されるので、定着手段内に残った画像形成媒体を定着手段入口側から搬送方向と逆向きに引き出された場合でも回動部は自動的に初期位置に復帰する。
【００１６】
また、請求項２に示すとおり、請求項１における上記回動部は、その回動支点から離れる側に向かって突出する耐熱性の触手状部分を有する構成とすることができる。これにより、回動部が、画像形成媒体の通過を検出する際に初期位置から搬送方向（定着手段の方向）に回動すると、高温の定着手段の入口側には耐熱性の触手状部分のみが接近するので、熱の影響による問題を生じることなく画像形成媒体を確実に検出することができる。
【００１７】
更に、請求項３に示すとおり、請求項２における上記耐熱性の触手状部分は、第１の付勢手段と第２の付勢手段とを接続するようにそれらと一体形成された構成とすることができる。これにより、第１の付勢手段、第２の付勢手段、及び触手状部分の軽量化を実現し、かつコストを低減できる。
【００１８】
一方、請求項４に示すとおり、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の定着装置を備えた画像形成装置とする。これにより、請求項１乃至請求項３のいずれかの効果を得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明による定着装置を備えた複写機の概略構成を示す図である。この複写機（画像形成装置）１は、感光体ドラム１０、定着装置２０、給紙装置３１、３２、３３、排紙トレイ４０、及び読取走査ユニット５０を主として備える。
【００２１】
ここで、読取走査ユニット５０は、原稿台５１、原稿カバー５２、ミラー・レンズ群５３を有しており、複写が開始されると、載置された原稿を走査して画像を読取る。感光体ドラム１０は、その周囲に帯電装置１１、露光装置（図示せず）、現像装置１３、転写装置１４等を備えており、帯電装置１３によって感光体ドラム１０の像形成面が一様に帯電され、読取走査ユニット５０が読取った画像に基づき露光装置によって感光体ドラム１０の像形成面が露光され静電潜像が形成される。そこで、その静電潜像は現像装置１３によってトナーで現像されてトナー像が形成される。一方、この作像動作に同期して給紙装置３１、３２、３３から記録紙（画像形成媒体）が転写位置まで搬送され、トナー像が記録紙に転写される。その後、記録紙が定着装置２０に搬送され、加熱及び押圧されてトナーが定着される。トナー定着後の記録紙は、排紙トレイ４０上に排出される。
【００２２】
図２は、図１に示した定着装置の詳細構成を示す図である。この定着装置２０は、加熱ローラ２１と所定の距離をおいて平行に配置された定着ローラ２２（第２のローラ）と、加熱ローラ２１と定着ローラ２２とに架け渡されて誘導加熱手段２５によって誘導加熱されるとともに定着ローラ２２の回転により回転する加熱ベルト２３と、その加熱ベルト２３を介して定着ローラ２２に圧接された加圧ローラ２４（第１のローラ）とから構成される定着装置本体（定着手段）３０を有する。また、定着装置２０は、記録紙の通紙を検出するために、定着装置本体３０の入口側の通紙経路に配置された入側紙センサ（第１の紙検出手段）６０と、定着装置本体３０の出口側の通紙経路に配置された出側紙センサ（第２の紙検出手段）７０とを有する。
【００２３】
ここで、定着ローラ２２は、ステンレス等の金属製の芯金に耐熱性を有するシリコーンゴム等の弾力性のある部材を被覆したものである。加熱ベルト２３は、ニッケル、銅、クロム等の磁性金属からなる導体部をシリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性部材で被覆したものであり、その導体部にコイル２６が発生した交番磁束を印加して渦電流を生じさせて発熱させ、記録紙にトナーを定着させる部位（ニップ部）において適性な温度を保持するように制御する。
【００２４】
図３から図７は、それぞれ図２に示した入側紙センサの詳細構成を示す斜視図、上面図、側面図、正面図、及び底面図である。この入側紙センサ６０は、通紙される記録紙の動きに追従して初期位置から通紙方向に回動軸６１を支点に回動可能であり且つ通紙方向と逆向きに引き戻される記録紙の動きに追従して初期位置から通紙方向の逆向きに回動可能である回動部６２と、その回動部６２の回動動作を検出する光センサ（回動検出部）６３と、回動軸６１の周囲に巻き付けられ、回動部６２の回動に抗して付勢するねじりコイルばね６４と、それらが設置されたボックス部６５とを有する。
【００２５】
ここで、回動部６２は、本体６２ａ及びその本体６２ａから光センサ６３の方向に湾曲して延在するアーム６２ｂを有する。光センサ６３は、投光部６３ａ及び受光部６３ｂを有し、回動部６２が記録紙の動きに追従して初期位置から通紙方向（光センサ６３の方向）に回動するときに、投光部６３ａ及び受光部６３ｂの間に挿入されるアーム６２ｂによって投光部６３ａから受光部６３ｂに向かう光が遮断されることにより回動動作を検出する。ねじりコイルばね６４は、周知のばね用鋼線からなり、回動部６２を初期位置（図３から図７に示した状態）に保持すべく通紙方向の回動に抗して付勢する第１の付勢部（第１の付勢手段）６４ａと、回動部６２を初期位置に保持すべく通紙方向と逆向きの回動に抗して付勢する第２の付勢部（第２の付勢手段）６４ｂとを有する。この第１の付勢部６４ａ及び第２の付勢部６４ｂは、回動軸６１に対して互いに逆方向に巻き付けられている。更に、ねじりコイルばね６４は、第１の付勢部６４ａと第２の付勢部６４ｂとの接続部としてそれらと一体をなして形成される触手部（触手状部分）６４ｃを有する。この触手部６４ｃは、回動部６２と一体的に回動するようにその本体６２ａの端部に固定され、その端部に沿って概ね半径方向に向けて突出し、回動部６２が通紙方向に回動するときに、高温（定着温度）に保持された定着ローラ２２及び加熱ローラ２４に接近する。尚、図２に示した出側紙センサ７０も上記と同様の構成をとることができるが、出側紙センサ７０については、記録紙の通紙を同様に検出可能な限りにおいて、上記の方式に限定されることなく種々のセンサを適用することが可能である。
【００２６】
図８は、図２に示した定着装置における正常時の一連の通紙過程を示す図である。ここでは、説明の便宜のため加熱ベルト２３を省略してある。図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、記録紙Ｓが定着装置２０の入側に到達して定着ローラ２２及び加圧ローラの間に通紙されると、入側紙センサの触手部６４ｃは、記録紙Ｓにより通紙方向に押されて回動部６２と一体的に通紙方向に回動し、その回動動作が光センサ６３によって検出される。次に、図８（ｃ）に示すように、記録紙Ｓが定着装置２０の出側に到達すると、記録紙Ｓにより出側紙センサ７０が通紙方向に回動し、センサ（図示せず）によって回動動作が検出される。更に、図８（ｄ）に示すように、記録紙Ｓが定着装置２０の入側を通過すると、回動部６２は第１の付勢部６４ａ（図３から図７参照）の付勢によって初期位置に戻される。同様に、図８（ｅ）に示すように、記録紙Ｓが定着装置２０の出側を通り過ぎると、出側紙センサ７０が初期位置に戻される。このようにして、記録紙が正常に搬送され定着装置２０を通過したことを判断することができる。
【００２７】
図９は、図８に示した通紙過程におけるねじりコイルばねの動作を示す図である。ここで、図９（ａ）及び（ｂ）は、ねじりコイルばね６４を第１の付勢部６４ａ側から見た図であり、それぞれ回動部６２が初期位置にある図８（ａ）、（ｄ）、及び（ｅ）の過程、並びに回動部６２が通紙方向に回動した位置にある図８（ｂ）及び（ｃ）の過程に概ね対応するものである。ねじりコイルばねの第１の付勢部６４ａは、その一端６４ａ’が規制部材６８に規制されており、図９（ｂ）に示すように、他端側の触手部６４ｃが記録紙Ｓに押されて回動部６２と一体的に初期位置から通紙方向に回動することで、ねじりコイルばね６４に通紙方向と逆向きの付勢力が生じる。この付勢力により、回動部６２及びねじりコイルばねの触手部６４ｃは、記録紙Ｓが通過した後に再び初期位置に復帰する。
【００２８】
図１０は、図２に示した定着装置における通紙異常の発生後に記録紙を取り出す一連の過程を示す図である。ここでは、通紙異常の一例として、図１０（ａ）に示すように、記録紙Ｓが通常の通紙経路（図２の矢印参照）から外れて定着ローラ２２に巻き付いた場合を示す。ここでも図８と同様に加熱ベルト２３を省略してある。このような通紙異常が発生すると、ユーザによって定着装置２０の内部に残った記録紙Ｓが装置の入側から通紙方向と逆向きに引き出される場合ある。このとき図１０（ａ）に示すように、通紙方向に回動した位置にある入側紙センサの触手部６４ｃは、図１０（ｂ）に示すように、引き出される記録紙Ｓにより通紙方向と逆向きに押されて回動部６２とともに通紙方向と逆向きに回動する。更に、図１０（ｃ）に示すように、記録紙Ｓが定着装置から完全に引き出されると、回動部６２は第２の付勢部６４ｂ（図３から図７参照）の付勢によって初期位置に復帰する。
【００２９】
図１１は、図９に示した記録紙の取り出し過程におけるねじりコイルばねの動作を示す図である。ここで、図９（ａ）及び（ｂ）は、ねじりコイルばね６４を第２の付勢部６４ｂ側から見た図であり、それぞれ回動部６２が初期位置にある図９（ｃ）の過程、並びに回動部６２が通紙方向と逆向きに回動した位置にある図９（ｂ）の過程に概ね対応するものである。ねじりコイルばねの第２の付勢部６４ｂは、その一端６４ｂ’が規制部材６８に規制されており、図１１（ｂ）に示すように、他端側の触手部６４ｃが記録紙Ｓに押されて回動部６２と一体的に初期位置から通紙方向と逆向きに回動することで、通紙方向の付勢力が生じる。この付勢力により、回動部６２及びねじりコイルばねの触手部６４ｃは、記録紙Ｓが取り出された後に再び初期位置に復帰する。
【００３０】
図１２は、図２に示した定着装置におけるローラ押圧機構の構成を示す図である。図１２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ定着ローラ２２が加圧ローラ２４に対して押圧された正常時の状態、並びに定着ローラ２２の加圧ローラ２４に対する押圧が解除された通紙異常発生時の状態を示している。ここでも説明の便宜のため加熱ベルト２３を省略してある。
【００３１】
このローラ押圧機構（ローラ押圧手段）８０は、定着ローラ２２を加圧ローラ２４の方向に押圧するための押圧部８１と、押圧部８１を加圧ローラ２４の方向に付勢する引張コイルばね８２と、枢軸８３ａを支点に回転することで引張コイルばね８２を伸長若しくは収縮させるカム８３とを有する。ここで、引張コイルばね８２は、その一端のフックが押圧部８１と係合し、他端のフックがカム８３のピン８３ｂと係合する。図１２（ａ）に示すように、カム８３を回転させてピン８３ｂを引張コイルばね８３が伸長する位置まで移動させることで、コイルばね８３に生じる付勢力により押圧部８１が枢軸８１ａを支点に加圧ローラ２４の方向に回動し、その結果、定着ローラ２２が加圧ローラ２４に対して押圧される。
【００３２】
また、図１２（ｂ）に示すように、カム８３を回転させてピン８３ｂをコイルばね８３が収縮する位置まで移動させることで、コイルばね８３の付勢力が低下して、押圧部８１を枢軸８１ａを支点に加圧ローラ２４の方向と逆向きに回動させることができ、その結果、定着ローラ２２の加圧ローラ２４に対する押圧が解除される。つまり、定着ローラ２２（厳密には、加熱ベルト２３）と加圧ローラ２４との間に挟まれた記録紙Ｓに対する押圧が解除されるので、それらのローラを傷つけることなく簡単かつ迅速に記録紙Ｓを取り出すことができる。尚、通紙異常の発生は、図１０（ａ）に示したように、定着ローラ２２への記録紙Ｓの巻き付きなどにより起こり得るが、入側紙センサ６０が記録紙の通紙を検出した後に出側紙センサ７０が記録紙の通紙を検出せずに所定時間が経過した場合に、そのような通紙異常が発生したと推測して定着ローラ２２の加圧ローラ２４に対する押圧を自動的に解除することもできる。
【００３３】
本発明を実施例に基づいて詳細に説明したが、これらの実施例はあくまでも例示であって本発明は実施例によって限定されるものではない。当業者であれば特許請求の範囲によって定められる本発明の技術的思想を逸脱することなく様々な変形若しくは変更が可能であることは言うまでもない。例えば、上記実施例では、図２に示したように、本発明を加熱ベルトを介して定着させる方式の定着装置に適用した場合を示したが、加熱ベルトを用いることなく加熱ローラとそれに圧接して設けられた加圧ローラとの押圧・加熱作用によって定着させる方式の定着装置にも同様に適用可能である。また、加熱ベルトの加熱方式として、加熱ローラの外部に配置したコイルによって誘導加熱を行なう場合を示したが、コイルを加熱ローラ内部に配置した構成にも同様に適用することができ、更に、熱源として発熱ランプなどを用いた当業者に周知の種々の加熱方式にも幅広く適用可能である。
【００３４】
【発明の効果】
このように本発明によれば、装置を破損することなく、通紙異常の発生により定着装置内に残された記録紙の取り出しを簡易・迅速かつ確実に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による定着装置を備えた複写機の概略構成を示す図
【図２】図１に示した定着装置の詳細構成を示す図
【図３】図２に示した入側紙センサの斜視図
【図４】図２に示した入側紙センサの平面図
【図５】図２に示した入側紙センサの側面図
【図６】図２に示した入側紙センサの正面図
【図７】図２に示した入側紙センサの底面図
【図８】図２に示した定着装置における正常時の一連の通紙過程を示す図
【図９】図８に示した通紙過程におけるねじりコイルばねの動作
【図１０】図２に示した定着装置における通紙異常発生後に記録紙を取り出す一連の過程を示す図
【図１１】図９に示した記録紙の取り出し過程におけるねじりコイルばねの動作を示す図
【図１２】図２に示した定着装置におけるローラ押圧機構の構成
【符号の説明】
１ 複写機（画像記録装置）
２０ 定着装置
２１ 加熱ローラ
２２ 定着ローラ（第２のローラ）
２３ 耐熱ベルト
２４ 加圧ローラ（第１のローラ）
２５ 誘導加熱手段
２６ コイル
３０ 定着装置本体（定着手段）
６０ 入側紙センサ（第１の紙検出手段）
６２ 回動部
６３ 光センサ（回動検出部）
６４ ねじりコイルばね
７０ 出側紙センサ（第２の紙検出手段）
８０ ローラ押圧機構（ローラ押圧手段）
Ｓ 用紙

Claims (4)

1. 画像形成媒体上のトナーを熱溶融させて画像形成媒体に定着させる定着手段と、前記定着手段の入口側の搬送経路において前記画像形成媒体を検出し且つ搬送方向と逆向きに引き戻される前記画像形成媒体の動きに追従して搬送方向と逆向きに動作可能な第１の紙検出手段と、前記定着手段の出口側の搬送経路において前記画像形成媒体を検出する第２の紙検出手段とを具備し、前記第１の紙検出手段は、搬送される前記画像形成媒体の動きに追従して初期位置から搬送方向に回動可能であり且つ搬送方向と逆向きに引き戻される前記画像形成媒体の動きに追従して初期位置から搬送方向と逆向きに回動可能である回動部と、その回動部の回動動作を検出する回動検出部と、前記回動部を初期位置に保持すべく前記搬送方向の回動に抗して付勢する第１の付勢手段と、前記回動部を初期位置に保持すべく前記搬送方向と逆向きの回動に抗して付勢する第２の付勢手段と、を有することを特徴とする定着装置。
2. 前記回動部は、その回動支点から離れる側に向かって突出する耐熱性の触手状部分を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記耐熱性の触手状部分は、前記第１の付勢手段と前記第２の付勢手段とを接続するようにそれらと一体形成されたことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の定着装置を備えた画像形成装置。

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