JP4323111B2

JP4323111B2 - 定着方法および画像形成装置

Info

Publication number: JP4323111B2
Application number: JP2001186776A
Authority: JP
Inventors: 靖木内
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-06-21
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2021-06-20
Also published as: JP2002082553A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を用いた複写機，プリンタ，ファクシミリ装置やこれらの機能を有する複合機において、加圧ローラの代わりにシート状部材を用いた定着方法および画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の定着装置は、図９に示したように構成されている。図９に示すように、定着装置は内部に配設され加熱を行うヒータ２を備えた加熱定着ローラ１と、これに圧接する加圧定着ローラ３を主要部材として構成される。その他に定着装置には、ヒータ２により加熱される加熱定着ローラ１の表面温度を検出する温度検出手段４、加熱定着ローラ１と加圧定着ローラ３間に用紙を案内するガイド板５、加熱定着ローラ１に巻き付いた用紙を加熱定着ローラ１から分離させる分離爪６、定着装置の用紙出口側に設けられた搬送ローラ対７等を有している。
【０００３】
定着装置に、トナー像が転写された用紙をガイド板５を介して加熱定着ローラ１と加圧定着ローラ３とのニップ部に搬送させる。このニップ部において加圧／加熱されることにより用紙にトナー像が定着された後、搬送ローラ対７を介して外部に排出される。なお、用紙がニップ部を通過する際に加熱定着ローラ１に付着したトナーはクリーニングパッド（図示せず）によって除去される。
【０００４】
加熱定着ローラ１の表面温度が温度検出手段４によって検出され、この温度検出手段４の検出結果に基づき、ヒータ２による加熱制御が制御手段によって行われる。
【０００５】
従来、定着装置においてはヒータとして赤外線ヒータあるいはハロゲンヒータを採用し、加熱定着ローラ１および加圧定着ローラ３からなる一対のローラで構成されるものが最も一般的であった。しかしながら、加圧定着ローラは芯金の上にシリコンゴム層を形成し、その上にテフロン（登録商標）チューブなどの離型層を形成する構造のために熱容量が大きく、定着を行うためヒータ２により加熱を開始しても加圧定着ローラ３側においてなかなか温まらず、近年の省エネルギーを考慮した制御によりさらにこの傾向は顕著となっており、定着不良の要因となっている。さらには部品コストも高いというデメリットもあった。
【０００６】
また、加熱定着ローラ１と加圧定着ローラ３とのニップ部において適度なニップ幅を確保するために、大きな加圧力を要してその圧力のため用紙にストレスが生じて定着シワの原因となっていることから、加圧定着ローラ３の代わりにシート状の加圧部材を加熱定着ローラに押し当てることによりニップ部を形成し、そのニップ部に用紙を通過させることにより画像を用紙に定着させる定着装置などが考案されている。この構成の定着装置は、シート状部材であるため温まり易く、ニップ幅を確保することが可能となった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成のシート状部材を用いた加圧部材においては、加熱定着ローラに対して加圧するために、例えば、シート状部材をその裏面側から加圧スプリングによって加熱定着ローラに押しつけて定着処理が行われており、加熱定着ローラの長手方向の全長に渡って安定した加圧力を確保することは難しく、部分的に加圧むらが発生しやすく定着不良が発生する。さらに、加熱定着ローラとシート状部材とが定着を行うための加圧力により当接した状態であるために、シート状部材が変形して加圧力が得られないという問題があった。
【０００８】
また、定着装置における搬送中に用紙ジャム等の不具合が発生して、ユーザがジャム用紙を除去する際に、シート状部材に曲げ応力が働いて変形が生じ易く、これによる加圧むらから定着不良が発生するという問題があった。
【０００９】
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、シート状部材の安定した加圧力を得ると共に、経年変化や用紙ジャムの除去等によるシート部材の変形を防ぎ、加圧部材としてシート状部材を用いることの加圧むらによる定着不良を防ぐ定着方法および画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の請求項１に係る発明の定着方法は、電子写真方式により感光体上に形成された潜像をトナー像化して用紙に転写し、転写されたトナー像を定着させる定着方法であって、定着ローラを加熱手段により加熱および駆動手段により回転駆動させ、移動手段により定着ローラを離間位置からシート状部材との当接位置へ移動し、加圧手段によって付勢される定着ローラとシート状部材との当接するニップ部により用紙を加熱／加圧しながら通過させてトナー像を用紙に定着させ、定着処理後に定着ローラを当接位置から離間位置へ移動させる定着処理において、ニップ部を定着処理する用紙通過中の用紙ジャムによるシート状部材の変形をシート状部材の定着ローラと当接する面の裏側で、かつシート状部材との間に隙間を設けたストッパ部材により回避し、用紙ジャム検出によって定着ローラを離間位置に移動し、シート状部材とストッパ部材を一体に定着ローラとの当接位置とは逆方向に回動させて回避し用紙ジャム除去後に定着ローラを当接位置に移動させ、定着処理を再開する方法により、用紙ジャムの除去する際にシート状部材の変形や経年変化を防ぎ安定した加圧ができ、かつ容易に除去作業を行うことができる。
【００２３】
また、請求項２に係る発明の画像形成装置は、請求項１記載の定着方法の処理を行うことによって、加熱／加圧むらを生じることなくシート状部材の変形を防ぎ、かつ安定した定着動作を行うことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。ここで、本実施の形態における画像形成装置としてファクシミリ装置を例とする。
【００２５】
図１は本発明の実施の形態におけるファクシミリ装置の概略構成を示す断面図である。図１に示すファクシミリ装置（装置本体１０）において、画像データに基づき変調したレーザ光Ｌを走査させる光書込装置１１により感光体１２上に潜像を形成する。プロセスカートリッジ１３は、感光体１２を内部に有すると共に、電子写真方式によって画像形成を行うための各種プロセス装置を収納し、装置本体１０に対して着脱自在に構成される。給紙カセット１４に収納され給紙ローラ１５等により給紙搬送される用紙に、感光体１２と当接する転写ローラ１６により感光体１２上に形成されたトナー像を用紙に転写する。用紙に転写されたトナー像は定着装置２０を通過することにより定着され、搬送ローラ対１７により排紙トレイ１８へ搬送される。
【００２６】
また、原稿載置台にセットされた原稿は搬送系によって密着センサ１９を通過させることにより外部に排出される。このとき密着センサ１９を通過する際に原稿の画像が密着センサ１９によって光学的に読み取られる。密着センサ１９によって読み取られた画像データは、外部に送信出力される。また、外部から受信入力された画像データあるいは前述の密着センサ１９によって読み取られた画像データは、光書込装置１１に送られる。
【００２７】
光書込装置１１において、画像データに基づき変調したレーザ光Ｌを感光体１２の表面に照射して、感光体１２の表面に静電潜像を形成する。この静電潜像にトナーを付着させてトナー像化を行って、トナー像が転写ローラによって用紙に転写される。そして、定着装置２０によって加圧／加熱することによりトナー像が用紙に定着され、搬送ローラ対１７によって外部に排出される。
【００２８】
図２は、本発明の実施の形態１におけるファクシミリ装置に有する定着装置の概略構成を示す側面図であり、図２（ａ）は定着ローラのシート状部材との当接位置、図２（ｂ）は離間位置の状態である。
【００２９】
図２において、２１は定着ローラ、２２はヒータ、２３は加圧部材となるシート状部材、２４は、定着ローラ２１を軸受部２４ａにより保持する保持手段であり、軸２４ｂを支軸として回動可能なハウジング、２５は定着ローラ２１を回転駆動する駆動手段（図示せず）からの駆動力を伝達する伝達ギヤ、２６は、ハウジング２４と筐体間に設けられ、定着ローラ２１をシート状部材２３に付勢する加圧手段、２７はシート状部材２３を定着ローラ２１とのニップ部に対して用紙搬送方向上流側で片持ち支持するシート支持材、２８は支持部材に取り付けられるシート状部材２３のストッパ部材である。
【００３０】
また、２９は、定着ローラ２１をシート状部材２３間にニップ部を形成する当接位置と、定着ローラ２１をシート状部材２３間を離間した離間位置に移動させる移動手段である。この移動手段２９の一方の端部はハウジング２４に設けられた係合爪２４ｃと係合し、他方の端部は前記の当接位置と離間位置とに移動させる駆動部（図示せず）が設けられている。さらに、ハウジング２４を加圧手段２６によって付勢される方向に、前記のニップ部における片側圧力が０．５〜１０（９．８Ｎ）となる位置で係止する係止手段（図示せず）を有している。
【００３１】
図２に示す本実施の形態１において定着装置２０に用いるシート状部材２３には、剛性を有するフッ素系樹脂やポリイミド等の耐熱樹脂、あるいはフッ素系樹脂を被覆した耐熱性および剛性を有する基材、さらに基材に金属板を当てて構成あるいは金属板（剛性を有する鉄、銅等）を用いてもよい。また、前記の基材に蓄熱性を考慮して気泡を含有させて構成してもよい。
【００３２】
トナー像が転写された用紙Ｐが定着装置２０に搬送され、定着ローラ２１とシート状部材２３間のニップ部において、加熱／加圧されトナー像の定着が行われる。このとき、定着ローラ２１は加熱手段のヒータ２２により定着可能な温度まで加熱され、また移動手段２９によりシート状部材２３との当接位置に移動し、かつ用紙搬送を行うため駆動手段によって回転駆動されている。前記ニップ部を用紙Ｐが通過することにより定着処理を行う。
【００３３】
このように、移動手段２９による定着ローラ２１とシート状部材２３とを離間させることにより、定着ローラ２１の回転に対して同一面で当接するシート状部材２３のニップ部の部分が摩耗すること、シート状部材２３の変形を軽減できる。
【００３４】
さらに、シート状部材２３の裏面側に隙間を有して設けられるストッパ部材２８よって、定着装置において発生した用紙ジャム等の不具合による、特にニップ部においてシート状部材２３が変形することを防ぐことができる。このシート状部材２３としては、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂等のある程度の耐熱性を有する構造部品でよく、装置筐体に用いられるような部材で構成し、さらにシート支持材２７と一体に形成してもよくこれにより部品点数を減らすことも可能となる。
【００３５】
図３は、本発明の実施の形態２におけるファクシミリ装置に有する定着装置の概略構成を示す側面図であり、図３（ａ）は定着ローラのシート状部材が当接する係止位置、図３（ｂ）は回避した位置である。図３は実施の形態１における図２に示した定着装置とほぼ同様であることから、同一部材には同じ符号を付しその相違する部材について説明する。また、以下の各図においても同様とする。
【００３６】
本実施の形態２における回避手段として、図３に示すシート支持材２７には、シート状部材２３とストッパ部材２８を一体に定着ローラ２１との当接方向とは逆に回動させる支軸２７ａと、ストッパ部材２８には、それと一体に形成された係止腕２８ａと、この係止腕２８ａと係合して定着ローラ２１とシート状部材２３との当接位置に係止する係止フック２８ｂを備えている。
【００３７】
本実施の形態２によれば、定着装置の定着ローラ２１とシート状部材２３間のニップ部で用紙ジャムが発生した時に、一体に形成されたシート状部材２３とストッパ部材２８を支軸２７ａを軸に回動させて回避することによりジャム用紙の除去を容易に行うことができ、かつ除去作業によりシート状部材２３を変形させてしまうことを防ぐことができる。
【００３８】
また、図４は本発明の実施の形態３におけるファクシミリ装置に有する定着装置の概略構成を示す側面図である。図４において、２３ａはヒートパイプ、２３ｂは温度検出手段の温度センサである。
【００３９】
図４に示すように、シート状部材２３の定着ローラ２１と当接する面の裏面側で当接位置近傍の長手方向にヒートパイプ２３ａを配設することにより、定着ローラ２１と当接するニップ部におけるシート状部材２３の定着温度をより早く均一とすることができる。
【００４０】
ヒートパイプ２３ａは、真空状態にしたパイプの中に適量の作動液とその還流を促進する部材とから構成される熱伝導素子である。このヒートパイプにおいて、一端が加熱されることにより蒸発した作動液は圧力差によって他端に移動し、ここで冷却されて凝縮し、さらに凝縮した作動液は還流を促進する部材により加熱部に還流される、このサイクルを繰り返すことにより、熱は一端から他端へ移動させることができる。
【００４１】
このヒートパイプ２３ａとして、薄型マイクロヒートパイプ（古川電気工業社製；μＨＰシート）等をシート状部材２３の裏面に設けることで、ニップ部やシート状部材２３全体を早く均一な温度とすることができる。
【００４２】
また、シート状部材２３の定着ローラ２１と当接する面の裏面側で定着ローラ２１の当接位置近傍に温度センサ２３ｂを配設することにより、定着を行うニップ部の正確な定着温度を検出することができ、最適な定着温度に制御することが可能となる。
【００４３】
図５は本発明の実施の形態４におけるファクシミリ装置の定着装置を示すブロック図である。図５において、３１は定着装置を制御する制御手段、３２は定着ローラを加熱するヒータ、３３は定着ローラを回転駆動する駆動手段、３４は定着ローラをシート状部材との当接位置あるいは離間位置に移動させる移動手段、３５は定着温度を検出する温度センサ、３６は給紙される用紙情報として用紙のサイズや厚さを検出する用紙検出手段である。また、図６は定着処理の制御動作を示すフローチャートである。
【００４４】
本実施の形態４における定着処理の制御を図１，図５を参照しながら図６のフローチャートに基づき説明する。
【００４５】
まず、ファクシミリ装置における画像形成処理の開始信号（呼び出し信号、原稿読み取り信号等）を確認し（Ｓ１）、この信号を検出すると（Ｙｅｓ）定着装置２０は制御手段３１によりヒータ３２の加熱制御および駆動手段３３による定着ローラの回転駆動を開始する（Ｓ２）。さらに、移動手段３４により離間位置にある定着ローラをシート状部材との当接位置へ移動させる（Ｓ３）。光書込装置１１により画像データが処理され、感光体１２への静電潜像が形成され、プロセスカートリッジ１３によりトナー像化する処理がされる（Ｓ４）。
【００４６】
また、給紙カセット１４から給紙ローラ１５により搬送された用紙の用紙サイズや厚さを検出する用紙検出手段３６の結果に応じて、定着温度とするヒータ３２の加熱制御を行う（Ｓ５）。この加熱制御として、シート状部材の定着ローラと当接する裏面で、かつ定着ローラと当接するニップ部の位置近傍に設けられた温度センサ３５によりニップ部における定着温度を検出し、定常温度となるように温度制御がされる。
【００４７】
用紙検出手段３６として例えば、特開平９−１４２６９９号公報に記載される画像形成装置の原稿重送検知装置および同検知方法や、特開平６−３３１３２２号公報に記載される紙厚検知装置に記載されるような用紙の厚さを検出する用紙検出手段３６を設け、この用紙検出手段３６の検出結果を３段階として検知するようにする。用紙が厚い場合には定着ローラ２１の温度を１８０℃、厚さが中くらいの場合には１７０℃、薄い用紙の場合には１６０℃となるようにヒータ３２の加熱を制御する。
【００４８】
さらに、レジストローラ（図示せず）へ給紙搬送された用紙を感光体１２と転写ローラ１６間に送り、感光体１２上に形成されたトナー像の転写が行われる（Ｓ６）。トナー像の転写された用紙は、定着温度に達した定着ローラとシート状部材とのニップ部へ搬送されて、ニップ部を通過することによりトナー像の定着が行われる（Ｓ７）。
【００４９】
連続した画像形成処理が有るか否かの確認を行い（Ｓ８）、処理が有る場合（Ｎｏ）、処理Ｓ４へ戻り前述の処理が繰り返される。また、処理がない場合（Ｙｅｓ）には、定着処理の終了した用紙の排紙を確認して、定着ローラの加熱／回転駆動を停止する（Ｓ９）。定着ローラを離間位置へ移動して処理を終了する（Ｓ１０）。
【００５０】
以上のような定着処理により、定着ローラとシート状部材が定着位置と離間位置を定着処理により移動するためシート状部材の変形／摩耗を防ぐと共に、給紙される用紙に応じた加熱制御が行われ、安定した定着処理ができる。
【００５１】
図７は本発明の実施の形態５におけるファクシミリ装置の定着装置を示すブロック図である。図７において、実施の形態４を示す図５のブロック図とほぼ同様な構成であり、用紙ジャム検知手段３７を備えた点が異なっている。また、図８は定着処理中に発生した用紙ジャムを検知した制御動作を示すフローチャートである。
【００５２】
本実施の形態５における定着処理中に用紙ジャムを検知した制御を図３，図７を参照しながら図８のフローチャートに基づき説明する。図６に示すフローチャートにおける処理Ｓ４〜処理Ｓ７における画像形成処理のいずれかにおいて、用紙ジャムの発生を用紙ジャム検知手段３７が検出する（Ｓ１１）と、移動手段により定着ローラの加熱／回転駆動を停止（Ｓ１２）、さらに定着ローラを離間位置へ移動する（Ｓ１３）。
【００５３】
例えば、ファクシミリ装置本体に設けられている表示手段等により、用紙ジャムの警告をユーザに通知する。ユーザにより用紙ジャムの除去処理として、筐体カバーを開き、係止フック２８ｂにより係止されているシート状部材２３とストッパ部材２８を支軸２７ａを軸に回動回避して、用紙ジャムを除去される（図３（ｂ）参照）。
【００５４】
用紙ジャムが除去されたことを確認すると（Ｓ１４）、再び定着ローラ２１の加熱／回転駆動を開始し（Ｓ１５）、シート状部材２３との当接位置へ移動する（Ｓ１６）。さらに、温度センサによりニップ部の温度が定着温度に到達しているか否か確認し（Ｓ１７）、定着温度のとき（Ｙｅｓ）、この状態を制御手段３１に知らせる。
【００５５】
以上の動作により、用紙ジャムの発生により除去処理がなされるまで定着ローラをシート状部材との離間位置へ移動することから、シート状部材の変形を防ぐことができ、これにより加圧むらをなくし安定した定着処理をすることができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る定着方法は、請求項１に記載されるように、定着処理後に定着ローラを当接位置から離間位置へ移動させることにより、シート状部材の変形や経年変化を防ぎ安定した加圧力による定着動作をすることができ、また用紙ジャムの除去処理によりシート状部材を変形させてしまうことを防ぎ、かつ除去処理を容易にすることができる。
【００６５】
また、請求項２に記載されるような画像形成装置を、請求項１記載の定着方法の処理を行うことによって、加熱／加圧むらを生じることなく通常使用時や用紙ジャム時におけるシート状部材の変形を防ぎ、かつ安定した定着動作を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるファクシミリ装置の概略構成を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるファクシミリ装置に有する定着装置の概略構成であり、（ａ）は定着ローラのシート状部材との当接位置、（ｂ）は離間位置の状態を示す側面図
【図３】本発明の実施の形態２におけるファクシミリ装置に有する定着装置の概略構成であり、（ａ）は定着ローラのシート状部材が当接する係止位置、（ｂ）は回避した位置を示す側面図
【図４】本発明の実施の形態３におけるファクシミリ装置に有する定着装置の概略構成を示す側面図
【図５】本発明の実施の形態４におけるファクシミリ装置の定着装置を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態４におけるファクシミリ装置の定着処理の制御動作を示すフローチャート
【図７】本発明の実施の形態５におけるファクシミリ装置の定着装置を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態５におけるファクシミリ装置の定着処理中に発生した用紙ジャムを検知した制御動作を示すフローチャート
【図９】従来のファクシミリ装置に有する定着装置の概略構成を示す断面図
【符号の説明】
１加熱定着ローラ
２，２２，３２ヒータ
３加圧定着ローラ
４温度検出手段
２０定着装置
２１定着ローラ
２３シート状部材
２３ａヒートパイプ
２３ｂ，３５温度センサ
２４ハウジング
２４ａ軸受部
２５伝達ギヤ
２６加圧手段
２７シート支持材
２８ストッパ部材
２８ａ係止腕
２８ｂ係止フック
２９，３４移動手段
３１制御手段
３３駆動手段
３７用紙ジャム検知手段

Claims

電子写真方式により感光体上に形成された潜像をトナー像化して用紙に転写し、前記転写されたトナー像を定着させる定着方法であって、
定着ローラを加熱手段により加熱および駆動手段により回転駆動させ、移動手段により前記定着ローラを離間位置からシート状部材との当接位置へ移動し、加圧手段によって付勢される前記定着ローラと前記シート状部材との当接するニップ部により用紙を加熱／加圧しながら通過させて前記トナー像を用紙に定着させ、定着処理後に定着ローラを当接位置から離間位置へ移動させる定着処理において、前記ニップ部を定着処理する用紙通過中の用紙ジャムによる前記シート状部材の変形を前記シート状部材の定着ローラと当接する面の裏側で、かつ前記シート状部材との間に隙間を設けたストッパ部材により回避し、前記用紙ジャム検出によって前記定着ローラを離間位置に移動し、シート状部材とストッパ部材を一体に定着ローラとの当接位置とは逆方向に回動させて回避し前記用紙ジャム除去後に前記定着ローラを当接位置に移動させ、定着処理を再開することを特徴とする定着方法。
前記請求項１記載の定着方法の処理を行うことを特徴とする画像形成装置。