JP4714014B2

JP4714014B2 - 定着装置

Info

Publication number: JP4714014B2
Application number: JP2005355543A
Authority: JP
Inventors: 道雄横須賀
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2025-12-09
Also published as: JP2007163518A

Description

本発明は、電子写真式複写機、プリンタなどの画像形成装置に用いられる定着装置に係り、特に定着ローラへの用紙の巻き付きを確実に検出し、早期に対策を講じることができる定着装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置では、感光体ドラムに形成したトナー画像を用紙に転写し、そのトナー画像を担持する用紙を定着装置を通して定着し、コピーを作成するようにしている。この画像形成装置に用いられる定着装置として、金属ロールの内部にヒータランプを設けた加熱ロールと、表面にゴム層を有する加圧ロールを対向して配置し、２つのロール間に所定のニップ圧力を印加すると共に、両ロール間に記録用紙を通過させ、加熱圧力定着するものが知られている。

また、電子写真装置の多機能化に伴い、両面印刷が行われることが多くなったが、この場合には、加圧ロールの内部にもヒータランプを設け、２本の加熱ロールにより両面同時定着が行われている。

図３は両面同時定着を行う定着装置の一例を示すもので、２本のソフトロール１及び５を有する。ソフトロール１は、金属ロール２の表面にシリコーンゴム等の弾性体層３を形成したものから構成され、ソフトロール５も同様に、金属ロール６の表面にシリコーンゴム等の弾性体層７を形成したものから構成される。両ソフトロール１，５の金属ロール２，６の内部にはヒータランプ４，８が設けられている。また、弾性体層３，７の表面には、印刷用紙２１のトナー画像２２を定着する際に、融解したトナーが上記ロール１，５の表面に付着する現象（オフセット現象）を少なくするため、ＰＦＡやＰＴＦＥ等の離型性樹脂層（図示せず）を形成する場合がある。ソフトロール１及び５の使用は、その表面の弾性体層３及び７による弾性効果によって文字の潰れが少ないため、高精細な定着画像が得られるという利点がある。

しかしながら、一方ではシリコーンゴム等の弾性体層３，７の熱伝導率が小さく、熱抵抗が大きいため、トナー温度が低下し、トナー粘着力が不足するという問題がある。

図５は、トナー温度とトナー粘着力の関係を示すもので、トナー画像を所定温度に保ち、それに接触させたＰＦＡ板の剥離力をトナー粘着力としたものである。同図よりトナーの温度が１４０°〜１５０°の領域で、トナー粘着力が大きく、その温度領域以上又は以下の温度ではトナー粘着力が低下することが分かる。従って定着時に加熱ロールの伝熱量が不足した場合、印刷用紙２１がソフトロール１，５の表面へ巻き付き、印刷用紙２１の剥離ミスが生じる場合がある。

上記ソフトロール１，５に印刷用紙２１が巻き付くのを防止するため図３の例では、２本のソフトロール１，５が相接することによって形成される溶融挟持部２９の出口側近傍に剥離爪２３，２４を配置している。この剥離爪２３，２４をソフトローラ１，５の表面に接触するとソフトローラ１，５の表面に傷が付き易く寿命が短くなるという問題がある。

このため、特許文献１には加熱ロールと、これに接触する加圧ロールと、加熱ロールに接触する剥離爪と、両ロールを回転駆動する回転駆動機構とを備えた画像形成装置において、加熱ロールと加圧ロールの間を用紙が通過する時にのみ、回転駆動する方式が提案されている。

一方、剥離爪の変形等によって剥離がうまくいかない場合、用紙が定着ローラに巻き付くことがある。そして、用紙を取り除かずに巻き付いた状態のまま使用を続けていると、用紙が加熱され、炭化する。

この問題を解決するため、特許文献２には図４に示すようにローラの周囲に反射型フォトインタラプタ２５，２７を配置し、ローラが用紙で覆われたときの反射光量の変化から用紙の巻き付きを検知する方式が提案されている。

この他に特許文献３には、用紙の材質や異物の存在に影響を受けることなく定着ローラへの用紙の巻き付きを検知する方式が提案され、特許文献４には分離爪の近傍に位置する用紙の有無を検知する反射式センサを設けたものが開示されている。

特開２００１−３３１０５５号公報特開平３−１５２５８１号公報特開２０００−２５５８３５号公報特開２０００−１９６６１０号公報

図４に示す定着装置においては、検知器２５，２７側に対面する印刷用紙の画像がベタ黒画像である場合や、用紙の印刷面が粗面であって、画像濃度が高い等の条件が重なった場合に、光線２６，２８が乱反射または吸収され、検知器２５，２７は印刷用紙２１を無いものと誤認識し、ロールへの印刷用紙の巻き付きを検知できないことがある。

本発明は上記のような従来装置の問題点を解決した定着装置を提供することを目的とする。

具体的には本発明は、用紙に印刷された画像の色、画像濃度、印刷面の粗さ等の条件に依存することなく、確実に定着ロールに印刷用紙が巻き付いたことを検知できる定着装置を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、定着ロールに印刷用紙が巻き付いたことを早期に検知し、定着ロールの駆動、圧接を中止し、定着ロールへの用紙の巻き付きによる障害を最小限に抑える制御手段を備えた定着装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために本発明は、第１の加熱ロールと、第２の加圧ロール又は加熱ロールとを相接することにより溶融挟持部を形成し、上記溶融挟持部を通過して記録媒体を搬送することによりトナー画像を記録媒体に定着する定着装置において、前記記録媒体が前記溶融挟持部に入る入口側に前記記録媒体の通過を検知する第１の検知手段を設けると共に、前記溶融挟持部の出口側に前記記録媒体の通過を検知する第２の検知手段を設け、前記溶融挟持部の出口側の第１及び第２ロールにそれぞれ近接して配置された、記録媒体を剥離する爪部を有する２つの剥離部材を備え、前記第２の検知手段は発光部と受光部から構成され、該発光部と受光部は、前記剥離部材の用紙搬送方向で前記第１及び第２ロールに対向する爪部側とは反対側に設けられ、前記剥離部材はそれぞれ反射板を有し、その光路が前記反対側から前記爪部側に向かう記録媒体搬送路と平行な光路と、前記反射板により直角に屈曲し、前記記録媒体搬送方向に対して直角方向の光路とをそれぞれ有し、一方の前記剥離部材からの光路と、他方の前記剥離部材の光路とが互いに対向してなり、前記発光部からの光線が前記剥離部材内の光路を通って前記受光部に受光されるようにし、前記第１及び第２の検知手段の信号より、前記記録媒体の第１または第２のロールへの巻き付きの有無を検知するようにしたことに一つの特徴を有する。

本発明の他の特徴は、前記記録媒体が第１の検知手段を通過した時刻Ｔ１と、第２の検知手段を通過した時刻Ｔ２を計測し、その時間差Ｔ（Ｔ＝Ｔ２−Ｔ１）が、予め設定した所定時間ＴＳ以内か否かを判定し、その判定結果より記録媒体が正常に走行しているか否かを判定する制御装置を備えたことにある。

本発明の他の特徴は、前記記録媒体が正常に走行していないことを検知したとき、前記第１及び／又は第２のロールの加熱を停止する制御手段を備えたことにある。

本発明の他の特徴は、前記記録媒体が正常に走行していないことを検知したとき、前記第１及び第２のロールの駆動を停止し、ロール間を離間させる制御手段を備えたことにある。

本発明の他の特徴は以下の説明により一層明確に理解される。

本発明によれば次のような効果が得られる。

（１）印刷用紙面の反射光を検知するのではなく、印刷用紙が通過したか否かを検知するものであるから、印刷用紙の画像や濃度等に影響されず、より確実に印刷用紙の巻き付きを検出することが可能になる。

（２）ソフトロールへの巻き付きが少ない段階で巻き付きを検知し、ソフトロールの駆動、圧接の停止、ロールの加熱の停止等の対策をとることができるので、複写機、プリンタ等の電子写真装置の安全性、操作性を向上することができる。

（３）ソフトロールに印刷用紙が何層にも巻き付いた場合には、これを剥ぎ取るのに大きな労力と時間がかかり、場合によってはロール表面に傷をつけることもあるが、本発明によれば、ロールへの用紙の巻き付きを最小限に抑えることができるので、ロール表面の損傷も防ぐことができる。

以下本発明に係る定着装置の一実施例を図１を参照して説明する。

同図において１及び５はソフトロールであり、それぞれアルミ等からなる金属ロール２及び６の表面に、厚さが０．１ｍｍより厚いシリコーンゴムやふっ素ゴム等の弾性体層３及び７を形成したものより構成される。弾性体層３及び７の表面にＰＦＡやＰＴＦＥ等の離型性樹脂層を形成してもよい。金属ロール２及び６の内部にはヒータランプ４及び８がそれぞれ設けられている。

上記ソフトロール１及び５は、駆動モータ１０２により駆動され、本実施例ではソフトロール１が時計方向、ソフトロール５が反時計方向に回転駆動される。

トナー画像２２を表面に形成された印刷用紙２１は、図の矢印の方向に搬送され、ソフトロール１及び５が所定の圧力で接触する溶融挟持部２９において定着される。

上記溶融挟持部２９の入口側に、印刷用紙２１の搬送路４０を挟んで一対の発光ダイオード１６と受光センサ１７が対向して配置されている。発光ダイオード１６は制御装置１００により発光のタイミングが制御され、受光センサ１７により検知した信号は制御装置１００に送られる。印刷用紙２１が発光ダイオード１６と受光センサ１７の間に到達すると光線１８が遮蔽されるから、受光センサ１７の出力信号より印刷用紙２１が到達したタイミングを計測することができる。

一方、溶融挟持部２９の出口側の両ソフトロール１，５の表面に近接して、印刷用紙２１を剥離する剥離爪９，１１が配置されている。剥離爪９とソフトロール１表面、剥離爪１１とソフトロール５表面の間隙は、ソフトロール１，５の回転による振動があっても、剥離爪９，１１が、ソフトロール１，５の表面に触れることのないように、約０．３〜１．０ｍｍに設定した。剥離爪９，１１をソフトロール１，５に接触させることは、ソフトロール１，５の表面に傷をつけることになり好ましくない。

また、本発明の剥離爪９，１１は、一例として、用紙幅方向（ソフトロール幅方向）の厚さが５ｍｍであり、１対又は複数の対でソフトロール軸方向に配置されている。発光ダイオード１３と受光センサ１４は、そのうちの少なくとも１対は光路３０，３１及び反射板１０，１２を有しており、この１対と対向する位置に設けられる。もちろん、受光部、発光部及び光路を有する剥離爪の組を複数個設けても構わない。また、用いる用紙の幅が変わる場合、全ての用紙を検知可能な位置に検知部（発光ダイオード１３及び受光センサ１４）を設ける。

また溶融挟持部２９の出口側には印刷用紙２１の搬送路４０を挟んで一対の発光ダイオード１３と受光センサ１４が対向して配置されている。発光ダイオード１３からの光線は、剥離爪１１に設けられた光路３１を通り、反射板１２により用紙搬送路４０と直角方向の光線１５とされる。その後、剥離爪９の中に設けられた光路３０を通り、反射板１０により再び反射されて受光センサ１４に到達する。発光ダイオード１３は制御装置１００により発光のタイミングが制御され、受光センサ１４により検知した信号は制御装置１００に送られる。

印刷用紙２１が光線１５を遮蔽する位置に到達すると、受光センサ１４の検知信号が変化するから、その信号変化より印刷用紙２１の到達時刻を計測することができる。また、印刷用紙２１が正常に搬送され、ソフトロール１，５に巻き付かない場合は、光線１８を遮光した後、所定時間後には光線１５を遮光するから、受光センサ１７及び１４の検知信号を観測することにより巻き付きの有無を検出することができる。

定着装置において剥離ミスが生じソフトロール１，５に印刷用紙２１の巻き付きが検知された場合、制御装置１００はモータ１０２の駆動回路１０１にモータの駆動を停止する信号を送り、ソフトロール１及び５の回転を停止すると共に両ロール１，５の接触を停止して離間させる。また制御装置１００はソフトロール１，５のヒータランプ４，８への電力供給を停止して、ロール１，５の加熱を中止する。

次に上記制御装置１００による制御方法を図２のフローチャートを参照して説明する。

図２のステップ２０１において、印刷用紙２１が図１のＸ１点（光線１８と搬送路４０の交点）からＸ２点（光線１５と搬送路４０の交点）まで走行するのに要する時間ＴＳを制御装置１００のメモリ（図示せず）にイニシャルセットする。この時間ＴＳは印刷用紙２１の搬送速度と、Ｘ１−Ｘ２間の距離から容易に求めることができる。

次にステップ２０２において、受光センサ１７により印刷用紙２１の通過を検知したか否かを判定する。この判定は受光センサ１７の出力信号のレベルの変化を検出することにより行われる。ステップ２０２の判定がＹＥＳの場合はステップ２０３に進み、印刷用紙２１が通過した時刻Ｔ１をメモリに格納すると共に、Ｔ１から経過した時間Ｔを計測する。このＴの計測は制御装置１００に設けられたタイマ（図示せず）により行う。

次にステップ２０４において時間Ｔが予めセットしたＴＳに到達したか否かが判定され、ＹＥＳの場合はステップ２０５に進み、受光センサ１４が印刷用紙２１の通知を検知したか否かが判定される。時間ＴＳ経過時にセンサ１４が印刷用紙２１を検知していればロール１，５への用紙２１の巻き付きがなく、正常に動作していることが分かる（ステップ２０６）。

一方、ステップ２０５の判定がＮＯの場合は、何らかの異常が発生し、印刷用紙２１が正常に走行していないと認識されるのでステップ２０７に進み、ヒータランプ４，８への電力供給を停止する。それと共にステップ２０８においてモータ１０２の駆動を停止し、且つロール１，５間を離間させて定着動作を停止する。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明の基本的な概念を変更しない範囲で種々の変形をすることは可能であり、これらの変形も本発明の範囲に属する。例えば実施例では定着ローラをソフトローラとしたがこれ以外のローラを用いる場合にも本発明は適用できる。また、２個の加熱ローラを用いる代わりに、一方を加熱ローラ、他方を加圧ローラとしてもよい。更に印刷用紙の通過を光ダイオードと受光センサにより検知する例を示したが、この他のセンサ、例えば超音波センサ等により用紙の通過を検知することは可能である。また、発光部と受光部を、それぞれ剥離爪と一体とする構成も可能である。

本発明に係る定着装置の一実施例を示す構成図である。本発明装置における制御部の制御フローを示すフローチャートである。従来の定着装置の一例を示す構成概略図である。従来の定着装置の一例を示す構成概略図である。トナー温度とトナー粘着力の関係を示す特性図である。

符号の説明

１：ソフトロール、２：金属ロール、３：弾性体層、４：ヒータランプ、
５：ソフトロール、６：金属ロール、７：弾性体層、８：ヒータランプ、９：剥離爪、
１０：反射板、１１：剥離爪、１２：反射板、１３：発光部、１４：受光部、１５：光線、
１６：発光部、１７：受光部、１８：光線、２１：印刷用紙、２２：トナー画像、
２３：剥離爪、２４：剥離爪、２５：検知器、２９：溶融挟持部、３０，３１：光路、
４０：用紙の搬送路、１００：制御装置、１０１：モータ駆動回路、１０２：モータ

Claims

第１の加熱ロールと、第２の加圧ロール又は加熱ロールとを相接することにより溶融挟持部を形成し、
上記溶融挟持部を通過して記録媒体を搬送することによりトナー画像を記録媒体に定着する定着装置において、
前記記録媒体が前記溶融挟持部に入る入口側に前記記録媒体の通過を検知する第１の検知手段を設けると共に、前記溶融挟持部の出口側に前記記録媒体の通過を検知する第２の検知手段を設け、
前記溶融挟持部の出口側の第１及び第２ロールにそれぞれ近接して配置された、記録媒体を剥離する爪部を有する２つの剥離部材を備え、
前記第２の検知手段は発光部と受光部から構成され、
該発光部と受光部は、前記剥離部材の用紙搬送方向で前記第１及び第２ロールに対向する爪部側とは反対側に設けられ、
前記剥離部材はそれぞれ反射板を有し、その光路が前記反対側から前記爪部側に向かう記録媒体搬送路と平行な光路と、前記反射板により直角に屈曲し、前記記録媒体搬送方向に対して直角方向の光路とをそれぞれ有し、
一方の前記剥離部材からの光路と、他方の前記剥離部材の光路とが互いに対向してなり、
前記発光部からの光線が前記剥離部材内の光路を通って前記受光部に受光されるようにし、
前記第１及び第２の検知手段の信号より、前記記録媒体の第１または第２のロールへの巻き付きの有無を検知することを特徴とする定着装置。
請求項１において、前記記録媒体が第１の検知手段を通過した時刻Ｔ１と、第２の検知手段を通過した時刻Ｔ２を計測し、その時間差Ｔ（Ｔ＝Ｔ２−Ｔ１）が、予め設定した所定時間ＴＳ以内か否かを判定し、その判定結果より記録媒体が正常に走行しているか否かを判定する制御装置を備えたことを特徴とする定着装置。
請求項２において、前記制御装置は、前記記録媒体が正常に走行していないことを検知したとき、前記第１及び／又は第２のロールの加熱を停止する制御手段を備えたことを特徴とする定着装置。
請求項２において、前記制御装置は、前記記録媒体が正常に走行していないことを検知したとき、前記第１及び第２のロールの駆動を停止し、ロール間を離間させる制御手段を備えたことを特徴とする定着装置。
請求項１において、前記第１及び／又は第２ロールは金属ロールの表面に弾性体層を形成したものよりなることを特徴とする定着装置。
請求項１において、前記第１及び／又は第２ロールは金属ロールの表面にゴム層を形成し、更にその表面に樹脂層を形成したものよりなることを特徴とする定着装置。