JP5358171B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナー像をシート材に定着させる定着装置及び複写機、プリンタ、またはファクシミリ装置等の画像形成装置に関するものである。

複写機等の画像形成装置では、例えば、帯電状態の感光ドラム上にレーザー等を走査させて静電潜像を形成し、該静電潜像にトナーを付着させてトナー像を現像する。このトナー像は、シート材（用紙やフィルムを含む）に転写され、一対の回転体（ローラやベルトを含む）のニップ（圧接部）を通過することにより加圧、加温されてシート材に定着する。

ところで上記定着時に、シート材が、トナー像と接触する側の一方の回転体に巻き付き、紙詰まり（ジャム）や耳折れ等が生じる場合がある。従来から、この巻き付きを抑制すべく、定着装置に、上記回転体からシート材を分離する分離ローラを設けることがなされている（例えば特許文献１参照）。特許文献１の定着装置は、ニップを通過して排出される排出口における上記回転体の周面とシート材の排出方向とが成す分離角度を大きくするように、分離ローラを上記回転体に圧接させて、上記回転体からシート材を分離させる構成となっている。
特開２００４−１７０８５６号公報

しかしながら、上記定着装置では、上記回転体に分離ローラを常に圧接させているために熱容量が大きくなり、所定の温度まで昇温させるウォームアップ時間が長く必要となるという問題がある。また、上記定着装置では、上記回転体に分離ローラを常に圧接させているために上記回転体の寿命（耐久性）に影響を及ぼすという問題がある。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ウォームアップ時間の短縮、回転体の耐久性の向上を図ることができる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明はトナー像が転写されたシート材を搬送し、圧接状態にある一対の回転体によって形成されたニップを通過させることにより上記トナー像を上記シート材に定着させる定着装置であって、上記回転体の一方と圧接し、該回転体から上記シート材を分離させる分離ローラと、上記一方の回転体と圧接する圧接位置と上記一方の回転体から離間する離間位置との間で、上記分離ローラを移動させる移動装置とを有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、移動装置により分離ローラが圧接位置と離間位置との間で移動自在となるため、ウォームアップ時の熱容量の増加、耐久性の低下を抑制することが可能となる。

また、本発明においては、上記移動装置は、上記回転体の他方の回転軸に回転自在に嵌合すると共に上記回転軸を挟んで両側に延在する梃子部材と、上記梃子部材の一端側に設けられて、上記一端側を上記回転軸周りに回動させる回動装置とを有し、上記分離ローラは、上記梃子部材の他端側に設けられているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、梃子部材の一端側を回転軸周りに回動させることにより、梃子部材の他端側に設けられた分離ローラを圧接位置と離間位置との間で移動させることが可能となる。

また、本発明においては、上記移動装置は、上記シート材の位置に応じて上記分離ローラを移動させるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、シート材の位置に対応した分離ローラの移動が可能となるため、例えばニップにシート材が位置するときは一方の回転体に圧接してシート材を分離させ、ニップにシート材が位置しないときは該回転体から離間させることで、分離特性を維持しつつ、且つ、該回転体に影響を与えることを抑制することが可能となる。

また、本発明においては、上記ニップを通過した側に、上記一方の回転体から上記シート材を分離させる分離部材が設けられており、上記移動装置は、上記シート材の先端が、上記ニップに進入する位置から上記分離部材が設けられる位置に移動する間、上記分離ローラを上記圧接位置に位置させるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、シート材の先端がニップに進入する位置から分離部材が設けられる位置まで移動する間だけ分離ローラを圧接位置に位置させることで、分離ローラの圧接時間を必要最小限に抑えることが可能となる。

また、本発明においては、上記シート材の先端から上記トナー像の先端までの先端余白の大きさを検出する検出装置と、上記検出装置の検出結果に基づいて上記移動装置を駆動させる制御装置とを有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、シート材の巻き付き易さに影響する先端余白の大きさに基づいて移動装置の駆動が制御される。

また、本発明においては、上記検出装置は、赤外線変位センサあるいはトナー濃度検出センサであるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、赤外線変位センサあるいはトナー濃度検出センサにより先端余白の大きさが検出される。

また、本発明においては、上記検出装置は、上記先端余白の大きさを検出する所定の検出領域を有しており、上記トナー像を形成する印字データに基づいて、上記先端余白の大きさが最も小さくなる位置に上記検出装置を予め移動させる第２移動装置を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、検出装置を印字データに基づいて予め先端余白の大きさが小さくなる位置へ移動させることにより、検出領域が広く高価な検出装置を用いることなく、検出精度の向上を図ることが可能となる。

また、本発明においては、上記制御装置は、上記先端余白の大きさが所定の閾値より小さい場合は上記移動装置を駆動させ、上記先端余白の大きさが上記所定の閾値より大きい場合は上記移動装置を駆動させない制御を行うという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、先端余白の大きさが所定の閾値より小さく分離ローラによる分離が必要となるときには移動装置を駆動させて分離ローラを圧接位置に位置させ、先端余白の大きさが所定の閾値より大きく分離ローラによる分離が必要とならないときは移動装置を駆動させずに分離ローラを離間位置で待機させることが可能となる。

また、本発明においては、上記トナー像の先端部の幅を検出する第２検出装置を有し、上記制御装置は、上記第２検出装置の検出結果に基づいて上記所定の閾値を変化させるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、トナー像の先端部の幅に基づいて所定の閾値を変化させることにより、シート材の巻き付き易さに応じた移動装置の制御が可能となる。

また、本発明においては、上記トナー像の先端部のトナー載り量を検出する第３検出装置を有し、上記制御装置は、上記第３検出装置の検出結果に基づいて上記所定の閾値を変化させるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、トナー像の先端部のトナー載り量に基づいて所定の閾値を変化させることにより、シート材の巻き付き易さに応じた移動装置の制御が可能となる。

また、本発明においては、上記シート材の厚さを検出する第４検出装置を有し、上記制御装置は、上記第４検出装置の検出結果に基づいて上記所定の閾値を変化させるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、シート材の厚さに基づいて所定の閾値を変化させることにより、シート材の巻き付き易さに応じた移動装置の制御が可能となる。

また、本発明においては、上記トナー像の先端部の幅を検出する第５検出装置と、上記第５検出装置の検出結果に基づいて上記移動装置を駆動させる第２制御装置とを有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、シート材の巻き付き易さに影響するトナー像の先端部の幅に基づいて移動装置の駆動が制御される。

また、本発明においては、上記トナー像の先端部のトナー載り量を検出する第６検出装置と、上記第６検出装置の検出結果に基づいて上記移動装置を駆動させる第３制御装置とを有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、シート材の巻き付き易さに影響するトナー像の先端部のトナー載り量に基づいて移動装置の駆動が制御される。

また、本発明においては、上記シート材の厚さを検出する第７検出装置と、上記第７検出装置の検出結果に基づいて上記移動装置を駆動させる第４制御装置とを有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、シート材の巻き付き易さに影響するシート材の厚さに基づいて移動装置の駆動が制御される。

また、本発明においては、上記定着装置を有する画像形成装置が得られる。

本発明によれば、トナー像が転写されたシート材を搬送し、圧接状態にある一対の回転体によって形成されたニップを通過させることにより上記トナー像を上記シート材に定着させる定着装置であって、上記回転体の一方と圧接し、該回転体から上記シート材を分離させる分離ローラと、上記一方の回転体と圧接する圧接位置と上記一方の回転体から離間する離間位置との間で、上記分離ローラを移動させる移動装置とを有するという構成を採用することによって、移動装置により分離ローラが圧接位置と離間位置との間で移動自在となるため、ウォームアップ時の熱容量の増加、耐久性の低下を抑制することが可能となる。
したがって、本発明では、ウォームアップ時間の短縮、回転体の耐久性の向上を図ることができる定着装置を提供することができる効果がある。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明においては、本発明の定着装置を複写機（画像形成装置）に適応した場合の例について説明する。また、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

先ず、図１及び図２を参照して、本実施形態における複写機１の構成について説明する。
図１は、本発明の実施形態における複写機１の機能構成を示すブロック図である。
図２は、本発明の実施形態における複写機１の概略構成を示す図である。
本実施形態の複写機１は、図１に示すように、画像読取部２と、画像記憶部３と、画像処理部４と、印刷部５と、操作部６と、分離ローラ移動ユニット（移動装置）７と、検出装置８と、検出装置移動ユニット（第２移動装置）９と、制御部（制御装置、第２検出装置、第３検出装置、第４検出装置）１０とを有する構成となっている。

画像読取部２は、例えば図２に示す原稿自動送り装置２１と、原稿に印字された画像を読み取るスキャナ２２とを備える構成となっており、制御部１０から入力される制御指令に基づいて、原稿自動送り装置２１から供給された原稿の画像をスキャナ２２で読み取り、印字された画像の形状や色彩等の印字データを出力する構成となっている。

画像記憶部３は、ハードディスク等の外部記憶装置或いは／及び半導体メモリ等から構成されており、制御部１０から入力される制御指令に基づいて、画像読取部２にて読み取った印字データを書き込み記憶すると共に、当該印字データを読み出して出力する構成となっている。

画像処理部４は、制御部１０から入力される制御指令に基づいて、画像記憶部３から入力される印字データを印刷形式の印字データに変換して出力するものであり、必要に応じて印字データに各種画像処理を施して印刷形式の印字データに変換する。例えば、画像読取部２が、カラー画像が印字された原稿を読み取った場合には、画像記憶部３から画像処理部４に入力される印字データは、光の三原色に対応したＲＧＢ印字データとなるため、画像処理部４は、このようなＲＧＢ印字データを印刷部５の印刷形式に対応した、例えばＹＭＣＫ印字データ（Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）を基準色とする印字データ）に変換して出力する。

印刷部５は、制御部１０から入力される制御指令に基づいて、印刷用紙（シート材）を搬送しつつ当該印刷用紙にトナーを付着させることにより、画像処理部４から入力された印字データに基づいて印刷用紙に画像を形成するものであり、図２に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色にそれぞれ対応した画像形成ユニットＦ（ＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＫ）と、ベルトユニット５１と、給紙カセット５２と、二次転写装置５３と、定着装置５４と、搬送路５５とを有する。

画像形成ユニットＦは、感光体５００と、帯電器５０１と、露光装置５０２と、現像装置５０３と、一次転写ローラ５０４とを有し、さらに不図示のクリーニング装置や除電装置等とを有する。
感光体５００は、円柱に形状設定され、その周面に静電潜像及び当該静電潜像に基づくトナー像が形成されるものである。帯電器５０１は、感光体５００に対して対向配置され、感光体５００の周面を帯電状態とするものである。露光装置５０２は、印刷形式の印字データに基づいて射出されるレーザ光を帯電状態の感光体５００の周面において走査するものである。現像装置５０３は、感光体５００の周面に対してトナーを供給することによって感光体５００の周面上に静電潜像に基づくトナー像を現像するものである。一次転写ローラ５０４は、中間転写ベルト５１０を挟んで感光体５００と対向配置され、感光体５００に現像されたトナー像を中間転写ベルト５１０に一次転写するものである。

ベルトユニット５１は、画像形成ユニットＦからトナー像が転写される中間転写ベルト（転写ベルト）５１０と、中間転写ベルト５１０を架設すると共に無端回走させる駆動ローラ５１１、従動ローラ５１２ａ〜５１２ｃ及びテンションローラ５１３と、中間転写ベルト５１０を清掃するクリーニング装置５１４とを有する。
中間転写ベルト５１０は、駆動ローラ５１１、従動ローラ５１２ａ〜５１２ｃ及びテンションローラ５１３に張架されて、図２において時計回りに無端回走する構成となっている。駆動ローラ５１１は、モータ等の駆動源を有する駆動部に接続され、中間転写ベルト５１０に対しグリップ力を付与しつつ回走させるものである。従動ローラ５１２ａ〜５１２ｃは、駆動ローラ５１１の回転駆動に従動して回転駆動するものである。テンションローラ５１３は、駆動ローラ５１１の回転駆動に従動して回転駆動する従動ローラの一種で、バネ機構を有する付勢装置５１３Ａが設けられ、中間転写ベルト５１０にテンションを与えるものである。クリーニング装置５１４は、クリーニングローラやクリーニングブレード等を備え中間転写ベルト５１０に残留したトナー等を除去する構成となっている。

給紙カセット５２は、装置本体に対して引き出し自在であり、印刷用紙を収容するものである。二次転写装置５３は、中間転写ベルト５１０上に形成されたトナー像を印刷用紙に二次転写するものであって、中間転写ベルト５１０を駆動させる駆動ローラ５１１と、中間転写ベルト５１０を挟んで該駆動ローラ５１１と対向配置される二次転写ローラ５３０とを備える。定着装置５４は、印刷用紙上に二次転写されたトナー像を定着させるものであり、圧接状態にある一対のローラ（回転体）で加圧・加熱することによりトナーを定着させる構成となっている（詳しくは後述）。搬送路５５は、給紙カセット５２から排紙トレイ１Ａまで印刷用紙を搬送するものであり、給紙カセット５２から印刷用紙を搬出するピックアップローラ５５０、印刷用紙を搬送する給紙ローラ５５１、排紙トレイ１Ａに印刷用紙を排紙する排紙ローラ５５２等を備える。

図１に戻り操作部６は、ユーザーの指令を制御部１０へ伝達する構成となっており、例えば、表示部と操作キーとを有する操作パネルから構成される。
表示部は、例えばタッチパネルや液晶ディスプレイ等から構成されており、ユーザーと複写機１とを関係付けるマンマシンインタフェースとして機能する。タッチパネルは、周知のように表示パネルの表示面に抵抗膜方式等の透明な面状押圧センサを設けたものであり、表示パネルに表示された操作ボタンにユーザーが指等で押圧すると、面状押圧センサが押圧位置（押圧座標）を示す操作信号を制御部１０に出力するものである。操作キーは、例えば電源ボタン、数字ボタン、印刷開始ボタン等、表示部に表示される操作ボタン以外のハードウエアキーであり、ユーザーの操作に基づいた操作信号を制御部１０に出力する構成となっている。

次に、定着装置５４の構成について図３〜図５を参照して詳しく説明する。
図３は、本発明の実施形態における定着装置５４の構成を示す図である。
図４は、図３における矢視Ｘ図である。
図５は、本発明の実施形態における検出装置移動ユニット９の構成を示す図である。なお、Ｐの符号は印刷用紙を示し、Ｔの符号はトナー像を示す。
定着装置５４は、定着ローラ（一方の回転体）５４０と、加圧ローラ（他方の回転体）５４１と、分離板（分離部材）５４２と、分離ローラ５４３と、分離ローラ移動ユニット７と、検出装置８と、検出装置移動ユニット９と、制御部１０とを有する。

定着ローラ５４０は、図３に示すように金属芯材５４０ａと、ゴム層５４０ｂと、ヒータ５４０ｃとを有する。本実施形態の定着ローラ５４０は、外径が２５ｍｍとなるように設計されている。
金属芯材５４０ａは、円筒形状を有し、アルミニウムや鉄等の金属材から形成される。ゴム層５４０ｂは、シリコーンゴムから形成され、金属芯材５４０ａの外周面に厚さ０．３ｍｍで設けられる。また、ゴム層５４０ｂの外周面には、不図示のフッ素樹脂層が設けられる。フッ素樹脂層は、印刷用紙の張り付きを低減させる機能を有し、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＴＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフッ素樹脂から形成される。ヒータ５４０ｃは、金属芯材５４０ａの内部に設けられており、トナーを加熱するためのものである。

加圧ローラ５４１は、不図示の金属芯材と、ゴム層５４１ｂとを有する。本実施形態の加圧ローラ５４１は、外径が２４ｍｍとなるように設計されている。
金属芯材は、円筒状を有し、アルミニウムや鉄等の金属材から形成される。ゴム層５４１ｂは、シリコーンゴムから形成され、金属芯材の外周面に厚さ５．５ｍｍで設けられる。また、ゴム層５４１ｂの外周面には、不図示のフッ素樹脂層が設けられる。フッ素樹脂層は、ＰＴＦＥやＰＴＡ等のフッ素樹脂から形成される。
この加圧ローラ５４１は、定着ローラ５４０よりも硬度が低く、不図示の圧接装置により定着ローラ５４０に圧接することで加圧ローラ５４１側に凹形状のニップ（圧接部）を形成する構成となっている。

分離板５４２は、定着ローラ５４０に巻き付く印刷用紙を分離させるものであり、定着ローラ５４０と加圧ローラ５４１とで形成されるニップを通過した側（下流側）に設けられる。分離板５４２は、ＳＵＳ等の金属材の表面にＰＴＦＥやＰＴＡ等のフッ素樹脂層を形成してなるものである。分離板５４２は、その先端が定着ローラ５４０の周面から所定距離を空けた位置に配置される。このように分離板５４２を非接触で配置することにより、定着ローラ５４０の接触部分が削れて画像に光沢ムラが生じたり、分離板５４２に溜まったトナーが画像に付着しトナー汚れが生じたりすることを抑制することができる。

分離ローラ５４３は、アルミニウムや鉄等の金属材から形成される金属芯材の外周面にＰＴＦＥやＰＴＡ等のフッ素樹脂層を形成してなるものである。分離ローラ５４３は、定着ローラ５４０よりも硬度が高く、分離ローラ移動ユニット７により定着ローラ５４０に圧接することで定着ローラ５４０側に凹形状のニップを形成し、ニップを通過して排出される排出口における定着ローラ５４０の周面と印刷用紙の排出方向とが成す分離角度を大きくすることで、定着ローラ５４０から印刷用紙を分離させる構成となっている。

分離ローラ移動ユニット７は、制御部１０から入力される制御指令に基づいて、分離ローラ５４３を、定着ローラ５４０と圧接する圧接位置（図３において２点鎖線で示す）と定着ローラ５４０から離間する離間位置（図３において実線で示す）との間で移動させるものである。分離ローラ移動ユニット７は、梃子部材７０と、ソレノイド（回動装置）７１とを有する。梃子部材７０及びソレノイド７１は、図４に示すように加圧ローラ５４１の両端に一対となって設けられる。

梃子部材７０は、図３に示すように加圧ローラ５４１の回転軸５４１ｃに回転自在に嵌合すると共に回転軸５４１ｃを挟んで両側に延在する構成となっている。梃子部材７０の一端側７０ａにはソレノイド７１が設けられ、梃子部材７０の他端側７０ｂには分離ローラ５４３が設けられる。ソレノイド７１は、制御部１０から入力される制御指令に基づいて、一端側７０ａを回転軸５４１ｃ周りに回動させる構成となっている。

また、分離ローラ移動ユニット７は、印刷用紙の先端が、定着ローラ５４０と加圧ローラ５４１とで形成されるニップに進入する位置から該ニップを通過して分離板５４２の先端が設けられる位置に移動する間、分離ローラ５４３を圧接位置に位置させ、それ以外は、分離ローラ５４３を離間位置に位置させる構成となっている。なお、上記のように分離ローラ５４３を移動させるタイミング（ニップに進入する位置、分離板５４２の位置）は、印刷用紙の搬送速度に基づいて導出・決定される。

検出装置８は、図５に示すように印刷用紙の先端からトナー像の先端までの先端余白Ｋの大きさを検出するものであって、二次転写装置５３よりも下流側であって定着ローラ５４０及び加圧ローラ５４１よりも上流側に設けられる。検出装置８は、赤外線変位センサやトナー濃度（ＩＤ）センサ等から構成される。赤外線変位センサは、印刷用紙の搬送方向（図５において紙面上下方向）に延びる所定の検出領域に赤外線を照射し、検出領域で反射した赤外線を受光することにより、印刷用紙やトナー像の搬送方向における変位（高さ）を検出することで、先端余白Ｋの大きさを検出するものである。一方、ＩＤセンサは、検出領域に投光した光の反射率の違いから印刷用紙やトナー像を検出して先端余白Ｋの大きさを検出するものである。本実施形態では、検出装置８として赤外線変位センサを採用する。

検出装置移動ユニット９は、検出装置８を搭載したキャリッジ９０と、キャリッジ９０の移動を搬送方向と直交する印刷用紙の幅方向にガイドするガイド９１とを有する。検出装置移動ユニット９は、制御部１０から入力される制御指令に基づいて、搬送方向における先端余白Ｋが最も小さくなる位置に検出装置８を予め移動させる構成となっている。

図１に戻り、制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の内部メモリから成る電子部品及び電子回路、並びに画像読取部２、画像記憶部３、画像処理部４、印刷部５、操作部６、分離ローラ移動ユニット７、検出装置８及び検出装置移動ユニットとのデータ授受を行う各種入出力インターフェース回路等から構成されている。

制御部１０は、先端余白Ｋの大きさが所定の閾値より小さい場合は分離ローラ移動ユニット７を駆動させ、先端余白Ｋの大きさが所定の閾値よりも大きい場合は分離ローラ移動ユニット７を駆動させない制御を行う構成となっている。すなわち、先端余白Ｋの大きさが大きいと、用紙先端部に十分な垂れが生じ得るため定着ローラ５４０への巻き付きが生じ難く、分離板５４２のみで分離が可能となる。一方、先端余白Ｋの大きさが小さいと、定着ローラ５４０への巻き付きが生じ易く、分離ローラ５４３による分離が必要となるため、制御部１０は、上記制御を行う構成となっている。当該閾値は、印刷用紙と定着ローラ５４０との巻き付き特性に考慮した値に設定されており、より詳しくは、当該閾値は、分離板５４２により印刷用紙と定着ローラ５４０との巻き付きの解除を行える限界の先端余白Ｋの大きさ（例えば３ｍｍ程度）に設定されている。

また、制御部１０は、上記閾値を、トナー像の先端部（図５において符号Ｔ１で示す）の幅、トナー像の先端部のトナー載り量（高さ）及び印刷用紙の厚さに基づいて変化させる構成となっている。
より詳しくは、トナー像の先端部の幅が大きくなると、用紙先端部におけるトナーと定着ローラ５４０との接触面積が大きくなり、巻き付きが起こり易くなるため、制御部１０は上記閾値を大きくする。一方、トナー像の先端部の幅が小さくなると、用紙先端部におけるトナーと定着ローラ５４０との接触面積が小さくなり、巻き付きが起こり難くなるため、制御部１０は上記閾値を小さくする。
また、トナー像の先端部のトナー載り量が大きくなると、用紙先端部が定着ローラ５４０に巻き付き易くなるため、制御部１０は上記閾値を大きくする。一方、トナー像の先端部のトナー載り量が小さくなると、用紙先端部が定着ローラ５４０に巻き付き難くなるため、制御部１０は上記閾値を小さくする。
さらに、印刷用紙の厚さが大きくなると、例えば厚紙等は剛性が高く、巻き付きが起こり難いため、制御部１０は上記閾値を小さくする。一方、印刷用紙の厚さが小さくなると、例えば薄紙等は剛性が低く、巻き付きが起こり易いため、制御部１０は上記閾値を大きくする。

なお、本実施形態では、トナー像の先端部の幅、トナー像の先端部のトナー載り量及び印刷用紙の厚さは、上述した印字データに基づいて制御部１０が検出（導出）する構成となっている。また、閾値は、予め実験等により求められた結果に基づいて形成されたテーブルデータや計算式からその変化量が決定される構成となっている。

続いて、上記構成の複写機１の動作と合わせて、定着装置５４の動作について図６〜図８を参照して説明する。
図６は、本発明の実施形態における定着装置５４の動作を説明するフローチャートである。
図７は、本発明の実施形態における圧接位置にある分離ローラ５４３を示す図である。
図８は、本発明の実施形態における離間位置にある分離ローラ５４３を示す図である。
初期状態の分離ローラ５４３は、離間位置に位置する。先ず、定着装置５４は、ヒータ５４０ｃを駆動させて定着ローラ５４０及び圧接する加圧ローラ５４１をトナーの定着温度まで昇温させるウォームアップを行う。このとき、分離ローラ５４３が離間位置にあるため、熱容量が増加することなく、ウォームアップ時間が短縮され、複写機１が速やかに現像動作に移行することが可能となる。

ウォームアップが終了した後、複写機１は、図１に示す給紙カセット５２から印刷用紙を搬出し、搬出した印刷用紙を搬送路５５に沿って二次転写装置５３が設けられる位置まで搬送する。印刷用紙は当該位置において、画像形成ユニットＦにより形成され中間転写ベルト５１０に一次転写されたトナー像を二次転写される。なお、この間、分離ローラ５４３は、離間位置に位置している。

このとき、制御部１０は、印字データに基づいて、トナー像の先端部の幅、トナー像の先端部のトナー載り量及び印刷用紙の厚さを検出する（ステップＳ１）。
次に、制御部１０は、当該検出結果に基づいて、閾値を決定する（ステップＳ２）。例えば閾値の初期値が３ｍｍに設定されて、図５に示すように、トナー像の先端部の幅が小さい場合は、例えば閾値を２ｍｍに変化させる。

次に、制御部１０は、印字データに基づいて、搬送方向における先端余白Ｋが最も小さくなる位置を検出すると共に、図５に示すように、検出装置移動ユニット９を駆動させ、検出装置８を先端余白Ｋが最も小さくなる位置に位置させる（ステップＳ３）。

二次転写装置５３でトナー像が転写された印刷用紙は、定着ローラ５４０及び加圧ローラ５４１に向けて搬送される。ここで、検出装置８は、搬送されている印刷用紙に対して赤外線を照射し、反射した赤外線光を受光することによって、搬送方向における検出対象の２次元形状を検出し、当該検出結果に基づいて、定着ローラ５４０及び加圧ローラ５４１に向かう側の先端余白Ｋの大きさを検出すると共に、当該検出結果を制御部１０に出力する（ステップＳ４）。

当該検出結果を入力された制御部１０は、先端余白Ｋの大きさが所定の閾値より小さいか否かを検出する（ステップＳ５）。
先端余白Ｋの大きさが所定の閾値より小さい場合は、ステップＳ６に移行する。
一方、先端余白Ｋの大きさが所定の閾値より大きい場合は、制御部１０は、分離ローラ移動ユニット７を駆動させない制御を行う（ステップＳ１０）。すなわち、分離ローラ５４３を離間位置で待機させる。

ステップＳ１０において、印刷用紙は、定着ローラ５４０と加圧ローラ５４１とで形成されるニップを通過することにより加圧・加熱され、その表面にトナー像が定着する。このときの印刷用紙の定着ローラ５４０への巻き付きは、分離ローラ５４３が離間位置に位置しており、分離板５４２のみで該巻き付きを解除させる。

一方、ステップＳ６において、分離ローラ移動ユニット７は、印刷用紙の搬送速度に基づいて印刷用紙の先端の位置を推定し、印刷用紙が定着ローラ５４０と加圧ローラ５４１とで形成されるニップに進入する位置に来たときに分離ローラ５４３を圧接位置に移動させる。
具体的には、分離ローラ移動ユニット７は、ソレノイド７１により梃子部材７０の一端側７０ａを回転軸５４１ｃを中心に時計回りに回動させ、他端側７０ｂの分離ローラ５４３を離間位置から圧接位置に移動させる（図７参照）（ステップＳ７）。

印刷用紙は、定着ローラ５４０と加圧ローラ５４１とで形成されるニップを通過することにより加圧・加熱され、その表面にトナー像が定着する。このとき、印刷用紙が定着ローラ５４０に巻き付くことがあるが、圧接位置にある分離ローラ５４３及び分離板５４２によりその巻き付きが解除される。
すなわち、先端余白Ｋの大きさが、２ｍｍより小さい場合は、分離ローラ５４３が定着ローラ５４０と圧接し、ニップを通過して排出される排出口における定着ローラ５４０の周面と印刷用紙の排出方向とが成す分離角度を大きくすることで、定着ローラ５４０から印刷用紙を分離させる。

また、分離ローラ移動ユニット７は、印刷用紙の搬送速度に基づいて印刷用紙の先端の位置を推定し、印刷用紙が定着ローラ５４０と加圧ローラ５４１とで形成されるニップを通過して分離板５４２の先端が設けられる位置に来たときに分離ローラ５４３を離間位置に移動させる（ステップＳ８、ステップＳ９）。印刷用紙の先端が、分離板５４２が設けられる位置まで来れば、分離板５４２のみで印刷用紙の分離ができるため、分離ローラ５４３を離間位置に移動させても問題はない。このように、分離ローラ５４３の定着ローラ５４０への圧接時間を必要最小限に抑えることによって、定着ローラ５４０の温度低下や耐久性の低下を招くことが抑制される。

したがって、上述の本実施形態によれば、トナー像が転写された印刷用紙を搬送し、圧接状態にある定着ローラ５４０と加圧ローラ５４１とによって形成されたニップを通過させることにより上記トナー像を上記印刷用紙に定着させる定着装置５４であって、定着ローラ５４０と圧接し、定着ローラ５４０から上記印刷用紙を分離させる分離ローラ５４３と、定着ローラ５４０と圧接する圧接位置と定着ローラ５４０から離間する離間位置との間で、分離ローラ５４３を移動させる分離ローラ移動ユニット７とを有するという構成を採用することによって、分離ローラ移動ユニット７により分離ローラ５４３が圧接位置と離間位置との間で移動自在となるため、ウォームアップ時の熱容量の増加、耐久性の低下を抑制することが可能となる。
したがって、本実施形態では、ウォームアップ時間の短縮、回転体の耐久性の向上を図ることができる定着装置５４を提供することができる効果がある。

また、本実施形態においては、分離ローラ移動ユニット７は、加圧ローラ５４１の回転軸５４１ｃに回転自在に嵌合すると共に回転軸５４１ｃを挟んで両側に延在する梃子部材７０と、梃子部材７０の一端側７０ａに設けられて、一端側７０ａを上記回転軸５４１ｃ周りに回動させるソレノイド７１とを有し、分離ローラ５４３は、梃子部材７０の他端側７０ｂに設けられているという構成を採用することによって、梃子部材７０の一端側７０ａを回転軸５４１ｃ周りに回動させることにより、梃子部材７０の他端側７０ｂに設けられた分離ローラ５４３を圧接位置と離間位置との間で移動させることが可能となる。

また、本実施形態においては、分離ローラ移動ユニット７は、上記印刷用紙の位置に応じて上記分離ローラ５４３を移動させるという構成を採用することによって、ニップに印刷用紙が位置するときは定着ローラ５４０に圧接して印刷用紙を分離させ、ニップに印刷用紙が位置しないときは該定着ローラ５４０から離間させることで、分離特性を維持しつつ、且つ、定着ローラ５４０に与える影響を抑えることが可能となる。

また、本実施形態においては、上記ニップを通過した側に、定着ローラ５４０から上記印刷用紙を分離させる分離板５４２が設けられており、分離ローラ移動ユニット７は、上記印刷用紙の先端が、上記ニップに進入する位置から分離板５４２が設けられる位置に移動する間、分離ローラ５４３を上記圧接位置に位置させるという構成を採用することによって、印刷用紙の先端がニップに進入する位置から分離板５４２が設けられる位置まで移動する間だけ分離ローラ５４３を圧接位置に位置させ、分離ローラ５４３の圧接時間を必要最小限に抑えることが可能となる。

また、本実施形態においては、上記印刷用紙の先端から上記トナー像の先端までの先端余白Ｋの大きさを検出する検出装置８と、検出装置８の検出結果に基づいて分離ローラ移動ユニット７を駆動させる制御部１０とを有するという構成を採用することによって、印刷用紙の巻き付き易さに影響する先端余白Ｋの大きさに基づいて分離ローラ移動ユニット７の駆動が制御される。

また、本実施形態においては、検出装置８は、赤外線変位センサであるという構成を採用することによって、印刷用紙の搬送方向に延びる所定の検出領域に赤外線を照射し、検出領域で反射した赤外線を受光することにより、印刷用紙やトナー像の搬送方向における変位（高さ）を検出することで、先端余白Ｋの大きさを検出することが可能となる。

また、本実施形態においては、検出装置８は、先端余白Ｋの大きさを検出する所定の検出領域を有しており、上記トナー像を形成する印字データに基づいて、先端余白Ｋの大きさが最も小さくなる位置に検出装置８を予め移動させる検出装置移動ユニット９を有するという構成を採用することによって、検出装置８を印字データに基づいて予め先端余白Ｋの大きさが小さくなる位置へ移動させることにより、検出領域が広く高価な検出装置を用いることなく、検出精度の向上を図ることが可能となる。

また、本実施形態においては、制御部１０は、先端余白Ｋの大きさが所定の閾値より小さい場合は分離ローラ移動ユニット７を駆動させ、先端余白Ｋの大きさが所定の閾値より大きい場合は分離ローラ移動ユニット７を駆動させない制御を行うという構成を採用することによって、先端余白Ｋの大きさが所定の閾値より小さく分離ローラ５４３による分離が必要となるときには分離ローラ移動ユニット７を駆動させて分離ローラ５４３を圧接位置に位置させ、先端余白Ｋの大きさが所定の閾値より大きく分離ローラ５４３による分離が必要とならないときは分離ローラ移動ユニット７を駆動させずに分離ローラ５４３を離間位置で待機させることが可能となる。

また、本実施形態においては、上記トナー像の先端部の幅を印字データに基づいて検出する制御部１０を有し、制御部１０は、上記検出結果に基づいて上記所定の閾値を変化させるという構成を採用することによって、トナー像の先端部の幅に基づいて所定の閾値を変化させることにより、印刷用紙の巻き付き易さに応じた分離ローラ移動ユニット７の制御が可能となる。

また、本実施形態においては、上記トナー像の先端部のトナー載り量を印字データに基づいて検出する制御部１０を有し、制御部１０は、上記検出結果に基づいて上記所定の閾値を変化させるという構成を採用することによって、トナー像の先端部のトナー載り量に基づいて所定の閾値を変化させることにより、印刷用紙の巻き付き易さに応じた分離ローラ移動ユニット７の制御が可能となる。

また、本実施形態においては、上記印刷用紙の厚さを印字データに基づいて検出する制御部１０を有し、制御部１０は、上記検出結果に基づいて上記所定の閾値を変化させるという構成を採用することによって、印刷用紙の厚さに基づいて所定の閾値を変化させることにより、印刷用紙の巻き付き易さに応じた分離ローラ移動ユニット７の制御が可能となる。

また、本実施形態においては、定着装置５４を有する複写機１が得られ、ウォームアップ時間の短縮や定着ローラ５４０の耐久性向上が図れ、高い用紙分離性能を実現することができる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態では、トナー像の先端部の幅、トナー像の先端部のトナー載り量及び印刷用紙の厚さは、印字データに基づいて制御部１０が検出すると説明したが、本発明は、上記構成に限定されるものではない。例えば、トナー像の先端部の幅は、ラインセンサ等の幅をもって検出できる検出装置（第２検出装置、第５検出装置）により検出する構成であってもよい。また、例えば、トナー像の先端部のトナー載り量は、トナー像の先端部の変位（高さ）を検出する赤外線変位センサ、あるいは、トナー像の先端部のトナー濃度を検出するＩＤセンサ等（第３検出装置、第６検出装置）により検出する構成であってもよい。また、例えば、印刷用紙の厚さは、操作部６（第４検出装置、第７検出装置）での入力により検出する構成であってもよい。

また、例えば、上記実施形態では、先端余白Ｋの大きさに基づいて、分離ローラ移動ユニット７を駆動させると説明したが、トナー像の先端部の幅、トナー像の先端部のトナー載り量、印刷用紙の厚さに基づいて分離ローラ移動ユニット７を駆動させる制御装置（祭２制御装置、第３制御装置、第４制御装置）を設ける構成であってもよい。

また、例えば、上記実施形態では、分離ローラ移動ユニット７は、梃子部材７０をソレノイド７１で回動させる構成となっていると説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、例えば、カムやモータ等を含む機構により分離ローラ５４３を移動させる構成であってもよい。また、上記実施形態では、分離部材は、分離板５４２であると説明したが、爪形状やブレード形状のものであってもよい。

本発明の実施形態における複写機の機能構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態における複写機の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態における定着装置の構成を示す図である。 図３における矢視Ｘ図である。 本発明の実施形態における検出装置移動ユニットの構成を示す図である。 本発明の実施形態における定着装置の動作を説明するフローチャートである。 本発明実施形態における圧接位置にある分離ローラを示す図である。 本発明実施形態における離間位置にある分離ローラを示す図である。

符号の説明

１…複写機（画像形成装置）、７…分離ローラ移動ユニット（移動装置）、８…検出装置、９…検出装置移動ユニット（第２移動装置）、１０…制御部（制御装置、第２検出装置、第３検出装置、第４検出装置）、５４…定着装置、７０…梃子部材、７０ａ…一端側、７０ｂ…他端側、７１…ソレノイド（回動装置）、５４０…定着ローラ（一方の回転体）、５４１…加圧ローラ（他方の回転体）、５４１ｃ…回転軸、５４２…分離板（分離部材）、５４３…分離ローラ、Ｋ…先端余白、Ｐ…印刷用紙（シート材）、Ｔ…トナー像

Claims (13)

1. トナー像が転写されたシート材を搬送し、圧接状態にある一対の回転体によって形成されたニップを通過させることにより前記トナー像を前記シート材に定着させる定着装置であって、
   前記回転体の一方と圧接し、該回転体から前記シート材を分離させる分離ローラと、
   前記一方の回転体と圧接する圧接位置と前記一方の回転体から離間する離間位置との間で、前記分離ローラを移動させる移動装置と、
   所定の検出領域を有して、前記シート材の先端から前記トナー像の先端までの先端余白の大きさを検出する検出装置と、
   前記検出装置の検出結果に基づいて前記移動装置を駆動させる制御装置と、
   前記トナー像を形成する印字データに基づいて、前記先端余白の大きさが最も小さくなる位置に前記検出装置を予め移動させる第２移動装置とを有することを特徴とする定着装置。
2. 前記移動装置は、前記回転体の他方の回転軸に回転自在に嵌合すると共に前記回転軸を挟んで両側に延在する梃子部材と、
   前記梃子部材の一端側に設けられて、前記一端側を前記回転軸周りに回動させる回動装置とを有し、
   前記分離ローラは、前記梃子部材の他端側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記移動装置は、前記シート材の位置に応じて前記分離ローラを移動させることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記ニップを通過した側に、前記一方の回転体から前記シート材を分離させる分離部材が設けられており、
   前記移動装置は、前記シート材の先端が、前記ニップに進入する位置から前記分離部材が設けられる位置に移動する間、前記分離ローラを前記圧接位置に位置させることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記検出装置は、赤外線変位センサあるいはトナー濃度検出センサであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の定着装置。
6. 前記制御装置は、前記先端余白の大きさが所定の閾値より小さい場合は前記移動装置を駆動させ、前記先端余白の大きさが前記所定の閾値より大きい場合は前記移動装置を駆動させない制御を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の定着装置。
7. 前記トナー像の先端部の搬送方向と直交する方向の幅を検出する第２検出装置を有し、
   前記制御装置は、前記第２検出装置の検出結果に基づいて前記所定の閾値を変化させることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
8. 前記トナー像の先端部のトナー載り量を検出する第３検出装置を有し、
   前記制御装置は、前記第３検出装置の検出結果に基づいて前記所定の閾値を変化させることを特徴とする請求項６または７に記載の定着装置。
9. 前記シート材の厚さを検出する第４検出装置を有し、
   前記制御装置は、前記第４検出装置の検出結果に基づいて前記所定の閾値を変化させることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の定着装置。
10. 前記トナー像の先端部の搬送方向と直交する方向の幅を検出する第５検出装置と、
    前記第５検出装置の検出結果に基づいて前記移動装置を駆動させる第２制御装置とを有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の定着装置。
11. 前記トナー像の先端部のトナー載り量を検出する第６検出装置と、
    前記第６検出装置の検出結果に基づいて前記移動装置を駆動させる第３制御装置とを有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の定着装置。
12. 前記シート材の厚さを検出する第７検出装置と、
    前記第７検出装置の検出結果に基づいて前記移動装置を駆動させる第４制御装置とを有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の定着装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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