(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記移動機構は、累積印字枚数又は累積印字率が所定の閾値に到達するまでは、前記第1通常モード及び前記第2通常モードを実行し、累積印字枚数又は累積印字率が前記閾値に到達すると、前記振動モードを実行することを特徴とする請求項1又は2に記載の定着装置。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の一実施形態に係る画像形成装置1について説明する。
【0016】
まず、画像形成装置1の全体の構成について説明する。画像形成装置1は、例えば、プリンターである。なお、各図に適宜付される矢印Fr、Rr、L、R、U、Loは、それぞれ画像形成装置1の前側、後側、左側、右側、上側、下側を示している。
【0017】
図1を参照して、画像形成装置1は、箱型の装置本体2を備えている。装置本体2の下部には、用紙S(記録媒体の一例)を収納する給紙カセット3が収容されている。装置本体2の上面には排紙トレイ4が設けられている。装置本体2の上部には、排紙トレイ4の下側に露光器5が収容されている。
【0018】
装置本体2の内部には、用紙Sの搬送経路Pが設けられている。搬送経路Pの上流端部には、給紙部6が設けられている。搬送経路Pの中流部には、画像形成部7が設けられている。画像形成部7は、感光体ドラム8と現像装置10を有する。搬送経路Pの下流部には、定着装置12が設けられている。
【0019】
次に、このような構成を備えた画像形成装置1の動作について説明する。
【0020】
まず、露光器5からのレーザー光(
図1の二点鎖線参照)により感光体ドラム8上に静電潜像が形成される。次に、現像装置10が感光体ドラム8上の静電潜像を現像し、トナー像を形成する。これにより、画像形成動作が完了する。
【0021】
一方、給紙部6によって給紙カセット3から取り出された用紙Sは、上記した画像形成動作とタイミングを合わせて画像形成部7へと搬送され、この画像形成部7において上記のトナー像が感光体ドラム8から用紙Sに転写される。トナー像を転写された用紙Sは定着装置12に進入し、この定着装置12において用紙Sにトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙Sは、搬送経路Pの下流端部から排紙トレイ4に排出される。
【0022】
次に、定着装置12について更に説明する。なお、各図に適宜付される矢印Oは定着装置12の前後方向外側を示し、各図に適宜付される矢印Iは定着装置12の前後方向内側を示している。
【0023】
図2〜
図4を参照して、定着装置12は、熱ローラー21(定着部材の一例)と、熱ローラー21に収容されるヒーター22と、熱ローラー21の右下側に設けられる圧ローラー23と、熱ローラー21の右側に設けられる移動機構24及び4個の分離爪25(分離部材の一例)と、各分離爪25の後側に設けられるねじりバネ26と、移動機構24及び4個の分離爪25の右上側に設けられるガイド部材27と、ガイド部材27の右上側に設けられる一対の排出ローラー28と、を備えている。
【0024】
図2を参照して、定着装置12の熱ローラー21は、円筒状を成しており、前後方向に沿って延びている。熱ローラー21は、前後方向に沿って延びている回転軸Xの周りを回転可能に設けられている。つまり、本実施形態では、前後方向が熱ローラー21の回転軸方向である。熱ローラー21は、モーター等によって構成される駆動源31に接続されている。
【0025】
熱ローラー21は、例えば、円筒状の芯材と、この芯材を被覆する離型層と、を備えている。熱ローラー21の芯材は、例えば、アルミニウムや鉄等の金属によって構成されている。熱ローラー21の離型層は、例えば、PFA(Per Fluoro Alkoxy)等のフッ素系樹脂によって構成されている。
【0026】
図3、
図4を参照して、熱ローラー21の外周面には、中央領域21Aと、中央領域21Aの前後方向両外側に設けられる一対の端部領域21Bと、が形成されている。中央領域21Aは、第1サイズの用紙S(例えば、A5縦サイズの用紙S)と、第1サイズの用紙Sよりも大きい第2サイズの用紙S(例えば、A4縦サイズの用紙S)と、が両方とも通過する領域である。一対の端部領域21Bは、第1サイズの用紙Sが通過せず、第2サイズの用紙Sが通過する領域である。
【0027】
図2を参照して、定着装置12のヒーター22は、例えば、ハロゲンランプによって構成されている。ヒーター22は、電力が供給されることによって発熱し、熱ローラー21を加熱するように構成されている。
【0028】
定着装置12の圧ローラー23は、円柱状を成しており、前後方向に沿って延びている。圧ローラー23は、回転可能に設けられている。圧ローラー23は、熱ローラー21に所定の圧力で圧接しており、熱ローラー21と圧ローラー23の間には定着ニップN1が形成されている。
【0029】
圧ローラー23は、例えば、円柱状の芯材と、この芯材の周りに設けられる弾性層と、この弾性層を被覆する離型層と、を備えている。圧ローラー23の芯材は、例えば、アルミニウムや鉄等の金属によって構成されている。圧ローラー23の弾性層は、例えば、シリコンゴム等の弾性材料によって構成されている。圧ローラー23の離型層は、例えば、PFA(Per Fluoro Alkoxy)等のフッ素系樹脂によって構成されている。
【0030】
図3、
図4を参照して、定着装置12の移動機構24は、シャフト33と、シャフト33の左側に設けられる4個のコイルバネ34(付勢部材の一例)と、シャフト33の右後側に設けられるモーター35と、を備えている。
【0031】
移動機構24のシャフト33は、前後方向に沿って延びている。シャフト33は、正逆回転可能に設けられている。シャフト33の後端部には、従動ギア37が固定されている。
【0032】
シャフト33の外周面には、前後方向に間隔をおいて4個の外周スクリュー部38が設けられている。各外周スクリュー部38は、螺旋状の溝によって構成されている。4個の外周スクリュー部38のうちの前後方向内側の2個の外周スクリュー部38は、熱ローラー21の中央領域21Aと前後方向の位置が重なっている。4個の外周スクリュー部38のうちの前後方向外側の2個の外周スクリュー部38は、熱ローラー21の一対の端部領域21Bと前後方向の位置が重なっている。シャフト33の外周面には、各外周スクリュー部38の後側にベース部39が設けられている。各ベース部39には、螺旋状の溝が設けられていない。
【0033】
移動機構24の4個のコイルバネ34は、前後方向に間隔をおいて設けられている。各コイルバネ34は、前後方向に沿って延びている。各コイルバネ34の後端部は、固定的に設けられた当接板40に当接している。
【0034】
移動機構24のモーター35は、制御部43に接続されており、制御部43からの信号に基づいてモーター35が駆動するように構成されている。モーター35は、正逆回転可能に設けられている。モーター35は、前後方向に沿って延びているモーター軸44を備えている。モーター軸44の前端部には、駆動ギア45が固定されている。駆動ギア45は、移動機構24のシャフト33に固定された従動ギア37と噛み合っている。これにより、モーター35が駆動ギア45及び従動ギア37を介してシャフト33に接続されており、モーター35のモーター軸44が一方向に回転するとシャフト33が正回転し、モーター35のモーター軸44が他方向に回転するとシャフト33が逆回転するように構成されている。つまり、モーター35によってシャフト33を正逆回転させるように構成されている。
【0035】
図2を参照して、定着装置12の各分離爪25には、前後方向に沿って貫通穴47が設けられており、この貫通穴47を移動機構24のシャフト33が貫通している。これにより、各分離爪25の先端部25Aが熱ローラー21の外周面に当接する当接位置(
図2の実線参照)と、各分離爪25の先端部25Aが熱ローラー21の外周面から離間する離間位置(
図2の二点鎖線参照)と、の間で各分離爪25がシャフト33を中心に回転可能となっている。
【0036】
図3、
図4を参照して、各分離爪25の貫通穴47の内周面には、内周スクリュー部48が設けられている。内周スクリュー部48は、螺旋状の溝によって構成されている。内周スクリュー部48は、移動機構24のシャフト33に設けられた各外周スクリュー部38と係合している。これにより、シャフト33の正逆回転に伴って、各分離爪25が前後方向に沿って前側(前後方向一側)又は後側(前後方向他側)に移動するように構成されている。
【0037】
各分離爪25には、移動領域MA及び振動領域VAが設定されている。移動領域MAは、移動機構24のシャフト33に設けられた各外周スクリュー部38と前後方向の位置が重なっている。振動領域VAは、移動領域MAの後側(前後方向他側)に設けられている。振動領域VAは、シャフト33に設けられた各外周スクリュー部38の後端部及び各ベース部39の前端部と前後方向の位置が重なっている。
【0038】
4個の分離爪25は、前後方向に間隔をおいて設けられている。4個の分離爪25のうちの前後方向内側の2個の分離爪25は、熱ローラー21の中央領域21Aと前後方向の位置が重なっている。4個の分離爪25のうちの前後方向外側の2個の分離爪25は、熱ローラー21の一対の端部領域21Bと前後方向の位置が重なっている。各分離爪25の後面には、移動機構24の各コイルバネ34の前端部が当接している。これにより、各分離爪25が各コイルバネ34によって前側(前後方向一側)に付勢されている。
【0039】
定着装置12の各ねじりバネ26は、移動機構24のシャフト33の外周面に巻き付けられている。各ねじりバネ26は、各分離爪25を当接位置(
図2の実線参照)に付勢している。そのため、シャフト33の回転が停止している状態では、各ねじりバネ26の付勢力によって各分離爪25の先端部25Aが熱ローラー21の外周面に当接している。
【0040】
図2を参照して、定着装置12のガイド部材27は、用紙Sの搬送経路Pの上側に配置されている。ガイド部材27は、各分離爪25と一対の排出ローラー28の間に配置されている。
【0041】
定着装置12の一対の排出ローラー28は、回転可能に設けられている。一対の排出ローラー28は、所定の圧力で互いに圧接しており、一対の排出ローラー28の間には排出ニップN2が形成されている。
【0042】
上記のように構成された定着装置12において、用紙Sにトナー像を定着させる動作について説明する。
【0043】
図2を参照して、用紙Sにトナー像を定着させる際には、駆動源31によって熱ローラー21を回転させる(
図2の矢印A参照)。このように熱ローラー21が回転すると、熱ローラー21に圧接する圧ローラー23が熱ローラー21とは逆方向に回転する(
図2の矢印B参照)。
【0044】
また、用紙Sにトナー像を定着させる際には、ヒーター22に電力を供給し、ヒーター22によって熱ローラー21を加熱する。この状態で用紙Sが定着ニップN1を通過すると、熱ローラー21及び圧ローラー23によって用紙S及びトナー像が加熱及び加圧されて、用紙Sにトナー像が定着する。
【0045】
トナー像が定着された用紙Sは、各分離爪25によって熱ローラー21の外周面から分離される。これにより、熱ローラー21の外周面への用紙Sの巻き付きが抑制される。熱ローラー21の外周面から分離された用紙Sは、ガイド部材27によってガイドされて排出ニップN2に進入し、一対の排出ローラー28によって定着装置12の外部に排出される。
【0046】
ところで、上記のように構成された定着装置12において、熱ローラー21の外周面の同一箇所に各分離爪25の先端部25Aが当接し続けると、各分離爪25の先端部25Aによって熱ローラー21の外周面が局所的に削られて、熱ローラー21の外周面の偏摩耗につながる恐れがある。そこで、本実施形態では以下のようにして、熱ローラー21の外周面の偏摩耗を抑制している。
【0047】
図3を参照して、例えば、各分離爪25が移動領域MAの後端部に配置された状態(
図3の実線参照)で、モーター35によってシャフト33を正回転させると、移動領域MAにおいて各分離爪25が前側(前後方向一側)に向かって移動する。以下、このように各分離爪25が前側に向かって移動するモードのことを「第1通常モード」と称する。
【0048】
一方で、例えば、各分離爪25が移動領域MAの前端部に配置された状態(
図3の二点鎖線参照)で、モーター35によってシャフト33を逆回転させると、移動領域MAにおいて各分離爪25が後側(前後方向他側)に向かって移動する。以下、このように各分離爪25が後側に向かって移動するモードのことを「第2通常モード」と称する。
【0049】
上記の第1、第2通常モードが実行されることで、熱ローラー21の外周面の同一箇所に各分離爪25の先端部25Aが当接し続けることが抑制され、熱ローラー21の外周面の偏摩耗が抑制される。
【0050】
なお、第1通常モードの実行時にシャフト33が正回転すると(
図2の矢印Z1参照)、各分離爪25の先端部25Aを熱ローラー21の外周面に当接させる方向の回転力(
図2の矢印Y1参照)が各分離爪25に付与される。そのため、各分離爪25が当接位置(
図2の実線参照)に保持される。一方で、第2通常モードの実行時にシャフト33が逆回転すると(
図2の矢印Z2参照)、各分離爪25の先端部25Aを熱ローラー21の外周面から離間させる方向の回転力(
図2の矢印Y2参照)が各分離爪25に付与される。そのため、各分離爪25が離間位置(
図2の二点鎖線参照)に保持される。
【0051】
ところで、上記のように構成された定着装置12において、各分離爪25によって用紙Sを熱ローラー21の外周面から分離する動作が長期間にわたって繰り返されると、各分離爪25の下面にトナーや紙粉が付着する。このトナーや紙粉が堆積すると、この堆積したトナーや紙粉に用紙Sが引っ掛かり、JAM(紙詰まり)が発生する恐れがある。そこで、本実施形態では以下のようにして、JAMの発生を抑制している。
【0052】
図4を参照して、各分離爪25が振動領域VAの前端部に配置された状態(
図4の実線参照)で、モーター35によってシャフト33を連続的に逆回転させると、各分離爪25が振動領域VAの後端部まで後側に向かって移動する(
図4の二点鎖線参照)。これに伴って、各分離爪25の内周スクリュー部48とシャフト33の各外周スクリュー部38の係合が解除され、各分離爪25の後側への移動が停止し、各コイルバネ34の付勢力によって各分離爪25が振動領域VAの前端部まで前側に向かって押し戻される。振動領域VAの前端部まで押し戻された各分離爪25は、振動領域VAの後端部まで再び移動し、各コイルバネ34の付勢力によって振動領域VAの前端部まで再び押し戻される。このようにして、各分離爪25は、後側(前後方向他側)への移動と前側(前後方向一側)への移動を連続的に繰り返しながら、前後方向に振動する。以下、このように各分離爪25が前後方向に振動するモードのことを「振動モード」と称する。
【0053】
上記の振動モードが実行されることで、各分離爪25の下面に付着したトナーや紙粉が除去される。そのため、トナーや紙粉の堆積を抑制し、トナーや紙粉に用紙Sが引っ掛かることによるJAM(紙詰まり)の発生を抑制することができる。
【0054】
以上のように、本実施形態の移動機構24は、各分離爪25を前側(前後方向一側)に向かって移動させる第1通常モードと、各分離爪25を後側(前後方向他側)に向かって移動させる第2通常モードと、各分離爪25を前後方向に振動させる振動モードと、を実行可能である。このような構成を採用することで、熱ローラー21の偏摩耗の発生だけでなくJAMの発生を確実に抑制することが可能となる。
【0055】
また、各分離爪25が移動領域MAに配置された状態でシャフト33が正回転すると、各分離爪25が前側に向かって移動して、第1通常モードが実行され、各分離爪25が移動領域MAに配置された状態でシャフト33が逆回転すると、各分離爪25が後側に向かって移動して、第2通常モードが実行される。このような構成を採用することで、簡易な構成によって第1、第2通常モードを実行することが可能となる。
【0056】
また、各分離爪25が振動領域VAに配置された状態でシャフト33が逆回転すると、各分離爪25が後側への移動と前側への移動を連続的に繰り返しながら前後方向に振動して、振動モードが実行される。このような構成を採用することで、簡易な構成によって振動モードを実行することが可能となる。
【0057】
また、シャフト33が正回転すると、各分離爪25の先端部25Aを熱ローラー21の外周面に当接させる方向の回転力が各分離爪25に付与される。このような構成を採用することで、第1通常モードの実行時には、各分離爪25を当接位置(
図2の実線参照)に保持し、各分離爪25の先端部25Aによって熱ローラー21の外周面から用紙Sを確実に分離することができる。一方で、シャフト33が逆回転すると、各分離爪25の先端部25Aを熱ローラー21の外周面から離間させる方向の回転力が各分離爪25に付与される。このような構成を採用することで、第2通常モードの実行時には、各分離爪25を離間位置(
図2の二点鎖線参照)に保持し、各分離爪25の先端部25Aとの接触によって熱ローラー21の外周面が損傷を受けるのを抑制することが可能となる。
【0058】
また、画像形成装置1は、上記の移動機構24を備えた定着装置12を備えている。このような構成を採用することで、出力画像の高品質化を図ることができる。
【0059】
次に、上記のように構成された定着装置12において、第1、第2通常モード及び振動モードを用いた制御の一例について、
図5を参照しつつ説明する。
【0060】
まず、用紙Sに対する印字動作(用紙Sにトナー像を転写し、定着させる動作)が実行される(ステップS101)。
【0061】
次に、制御部43は、累積印字枚数Pが所定の第1閾値P1に到達したか否かを判定する(ステップS102)。このステップS102の判定がNoの場合には、用紙Sに対する印字動作が実行され(ステップS101)、ステップS102の判定がYesになるまでステップS101、S102が繰り返される。
【0062】
ステップS102の判定がYesの場合には、移動機構24が第1通常モードを実行する(ステップS103)。なお、第1通常モードでは、各分離爪25は、移動領域MAの後端部から前端部まで一度に移動するのではなく、移動領域MAの後端部から前端部まで複数回に分けて少しずつ移動する。これにより、熱ローラー21の外周面に対する各分離爪25の先端部25Aの当接位置が少しずつずれる。制御部43は、第1通常モードにおけるモーター35の駆動時間Tの積算値Taに基づいて、各分離爪25の移動距離を管理する。
【0063】
次に、制御部43は、第1通常モードにおけるモーター35の駆動時間Tの積算値Taが所定の閾値T1に到達したか否かを判定する(ステップS104)。なお、上記の閾値T1は、予め設定された各分離爪25の移動領域MA内における移動距離に基づいて算出されている。ステップS104の判定がNoの場合には、用紙Sに対する印字動作が実行され(ステップS101)、ステップS104の判定がYesになるまでステップS101〜S104が繰り返される。
【0064】
ステップS104の判定がYesの場合には、移動機構24が第2通常モードを実行する(ステップS105)。なお、第2通常モードでは、各分離爪25は、移動領域MAの前端部から後端部まで複数回に分けて少しずつ移動するのではなく、移動領域MAの前端部から後端部まで一度に移動する。第2通常モードは、例えば、1回の印字ジョブの完了時に実行される。制御部43は、第2通常モードにおけるモーター35の駆動時間に基づいて、各分離爪25の移動距離を管理する。
【0065】
次に、制御部43は、累積印字枚数Pが所定の第2閾値P2に到達したか否かを判定する(ステップS106)。なお、上記の第2閾値P2は、後述の振動モード(ステップS107)が長期的なタイミングで実行されるように、第1閾値P1よりも十分に大きな値に設定される。ステップS106の判定がNoの場合には、用紙Sに対する印字動作が実行され(ステップS101)、ステップS106の判定がYesになるまでステップS101〜S106が繰り返される。
【0066】
一方で、ステップS106の判定がYesの場合には、移動機構24が振動モードを実行する(ステップS107)。これにより、第1、第2通常モード及び振動モードを用いた制御が終了する。
【0067】
本実施形態の移動機構24は、累積印字枚数Pが第2閾値P2に到達するまでは、第1、第2通常モードを実行し、累積印字枚数Pが第2閾値P2に到達すると、振動モードを実行している。このような構成を採用することで、適切なタイミングで第1、第2通常モード及び振動モードを実行することが可能となる。
【0068】
本実施形態では、累積印字枚数Pが第1閾値P1に到達したか否かの判定に基づいて、第1通常モードが実行されている(ステップS102、S103)。一方で、他の異なる実施形態では、累積印字率が所定の閾値に到達したか否かの判定に基づいて、第1通常モードが実行されても良い。
【0069】
本実施形態では、第1通常モードにおけるモーター35の駆動時間Tの積算値Taが所定の閾値T1に到達したか否かの判定に基づいて、第2通常モードが実行されている(ステップS104、S105)。一方で、他の異なる実施形態では、累積印字枚数又は累積印字率が所定の閾値に到達したか否かの判定に基づいて、第2通常モードが実行されても良い。
【0070】
本実施形態では、累積印字枚数Pが第2閾値P2に到達したか否かの判定に基づいて、振動モードが実行されている(ステップS106、S107)。一方で、他の異なる実施形態では、累積印字率が所定の閾値に到達したか否かの判定に基づいて、振動モードが実行されても良い。
【0071】
本実施形態では、熱ローラー21によって定着部材が構成されている。一方で、他の異なる実施形態では、熱ベルトによって定着部材が構成されていても良い。
【0072】
本実施形態では、画像形成装置1がプリンターである。一方で、他の異なる実施形態では、画像形成装置1がコピー機、ファクシミリ、複合機(プリント機能、コピー機能及びファックス機能等を複合的に備えた画像形成装置)等であっても良い。