JP2002221836A

JP2002221836A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2002221836A
Application number: JP2001221903A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kamijo; 昌彦上條; Hidehiko Fujiwara; 秀彦藤原; Yasuta Takenaka; 康太竹中; Yasushi Kiuchi; 靖木内
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2002-08-09

Abstract

(57)【要約】【課題】定着ローラとシート状の加圧部材を有する構
成の定着装置を備えた画像形成装置において、転写部，
定着部および排紙部の線速差に起因する画像乱れの発生
を低減させる。【解決手段】定着ローラとシート状の加圧部材を有す
る構成の定着装置を備え、転写ローラ７を通過した際に
トナー像が転写された記録紙を、定着ローラとシート状
の加圧部材のニップ部を通過させて加圧／加熱すること
によってトナー像を記録紙に定着させた後に、排紙ロー
ラ９から記録紙を排出させる画像形成装置において、感
光体３，転写ローラ７，定着ローラおよび排紙ローラ９
の線速が略同じになるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ファクシミリ装
置，プリンタ，複写機またはそれらの機能を有する複合
機等に適用され、定着ローラをシート材によって加圧す
る方式の定着装置を有する電子写真方式の画像形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の定着装置の内部構造を示す
側面図であり、５０は定着ローラ、５１は定着ローラ５
０に圧接する加圧ローラ、５２は定着ローラ５０の内部
に配置されて定着ローラ５０を加熱する定着ヒータ、５
３は定着ローラ５０の温度を検出する温度検出手段、５
４は定着ローラ５０に貼り付いた記録紙を定着ローラ５
０から分離させる分離爪、５５は定着ローラ５０に当接
して定着ローラ５０をクリーニングするクリーニングパ
ッド、５６はクリーニングパッド５５を支持するクリー
ニングパッドホルダ、５７はクリーニングパッド５５に
対して定着ローラ５０の回転方向下流側に設けられたク
リーニングパッド侵入規制部材、５８は定着装置本体の
記録紙入口に取り付けられた入口ガイド板、５９は定着
装置の記録紙出口側に設けられた排紙ローラ、６０は排
紙ローラ５９に当接して従動する排紙コロを示す。

【０００３】トナー像が転写された記録紙が入口ガイド
板５８を介して定着ローラ５０と加圧ローラ５１とのニ
ップ部に進入する。そして、ニップ部において加圧／加
熱されることにより記録紙にトナー像が定着された後、
排紙ローラ５９を介して外部に排出される。記録紙がニ
ップ部を通過する際に定着ローラ５０に付着したトナー
はクリーニングパッド５５によって除去される。

【０００４】定着ローラ５０の表面温度が温度検出手段
５３によって検出され、この温度検出手段５３の検出結
果に基づいて定着ヒータ５２による加熱制御が図示しな
い制御手段によってなされる。

【０００５】ところで、従来、定着装置においては定着
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、定着ローラおよび加圧ローラの一対のローラで構
成されるものが最も一般的であった。しかしながら、加
圧ローラは芯金の上にシリコンゴム層を形成し、その上
にフッ素樹脂からなる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なり、加熱を開始しても加
圧ローラがなかなか温まらず、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。また、定着ローラと加圧ローラとのニップ部にお
いて適度なニップ幅を確保するために、大きな加圧力を
必要とし、その圧力のため記録紙にストレスが生じて定
着シワの原因となっている。

【０００６】そこで、加圧ローラの代わりにシート状の
部材を定着ローラに押し当てることによりニップを形成
し、そのニップ部に記録紙を通過させることにより未定
着画像を記録紙に定着する定着装置が研究されている。
そのように構成することにより、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になり、
熱効率を従来機より向上させることが可能となった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、転
写部の搬送速度ｖ₁と定着部の搬送速度ｖ₂および排紙部
の搬送速度ｖ₃の関係は、ｖ₁＞ｖ₂，ｖ₃＞ｖ₂という関
係が成り立っている。

【０００８】加圧ローラを用いた定着装置は、ローラ自
体が回転可能であったことなどから、記録紙のグリップ
力を容易に得ることができ、排紙部の引っ張りや転写部
が早く記録紙を送ることによってループが生じることに
よる搬送負荷の影響を受けない。

【０００９】しかし、加圧ローラの代わりにシート部材
を押圧させる定着装置では、定着ローラによる搬送力が
転写ローラまたは排紙ローラに比較して小さいため、定
着ローラを通過させるための搬送力は転写ローラによる
ところが大きい。そのため、搬送速度の関係を従来の装
置と同様に設定、すなわちｖ₁＞ｖ₂，ｖ₃＞ｖ₂の関係を
満たすように設定すると、排紙部による記録紙の引っ張
りや、転写部−定着部間でループが発生することによる
記録紙を原稿搬送方向に押し出そうとする搬送負荷によ
ってニップ部付近における記録紙の移動が不安定にな
り、画像乱れが生じるおそれがある。

【００１０】本発明は、このような問題を解決し、定着
ローラとシート状の加圧部材を有する構成の定着装置を
備えた画像形成装置において、転写部，定着部および排
紙部の線速差に起因する画像乱れの発生を低減させるこ
とを実現した画像形成装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の画像形成装置は、感光体と、この感光体上に
形成されたトナー像を記録紙に転写させる転写部と、円
筒状のローラ体の内部に加熱源を設けてなる定着ロー
ラ、およびばね性を有し、かつ前記定着ローラを加圧し
た状態で前記定着ローラに当接するシート状加圧部材を
備え、トナー像が転写された記録紙を前記定着ローラと
前記シート状加圧部材との間を通過させる際に加圧／加
熱することにより記録紙にトナー像を定着させる定着部
と、この定着部を通過した記録紙を外部に排出させる排
紙ローラを有する排紙部と、記録紙を搬送させる機構の
駆動源とを有する画像形成装置であって、前記転写部，
前記定着部および前記排紙部を通過する際の記録紙の搬
送速度を略等速にすることを特徴とする。このように構
成したことにより、転写−定着間または定着−排紙間に
おける線速差が微小なものになり、転写−定着間または
定着−排紙間における記録紙のループの発生あるいは記
録紙に張力がかかることによって、搬送性が低下するこ
とを防止することができる。

【００１２】また本発明は、前記定着ローラおよび前記
排紙ローラの熱膨張による線速変化の範囲で、前記転写
部，前記定着部および前記排紙部を通過する際の記録紙
の搬送速度を略等速にすることを特徴とする。このよう
に構成したことにより、定着ローラまたは排紙ローラの
熱膨張によって線速が変化して、転写−定着間または定
着−排紙間に記録紙のループが発生したり、記録紙に張
力がかかっても、搬送性を維持させることができる。

【００１３】また本発明は、前記定着ローラの線速を、
使用上の最低温度の時における前記定着ローラの径を基
準に設定し、前記排紙ローラに熱膨張性かつ弾性を有す
る部材を設けたことを特徴とする。このように構成した
ことにより、少なくとも定着ローラの線速が転写部にお
ける搬送速度よりも大きくなるため、転写−定着間に記
録紙のループが発生することが防止され、転写−定着間
の記録紙ループに伴う画像乱れの発生を防止することが
できる。また、定着ローラの熱膨張に伴って排紙ローラ
が熱膨張するため、定着ローラと排紙ローラとの線速差
を吸収することができる。

【００１４】また本発明は、前記排紙ローラの線速を、
前記熱膨張性かつ弾性を有する部材の厚さによって調整
することを特徴とする。このように構成したことによ
り、使用する定着ローラに対して最適な熱膨張性を有す
る排紙ローラを設置することができる。

【００１５】また本発明は、前記定着部を記録紙が通過
している際に、前記転写ローラまたは前記排紙ローラの
少なくともいずれか一方に記録紙を当接させることを特
徴とする。このように構成したことにより、定着ローラ
の搬送力が低い場合でも、転写ローラまたは排紙ローラ
によって搬送性を補うことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１７】図１は本発明の実施形態の定着装置および
画像形成装置を有するファクシミリ装置の内部構成を示
す側面図であり、１はファクシミリ装置の本体、２は、
本体１に対して着脱可能に構成され、電子写真プロセス
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
したプロセスカートリッジ、３はプロセスカートリッジ
２に備えられている感光体、４は画像データに基づいて
変調したレーザ光によって感光体３を走査させる光書込
装置、５は記録紙を収納する給紙カセット、６は給紙カ
セット５から記録紙を給送する給紙ローラ、７は感光体
３に当接して記録紙に感光体３上に形成されたトナー像
を転写させる転写ローラ、８は記録紙にトナー像を定着
させる定着装置、９は排紙ローラ、１０は密着センサ、
１１は本体１の上面に形成された原稿載置台、１２は記
録紙搬送系の駆動源であるメインモータを示す。

【００１８】図１において、感光体３，転写ローラ７，
定着ローラ１３（図２参照）および排紙ローラ９はメイ
ンモータ１２からの駆動力が得られるように構成されて
おり、感光体３，転写ローラ７，定着ローラ１３および
排紙ローラ９がそれぞれ同じ線速になるようにメインモ
ータ１２から感光体３，転写ローラ７，定着ローラ１３
および排紙ローラ９に回転を伝達する伝達機構（図示せ
ず）が構成されている。

【００１９】原稿載置台１１にセットされた原稿は搬送
系によって密着センサ１０を通過させて外部に排出され
る。密着センサ１０を原稿が通過する際に原稿の画像が
密着センサ１０によって光学的に読み取られる。密着セ
ンサ１０によって読み取られた画像データあるいは外部
から入力した画像データは光書込装置４に送られ、光書
込装置４が画像データに基づいて変調したレーザ光を、
均一に帯電された感光体３の表面に照射することによっ
て、感光体３の表面に静電潜像が形成される。この静電
潜像にトナーを付着させてトナー像化し、このトナー像
が転写ローラ７によって記録紙に転写される。そして、
転写ローラ７から搬送された記録紙は、定着入口ガイド
板１６（図２参照）によってガイドされて、定着装置８
を通過した際に記録紙が加圧／加熱されることにより、
記録紙上のトナー像が溶融して記録紙上に定着され、排
紙ローラ９を介して外部に排出される。

【００２０】図２は定着装置の構成を示す側面図であ
り、１３は定着ローラ、１４はシート状加圧部材、１５
は定着ローラ１３の内部に設けられた加熱源、１６は記
録紙を定着装置８にガイドする定着入口ガイド板を示
す。

【００２１】定着ローラ１３の内部には加熱源１５が備
えられており、加熱源１５としては、赤外線ヒータ，ハ
ロゲンヒータ，誘導加熱方式ヒータ，面状加熱ヒータ等
が用いられる。シート状加圧部材１４は板ばね性を有
し、かつ熱伝導性が高い金属板、例えば、ステンレスや
銅板によって構成されている。

【００２２】定着入口ガイド板１６における定着ローラ
１３に対向する部位は凹状に形成されており、この凹部
における記録紙搬送方向上流側の縁部にシート状加圧部
材１４の一端部がねじあるいは接着剤によって固定され
ており、シート状加圧部材１４の他端は自由端として上
下動可能になる。

【００２３】シート状加圧部材１４は定着ローラ１３に
対して所定の圧力を加えた状態で当接するように定着ロ
ーラ１３またはシート状加圧部材１４の位置が設定され
ている。そのため、シート状加圧部材１４の板ばね性に
よって、シート状加圧部材１４が定着ローラ１３に加え
る圧力であるニップ圧が決定される。

【００２４】そして、転写ローラ７から搬送された記録
紙は、定着入口ガイド板１６によってガイドされて、定
着ローラ１３とシート状加圧部材１４との当接部、すな
わちニップ部を通過する際に、加圧／加熱される。

【００２５】図３において、感光体３と転写ローラ７と
のニップ部における搬送力をＰ１、定着ローラ１３とシ
ート状加圧部材１４とのニップ部における搬送力をＰ
２、排紙ローラ９の対のニップ部における搬送力をＰ３
とすると、Ｐ１＞Ｐ３≫Ｐ２の関係にある。そのため、
定着ローラ１３からの搬送力は余り得られないことか
ら、記録紙の先端が転写ローラ７から排紙ローラ９に到
達するまでの搬送力は主に感光体３と転写ローラ７との
ニップ部における搬送力に依存する。また、記録紙に転
写ローラ７と排紙ローラ９とが当接している場合には、
転写ローラ７と排紙ローラ９との搬送力によって記録紙
が搬送され、転写ローラ７から記録紙後端が外れた後に
は排紙ローラ９との搬送力によって記録紙が搬送され
る。

【００２６】ここで、例えば、従来の画像形成装置と同
様に、転写ローラ７の搬送速度ｖ₁と定着ローラ１３の
搬送速度ｖ₂および排紙ローラ９の搬送速度ｖ₃の関係
を、ｖ ₁＞ｖ₂，ｖ₃＞ｖ₂という関係に設定すると、開始
当初は定着ニップ部においては搬送速度ｖ₂で記録紙が
搬送されるが、記録紙が搬送されるにつれて転写ローラ
７と定着ローラ１３との間の線速差によって転写−定着
間において記録紙にループが生じる。このループによっ
て、図３に示すように、定着ニップ部に図中、Ｆ２に示
す負荷がかかるようになる。しかし、負荷Ｆ２が定着グ
リップ力Ｆ１より大きくなると記録紙がスリップを起こ
し、定着ニップ部に所定の速度より早く進入し、画像乱
れを生じる。また排紙ローラ９と定着ローラ１３との線
速差により、定着−排紙間において記録紙に張力Ｆ３が
かかるようになる。この張力Ｆ３が定着グリップ力Ｆ１
より大きくなると、同様に定着ニップ部に所定の速度よ
り早く進入し、画像乱れが発生する。

【００２７】しかし、上述したように構成された本実施
形態の装置においては、感光体３，転写ローラ７，定着
ローラ１３および排紙ローラ９がそれぞれ同じ線速であ
るために、感光体３から排紙ローラ９までの間において
記録紙は一定した速度で搬送されるようになり、画像乱
れがなく、またグリップ力を上げなくてもよいので、良
好な搬送性を得ることができる。

【００２８】ところで、定着装置８においては、定着ロ
ーラ１３は加熱源１５による加熱によって、また排紙ロ
ーラ９は加熱された記録紙が通過することによる加熱に
よって熱膨張をするために線速が早くなる。そのため、
印刷実行中に定着ローラ１３の線速と転写ローラ７およ
び排紙ローラ９の線速とのバランスが不安定になるおそ
れがあることから、排紙ローラ９および定着ローラ１３
の線速の設定には熱膨張を見込まなくてはならないが、
例えば数十枚印刷した後と、１枚印刷したときでは熱膨
張の大きさが異なる。その結果、印刷枚数が少ない場合
には線速差による影響がほとんど問題にはならないが、
連続通紙など長時間にわたって使用する場合には、特に
排紙−定着間における線速差の影響を考慮する必要があ
る。

【００２９】すなわち、連続通紙などで定着ローラ１３
の径が大きくなり線速が早くなっても、転写−定着間で
は記録紙上で定着ローラ１３がスリップを起こすだけで
あって画像乱れは生じない。しかし、排紙ローラ９の線
速よりも定着ローラ１３の線速が大きくなると、排紙−
定着間において記録紙にループが生じ、このループによ
る影響により定着ニップ部に対して記録紙搬送方向上流
側（転写ローラ７側）に押し込む力が作用し、画像乱れ
発生の原因となるおそれがある。

【００３０】そこで本実施形態の装置においては、定着
ローラ１３の線速が使用上の最低温度の時における定着
ローラ１３の径に基づいて設定されており、その時の定
着ローラ１３の線速に転写ローラ７および排紙ローラ９
の線速がほぼ等しくなるように設定される。そのため、
通常使用には、転写ローラ７の線速よりも定着ローラ１
３の線速の方が大きい状態が維持されるために、転写−
定着間においては線速差に起因とした画像乱れの発生が
防止できる。

【００３１】また、排紙ローラ９にはエラストマー樹脂
（スポンジ，ウレタン）やゴム（ＥＰＤＭ，Ｓｉゴムな
ど）など熱膨張を起こしやすい部材が用いられている。
一般にゴムの熱膨張は次の式で表すことができる。ゴムの熱膨張＝ｂ×β×ΔＴ β＝３（１−ｂ／Ｄ）α β：厚み方向の熱膨張係数ｂ：ゴム厚みＤ：ローラ径 α：ゴムの熱膨張係数（１／℃） ΔＴ：温度上昇（℃）そして、定着ローラ１３の線速変化にあわせて排紙ロー
ラ９が最適な線速になるようにこれらの因子の値を選択
することによりゴムの厚さが設定される。

【００３２】このように構成したことにより、画像記録
の開始当初は、転写ローラ７，排紙ローラ９および定着
ローラ１３の線速が等速に維持されるため、線速差に起
因する画像乱れは生じない。その後、連続通紙が継続さ
れて、排紙ローラ９および定着ローラ１３が熱膨張し
て、搬送速度が、ｖ₃＞ｖ₂＞ｖ₁の関係になると、転写
−排紙間にたるみが発生せず、記録紙上で定着ローラ１
３がスリップを起こすだけであって画像乱れは生じな
い。また、記録紙後端が転写ローラ７を通過した後も、
定着−排紙間にたるみが発生しないため、排紙−定着間
において定着ニップ部に対して転写ローラ７側に押し込
む力が記録紙に作用することがなくなる。その結果、排
紙ローラ９も熱膨張することにより定着ローラ１３と排
紙ローラ９との線速差が吸収されるために安定した搬送
性を得ることができる。

【００３３】なお、転写ローラ７と定着ローラ１３の線
速および排紙ローラ９と定着ローラ１３の線速について
は、各ローラにそれぞれ独立して駆動源を設け、これら
の駆動源を個々に制御することによって、熱膨張により
線速が変化しても転写ローラ７，定着ローラ１３および
排紙ローラ９の回転を等速に保つことが可能である。し
かし、各ローラにそれぞれ独立して駆動源を設けること
は高コスト化に繋がるため、低コスト化を図るために
は、１つのメインモータによって、転写ローラ７，定着
ローラ１３および排紙ローラ９を駆動することが望まし
い。この場合、上述したように、熱膨張によって線速が
変化するが、転写ローラ７と定着ローラ１３との線速
差、および排紙ローラ９と定着ローラ１３との線速差に
ついては、１ｍｍ／ｓｅｃ以内であれば、良好な定着性
を望むことが可能になる。

【００３４】

【発明の効果】以上、説明したように構成された本発明
によれば、転写部，定着部および排紙部を通過する際の
記録紙の搬送速度を略等速にしたことにより、転写部か
ら排紙部までの間において記録紙は一定した速度で搬送
されるようになり、線速差に起因する画像乱れの発生が
低減し、またグリップ力を上げなくてもよいので、良好
な搬送性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における画像形成装置を有す
るファクシミリ装置の内部構成を示す側面図

【図２】定着装置の構成を示す側面図

【図３】記録紙の搬送時に記録紙にかかる負荷を示す説
明図

【図４】従来の定着装置の内部構造を示す側面図

【符号の説明】

１本体２プロセスカートリッジ３感光体４光書込装置５給紙カセット６給紙ローラ７転写ローラ８定着装置９排紙ローラ１０密着センサ１１原稿載置台１２メインモータ１３定着ローラ１４シート状加圧部材１５加熱源１６定着入口ガイド板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹中康太東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者木内靖東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 2H033 AA01 AA14 BA08 BA10 BA11 BA12 BA25 BA59 BB18 BB39 CA13 CA36 CA39 CA40 2H072 AB19 AB20 CA01 JA02 JC04 3F049 AA10 CA16 DA12 EA21 LA02 LA05 LA07 LB03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体と、この感光体上に形成されたトナー像を記録紙に転写させ
る転写部と、円筒状のローラ体の内部に加熱源を設けてなる定着ロー
ラ、およびばね性を有し、かつ前記定着ローラを加圧し
た状態で前記定着ローラに当接するシート状加圧部材を
備え、トナー像が転写された記録紙を前記定着ローラと
前記シート状加圧部材との間を通過させる際に加圧／加
熱することにより記録紙にトナー像を定着させる定着部
と、この定着部を通過した記録紙を外部に排出させる排紙ロ
ーラを有する排紙部と、記録紙を搬送させる機構の駆動源と、を有する画像形成
装置であって、前記転写部，前記定着部および前記排紙部を通過する際
の記録紙の搬送速度を略等速にすることを特徴とする画
像形成装置。
【請求項２】前記定着ローラおよび前記排紙ローラの
熱膨張による線速変化の範囲で、前記転写部，前記定着
部および前記排紙部を通過する際の記録紙の搬送速度を
略等速にすることを特徴とする請求項１記載の画像形成
装置。
【請求項３】前記定着ローラの線速を使用上の最低温
度の時における前記定着ローラの径を基準に設定し、前
記排紙ローラに熱膨張性かつ弾性を有する部材を設けた
ことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装
置。
【請求項４】前記排紙ローラの線速を、前記熱膨張性
かつ弾性を有する部材の厚さによって調整することを特
徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】前記定着部を記録紙が通過している際
に、前記転写ローラまたは前記排紙ローラの少なくとも
いずれか一方に記録紙を当接させることを特徴とする請
求項１〜４のいずれか１項記載の画像形成装置。