JP2003076187A

JP2003076187A - 定着装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2003076187A
Application number: JP2001269812A
Authority: JP
Inventors: Hideki Fujita; 秀樹藤田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-09-06
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2003-03-14

Abstract

(57)【要約】【課題】画像余白の少ない画像出力を、高速でかつ連
続して行った場合でも、画像汚れや紙詰まり等の不具合
を防止できる画像形成装置を提供する。【解決手段】定着上ローラの近傍に、上ガイドが配設
されており、該上ガイドの前記搬送ガイドに対する対向
面は、シート状の記録媒体の搬送方向に沿って前記搬送
ガイドとの間隔が狭くなるように傾斜しており、前記搬
送ガイドとの間隔が最も狭くなる該上ガイドの先端は、
前記上ローラの中心より下方となっている定着装置にお
いて、前記対向面に沿って、かつ、圧接部方向へ向かう
空気流が存在すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紙等のシート状の
記録媒体上に、電子写真方式により粉体トナー画像形成
を行う画像形成装置であって、該粉体トナーを、一対の
ローラからの熱及び圧力による定着を行うものに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図１中のｍは、シート状の記録媒体であ
り、該シート状の記録媒体ｍは給紙トレイ１０１に収納
され、供給手段たる給紙ローラ１０２及び搬送ローラ１
０４により、像担持体たる感光ドラム１と転写分離５で
形成される転写部Ｚｔへ搬送される。なお、転写部Ｚｔ
は、該搬送ローラ対４に近接した位置に設けられる。

【０００３】一方、画像情報に応じた強度の光が、露光
装置３から感光ドラム１へ照射されると、該感光ドラム
１上には静電潜像が形成され、該静電潜像は現像装置４
によりトナー像として感光ドラム１上にて現像される。
そして、この現像されたトナー像は感光ドラム１の回転
により転写部Ｚｔへ搬送され、上述のように該転写部に
供給されるシート状の記録媒体ｍ上に転写分離装置５に
より転写される。

【０００４】このようにしてトナー像が形成されたシー
ト状の記録媒体ｍは、搬送ガイド７３を経て、ヒータ７
４を備えた上ローラ７１と下ローラ７２から成る定着装
置７ヘと搬送され、両ローラ間に挟持搬送されながら、
加熱及び加圧される。これにより、前記トナー像はシー
ト状の記録媒体ｍ上に定着され、定着後のシート状の記
録媒体ｍは、排紙ローラ１０９により排紙され、排紙ト
レイ１０１０上に支持される。ヒータ７４は上ローラ７
１の表面温度すなわち定着温度Ｔｆを一定にすべく、オ
ンオフ制御される。

【０００５】一般に、シート状の転写材ｓの縁辺部ｓｂ
にはトナーを載せない、すなわち、画像を形成しない
（図８）。

【０００６】さもなければ、一般的な定着装置７を構成
する定着ローラ７１にシート状の転写材ｓの縁辺部ｓｂ
が衝突する際に、当該部のトナーが、定着ローラ７１等
に付着し、画像汚れ等の原因となり、また、シート状の
転写材ｓの縁辺部ｓｂにトナーが存在すると、定着ロー
ラ７１にシート状の転写材が巻きついてしまい、紙詰ま
りや、画像形成装置の故障や破損を招来するからであ
る。

【０００７】確かに、定着ローラ７１の清掃手段として
のウェブ７６や、定着ローラ７１にシート状の転写材剥
離手段としての分離爪７５等である程度の対処は可能で
あるが、近年における画像形成装置の高速化、処理部数
の大量化、保守間隔の増大等の要請が強まる環境下で
は、こうした対応にも限界があるといわざるを得ない。

【０００８】そこで、シート状の転写材ｓの縁辺部ｓｂ
のいわゆる「画像余白」を形成するため、正規現像方式
の画像形成装置においては、画像余白を形成すべき部分
に、画像部におけるよりも強い露光を行い、また、反転
現像方式の画像形成装置においては、画像余白を形成す
べき部分に画像露光を行わないことで対応してぃた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図９、図１０は図１の
装置における転写分離装置５と定着装置７の間でのシー
ト状の記録媒体ｍの搬送状態を示す図である。通常は、
図９のように、感光ドラム１と転写分離装置５から排出
されたシート状の記録媒体ｍは、自重により下方に垂
れ、搬送ガイド７３と接しながらＡ方向に搬送され、上
ローラ７１と下ローラ７２のニップ部に案内されてい
る。

【００１０】しかし、シート状の記録媒体ｍにカール等
の癖がついていたり、感光ドラム１に巻付ぎみとなった
場合には、図１０にＣで示すようにシート状の記録媒体
ｍの先端が上方に持ち上がったまま搬送される。この
時、転写手段と定着装置の距離が十分にあれば、シート
状の記録媒体ｍの自重により図９の状態に戻る可能性が
高くなるが、距離が短いと、図１０のＣの状態のままＢ
方向に搬送され、上ローラ７１と下ローラ７２のニップ
部に案内されることなく、Ｄ及びＥで示される状態で定
着装置に到達することがあった。

【００１１】その結果、Ｄの状態で到達した場合には、
シート状の記録媒体ｍは定着装置に入ることができず、
上ローラ７１上に乗り上げてしまい、ジャムが発生する
ことがあった。

【００１２】また、Ｅの状態で到達した場合には、上ロ
ーラ７１の回転によりシート状の記録媒体ｍの先端がニ
ップ部に引き込まれるため、ジャムは発生しないが、上
ローラ７１の横に９０°に近い角度で当たるため、シー
ト状の記録媒体ｍの搬送にズレが生じ、転写分離装置５
で感光ドラム１上のトナー像を転写する速度が一瞬変化
するために画像に乱れが生じることがあった。

【００１３】さらに、近年において、特に軽印刷業界や
デザイン業界を中心として、審美的観点等から、かかる
画像余白をなくすること又はその面積を極力低減する要
請が強くなされてきているが、前述のごとく、画像余白
をなくし又はその面積を低減すると、画像端面に付着し
たトナーが、画像形成装置各部に付着することによる画
像汚れや紙詰まりといった不具合の発生確率が急増して
しまうという問題があった。

【００１４】かかる問題をすべく、特開平８−２５４９
１２号公報に係る発明においては、互いに圧接された上
ローラと下ローラとを備え、粉体トナー像を担持して該
上ローラと下ローラとの圧接部に搬送されたシート状の
記録媒体を、該圧接部にて挟持搬送して該シート状の記
録媒体上に該トナー像を定着せしめる定着装置であっ
て、前記上ローラの近傍には、前記搬送ガイドと対向し
て上ガイドが配設されており、該上ガイドの前記搬送ガ
イドに対する対向面は、シート状の記録媒体の搬送方向
に沿って前記搬送ガイドとの間隔が狭くなるように傾斜
しており、前記搬送ガイドとの間隔が最も狭くなる該上
ガイドの先端は、前記上ローラの中心より下方となって
いる定着装置が提案された。

【００１５】しかし、前記のとおり、高い生産性が要求
される高速の画像形成装置においては、従来以上に低い
ジャム率も要求されているため、前記発明によっても、
かように極めて低いジャム率を達成することが困難とな
ってきた。

【００１６】そこで、本発明は、画像余白をなくし又は
その面積を低減したのと同様の印象を与える効果を有す
る出力画像を、高速でかつ連続して行った場合でも、画
像汚れや紙詰まり等の不具合を防止できる画像形成装置
を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記目的は、互いに圧接
された上ローラと下ローラとを備え、粉体トナー像を担
持して該上ローラと下ローラとの圧接部に搬送されたシ
ート状の記録媒体を、該圧接部にて挟持搬送して該シー
ト状の記録媒体上に該トナー像を定着せしめる定着装置
であって、前記上ローラの近傍には、前記搬送ガイドと
対向して上ガイドが配設されており、該上ガイドの前記
搬送ガイドに対する対向面は、シート状の記録媒体の搬
送方向に沿って前記搬送ガイドとの間隔が狭くなるよう
に傾斜しており、前記搬送ガイドとの間隔が最も狭くな
る該上ガイドの先端は、前記上ローラの中心より下方と
なっている定着装置において、前記対向面に沿って、か
つ、圧接部方向へ向かう空気流が存在することを特徴と
する定着装置により達成される。

【００１８】前記目的は、空気流の温度Ｔａｉｒ（℃）
は、定着温度Ｔｆ（℃）として、Ｔｆ−１５０≦Ｔａｉｒ≦Ｔｆ−５０を満たすことを特徴とする定着装置により一層高いレベ
ルで達成される。

【００１９】前記目的は、空気流は、シート状の記録媒
体の先端近傍にのみ吹き付けられることを特徴とする定
着装置により一層高いレベルで達成される。

【００２０】前記目的は、対向面の表面粗さは、１μｍ
Ｒａ以下であることを特徴とする定着装置により一層高
いレベルで達成される。

【００２１】前記目的は、シート状の記録媒体の移動速
度が４２０ｍｍｓ^-1以上であることを特徴とする定着装
置により一層高いレベルで達成される。

【００２２】前記目的は、前記定着装置を備えた画像形
成装置により達成される。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００２４】（第１の発明の実施の形態）まず、第１の
発明の実施の形態を説明する。なお、従来例との共通箇
所についての説明は省略する。

【００２５】本画像形成装置においては、前記転写部か
ら排出されたシート状の記録媒体ｍが上向きのまま搬送
された場合でも、該シート状の記録媒体ｍの先端が上ロ
ーラ７１の達切な位置に当接するように、上ガイド７６
が設けられている。以下、この、上ガイド７６について
詳しく説明する。

【００２６】図２は、像担持体たる感光ドラム１と転写
手段たる転写分離装置５で形成される転写部から、定着
装置である上ローラ７１と下ローラ７２までの、シート
状の記録媒体たるシート状の記録媒体ｍの搬送状態を示
す図であり、本発明の実施の形態においては、この搬送
経路に搬送ガイド７３が配設されている。

【００２７】図中のシート状の記録媒体ｍは、カール等
の癖がついた時、あるいは、感光ドラム１に巻付ぎみに
分離した時の状態であり、上ガイド７６に接しないで先
端を上方に向けてＥ方向に搬送される。そして、シート
状の記録媒体ｍの先端ｍ１が上ガイド７６に当たると、
シート状の記録媒体ｍはＦ方向に移動しながら搬送さ
れ、上ローラ７１へ到達すると、上ローラ７１の回転に
よりＧ方向へ移動し、下ローラ７２との間に入る。

【００２８】カール等の癖の程度を甚だしい場合でも、
前記対向面に沿って、かつ、圧接部方向へ向かう空気流
Ａがあるため、シート状の記録媒体ｍの先端は一層確実
にローラ対の圧接部Ｚｆに到達せしめられる。

【００２９】空気流Ａは、上ガイド７６の感光ドラム１
側に配設された空気流発生手段たる送風機７７により発
生される。

【００３０】送風機７７は、ファン７７１及びハウジン
グ７７２から構成される。

【００３１】空気流Ａは、シート状の記録媒体ｍ上の未
定着トナー像への影響を最小限にすべく、シート状の記
録媒体ｍの先端ｍ１近傍にのみ吹き付けられるようにオ
ンオフ制御されている。

【００３２】よって、空気流Ａは、シート状の記録媒体
ｍの先端ｍ１が圧接部Ｚｆに到送した直後（図４）か
ら、次のシート状の記録媒体ｍの先端ｍ１が領域Ｃに至
るまで（図５）の間においてオフされる。

【００３３】ここで、領域Ｃとは、空気流Ａが存在する
領域をいう。

【００３４】空気流Ａの温度Ｔａｉｒは、低温すぎる
と、定着性を悪化させるので、極力高温であるほうが望
ましい。

【００３５】具体的には、ＴａｉｒがＴｆ−１５０
（℃）未満であると、定着性が許容レベル以下に低下し
はじめ（図６）、Ｔｆ−５０（℃）より大とするには、
特別な熱源を必要とするので、Ｔｆ−１５０≦Ｔａｉｒ≦Ｔｆ−５０とするのが好ましい。

【００３６】なお、定着性はηｆは、次式により求めた
値であり、高いほど好ましい。

【００３７】ηｆ＝Ｄｒｆ／Ｄｒｉ×１００（％）ここで、Ｄｒｉは、擦り前の画像反射濃度、Ｄｒｆは、
擦り後の画像反射濃度である。

【００３８】「擦り」とは、定着性測定対象の出力画像
を、粗めの紙で包んだ重りで擦ることをいう。

【００３９】上ガイド７６の搬送ガイド７３に対する対
向面７６３は、滑らかである、すなわち、表面粗さは小
さい方が好ましい。

【００４０】表面粗さは、具体的には、１ｕｍＲａ以下
であることが望ましい。逆に、５ｕｍＲａ以上になる
と、シート状の記録媒体ｍの先端ｍ１が引っかかりやす
くなる。

【００４１】表面粗さの測定には、接触式表面粗さ計サ
ーフコーダ（商標）ＳＥ−３３００（小坂研究所社製）
を用いた。

【００４２】測定条件は、カットオフ値０．８ｍｍ、測
定長さ２．５ｍｍ、送り速度が０．５ｍｍｓ^-1、縦倍率
が２０００倍、横倍率が５０倍である。

【００４３】上ガイド７６の材質としては、耐熱性及び
表面の滑らかさを兼備したポリブチレンテレフタレート
等の樹脂が使用可能である。搬送ガイドについても同様
である。

【００４４】シート状の記録媒体ｍの搬送速度は、感光
体外周の移動速度にほぼ等しく、４８０ｍｍｓ^-1であ
る。

【００４５】図３は、シート状の記録媒体ｍに、図２と
は逆のカールがついていた場合を表す図である。この
時、シート状の記録媒体ｍの先端ｍ１が下ローラ７２に
到送した時、凸形状が最も大きくなる。この状態におい
ても、上ガイド７６は、シート状の記録媒体ｍと接しな
いように、上ガイド７６の感光ドラム１側は、上方に逃
げている形状とすることが望ましい。これは、図３の破
線のように上ガイド７６の高さが一定では、凸形状とな
ったシート状の記録媒体ｍと上ガイド７６が接し、定着
前のトナー像を擦ってしまうからである。

【００４６】以上のようなシート状の記録媒体ｍの搬送
を行うためには、図７に示すような条件を満足しなけれ
ばならない。図７は、図２でシート状の記録媒体ｍの先
端ｍ１が上ローラ７１に到達した時、その近傍を拡大し
たものである。図中のｔ'はトナー像、Ｌは、シート状
の記録媒体ｍの先端ｍ１から、上ガイド７６の先端７６
１がシート状の記録媒体ｍに接している所までの距離、
即ち上ガイド７６の先端が接し得る範囲であり、Ｙはシ
ート状の記録媒体ｍにトナー像を転写する時の先端余白
の距離である。このＸとＹは、上ガイド７６の先端でシ
ート状の記録媒体ｍ上のトナー像を乱すことのないよう
に、少なくともＸ＜Ｙなる関係を満足しなければなら
ず、この関係を満足する限り、ＸとＹの差は大きい程良
い。

【００４７】また、図７のＨは、上ローラ７１の中心を
通る水平線であり、上ガイド７６の先端は水平線Ｈより
下方にあるようにする。このようにすることで、シート
状の記録媒体ｍの先端が定着ローラ７１の回転により下
方へ円滑に移動することができる。

【００４８】後述する表２を参照すれば、従来技術に対
する本発明の実施の形態の優位性が理解できる。

【００４９】なお、「従来技術の実施の形態１」とは、
本発明の実施の形態１において、空気流が存在しない定
着装置又は画像形成装置をいう。また維持コストとは、
定期的又は故障時の部品代及び工貨、消耗品代の合計を
いう。

【００５０】また、上ガイド７６は定着装置と一体に形
成する場合だけでなく、画像形成装置本体の筐体の一部
と一体に形成したり、他の部品の一部を前記形状として
も良く、さらに、独立の部材として適宜の位置に配設し
ても良い。

【００５１】また、搬送ガイド７３に関しても、転写部
から定着部までの間に一つの部材として配設する場合だ
けでなく、定着装置７と一体に形成した入口ガイドと、
転写部から該入口ガイドのまでシート状の記録媒体ｍを
搬送するガイドとに分ける場合等でも良い。

【００５２】（第２の発明の実施の形態）次に、本発明
の第２の発明の実施の形態を説明する。なお、第１の発
明の実施の形態と同一の点については説明を省略する。

【００５３】本発明の実施の形態においては、空気流温
度Ｔａｉｒ（℃）がＴｆ−１５５（℃）である点のみ、
第１の発明の実施の形態と異なる（表１、表２）。

【００５４】

【表１】

【００５５】

【表２】

【００５６】定着性がやや劣るのは、ハウジングの断熱
性が低いため吸入後の空気流温度が低下したことが原因
であると思われる。とはいえ、表２を参照すれば、従来
技術に対する本発明の実施の形態の優位性が理解でき
る。

【００５７】（第３の発明の実施の形態）次に、本発明
の第３の発明の実施の形態を説明する。なお、第１の発
明の実施の形態と同一の点については説明を省略する。

【００５８】本発明の実施の形態においては、空気流の
オンオフ制御がなされず、常時空気流が存在している点
のみ、第１の発明の実施の形態と異なる（表１、表
２）。

【００５９】定着性がやや劣るのは、シート状の記録媒
体ｍの全面に空気流が吹き付けられたことによりシート
状の記録媒体ｍの温度が低下したことが原因であると思
われる。とはいえ、表２を参照すれば、従来技術に対す
る本発明の実施の形態の優位性が理解できる。

【００６０】（第４の発明の実施の形態）次に、本発明
の第４の発明の実施の形態を説明する。なお、第１の発
明の実施の形態と同一の点については説明を省略する。

【００６１】本発明の実施の形態においては、上ガイド
７３の対向面の表面粗さが１．２ｕｍＲａとやや大きい
点のみ、第１の発明の実施の形態と異なる（表１、表
２）。

【００６２】ジャム率がやや高いのは、前述の通り、シ
ート状の記録媒体ｍの先端ｍ１が上ガイド７３の対向面
に引っかかりやすくなったことが原因であると思われ
る。とはいえ、表２を参照すれば、従来技術に対する本
発明の実施の形態の優位性が理解できる。

【００６３】（第５の発明の実施の形態）次に、本発明
の第５の発明の実施の形態を説明する。なお、茅１の発
明の実施の形態と同一の点については説明を省略する。

【００６４】本発明の実施の形態においては、シート状
の記録媒体ｍの移動速度が４００ｍｍｓ^-1と低い点の
み、第１の発明の実施の形態と異なる（表１、表２）。

【００６５】生産性がやや低いのは、いうまでもなく、
シート状の記録媒体ｍの移動速度が低いことが原因であ
る。とはいえ、表２を参照すれば、従来技術に対する本
発明の実施の形態の優位性が理解できる。

【００６６】なお、シート状の記録媒体の例として、紙
のみならず、ＯＨＰ用シート、感熱用紙等の他のシート
状の記録媒体に対しても、本発明は有効である。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る発明
によれば、画像余白を低減した画像出力を、高速でかつ
連続して行った場合でも，定着性を高度に維持しつつ、
画像汚れや紙詰まり等の不具合を防止できる画像形成装
置を安価で提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の概略構成を示す図

【図２】本発明の実施の形態において、上方を向いて
排出されたシート状の記録媒体の搬送を説明する図

【図３】本発明の発明の実施の形態において、下方を
向いて排出されたシ一ト状の記録媒体の搬送を説明する
図

【図４】本発明の発明の実施の形態において、シート
状の記録媒体、定着装置の圧接部及び空気流の存在域の
位置関係を説明する図

【図５】本発明の発明の実施の形態において、シート
状の記録媒体、定着装置の圧接部及び空気流の存在域の
位置関係を説明する図

【図６】空気流温度と定着性の関係を説明する図

【図７】本発明の実施の形態における上ガイドと上ロ
ーラとの間隔及び上ガイドとシート状の記録媒体の先端
余白との関係を説明する図

【図８】出力画像の構成を説明する図

【図９】通常の転写分離装置から定着装置までのシー
ト状の記録媒体の搬送を表す図

【図１０】異常時の転写分離装置から定着装置までの
シート状の記録媒体の搬送を表す図

【符号の説明】

７定着装置７１上ローラ７２下ローラ７３搬送ガイド７６上ガイドＡ空気流ｍシート状の記録媒体ｍ１シート状の記録媒体の先端ｔ粉体トナーＺｆ定着装置の圧接部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに圧接された上ローラと下ローラと
を備え、粉体トナー像を担持して該上ローラと下ローラ
との圧接部に搬送されたシート状の記録媒体を、該圧接
部にて挟持搬送して該シート状の記録媒体上に該トナー
像を定着せしめる定着装置であって、前記上ローラの近傍には、前記搬送ガイドと対向して上
ガイドが配設されており、該上ガイドの前記搬送ガイド
に対する対向面は、シート状の記録媒体の搬送方向に沿
って前記搬送ガイドとの間隔が狭くなるように傾斜して
おり、前記搬送ガイドとの間隔が最も狭くなる該上ガイ
ドの先端は、前記上ローラの中心より下方となっている
定着装置において、前記対向面に沿って、かつ、圧接部方向へ向かう空気流
が存在することを特徴とする定着装置。
【請求項２】空気流の温度Ｔａｉｒ（℃）は、定着温
度Ｔｆ（℃）として、Ｔｆ−１５０≦Ｔａｉｒ≦Ｔｆ−５０を満たすことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】空気流は、シート状の記録媒体の先端近
傍にのみ吹き付けられることを特徴とする請求項１に記
載の定着装置。
【請求項４】対向面の表面粗さは、１μｍＲａ以下で
あることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記
載の定着装置。
【請求項５】シート状の記録媒体の移動速度は、４２
０ｍｍｓ^-1以上であることを特徴とする請求項１乃至４
の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項６】請求項１乃至５の何れか１項に記載の定
着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。