JP2004139045A

JP2004139045A - 画像形成装置及び定着装置

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Publication number: JP2004139045A
Application number: JP2003319319A
Authority: JP
Inventors: Hisateru Okubo; 大久保　尚輝
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2003-09-11
Publication date: 2004-05-13
Also published as: CN1289976C; CN1497377A; US6909873B2; US20040057765A1

Abstract

【課題】　記録材の波打ちを抑え、記録材先端の角折れを抑えられる画像形成装置及び定着装置を提供する。
【解決手段】　記録材に画像を形成する画像形成装置において、記録材に画像を形成するための画像形成手段と、記録材上に形成された画像を定着させる定着手段と、前記定着手段よりも前記記録材の移動方向下流側に設けられている記録材搬送手段であって、第１の軸を有する上ローラ22と、第２の軸を有し、前記上ローラ22に接触する下ローラ23を有する記録材搬送手段と、を有し、前記下ローラ23は、前記記録材の通過基準付近に設けられており、前記上ローラ22に接触する第１の部分Ｒ2と、該第１の部分Ｒ2より前記通過基準から離れており、前記第１の部分Ｒ2より直径が小さい第２の部分Ｒ1とを有することを特徴とする。
【選択図】　　図２

Description

　本発明は、電子写真方式、静電記録方式等の記録技術を用いたプリンタや複写機等の画像形成装置、及びこの装置に搭載可能な定着装置に関する。

　通常、プリンタ等の画像形成装置には、特開2000−226146号に記載されているように、定着器を通過した記録材を排出トレイに導くローラ対が設けられている。このローラ対の形状としては、記録材の表（おもて）面に接触するローラ及び裏面に接触するローラ共に回転軸に「母線方向に長い一本のローラ」を設けたものや、記録材の表（おもて）面に接触するローラ及び裏面に接触するローラ共に回転軸に複数の母線方向に短いローラを設けたものなどがある。

特開平４−２７４４７４号公報特開平５−１１９６５１号公報特開平１０−１０９０８号公報特開２０００−７１８０号公報特開２０００−１３１９８３号公報特開２０００−２２６１４６号公報特開２０００−２２６１４６号公報

　しかしながら、いずれの形態の場合も記録材をその幅方向（移動方向に対し垂直な方向）で均一な圧力で挟持搬送すると、記録材が波打ちを起こしやすいという課題がある（図８）。

　また、このローラ対への記録材の進入状態によっては記録材先端の角が折れ曲がることもあり（図８）、この折れ曲がりを抑える必要もある。

　本発明は上述の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、記録材の波打ちを抑えられる画像形成装置及び定着装置を提供することにある。

　本発明の他の目的は、記録材先端の角折れを抑えられる画像形成装置及び定着装置を提供することにある。

　上記目的を達成するための本発明における第１の手段は、記録材に画像を形成する画像形成装置において、記録材に画像を形成するための画像形成手段と、記録材上に形成された画像を定着させる定着手段と、前記定着手段よりも前記記録材の移動方向下流側に設けられている記録材搬送手段であって、第１の軸を有する第１のローラと、第２の軸を有し、前記第１のローラに接触する第２のローラを有する記録材搬送手段と、を有し、前記第２のローラは、前記記録材の通過基準付近に設けられており、前記第１のローラに接触する第１の部分と、該第１の部分より前記通過基準から離れており、前記第１の部分より直径が小さい第２の部分とを有することを特徴とする。

　第２の手段は、前記第１の手段において、前記第２の部分は、前記第１のローラとの間にギャップを有することを特徴とする。

　第３の手段は、前記第１の手段において、前記第２の部分と前記第１の部分の直径の差は、0.8mm以上1.8mm以下であることを特徴とする。

　第４の手段は、前記第１の手段において、前記第１の部分は、弾性層と該弾性層を覆う表面離型層を有し、前記第２の部分は前記表面離型層がなく、前記弾性層が露出していることを特徴とする。

　第５の手段は、前記第１の手段において、前記画像形成手段が前記記録材の片面のみに画像を形成する時、前記第１のローラは前記画像と接触することを特徴とする。

　第６の手段は、前記第１の手段において、前記第１のローラは、前記第１の軸に亘って切れ目のない形状であり、前記第２のローラは前記第2の軸に沿って複数箇所に分割された形状であることを特徴とする。

　第７の手段は、前記第１の手段において、前記第１のローラは、前記第１の軸に亘って切れ目のない形状であり、前記第２のローラは、前記第2の軸に亘って切れ目がなく且つ前記通過基準から離れるに従い直径が小さくなる形状であることを特徴とする。

　第８の手段は、前記第１の手段において、前記第２の部分は、前記記録材の通過領域内にあることを特徴とする。

　第９の手段は、前記第１の手段において、前記第１の部分の前記第２の軸方向の幅は、前記記録材の通過領域の１／３以上であることを特徴とする。

　第１０の手段は、前記第１の手段において、前記記録材移動方向において、前記記録材搬送手段は前記定着手段の直後に設けられていることを特徴とする。

　第１１の手段は、前記第１の手段において、前記第２の軸の端部には画像形成装置に設けられた駆動源から動力を受けるギアが設けられており、前記第１のローラは前記第２のローラの回転に従動して回転することを特徴とする。

　第１２の手段は、前記第１の手段において、前記画像形成装置は更に、前記記録材の表裏を反転させて該記録材の裏面にも画像を形成可能であることを特徴とする。

　第１３の手段は、記録材上の画像を定着する定着装置において、記録材上に形成された画像を定着させる定着手段と、前記定着手段よりも前記記録材の移動方向下流側に設けられている記録材搬送手段であって、第１の軸を有する第１のローラと、第２の軸を有し前記第１のローラに接触する第２のローラを有する記録材搬送手段と、を有し、前記第２のローラは、前記記録材の通過基準付近に設けられており、前記第１のローラに接触する第１の部分と、該第１の部分より前記通過基準から離れており、前記第１の部分より直径が小さい第２の部分と、を有することを特徴とする。

　上記構成にあっては、記録材の波打ち、先端の角折れを抑え、記録材を搬送するローラによる画像劣化を防ぐことが可能な画像形成装置及び定着装置を提供することができる。

　〔第１実施形態〕
　本発明に係る画像形成装置及び定着装置の実施形態について、図を用いて説明する。図１は本実施形態にかかる画像形成装置の断面概念図である。以下その構成を画像形成の順に従って記述説明する。

　まず、記録材にトナー像を形成する像形成手段について説明する。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応するレーザースキャナユニット（１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ）から各色の画像データに合わせてレーザー光（２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ）を発光し、帯電ローラ（３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ）によって表面を一様に帯電された各色の感光ドラム（４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ）上に各色の画像データに対応する潜像を書く。そして、各色に対応する現像装置（５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ）に内包される図示しない各色のトナーにより、各色の現像スリーブ（６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ）を介してその潜像をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に順次現像する。４つの感光ドラムに形成されたトナー像は、ベルト駆動ローラ（７ａ，７ｂ，７ｃ）によって図中時計周り（矢印方向）に回転駆動される中間転写ベルト８に一次転写ポイント（Ｔ1Ｙ，Ｔ1Ｍ，Ｔ1Ｃ，Ｔ1Ｋ）で順次転写されて重ね合わされる。９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋは感光ドラムから中間転写体へトナー像を転写させるためのバックアップローラである。

　一方、給送カセット10より給送ローラ11によって給送された記録材Ｓは、搬送ローラ対（12ａ，12ｂ）、（13ａ，13ｂ）、（14ａ，14ｂ）によって矢印方向に搬送された後、二次転写ポイントＴ2に搬送される。このポイントＴ2において、中間転写体上のフルカラートナー像は金属軸に発泡体を巻いた転写ローラ15とベルト駆動ローラ７ｂによって挟持搬送される記録材に一括転写（二次転写）される。

　この時、転写しきれずに中間転写ベルト８の表面に残ったトナーは中間転写ベルト８に接するように配置されたクリーニングブレード16によってクリーナー17に回収され、図示しない、廃トナー回収容器に最終的に集塵される。

　二次転写が行われた後、画像が形成された記録材Ｓは、定着フィルム19と加圧ローラ20の間に形成されている定着ニップ部Ｎを通過する。これにより記録材上のトナー像は記録材に加熱定着される。なお、本実施形態では、定着フィルム19自体が発熱する電磁誘導式の定着装置を用いている。18は定着フィルム19内に設けた励磁コイルユニットである。

　定着装置21内の定着ニップ部Ｎを通過した記録材は、図示しない駆動源によりギアＧ（図２参照）を介して駆動されており定着ニップの直後に設けられている搬送ローラ対（搬送手段）22，23により搬送される。下ローラ23（第２のローラ）が駆動ローラであり、上ローラ22（第１のローラ）が下ローラ23の回転に従動して回転する従動ローラである。搬送手段22，23は定着装置21内に設けられている。また、定着装置21は画像形成装置本体に対して着脱できる。

　片面プリントモードの場合、定着ニップＮ及び搬送手段22，23を通過した記録材は排出ローラ対25ａ，25ｂを介してフェイスアップトレイ60へ、または排出ローラ対26ａ，26ｂ及び27ａ，27ｂを介してフェイスダウントレイ61へ排出される。記録材の片面のみに画像を形成する時、上ローラ（第１のローラ）22が画像と接触する。

　両面プリントモードの場合、両面フラッパＦ1が図示しないソレノイドにより定着ニップ通過後の記録材が両面ユニットに搬送されるように移動している。そして記録材の表（おもて）面（１面目）に画像を有し搬送ローラ対22，23を通過した記録材は搬送路24を通過後両面反転ローラ30ａ、両面反転対向ローラ30ｂのニップ部に記録材後端20mmが残る位置まで搬送される。この後、両面反転ローラ対30ａ，30ｂが反転することによって両面ユニットＲ内に記録材が搬送され、両面搬送ローラ対31ａ，31ｂにより再給送搬送路Ｋ2に向けて再給送される。その後、記録材は搬送ローラ対（13ａ，13ｂ）および（14ａ，14ｂ）によって矢印方向に搬送され記録材Ｓの裏面（２面目）へ画像が転写され、再び定着装置21内の定着ニップＮを通過し記録材Ｓへ画像が定着される。続いて、下ローラ23、上ローラ22により搬送され、ユーザの指定するフェイスアップトレイ60または上部排出部61へ排出されるように分岐フラッパＦ2が図示しないソレノイドにより回動され、各々の排出ローラ対（25ａ，25ｂ）、（26ａ，26ｂ）、（27ａ，27ｂ）により、搬送され排出される。

　次に、記録材の波打ち及び角折れを抑えるための上ローラ22及び下ローラ23の構成を説明する。また、、記録材へハイカバレージプリントを行う場合の画像劣化を抑える上ローラ22、下ローラ23の構成について説明をする。なお、本実施形態の画像形成装置は記録材の幅方向（搬送方向に対し垂直な方向）の中央を搬送基準（通過基準）としている。

　図２に示すように、上ローラ（第１のローラ）22は、ローラ外周面上にフッ素樹脂から構成される離型層（表面層）を設けており、ローラ22の直径はその長手方向で均一である。本実施形態のローラ22はアルミ製の金属棒（第１の軸）にフッ素樹脂（ＰＦＡ）チューブを被せたものである。このような構成のローラは製造が容易でコストを抑えるメリットがある。しかしながら第１の軸の上にシリコーンゴムのような弾性体層を設け更に離型層を設ける構成でも構わない。下ローラ（第２のローラ）23は、ローラ回転軸（第２の軸）線上で、７個に分割され、各々軸線方向の幅ｂを持つシリコーンゴムローラから構成される。記録材の通過基準付近に設けられている中央３個のローラＲ2（第１の部分）は直径φＤ2で、記録材の通過基準から離れた位置に設けられている端部４個のローラＲ1（第２の部分）は直径φＤ1（φＤ1＜φＤ2）となっている。ローラＲ2の外周面はフッ素樹脂の離型層（表面層）を有する。本実施形態のローラＲ2はシリコーンゴムローラにフッ素樹脂（ＰＦＡ）チューブを被せている。ローラＲ1にはフッ素樹脂表面層が設けられておらずシリコーンゴムが露出している。また、記録材を搬送していない状態でローラＲ2（第１の部分）は上ローラ（第１のローラ）22と接触しているが、ローラＲ1（第２の部分）は上ローラ22（第１のローラ）と非接触であり、上ローラ（第１のローラ）22との間にギャップを有する。また、上ローラ22と下ローラ23の間には不図示のバネにより小さな圧力（本実施形態では30ｇ）が掛けられている。

　図３はローラ径と記録材の挙動を示す図である。図３に示すように、下ローラ23の第１の部分（Ｒ2）と第２の部分（Ｒ1）の直径が同じになっており、下ローラ23の第１の部分及び第２の部分が全て均一な圧力で上ローラ22と接触する構成であると、図８の上図のように記録材の波打ちＷが大きくなってしまう。また、下ローラ23の第２の部分（Ｒ1）の直径が小さすぎ、上ローラ22とのギャップが大きくなりすぎると図８の下図のようにこのギャップ部分で記録材先端に角折れＤが発生してしまう。したがってφＤ2とφＤ1の差は0.8mm以上1.8mm以内であるのが好ましい。本実施形態では、φＤ2をφＤ1より１mm大きくすることとした。すなわち、記録材が上ローラ22と下ローラ23に挟まれていない状態で下ローラ23の第１の部分（Ｒ2）は上ローラ22と接触し、第２の部分（Ｒ1）は上ローラ22と適度なギャップを有することになる。この構成により、図９のように上ローラ22と下ローラ23で記録材を搬送中に、下ローラ23の第１の部分（Ｒ2）と第２の部分（Ｒ1）の境目により記録材に腰がつけられ、記録材の波打ちが抑えられる。また、下ローラ23の第２の部分（Ｒ1）と上ローラ22とのギャップが小さいので記録材先端の角が折れ曲がることもない。

　また、上ローラ22には表面離型層が設けられているので片面記録時に記録材Ｓの第一の記録面に定着直後固着しきれていないトナーが上ローラ22への付着を引き起こすことがなくなり、画像劣化を防ぐとともに、両面記録時においても、前記同様に記録材の第一の記録面と接触する下ローラ23および第二の記録面と接触する上ローラ22へ固着しきれていないトナーが付着を引き起こすことがないため、画像劣化を防ぐことが可能となる。

　また、下ローラ23の７つあるゴムローラにおいて、Ｒ1：φＤ1、Ｒ2：φＤ2と直径を異ならせることにより、記録材の挙動をコントロール可能となり、かつ各々全てのローラに離型層を設けることなく上ローラと接触するローラＲ2にのみ離型層を設けることで、コストダウン効果も期待できる。また、φＤ1＜φＤ2とすることにより、ローラ軸方向の記録材の両端の波打ちも抑えることができる。特に、ローラＲ2を上ローラ22と接触させ、ローラＲ1を上ローラ22と非接触にすることで記録材両端の波打ちを抑える効果が大きくなる。

　さらに、図４に示すように、搬送下ローラ23において、ローラＲ2の幅をｂ2＞ｂ1としてもよい。これにより、搬送上ローラ22と搬送下ローラ23のローラ対への荷重総圧を変えることなく搬送力を向上することが可能となり、薄紙などに対する搬送マージンを向上させることができる。また、このとき、下ローラ23と上ローラ22の接触する最大幅（下ローラの第１の部分Ｒ2の幅）は、通紙可能な最大シート幅の１／３以上あれば充分搬送可能となる。

　以上の構成により、記録材の波うちや角折れ、画像劣化を防止可能かつ、低ランニングコストの定着装置、画像形成装置を提供可能となる。

　次に、下ローラ23への離型層の形成方法を説明する。本実施形態では、シリコーンゴムローラへ離型層を設ける方法としてＰＦＡチューブを被覆する方法を用いた。図５に示すように、ローラ端面にＣ面を２mm取ることにより、端部でＰＦＡチューブＰが熱収縮により収縮し、よりローラにまきついて被覆することが可能となる。また、接着剤を用いないため、装置が寿命を終え回収した際に、容易に分解可能となり、リサイクル性も向上する。

　以上のような構成により、接着剤を用いることなく、低コストかつ、環境にやさしく、さらには高寿命を維持できる下ローラを製造可能となり、定着装置の寿命まで安定した画像形成を行うことができる。

　〔第２実施形態〕
　次に、本発明の第２の実施形態について図６に基づき説明する。

　第１の実施形態では下ローラ23を７分割していたが本実施形態では３分割している。第１実施形態同様、下ローラ23の第２の部分（Ｒ1）は第１の部分（Ｒ2）よりも直径が小さい。また、表面離型層は第１の部分にのみ設けてあり、第２の部分は弾性層が露出している。第１の部分（Ｒ2）の幅ａは記録材通過領域の１／３以上あればよい。

　このような構成でも第１実施形態と同様な効果を得ることができる。

　〔第３実施形態〕
　次に、本発明の第３の実施形態について図７に基づき説明する。

　本実施形態では下ローラ23が分割されておらずクラウン形状になっていおり、両端付近の直径が小さくなっているものである。下ローラ23の第１の部分（Ｒ2）は領域Ｂに亘って均一な直径を有し、第２の部分（Ｒ1）は端部に向かうに連れて徐々に直径が小さくなる形状である。第１の部分（Ｒ2）の幅は記録材通過領域の１／３以上あればよい。図７の上図は下ローラ23全域に表面離型層を設けたもの、図７の下図は第１の部分（Ｒ2）にのみ表面離型層を設けたものである。なお、Ｆは記録材の搬送基準を示している。

　本発明は上述の例にとらわれるものではなく、技術思想内の変形を含むものである。

本実施形態にかかる画像形成装置の断面概念図である。第１実施例の定着ニップ直後のローラ対の斜視図である。ローラ径と記録材の挙動の関係を示す表である。下ローラのうちフッ素樹脂表面層を有するローラの幅をフッ素樹脂表面層のないローラの幅より大きくしたローラ対の斜視図である。フッ素樹脂表面層としてフッ素樹脂チューブを用いた例の断面図である。第２実施形態であり、３分割した下ローラを用いたローラ対の斜視図である。第３実施形態であり、クラウン形状の下ローラを用いたローラ対の斜視図である。記録材の波打ち状態、及び先端角折れ状態を示す斜視図である。記録材に腰を与え波打ちを抑え、且つ先端角折れを抑えた状態を示す斜視図である。

符号の説明

Ｒ …両面ユニット
Ｓ …記録材
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ …レーザースキャナユニット
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ …レーザー光
３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ …帯電ローラ
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ …感光ドラム
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ …現像装置
６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ …現像スリーブ
７ａ，７ｂ，７ｃ …ベルト駆動ローラ
８ …中間転写ベルト
９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋ …バックアップローラ
10 …給送カセット
11 …給送ローラ
12ａ，12ｂ …搬送ローラ対
13ａ，13ｂ …搬送ローラ対
14ａ，14ｂ …搬送ローラ対
15 …転写ローラ
16 …クリーニングブレード
17 …クリーナー
18 …励磁コイルユニット
19 …定着フィルム
20 …加圧ローラ
21 …定着装置
22 …上ローラ
23 …下ローラ
25ａ，25ｂ …排出ローラ対
26ａ，26ｂ …排出ローラ対
27ａ，27ｂ …排出ローラ対
30ａ，30ｂ …両面反転ローラ対
31ａ，31ｂ …両面搬送ローラ対
60 …フェイスアップトレイ
61 …上部排出部

Claims

記録材に画像を形成する画像形成装置において、
　記録材に画像を形成するための画像形成手段と、
　記録材上に形成された画像を定着させる定着手段と、
　前記定着手段よりも前記記録材の移動方向下流側に設けられている記録材搬送手段であって、第１の軸を有する第１のローラと、第２の軸を有し、前記第１のローラに接触する第２のローラを有する記録材搬送手段と、
　を有し、
　前記第２のローラは、前記記録材の通過基準付近に設けられており、前記第１のローラに接触する第１の部分と、該第１の部分より前記通過基準から離れており、前記第１の部分より直径が小さい第２の部分とを有することを特徴とする画像形成装置。
前記第２の部分は、前記第１のローラとの間にギャップを有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記第２の部分と前記第１の部分の直径の差は、0.8mm以上1.8mm以下であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記第１の部分は、弾性層と該弾性層を覆う表面離型層を有し、前記第２の部分は前記表面離型層がなく、前記弾性層が露出していることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記画像形成手段が前記記録材の片面のみに画像を形成する時、前記第１のローラは前記画像と接触することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記第１のローラは、前記第１の軸に亘って切れ目のない形状であり、前記第２のローラは前記第2の軸に沿って複数箇所に分割された形状であることを特徴とうする請求項１記載の画像形成装置。
前記第１のローラは、前記第１の軸に亘って切れ目のない形状であり、前記第２のローラは、前記第2の軸に亘って切れ目がなく且つ前記通過基準から離れるに従い直径が小さくなる形状であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記第２の部分は、前記記録材の通過領域内にあることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記第１の部分の前記第２の軸方向の幅は、前記記録材の通過領域の１／３以上であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記記録材移動方向において、前記記録材搬送手段は前記定着手段の直後に設けられていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記第２の軸の端部には画像形成装置に設けられた駆動源から動力を受けるギアが設けられており、前記第１のローラは前記第２のローラの回転に従動して回転することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記画像形成装置は更に、前記記録材の表裏を反転させて該記録材の裏面にも画像を形成可能であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
記録材上の画像を定着する定着装置において、
　記録材上に形成された画像を定着させる定着手段と、
　前記定着手段よりも前記記録材の移動方向下流側に設けられている記録材搬送手段であって、第１の軸を有する第１のローラと、第２の軸を有し前記第１のローラに接触する第２のローラを有する記録材搬送手段と、
　を有し、
　前記第２のローラは、前記記録材の通過基準付近に設けられており、前記第１のローラに接触する第１の部分と、該第１の部分より前記通過基準から離れており、前記第１の部分より直径が小さい第２の部分と、を有することを特徴とする定着装置。