JP2008310031A - 画像形成装置 - Google Patents

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Minoru Niwa
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Abstract

【課題】厚い記録用紙が定着圧接部に突入した際の衝撃を緩和して、転写圧接部における像ずれを防止すると共に薄紙転写時の像保持体への巻き込みの発生を抑制することができる画像形成装置を簡易な構成で安価に提供する。
【解決手段】像保持体21に保持された未定着トナー像を記録用紙Pに転写する転写圧接部N0と、記録用紙Pに転写された未定着トナー像を加熱する加熱ロール51と、加熱ロール51と対向配置され、該加熱ロール51との間で定着圧接部N1を形成する加圧ロール52と、定着圧接部N1に記録用紙Pを案内する定着案内部材55とを備え、記録用紙Pの先端が転写圧接部N0に到達する前に、記録用紙Pの厚さに応じ、用紙先端に凹状(マイナス)〜凸状(プラス)のたわみを適正に形成することで上記の課題を解決する。
【選択図】図2

Description

本発明は、記録用紙の定着圧接部への突入をガイドする定着案内部材を有する定着装置を備えた画像形成装置に関する。
特許第3878114号公報
従来、電子写真方式等の複写機やプリンタなどの画像形成装置では、記録用紙に形成された未定着トナー像を熱及び圧力により当該記録用紙に定着させる定着装置が用いられている。このような画像形成装置において、転写圧接部における剥離性能の向上等のために、記録用紙に所定のたわみ部を設ける提案がなされている(例えば、特許文献1参照)。
ここで、特許文献1には、回転する感光体に巻き上げられることによるジャムの発生を防止するために、転写部の上流側において記録用紙に凸形状のカールを付与するカール付与手段を設けた画像形成装置が開示されている。
本発明の目的とするところは、厚い記録用紙が定着圧接部に突入した際の衝撃を緩和して、転写圧接部における像ずれを防止すると共に薄紙転写時の像保持体への巻き込みの発生を抑制することができる画像形成装置を簡易な構成で安価に提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項1に記載の画像形成装置は、像保持体に保持された未定着トナー像を記録用紙に転写する転写圧接部と、前記記録用紙に転写された未定着トナー像を加熱する加熱ロールと、前記加熱ロールと対向配置され、該加熱ロールとの間で定着圧接部を形成する加圧ロールと、前記定着圧接部に記録用紙を案内する定着案内部材とを備え、前記記録用紙の先端が前記定着圧接部に到達した際に、前記定着案内部材の先端から転写圧接部までの領域に対応する前記記録用紙には、たわみ部が形成されていることを特徴とするものである。
請求項2に記載の画像形成装置は、請求項1に記載の構成において、前記たわみ部が、記録用紙の搬送方向先端部のみに形成されていることを特徴とするものである。
請求項3に記載の画像形成装置は、請求項1又は2に記載の構成において、前記たわみ部は、前記記録用紙が所定の厚さよりも薄い場合には該記録用紙にトナー像が転写される前に画像形成面側に凸となるように形成され、前記記録用紙が所定の厚さよりも厚い場合には該記録用紙にトナー像が転写される前に画像形成面側に凹となるように形成されることを特徴とするものである。
ここで、画像形成面側とは、記録用紙から見て未定着トナー像が形成される側をいうものとし、記録用紙の両面にトナー像が形成される場合には、直前の転写工程において未定着トナー像が形成される側をいうものとする。
請求項4に記載の画像形成装置は、請求項1ないし3のいずれかに記載の構成において、前記たわみ部のたわみ量及びたわみ方向が、記録用紙の厚さに応じて変更されることを特徴とするものである。
請求項5に記載の画像形成装置は、請求項4に記載の構成において、前記記録用紙が80g/m2未満の場合は凸状のたわみを形成し、80g/m2〜100g/m2の場合はたわみを形成せず、100g/m2を超える厚紙の場合には凹状のたわみを形成することを特徴とするものである。
請求項6に記載の画像形成装置は、請求項1ないし5のいずれかに記載の構成において、前記たわみ部が、記録用紙の先端から20〜40mmの範囲で高さ3〜15mm形成されていることを特徴とするものである。
請求項7に記載の画像形成装置は、請求項1ないし5のいずれかに記載の構成において、前記たわみ部が、記録用紙の先端から20〜40mmの範囲で略くの字形状に形成されていることを特徴とするものである。
請求項8に記載の画像形成装置は、請求項1ないし7のいずれかに記載の構成において、前記記録用紙が所定の厚さを超える場合には、定着速度を転写速度と同速以上となるように増速することを特徴とするものである。
ここで、定着速度とは、定着圧接部を通過する際の記録用紙の搬送速度をいい、転写速度とは、転写圧接部を通過する際の記録用紙の搬送速度をいうものとする。
請求項1に記載の発明によれば、所定の領域に存在する記録用紙にたわみ部が形成されているので、記録用紙が定着圧接部に突入した際の衝撃を吸収することができ、転写圧接部における像ずれを未然に防止することができる。
請求項2に記載の発明によれば、たわみ部を記録用紙の必要最小限の所定の領域のみに形成することにより、厚紙が定着圧接部に突入する際の衝撃をより適切に効果的に吸収することができると共に、薄紙/普通紙の場合の像保持体への巻き込みを抑制でき、記録用紙の他の領域にはたわみが形成されていないため、転写・定着・用紙排出までの各工程での悪影響を回避することができる。
請求項3に記載の発明によれば、記録用紙が厚紙の場合の定着圧接部に突入する際の転写部での像ずれを抑制すると共に、記録用紙が薄紙/普通紙の場合の像保持体への巻き込みを抑制して、当該圧接部における転写剥離性能を向上させることができる。
請求項4に記載の発明によれば、記録用紙の厚さに応じたたわみ量及びたわみ方向を形成して、記録用紙に応じてより適切に像ズレの発生/像保持体への巻き込みを抑制することができる。
請求項5に記載の発明によれば、特に像ズレが問題となる所定の厚さを超える厚紙にのみ、凹状のたわみ部を形成して、簡易な構成でより効果的に像ズレの発生を抑制すると共に、所定の厚さを下回る薄紙には凸状のたわみ部を形成して、簡易な構成でより効果的に像保持体への巻き込みの発生を抑制することができる。
請求項6に記載の発明によれば、画像形成装置のカール矯正装置(デカーラー)等を流用して、記録用紙のたわみ部を適切な範囲で形成することができる。
請求項7に記載の発明によれば、カール矯正装置を備えていない装置構成においても、簡易な押し付け部材により、記録用紙のたわみ部を適切な範囲で形成することができる。
請求項8に記載の発明によれば、速度差を設けて紙しわの発生を抑制する必要のない厚紙の場合には定着速度を転写速度と同速以上となるように増速することにより、増ずれの発生を抑制すると共に、生産性の向上を図った画像形成装置を実現することができる。
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。
まず、本発明に係る定着装置を含む画像形成装置の概略構成について、図1を参照して説明する。図1は、本発明に係る画像形成装置の一実施の形態を示す模式的構成図である。
図1に示されるように、本発明に係る画像形成装置10は、一様帯電後に像光を照射することにより表面に静電電位の差による潜像が形成される感光ドラム21を備えており、この周囲に、感光ドラム21の表面を一様に帯電させる帯電装置22と、感光ドラム21に像光を照射して表面に潜像を形成する露光装置23と、感光ドラム21上の潜像にトナーを選択的に転移させてトナー像を形成する現像装置24と、感光ドラム21と対向し、記録媒体としての記録用紙Pを挟んで感光ドラム21との間に転写バイアス電界を生成する転写装置30と、トナー像の転写後に感光ドラム21に残留するトナーを除去するクリーニング装置29とが設けられている。そして、感光ドラム21と転写ロール30aとの対向部(転写圧接部)の上流側から記録用紙Pを供給するようになっており、下流側には記録用紙P上に転写された未定着トナー像を加熱溶融し記録用紙Pに圧着する定着装置50が設けられている。なお、図中、符号Laは感光ドラム21の残留電位を除電する除電ランプ、Fgは記録用紙Pの感光ドラム21への巻き付きを防止する剥離つめ、Sは濃度センサを示す。
ここで、像保持体である感光ドラム21は、矢印方向に回転する金属製ドラムの表面に有機感光材料、アモルファスセレン系感光材料、アモルファスシリコン系感光材料等からなる感光体層を形成したものを用いることができる。
また、帯電装置22は、例えば、タングステンなどからなる細いワイヤーに高電圧を印加すると共にそれと離間したアルミなどからなるシールド及び感光ドラム21側に隙間のあるグリッド電極を配置したスコロトロンを用いることができる。
露光装置23は、レーザ書込み装置やLEDアレイを有し、画像信号に基づいて点滅する露光光を発生し、これをポリゴンミラーによって感光ドラム21の主走査方向にスキャンするものであり、これにより感光ドラム21の表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は、光の当たった部分の感光ドラム21の表面電位が低下し、光の当たっていない高電位部分とのコントラストによる電位画像として形成される。
また、現像装置24は、ハウジング内に着色粒子であるトナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を収容し、現像ロール24aに二成分現像剤を保持させ、この現像ロール24aに不図示のバイアス電源からの現像バイアスを印加することで、現像ロール24aを静電潜像の高電位部と低電位部との中間電位に保持し、静電潜像の画像部を帯電されたトナーにて現像するようにしたものである。
さらに、転写装置30は、不図示のバイアス電源によって感光ドラム21上のトナー像が引き付けられる方向の転写バイアスを印加することで、感光ドラム21上のトナー像を記録用紙Pに転与させるものであり、本実施の形態に係る転写装置30は、感光ドラム21と、この感光ドラム21と対向配置された転写ロール30aとで圧接部(以下、転写圧接部とも称する)を形成している。そして、この感光ドラム21と転写ロール30aとの間で形成された転写圧接部には、複数のローラ(本例では、駆動ロール31及び従動ロール33)に捲回されて、所定の方向に回転自在(本例では、時計回り方向)に形成され、記録用紙Pを転写部から定着部へ搬送する転写搬送ベルト30bが挿通されている。この転写搬送ベルト30bは、回転速度が転写装置30の転写速度(転写圧接部を通過する際の記録用紙Pの搬送速度)と同期するように駆動ロール31により回転駆動されるようになっており、その表面に記録用紙Pを静電気力により吸着して、当該記録用紙Pの、転写搬送ベルト30bと一体の高速搬送(380mm/sec以上)を可能としている。
また、転写後に感光ドラム21上に残留した転写残トナーは、例えばクリーニングロール29a及びクリーニングブレード29bから構成されるクリーニング装置29によって除去されると共に、転写搬送ベルト30bに付着した紙粉やトナー等は、ベルトクリーナ35によりクリーニングされるようになっている。
定着装置50は、ヒートロール方式であり、定着ロールを構成する加熱ロール51と加圧ロール52とを有し、例えば、加熱ロール51が不図示の駆動源に接続され、パルス信号によりその回転速度が可変できるように構成されていると共に、加圧ロール52はこの加熱ロール51に圧接し、加熱ロール51の回転駆動に従動して回転するように構成されている。そして、この加熱ロール51と加庄ロール52とで形成される圧接部(以下、定着圧接部とも称する)に記録用紙Pを通過させることにより未定着トナー像を熱及び圧力により記録用紙Pに定着するようになっている。
加熱ロール51としては、円筒状芯金の表面にシリコーンゴム等の耐熱性弾性体を被覆したものや、さらにこの耐熱性弾性体の上にパーテトラフロロエチレン(PTFE)や、パーフロロアルコキシ(PFA)等の耐熱性樹脂を被覆したものを用いることができる。この加熱ロール51内には加熱源である加熱ランプが内蔵されており、不図示の温度検知センサに基づき、加熱ロール51の表面温度を一定に保つようになっている。
一方、加圧ロール52としては、円筒状芯金の表面にシリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱弾性体を被覆したものや、さらにこの耐熱弾性体の上にパーテトラフロロエチレン(PTFE)や、パーフロロアルコキシ(PFA)等の耐熱性樹脂を被覆したもの、あるいはアルミニウムや鉄などの金属の表面にパーテトラフロロエチレン(PTFE)や、パーフロロアルコキシ(PFA)等の耐熱性樹脂を被覆したものを用いることができる。
さらに、上記加熱ロール51と加圧ロール52とで形成される定着圧接部の上流側には、転写搬送ベルト30bとの間に、板状の定着案内部材55が配設されている。
そして、転写搬送ベルト30bの上流側(図中、左側)から供給された記録用紙Pは、転写搬送ベルト30bを介して、感光ドラム21と転写ロール30aとの間で形成される転写圧接部に供給されて、未定着トナー像が記録用紙P上に形成された後、当該転写後の記録用紙Pは、転写搬送ベルト30b上を図中矢印方向に沿って搬送されて、転写搬送ベルト30bの下流側(本例では、駆動ロール31側)から定着案内部材55を介して、定着装置50に供給されるようになっている。
次に、本実施の形態に係る画像形成装置10の動作概要について、図2を参照して以下に説明する。
一般に、所定の厚さ以下の薄紙(例えば、80g/m2未満)や普通紙(80g/m2〜100g/m2)を定着圧接部N1に導入する場合には、当該薄紙や普通紙が加熱ロール51と接触した際に、用紙自体の剛性の低さより自らが撓んで、自然に用紙先端側と後端側とで用紙ループを形成し、当該用紙ループにより捩れ方向の張力を吸収して紙しわの発生を未然に防止すると共に、加熱ロール51に突き当たる際の衝撃を吸収することができる。
一方、所定の厚さ(例えば、100g/m2)を超えた厚紙を定着圧接部N1に導入する場合には、その剛性の高さより普通紙のような用紙ループを形成することが困難となり、また、定着圧接部N1にスムーズに突入できずに加熱ロール51と衝突して一瞬停止する現象が生じる。かかる加熱ロール51等との衝突に伴う衝撃振動や定着圧接部N1に導入後の急激な増速に伴う振動は、そのまま転写圧接部N0まで伝播し、転写像ずれ等の問題の発生要因となる。
そして、このような厚紙の場合の転写像ずれの問題は、所定の領域において、当該厚紙にたわみ部(以下、カール部とも称する)を形成することにより解消し得ることが本発明者らの研究により判明した。具体的には、図3に示すように、記録用紙が100g/m2を超える厚紙の場合には、記録用紙の先端部に約10mmの凹状のカール部を形成することが転写像ずれを効果的に解消できることがわかった。ここで、図3は、記録用紙の厚さに応じた、たわみ部のたわみ量及びたわみ方向と転写像ずれとの関係を示す図であり、用紙たわみ量を横軸(凸状のたわみ量:+mm、凹状のたわみ量:−mm)とし、像ずれ発生グレードを縦軸としたものであり、像ずれ発生グレードの数値が大きくなるほど転写像ずれの程度が悪化していることを示す。
そこで、本実施の形態に係る画像形成装置10では、記録用紙Pの厚さに応じて、所定の領域において、当該記録用紙に所定のたわみ量及びたわみ方向のカール部が形成されるようになっている。
すなわち、所定の厚さ(例えば、100g/m2)を超えた厚紙を定着圧接部N1に導入する場合には、図2に示すように、定着案内部材55の先端部55tと転写圧接部N0との間の領域L0において、記録用紙Pにカール部が形成されるように構成したものであり、このカール部の向きとしては、図中、点線Dで示すような上に凹(画像形成面側に凹)形状のカール部D1を形成する。
一方、記録用紙が80g/m2未満の薄紙や80g/m2〜100g/m2の普通紙の場合に、図中、点線Dで示すような凹形状のカールを形成した場合には、転写圧接部N0を通過する際に、回転する感光ドラム21に巻き込まれ易くなるので、転写圧接部N0を通過する際の転写剥離性能を向上させるという観点からは、図中、実線Uで示す上に凸形状のカール部U1を形成することが好ましい(図4参照)。ここで、図4は、記録用紙の厚さに応じた、たわみ部のたわみ量及びたわみ方向と像担持体への巻き込みとの関係を示す図であり、用紙たわみ量を横軸(凸状のたわみ量:+mm、凹状のたわみ量:−mm)とし、用紙剥離角度θ°(転写圧接部N0通過後の記録用紙が転写圧接部の接平面となす角度)を縦軸としたものであり、用紙剥離角度θ°が大きくなるほど像担持体に巻き込まれ易いことを示す。
また、このカール部U1,D1の形成位置は、記録用紙Pの搬送方向先端部から20〜40mmの領域に、その高さが3〜15mm形成することが望ましく、具体的には例えば、100g/m2を超える厚紙においては20〜40mmの領域に高さが3〜15mmの凹状のたわみ部を形成すれば、定着圧接部N1に突入する際の衝撃振動等を十分吸収できること、一方、例えば、80g/m2未満の薄紙においては20〜40mmの領域に高さが3〜15mmの凸状のたわみ部を形成すれば、像保持体への巻き込みが防止できることが本発明者らの研究により判明している。なお、普通紙(例えば、80g/m2〜100g/m2)の場合には、たわみ部を形成しなくてもよい。
さらに、このカール部U1,D1は、緩やかなR形状としてもよく、略く字状となるように形成してもよい。
ここで、カール部U1を緩やかなR形状とする場合には、記録用紙Pを転写圧接部N0に導入する前に、当該記録用紙Pの搬送によるカールを矯正する、既存の、いわゆるデカーラー(カール矯正装置)を流用することが可能となる。
一方、このようなデカーラーを備えていない装置構成においては、例えば、板状の先端縁を有する押し付け部材を設け、レジストロール部にて一旦停止されロール間で把持された記録用紙Pに対して、該押し付け部材の先端縁を押し付けることにより、容易に略く字状のカール部を形成することができる。
また、カール部U1,D1を形成する場合には、当該記録用紙Pが転写圧接部N0に導入される前に形成することが好ましく、例えば、記録用紙Pをセットする段階でかかる記録用紙Pにカール部U1,D1を形成する用紙成形装置を別途設けてもよい。
さらに、記録用紙Pが厚くなるほど、カール部D1の高さを増大させるように、記録用紙Pの厚さを複数段階に分けて(例えば、100g/m2以下、100g/m2〜200g/m2、200g/m2以上等)、記録用紙の厚さに応じてカール部D1の高さを段階的若しくは連続的に変更してもよく、このように構成した場合には、厚紙の定着圧接部N1への突入に伴う像ずれをより適切に抑制することができる。なお、たわみ部を形成するか否かの閾値は、上述のような値(例えば、100g/m2)に限定されるものではなく、当然に適宜変更設定することができる。
また、本実施の形態に係る画像形成装置においては、記録用紙Pとして所定の厚さ(例えば、100g/m2)以下の普通紙を用いる場合には、用紙ループを形成し易いよう、転写装置30と定着装置50との間において、定着速度(記録用紙Pが定着圧接部N1を通過する速度)が転写速度(記録用紙Pが転写圧接部N0を通過する速度)よりも若干遅くなるように所定の相対速度差を設定して、普通紙の先端側と後端側との間で用紙ループを形成し、普通紙に対する紙しわの発生を効果的に抑制している。
一方、記録用紙Pとして、紙しわの発生が問題とならない、所定の厚さ(例えば、100g/m2)を越える厚紙を用いる場合には、定着装置50の定着速度が所定の転写速度と同速以上となるように定着ロール51,52の回転を増速し、普通紙のような紙しわ防止のための速度差を設けずに、厚紙の転写像ずれの発生を抑制することができる(特開2001−228724号公報参照)。
また、本実施の形態においては、感光ドラム21から直接記録用紙Pへ画像形成を行なう画像形成装置10を例示したが、本発明は、このような構成の画像形成装置に限定されるものではなく、例えば、各色(イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック)画像を、従来公知の中間転写ベルトに一次転写し、この中間転写ベルトに形成された各色の一次転写画像を記録用紙Pに二次転写する、いわゆる中間転写方式の画像形成装置においても当然に適用可能である。
なお、上述した各実施例(具体例)は、それぞれ単独で実施しても差し支えなしが、当然に適宜組み合わせて実施してもよい。
本発明の一実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る定着案内部材の動作を説明するための模式図である。 記録用紙の厚さに応じた、たわみ部のたわみ量及びたわみ方向と転写像ずれとの関係を示す図である。 記録用紙の厚さに応じた、たわみ部のたわみ量及びたわみ方向と像担持体への巻き込みとの関係を示す図である。
符号の説明
10:画像形成装置、21:感光ドラム、22:帯電装置、23:露光装置、24:現像装置、24a:現像ロール、29:クリーニング装置、29a:クリーニングロール、29b:クリーニングブレード、30:転写装置、30a:転写ロール、30b:転写搬送ベルト、31:駆動ロール、33:従動ロール、35:ベルトクリーナ、50:定着装置、51:加熱ロール、52:加圧ロール、55:定着案内部材、55t:先端部、U1,D1:カール部、L0:領域、N0:転写圧接部、N1:定着圧接部、P:記録用紙

Claims (8)

  1. 像保持体に保持された未定着トナー像を記録用紙に転写する転写圧接部と、
    前記記録用紙に転写された未定着トナー像を加熱する加熱ロールと、
    前記加熱ロールと対向配置され、該加熱ロールとの間で定着圧接部を形成する加圧ロールと、
    前記定着圧接部に記録用紙を案内する定着案内部材と
    を備え、
    前記記録用紙の先端が前記定着圧接部に到達した際に、前記定着案内部材の先端から転写圧接部までの領域に対応する前記記録用紙には、たわみ部が形成されていることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記たわみ部は、記録用紙の搬送方向先端部のみに形成されていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記たわみ部は、前記記録用紙が所定の厚さよりも薄い場合には該記録用紙にトナー像が転写される前に画像形成面側に凸となるように形成され、前記記録用紙が所定の厚さよりも厚い場合には該記録用紙にトナー像が転写される前に画像形成面側に凹となるように形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記たわみ部のたわみ量及びたわみ方向は、記録用紙の厚さに応じて変更されることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の画像形成装置。
  5. 前記記録用紙が80g/m2未満の場合は凸状のたわみを形成し、80g/m2〜100g/m2の場合はたわみを形成せず、100g/m2を超える厚紙の場合には凹状のたわみを形成することを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
  6. 前記たわみ部は、記録用紙の先端から20〜40mmの範囲で高さ3〜15mm形成されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の画像形成装置。
  7. 前記たわみ部は、記録用紙の先端から20〜40mmの範囲で略くの字形状に形成されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の画像形成装置。
  8. 前記記録用紙が所定の厚さを超える場合には、定着速度を転写速度と同速以上となるように増速することを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の画像形成装置。
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