JP2010262045A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 テンションレスフィルム加熱方式の定着器において、ジャム処理時にフィルムが損傷しないようにした定着装置を有する画像形成装置を提供することにある。
【解決手段】 定着フィルムが緊張解除状態と緊張状態とをとり得るように設けられ、かつ、非印字動作時には前緊張解除状態から緊張状態へ切り換える手段を有している。
緊張解除状態の定着フィルムに起こり得た、ジャム処理時にジャム紙を斜め方向に引っ張られた場合においても、フィルム全体で長手方向の力を受け止める為、端部のフィルム規制部材に強い力でフィルムが押し付けられることが無くなり、フィルムの損傷を防止できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、耐熱性のフィルムを介して記録材に熱エネルギーを付与する方式の加熱装置に関する。

この装置は、電子写真複写機・プリンタ・ファックス等の画像形成装置における画像加熱装置、即ち電子写真・静電記録・磁気記録等の画像形成プロセス手段により加熱溶融性の樹脂等により成るトナーを用いて記録材（エレクトロファックスシート・静電記録シート・記録材シート・印刷紙など）の面に直接に直接方式もしくは、間接（転写）方式で形成した、目的の画像情報に対応した未定着のトナー画像を該画像を坦持している記録材面に固着画像として加熱定着処理する画像形成装置として活用できる。

例えば、複写機・プリンタ・ファクシミリ等の画像形成装置における加熱定着装置、すなわち、電子写真方式・静電記録方式・磁気記録方式等の適宜の画像形成プロセスにより加熱定着性の顕画剤(トナー)を用いて記録材(転写材シート・印刷紙・エレクトロファックスシート・静電記録シート等)の表面に間接(転写)方式、又は直接方式で形成された未定着トナー像(目的の画像情報に対応した未定着顕画剤像)を記録材に熱定着させるための加熱装置としては、従来一般に、熱ローラ方式の加熱装置が多用されていた。

この熱ローラ方式の加熱装置は、ハロゲンヒータ等の内蔵熱源により加熱して所定の温度を維持させた加熱ローラ(定着ローラ)と、これに圧接させた弾性を有する加圧ローラとの圧接ニップ部(定着ニップ部)に記録材を導入して狭持搬送させることで定着ローラの熱で記録材表面の未定着トナー像を熱定着させるものである。

最近では、フィルム加熱方式の加熱装置が提案され、実用化されている(例えば、特許文献１・特許文献２等)。

この加熱装置は、支持部材に固定支持させた加熱体に被加熱材としての記録材を、耐熱性・薄肉のフィルム材を介して密着させ、フィルム材を加熱体に摺動移動させて加熱体の熱をフィルム材を介して記録材へ与える方式・構成のものであり、未定着トナー画像を記録材表面に固着像として熱定着処理する装置として活用できる。また、例えば、トナー像を担持した記録材を加熱して表面性を改質する装置、仮定着処理する装置、その他、シート状の被加熱処理する装置として広く使用することができる。

このようなフィルム加熱方式の加熱装置は、加熱体として、昇温の速い低熱容量のもの、例えば、絶縁性・良熱伝導性のセラミック基材と、この基材の表面に設けられた通電により発熱する抵抗発熱層を基本構成体とするいわゆるセラミックヒータを用いることができ、またフィルム材として薄膜で低熱容量のものを用いることができるために短時間に加熱体の温度が上昇し、スタンバイ時に加熱体へ電力供給をする必要がなく、被加熱材としての記録材をすぐに通紙しても記録材が定着ニップ部に到達するまでに加熱体を所定温度まで十分に昇温させることができ、ウエイトタイムの短縮化(クイックスタート性：オンデマンドで作動)や省電力化が可能となるうえ、さらに画像形成装置本体の装置内の昇温を抑えることができる等の利点を有し、効果的なものである。

また出願人は、さきにテンションレス定着フィルムの加圧ローラよる駆動方法を提案（特許文献３、特許文献４）している。

テンションレスフィルム加熱方式は、定着フィルムは、加圧ローラ、ヒーターおよび転写紙Ｐとの摩擦力により走行し、走行中に発生する定着フィルムの寄りは定着フィルムの長手方向の端部を規制部材で規制することで制御している。

特開昭６３−３１３１８２号公報 特開平１-２６３６７９号公報 特開平04-044075号公報 特開平04-204981号公報

しかしながら、上記従来例のような薄膜のテンションレスのフィルムを用いた定着装置では、常に定着フィルムが弛んだ状態のため、ジャム処理時には、ジャムした紙を斜め方向に引っ張って取り除こうとすると、フィルムが長手方向にも力を受け、フィルムが端部の長手方向規制部材に強く擦り付けられ、損傷してしまうという問題点があった。特に近年では装置の小型化が進み、定着器から排紙部までの距離が短くなる傾向があり、斜め方向に引いた場合のフィルムが長手方向に受ける力が大きくなる傾向がある。

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものである。すなわち、本発明は、テンションレスのフィルム加熱方式も定着装置において、ジャム処理時に定着装置内に残留した紙を、斜め方向にジャム処理されても、フィルムが損傷しないようにした定着装置を有する画像形成装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、テンションレスフィルム加熱方式の定着装置を有する画像形成装置において、前記定着フィルムが緊張解除（テンションレス）状態と緊張状態とをとり得るようにし、通常の印字動作時（加熱時）には、テンションレスにし、上記フィルムの良好な回転を得る一方、停止時やジャム発生後は、フィルムを内部からの部材により緊張状態にすることで、ジャムした紙を取り除く際に、斜め方向に引かれた場合においても、その長手方向の力を、フィルム内面の広い領域の摩擦力によって受け止めることにより、フィルム端部が規制部材に強く押し付けられることにより、破損するのを防止する。

本発明によれば、非印字時に定着フィルムを緊張解除状態から緊張状態に切り換え手段を有することにより、定着フィルムは広い範囲で支えられることにより、ジャム処理時にフィルムを長手方向に動かす強い力が働いても、広い範囲でその力を受け止める為、フィルム端部が規制部材に強く押し付けられて、破損することを防止できる。

以上説明したように、本発明によれば、ジャム処理時に、定着フィルムをテンションレス状態からテンションをかける手段を有するので、非印字時（非加熱時）には、定着フィルムにテンションをかけることができ、したがって、テンションレスの定着フィルムに起こり得たジャム後に定着ニップ内に残留した紙を取り除く際に、斜め方向に引っ張っても、フィルムが規制部材に強く押し付けられ端部が破壊することが防止できる。

本発明の第１実施例の画像形成装置概略断面図。 実施例１の定着装置概略断面図。 従来の定着装置概略断面図。 実施例1のフィルム支持部材の概略斜視図。 実施例1の金属ステーの概略斜視図。 実施例１の金属ステーとフィルム支持部材を組み合わせたときの概略斜視図。 図６の金属ステーとフィルム支持部材を組み合わせでフィルムにテンションを加えるときの概略斜視図。 図２の定着装置のフィルムにテンションを加えたときの概略断面図。 フィルム支持部材端部とそれを押すカムの概略斜視図。 耐ジャム処理性のテストを行うときの記録材引っ張り方向を示す図。 実施例2の定着装置概略断面図。 図１１の定着装置のフィルムにテンションを加えたときの概略断面図。

（実施例１）
図１に、本発明に係る画像形成装置、すなわち本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置を示す。なお、同図は、本発明に係る画像形成装置の一例としてのレーザービームプリンタの概略構成を示す縦断面図である。

まず、同図を参照してレーザービームプリンタ（以下「画像形成装置」という）の構成を説明する。

同図に示すレーザービームプリンタは、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という）１を備えている。感光ドラム１は、装置本体Ｍによって回転自在に支持されており、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピードで回転駆動される。

感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に、帯電ローラ（帯電装置）２、露光手段３、現像装置４、転写ローラ（転写装置）５、クリーニング装置６が配設されている。

また、装置本体Ｍの下部には、紙等のシート状の記録材Ｐを収納した給紙カセット７が配置されており、記録材Ｐの搬送経路に沿って上流側から順に、給紙ローラ１５、搬送ローラ８、トップセンサー９、搬送ガイド１０、本発明に係る定着装置１１、搬送ローラ１２、排紙ローラ１３、排紙トレイ１４が配置されている。

次に、上述構成の画像形成装置の動作を説明する。

駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に回転駆動された感光ドラム１は、帯電ローラ２によって所定の極性、所定の電位に一様に帯電される。

帯電後の感光ドラム１は、その表面に対しレーザー光学系等の露光手段３によって画像情報に基づいた画像露光Ｌがなされ、露光部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。

静電潜像は、現像装置４によって現像される。現像装置４は、現像ローラ４aを有しており、この現像ローラ４aに現像バイアスを印加し、感光ドラム１上の静電潜像にトナーを付着させることで、トナー像としての現像（顕像化）を行う。

トナー像は、転写ローラ５によって紙等の記録材Ｐに転写される。記録材Ｐは、給紙カセット７に収納されており、給紙ローラ１５・搬送ローラ８によって給紙・搬送され、トップセンサー９を介して、感光ドラム１と転写ローラ５との間の転写ニップ部に搬送される。このとき記録材Ｐは、トップセンサー９によって先端が検知され、感光ドラム１上のトナー像と同期がとられる。転写ローラ５には、転写バイアスが印加され、これにより感光ドラム１上のトナー像が記録材Ｐ上の所定の位置に転写される。

転写によって表面に未定着トナー像を担持した記録材Ｐは、搬送ガイド１０に沿って定着装置１１に搬送され、ここで未定着トナー像が加熱・加圧されて記録材Ｐ表面に定着される。なお、定着装置１１については後に詳述する。

トナー像定着後の記録材Ｐは、搬送ローラ１２・排出ローラ１３によって装置本体Ｍ上面の排紙トレイ１４上に搬送・排出される。

一方、トナー像転写後の感光ドラム１は、記録材Ｐに転写されないで表面に残ったトナーがクリーニング装置６のクリーニングブレード６aによって除去され、次の画像形成に備える。

以上の動作を繰り返すことで、次々と画像形成を行うことができる。

次に、図２を参照して、本発明に係る定着装置１１の一例について詳述する。なお、同図は、記録材Ｐの搬送方向（矢印Ｋ方向）に沿った縦断面図である。

同図に示す定着装置１１は、トナーを加熱する加熱体としてのセラミックヒータ（以下「ヒータ」という）２０と、このヒータ２０を内包する定着フィルム（定着回転体）２５・定着フィルム２５に当接された別の定着回転体としての加圧ローラ２６、そしてヒータ２０の温度を検知する温度検知手段２７・記録材Ｐの搬送を制御する回転制御手段２８とを主要構成部材として構成されている。

ヒータ２０は、アルミナ等の耐熱性の基材２０a上に例えば印刷によって抵抗体パターン２０bを形成し、その表面をガラス層２０cで被覆したものであり、記録材Ｐの搬送方向（矢印Ｋ方向）に直角な左右方向に長く、すなわち、記録材Ｐの幅よりも長く形成されている。ヒータ２０は、装置本体 Ｍに取り付けられたヒータホルダ２２によって支持されている。ヒータホルダ２２は、耐熱樹脂によって半円状に形成された部材であり、定着フィルム２５の回転をガイドするガイド部材としても作用する。２４は上記ヒータホルダ２２を強度的に支える金属製のステーであり、２３は上記金属ステー２４に取り付けられた耐熱樹脂で、弾性のあるフィルム支持部材である。

定着フィルム２５は、ポリイミド等の耐熱樹脂を円筒状に形成したものであり、上述のヒータ２０及びヒータホルダ２２を包んでいる。定着フィルム２５は、後述の加圧ローラ２６によってヒータ２０に押し付けられており、これにより定着フィルム２５の裏面がヒータ２０の下面に当接されるようになっている。定着フィルム２５は、加圧ローラ２６の矢印Ｒ２６方向の回転により記録材Ｐが矢印Ｋ方向に搬送されるのに伴って矢印Ｒ２５方向に回転されるように構成されている。なお、定着フィルム２５の左右の両端部は、ヒータホルダ２２のフランジ（不図示）によって規制されており、ヒータ２０の長手方向にはずれないようになっている。また、定着フィルム２５の内面には、ヒータ２０やヒータホルダ２２との間の摺動抵抗を低減させるためにグリースが塗布されている。

加圧ローラ２６は、金属製の芯金２６aの外周面に、シリコーンゴム等の弾性を有する耐熱性の離型層２６bを設けたものであり、離型層２６bの外周面により下方から定着フィルム２５をヒータ２０に押し付けて、定着フィルム２５との間に定着ニップ部Ｎを構成している。この定着ニップ部Ｎにおける加圧ローラ２６の回転方向についての幅（ニップ幅）は、記録材Ｐ上のトナーを好適に加熱・加圧することができる程度に設定されている。

上述のように、定着装置１１は、加圧ローラ２６の矢印Ｒ２６方向の回転により記録材Ｐを定着ニップ部Ｎにて狭持搬送しつつ、ヒータ２０によって記録材Ｐ上のトナーを加熱する。この際、回転制御手段２８によって加圧ローラ２６の回転を制御することにより、記録材Ｐの送りを適宜に制御することができ、また、温度制御手段２７によってヒータ２０の温度を適宜に制御することができるものである。

本実施例の特徴を詳述していく。図３に従来例のテンションレスフィルム加熱方式の定着装置の断面図を示す。従来の定着装置と比較すると、本実施例では、フィルム支持部材２３が設けられている。

図４にフィルム支持部材２３の概略斜視図を示す。フィルム支持部材２３は耐熱性の弾性のある樹脂でできており、図の上面がフィルムにテンションを加える際にフィルム内面に沿うため、円弧状になっている。また下面の金属ステー２４と勘合する部分には、フィルム支持部材２３と一体に突起部２３aが成形されている。

次に図５に金属ステー２４の概略斜視図を示す。金属ステー２４の上面のフィルム支持部材側は、平面に形成されており、フィルム支持部材２３の突起部２３aと勘合する穴２４aが設けられている。

金属ステー２４の穴２４aにフィルム支持部材２３の突起２３aが入ることで金属ステー２４とフィルム支持部材２３が組み立てられる。フィルム支持部材２３の突起２３aの先端はストッパー形状になっており、金属ステー２４の穴２４aの広い部分からこのストッパー形状が入り、スライドすることで容易に抜けなくなる。

図６に金属ステー２４とフィルム支持部材２３が組み立てられてられ、通常の印字時の状態を示す。図６の状態から矢印Aの方向に力を加えることにより、（I）のフィルム支持部材２３の突起２３aが（I）の金属ステー２４の穴２４aの図７における左側の端部に押し付けられる。フィルム支持部材２３は、弾性のある耐熱樹脂であるため、図中上方に撓んでいく、このときフィルム支持部材２３の突起２３aのストッパーまでの高さを調整することでフィルム支持部材２３の高さを所望の一定の高さに制限することができる。

図７の状態、つまりフィルムにテンションをかけた状態の、定着装置１１の概略断面図を図８に示す。フィルム支持部材２３が図中上方に移動することにより、定着フィルム２５を持ち上げ、支えると同時にテンションが加えられるため、定着フィルム２５はヒータホルダ２２にも支えられ、内面の大部分で支持されることになる。

次にフィルム支持部材２３の端部を矢印Ａの方向に押す方法について述べる。フィルム支持部材２３の端部は、実際に装置に用いる場合は、図７よりも長く、不図示のフランジを貫通する形で、定着器の外に出ている。図１０に示すように本実施例では、上記フィルム支持部材２３の端部を不図示の駆動装置に取り付けられたカム２８により制御している。

装置本体Ｍが印字状態の時は、カム28はフィルム支持部材２３の端部を押さず、フィルム支持部材２３は自身の弾性により伸びた状態となり、金属ステー２４の上に張り付く状態で定着フィルム25と接触せず、定着フィルム２５にテンションをかけることもない。また装置本体Ｍが非印字状態の時やジャム発生時には、カム２８はそれに取り付けられた軸が回転することにより、フィルム支持部材２３の端部を押し、フィルム支持部材２３が上記に説明したように金属ステー２４の上から浮く形になり、定着フィルム２５の内面を押し上げ、テンションをかける。

ここでジャム処理時に発生する定着フィルム２５の端部破壊のメカニズムを説明する。図１０においてジャムした記録材JＰを矢印Ｄの方向に引っ張った場合、その力は成分ＤｓとＤｖに分けることができる。Ｄｓ成分の力はニップＮにおいて、定着フィルム２５にスラスト方向の力を加え、定着フィルム２５を不図示のフランジに強く押し付けることになる。更にＤｖ成分の力が記録材ＪＰを引き抜いていくため、記録材ＪＰとの摩擦力により定着フィルム２５は回転し、フランジの端部等で座屈した定着フィルム２５の端部が破損していく。

本実施例を用いることにより、上述したメカニズムにおいて、定着フィルム２５の内面がフィルム支持部材２３に接触し、かつテンションがかかるためヒータホルダ２２のリブ等とも接触する。これらが定着フィルム２５の内面で広い部分において大きな摺動抵抗となるため、Ｄｓ成分の力が働いても定着フィルム２５が強くフランジに押し付けることがない。また上記の摺動抵抗により、定着フィルム２５が回転することがなくなるので定着フィルム２５の端部が破損することがなくなる。

従来の定着装置において、上記のジャム処理を特に定着フィルム２５に力がかかりやすい厚紙で行った場合、１０回程度で、定着フィルム２５の端部が破損していたが、本実施例を用いた場合には、１００回以上同様のジャム処理を行っても定着フィルム２５の端部が破損することはなかった。

本実施例では、定着装置１１が回転していない状態では、常時、定着フィルム２５を緊張状態にしていたが、装置本体Mが定着装置内にジャムした記録材ＪＰを検知した場合のみ緊張状態にしてもよく、また本実施例では駆動装置（不図示）とカム２８で、フィルム支持部材２３の制御を行っていたが、例えば装置本体Ｍに取り付けられた駆動装置（モータ）の回転やその他のドア等の開閉に連動しても良いし、ユーザがレバー等により制御しても良い。

また、装置本体Mの不図示のコントローラがジャムを検知し、装置本体Mを停止と同時、もしくは停止後、上記定着フィルム25を緊張状態にしても良い。その他、ホストコンピュータにジャムの情報を送り、ユーザが確認の後、ホストコンピュータからの信号により、上記定着フィルム25を緊張状態にするという方法も可能である。

本実施例では、フィルム支持部材２３は樹脂製、金属ステー２４は金属製として説明してきたが、上述した性能が出せれば、特に材質は限定されるものではない。

（実施例２）
本実施例の定着装置の概略断面図を図１１に示す。図１１は通常の印字状態のものを示したもので、定着フィルム２５にテンションはかけられていない。本実施例の定着装置の特徴としては、ヒータホルダ２２の長手方向で一体となったリブ部２２ｂが、軸22aを中心として、矢印R22の方向に一体となって回転可能なようにヒータホルダ２２本体に取り付けられている。

図１２にジャムなどが発生し、定着フィルム２５にテンションをかけた状態の定着装置の概略断面図を示す。図１２に示すように、図１１の印字状態の時と比較すると、リブ部２２ｂが軸２２aを中心に両側に開いている。リブ部２２ｂが両側に開くことにより、定着フィルム２５が左右に引っ張られ、定着フィルム２５の上方の内面が、金属ステー２４に接触している。定着フィルム２５の内面が金属ステー２４の上面の滑らかな部分に押し付けられることにより、長手方向、回転方向の両方向に高い摺動抵抗を得ることができ、上記実施例1と同様の効果が得られる。

本実施例では、以上説明したように上記実施例1と同様の効果が得られるうえ、装置を小型化するために、定着フィルム２５を小径化した場合にも、新たな部品を加える必要がないためスペース的に有利になる。

１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ 露光装置
４ 現像装置
５ 転写ローラ
６ クリーニング装置
７ カセット
８ 搬送ローラ
９ センサー
１０ 搬送ガイド
１１ 定着装置
１２ 搬送ローラ
１３ 排紙ローラ
１４ 排紙トレイ
１５ 給紙ローラ
２０ ヒータ
２２ ヒータホルダ
２３ フィルム支持部材
２４ 金属ステー
２５ フィルム
２６ 加圧ローラ
２７ 温度検知手段
２８ カム
Ｍ 装置本体
Ｐ 記録材
Ｔ トナー

Claims (6)

1. 加熱体と、この加熱体と摺動するフィルムと、このフィルムの上記加熱体とは反対側の面に圧接し移動する加圧部材と、を有し、上記フィルムと上記加圧部材の圧接部に未定着トナー像を担持した記録材を通して未定着トナーを定着する定着装置を有する画像形成装置において、上記フィルムが緊張状態と緊張解除状態とをとり得るように設けられ、かつ、非動作時には上記緊張解除状態から緊張状態へ切り換える切り換え手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 上記非動作時の、装置がジャムを検知した後、復帰するまでの間に限り、上記フィルムを緊張状態とすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 上記フィルム内側の部材が変形もしくは移動することにより、上記フィルムの上記緊張状態と上記緊張解除状態を得る事を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 上記フィルムの緊張状態と緊張解除状態を切り替える手段が、上記画像形成装置または定着装置の駆動手段と連動し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。
5. 上記フィルムの緊張状態と緊張解除状態を切り替える手段が、
   上記画像形成装置のジャム処理を行う際に用いる可動部に連動し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。
6. 上記フィルムの緊張状態と緊張解除状態を切り替える手段が、上記画像形成装置のコントローラ、もしくはコンピュータからの電気信号により切り替えられることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。