JP2011039448A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録材の紙端によって生じる定着手段の表面傷、及び紙しわの発生の課題解決を、低コストでコンパクトな構成で実現すること。
【解決手段】未定着画像を記録材に転写する転写回転体と、前記転写回転体で未定着画像が転写された記録材を加熱することにより記録材に未定着画像を定着させる定着回転体と、前記転写回転体から定着回転体へ記録材を案内する搬送ガイドと、を有する画像形成装置において、前記定着回転体の軸線方向は、前記転写回転体の軸線方向に対して傾斜しており、前記転写回転体から前記定着回転体までの、前記搬送ガイドの前記転写回転体と直交する方向における前記転写回転体から前記定着回転体までの搬送長さが、記録材の搬送方向に直交する方向のいかなる位置においても略一定になるように、前記搬送ガイドを配置することを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、複合機、複写機、プリンタ、ファックス等、定着器によりトナー画像を記録材上に定着させて画像形成を行う電子写真方式の画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式を用いた画像形成装置は、像担持体としての感光体ドラム上に形成された潜像を現像して可視画像化し、この可視画像（トナー像）を記録材に転写させ、次いで転写画像を熱により定着させる。これによって、前記記録材上に画像が形成される。

（紙しわ対策技術）
近年の画像形成装置では、プリント速度の高速化に伴い、良好な定着性を確保するために定着部における記録材を挟持するニップ部において加圧力を高める傾向にある。しかしながら、加圧力を増加させると、特に吸湿した記録材では、記録材が定着部の定着ニップ部で挟持搬送されるときに紙しわが発生し易くなるという問題がある。

そこで従来、定着ローラと定着ローラに圧接する加圧ローラの一対のローラで定着部を構成したものにおいて、一方のローラを逆クラウン形状にしたものがある。この構成では、定着ローラと加圧ローラとが圧接する定着ニップ部の前奥方向における両端部での搬送スピードを中央部での搬送スピードよりも速くして、記録材を両端部側に広げる力を生じさせるものがある。これによって紙しわの発生を防ぐことができる。

（コバ傷対策技術）
また、記録材として封筒や厚紙等のメディアが直行姿勢で多数枚通紙されると、定着ローラ対の表面の紙端に対応する位置に傷が発生する場合がある。これは、定着ローラ対の同一箇所に記録材の紙端のエッジが摺擦を繰り返し、その位置で定着ローラ対に傷の発生要因となる削れや摺擦跡などのダメージを与えるためと考えられる。

この傷が発生した状態で傷の位置が印字領域内であるような幅の広い記録材を通紙すると、定着時に定着ローラ対の表面にオフセットした微量のトナーや紙粉が傷の部分に蓄積され、ある一定量以上蓄積すると記録材表面に付着し画像を汚す原因となる。この現象は、通紙可能な最大サイズの記録材（以下、大サイズ紙と記す）と大サイズ紙よりも幅の狭い記録材（以下、小サイズ紙と記す）で封筒や厚紙等の厚い記録材とを交互に通紙するような場合に顕著に生じる。

上記課題を解決するために、転写部を出た記録材を斜行させて、定着ローラと加圧ローラとで構成される定着ローラ対の定着ニップ部に導入させる装置が提案されている（特許文献１参照）。

この構成によれば、記録材が定着ローラ対に通紙される通紙過程において、記録材は紙端を定着ローラ対に対してその傾き角度を保ったまま通紙される。これにより、記録材は定着ニップ部において斜行が保持された姿勢で挟持搬送され、その搬送に伴い記録材の端部は定着ニップ部を搬送方向に対して斜めに移動する。これにより、記録材の端部が定着ニップ部において異なる位置で定着ローラ対に摺擦し、記録材の端部が定着部材及び加圧部材と摺擦することに起因する傷の発生を防止することができる。

特開２００４−３３１３１１号公報

しかしながら、従来の構成であると、転写部と定着部の間に斜行手段を設けなければならず、構成が複雑になりコストアップや装置が大きくなってしまう弊害があった。

また、装置を小型化するために、転写部と定着部の配置構成を相対的に斜めに配置した場合、記録紙の先端角部から定着手段に進入する。このため、用紙先端部がいわゆる定着ローラの逆クラウン形状を用いた紙しわ防止効果が発揮されず、紙しわが発生しやすくなるという弊害があった。

そこで本発明の目的は、記録材の紙端によって生じる定着部の表面傷、及び紙しわ発生の課題解決を、低コストでコンパクトな構成で実現することである。

上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、
未定着画像を記録材に転写する転写回転体と、前記転写回転体で未定着画像が転写された記録材を加熱することにより記録材に未定着画像を定着させる定着回転体と、前記転写回転体から定着回転体へ記録材を案内する搬送ガイドと、を有する画像形成装置において、
前記定着回転体の軸線方向は、前記転写回転体の軸線方向に対して傾斜しており、
前記転写回転体から前記定着回転体までの、前記搬送ガイドの前記転写回転体と直交する方向における前記転写回転体から前記定着回転体までの搬送長さが、記録材の搬送方向に直交する方向のいかなる位置においても略一定になるように、前記搬送ガイドを構成することを特徴とする。

以上の構成によれば、記録材の紙端によって生じる定着手段の表面傷、及び紙しわの発生の課題解決を、低コストでコンパクトな構成で実現することができる。

第１実施形態の画像形成装置構成の概略断面図。 第１実施形態の転写から定着までの構成の概略の説明図。 第１実施形態のパス構成を説明する正面図。 第１実施形態のパス構成を具体的に示す図。 第１実施形態の搬送ガイド形状の模式図。 第１実施形態の一例として搬送ガイド形状を示すグラフ。 第２実施形態の画像形成装置の構成の概略を説明する斜視図。 第２実施形態の搬送ガイド高さ制御のフローチャート。

〔第１実施形態〕
まず、第１実施形態について説明する。

（画像形成装置の概略）
まず、図１を用いて画像形成装置の概略を説明する。図１は第１実施形態の画像形成装置構成の概略断面図である。

図１に示すように、画像形成装置５０は、画像形成部としてプロセスカートリッジ５１を有する。プロセスカートリッジ５１は、感光体ドラム３及びこれに作用するプロセス手段（帯電手段、現像手段、クリーニング手段等）を一体的に具備する。

画像形成を行う際には、画像情報に基づいて露光手段５２から感光体ドラム３にレーザー光が照射される。これにより感光体ドラム３上に静電潜像が形成される。当該静電潜像にはプロセスカートリッジ５１内でトナーが供給され、感光体ドラム３上に未定着画像としてトナー像が形成される。

一方、給送部５３上に載置されていた記録材Ｐは、搬送手段５４により、感光体ドラム３と転写ローラ４（転写回転体）との圧接部である転写ニップ部Ｎ１に搬送される。この転写ニップ部Ｎ１において、転写ローラ４（転写回転体）によって、感光体ドラム３上のトナー像は記録材Ｐに転写される。

記録材Ｐ上に転写されたトナー像は、定着器５５において加圧・加熱されることで、記録材Ｐ上に定着される。トナー像定着後の記録材Ｐは、分離爪２にて定着器５５から分離され、排出ローラ５６等によって装置外に排出される。

（転写ニップ部Ｎ１及び定着器５５の詳細構成）
次に、記録材Ｐへトナー像が転写されてから定着器５５に至るまでの構成を詳細に説明する。図２は第１実施形態の転写から定着までの構成の概略の説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図である。

図２に示すように、記録材Ｐには、感光体ドラム３と転写ローラ４とによってトナー像が転写され、トナー像が転写された記録材Ｐは、搬送ガイド１を通ってから、定着器５５内の定着ローラ５（定着回転体）と加圧ローラ６の定着ローラ対によって定着される。即ち、記録材Ｐは、転写ニップ部Ｎ１から搬送ガイド１を通って、定着ローラ５と加圧ローラ６との圧接部である定着ニップ部Ｎ２に案内・搬送される。

定着ローラ５は、電磁誘導加熱方式で加熱され、記録材Ｐ表面に担持されている未定着のトナー像を記録材表面に加熱定着する。定着ニップ部Ｎ２を通過した記録材Ｐは、分離爪２により定着ローラ５表層から剥され、排出ローラ５６へ送られる。

定着器５５内での磁束発生手段は、励磁コイル７と、磁性体コア８とから構成される。これら磁束発生手段は、定着ローラ５の内周面近傍に設けられている。

定着ローラ５、及び加圧ローラ６により構成される定着ローラ対の回転軸線は、図２（ｂ）に示すように、感光体ドラム３及び転写ローラ４の回転軸線に対し、所定角度θ傾いた状態で配置されている。本実施形態ではθ＝２°で配置されている。これについて次に詳しく説明する。

（搬送ガイド１の詳細構成）
図３は第１実施形態のパス構成を説明する正面図である。図４は第１実施形態のパス構成を具体的に示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は装置手前側の正面断面図、（ｃ）は装置奥側の正面断面図である。

本実施形態の特徴は、図３に示すように、搬送ガイド１が、転写ニップ部Ｎ１から定着ニップ部Ｎ２への紙パス長（搬送長さ）が記録材Ｐの搬送方向と直交する方向（以下前奥方向）のどの位置をとっても略一定になるような形状になっていることである。即ち、本実施形態では、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、搬送ガイド１の屈折角が前奥方向で互いに異なるような形状にする。これにより、定着ローラ対の回転軸線が、感光体ドラム３と転写ローラ４の回転軸線に対して所定角度θ傾いた状態で配置されていても、搬送ガイド１は、前奥方向のいずれの断面においても紙パス長が略一定になるようしている。

具体的には、図４（ｂ）に示す搬送ガイド１の手前側位置を示すＡ−Ａ断面における転写ニップ部Ｎ１から定着ニップ部Ｎ２までの間の直線距離を、図４（ｃ）に示す奥側位置Ｂ−Ｂ断面におけるそれよりも長くしている。ここで、搬送方向の各断面で紙パス長を一定とするために、搬送ガイド１の通紙面側の屈折角を図４のようにする。即ち、Ａ−Ａ断面で示す手前側位置の屈曲角度αを、Ｂ−Ｂ断面で示す奥側位置の屈曲角度βよりも小さくする。これにより、手前側の紙パス長をＸ、奥側の紙パス長をＹとすると、Ｘ＝Ｙとなり、いずれの断面の紙パス長も同一となっている。

尚、ここで屈曲角度とは、転写ニップ部Ｎ１での記録材Ｐの搬送方向（転写ローラ４の軸線方向と直交する方向）に搬送ガイド１を切った断面を見る場合、転写ニップ部Ｎ１と定着ニップ部Ｎ２とを結ぶ線と搬送ガイド１とが成す角度をいう。また、本実施形態では装置手前側における転写ニップ部Ｎ１と定着ニップ部Ｎ２との距離が遠く、装置奥側における転写ニップ部Ｎ１と定着ニップ部Ｎ２との距離が近くなるように構成しているが、これに限るものではない。

図５を用いて、搬送ガイド１の形状について、簡略化したモデルを用いて説明する。図５は第１実施形態の搬送ガイド１形状の模式図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）装置手前側の正面断面図、（ｃ）は装置奥側の正面断面図である。

図５（ａ）に示すように、搬送ガイド手前端部における転写ニップ部Ｎ１から定着ニップ部Ｎ２までの直線距離をＣとする。また、Ｚは搬送ガイド１の前奥方向の手前側をＺ＝０とした場合の距離（変数）である。定着ローラ５は、搬送方向に対してθ傾いているため、搬送ガイド１の前奥方向Ｚ＝Ｄの位置において、定着ローラは転写側に、所定量（Ｄｔａｎθ）だけ近くなっている。即ち、転写ローラ対の軸線方向は、定着ローラ対の軸線方向に対して所定量だけ傾斜している。

このため、搬送ガイド１の前奥方向Ｚ＝Ｄの位置における、転写ニップ部Ｎ１から定着ニップ部Ｎ２までの間の直線距離は、Ｃ−Ｄｔａｎθで表される。

また図５（ｂ）に示すように、手前側（前奥方向Ｚ＝０の位置）の搬送ガイド１の屈曲角度を転写側、定着側共にαとすると、搬送ガイド１の手前側における搬送ガイド１の紙パス長は、Ｃ／ｃｏｓαとなる。

よって、搬送ガイド１の奥側（前奥方向Ｚ＝Ｄ）における搬送ガイド１の屈曲角度を転写側、定着側共にβとすると、搬送ガイド１の前奥方向Ｚ＝Ｄの位置における搬送ガイド１の紙パス長は、（Ｃ−Ｄｔａｎθ）／ｃｏｓβと表される。

よって、本実施形態では搬送ガイド１のパス長は、前奥方向の位置に関係なく一定のため、搬送ガイド１の前奥方向Ｚ＝Ｄの位置における搬送ガイド１の関係はＣ／ｃｏｓα＝（Ｃ−Ｄｔａｎθ）／ｃｏｓβと表すことができる。これにより、搬送ガイド１の形状が決まる。

図６は第１実施形態の一例として搬送ガイド形状を示すグラフである。本実施形態の例として、θ＝２°、Ｃ＝１５０ｍｍ、α＝０°とした場合の、搬送ガイド１の前奥位置Ｄにおける搬送ガイド１の傾斜角（β−α）の関係を表す。

図６のように、搬送ガイド１の傾斜角（β−α）は前奥位置Ｄに対し、余弦波の関係を保った形状になる。

例として前奥方向Ｚ＝１５０ｍｍの位置ではβ−α＝１５．２°、前奥方向Ｚ＝３００ｍｍの位置ではβ−α＝２１．５°となる。

上記例では説明のため簡略化したモデルの搬送ガイド１形状であったが、もちろん上記搬送ガイド１形状以外でもよい。

以上のように、本実施形態の搬送ガイド１は屈曲して形成されており、記録材Ｐの搬送方向と直交する方向における搬送ガイド１の両端部の屈曲角度が互いに異なる。また、転写ローラ対と定着ローラ対との距離の近い奥側に対応する屈曲角度βは、転写ローラ対と定着ローラ対との距離の遠い側の屈曲角度αよりも大きくなるように設定される。

これにより、定着ローラ対が、転写ローラ対である感光体ドラム３及び転写ローラ４に対し傾いた状態で配置されていても、記録材Ｐの先端が前奥方向手前と奥とが略同時に定着ニップ部Ｎ２に進入することができる。このため、定着ローラ５の逆クラウン形状による紙しわ取り効果が発揮され、紙しわの発生を防止することができる。

また、本実施形態の定着ローラ対の加圧力は、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎ２において回転しないように、奥側の加圧力が手前側よりも高くなるように設定されている。これにより、定着ローラ５の搬送速度が奥側の方が手前側より速くなる。この結果、記録材Ｐが奥側方向に向かうことがなく記録材Ｐが手前奥同時に定着ニップに進入しても、記録材Ｐは定着ローラ対に対して相対的に傾斜して搬送される。従って、記録材Ｐ端部が定着ローラ５及び加圧ローラ６と摺擦することに起因する傷の発生を防止することが可能となっている。

以上のように、上記構成にすることにより、定着ローラ対が、転写ローラ対に対し傾いた状態で配置されていても、紙しわの発生を防止することができる。そして、記録材Ｐ端部が定着ローラ５及び加圧ローラ６と摺擦することに起因する傷の発生を防止することが可能となる。また、転写手段と定着手段の間に斜行手段を設ける必要がなく、構成が簡単になりコストダウンや装置の小型化を図ることができる。

〔第２実施形態〕
図を用いて第２実施形態を説明する。図７は第２実施形態の画像形成装置の構成の概略を説明する斜視図であり、（ａ）がカム１０が搬送ガイド１を上昇させた状態図、（ｂ）がカム１０が搬送ガイド１を下降させた状態図である。第１実施形態と同様の構成は同符号を付して説明を省略する。

図７に示すように本実施形態では、モータＭの軸上に取り付けられたカム１０を回動させ、搬送ガイド１を前奥方向において傾かせる。このように、搬送ガイド１を移動可能に構成することによって、転写ニップ部Ｎ１から定着ニップ部Ｎ２までの紙パス長を変化させる。

本実施形態では、図７（ａ）の搬送ガイド１は、第１実施形態での搬送ガイド１同様、記録材Ｐの前奥方向の紙パス長が一定になるような形状で配置されている。それに対し図７（ｂ）の搬送ガイド１位置は、図７（ａ）の搬送ガイド位置に対し、搬送ガイドの奥側のヒンジ９を回動中心として、カム１０の回転により搬送ガイド１を回動させ、手前側だけ搬送ガイド１の高さを下げている。これにより紙パス形状は、奥側の転写ニップ部Ｎ１から定着ニップ部Ｎ２の間の紙パス長が、手前側より奥側が短くなる。すると、記録材Ｐの先端は奥側から先に定着ニップ部Ｎ２へ進入するように設定されている。

本実施形態の搬送ガイド高さ制御について図８で説明する。図８は第２実施形態の搬送ガイド高さ制御のフローチャートである。

まず初期条件として、本実施形態では搬送ガイド１のホームポジション位置は、記録材Ｐの前奥方向の紙パス長が一定である図７（ａ）の位置としている。

まず不図示の制御手段であるＣＰＵにプリント開始命令がなされると（ステップ０１（以下、ステップをＳと記す））、紙種（記録材Ｐの種類）が厚紙か判別する（Ｓ０２）。この際、本実施形態では坪量が５２ｇ／ｍ^２以下の紙種を薄紙とし、５２ｇ／ｍ^２〜９０ｇ／ｍ^２までの紙種を普通紙とし、坪量が９０ｇ／ｍ^２を超える紙種においては、厚紙としている。なお、紙種は、予めＣＰＵに入力しておく。

ＣＰＵにおいて、給送する記録材Ｐが薄紙と判別された場合、そのままの搬送ガイド位置（図７（ａ））でプリント開始する（Ｓ０４）。これにより、第１実施形態同様、記録材Ｐの先端が前奥方向手前奥同時に定着ニップ部Ｎ２に安定して進入することができ、定着ローラ５の逆クラウン形状による紙しわ取り効果が発揮され、紙しわの発生を防止することができる。この場合、記録材Ｐが薄紙であるため、端部のエッジによる定着ローラ対へのダメージはほとんど発生させない。なお、第１実施形態のように、定着ローラ対の加圧力を、奥側の加圧力が手前側よりも高くなるように設定することにより、定着ローラ５の搬送速度を奥側の方が手前側より速くなるようにしてもよい。

一方、ＣＰＵで、給送する記録材Ｐが普通紙または厚紙と判別された場合、モータＭを駆動させ搬送ガイド１の位置を、図７（ｂ）の搬送ガイド１の位置まで回動させてから（Ｓ０３）、プリント開始する（Ｓ０４）。これにより記録材Ｐは、先端奥側から先に定着ニップ部Ｎ２へ進入する。

ここで、記録材Ｐは普通紙または厚紙であるため紙の剛度が強い。このため、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎ２に対して傾斜して進入しても紙しわは発生しない。また厚紙は通常、定着ニップ部Ｎ２への進入時における定着突入ショックと呼ばれる異常画像が発生しやすい。しかし、本実施形態では厚紙の記録材Ｐ通紙時は定着ニップ部Ｎ２に対して傾斜して進入する。このため、ショックが軽減され、定着突入ショックによる異常画像が発生しない。

その後、プリント終了命令がなされるか否かを判別し（Ｓ０５）、プリント終了命令がなされれば、再度、モータＭを駆動させ搬送ガイド１の位置をホームポジションの位置である図７（ａ）の位置まで回動させる（Ｓ０６）。その後、制御が終了する（Ｓ０７）。

このように上記構成にすることにより、定着ローラ対の回転軸線が、転写ローラ対の回転軸線に対し傾いた状態で配置されていても、紙しわの発生を防止することができる。更に記録材Ｐ端部が定着ローラ５及び加圧ローラ６と摺擦することに起因する傷の発生を防止することが可能である。

更には、本実施形態では厚紙の記録材Ｐ通紙時でも、定着ニップに対して傾斜して進入する。このため、ショックが軽減されて定着突入ショックによる異常画像の発生を防止可能となっている。

尚、本実施形態では搬送ガイド１のみ配置を移動可能として紙パス長を調整したが、これに限るものではない。例えば、定着ローラ対を構成する定着器を直接傾けて紙パス長を調整する構成としても、本実施形態と同様の効果を得ることが可能である。

Ｐ…記録材、１…搬送ガイド、４…転写ローラ、５…定着ローラ、６…加圧ローラ、５０…画像形成装置、５５…定着器

Claims (4)

1. 未定着画像を記録材に転写する転写回転体と、前記転写回転体で未定着画像が転写された記録材を加熱することにより記録材に未定着画像を定着させる定着回転体と、前記転写回転体から定着回転体へ記録材を案内する搬送ガイドと、を有する画像形成装置において、
   前記定着回転体の軸線方向は、前記転写回転体の軸線方向に対して傾斜しており、
   前記転写回転体から前記定着回転体までの、前記搬送ガイドの前記転写回転体と直交する方向における前記転写回転体から前記定着回転体までの搬送長さが、記録材の搬送方向に直交する方向のいかなる位置においても略一定になるように、前記搬送ガイドを構成することを特徴とする画像形成装置。
2. 未定着画像を記録材に転写する転写回転体と、前記転写回転体で未定着画像が転写された記録材を加熱することにより記録材に未定着画像を定着させる定着回転体と、前記転写回転体から定着回転体へ記録材を案内する搬送ガイドと、を有する画像形成装置において、
   前記定着回転体の軸線方向は、前記転写回転体の軸線方向に対して傾斜しており、
   前記転写回転体から前記定着回転体までの、前記搬送ガイドの前記転写回転体と直交する方向における前記転写回転体から前記定着回転体までの搬送長さが、記録材の搬送方向に直交する方向のいかなる位置においても略一定になる状態と、前記搬送長さが異なる状態とになるように前記搬送ガイド又は前記定着回転体を移動可能に構成することを特徴とする画像形成装置。
3. 前記記録材の種類に応じて、前記搬送ガイド、及び定着回転体の配置を移動させることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記搬送ガイドは屈曲して形成されており、記録材の搬送方向と直交する方向における前記搬送ガイドの両端部の屈曲角度が異なり、
   前記転写回転体と前記定着回転体との距離の近い側に対応する屈曲角度は、前記転写回転体と前記定着回転体との距離の遠い側の屈曲角度よりも大きくなるように設定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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