JP4715284B2

JP4715284B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4715284B2
Application number: JP2005126944A
Authority: JP
Inventors: 博幸木村; 剛山崎; 信康平山; 恒也梶浦; 聰黒肱
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2005-04-25
Filing date: 2005-04-25
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2025-04-25
Also published as: JP2006301536A

Description

本発明は、像担持体に担持されたトナー像を記録媒体に転写し、トナー像を転写された記録媒体を定着ロールへ搬送してトナー像を記録媒体に定着させる画像形成装置に関する。

一般的に、電子写真方式を用いた画像形成装置では、感光体ドラム等の像担持体に担持されたトナー像が用紙等の記録媒体に転写され、トナー像を転写された記録媒体が定着ユニットへ搬送されて、トナー像が記録媒体に定着される。この画像形成装置の定着ユニットとしては、加圧ロールと加熱ロールとのニップ部で記録媒体を加圧、加熱するヒートロール方式のものが多く採用されている。

ところで、図９に示すように、ヒートロール方式の定着ユニット１００では、加圧ロール１０２及び加熱ロール１０４の少なくとも一方を軸方向中央が内に凹のフレアー形状（逆クラウン形状）とすることで、両ロールのニップ部Ｎの両端部における記録媒体の搬送速度を、ニップ部Ｎの中央部における記録媒体の搬送速度よりも速くしている。これによって、ニップ部Ｎにおいて、記録媒体に幅方向の両側へのテンションがかかるので、記録媒体のニップ部Ｎへの突入姿勢の相違や記録媒体の吸湿等に起因する記録媒体のしわの発生が抑制される。

しかしながら、記録媒体の吸湿量が多い場合には、ニップ部Ｎにおける記録媒体の幅方向の搬送速度差を調整するだけでは不十分であり、記録媒体にしわが発生することがあったので、記録媒体の幅方向両端部を幅方向中央部よりも先にニップ部Ｎへ進入させることが考案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

この特許文献１、２では、記録媒体をニップ部Ｎへ導く搬送ガイド１０６を、幅方向（搬送方向と直交する方向）中央部が記録媒体側に凸となるように湾曲する山型とし、記録媒体を搬送ガイド１０６に沿わせてニップ部Ｎへ進入させることで、記録媒体の幅方向両端部を幅方向中央部よりも先にニップ部Ｎへ進入させている。

ここで、記録媒体を搬送ガイド１０６に沿わせてニップ部Ｎへ進入させるためには、図１０に示すように、真空（バキューム）搬送装置１０８等の矯正機構によって記録媒体Ｐに付いたカール等の癖を矯正する必要がある。しかし、図１１に示すように、コストダウンのために真空搬送装置１０８等を設置しない場合には、記録媒体Ｐに付いた癖を矯正することができず、記録媒体Ｐを搬送ガイド１０６に沿わせてニップ部Ｎへ進入させることができなかった。このため、記録媒体Ｐの幅方向両端部を幅方向中央部よりも先にニップ部Ｎへ進入させることができずに、記録媒体Ｐのしわの発生を招いていた。
実開平２−１３６２７２号公報特開平６−２８９７４３号公報

本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、記録媒体が定着ロールのニップ部を通過する際に発生する記録媒体のしわを抑制することを目的とする。

請求項１に記載の画像形成装置は、像担持体からトナー像を転写されて搬送される記録媒体の裏面に接触して記録媒体を定着ロールのニップ部へ導く搬送ガイドを備え、前記搬送ガイドが、搬送方向と直交する方向の中央部が記録媒体側へ凸となるように湾曲した画像形成装置であって、前記像担持体の転写位置と前記ニップ部との間で記録媒体の転写面に接触して記録媒体の姿勢を矯正し、記録媒体を前記搬送ガイドに沿わせる矯正手段を備え、前記矯正手段は、記録媒体の転写面の幅方向の両端部に接触する端部矯正部材と、記録媒体の転写面の幅方向の中央部に接触する中央部矯正部材と、を有し、前記端部矯正部材の前記転写位置からの距離を、前記中央部矯正部材の前記転写位置からの距離より長くしたことを特徴とする。

請求項１に記載の画像形成装置では、搬送ガイドが、像担持体からトナー像を転写されて搬送される記録媒体の裏面に接触してこの記録媒体を定着ロールのニップ部へ導く。この搬送ガイドは、搬送方向と直交する方向の中央部が記録媒体側へ凸となるように湾曲している。

ここで、像担持体の転写位置と定着ロールのニップ部との間では、像担持体の転写位置と定着ロールのニップ部との間で、端部矯正部材が、搬送される記録媒体の転写面の幅方向両端部に接触して記録媒体の幅方向両端部の姿勢を矯正し、記録媒体の幅方向両端部を搬送ガイドに沿わせると共に、中央部矯正部材が、記録媒体の転写面の幅方向中央部に接触して記録媒体の幅方向中央部の姿勢を矯正し、記録媒体の幅方向中央部を搬送ガイドに沿わせる。また、端部矯正部材の像担持体の転写位置からの距離が、中央部矯正部材の像担持体の転写位置からの距離よりも長くなっているので、記録媒体の幅方向両端部の矯正量が幅方向中央部の矯正量よりも大きくなり、記録媒体が、幅方向両端部が搬送ガイド側へ凸となるに湾曲した姿勢に矯正される。これにより、記録媒体の幅方向両端部を幅方向中央部より先に定着ロールのニップ部へ進入させることができると共に、記録媒体の幅方向中央部の姿勢を安定させることができる。そのため、像担持体の転写位置を通過した記録媒体にカール等の癖が付いている場合でも、記録媒体の幅方向（搬送方向と直交する方向）両端部を幅方向中央部よりも先に定着ロールのニップ部へ進入させることができる。従って、定着ロールのニップ部を通過する記録媒体が、吸湿量が多く且つカール等の癖が付いたものであっても、定着ロールのニップ部において、記録媒体に十分に幅方向両側へのテンションをかけることができ、しわの発生を抑制できる。また、記録媒体の癖を真空搬送装置等によって矯正する場合と比して、画像形成装置のコストを低減できる。

本発明は上記構成にしたので、記録媒体が定着ロールのニップ部を通過する際に発生する記録媒体のしわを抑制できる。また、真空搬送装置が不要となるので、画像形成装置のコストを低減できる。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明の実施形態の画像形成装置１０の概要が示されている。画像形成装置１０は、画像形成装置本体１２を有し、この画像形成装置本体１２の下部に２段のロール装填部１４が設けられている。各ロール装填部１４には、記録媒体としての用紙Ｐを巻き取ったロールの巻芯に挿入される回転軸１６が回転自在に設けられ、また、ロールから巻き出された用紙Ｐを切断するカッタ１８が設けられており、回転軸１６が回転駆動されて用紙Ｐがロールから巻き出されて上方へ給紙され、その際に、カッタ１８が用紙Ｐを所定長さに切断する。

また、画像形成装置本体１２の前側側面（図中左側）の高さ方向の中央部には、手差しトレイ２０が設けられている。この手差しトレイ２０にはカットされた用紙Ｐがセットされ、図示しない搬送機構によって画像形成装置本体１２内へ給紙される。

また、ロール装填部１４の上方には、縦搬送路２２が設けられている。この縦搬送路２２には、搬送方向上流側から順に、用紙検出センサ２４と搬送ロール２６が設けられている。

また、画像形成装置本体１２の上部には、画像形成部３０が設けられている。画像形成部３０には、感光体ドラム２８が回転自在に設けられている。この感光体ドラム２８の周囲には、回転方向に順に、帯電ロール３２、露光ヘッド３４、現像ユニット３６、転写ユニット３８、分離爪４０、クリーニングユニット４２が設けられている。帯電ロール３２は、感光体ドラム２８を一様に帯電し、露光ヘッド３４は、感光体ドラム２８の帯電面を露光して感光体ドラム２８上に画像データに応じた静電潜像を形成する。

また、現像ユニット３６は、１成分或いは２成分のトナーを収容するカートリッジ３６Ａと、カートリッジ３６に回転可能に支持され、感光体ドラム２８に対向した現像ロール３６Ｂと、図示しない攪拌手段を備える。この現像ユニット３６では、トナーが攪拌手段によって攪拌され、現像ロール３６Ｂに現像バイアスが印加されて現像ロール３６から感光体ドラム２８の静電潜像上へトナーが飛翔される。これによって、感光体ドラム２８の静電潜像が可視化（現像）される。また、転写ユニット３８では、用紙Ｐの搬送経路を間において感光体ドラム２８と対向した転写ロール３８Ａが、フレーム３８Ｂに回転可能に支持され且つ感光体ドラム２８に圧接されている。この転写ユニット３８では、転写ロール３８Ａに転写バイアスが印加されて、感光体ドラム２８上のトナーが用紙Ｐに転写される。また、転写ユニット３８では、除電針３８Ｃが、転写ロール３８Ａより搬送方向下流側でフレーム３８Ｂに支持されており、この除電針３８Ｃに分離バイアスが印加されて、用紙Ｐに帯びた電荷が除去され用紙Ｐが感光体ドラム２８から分離される。

また、分離爪４０は、用紙Ｐの幅方向（搬送方向と直交する方向）に延びるシャフト５２に回動自在に支持され、図示しないバネ等の付勢部材によって感光体ドラム２８側に付勢されており、尖った先端部を感光体ドラム２８に当接させている。このため、除電針３８Ｃによる電気的な分離工程で感光体ドラム２８から分離されなかった用紙Ｐが、分離爪４０によって感光体ドラム２８から機械的に分離される。

また、クリーナユニット４２は、クリーナボックス４２Ａと、クリーナボックス４２Ａに支持され且つ先端部を感光体ドラム２８に当接させたクリーナブレード４２Ｂを備えている。このクリーナユニット４２では、感光体ドラム２８に残留したトナーがクリーナブレード４２Ｂによって掻き落されてクリーナボックス４２Ａに回収される。

また、画像形成部３０の側方（図中左側）且つ搬送方向下流側には定着ユニット４４が設けられ、この定着ユニット４４と感光体ドラム２８との間には、搬送方向上流側から順に、転写後搬送ガイド４６と定着前搬送ガイド４８が設けられている。

定着ユニット４４では、用紙Ｐの上側且つ用紙Ｐの転写面に面して設けられた加熱ロール４４Ａと、用紙Ｐの下側且つ用紙Ｐの裏面に面して設けられ、加熱ロール４４Ａに圧接された加圧ロール４４Ｂが、定着ハウジング４４Ｃに回転自在に支持されており、加熱ロール４４Ａと加圧ロール４４Ｂとのニップ部Ｎで用紙Ｐが加圧、加熱されてトナーが用紙Ｐに定着する。

また、転写後搬送ガイド４６は、転写ユニット３８から側方の搬送方向下流側へ延び、定着前搬送ガイド４８は、転写後搬送ガイド４６から上り勾配になってニップ部Ｎへ延びている。即ち、転写後搬送ガイド４６及び転写前搬送ガイド４８は、トナー像を転写されて感光体ドラム２８と転写ロール３８Ａとの搬送力によって搬送される用紙Ｐの裏面に接触して、用紙Ｐをニップ部Ｎへ導く。

また、画像形成装置本体１２の前側側面の上部には排紙トレイ４９が設けられており、定着ユニット４４を通過してトナー像を定着された用紙Ｐが排紙トレイ４９に排紙される。

ところで、図２に示すように、加熱ロール４４Ａは、軸方向中央が内に凹のフレアー形状（逆クラウン形状）となっており、ニップ部Ｎの両端部における用紙Ｐの搬送速度が、ニップ部Ｎの中央部における用紙Ｐの搬送速度よりも速くなっている。このため、ニップ部Ｎにおいて、用紙Ｐに幅方向の両側へのテンションがかかり、用紙Ｐのニップ部Ｎへの突入姿勢の相違や用紙Ｐの吸湿等に起因する用紙Ｐのしわの発生が抑制される。

また、定着前ガイド４８は、幅方向（搬送方向と直交する方向）中央部が用紙Ｐ側に凸となるように湾曲した山型となっている。このため、定着前ガイド４８に沿ってニップ部Ｎへ搬送される用紙Ｐの幅方向両端部が幅方向中央部よりも先にニップ部Ｎへ進入するので、ニップ部Ｎにおいて用紙にかかる幅方向の両側へのテンションが大きくなり、用紙Ｐのしわの発生が一段と抑制される。

しかし、用紙Ｐは、給紙される前にロール状に巻かれていたのでカールする癖が付いている。また、用紙Ｐは、曲率が大きな搬送路を通過する際に、カールする癖を付けられる場合がある。このため、カールする癖が付いた用紙Ｐをそのままニップ部Ｎへ進入させた場合には、用紙Ｐが定着前搬送ガイド４８から浮いてしまい、上記効果が発揮されない。

そこで、図３に示すように、感光体ドラム２８の転写位置Ｔと定着ユニット４４のニップ部Ｎとの間には、用紙Ｐの癖を矯正する矯正機構５０が設けられている。この矯正機構５０は、用紙Ｐの幅方向中央部に接触するスターホイール５４Ａと、用紙Ｐの幅方向両端部にそれぞれ接触するスターホイール５４Ｂ、５４Ｃを備えている。ここで、スターホイール５４Ａ〜Ｃは、円盤の周囲に複数の鋭利な刃先が形成された回転体で、用紙Ｐとの接触面積を最小限に抑えられている。

スターホイール５４Ａ〜Ｃは、それぞれアーム５６Ａ〜Ｃの長手方向の一端部に回転自在に支持されている。また、アーム５６Ａの長手方向他端部は、シャフト５２の軸方向中央部に回転自在に支持され、アーム５６Ｂ、５６Ｃの長手方向他端部は、シャフト５２の軸方向両端部にそれぞれ回転自在に支持されている。また、アーム５６Ａ〜Ｃは、図示しない回転範囲規制機構によって回転可能な範囲を規制されている。

また、スターホイール５４Ａ〜Ｃは、転写位置Ｔから１００ｍｍ離れた位置（転写位置Ｔからニップ部Ｎまでの距離は１７０ｍｍ）、即ち、転写位置とニップ部Ｎとの中間地点よりも若干ニップ部Ｎ寄りに設置されている。

また、図２に示すように、スターホイール５４Ｂ、５４Ｃは、Ａ０用紙の幅（８１４ｍｍ）を想定して、用紙Ｐの幅方向中央部からの距離Ｘが４００ｍｍとなる位置に設置されている。

ここで、図４に示すように、スターホイール５４Ａ〜Ｃの下側の刃先と、転写位置Ｔと定着前搬送ガイド４８の頂上部４８Ａとを結ぶ直線Ｌとの距離をＨとすると、アーム５６Ａの回転可能な範囲は、距離Ｈが２ｍｍとなる位置（図中鎖線で図示）から距離Ｈが１２ｍｍとなる位置（図中実線で図示）までとなっている。また、図５に示すように、アーム５６Ｂ、５６Ｃは、距離Ｈが２ｍｍとなる位置で回転不能となっている。

このため、図４に示すように、カールの癖が付いた用紙Ｐを搬送すると、スターホイール５４Ａは、用紙Ｐの幅方向中央部によって距離Ｈが１２ｍｍとなる位置まで上昇されるので、用紙Ｐの幅方向中央部のカールは、直線Ｌから１２ｍｍの高さまで許容され、１２ｍｍを越えると矯正されて伸ばされる。なお、直線Ｌから１２ｍｍの高さまで用紙Ｐがカールしていても用紙Ｐが周囲のクリーニングボックス４２Ａや定着ハウジング４４Ｃに接触することはない。

一方、図５に示すように、スターホイール５４Ｂ、５４Ｃは距離Ｈが２ｍｍとなる位置で停止しているので、用紙Ｐの幅方向両端部のカールは、直線Ｌから２ｍｍの高さまで許容され、２ｍｍを越えると矯正されて伸ばされる。

これによって、用紙Ｐの幅方向両端部の矯正量が幅方向中央部の矯正量よりも大きくなり、用紙Ｐが、幅方向両端部が定着前搬送ガイド４８側へ凸となるように湾曲した姿勢に矯正される。即ち、幅方向両端部が用紙Ｐから離れる側へ凸となるように湾曲している定着前搬送ガイド４８と、用紙Ｐとの幅方向の湾曲形状が近似するので、用紙Ｐ全体が定着前搬送ガイド４８に沿い易くなる。

従って、用紙Ｐの幅方向両端部を幅方向中央部より先にニップ部Ｎへ進入させることができるので、ニップ部Ｎを通過する用紙Ｐが、吸湿量が多く且つカール等の癖が付いたものであっても、ニップ部Ｎにおいて、用紙Ｐに十分に幅方向へのテンションをかけることができ、しわの発生を抑制できる。また、用紙Ｐの癖を真空搬送装置等によって矯正する場合と比して、画像形成装置のコストを低減できる。また、用紙Ｐの幅方向中央部の姿勢を安定させることができる。

さらに、スターホイール５４Ａは、トナーが載った用紙Ｐの転写面の幅方向中央部に接触しているが、スターホイールホイール５４Ｂ、５４Ｃと用紙Ｐの転写面の幅方向両端部との接触圧を高くして、その分だけスターホイール５４Ａと用紙Ｐの転写面の幅方向中央部との接触圧を抑えているので、スターホイール５４Ａへのトナーの蓄積を抑制できる。このため、用紙Ｐからトナーを掻き取ることによる画像の白抜けや、スターホイール５４Ａから用紙Ｐへのトナー移り等の、用紙Ｐの幅方向中央部のトナー像の乱れを抑制できる。一方、スターホイール５４Ｂ、５４Ｃが接触する用紙Ｐの幅方向両端部は、図面枠の外側等、画像形成領域の外側になることが多いので、カール矯正力を強くするために、スターホイール５４Ｂ、５４Ｃと用紙Ｐの幅方向両端部との接触圧を高くしても、用紙Ｐのトナー像が乱れることはない。

次に、矯正機構５０の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図６及び図７に示すように、矯正機構６０では、スターホイール５４Ａ〜Ｃがそれぞれアーム６２Ａ〜Ｃによってシャフト５２に回転不能に支持されている。用紙Ｐの幅方向中央部に接触するスターホイール５４Ａは、直線Ｌとの距離Ｈが５ｍｍとなっている。また、用紙Ｐの幅方向両端部に接触するスターホイール５４Ｂ、５４Ｃは、直線Ｌとの距離Ｈが２ｍｍ、用紙Ｐの幅方向中央部からの距離Ｘが４００ｍｍとなっている。ここで、スターホイール５４Ａは、転写位置Ｔから８０ｍｍ離れた位置（転写位置Ｔからニップ部Ｎまでの距離は１７０ｍｍ）に設置され、スターホイール５４Ｂ、５４Ｃは、転写位置Ｔから１００ｍｍ離れた位置に設置されている。

このため、図６に示すように、カールの癖が付いた用紙Ｐを搬送すると、用紙Ｐの幅方向中央部（図中、点線で図示）が転写位置Ｔから８０ｍｍ離れた位置でスターホイール５４Ａに接触し、カールを矯正される。なお、第１実施形態よりも搬送方向上流側且つ直線Ｌ側で用紙Ｐの幅方向中央部の姿勢を矯正して、用紙Ｐの幅方向中央部を、第１実施形態と同様の軌跡で搬送している。

また、用紙Ｐの幅方向両端部（図中、実線で図示）は、第１実施形態と同様、転写位置Ｔから１００ｍｍ離れた位置且つ直線Ｌから２ｍｍの高さでカールを矯正されて伸ばされる。

これによって、第１実施形態と同様、用紙Ｐの幅方向両端部の矯正量が幅方向中央部の矯正量よりも大きくなり、用紙Ｐが、幅方向両端部が定着前搬送ガイド４８側へ凸となるように湾曲した姿勢に矯正される。従って、用紙Ｐ全体が定着前搬送ガイド４８に沿い易くなる。

次に、矯正機構５０の第３実施形態について説明する。なお、第１、第２実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図８に示すように、搬送機構７０では、スターホイール５４Ａ〜Ｃがそれぞれアーム５６Ａ〜Ｃによってシャフト５２に回転自在に支持されている。また、アーム５６Ａ〜Ｃの回転可能範囲は、図示しない回転範囲規制機構によって規制されており、スターホイール５４Ａ〜Ｃは、直線Ｌ（図４参照）との距離Ｈ（図４参照）が２ｍｍ〜１２ｍｍとなる範囲で変位可能になっている。

ここで、アーム５６Ｂ、５６Ｃの長手方向の一端部には、付勢部材としての圧縮コイルバネ７２の一端部が取付けられている。この圧縮コイルバネ７２の他端部は、アーム５６Ｂ、５６Ｃの上方に位置する支持部材７４に取付けられており、アーム５６Ｂ、５６Ｃが圧縮コイルバネ７２によって直線Ｌ側に付勢されている。

このため、スターホイール５４Ｂ、５４Ｃが用紙Ｐに付与する負荷が、スターホイール５４Ａが用紙Ｐに付与する負荷よりも大きくなり、用紙Ｐの幅方向両端部の矯正量が幅方向中央部の矯正量よりも大きくなる。これによって、用紙Ｐが、幅方向両端部が定着搬送ガイド４８側へ凸となるように湾曲した姿勢に矯正されるので、用紙Ｐが定着前搬送ガイド４８に沿い易くなる。

なお、アーム５６Ｂ、５６Ｃを直線Ｌ側に付勢する付勢部材は、圧縮コイルバネ７２に限定されず、板バネ等の他の部材も適用可能である。また、スターホール５４Ａ〜Ｃが用紙Ｐに付与する負荷の大きさを異ならせる方法としては、バネ等の付勢部材の付勢力を異ならせる方法以外に、重さが異なる錘をアーム５６Ａ〜Ｃに取付ける方法等、他の方法も適用可能である。

本発明の第１実施形態の画像形成装置の概略図である。本発明の第１実施形態の画像形成装置の矯正機構を示す正面図である。本発明の第１実施形態の画像形成装置の矯正機構を示す側面図である。本発明の第１実施形態の画像形成装置の矯正機構を示す側面図である。本発明の第１実施形態の画像形成装置の矯正機構を示す側面図である。本発明の第２実施形態の画像形成装置の矯正機構を示す側面図である。本発明の第２実施形態の画像形成装置の矯正機構を示す平面図である。本発明の第３実施形態の画像形成装置の矯正機構を示す側面図である。従来の画像形成装置の定着器、及び定着器前の搬送ガイドを示す正面図である。従来の画像形成装置の矯正機構を示す側面図である。従来の矯正機構を備えない画像形成装置を示す側面図である。

符号の説明

１０画像形成装置
２８感光体ドラム（像担持体）
４４Ａ加熱ロール（定着ロール）
４４Ｂ加圧ロール（定着ロール）
４８定着前搬送ガイド（搬送ガイド）
５０矯正機構（矯正手段）
５４Ａスターホイール（中央部矯正部材）
５４Ｂスターホイール（端部矯正部材）
５４Ｃスターホイール（端部矯正部材）
Ｎニップ部
Ｐ用紙（記録媒体）
Ｔ転写位置

Claims

像担持体からトナー像を転写されて搬送される記録媒体の裏面に接触して記録媒体を定着ロールのニップ部へ導く搬送ガイドを備え、前記搬送ガイドが、搬送方向と直交する方向の中央部が記録媒体側へ凸となるように湾曲した画像形成装置であって、
前記像担持体の転写位置と前記ニップ部との間で記録媒体の転写面に接触して記録媒体の姿勢を矯正し、記録媒体を前記搬送ガイドに沿わせる矯正手段を備え、
前記矯正手段は、
記録媒体の転写面の幅方向の両端部に接触する端部矯正部材と、
記録媒体の転写面の幅方向の中央部に接触する中央部矯正部材と、
を有し、
前記端部矯正部材の前記転写位置からの距離を、前記中央部矯正部材の前記転写位置からの距離より長くしたことを特徴とする画像形成装置。