JP4806923B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば電子写真方式を利用した画像形成装置に関し、より詳しくは記録材を重力に逆らって下方から上方に搬送しながら画像形成を行なう画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置では、例えばドラム状に形成された感光体（感光体ドラム）を一様に帯電し、この感光体ドラムを画像情報に基づいて制御された光で露光して感光体ドラム上に静電潜像を形成する。そして、この静電潜像をトナーによって可視像（トナー像）とし、このトナー像を感光体ドラム上から記録材に転写した後、定着装置によってこのトナー像を記録材に定着している。

従来より、かかる画像形成装置に用いられる定着装置では、内部に加熱源が配設された円筒状の芯金に、耐熱性弾性体層と離型層とが積層して形成された定着ロールと、芯金に耐熱性弾性体層と耐熱性樹脂被膜あるいは耐熱性ゴム被膜からなる離型層とが積層されて形成された加圧ロールとが互いに圧接されて構成されている。そして、定着ロールと加圧ロールとの間に、未定着トナー像を担持した記録材を通過させて、未定着トナー像に対して加熱と加圧とを行うことによって、記録材にトナー像を定着している。

このような定着装置においては、例えば厚紙を定着する場合に、定着ロールと加圧ロールとの間に生じる駆動トルクの変化によって記録材の搬送速度が変化してしまい、それによる記録材のずれによって転写部でトナー像に乱れが生じることがある。また、例えば薄紙を定着する場合には、記録材が定着ロールと加圧ロールとで形成される定着ニップに引き込まれる際に、紙しわが生じ易い。さらには、記録材の後端が定着ニップに進入する直前に下方に弾かれてトナー像に飛び散り、画像乱れが生じる場合もある。
そこで、かかる問題を解消するための定着装置に関する技術として、定着装置の定着ニップ部に記録材を導く定着ガイド部材において、定着ガイド部材の先端部を定着ニップ部の近傍に配置し、定着ガイド部材の中間部分を先端部よりも定着ニップ部の接線に対して定着ロール側に離れた位置に配置し、定着ガイド部材の中間部分より離れた上流部分を定着ニップ部の接線に対して加圧ロール側に配置した技術が存在する（例えば、特許文献１参照）。
このように、定着ニップ部に記録材を導く定着ガイド部材の設定は、定着画像の品質に大きな影響を与えるため、重要な設計要件となっている。

特開２００１−５３１６号公報(第３-４頁)

ところで、画像形成装置においては、感光体ドラムに対して定着装置を鉛直方向上方に配置するとともに、感光体ドラムの鉛直方向下方に配置された用紙トレイから給紙された記録材を略垂直方向上方に向けて搬送する搬送路を形成し、この搬送路に沿って配置された転写部において感光体ドラム上のトナー像を記録材に転写するように構成されたものが知られている。
このような配置構成を有する画像形成装置は、記録材を搬送する搬送路が非常に短くてすみ、さらには画像形成装置の一側面を開放するだけで搬送路の大部分を露出させることができる。そのため、給紙から排紙までの出力時間を短縮することができるとともに記録材の搬送性の向上が得られ、また紙詰まり（ジャム）した際の記録材の除去性も非常に優れている。さらに、画像形成装置の設置面積を小さく設計することができるという利点もある。

しかしながら、略垂直方向に搬送路が形成された画像形成装置では、従来の水平方向に記録材が搬送される構成の画像形成装置とは異なり、定着装置から排出される記録材に作用する重力の方向は記録材の搬送方向と略同一線上であって、かつ逆方向となる。それにより、従来の構成の画像形成装置の場合には、重力方向下方に設けた用紙ガイド部材によって記録材の搬送は安定的に行うことができるのに対して、搬送路が略垂直方向に形成された場合には、記録材を安定的に支持することができず、搬送路を搬送される記録材の挙動は不安定となり易い。そのため、略垂直方向に搬送路が形成された画像形成装置では、定着ガイド部材の設定の影響を受け易く、定着装置において記録材に作用する力が定着ガイド部材を通じて搬送路の記録材全体に対して影響を及ぼすこととなる。特に、定着ガイド部材を通じて転写部を通り抜けた直後の記録材の挙動を不安定にし易い。その結果、記録材が搬送路周辺の部材に接触して、記録材上のトナー像に画像乱れや画像汚れ等の画像不良が生じる可能性が高かった。

なお、上記した特許文献１に記載された技術は、記録材に対して搬送方向とは直交する方向の下方に重力が作用する水平搬送の場合の定着ガイド部材の設定を前提としており、略垂直方向に搬送路が形成された画像形成装置のように記録材の挙動が不安定となる構成においては、単に定着装置単体内での記録材の挙動を考慮するだけでは、搬送路を搬送される際の記録材の挙動を安定的に制御することはできない。

本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、重力に逆らって記録材を下方から上方に搬送する搬送路が形成された画像形成装置における記録材の安定的な搬送を実現することにある。

かかる目的のもと、本発明の画像形成装置は、重力に逆らって記録材を下方から上方に搬送する箇所に定着手段を配設する画像形成装置であって、トナー像を担持するトナー像担持体と、トナー像担持体に担持されたトナー像を記録材に転写する転写手段と、加熱部材と加圧部材とが定着ニップ部で圧接されて構成され、トナー像が転写された記録材を定着ニップ部を通過させることでトナー像を定着する定着手段と、定着手段の加熱部材側に向けて形成された第１のガイド面と加圧部材側に向けて形成された第２のガイド面とが屈曲部を介して連続して形成され、定着ニップ部にトナー像が転写された記録材を導く定着ガイド部材とを備え、定着ガイド部材は、屈曲部の頂点が、定着ニップ部の入口点と転写手段がトナー像担持体と当接する領域の最下流点とを結ぶ線に対して、定着手段の加熱部材側の近傍に位置するように配置されたことを特徴としている。なお、ここでは断面構成における位置関係を述べているが、奥行きに亘っても同様である（以下、同様である。）。

ここで、定着ガイド部材は、屈曲部の頂点が、定着ニップ部の入口点と転写手段がトナー像担持体と当接する領域の最下流点とを結ぶ線に対して、０．０〜０．５ｍｍだけ加熱部材側に位置するように配置されたことを特徴とすることができる。また、定着ガイド部材は、屈曲部の頂点が、加熱部材の中心と加圧部材の中心とを結ぶ線に直交する直交線であって、定着ニップ部を通る直交線に対して、１．０〜２．０ｍｍだけ加熱部材側に位置するように配置されたことを特徴とすることもできる。さらに、転写手段は、記録材の背面から当接してトナー像を記録材に転写する転写ロールで構成されたことを特徴とすることもできる。また、定着手段は、加熱部材が内部に発熱源を有する定着ロールであり、加圧部材が弾性体層を有する加圧ロールであることを特徴とすることもできる。

また、本発明の画像形成装置は、重力に逆らって記録材を下方から上方に搬送する箇所に定着手段を配設する画像形成装置であって、トナー像を担持するトナー像担持体と、トナー像担持体に担持されたトナー像を記録材に転写する転写ロールと、定着ロールと加圧ロールとが定着ニップ部で圧接されて構成され、トナー像が転写された記録材を定着ニップ部を通過させることでトナー像を定着する定着手段と、屈曲部を挟んで向きの異なる第１のガイド面と第２のガイド面とで構成され、定着ニップ部にトナー像が転写された記録材を導く定着ガイド部材とを備え、定着ガイド部材は、屈曲部の頂点が、定着ニップ部の入口点と転写ロールがトナー像担持体と当接する領域の最下流点とを結ぶ線に対して、０．０〜０．５ｍｍだけ定着手段の定着ロール側に位置するように配置されたことを特徴としている。

ここで、定着ガイド部材は、第１のガイド面が定着ロールの定着ニップ部上流側近傍に向けて形成されたことを特徴とすることができる。また、定着ガイド部材は、第２のガイド面が定着ニップ部近傍に向けて形成されたことを特徴とすることもできる。さらに、定着ガイド部材は、屈曲部の頂点が、定着ロールの中心と加圧ロールの中心とを結ぶ線に直交する直交線であって、定着ニップ部を通る直交線に対して、１．０〜２．０ｍｍだけ定着ロール側に位置するように配置されたことを特徴とすることもできる。加えて、転写ロールは、中心がトナー像担持体の中心を通る水平面よりも鉛直方向下方に配置されたことを特徴とすることができる。また、定着手段の加圧ロールは、中心が定着ロールの中心を通る水平面よりも鉛直方向上方に配置されたことを特徴とすることができる。

本発明によれば、略垂直方向に搬送路が形成された画像形成装置における記録材の搬送を安定させることが可能となる。それによって、記録材上のトナー像が搬送路周辺の部材に接触して、トナー像乱れを生じることを抑制し、良好な定着画像を形成することが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本実施の形態が適用される画像形成装置を示した概略構成図である。図１に示す画像形成装置１は、矢印Ａ方向に回転するトナー像担持体の一例としての感光体ドラム１０の周囲に、感光体ドラム１０を帯電する帯電器１１、感光体ドラム１０上に静電潜像を書込むレーザ露光器１２（図中露光ビームを符号Ｂｍで示す）、トナーが収容されて感光体ドラム１０上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１３、感光体ドラム１０上に形成されたトナー像を記録材である用紙Ｐに転写する転写手段の一例としての転写ロール１４、感光体ドラム１０上の残留トナーが除去されるドラムクリーナ１５等の電子写真用デバイスが配設されている。さらには、用紙Ｐに転写された未定着トナー像を定着する定着手段の一例としての定着器６０、各装置（各部）の動作を制御する制御部４０を備えている。

また、本実施の形態の画像形成装置１では、用紙搬送系として、用紙Ｐを収容する用紙トレイ５０、この用紙トレイ５０に集積された用紙Ｐを所定のタイミングで取り出して搬送するピックアップロール５１、ピックアップロール５１により繰り出された用紙Ｐを搬送する搬送ロール５２、搬送ロール５２により搬送された用紙Ｐを転写ロール１４へ所定のタイミングで送り込むレジストロール５３、レジストロール５３から送り出された用紙Ｐを転写ニップ部Ｃに導くインレットシュート５４、転写ロール１４により転写された後に搬送される用紙Ｐを定着器６０へと搬送する搬送ガイド５５、トナー像が転写されて搬送されてくる用紙Ｐを定着器６０へ導く定着入口ガイド８０を備えている。

そして、本実施の形態の画像形成装置１では、感光体ドラム１０に対して定着器６０を鉛直方向上方に配置するとともに、感光体ドラム１０の鉛直方向下方に用紙トレイ５０が配置されている。用紙トレイ５０から給紙された用紙Ｐは、略垂直方向上方に向けて形成された搬送路を搬送され、この搬送路に沿って配置された転写ニップ部Ｃにおいて感光体ドラム１０上に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写するように配置構成されている。
このような配置構成の画像形成装置１は、用紙Ｐを搬送する搬送路が非常に短く、さらには画像形成装置１の一側面を開放するだけで搬送路の大部分を露出させることが容易である。そのため、給紙から排紙までの出力時間を短縮することができるとともに用紙Ｐの搬送性の向上が得られ、また紙詰まり（ジャム）した際の用紙Ｐの除去性も非常に優れている。さらに、画像形成装置１の設置面積を小さく設計することができるという利点もある。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置１の基本的な作像プロセスについて説明する。図１に示すような画像形成装置１では、図示しない画像読取装置（ＩＩＴ）や図示しないパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等から出力される画像データは、図示しない画像処理装置により所定の画像処理が施される。画像処理装置では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、ガンマ補正、枠消し編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、レーザ露光器１２に出力される。

レーザ露光器１２では、入力された画像データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを感光体ドラム１０に照射している。感光体ドラム１０では、帯電ロールからなる帯電器１１によって表面が所定の帯電電位（例えば、−７５０Ｖ）に帯電された後、このレーザ露光器１２によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。
形成された静電潜像は、現像器１３によりマイナス帯電されたトナーが反転現像される。すなわち、例えば重合法により作成され、形状係数ＳＦ１が１００〜１４０のトナーと、磁性粒子からなるキャリアとが混合した現像剤を担持した現像剤担持体（現像スリーブ）１３ａに、図示しない電源から直流電圧からなる現像バイアス、または交流電圧に直流電圧が重畳された現像バイアスが印加されて、感光体ドラム１０との間に現像電界が形成される。それによって、現像スリーブ１３ａ上のトナーが静電潜像の画像部（露光部）に転移し、静電潜像が可視像化される。

次に、感光体ドラム１０上に形成されたトナー像が感光体ドラム１０と転写ロール１４とが当接する転写ニップ部Ｃに搬送されると、用紙搬送系では、トナー像が転写ニップ部Ｃに搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール５１が回転し、用紙トレイ５０から所定サイズの用紙Ｐが供給される。ピックアップロール５１により供給された用紙Ｐは、搬送ロール５２により搬送され、レジストロール５３に到達する。このレジストロール５３においては、用紙Ｐは一旦停止され、トナー像が担持された感光体ドラム１０の移動タイミングに合わせてレジストロール５３が回転する。それによって、用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされ、用紙Ｐはインレットシュート５４に導かれて、転写ニップ部Ｃに送り出される。

転写ニップ部Ｃでは、転写ロール１４が感光体ドラム１０に圧接配置されている。転写ロール１４は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層は例えばカーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が１０^７〜１０^９Ωｃｍのスポンジ状の円筒ロールである。
転写ロール１４には、転写電源（不図示）からトナー帯電極性（マイナス極性）とは反対極性（プラス極性）の転写バイアスが安定的に印加されるように、例えば定電流制御された電流が供給される。それにより、転写ロール１４から用紙Ｐに対し、感光体ドラム１０上のトナー帯電極性とは反対極性の電荷が付与される。なお、転写バイアスは、感光体ドラム１０上におけるイメージ領域が転写ニップ部Ｃを通過する際にのみ印加され、イメージ領域とイメージ領域との間のインターイメージ領域が転写ニップ部Ｃを通過する際には印加されないように設定されている。
そして、タイミングを合わせて搬送された用紙Ｐが、転写ニップ部Ｃに搬送され、感光体ドラム１０と転写ロール１４との間に挟み込まれる。その際に、転写ロール１４から転写バイアスが印加されることで、感光体ドラム１０上に担持された未定着トナー像は、用紙Ｐ上に静電転写される。

その後、トナー像が静電転写された用紙Ｐは、転写ロール１４からの静電吸着力と用紙Ｐのコシによって感光体ドラム１０から剥離されて搬送され、転写ロール１４の用紙Ｐ搬送方向下流側に設けられた定着器６０まで送られる。なお、用紙Ｐが感光体ドラム１０から剥離されず、感光体ドラム１０に吸着されたままの状態となった場合には、転写ニップ部Ｃの下流側の感光体ドラム１０表面近傍に配設された分離爪１６によって、用紙Ｐは感光体ドラム１０から分離されるように構成されている。
定着器６０に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着器６０において熱および圧力による定着処理を受けることによって用紙Ｐ上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Ｐは、画像形成装置１の排出部に設けられた排紙載置部５８に搬送され、一連の画像形成動作が完了する。

続いて、定着器６０の構成について説明する。
図２は、定着器６０の構成を示す断面図である。図２に示すように、定着器６０は、加熱手段の一例としての定着ロール６１を回転自在に支持する第１の筺体６５と、加圧手段の一例としての加圧ロール６２を回転自在に支持する第２の筐体６６とが連結され、ユニット化されて構成されている。そして、画像形成装置１に対して、定着ロール６１の中心と加圧ロール６２の中心とを結んだ線が略水平方向を向くように装着される。そして、加圧ロール６２は、コイルバネ等からなる弾性体（不図示）により定着ロール６１に圧接され、定着ニップ部Ｎが形成されている。

定着ロール６１は、円筒状のコア６１１と、このコア６１１の表面側に被覆された離型層６１２から構成されている。コア６１１は、外径が例えば２５ｍｍであり、肉厚が例えば１〜１．５ｍｍである。コア６１１を形成する材料としては、例えば鉄、アルミニウム、ＳＵＳ等の熱伝導率の高い金属である。離型層６１２には、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の耐熱性樹脂が用いられるが、トナーに対する離型性や耐摩耗性の観点から、フッ素樹脂が適している。フッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）等が使用できる。離型層６１２の膜厚は、例えば５〜１００μｍに形成される。

また、定着ロール６１の内部には例えば定格６００Ｗのハロゲンヒータ６７が配設され、定着ロール６１を加熱する。定着ロール６１の表面には温度センサ６９が接触して配置されている。画像形成装置１の制御部４０は、この温度センサ６９による温度計測値に基づいてハロゲンヒータ６７の点灯を制御し、定着ロール６１の表面温度が所定の設定温度（例えば、１７５℃）を維持するように調整している。さらに、第１の筐体６５の内部の定着ロール６１の近傍には、サーモスタット７０が設けられ、このサーモスタット７０により定着ロール６１の過温昇による故障が防止される。

加圧ロール６２は、例えば柱状で中実のシャフト６２１と、このシャフト６２１の周囲に設けられた耐熱弾性体層６２２と、耐熱弾性体層６２２の表面を覆う離型層６２３とから構成されている。シャフト６２１は、例えば鉄またはアルミニウムからなり、中空であってもよい。耐熱弾性体層６２２は、硬度が４５°（アスカーＣ）の耐熱性材料であり、例えばシリコンスポンジまたはシリコンゴムから形成されている。また、耐熱弾性体層６２２は、肉厚は６ｍｍ以上で構成され、加圧ロール６２が定着ロール６１に圧接される際に、略一定のニップ幅が得られるように形成されている。なお、耐熱弾性体層６２２の肉厚は、６〜８ｍｍの範囲が好適である。離型層６２３は、トナーに対する離型性や耐摩耗性を有する例えばＰＦＡから形成されている。また、離型層６２３の膜厚は例えば３０〜１００μｍの範囲が好適である。

定着ロール６１と加圧ロール６２とで形成される定着ニップ部Ｎを挟んで上流側方向および下流側方向には、用紙Ｐが搬送される搬送路が形成され、用紙Ｐが下方から上方へと搬送される。定着ニップ部Ｎの上流側には、用紙搬送系を構成する例えば板状の金属からなる定着入口ガイド８０が配設されている。また、定着ニップ部Ｎの下流側には排紙ガイド９０、９１がそれぞれ配置されている。排紙ガイド９０、９１は、第１の筐体６５側と第２の筐体６６側とにそれぞれ設けられており、排紙ガイド９０と排紙ガイド９１との間を用紙Ｐが通過するように構成されている。
また、定着ニップ部Ｎの下流側近傍で第１の筐体６５には、剥離爪９２が定着ロール６１の軸方向（用紙の幅方向）に複数配設されている。この剥離爪９２は、定着ロール６１の表面を傷付けない程度の弱い力で定着ロール６１側に付勢され、かかる定着ロール６１の先端が定着ロール６１の表面に圧接し、定着ロール６１に巻き付こうとする用紙を剥がすように構成されている。

次に、搬送路周りの各構成要素の配置構成について説明する。
図３は、搬送路周りの各構成要素の配置構成を説明する図である。まず、図３を用いて、転写ロール１４と感光体ドラム１０との位置関係について説明する。本実施の形態の画像形成装置１では、下方から上方に向けて略垂直方向に用紙Ｐが搬送される搬送路が形成されているが、感光体ドラム１０と転写ロール１４との当接部である転写ニップ部Ｃの出口（下流側）において、用紙Ｐが鉛直方向よりも感光体ドラム１０側に傾いて排出されると、用紙Ｐはトナー像が転写された面を感光体ドラム１０側に傾けて搬送されることとなる。その場合には、そのトナー像と画像形成装置１に配設された部材とが接触してしまい、トナー像は乱され、画像不良を引き起こす原因となる。そこで、図３に示したように、転写ロール１４が感光体ドラム１０に当接する位置は、感光体ドラム１０の中心を通る水平面よりも若干下方となるように設定している。このように配置することで、転写ニップ部Ｃを通過した用紙Ｐは、鉛直方向よりも転写ロール１４側に傾いて排出されるので、用紙Ｐ上のトナー像が部材と接触することが抑制される。

続いて、定着器６０における定着ロール６１と加圧ロール６２との位置関係について説明する。定着器６０では、上述したように、画像形成装置１に対して、定着ロール６１の中心と加圧ロール６２の中心とを結んだ線が略水平方向を向くように装着されている。しかし、定着器６０から排出された用紙Ｐが、排紙ガイド９０と排紙ガイド９１との間を通過して排紙載置部５８に搬送される際に、排紙ガイド９０と排紙ガイド９１との間で形成される搬送路の曲率半径が小さい（カーブが急峻となる）場合には、定着器６０によって熱を受けた直後の用紙Ｐにカールが生じ易くなる。そこで、図３に示したように、定着器６０では、加圧ロール６２側を定着ロール６１の中心を通る水平面から若干上方に配置している。このように配置することで、定着器６０の定着ニップ部Ｎを通過した用紙Ｐは、鉛直方向よりも定着ロール６１側、すなわち排紙載置部５８側に傾いて排出されるので、排紙ガイド９０と排紙ガイド９１との間の搬送路の曲率半径を大きく構成することができ、用紙Ｐにカールが生じることを抑制することができる。

さらには、感光体ドラム１０と転写ロール１４との転写ニップ部Ｃと、定着器６０における定着ロール６１と加圧ロール６２とが圧接される定着ニップ部Ｎとの間の水平方向における位置関係について説明する。水平方向において、定着ニップ部Ｎが転写ニップ部Ｃを越えて感光体ドラム１０側に位置すると、転写ニップ部Ｃを通過した用紙Ｐを定着器６０に搬送するに際して、用紙Ｐを定着ニップ部Ｎ側に急激に傾ける必要が生じる。そのため、かかる配置では用紙Ｐは感光体ドラム１０と接触し易くなり、好ましくない。一方、水平方向において、定着ニップ部Ｎが転写ニップ部Ｃから転写ロール１４側方向に離れて配置されると、用紙Ｐを安定して搬送するために、用紙Ｐを転写ロール１４側に吸着しながら搬送する手段が必要となる。また、この場合には、画像形成装置１の設置面積も大きくなる。このような点から、水平方向における定着ニップ部Ｎの位置は、水平方向における転写ニップ部Ｃの位置と重なる位置、または転写ニップ部Ｃの位置よりも若干転写ロール１４側にずれた位置が好適である。

このような感光体ドラム１０および転写ロール１４と、さらには定着器６０における定着ロール６１および加圧ロール６２との配置構成により、転写ニップ部Ｃと定着ニップ部Ｎとの間の搬送路においては、転写ニップ部Ｃの出口側では、用紙Ｐが感光体ドラム１０から離れるように傾斜して搬送され、それを感光体ドラム１０側に傾いて給紙される定着器６０が受け取ることとなる。このような構成により、転写ニップ部Ｃと定着ニップ部Ｎとの間の搬送路では、図３に示したように、用紙Ｐは、鉛直方向よりも転写ロール１４側（加圧ロール６２側）に凸となるような緩やかなカーブを描いて搬送されることとなり、用紙Ｐのトナー像を担持する側の表面は、搬送路周辺に配設された部材と接触し難くなる。

特に、本実施の形態の画像形成装置１では、転写ニップ部Ｃと定着ニップ部Ｎとの間の長さが、例えばＡ４サイズの用紙Ｐの縦方向長さよりも短いため、用紙Ｐが転写ニップ部Ｃと定着ニップ部Ｎとの両方に挟持される状態が生じる。そのため、転写ニップ部Ｃに挟持された部分が定着ニップ部Ｎに挟持された部分から引っ張られることで転写ずれが生じないように、定着器６０での搬送速度を転写ニップ部Ｃでの搬送速度よりも若干遅くしている。それにより、転写ニップ部Ｃと定着ニップ部Ｎとの間の搬送路では用紙Ｐに僅かな弛みが生じる。そのため、用紙Ｐと搬送路周辺に配設された部材との接触が生じ難くするために、上述したような鉛直方向よりも転写ロール１４側（加圧ロール６２側）に凸となるカーブを描いて搬送されるように構成することは重要である。

ここで、定着ニップ部Ｎの上流側に配設される定着入口ガイド８０の構成および配置位置について説明する。
図４は、定着入口ガイド８０の構成および配置位置を説明する図である。まず、定着入口ガイド８０は、転写ニップ部Ｃを通過して定着器６０に搬送される用紙Ｐを定着器６０に導くスロープ部（第１のガイド面）８０ａ、スロープ部８０ａから定着ニップ部Ｎに向かう用紙Ｐの搬送を円滑に行なうために、定着ニップ部Ｎの入口に向けて傾けて形成された導入部（第２のガイド面）８０ｂ、スロープ部８０ａから導入部８０ｂへ屈曲する領域（屈曲部）の頂点８０ｃを備えている。

まず、定着器６０に搬送される用紙Ｐの先端部は、定着入口ガイド８０のスロープ部８０ａに導かれて定着器６０方向に搬送されるが、その際に、スロープ部８０ａは、用紙Ｐの先端部が最初に定着ロール６１に接触するように、用紙Ｐを定着ロール６１表面に導く方向に向けて配置されている。これは、周知のごとく、定着ニップ部Ｎを通過する際に用紙Ｐに紙しわが生じることを抑制するために有効だからである。したがって、スロープ部８０ａを延長した際の仮想線が定着ロール６１の定着ニップ部Ｎ上流側近傍と交差するようにするため、スロープ部８０ａの定着ロール６１側先端となる頂点８０ｃの位置は、定着ロール６１の中心と加圧ロール６２の中心とを結んだ線に対する定着ニップ部Ｎを通る直交線（定着ニップ部Ｎでの直交線）よりも、定着ロール６１側に配置している。すなわち、図４に示す定着ニップ部Ｎでの直交線と定着入口ガイド８０の頂点８０ｃの位置との距離δ１は、加圧ロール６２から定着ロール６１に向かう方向を正（＋）として、δ１＞０となるように設定している。

次に、定着入口ガイド８０の頂点８０ｃの位置と、定着ニップ部Ｎの入口点Ｎ１と転写ニップ部Ｃの最下流点とを結んだ仮想線（定着ニップ部Ｎと転写ニップ部Ｃとを結ぶ線）との関係について説明する。
図５は、定着入口ガイド８０の頂点８０ｃの位置と定着ニップ部Ｎと転写ニップ部Ｃとを結ぶ線との関係を説明する図である。図５に示すように、本実施の形態の画像形成装置１では、定着入口ガイド８０の頂点８０ｃの位置は、定着ニップ部Ｎと転写ニップ部Ｃとを結ぶ線の近傍であって、かつ、定着ニップ部Ｎと転写ニップ部Ｃとを結ぶ線よりも定着ロール６１側に配置している。すなわち、図５に示す定着ニップ部Ｎと転写ニップ部Ｃとを結ぶ線と頂点８０ｃの位置との距離δ２は、加圧ロール６２から定着ロール６１に向かう方向を正（＋）として、δ２≧０となるように設定している。

仮に、定着入口ガイド８０の頂点８０ｃの位置を定着ニップ部Ｎと転写ニップ部Ｃとを結ぶ線よりも加圧ロール６２側の位置、すなわちδ２＜０となる位置に設定した場合について述べる。
まず定着器６０において用紙Ｐに働く力について説明する。定着器６０では、定着ロール６１の外径形状として、両端部の外径が中央部よりも大きく形成された所謂フレア形状で形成されている。これは、定着ロール６１と加圧ロール６２とが圧接される定着ニップ部Ｎにおいて、用紙Ｐの速度が両端部ほど速くなるように設定することで、用紙Ｐに対して常に中央部から両端部に向かって幅方向の力が作用するように構成するためである。そして、この幅方向に向かう力が、用紙Ｐを両幅方向に引っ張ることで、用紙Ｐに紙しわが生じるのを抑制している。
そして、この定着ニップ部Ｎでの用紙Ｐに対して中央部から両端部に向かう力が、用紙Ｐの定着ニップ部Ｎに進入する前の領域にも作用を及ぼしている。すなわち、定着ニップ部Ｎにおいて用紙Ｐを両幅方向に引っ張る力が、用紙Ｐの定着ニップ部Ｎに進入する前の領域に対しても作用し、用紙Ｐを感光体ドラム１０側に引き起こそうとする力となって常に作用している。

図６は、定着入口ガイド８０の頂点８０ｃの位置を定着ニップ部Ｎと転写ニップ部Ｃとを結ぶ線よりも加圧ロール６２側に設定した場合の搬送路を説明する図である。上述したように、用紙Ｐを搬送する搬送路は、転写ニップ部Ｃと定着ニップ部Ｎとの間において、鉛直方向よりも転写ロール１４側（加圧ロール６２側）に凸となるような緩やかなカーブを描くように設定されている。そして、定着入口ガイド８０の頂点８０ｃの位置を定着ニップ部Ｎと転写ニップ部Ｃとを結ぶ線よりも加圧ロール６２側に設定した場合には、定着入口ガイド８０の頂点８０ｃはこの搬送路のカーブに対して定着ロール６１側に押し出すことはないので、図６に示したように、搬送路は同様のカーブを描くこととなる。
そのため、上述した定着ニップ部Ｎにおいて用紙Ｐに対して作用する力は、定着入口ガイド８０に影響されることなく、そのまま用紙Ｐに働く。それにより、用紙Ｐの定着ニップ部Ｎに進入する前の領域においては、用紙Ｐを感光体ドラム１０側に引き起こそうとする力が作用している。その結果、転写ニップ部Ｃを用紙Ｐの後端が通過した直後に、用紙Ｐの後端が感光体ドラム１０方向に跳ね上がり（後端跳ね）、用紙Ｐの表面が、分離爪１６や、転写ニップ部Ｃを通過した用紙Ｐが鉛直方向から定着ロール６１側に大きく外れることを防ぐために搬送路の途中に設けられたスターホイール１７等の部材に接触する事態が生じる。それによって、用紙Ｐの表面に担持されたトナー像が乱されたり、用紙Ｐの表面が汚されたりして、画像不良を引き起こすこととなる。

これに対し、定着入口ガイド８０の頂点８０ｃの位置を定着ニップ部Ｎと転写ニップ部Ｃとを結ぶ線よりも定着ロール６１側の位置、すなわちδ２≧０となる位置に設定した場合について述べる。
図７は、定着入口ガイド８０の頂点８０ｃの位置を定着ニップ部Ｎと転写ニップ部Ｃとを結ぶ線よりも定着ロール６１側に設定した場合の搬送路を説明する図である。図７に示したように、頂点８０ｃの位置を定着ニップ部Ｎと転写ニップ部Ｃとを結ぶ線よりも定着ロール６１側に設定した場合には、搬送路は、定着入口ガイド８０の頂点８０ｃの位置において変曲点が形成される。すなわち、転写ニップ部Ｃと定着ニップ部Ｎとの間では、用紙Ｐを搬送する搬送路は、鉛直方向よりも転写ロール１４側（加圧ロール６２側）に凸となるような緩やかなカーブを描くが、定着入口ガイド８０の頂点８０ｃが定着ニップ部Ｎと転写ニップ部Ｃとを結ぶ線よりも定着ロール６１側に位置するため、搬送路は、頂点８０ｃの位置で鉛直方向に対して定着ロール６１側に押し付けられることになる。それによって、搬送路は頂点８０ｃの位置で定着ロール６１側に移動することとなるので、搬送路のカーブには頂点８０ｃによって変曲点が形成される。

すなわち、搬送路が頂点８０ｃの位置で鉛直方向に対して定着ロール６１側に押し付けられると、搬送路は、定着入口ガイド８０の頂点８０ｃと転写ニップ部Ｃとの間では、鉛直方向よりも転写ロール１４側（加圧ロール６２側）に凸となるような緩やかなカーブとなるが、定着ニップ部Ｎと定着入口ガイド８０の頂点８０ｃとの間では、鉛直方向よりも感光体ドラム１０側（定着ロール６１側）に凸となるようなカーブとなる。そのため、上述した定着ニップ部Ｎで用紙Ｐに対して作用する力は、搬送路が鉛直方向よりも感光体ドラム１０側（定着ロール６１側）に凸となるようなカーブから、鉛直方向よりも転写ロール１４側（加圧ロール６２側）に凸となるようなカーブに変化する変曲点で緩和されることとなる。すなわち、変曲点は、用紙Ｐに対して作用する力の伝達を遮断する作用を果たす。それにより、定着ニップ部Ｎで用紙Ｐに作用する力は、用紙Ｐの定着入口ガイド８０の頂点８０ｃの位置から上流側の転写ニップ部Ｃまでの間の領域には伝わり難くくなる。そのため、転写ニップ部Ｃを用紙Ｐの後端が通過した直後に、用紙Ｐの後端が感光体ドラム１０方向に跳ね上がることが抑制され、用紙Ｐの表面が、分離爪１６やスターホイール１７等の部材に接触することを抑えることができる。その結果、用紙Ｐの表面に担持されたトナー像が乱されたり、用紙Ｐの表面が汚されることがなくなり、良好な定着画像を形成することが可能となる。

その一方で、定着入口ガイド８０の頂点８０ｃの位置を定着ニップ部Ｎと転写ニップ部Ｃとを結ぶ線よりも定着ロール６１側の位置に設定するに際して、頂点８０ｃを定着ロール６１側に大きく離して設定する（δ２を大きく設定する）と、頂点８０ｃの位置よりも上流側での搬送路が、全体に感光体ドラム１０側（定着ロール６１側）に片寄ることとなる。さらには、例えば厚紙のように所謂コシの強い用紙Ｐでは、転写ニップ部Ｃを用紙Ｐの後端が通過した後において、定着ニップ部Ｎの入口点Ｎ１と定着入口ガイド８０の頂点８０ｃの位置とを結んだ仮想線に沿って搬送されようとする。そのため、特にコシの強い用紙Ｐでは、転写ニップ部Ｃを用紙Ｐの後端が通過した直後に、用紙Ｐの後端が感光体ドラム１０方向に移動（後端跳ね）する傾向が強くなる。それによって、用紙Ｐのトナー像が担持された表面が、同様に感光体ドラム１０の表面や、分離爪１６、スターホイール１７等の部材に接触することとなり易く、トナー像が乱され、また用紙Ｐの表面が汚されたりして、画像不良を引き起こすこととなる。
そのため、定着入口ガイド８０の頂点８０ｃの位置は、定着ニップ部Ｎと転写ニップ部Ｃとを結ぶ線よりも定着ロール６１側であって、かつ、定着ニップ部Ｎと転写ニップ部Ｃとを結ぶ線の近傍に配置するのが好適である。

ここで、定着入口ガイド８０の頂点８０ｃの位置と後端跳ねによる画像不良および紙しわの発生との関係を評価する試験を行なった。その結果を図８に示した。
後端跳ねによる画像不良に関しては、図８に示したように、定着ニップ部Ｎと転写ニップ部Ｃとを結ぶ線と定着入口ガイド８０の頂点８０ｃの位置との距離δ２を０．０〜０．５ｍｍの範囲（Ｎｏ．３〜Ｎｏ．５）に設定することで、後端跳ねによる画像不良の発生は生じず、良好な定着画像を得ることができた。
これに対し、定着入口ガイド８０の頂点８０ｃの位置が少し加圧ロール６２側（−０．３ｍｍ）に入った位置（Ｎｏ．２）では、後端跳ねによる画像不良が若干発生する結果となった。また、距離δ２を−０．８ｍｍに設定した場合（Ｎｏ．１）では、後端跳ねによる画像不良が明確に発生した。さらには、０．８４ｍｍおよび１．１ｍｍに設定した場合（Ｎｏ．６、Ｎｏ．７）でも、厚紙において後端跳ねによる画像不良が発生した。
したがって、後端跳ねによる画像不良の発生の観点から、定着ニップ部Ｎと転写ニップ部Ｃとを結ぶ線と定着入口ガイド８０の頂点８０ｃの位置との距離δ２は、０．０〜０．５ｍｍの範囲に設定することが好ましい。

一方、用紙Ｐに生じる紙しわに関しては、本実験では、定着ニップ部Ｎでの直交線と定着入口ガイド８０の頂点８０ｃの位置との距離δ１をδ１＞０となるように設定しているので、概ね良好な結果を得たが、距離δ１を０．４５ｍｍに設定した場合（Ｎｏ．１）には、若干の紙しわが発生した。また、距離δ１が２．０を超えると（Ｎｏ．６、Ｎｏ．７）、距離δ２が後端跳ねによる画像不良の発生させる領域に入るので、好ましくない。
したがって、用紙Ｐの紙しわの発生および後端跳ねによる画像不良の発生の観点から、定着ニップ部Ｎでの直交線と定着入口ガイド８０の頂点８０ｃの位置との距離δ１は、１．０〜２．０ｍｍの範囲に設定することが好ましい。

以上説明したように、本実施の形態の画像形成装置１では、定着入口ガイド８０の頂点８０ｃの位置を、定着ニップ部Ｎと転写ニップ部Ｃとを結ぶ線の近傍であって、かつ、定着ニップ部Ｎと転写ニップ部Ｃとを結ぶ線よりも定着ロール６１側に配置している。それによって、搬送路における頂点８０ｃの位置に変曲点が形成されるので、この変曲点において定着ニップ部Ｎで用紙Ｐに作用する力は緩和されることとなる。そのため、定着ニップ部Ｎで用紙Ｐに作用する力は、用紙Ｐの定着入口ガイド８０の頂点８０ｃの位置から上流側の転写ニップ部Ｃまでの間の領域には伝わり難くくなるので、転写ニップ部Ｃを用紙Ｐの後端が通過した直後に、用紙Ｐの後端が感光体ドラム１０方向に跳ね上がることが抑制される。それにより、用紙Ｐの表面が、分離爪１６やスターホイール１７等の部材に接触することを抑えることができる。その結果、用紙Ｐの表面に担持されたトナー像が乱されることや、用紙Ｐの表面が汚されることが抑制され、良好な定着画像を形成することが可能となる。

本発明の活用例として、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ、さらにはこれらの複合機等への適用がある。

画像形成装置を示した概略構成図である。 定着装置の構成を示す断面図である。 搬送路周りの各構成要素の配置構成を説明する図である。 定着入口ガイドの構成および配置位置を説明する図である。 定着入口ガイドの頂点の位置と定着ニップ部と転写ニップ部とを結ぶ線との関係を説明する図である。 定着入口ガイドの頂点の位置を定着ニップ部と転写ニップ部とを結ぶ線よりも加圧ロール側に設定した場合の搬送路を説明する図である。 定着入口ガイドの頂点の位置を定着ニップ部と転写ニップ部とを結ぶ線よりも定着ロール側に設定した場合の搬送路を説明する図である。 定着入口ガイドの頂点の位置と後端跳ねによる画像不良および紙しわの発生との関係を示した図である。

符号の説明

１…画像形成装置、１０…感光体ドラム、１１…帯電器、１２…レーザ露光器、１３…現像器、１４…転写ロール、１５…ドラムクリーナ、１６…分離爪、１７…スターホイール、４０…制御部、５０…用紙トレイ、５１…ピックアップロール、５２…搬送ロール、５３…レジストロール、５４…インレットシュート、５５…搬送ガイド、６０…定着器、６１…定着ロール、６２…加圧ロール、６５…第１の筺体、６６…第２の筐体、６７…ハロゲンヒータ、７０…サーモスタット、８０…定着入口ガイド、８０ａ…スロープ部、８０ｂ…導入部、８０ｃ…頂点、９０,９１…排紙ガイド、９２…剥離爪

Claims (1)

1. 重力に逆らって記録材を下方から上方に搬送する箇所に定着手段を配設する画像形成装置であって、
   トナー像を担持するトナー像担持体と、
   回転軸の中心が前記トナー像担持体の中心を通る水平面よりも下方に配置され、当該トナー像担持体に担持された前記トナー像を当該トナー像担持体と当接する転写ニップ部にて前記記録材に転写する転写ロールと、
   前記転写ニップ部の上方に配置される定着ロールと、前記画像形成装置の排出部側に傾くように回転軸の中心が当該定着ロールの回転軸の中心を通る水平面よりも上方に配置される加圧ロールと、が定着ニップ部で圧接されて構成されるとともに、当該転写ニップ部と当該定着ニップ部との間の長さが前記記録材の搬送方向の長さよりも短く形成され、当該定着ニップ部の水平方向における位置は当該転写ニップ部の水平方向における位置と重なる位置または当該転写ニップ部の水平方向における位置よりも前記転写ロール側であって当該転写ニップ部と当該転写ロールの回転軸の中心との間に位置し、前記トナー像が転写された当該記録材を当該定着ニップ部を通過させることで当該トナー像を定着する定着手段と、
   前記定着手段の前記加圧ロール側から前記定着ロール側に向けて形成された第１のガイド面と当該定着ロール側から当該加圧ロール側に向けて形成された第２のガイド面とが屈曲部を介して下方から上方に連続して形成され、前記定着ニップ部に前記トナー像が転写された前記記録材を導く定着ガイド部材とを備え、
   前記定着手段での搬送速度は、前記転写ロールと前記トナー像担持体とによる搬送速度よりも遅く設定され、
   前記定着ガイド部材は、前記第１のガイド面が、前記転写ロールと前記トナー像担持体とによる搬送方向に配置されるとともに、前記屈曲部の頂点が、前記定着手段の前記定着ロールの中心と前記加圧ロールの中心とを結ぶ線に直交し且つ前記定着ニップ部を通る直交線に対して１．０〜２．０ｍｍだけ当該定着ロール側に位置し、かつ、当該定着ニップ部の入口点と当該転写ロールが当該トナー像担持体と当接する領域の最下流点とを結ぶ線に対して０．０〜０．５ｍｍだけ当該定着ロール側に位置するように配置されたことを特徴とする画像形成装置。

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