JP4854257B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電記録方式や電子写真記録方式などを採用し、転写材やシート等の記録媒体上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタ、あるいは、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関するものである。

画像形成装置の定着装置として、互いに圧接された一対の回転体を有し、転写材に対して熱及び圧力を加えて定着させる方式のものが一般的に知られている。

一方、近年、複写機、プリンタ、あるいは、ファクシミリ装置などの画像形成装置においては、メディアの多様化に対する要求が高まっており、特に封筒が出力可能であることは、製品のセールスポイントとして必要不可欠な項目となってきている。

しかしながら封筒は、２枚以上の紙（場合によっては厚紙）を重ねて表面と裏面が形成されており、表面には転写されたトナー像が、裏面にはフラップや封筒の糊付け部が存在する。この為、上記のような定着装置において定着させようとすると、封筒の表面及び裏面とがそれぞれ異なる搬送力によって搬送されてしまい、その搬送力の差によって封筒にシワが発生してしまう場合が多い。

このような問題を解決する手段として、以下に示すような手法が提案されている（特許文献１参照）。これは、定着装置を構成する一対の回転体（内部に熱源を有する加熱ローラと加圧ローラ）のうち、加圧ローラに弾性体層を設け、弾性体層の厚みと硬度及び加熱ローラへの加圧力を規定することによって封筒のシワの発生を低減するものである。

上記手法によれば、加圧ローラを軟質の弾性体で構成し、かつ加圧力を規定して封筒の表面及び裏面の搬送力の差を極力減らすことによって封筒のシワの発生を低減することができる。
特開２００４−２８７２７５号公報

しかしながら、近年の画像形成装置においては、装置自体の小型化が進み、上記のような技術だけでは対処しきれない状況が発生している。以下に図７及び図８を用いて説明する。

図７は小型化を実現したフルカラーの画像形成装置の概略断面図である。

図７に示す画像形成装置は専有面積を小さくする為に、４つの画像形成部を略鉛直方向に並列している。そして、装置下部に給送ユニット１２０、前記画像形成部１０１ａ〜１０１ｄに対向する位置に転写材搬送ユニット１３０、装置上部に定着ユニット１４０及び排出積載トレイ１５１が配置されている。

また、装置本体高さを低くする為に、画像形成部より下流の転写材搬送経路は定着ユニット１４０を経由しつつ略垂直方向から略水平方向まで屈曲するように設けられている。この転写材搬送経路の屈曲により、装置本体高さを低く抑えることが出来る他、排出転写材の積載性やユーザの排出転写材の取り易さを確保している。

一方、上記構成の画像形成装置における封筒搬送時には、上記屈曲した通紙部において重大な問題が発生することが懸念される。図８は図７の画像形成部１０１ｄ及び定着ユニット１４０周辺の模式図であり、現象をわかり易く説明する為にデフォルメされている。

図８に示すように、画像形成部のうち転写材搬送方向最下流に位置するドラム型の電子写真感光体１０２ｄと転写ローラ１３４ｄから、定着ローラ１４１と加圧ローラ１４２を経由して、排出ローラ対１４７ａ，１４７ｂに至る転写材搬送路が屈曲している。このため、封筒Ｐにおいて表面Ｐ１及び裏面Ｐ２の曲率半径に差が発生し、その結果表面Ｐ１には撓みが生じてしまう場合がある。このような場合には、撓みが発生した状態で、矢印Ｆの方向に一定の圧力がかかっている定着ニップに進入する為、封筒Ｐには必然的にシワが発生してしまう。

本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、装置本体の小型化を実現しつつ、封筒が搬送される場合に定着圧によるシワが封筒に発生することを抑制可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明にあっては、
トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体と共にトナー像を転写材に転写する転写ニップ部を形成する転写部材と、定着部材と、前記定着部材と共に転写材上のトナー像を転写材に定着する定着ニップ部を形成する加圧部材と、前記定着ニップ部の転写材搬送方向下流にあり、定着された転写材を搬送する搬送ニップ部を形成する一対のローラ対と、
を有し、
前記転写ニップ部から前記搬送ニップ部までの転写材の搬送経路は、前記定着ニップ部を転写材搬送方向上流側に延長した仮想面を基準に前記加圧部材が配置されている領域とは反対の前記定着部材が配置されている領域に前記転写ニップ部があり、前記定着ニップ部を転写材搬送方向下流側に延長した仮想面を基準に前記加圧部材が配置されている領域とは反対の前記定着部材が配置されている領域に前記搬送ニップ部がある湾曲した形状であり、前記転写ニップ部から前記搬送ニップ部までの搬送経路の長さは、装置で搬送可能な最小サイズの封筒の搬送方向の長さよりも短い画像形成装置において、
前記定着ニップ部の加圧力を、第１の加圧力と、前記第１の加圧力よりも加圧力の小さい第２の加圧力と、に切り替える加圧力調整手段を有し、
前記加圧力調整手段は、転写材が封筒の場合、前記定着ニップ部の加圧力を、前記定着部材を前記加圧部材から離れる方向に移動させることによって前記第１の加圧力から前記第２の加圧力に切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、装置の小型化を実現しつつ、封筒が搬送される場合に定着圧によるシワが封筒に発生することを抑制可能な画像形成装置を提供することが可能となる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明す
る。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例として、電子写真方式のフルカラー複写機を示す概略構成図である。

この画像形成装置は、４つの画像形成部（画像形成ユニット）１ａ〜１ｄを備えており、これらの４つの画像形成部１ａ〜１ｄは一定の間隔をおいて一列に配置されている。画像形成部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、それぞれ、イエロー色，マゼンタ色，シアン色，ブラック色の画像を形成する画像形成部である。

各画像形成部１ａ〜１ｄには、それぞれ像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下、感光体ドラムという）２ａ〜２ｄが設置されている。各感光体ドラム２ａ〜２ｄの周囲には、帯電器３ａ〜３ｄ、現像装置４ａ〜４ｄ、ドラムクリーニング装置５ａ〜５ｄがそれぞれ設置されており、帯電器３と現像装置４の間の上方には露光装置６ａ〜６ｄがそれぞれ設置されている。各現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄには、それぞれイエロートナー，マゼンタトナー，シアントナー，ブラックトナーが収納されている。

各感光体ドラム２ａ〜２ｄは、負帯電のＯＰＣ感光体でアルミニウム製のドラム基体上に光導電層を有しており、駆動装置（不図示）によって矢印方向（反時計回り）に所定のプロセススピードで回転駆動される。帯電手段としての帯電器３ａ〜３ｄは、帯電バイアス電源（不図示）から印加される帯電バイアスによって各感光体ドラム２ａ〜２ｄ表面を負極性の所定電位に均一に帯電する。

現像装置４ａ〜４ｄは、それぞれ感光体ドラム２ａ〜２ｄ上に形成される各静電潜像に各色のトナーを付着させてトナー像として現像（可視像化）する。現像装置４ａ〜４ｄによる現像方法としては、例えばトナー粒子に対して磁性キャリアを混合したものを現像剤として用いて磁気力によって搬送し、各感光体ドラム２ａ〜２ｄに対して接触状態で現像する２成分接触現像法を用いることができる。

転写ローラ３４ａ〜３４ｄは弾性部材で構成されており、各転写部Ｔａ〜Ｔｄのニップ部にて無端ベルト状の転写材搬送ベルト（以下、転写ベルトという）３１を介して各感光体ドラム２ａ〜２ｄに当接している。ここで、転写ローラ３４ａ〜３４ｄ、及び転写材搬送ベルト３１は、本発明に係る転写手段を構成している。尚、転写ローラ３４の代わりとして、トナー像を転写材に転写する際に高圧が印加され、かつ転写ベルト３１に対して当接する転写ブレードを適用してもよい。

ドラムクリーニング装置５ａ〜５ｄは、ブレード部材によって感光体ドラム２ａ〜２ｄ表面にそれぞれ残った転写残トナーを除去して回収する。

露光装置６ａ〜６ｄは、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザ光がレーザ出力部（不図示）から出力される。そして、高速回転するポリゴンミラー（不図示）等を介して各感光体ドラム２ａ〜２ｄ表面を露光することにより、各帯電器３ａ〜３ｄで帯電された各感光体ドラム２ａ〜２ｄ表面に画像情報に応じた各色の静電潜像を形成する。

転写ベルト３１は、テンションローラ３２、駆動ローラ３３間に張架されており、駆動ローラ３３の駆動によって矢印方向（反時計回り）に回転（移動）される。転写ベルト３１は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリ
デン樹脂フィルム等のような誘電体樹脂によって構成されている。

また、転写ベルト３１の転写材搬送方向の下流側には、定着部が設けられている。定着部では、熱源４６を内包する定着部材としての定着ローラ４１と、加圧部材としての加圧ローラ４２とを有する定着手段４０が設置されている。

次に、上記した画像形成装置による画像形成動作について説明する。

画像形成開始信号が発せられると、所定のプロセススピードで回転駆動される各画像形成部１ａ〜１ｄの各感光体ドラム２ａ〜２ｄは、それぞれ帯電器３ａ〜３ｄによって一様に負極性に帯電される。そして、露光装置６ａ〜６ｄは、出力画像の画像信号をレーザ出力部（不図示）にて光信号にそれぞれ変換し、変換された光信号であるレーザ光は帯電された各感光体ドラム２ａ〜２ｄ上をそれぞれ走査露光して静電潜像を形成する。

そして、先ず感光体ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、感光体ドラム２ａの帯電極性（負極性）と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４ａによりイエローのトナーを付着させて、トナー像として可視像化する。

そして、感光体ドラム２ａ上のトナー像先端が感光体ドラム２ａと転写ローラ３４ａ間の転写部Ｔａに移動されるタイミングに合わせて、給送カセット２１から転写材搬送ガイド２３を通して給送される転写材Ｐが、レジストローラ２４により転写部Ｔａに搬送される。そして、転写部Ｔａに搬送された転写材Ｐに、転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された転写ローラ３４ａによりイエローのトナー像が転写材Ｐ上に転写される。

イエローのトナー像が転写された転写材Ｐは、転写材搬送ベルト３１によって画像形成部１ｂに移動される。そして、画像形成部１ｂと転写ローラ３４ｂによって構成された転写部Ｔｂにおいても、前記同様にして感光体ドラム２ｂに形成されたマゼンタのトナー像が、転写材Ｐ上のイエローのトナー像上に重ね合わせて、転写される。

以下、同様にして転写材Ｐ上に重畳転写されたイエロー，マゼンタのトナー像上に、画像形成部１ｃ，１ｄの感光体ドラム２ｃ，２ｄで形成されたシアン、ブラックのトナー像を各転写部Ｔｃ，Ｔｄにて順次重ね合わせる。このようにして、フルカラーのトナー像を転写材Ｐ上に形成する。

フルカラーのトナー像が形成された転写材Ｐは、搬送ガイド３５によって定着手段４０に搬送され、定着ローラ４１と加圧ローラ４２間の定着ニップでフルカラーのトナー像を加熱・加圧して転写材Ｐ表面に熱定着する。その後、排出部としての排出ローラ４７によって排出トレイ５１上に排出され一連の画像形成動作を終了する。

上記した画像を感光体ドラムから転写材に転写した際において、各感光体ドラム２ａ〜２ｄ上に残留している転写残トナーは、各ドラムクリーニング装置５ａ〜５ｄによってそれぞれ除去されて回収される。

モノクロ画像出力時は、上記の画像形成プロセスをブラック色の画像を形成する画像形成部１ｄにおいてのみ行う。

（本実施の形態の特徴的部分）
次に、図１を用いて本実施の形態の特徴的な部分について説明する。

図１は、図２における定着手段４０周辺の拡大図である。

本実施の形態においては、図１に示すように、線分Ｌ３と線分Ｌ４とのなす角度Ａ１は、装置本体内側、本実施の形態においては定着ローラ４１側を内角として１８０°以下に構成されている。ここで、線分Ｌ３は、加圧ローラ４２に対して定着ローラ４１が矢印Ｆの方向に押圧されて構成される定着ニップＦｎと、連続して配置された画像形成部のうち転写材搬送方向最下流の画像形成部における転写ニップＴｄとを結ぶ線分である。また、線分Ｌ４は、定着ニップＦｎと、排出ローラ４７ａ，４７ｂによって形成される排出ローラニップＤｎとを結ぶ線分である。

角度Ａ１は、具体的には、装置本体高さと各ユニットの内蔵部品量を鑑みて９０°〜１６０°が望ましい。

また、線分Ｌ３と線分Ｌ４はそれぞれ、定着ローラ４１と加圧ローラ４２との略回転中心を結ぶ中心線に略垂直な直線Ｂに対して、装置本体内側、本実施の形態においては定着ローラ４１側に傾斜して設けられている。そして、線分Ｌ３と直線Ｂとのなす角度Ａ２は、５°〜４５°であることが望ましい。また、線分Ｌ４と直線Ｂとのなす角度Ａ３は、５°〜４５°であることが望ましい。

一方、図１に示すように、転写材搬送経路長さＬ１と、転写材搬送経路長さＬ２とを合計した長さは、搬送可能な封筒の最小サイズよりも短く設定されている。ここで、転写材搬送経路長さＬ１は、定着前搬送ガイド３５によって規定される、転写ニップＴｄから定着ニップＦｎまでの転写材搬送経路の長さである。また、転写材搬送経路長さＬ２は、排出前搬送ガイド４８ａ，４８ｂによって規定される、定着ニップＦｎから排出ローラニップＤｎまでの転写材搬送経路の長さである。

一方、加圧ローラ４２に対する定着ローラ４１の当接圧Ｆは、当接圧調整手段により、複数の当接圧が実現できるように構成されている。

図３は、本実施の形態に係る加圧力（当接圧）調整手段の模式図である。

加圧板４６は回動中心４６ａにおいて回動可能なように構成され、定着ローラ支持部４６ｂにおいて定着ローラ４１と接続され、加圧板４６の回動に定着ローラ４１が追従するように構成されている。

一方、加圧板４６は、付勢手段としての加圧バネ４５の押圧（加圧）を受け、定着ローラ４１を加圧ローラ４２に付勢し定着ニップＦｎ１を形成している。この時、加圧力調整手段としての加圧調整カム４３は加圧板４６には接触しておらず、加圧バネ４５の設定及び加圧板４６のレバー比によって加圧力が決定される。加圧調整カム４３、加圧バネ４５、加圧板４６は定着ローラ４１の両端部に一対となって配置されている。この状態の加圧力としては１０ｋｇ〜１００ｋｇが適切である。

次に、加圧調整カム４３のカムプロファイルを図４にて示す。図４は加圧調整カム４３の拡大図である。

加圧調整カム４３は回転中心４４を中心にして回転するように構成され、そのカム面には２個所の平らな面すなわち平面４３ａ及び平面４３ｂが設けられている。回転中心４４から各平面までの距離は、平面４３ａの方が平面４３ｂより遠くに設定されている。

さらに、加圧調整カム４３の回転によって異なる当接圧を実現している状態を、図５，
図６を用いて説明する。

図５は、加圧調整カムの平面４３ａが加圧板４６に対して作用している状態を示している。この時、平面４３ａは加圧調整カム４３の回転中心４４から最も遠い部分である為、加圧ローラ４２に対する定着ローラ４１の当接量は最小になる。従って、定着ニップＦｎ２は最小ニップ幅を実現し、当接圧も最小となる。

この図５に示す状態においては、定着内で紙詰り（ジャム）が発生した場合に紙詰りを回復する作業を容易にしたり、長時間未使用のまま、通常加圧することによる加圧ローラに発生する凹みを防止したりすることが出来る。このため、紙詰り発生時や電源ＯＦＦ時等に選択される。

次に、図６では、加圧調整カムの平面４３ｂが加圧板４６に対して作用している状態（第２加圧モード）を示している。

平面４３ｂは、平面４３ａと比較すると回転中心４４に近い位置に設けられている為、図５に示す定着ニップＦｎ２より大きく、図３に示す通常時（第１加圧モード）の定着ニップＦｎ１よりは小さくなるように設定され、当接圧も通常時の当接圧より小さくなる。この状態の加圧力としては、５ｋｇ〜５０ｋｇが望ましく、通常の加圧力に対して１／３〜４／５程度が望ましい。

封筒に画像形成を行う際には、定着部において通常の加圧力よりも低い加圧力が作用する状態、すなわち、この図６に示す状態を選択することとしている。

また、図６に示す状態において定着性を確保する為に、熱源を有する定着ローラ４１の温度は、通常状態よりも５℃〜３０℃高めに設定されている。

ここで、加圧調整カム４３の封筒搬送状態等への切り替えは、加圧調整カム４３に命令を下す制御手段Ｃにより行われる。制御手段Ｃは、ユーザが表示パネル等で指定した場合、もしくは給送ユニットに設置されている封筒検知手段等により、封筒搬送状態に移行すべきと判断された場合に、加圧調整カム４３を制御する。

以上のような構成において、画像形成部から転写材搬送方向下流の搬送経路が屈曲しており、かつ画像形成部から定着部及び排出部に至る搬送経路長さも極力短くすることによって、画像形成装置の小型化を実現することができる。

一方、定着器４０においては、調整機構により定着ローラ４１と加圧ローラ４２との間の当接圧を複数の異なる当接圧に設定することが可能となっている。このため、封筒を搬送・定着する際には、当接圧を軽減することができるので、封筒に強いストレスを与えることがない。これにより、転写材搬送経路が屈曲していることに起因して封筒の撓みが発生しても、シワの発生を無くす、若しくは大幅に低減することが出来、高品位な画像を出力することができる。

従って、装置本体の小型化と、出力画像の高品質化を両立させた画像形成装置を提供することが出来る。

なお、本実施の形態では、定着ローラ４１の加圧状態を３段階で示したが、これに限るものではなく、２段階であっても、逆にさらに細分化されていてもよい。また、像担持体としては、円筒ドラム状の電子写真感光体について示したが、これに限らず、無端ベルト状であってもよい。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の定着部周辺の概略断面図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略断面図である。 本発明の実施の形態の定着部の通常の加圧状態を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態の定着部の加圧調整カムを説明するための模式図である。 本発明の実施の形態の定着部のジャム処理時等の加圧状態を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態の定着部の封筒搬送時の加圧状態を示す概略断面図である。 従来例である画像形成装置の概略断面図である。 封筒に発生するシワの発生メカニズムを説明する模式図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 画像形成部
２０ 給送ユニット
４０ 定着手段
４７ 排出ローラ対
Ｌ１ 転写ニップＴｄから定着ニップＦｎに至る転写材搬送経路長さ
Ｌ２ 定着ニップＦｎから排出ローラニップＤｎに至る転写材搬送経路長さ
Ｌ３ 転写ニップＴｄと定着ニップＦｎとを結んだ線分
Ｌ４ 定着ニップＦｎと排出ローラニップＤｎを結んだ線分
Ａ１ Ｌ３とＬ４が成す内角度

Claims (1)

1. トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体と共にトナー像を転写材に転写する転写ニップ部を形成する転写部材と、定着部材と、前記定着部材と共に転写材上のトナー像を転写材に定着する定着ニップ部を形成する加圧部材と、前記定着ニップ部の転写材搬送方向下流にあり、定着された転写材を搬送する搬送ニップ部を形成する一対のローラ対と、を有し、
   前記転写ニップ部から前記搬送ニップ部までの転写材の搬送経路は、前記定着ニップ部を転写材搬送方向上流側に延長した仮想面を基準に前記加圧部材が配置されている領域とは反対の前記定着部材が配置されている領域に前記転写ニップ部があり、前記定着ニップ部を転写材搬送方向下流側に延長した仮想面を基準に前記加圧部材が配置されている領域とは反対の前記定着部材が配置されている領域に前記搬送ニップ部がある湾曲した形状であり、前記転写ニップ部から前記搬送ニップ部までの搬送経路の長さは、装置で搬送可能な最小サイズの封筒の搬送方向の長さよりも短い画像形成装置において、
   前記定着ニップ部の加圧力を、第１の加圧力と、前記第１の加圧力よりも加圧力の小さい第２の加圧力と、に切り替える加圧力調整手段を有し、
   前記加圧力調整手段は、転写材が封筒の場合、前記定着ニップ部の加圧力を、前記定着部材を前記加圧部材から離れる方向に移動させることによって前記第１の加圧力から前記第２の加圧力に切り替えることを特徴とする画像形成装置。

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