JP6269466B2 - 定着装置、及び、定着装置を備える画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置、及び、定着装置を備える画像形成装置に関する。

電子写真式や静電記録方式の画像形成装置に内蔵される定着装置は、前工程においてトナー像が形成されたシートを、加熱ローラと加圧ローラの２本のローラの間（以下「定着ニップ部」と記す）に挟んで通過させることにより、当該シートを加圧及び加熱してトナー像を定着させる。
上記定着装置において、シートの先頭が定着ニップ部に到達する前に、加圧ローラに接触すると、加圧ローラが弾性層を有するのでシートが引っ掛かりやすいため、シートに皺が発生することがある。

このような皺の発生は、定着ニップ部の上流側で、搬送ガイドにより搬送されているシートの先頭を加熱ローラ寄りの位置へ案内することによって、防止することができることが知られている。
また、比較的薄い腰の弱いシートがカールしている場合に、皺の発生を防止するとともに、厚手のシートを使用する場合に、シートの先端がガイド手段と衝突してトナー画像に乱れが発生することを緩和するという定着装置が特許文献１に開示されている。

特開２００３−３４５１５４号公報

しかしながら、上記従来の定着装置では、シートの最後尾が搬送ガイドを抜けた際に、シートの最後尾が加圧ローラ側に跳ねることにより、画像不良が発生することがあるという問題がある。
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであって、シートの走行を補助する搬送ガイドを備える定着装置において、シートの最後尾が加圧ローラ側に跳ねることによって発生する画像不良を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の定着装置は、トナー像が形成されたシートを加圧及び加熱し、トナーをシートに溶着させてトナー像を定着させる定着装置であって、発熱体を内部に備える加熱部材と、前記加熱部材へ押し付けて、前記加熱部材との間に定着ニップ部を確保するように設けられた弾性層を有する加圧部材と、前記トナー像が形成されたシートの搬送経路において、前記定着ニップ部よりも上流に位置し、前記シートの走行を補助する搬送ガイドとを備え、前記搬送ガイドは、前記シートの先頭を、前記加熱部材寄りの先端位置へ案内する第１ガイド部と、前記シートの最後尾を、前記先端位置から、少なくとも前記加熱部材及び前記加圧部材のどちらにも寄らない中間位置まで案内する第２ガイド部とを有することを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、上記記載の定着装置を備える。

上記構成の定着装置によれば、シートの最後尾が、第１ガイド部を抜けた後に第２ガイド部によって徐々に加圧ローラ方向に案内される。よって、シートの最後尾が加圧ローラ側に跳ねることによって発生する画像不良を抑制することができる。

ここで、前記第２ガイド部は、前記第１ガイド部よりも、表面の動摩擦係数が高いことを特徴とすることもできる。
これにより、シートの最後尾が、表面の動摩擦係数が高い第２ガイド部によってより穏やかに案内される。

ここで、前記第１ガイド部は、前記先端位置よりも前記シートの搬送経路の上流側から前記先端位置まで続く斜面であり、前記第２ガイド部は、前記先端位置から前記中間位置まで続く階段であることを特徴とすることもできる。
これにより、シートの最後尾が、階段によって穏やかに案内される。

ここで、前記第１ガイド部は、前記先端位置よりも前記シートの搬送経路の上流側から前記先端位置まで続く斜面であり、前記第２ガイド部は、前記加熱部材の回転軸方向に長い突起又は溝を有することを特徴とすることもできる。
これにより、シートの最後尾が、突起又は溝によって穏やかに案内される。

ここで、前記第２ガイド部は、前記先端位置から前記加熱部材までの距離と、前記中間位置から前記加熱部材までの距離とが等しいことを特徴とすることもできる。
これにより、第２ガイド部を全般的に加熱部材に接近させることができるので、より確実にシートの最後尾が加圧部材側に跳ねることを防止することができる。

ここで、前記第１ガイド部と、前記第２ガイド部とは、前記先端位置において繋がっており、前記第１ガイド部と、前記第２ガイド部との繋ぎ目部分は、鏡面加工されていることを特徴とすることもできる。
これにより、上記繋ぎ目部分がシートと擦れる際の摩擦を軽減することができるので、シートが繋ぎ目部分に引っ掛かり難くなるとともに、シートを痛め難い。またシートと擦れることによる上記繋ぎ目部分の摩耗を抑制することができるので、搬送ガイドの耐久性が向上する。

本実施形態に係る画像形成装置の概要を示す図である。 本実施形態の対策を施していない比較対象の定着装置の周辺を拡大した図である。 比較対象の搬送ガイドの外観を示す斜視図である。 比較対象の搬送ガイドを定着ローラの回転軸の軸心方向から見た図である。 本実施形態の定着装置の周辺を拡大した図である。 本実施形態の搬送ガイドの外観を示す斜視図である。 本実施形態の搬送ガイドを定着ローラの回転軸の軸心方向から見た図である。 変形例１の搬送ガイドの外観を示す斜視図である。 変形例１の搬送ガイドを、定着ローラの回転軸の軸心方向から見た図である。 変形例２の搬送ガイドを、定着ローラの回転軸の軸心方向から見た図である。 変形例３の搬送ガイドを、定着ローラの回転軸の軸心方向から見た図である。

［実施形態１］
＜概要＞
本実施形態の画像形成装置は、搬送ガイドを備える定着装置において、搬送ガイドによりシートの先頭を加熱ローラ寄りの位置へ案内することによって、シートの先頭が定着ニップ部に到達する前に加圧ローラに先に接触してシートに皺が発生することを防止するとともに、シートの最後尾を、加熱ローラ方向へ案内することによって、シートの最後尾が加圧ローラ側に跳ねることによって発生する画像不良を抑制するものである。

＜全体構成＞
図１は、本実施形態に係る画像形成装置１の概要を示す図である。画像形成装置１は、複写機能付きのモノクロプリンタであり、本体ハウジング部１１、スキャナハウジング部１２、連結ハウジング部１３及び胴内排紙部１４を含む。
本体ハウジング部１１は、画像形成装置１の下方に位置し、給紙カセット１５、手差しトレイ１６、画像形成ユニット２０、ピックアップローラ１５１、給紙ローラ対１５２及びレジストローラ対１５３を備える。

給紙カセット１５は、原稿シートＳを収容する。ピックアップローラ１５１は、給紙カセット１５内の原稿シートＳを上から１枚ずつ繰り出す。給紙ローラ対１５２は、原稿シートＳをメイン搬送路Ｐ１の上流端へ送り出す。レジストローラ対１５３は、原稿シートＳを画像形成ユニッ２０へ送り出す。
手差しトレイ１６は、手差し給紙の際に手差し原稿シートを供給する。手差しトレイ１６に載置された手差し原稿シートは、メイン搬送路Ｐ１の上流端に送り出される。ここでメイン搬送路Ｐ１は、給紙ローラ対１５２から胴内排紙部１４に至るまでの原稿シートＳ及び手差し原稿シートの搬送路であり、また反転搬送路Ｐ２は、両面印刷の際にシートを反転させるために用いる搬送路である。

画像形成ユニット２０は、感光体ドラム２１、帯電装置２２、露光装置２３、現像装置２４、トナーコンテナ２５、転写ローラ２６、クリーニング装置２７及び除電器２８を含み、原稿シートＳ上や手差し原稿シート上にトナー像を形成する。
感光体ドラム２１は、回転軸を中心に回転し、静電潜像及びトナー像が形成される周面を備える。帯電装置２２は、感光体ドラム２１の周面を均一に帯電させる。露光装置２３は、感光体ドラム２１の周面にレーザー光を照射して静電潜像を形成する。現像装置２４は、感光体ドラム２１の周面にトナーを供給する現像ローラ２４Ａを含み、感光体ドラム２１上に形成された静電潜像を現像する。トナーコンテナ２５は、現像装置２４に補給されるトナーを貯蔵する。転写ローラ２６は、感光体ドラム２１との間に転写ニップ部を形成し、感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を原稿シートＳや手差し原稿シートに転写する。クリーニング装置２７は、トナー像転写後の感光体ドラム２１の周面を清掃する。除電器２８は、トナー像転写後の感光体ドラム２１の周面を除電光を照射して除電する。

スキャナハウジング部１２は、画像形成装置１の上方に位置し、スキャナユニット１７を収容しており、スキャナユニット１７の上面に嵌め込まれているコンタクトガラス（図示せず）、押さえカバー１８及び操作パネル１９を備える。
スキャナユニット１７は、撮像素子、光源、ミラー及びレンズ（いずれも図示せず）等を含み、コンタクトガラス上に置かれた読み取り対象物（以下「原稿」と記す）上の画像に当該光源の光を照射し、反射光をミラー及びレンズにより撮像素子に導くことによって光学的に読み取り、画像データを生成する。

押さえカバー１８は、コンタクトガラス上に置かれた原稿の浮き上がりを抑えるとともに、余計な外光が入らないように原稿及びコンタクトガラスを覆う。
操作パネル１９は、スキャナハウジング部１２の前方に露出しており、ＬＣＤタッチパネル及びテンキーを含み、画像形成装置１に対する各種の操作をユーザから受け付ける。
連結ハウジング部１３は、本体ハウジング部１１とスキャナハウジング部１２との間に配置されており、定着装置３０を収容しており、第１シート排出口１５５及び第２シート排出口１５６を備える。

定着装置３０は、定着ローラ３１、加圧ローラ３２及びシート搬送ローラ１５４を含み、画像形成ユニット２０においてトナー像が形成されたシートを、定着ローラ３１と加圧ローラ３２の２本のローラ間（以下「定着ニップ部Ｎ」と記す）に挟んで通過させることにより加圧及び加熱し、トナーをシートに溶着させてトナー像を定着させる。
定着ローラ３１は、金属製の円筒形の内部に、ハロゲンヒーター等の発熱体を備える加熱部材である。

加圧ローラ３２は、定着ローラ３１へ押し付けて、定着ローラ３１との間に定着ニップ部Ｎを確保するように設けられた弾性層を有する加圧部材であり、円筒形の鋼鉄やアルミニウムのパイプ等の芯軸の外周にシリコンゴム等の弾性断熱層とフッ素樹脂等による離型層等が積層されている。本実施形態では、定着ローラ３１に回転駆動力を与え、加圧ローラ３２は定着ローラ３１の回転によって従動回転している。
さらに定着装置３０は、定着ニップ部Ｎよりも上流に位置する搬送ガイド４０（図１に記載なし）を備える。搬送ガイド４０は、画像形成ユニット２０によりトナー像が形成されたシートの搬送経路において、シートの走行を補助する。搬送ガイド４０の詳細については後述する。

胴内排紙部１４は、画像形成後のシートが排出される胴内空間であり、本体ハウジング部１１の上面、スキャナハウジング部１２の下面、及び連結ハウジング部１３の左面で囲まれており、第１シート排出口１５５から排出される画像形成済みのシートが蓄積される胴内排紙トレイ１４１と、第２シート排出口１５６から排出される画像形成済みのシートが蓄積されるサブ排紙トレイ１４２とを有する。

＜搬送ガイドの詳細＞
図２は、本実施形態の対策を施していない比較対象の定着装置の周辺を拡大した図である。
図２に示すように比較対象の定着装置は、定着ローラ３１、加圧ローラ３２及び比較対象の搬送ガイド９０を備える。
図３は、比較対象の搬送ガイド９０の外観を示す斜視図である。
図４は、比較対象の搬送ガイド９０を定着ローラの回転軸の軸心方向から見た図である。

図２〜４に示すように、搬送ガイド９０は、ガイド部９１を有する。
ガイド部９１は、シートの先頭を、定着ローラ３１寄りの先端位置Ａ’へ案内する部分であり、具体的には、先端位置Ａ’よりもシートの搬送経路の上流側Ｂ’から先端位置Ａ’まで続く斜面である。

比較対象の定着装置では、シートの最後尾が搬送ガイド９０の先端位置Ａ’を抜けた際に、シートの最後尾が加圧ローラ３２側に跳ねることにより、画像不良が発生することがあるという問題がある。

図５は、本実施形態の定着装置３０の周辺を拡大した図である。
図５に示すように本実施形態の定着装置３０は、定着ローラ３１、加圧ローラ３２及び搬送ガイド４０を備える。
図６は、本実施形態の搬送ガイド４０の外観を示す斜視図である。
図７は、本実施形態の搬送ガイド４０を定着ローラの回転軸の軸心方向から見た図である。

図５〜７に示すように、搬送ガイド４０は、第１ガイド部４１及び第２ガイド部４２を有する。
第１ガイド部４１は、比較対象のガイド部９１と同様に、シートの先頭を、定着ローラ３１寄りの先端位置Ａへ案内する部分であり、具体的には、先端位置Ａよりもシートの搬送経路の上流側Ｂから先端位置Ａまで続く斜面である。

ここで、先端位置Ａとは、定着ニップ部Ｎの中央における定着ローラ３１の接線Ｄ（図５中の破線）よりも定着ローラ３１寄りで、かつ、接線Ｄから最も離れた位置である。また、上流側Ｂは、先端位置Ａよりも接線Ｄに近い。ここで、第１ガイド部４１と第２ガイド部４２とは、先端位置Ａにおいて繋がっている。

第２ガイド部４２は、シートの最後尾を、先端位置Ａから、少なくとも定着ローラ３１及び加圧ローラ３２のどちらにも寄らない中間位置Ｃまで案内する部分であり、具体的には、先端位置Ａから中間位置Ｃまで続く斜面である。この斜面は、定着ローラ３１の回転軸の軸心方向から見たときに、ここでは直線状をしているが、定着ローラ３１から離れる方向に凸の曲線状であってもよい。
中間位置Ｃとは、接線Ｄ上、かつ先端位置Ａよりもシートの搬送経路の下流側である。ここで、中間位置Ｃは、シートの厚み、シートの搬送速度、シートの搬送方向（水平、垂直方向）等により規定されるが、シートの最後尾が先端位置Ａを離れる際に、シートの最後尾が加圧ローラ側に跳ねるのを規制するできる位置であればよい。換言すると、第２ガイド部４２は、シートの最後尾が加圧ローラ側に跳ねるのを規制しながら、シートの最後尾を定着ニップ部Ｎに供給するように案内するためのものである。

なお、先端位置Ａから定着ローラ３１の外周面までの距離と、中間位置Ｃから定着ローラ３１の外周面までの距離とが等しいことが好ましい。このようにすれば、第２ガイド部４２を全般的に定着ローラ３１に接近させることができるので、より確実にシートの最後尾が加圧ローラ３２側に跳ねることを防止することができる。

また、第２ガイド部４２は、第１ガイド部４１よりも、表面の動摩擦係数が高いことが好ましい。このようにすれば、シートの最後尾が、表面の動摩擦係数が高い第２ガイド部４２によってより穏やかに案内される。

また、第１ガイド部４１と第２ガイド部４２との繋ぎ目部分は、鏡面加工されていることが好ましい。このようにすれば、上記繋ぎ目部分がシートと擦れる際の摩擦を軽減することができるので、シートが繋ぎ目部分に引っ掛かり難くなるとともに、シートを痛め難い。またシートと擦れることによる上記繋ぎ目部分の摩耗を抑制することができるので、搬送ガイド４０の耐久性が向上する。

以上のように、本実施形態の定着装置によれば、シートの最後尾が、第１ガイド部４１を抜けた後に第２ガイド部４２によって徐々に加圧ローラ３２方向に案内される。よって、シートの最後尾が加圧ローラ３２側に跳ねることによって発生する画像不良を抑制することができる。

［変形例１］
図８は、変形例１の搬送ガイド５０の外観を示す斜視図である。
図９は、変形例１の搬送ガイド５０を、定着ローラ３１の回転軸の軸心方向から見た図である。

図８、９に示すように、搬送ガイド５０は、第１ガイド部４１及び第２ガイド部５１を有する。
第２ガイド部５１は、先端位置Ａから中間位置Ｃまで続く階段である。なお、先端位置Ａ及び中間位置Ｃは、実施形態で説明した先端位置Ａ及び中間位置Ｃと同じである。この場合、階段の１つの段差の大きさは、０ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲が好ましい。この範囲の段差だと、シートの最後尾が跳ねる量（距離）を小さくでき、画像不良を生じないからである。

以上のように、変形例１の定着装置によれば、シートの最後尾が、階段によって穏やかに案内される。
ここの階段は、同じ段差であるが、例えば、中間位置Ｃに近づくに従って、段差が小さくなってもよいし、段差が大きくなったり小さくなったりしてもよい。また、階段は、定着ローラ３１の回転軸の軸心方向から見たときに、直線状の面に設けられているが、定着ローラ３１から離れる方向に凸の曲線状の面に設けられてもよい。

［変形例２］
図１０は、変形例２の搬送ガイド６０を、定着ローラの回転軸の軸心方向から見た図である。
図１０に示すように、搬送ガイド６０は、第１ガイド部４１及び第２ガイド部６１を有する。なお、先端位置Ａ及び中間位置Ｃは、実施形態で説明した先端位置Ａ及び中間位置Ｃと同じである。

第２ガイド部６１は、定着ローラ３１の回転軸方向に長い突起６２を有する。この場合、突起６２の大きさは、０ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲が好ましい。この範囲の大きさだと、シートの最後尾が跳ねる量（距離）を小さくでき、画像不良を生じないからである。また突起６２の形状は、ここでは半円状をしているが、三角形、台形等の他の形状であってもよい。
以上のように、変形例２の定着装置によれば、シートの最後尾が、突起６２によって穏やかに案内される。

ここの突起６２は、同じ大きさであるが、例えば、中間位置Ｃに近づくに従って、突起が小さくなってもよいし、突起が大きくなったり小さくなったりしてもよい。また、突起は、定着ローラ３１の回転軸の軸心方向から見たときに、直線状の面に設けられているが、定着ローラ３１から離れる方向に凸の曲線状の面に設けられてもよい。

［変形例３］
図１１は、変形例３の搬送ガイド７０を、定着ローラの回転軸の軸心方向から見た図である。
図１１に示すように、搬送ガイド７０は、第１ガイド部４１及び第２ガイド部７１を有する。なお、先端位置Ａ及び中間位置Ｃは、実施形態で説明した先端位置Ａ及び中間位置Ｃと同じである。

第２ガイド部７１は、定着ローラ３１の回転軸方向に長い溝７２を有する。この場合、溝７２の深さは、０ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲が好ましい。この範囲の深さだと、シートの最後尾が跳ねる量（距離）を小さくでき、画像不良を生じないからである。また溝７２の形状は、ここでは半円状をしているが、三角形、台形等の他の形状であってもよい。
以上のように、変形例３の定着装置によれば、シートの最後尾が、溝７２によって穏やかに案内される。

本発明は、画像形成装置に適用することができる。本発明によって、シートへの皺の発生及び画像不良を抑制することができ、その産業的利用価値は極めて高い。

１ 画像形成装置
２０ 画像形成ユニット
３０ 定着装置
３１ 定着ローラ
３２ 加圧ローラ
４０、５０、６０、７０ 搬送ガイド

Claims (6)

1. トナー像が形成されたシートを加圧及び加熱し、トナーをシートに溶着させてトナー像を定着させる定着装置であって、
   発熱体を内部に備える加熱部材と、
   前記加熱部材へ押し付けて、前記加熱部材との間に定着ニップ部を確保するように設けられた弾性層を有する加圧部材と、
   前記トナー像が形成されたシートの搬送経路において、前記定着ニップ部よりも上流に位置し、前記シートの走行を補助する搬送ガイドとを備え、
   前記搬送ガイドは、
   前記シートの先頭を、前記加熱部材寄りの先端位置へ案内する第１ガイド部と、
   前記シートの最後尾を、前記先端位置から、少なくとも前記加熱部材及び前記加圧部材のどちらにも寄らない中間位置まで案内する第２ガイド部とを有し、
   前記第２ガイド部は、
   前記第１ガイド部よりも、表面の動摩擦係数が高いことを特徴とする定着装置。
2. トナー像が形成されたシートを加圧及び加熱し、トナーをシートに溶着させてトナー像を定着させる定着装置であって、
   発熱体を内部に備える加熱部材と、
   前記加熱部材へ押し付けて、前記加熱部材との間に定着ニップ部を確保するように設けられた弾性層を有する加圧部材と、
   前記トナー像が形成されたシートの搬送経路において、前記定着ニップ部よりも上流に位置し、前記シートの走行を補助する搬送ガイドとを備え、
   前記搬送ガイドは、
   前記シートの先頭を、前記加熱部材寄りの先端位置へ案内する第１ガイド部と、
   前記シートの最後尾を、前記先端位置から、少なくとも前記加熱部材及び前記加圧部材のどちらにも寄らない中間位置まで案内する第２ガイド部とを有し、
   前記第１ガイド部は、
   前記先端位置よりも前記シートの搬送経路の上流側から前記先端位置まで続く斜面であり、
   前記第２ガイド部は、
   前記先端位置から前記中間位置まで続く階段であることを特徴とする定着装置。
3. トナー像が形成されたシートを加圧及び加熱し、トナーをシートに溶着させてトナー像を定着させる定着装置であって、
   発熱体を内部に備える加熱部材と、
   前記加熱部材へ押し付けて、前記加熱部材との間に定着ニップ部を確保するように設けられた弾性層を有する加圧部材と、
   前記トナー像が形成されたシートの搬送経路において、前記定着ニップ部よりも上流に位置し、前記シートの走行を補助する搬送ガイドとを備え、
   前記搬送ガイドは、
   前記シートの先頭を、前記加熱部材寄りの先端位置へ案内する第１ガイド部と、
   前記シートの最後尾を、前記先端位置から、少なくとも前記加熱部材及び前記加圧部材のどちらにも寄らない中間位置まで案内する第２ガイド部とを有し、
   前記第１ガイド部は、
   前記先端位置よりも前記シートの搬送経路の上流側から前記先端位置まで続く斜面であり、
   前記第２ガイド部は、
   前記加熱部材の回転軸方向に長い突起又は溝を有することを特徴とする定着装置。
4. 前記第２ガイド部は、
   前記先端位置から前記加熱部材までの距離と、前記中間位置から前記加熱部材までの距離とが等しいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記第１ガイド部と、前記第２ガイド部とは、前記先端位置において繋がっており、
   前記第１ガイド部と、前記第２ガイド部との繋ぎ目部分は、鏡面加工されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置を備える画像形成装置。

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