JPH0789660A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特別なカール取り機構を設けることなく、定
着後の記録媒体のカールを矯正することが可能な画像形
成装置を提供する。 【構成】 画像形成した記録媒体の画像を加熱して定着
させる定着手段を有する画像形成装置において、前記定
着手段は、耐熱性フィルムを加圧部材で加熱部材に圧接
させると共に走行させ、前記耐熱性フィルムと前記加圧
部材の間に形成されるニップ部に前記記録媒体を挟み込
んで前記耐熱性フィルムと共に走行させるように構成
し、前記定着手段よりも記録媒体の搬送方向下流側に近
傍に、前記定着手段を通過した記録媒体を、前記定着手
段を通過するときにカールした方向と逆方向にカールさ
せるように反転搬送するための反転搬送経路を設けたこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加熱部材に耐熱フィルム
を加圧部材により圧接させるような定着手段を用いた画
像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日、広く使用されている電子写真方式
の画像形成装置は、感光体ドラムを回転させてトナー像
を形成し、この感光体ドラムの回転に同期するように記
録媒体を搬送すると共に、前記トナー像を記録媒体に転
写し、これを定着手段により加熱定着させて機外へ排出
する方式である。

【０００３】このような装置にあっては、最近まで定着
手段として、図５に示すように、金属中空パイプ状の定
着ローラ50内にハロゲンヒータ51を設け、更に弾性ロー
ラ52を定着ローラ50に押圧させて回転させるような構成
であった。

【０００４】しかしながら、前記定着構成にあっては、
弾性ローラ52が定着ローラ50に押圧されるため、そのニ
ップ部は図５のＡ部に示すように下へ凸となるため、定
着手段を通過した記録媒体は下へ凸方向のカール（記録
面方向のカール：以下「プラスカール」という）が発生
する。更にフェイスダウン排出を行うような場合、定着
手段で熱せられた記録媒体が反転経路によって屈曲させ
られるため、更にプラスカールが発生するため、排出ロ
ーラ53部のカール取り機構により、記録面と反対側のカ
ール（以下「マイナスカール」という）を付与すること
でカールを矯正していた。

【０００５】しかし、前記構成にあっては以下のような
課題があった。 カール取り機構による部品点数が増加してコストアッ
プとなる。 カール取り機構による搬送負荷の増加に伴い、負荷ト
ルクをアップさせなければならない。 ２箇所で大きく発生するカールを１箇所のカール取り
機構で除去しようとしても、完全には除去出来ない。 カール取り機構で記録媒体を逆側へ屈曲させるための
押圧力が大きいため、排出ローラ53のローラ軸は丈夫な
金属軸と、それに伴うアース板が必要となり、装置の軽
量化、コストダウン化が困難となる。

【０００６】ところで、今までのローラ式定着方式に代
わって、図６に示すように、平板状セラミックヒータ60
に耐熱フィルム61を加圧ローラ62により押圧して走行さ
せ、耐熱フィルム61と加圧ローラ62の間で形成されるニ
ップ部に記録媒体63を挟み込み、耐熱フィルム61と共に
走行させて定着させる定着方式（以下「サーフ定着方
式」という）を搭載した画像形成装置が開発され、未使
用時のヒータを完全オフして電力を節約し、クイックス
タート、ウエイトタイムレス等、多くの優れた性能を有
するものがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たサーフ定着方式では、図６に示すように、記録媒体63
の記録面が平板状セラミックヒータ60、非記録面側が弾
性加圧ローラ62となるために、ニップ形状としては上に
凸となる。つまり、定着手段で発生するカールは、記録
面とは逆のマイナスカールとなり、従来のローラ式定着
手段を用いた場合のカール取り機構をそのまま用いる
と、カールを取り過ぎて排出トレイへ排出される記録媒
体に大きなマイナスカールが発生すると共に、排出トレ
イ上へ記録媒体が整列出来ないという課題があった。

【０００８】本発明は従来の前記課題を解決するもので
あり、その目的とするところは、特別なカール取り機構
を設けることなく、定着後の記録媒体のカールを矯正す
ることが可能な画像形成装置を提供せんとするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係る代表的な構成は、画像形成した記録媒体
の画像を加熱して定着させる定着手段を有する画像形成
装置において、前記定着手段は、耐熱性フィルムを加圧
部材で加熱部材に圧接させると共に走行させ、前記耐熱
性フィルムと前記加圧部材の間に形成されるニップ部に
前記記録媒体を挟み込んで前記耐熱性フィルムと共に走
行させるように構成し、前記定着手段よりも記録媒体の
搬送方向下流側に近傍に、前記定着手段を通過した記録
媒体を、前記定着手段を通過するときにカールした方向
と逆方向にカールさせるように反転搬送するための反転
搬送経路を設けたことを特徴としてなる。

【００１０】

【作用】前記構成にあっては、記録媒体が定着手段通過
後に反転搬送経路を通過するときに、定着手段において
カールした方向と逆方向にカールするようになり、記録
媒体のカールが相殺される。

【００１１】前記反転搬送経路での逆カールを、記録媒
体がカールし易い温度のときに行うように、反転搬送経
路の寸法を設定することにより、前記カール矯正を効果
的に行うことが可能となる。

【００１２】

【実施例】次に本発明に係る一実施例を図面を参照して
具体的に説明する。

【００１３】図１は本発明に係るプロセスカートリッジ
を装着した画像形成装置の構成模式説明図であり、図２
は定着手段の構成説明図である。

【００１４】説明の順序として、まずプロセスカートリ
ッジを装着した装置の全体構成を説明し、次に定着手段
及び反転搬送経路の構成について構成について説明す
る。

【００１５】〔全体構成〕この画像形成装置Ａは、図１
に示すように、光学系１から画像情報に基づいた光像を
照射して像担持体である感光体ドラムに現像剤（以下ト
ナー）像を形成する。そして前記トナー像の形成と同期
して、記録媒体２をカセット３ａからピックアップロー
ラ３ｂ、反転搬送ローラ３ｃ及びこれに圧接するピンチ
ローラ３c1，３c2，３c3等からなる搬送手段で搬送し、
且つプロセスカートリッジＢとしてカートリッジ化され
た画像形成部において前記感光体ドラムに形成したトナ
ー像を転写手段としての転写ローラ４に電圧印加するこ
とによって記録媒体２に転写し、その記録媒体２を定着
手段５に搬送し、転写トナー像を記録媒体２に定着す
る。そしてこの記録媒体２を反転搬送経路６を通して排
出部７へと排出する。

【００１６】前記画像形成部を構成するプロセスカート
リッジＢは、感光体ドラム８を回転してその表面を帯電
手段９によって一様に帯電し、前記光学系１からの光像
を露光部を介して感光体ドラム８に露光して潜像を形成
し、現像スリーブ10ａや現像ブレード10ｂ等からなる現
像手段10で前記潜像に応じたトナー像を形成することに
より可視像化する。そして前記転写ローラ４でトナー像
を記録媒体２に転写した後は、クリーニングブレード11
ａ等からなるクリーニング手段11によって感光体ドラム
７に残留したトナーを除去する。尚、前記感光体ドラム
７等の各部品はハウジング内に収納されてカートリッジ
化され、装置本体12に対して着脱可能に構成されてい
る。

【００１７】〔定着手段〕次に定着手段５について説明
すると、これは前記転写ローラ４の電圧印加によって記
録媒体２に転写したトナー像を、記録媒体２に定着させ
るものである。その構成は、図２に示す通りである。

【００１８】図２において、５ａは横断面略半円樋形の
耐熱性フィルムガイド部材であり、このガイド部材５ａ
の下面中央部に長手方向に沿って低熱容量の平板上のセ
ラミックヒータ５ｂが配設してある。更に前記ガイド部
材５ａに耐熱樹脂の円筒型（エンドレス）の薄膜フィル
ム５ｃがルーズに外嵌してある。このフィルム５ｃは、
厚さ約50μm のポリイミドの基層に約４μm のプライマ
ー層、約10μm のフッ素コート層の３層で構成してい
る。基層は強度靱性をもつ材料で、フィルムに係る様々
なストレスや磨耗に耐え得るだけの厚みをもっている。
プライマー層はポリアミドイミド樹脂＋フッ素樹脂にカ
ーボンを混ぜた材質で導電性を有している。

【００１９】前記ガイド部材５ａの下側には加圧ローラ
５ｄが配設されており、前記ガイド部材５ａは上方より
バネによって加圧ローラ５ｄに常時押圧されており、フ
ィルム５ｃを挟んでセラミックヒータ５ｂに圧接してい
る。即ち、セラミックヒータ５ｂと加圧ローラ５ｄとが
フィルム５ｃを挟んで定着ニップ部を形成している。前
記加圧ローラ５ｄは芯金と軟らかいシリコンゴムからな
り、シリコンゴムの外周はフッ素コートされている。

【００２０】前記セラミックヒータ５ｂにはサーミスタ
チップ（図示せず）が配設されており、制御部の温調系
によってサーミスタ信号と共に、後述する定着温度にな
るように、前記セラミックヒータ５ｂへの通電を制御す
る。また加圧ローラ５ｄは、軸端部にギアが組み込まれ
ており、図２の矢印方向に示す反時計回り方向に、後述
する周速度をもって回転駆動させる。この加圧ローラ５
ｄの回転駆動により、該ローラ５ｄの回転摩擦力で円筒
型のフィルム５ｃが定着ニップ部Ｎにおいて、セラミッ
クヒータ５ｂの下面に密着して該ヒータ面を摺動しなが
らフィルムガイド部材５ａの外周りを図２の矢印に示す
時計回り方向に、後述する周速度をもって回転駆動され
る。

【００２１】画像転写を受けて定着手段５へ搬送された
記録媒体２は、入口ガイド５ｅで案内されて、温度制御
されたセラミックヒータ５ｂと加圧ローラ５ｄとの定着
ニップ部の回転駆動状態の円筒型フィルム５ｃと加圧ロ
ーラ５ｄとの間に進入して、フィルム５ｃを介してセラ
ミックヒータ５ｂの下面に密着し、フィルム５ｃと一緒
の重なり状態で定着ニップ部を通過していく。

【００２２】この定着ニップ部を通過していく過程で、
記録媒体２上の未定着トナー像がセラミックヒータ５ｂ
の熱をフィルム５ｃを介して加熱され、画像の熱定着が
なされる。定着ニップ部を通った記録媒体２は、回転す
るフィルム５ｃの面から分離して出口側ガイド５ｆにガ
イドされて反転搬送経路６に至る。

【００２３】〔反転搬送経路〕定着手段５を通過して記
録媒体２は反転搬送経路６を通って排出されるが、この
経路６を通過するときに、定着手段５を通過するときに
記録媒体２についたカールが矯正される。次にその反転
搬送経路の構成について、カール矯正を含めて説明す
る。

【００２４】図２に示すように、記録媒体２を加圧ロー
ラ５ｄによりフィルム５ｃを介してセラミックヒータ５
ｂに押圧して搬送して加熱すると、一般的に使用される
普通紙は上に凸の定着ニップ形状、或いは加熱面と非加
熱面の温度差等の影響により、非加熱面方向のマイナス
カールが発生する。このマイナスカールは、薄紙、普通
紙、厚紙等の紙厚により多少の差は生ずるが、カールが
発生する方向は変わらない。

【００２５】ところで、この普通紙においては、紙表面
温度が約60℃〜90℃程度の時に曲率を与えるとカールし
易いことが判っている。そこで、本実施例では、ヒータ
５ｂにより加熱された記録媒体２を定着ニップ部Ｎから
第一排出ローラ６ａ及びこれに圧接して従動するピンチ
ローラ６ｂを経てフラッパ６ｃ近傍までストレートに搬
送し、その間にカール温度である70℃〜80℃程度まで自
然冷却させる。そこでフラッパ６ｃによりガイドされた
記録媒体２は、背面開閉カバー６ｄのシートガイド部６
ｅ及び外装カバーに設けられたシートガイド部６ｆによ
り、反転曲率を与えられ、定着手段５で生じたマイナス
カールとは反対のプラスカールを付与するようにする。
これにより、定着手段５で生じたマイナスカールが反転
搬送経路６で生ずるプラスカールによって矯正され、排
出部７にはカールが除去された記録媒体２が排出される
ようになる。

【００２６】従って、本実施例においては、負荷トルク
の重いカール矯正ローラが不要であり、第二排出ローラ
６ｇのローラ軸６g1は樹脂製にすることが可能である。

【００２７】ここで、本実施例では定着ニップ部Ｎから
反転開始位置（シートガイド部６ｅ）までの水平距離Ｌ
を48mmに設定し、反転前の紙表面温度をカール温度であ
る70℃〜80℃まで自然冷却させ、更に定着ニップ部Ｎか
ら反転出口位置（シートガイド部６ｆの上側水平部）ま
での高さＨを56mmに設定し、反転搬送経路でのプラスカ
ールが適度に発生するようにしてある。また定着手段５
の記録媒体搬送速度Ｖを24mm/s、ヒータ５ｂでの記録媒
体加熱温度Ｔを 120℃に設定してある。

【００２８】ここで定着手段５の記録媒体搬送速度Ｖを
24mm/s、ヒータ５ｂでの記録媒体加熱温度Ｔを 120℃に
設定し、前記水平距離Ｌ及び高さＨをそれぞれ変数とし
て普通紙、普通環境（温度23℃、湿度60％）において実
験を行った結果を図３に示す。

【００２９】図３に示すように、変数Ｌ，Ｈは小さい
程、装置を小型化出来るが、その分記録媒体２に対する
プラスカールが大きくなることが分かる。つまり、変数
Ｌ，Ｈはやみくもに設定すればよいものでなく、適切な
値にすることが必要である。図３の結果によれば、変数
Ｌ，ＨをＶで表したときに図４の表に示すような〜
の組み合わせのときにカールが０付近となることが分か
る（尚、はＬが大きくなり、装置本体後部の設置面積
が大きくなってしまうので好ましくない）。

【００３０】従って、装置本体の小型化及びカール矯正
という観点からすると、24mm≦Ｌ≦72mm、48mm≦Ｈ≦96
mmの範囲に設定することが好ましい。

【００３１】これを記録媒体搬送速度Ｖ＝24mm/sの数値
で表すとすると、Ｖ≦Ｌ≦３Ｖ、２Ｖ≦Ｈ≦４Ｖと表す
ことが出来、変数Ｌ，Ｈは前記範囲内の組み合わせで設
定するのが好ましい。本実施例では図４のの値を採用
している。

【００３２】尚、前述した実験に更に定着手段５での記
録媒体搬送速度Ｖを変数として加え、Ｌ，Ｈ，Ｖを変数
とした実験を行った（定着温度Ｔは 120℃が適当である
ことから、その温度に固定した）。この場合において
も、カール性能は図４に示す結果と同様となり、前記速
度Ｖを変化させても、Ｖ≦Ｌ≦３Ｖ、２Ｖ≦Ｈ≦４Ｖの
寸法関係で反転搬送経路を構成すればカール矯正機構設
けることなるカール矯正することが可能となった。

【００３３】前記のように設定することにより、定着手
段５で加熱された記録媒体２は水平距離Ｌ搬送される間
にカール温度に自然冷却し、その温度において定着手段
５でつけられたカールと逆方向のカールをつけることに
より、カールが効果的に矯正されるようになる。

【００３４】尚、前述した実施例では感光体ドラム８や
現像スリーブ10ａをカートリッジ化し、このプロセスカ
ートリッジを装着して画像を形成する装置を例示した
が、これら感光体ドラム８や現像スリーブ10ａをカート
リッジ化することなく、装置本体に直接取り付けた画像
形成装置にも、本発明に同様に適用し得るものである。

【００３５】更に前述した実施例では画像形成装置とし
てレーザービームプリンタを例示したが、本発明はこれ
に限定する必要はなく、例えば電子写真複写機、ファク
シミリ装置、或いはワードプロセッサ等の他の画像形成
装置に使用することも当然可能である。

【００３６】

【発明の効果】本発明は前述したように、記録媒体が定
着手段通過後に反転搬送経路を通過するときに、定着手
段においてカールした方向と逆方向にカールさせて記録
媒体のカールを相殺させることにより、特別なカール矯
正機構を設けることなく定着手段でついたカールを矯正
することが可能となる。従って、部品点数を減少してコ
ストダウンを図ると共に、装置を小型化することか可能
となる。

【００３７】また前記反転搬送経路での逆カールを、記
録媒体がカールし易い温度のときに行うように、反転搬
送経路の寸法を設定することにより、前記カール矯正を
より効果的に行うことが可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る画像形成装置の構成説
明図である。

【図２】定着手段の構成説明図である。

【図３】反転搬送経路の寸法とカール量との関係を示す
グラフである。

【図４】カール矯正に適した反転搬送経路の寸法を示す
表である。

【図５】従来技術に係る定着手段の構成説明図である。

【図６】サーフ定着方式の説明図である。

【符号の説明】

１…光学系 ２…記録媒体 ３ｂ…ピックアップローラ ３ｃ…搬送ローラ ４…転写ローラ ５…定着手段 ５ａ…ガイド部材 ５ｂ…ヒータ ５ｃ…フィルム ５ｄ…加圧ローラ ６…反転搬送経路 ６ａ…排出ローラ ６ｃ…フラッパ ６ｅ…シートガイド部 ６ｆ…シートガイド部 ６ｇ…排出ローラ ７…排出部 ８…感光体ドラム ９…帯電ローラ 10…現像手段 11…クリーニング手段

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像形成した記録媒体の画像を加熱して
   定着させる定着手段を有する画像形成装置において、 前記定着手段は、耐熱性フィルムを加圧部材で加熱部材
   に圧接させると共に走行させ、前記耐熱性フィルムと前
   記加圧部材の間に形成されるニップ部に前記記録媒体を
   挟み込んで前記耐熱性フィルムと共に走行させるように
   構成し、 前記定着手段よりも記録媒体の搬送方向下流側に近傍
   に、前記定着手段を通過した記録媒体を、前記定着手段
   を通過するときにカールした方向と逆方向にカールさせ
   るように反転搬送するための反転搬送経路を設けたこと
   を特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記定着手段を通過した記録媒体の搬送
   速度をＶ(mm/s)、前記定着手段のニップ部から前記反転
   搬送経路の反転開始位置までの水平距離をＬ(mm)、とし
   たときに、前記水平距離Ｌが、 Ｖ≦Ｌ≦３Ｖ、 の関係を有するように構成したことを特徴とする請求項
   １記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記定着手段のニップ部から前記反転搬
   送経路の反転出口までの高さをＨ(mm)、としたときに、
   前記高さＨが、 ２Ｖ≦Ｈ≦４Ｖ、 の関係を有するように構成したことを特徴とする請求項
   ２記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記画像形成装置は、電子写真複写機で
   あることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記画像形成装置は、レーザービームプ
   リンタであることを特徴とする請求項１記載の画像形成
   装置。
6. 【請求項６】 前記画像形成装置は、ファクシミリ装置
   であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。