JP2006337440A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】
重ね合わせ部が存在する封筒への定着の際にも、スループットを低下させることなく、しわの発生を防止することができる定着装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】
加熱源を内蔵した定着ローラ1と、定着ローラ1に押圧する加圧ローラ2と、加圧ローラ2の外周に捲着され定着ローラ1の間に挟持されて移動するベルト3と、ベルト3を張架するベルト張架部材4とを備える定着装置で、封筒を定着する際には、定着ローラ1を移動して配置変更することにより、封筒が通過するニップ領域を、定着ローラ1とベルト3間に形成された領域に限定する。また、普通紙定着の際のニップ領域の総面積と、封筒定着の際のニップ領域の総面積とが変わらないように定着ローラ1、加圧ローラ2、ベルト張架部材4を配置設定する。
【選択図】 図2
重ね合わせ部が存在する封筒への定着の際にも、スループットを低下させることなく、しわの発生を防止することができる定着装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】
加熱源を内蔵した定着ローラ1と、定着ローラ1に押圧する加圧ローラ2と、加圧ローラ2の外周に捲着され定着ローラ1の間に挟持されて移動するベルト3と、ベルト3を張架するベルト張架部材4とを備える定着装置で、封筒を定着する際には、定着ローラ1を移動して配置変更することにより、封筒が通過するニップ領域を、定着ローラ1とベルト3間に形成された領域に限定する。また、普通紙定着の際のニップ領域の総面積と、封筒定着の際のニップ領域の総面積とが変わらないように定着ローラ1、加圧ローラ2、ベルト張架部材4を配置設定する。
【選択図】 図2
Description
本発明は、シート材上の未定着トナー像を定着する際、シート材の種類に応じて定着方法を変更する定着装置および画像形成装置に関する。
複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に搭載されシート材上の未定着トナー像を接触加熱定着する加熱ローラ型定着装置として、従来、加熱ローラと加圧ローラとの間に形成されたニップにシート材を通過させ定着を行うように構成した2ローラ方式の定着装置が知られている。このような2ローラ方式の定着装置で、シート材として封筒を用いた場合には、普通紙で良好な定着性が得られる定着条件にて定着を行うことはできない。封筒は普通紙と違い、最低でも紙の二枚重ね部があり、のり付け部もしくは重ね合わせ部によっては三重、四重となり、厚さ寸法が普通紙とは異なるためであり、普通紙で良好な定着性が得られるニップ圧力で定着を行うと封筒では圧力が高くなりすぎるために、封筒にしわが発生してしまう。また、封筒の筒状部に内包された空気が、定着時に高い圧力を受けることによりうまく抜けず、これによりしわが発生してしまうこともある。
特許文献1(特開平6−337612号公報)には、定着回転体対間で未定着画像を支持した記録材を挾持搬送して定着を行なう定着装置において、ユーザーが操作可能で定着回転体対に通常の定着圧を発生させる第1の位置と特殊紙用の定着圧を発生させる第2の位置とを切換えられるレバーを設けることにより、封筒等への定着を行う際にはニップ圧力を減少させる、いわゆる封筒モードを設けた定着装置が開示されている。
一方、熱ローラ型定着装置の構造の単純化、小型化、コスト低減を可能にし、ウォーミングアップ時間を短縮でき、シート材へのストレスを小さくしてカールの発生やしわ発生など排出されるシート材の変形を抑制できるようにするベルトニップ方式の定着装置が提案されている。このような定着装置として、特許文献2(特開2004−4234号公報)には、表面に弾性体を被覆して加熱源を内蔵した熱定着ローラと、該熱定着ローラに押圧する加圧ローラと、該加圧ローラの外周に捲着され前記熱定着ローラとの間に挟持されて移動する耐熱ベルトと、該耐熱ベルトを張架する張架部材とを備え、シート材上に形成した未定着トナー像を定着する定着装置において、前記張架部材は、前記熱定着ローラと前記加圧ローラとの押圧部より前記耐熱ベルトの移動方向上流側で、かつ前記耐熱ベルトが前記押圧部の接線より前記熱定着ローラに巻き付けてニップを形成する構成が記載されている。
特開平6−337612号公報
特開2004−4234号公報
ところで、特許文献1に記載されているような2ローラ方式の定着装置において封筒にしわが発生しない程度にまでニップ圧力を減少させた場合、シート材がニップを通過する幅も大きく減少してしまう。図6は、このような2ローラ方式の定着装置におけるニップ内の圧力分布を示す図であり、横軸にはニップ通過位置を、また縦軸には定着圧力がそれぞれ示されている。実線は、普通紙がニップを通過する際の圧力分布を、点線は、封筒がニップを通過する際の圧力分布をそれぞれ示している。
図6に示されるように、封筒がニップを通過する際には、普通紙がニップを通過する場合に比べて、ニップ通過幅が大きく減少する。そうすると、接触する通過幅が少ない分、シート材へ伝わる熱量も減少してしまう。重ね合わせ部が存在する封筒への定着を行う場合には、普通紙に比べてより多くの熱量が必要となる。すなわち、2ローラ方式の定着装置でローラ間のニップ圧力を減少させた場合には、ニップ通過幅が減少することにより低下する熱量、及び、重ね合わせが存在する分のために必要となる熱量の両方の熱量を補ってやる必要がある。具体的にこれらの熱量は、封筒がニップを通過する時間を長く設定することにより補うのであるが、このように設定することにより定着の速さは1/2〜1/4となってしまい、画像形成装置としてのスループットが大きく低下してしまうという問題が生じていた。
また、特許文献2に開示されているベルトニップ方式の定着装置においても、2ローラ間のニップ部分に特に圧力が集中しているために、封筒を定着する際には、2ローラ方式の定着装置同様しわが発生してしまうことは避けられなかった。
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、加熱源を内蔵した定着ローラと、該定着ローラに押圧する加圧ローラと、該加圧ローラの外周に捲着され前記定着ローラとの間に挟持されて移動するベルトと、該ベルトを張架する張架部材とを備え、シート材上に形成した未定着トナー像を定着する定着装置において、シート材の種類に応じて、該定着ローラが移動することにより、該定着ローラと該加圧ローラと該張架部材との相対的位置関係が変更可能に構成されていることを特徴とするものである。
また、請求項2に係る発明は、請求項1記載の定着装置において、該定着ローラは、シート材が普通紙であるときには第1の配置をとり、シート材が封筒であるときには第2の配置をとることを特徴とするものである。
また、請求項3に係る発明は、請求項2記載の定着装置において、該第1の配置では、ニップ領域に生じる押圧力が、該定着ローラと該加圧ローラ間の押圧力、及び、該定着ローラと該ベルト間の押圧力とで形成されていることを特徴とするものである。
また、請求項4に係る発明は、請求項2記載の定着装置において、該第2の配置では、ニップ領域に生じる押圧力が、該定着ローラと該ベルト間の押圧力のみで形成されていることを特徴とするものである。
また、請求項5に係る発明は、請求項2乃至請求項4のいずれかに記載の定着装置において、該定着ローラが該第1の配置から該第2の配置へと移動する際には、該定着ローラは該加圧ローラからは離れ、該張架部材には近づくように移動することを特徴とするものである。
また、請求項6に係る発明は、請求項2乃至請求項5のいずれかに記載の定着装置において、該第1の配置におけるニップ領域の面積と該第2の配置におけるニップ領域の面積とは略同一であることを特徴とするものである。
また、請求項7に係る発明は、請求項2乃至請求項6のいずれかに記載の定着装置において、該定着ローラが該第1の配置から該第2の配置へと移動する際には、シート材をニップ領域出口で剥離する剥離部材が連動して移動することを特徴とするものである。
また、請求項8に係る発明は、請求項7記載の定着装置において、該第1の配置における該剥離部材先端と該定着ローラとの距離は、該第2の配置における該剥離部材先端と該定着ローラとの距離と変わらないことを特徴とするものである。
また、請求項9に係る発明は、請求項7又は請求項8に記載の定着装置において、該剥離部材は、該定着ローラが回動自在に取り付けられたフレームに設けられていることを特徴とするものである。
また、請求項10に係る発明は、請求項2乃至請求項9のいずれかに記載の定着装置において、該第1の配置と該第2の配置との変更はレバー操作による手動動力にて行うことを特徴とするものである。
また、請求項11に係る発明は、請求項2乃至9のいずれかに記載の定着装置において、該第1の配置と該第2の配置との変更はソレノイドの動力にて行うことを特徴とするものである。
また、請求項12に係る発明は、請求項1乃至請求項11のいずれかに記載の定着装置において、該張架部材は、固定部材であることを特徴とするものである。
また、請求項13に係る発明は、請求項1乃至請求項12のいずれかに記載の定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置である。
請求項1乃至請求項5に係る発明によれば、封筒を定着させる場合、封筒の重ね合わせ部に過圧力がかかることを防止でき、また、封筒の中に内包されていた空気も逃しやすくすることができ、しわの発生を防止することができる。
とりわけ、請求項6に係る発明によれば、封筒を定着させる場合でも、ニップ通過幅は普通紙のそれと変わらないので、ニップ通過速度を遅くしたりしなくとも、封筒への定着を行うための熱量を十分に確保することができ、封筒に印刷する際にもスループットの低下を防止することができる。
また、請求項7乃至請求項9に係る発明によれば、普通紙定着の際、或いは、封筒定着の際のいずれの定着装置の状態においても、剥離部材は、ニップ領域出口から排出されるシート材を、定着ローラから確実に剥離することができ、紙詰まりを防止することができる。
また、請求項10に係る発明よれば、レバー操作による手動動力を用いるようにしたので、部品点数が少なくなり構造が簡単で安価に構成できる。
また、請求項11に係る発明よれば、ソレノイドによる動力を用いるようにしたので、人手を煩わせることなく、封筒定着を行うモードに変更することができる。
また、請求項12に係る発明によれば、定着装置を簡単な構造にして小型で安価にすることができるし、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミング時間の短縮が可能である。
また、請求項13に係る発明によれば、封筒定着の際にも、しわの発生を防止することが可能な画像形成装置を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図1は本発明に係る定着装置の実施の形態を示す図であり、1は定着ローラ、1aはハロゲンランプ、1bは定着ローラ芯金、1cは定着ローラ弾性層、1dは定着ローラ表層、2は加圧ローラ、2aは加圧ローラ芯金、2bは加圧ローラ断熱層、3はベルト、3aはベルト表層、4はベルト張架部材、4aはベルト張架部材芯金、4bはベルト張架部材断熱層、5はシート材、5aは未定着トナー像、6はガイド部材、7は薄利部材を示す。
図1において、定着ローラ1は、外径60mm以下、肉厚2mm以下のパイプ材を定着ローラ芯金1bとして、その外周に2mm以下の定着ローラ弾性層1cを被覆して形成し、定着ローラ芯金1bの内部に加熱源としてハロゲンランプ1aを内蔵して回転可能にしたものである。加圧ローラ2は、外径60mm以下、肉厚2mm以下の加圧ローラ芯金2aで形成し、その外周に加圧ローラ断熱層2bを設け、熱定着ローラ1に対向して配置し、熱定着ローラ1と所定の圧力で圧接して回転可能にしたものである。
ベルト3は、定着ローラ1と加圧ローラ2との間に挟持されて加圧ローラ2の外周に捲着され移動可能になったエンドレスのベルトであり、0.03mm以上の厚みを有するステンレス管やニッケル電鋳管等の金属管、ポリイミドやシリコン等の耐熱樹脂管等で構成される。
ベルト張架部材4は、ベルト3の内周に嵌挿して加圧ローラ2と協働してベルト3に張力を付与すると共に、ベルト3を定着ローラ1に巻き付けるように配置された、ローラ状の部材であり、外径60mm以下、肉厚2mm以下のパイプ材をベルト張架部材芯金4bとして、その外周にベルト張架部材断熱層を被覆した構成となっている。ベルト張架部材4は、摺動部材としてもよいが回転させることもできる。ベルト張架部材4を回転自在に支持することにより、加圧ローラ2とベルト3との摩擦係数をベルト張架部材4とベルト3との摩擦係数より大きく設定して、ベルト3を加圧ローラ2とベルト張架部材4により張架して加圧ローラ2で安定して駆動することができる。
図1には、ベルト張架部材4としてローラ状の部材を示したが、このベルト張架部材4は、ローラ状部材を長手方向で2分割したような、半月状のベルト摺動部材として構成してもよい。このような半月状のベルト摺動部材のベルト張架部材4も、ベルト張架部材4としてローラ状部材を用いた場合同様、加圧ローラ2と協働してベルト3に張力を付与すると共に、ベルト3を定着ローラ1に巻き付けるように配置するものである。このような半月状のベルト張架部材4を用いることにより、軸受等が不要になり、支持構造が簡単になる。加えてベルト張架部材4を半月状とすることにより、加圧ローラ2側にその半月欠方向を向けて配置し、加圧ローラ2に対してより接近した配置が可能になる。このことによりまた、ベルト3の周長を短縮して構成することが可能になる。したがって、定着装置を簡単な構造にして小型で安価にすることができる。さらに、ベルト3が必要最小限の経路で移動するので、加熱源を内蔵して回転可能な定着ローラ1とのニップ部で加熱されたベルト3は、所定の経路で移動する時に奪われる熱エネルギーを最小限に抑えることができると共に、周長が短いので、自然放熱による温度低下も少なく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミング時間の短縮が可能である。
シート材5は、ガイド部材6より導入され、ベルト3と定着ローラ1との間で形成されるニップ領域を通過することで未定着トナー像5aが定着され、ニップ領域通過後は、剥離部材7で定着ローラ1からの剥離を確実にし、次工程へと搬送される。
なお、図1に示した定着ローラ1、加圧ローラ2、ベルト3、ベルト張架部材4のそれぞれの配置関係及びニップ形成領域については、シート材として普通紙を定着する際の配置を示したものであり、この配置関係は、封筒を定着する際には変更されるものである。シート材として普通紙を定着するときの配置と、シート材として封筒を定着するときの配置との相関関係については後述する。
図2は、定着ローラ1及び剥離部材7の支持機構を示す模式的断面図であり、定着ローラ1及び剥離部材7の軸方向の一端側端部を示したものである。図示しないが、他端側にも同様の支持機構が存在する。図において、8はフレーム、8aは定着ローラ用嵌合孔、8bは図示しない部材によりフレーム8を回動自在に支える支点である。
定着ローラ1の支持機構としては、図2に示すように、定着ローラ1の軸方向に延びる突起部1eを設け、突起部1eをフレーム8の嵌合孔8aに嵌合させ、フレーム8に対して定着ローラ1を回動自在に保持する。
剥離部材7は、ニップ領域出口から、定着ローラ1に張り付くような形で排出されるシート材を、定着ローラ1から剥離する部材であり、この剥離部材7もフレーム8に配設されている。
フレーム8は支点8bを中心として、図2において時計回りに、所定の角度回動するように構成されており、図示しない規制部材により、フレーム8の回動は規制されようになっている。
図3は、フレーム8が支点8bを中心として回動した後の状態を示す模式的断面図である。図に示されるとおり、この回動に伴い、フレーム8に回動自在に固定されている定着ローラ1は、加圧ローラ2からは離れように移動し、ベルト張架部材4には近づくように移動する。
このような回動に用いる動力は、図示しない機構から伝達されるものであり、人手によるレバー操作からの動力や、ソレノイドによる動力を用いる。人手によるレバー操作からの動力を用いるようにすれば、部品点数が少なくなり構造が簡単で安価に構成できるし、またソレノイドによる動力を用いるようにすれば、人手を煩わせることなく、このような回動を行うように構成できる。
また、このような回動は、可逆的であり、逆方向の動力を加えることにより逆回動し、図3から図2の状態へ戻るように構成されている。
図2に示された、フレーム8の回動前の定着装置の状態は、普通紙の定着のために用いる状態であって、特許請求の範囲では「第1の配置」と表現されている。また、図3で示された、フレーム8の回動後の定着装置の状態は、封筒の定着のために用いる状態であり、特許請求の範囲では「第2の配置」と表現されている。
また、本発明の定着装置を搭載する画像形成装置の定着装置が、「第1の配置」にある場合には、その画像形成装置が「普通紙印刷モード」の状態にあり、「第2の配置」にある場合には、その画像形成装置が「封筒印刷モード」の状態にあるなどと表現され得る。
図2に示される定着装置の状態と図3に示される定着装置の状態とでどのような機能の差があるのかを説明する。図2で示された定着装置の状態では、普通紙の定着を行うのに好ましいニップ領域が形成されるよう考慮されて、定着ローラ1、加圧ローラ2、ベルト3、ベルト張架部材4がそれぞれそのように配置されるようになっている。ニップ領域の始端は、図2に示されるように定着ローラ1と加圧ローラ2とがベルト3を巻き込む直前部分であり、加圧ローラ2が定着ローラ1を押圧する位置がニップ領域の終端となっている。シート材は、この始端から終端の範囲で、ベルト3の表層3aと定着ローラとの間を通り、定着が行われる。すなわち、図2で示される定着装置の状態で、普通紙がニップ領域を通過する際には、まず定着ローラ1とベルト3間の押圧力を受けて、次に定着ローラ1と加圧ローラ2間の押圧力を受けるものであり、これら双方の押圧力により普通紙の定着が効率的に行われるように配慮されている。
図2で示された定着装置の状態においてはシート材として普通紙を用いるものであるが、これに対して、フレーム8の回動後の図3で示された状態では、シート材として封筒を用いるものであり、フレーム8の回動に伴い、定着ローラ1は加圧ローラ2から離れように移動し、ベルト張架部材4に近づくように移動している。このように移動することにより、図3に示すように、ニップの始端はベルト張架部材4から送出されるベルトの直後となり、また終端は加圧ローラ2にベルト3が巻き取られる直前となり、シート材5は、この始端から終端の範囲で、ベルト3の表層3aと定着ローラとの間を通り、定着が行われるような構成となっている。すなわち、図3の定着装置の状態では、封筒がニップ領域を通過する際には、定着ローラ1とベルト3間の押圧力のみを受けることとなる。
図4は、ニップ内の圧力分布を示す図であり、横軸にはニップ通過位置を、また縦軸には定着圧力がそれぞれ示されている。実線は、図2に示される定着装置の状態において普通紙がニップを通過する際の圧力分布を、点線は図3に示される定着装置の状態において封筒がニップを通過する際の圧力分布をそれぞれ示している。実線には、普通紙がニップ領域の通過の際、前段で定着ローラ1とベルト3間の押圧力を受けて、後段で定着ローラ1と加圧ローラ2間の押圧力を受けている様子が示されている。また、点線には、封筒がニップ領域通過中の全般にわたって、定着ローラ1とベルト3間の押圧力を受けている様子が示されている。
以上のように構成する作用について説明する。封筒を定着する際には、図3に示す定着装置のレイアウト(特許請求の範囲の「第2の配置」)をとることにより、封筒がニップを通過する際に、封筒は、普通紙が受ける実線で示されるような定着ローラ1と加圧ローラ2の押圧力による圧力ピークを受けることなく、点線で示されるような定着ローラ1とベルト3間の押圧力のみよる平均的な圧力を受けるようになった。これにより、封筒の定着を行う場合、封筒の重ね合わせ部に過圧力がかかることを防止でき、また、封筒の中に内包されていた空気も逃しやすくすることができ、しわの発生を防止することができるようになった。
また、図4に示されるとおり、普通紙が定着される際に通過するニップの幅と、封筒が定着される際に通過するニップの幅とはほぼ同じになるように、定着ローラ1、加圧ローラ2,ベルト3、ベルト張架部材4のそれぞれの配置が設定される。
このような設定により、従来の定着装置の封筒モードでニップ圧力を減少させる場合に、ニップ通過幅も減少してしまうことがなく、ニップ通過幅は普通紙のそれと変わらないので、ニップ通過速度を遅くしたりしなくとも、封筒への定着を行うための熱量を十分に確保することができ、封筒に印刷する際にもスループットの低下を防止することができる。
図2、図3に示されるように、普通紙定着の際の定着装置の状態から、封筒定着の際の定着装置の状態に変更されるとき、フレーム8に配設されている剥離部材7も定着ローラと連動して動く。そして、図2で示される定着装置の状態における剥離部材7の先端部と定着ローラとの距離、及び、図3で示される定着装置の状態における剥離部材7の先端部と定着ローラとの距離はそれぞれ等しくなるように設定されている。このように構成することによって、普通紙定着の際、或いは、封筒定着の際のいずれの定着装置の状態においても、剥離部材7は、ニップ領域出口から、定着ローラ1に張り付くような形で排出されるシート材を、定着ローラ1から確実に剥離することができ、紙詰まりを防止することができる。
図5は本発明に係る定着装置が搭載された画像形成装置の1実施の形態を示す全体構成の模式的断面図である。図中、10は画像形成装置、10aはハウジング、10bは扉体、11は紙搬送ユニット、15はクリーニング手段、17は像担持体、18は画像転写搬送手段、20は現像手段、21はスキャナ手段、21bは回転多面鏡、29は転写ベルトユニット、30は給紙ユニット、40は定着手段、Wは露光ユニット、Dは画像形成ユニットを示す。
図5において、本実施形態の画像形成装置10は、ハウジング10aと、ハウジング10aの上部に形成された排紙トレイ10cと、ハウジング10aの前面に開閉自在に装着された扉体10bを有し、ハウジング10a内には、露光ユニット(露光手段)W、画像形成ユニットD、画像転写搬送手段を有する転写ベルトユニット29、給紙ユニット30が配設され、扉体10b内には紙搬送ユニット11が配設されている。各ユニットは、本体に対して着脱可能な構成であり、メンテナンス時等には一体的に取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。
画像形成ユニットDは、複数(本実施形態では4つ)の異なる色の画像を形成する画像形成ステーションY(イェロー用),M(マゼンタ用),C(シアン用),K(ブラック用)を備えている。そして、各画像形成ステーションY,M,C,Kには、それぞれ、感光ドラムからなる像担持体17と、像担持体17の周囲に配設された、コロナ帯電手段からなる帯電手段19および現像手段20を有する。これら各画像形成ステーションY,M,C,Kは、転写ベルトユニット29の下側に斜めアーチ状のラインに沿って像担持体17が上向きになるように並列配置されている。なお、各画像形成ステーションY,M,C,Kの配置順序は任意である。
転写ベルトユニット29は、ハウジング10aの下側に配設され図示しない駆動源により回転駆動される駆動ローラ12と、駆動ローラ12の斜め上方に配設される従動ローラ13と、バックアップローラ(テンションローラ)14と、これら3本、少なくとも2本のローラ間に張架されて図示矢印方向(反時計方向X)へ循環駆動される中間転写ベルトからなる画像転写搬送手段18と、画像転写搬送手段18の表面に当接するクリーニング手段15とを備えている。従動ローラ13、バックアップローラ14および画像転写搬送手段18は、駆動ローラ12に対して図で左側に傾斜する方向に配設され、これにより画像転写搬送手段18駆動時のベルト搬送方向Xが下向きになるベルト面18aが下方に位置し、搬送方向が上向きになるベルト面18bが上方に位置するようにされている。
したがって、各画像形成ステーションY,M,C,Kも駆動ローラ12に対して図で左側に傾斜する方向に配設されることになる。そして、像担持体17は、アーチ状のラインに沿って画像転写搬送手段18の搬送方向下向きのベルト面18aに接触され、図示矢印に示すように画像転写搬送手段18の搬送方向に回転駆動される。可撓性を有する無端スリーブ状の画像転写搬送手段18は、像担持体17に対して上側から被せるように略同一の巻き付け角度で接触させるため、像担持体17と画像転写搬送手段18との間の接触圧やニップ幅は、テンションローラ14により画像転写搬送手段18に付与される張力、像担持体17の配置間隔、巻き付け角度(アーチの曲率)などを制御することにより調整することができる。
駆動ローラ12は、2次転写ローラ39のバックアップローラを兼ねている。駆動ローラ12の周面には、例えば厚さ3mm程度、体積抵抗率が105Ω・cm以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、2次転写ローラ39を介して供給される2次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ローラ12に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、2次転写部へ記録媒体が進入する際の衝撃が画像転写搬送手段18に伝達しにくく、画質の劣化を防止することができる。また、駆動ローラ12は、その径を従動ローラ13、バックアップローラ14の径より小さくすることにより、2次転写後の記録紙が記録紙自身の弾性力で剥離し易くすることができる。また、従動ローラ13を後述するクリーニング手段15のバックアップローラとして兼用させている。
なお、画像転写搬送手段18を駆動ローラ12に対して図で右側に傾斜する方向に配設し、これに対応して各画像形成ステーションY,M,C,Kも駆動ローラ12に対して図で右側に傾斜する方向に斜めアーチ状に沿って、つまり、図5と左右対象に配設してもよい。
画像転写搬送手段の好適な素材としては、PC樹脂、PET樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂等があり、当然のことながら、導電性や剛性等、または表面粗度、摩擦係数等を所望の特性に設定する目的で、対応する添加剤などを添加することもよい、また、剛性に関しては、厚さの設定によって所望の剛性に設定することもできる。
実施例では、比較的剛性が小さくて永久歪み、クリープを残さないウレタン樹脂及びポリエーテル樹脂によって画像転写搬送手段を形成し、ローラの付勢力Fにより張力Pを40N、像担持体の巻き付け角度αを4°に設定してニップ部に作用する接触圧fを約2.8N(=40N×sin4°)として安定した転写条件を設定した。しかし、上記の素材を勘案すると、ローラの付勢力Fにより張力Pを10N〜100N、像担持体の巻き付け角度αを0.5°〜15°のそれぞれの組み合わせを設定すれば、所望の転写条件の設定が可能であることが確認された。
1次転写部材16は、トナー像を順次重ねて転写して画像を形成する転写バイアス印加手段として、画像転写搬送手段の内側に接する位置に配置しているが、上記のような接触圧fの付与により、転写ニップを形成するための押圧力の付与は必要ない。単に画像転写搬送手段への通電を確保可能な手段として接すればよいので、例えば画像転写搬送手段に接して従動回転する導電性ローラやリジッドな接触子、あるいは板バネ等の導電性弾性部材、樹脂等の繊維群によって形成した導電性ブラシ等でも構成可能になる。したがって、画像転写搬送手段との摺動抵抗が少なく、互いの寿命が向上できるばかりでなく、安価に構成できる。
上記のように本実施形態の画像形成装置では、複数の像担持体17を並列配置し、各像担持体17に対して略同一の巻き付け角度を有する姿勢で可撓性を有する無端スリーブ状の画像転写搬送手段18を接触配置して少なくとも2本のローラ12、13に張架して回転駆動し、画像転写搬送手段18には、いずれかのローラ12、13によって張力を付与して像担持体17のトナー像を順次重ねて転写する構造に構成する。このようにすると、略同一の巻き付け角度に応じて像担持体17と画像転写搬送手段18との接触部には、容易に略同一のニップが形成され、その接触部の接触圧力も略同一に構成される。
一方、像担持体17とそれに接触して駆動される画像転写搬送手段18において、接触部の移動周速度は双方一致しているのが好ましい状態であるが、量産形態の中では、像担持体17の外径や偏心または駆動手段の偏心等のバラツキ、画像転写搬送手段18の駆動ローラ12径、あるいは駆動手段等のバラツキによって完全に等速に設定することは現実的ではない。
そこで、これらのバラツキを勘案したとき、像担持体17の移動速度に対して画像転写搬送手段18の移動速度が相対的に速くなったり遅くなったりしてバラツクことになり、転写諸条件を設定する上で好ましくない。むしろ、相対速度は、像担持体17に対していずれか一方にシフトした相対速度差を設けることが好ましい。しかしながら、極端な速度差を設けると、像担持体17によって搬送されるトナー像が画像転写搬送手段18に転写される時にこのトナー像の位置にズレが生じて画像乱れが発生するので、極力小さな速度差を設けることが好ましい。
上記の内容によって生じる速度差を、複数の像担持体17に対していずれか一方にシフトした相対速度差に設定する場合に量産上からの実力及び画像乱れの限界を勘案すると、その速度差は、像担持体17の移動速度に対する画像転写搬送手段18の速度は、±(方向)3±(バラツキ)2%程度に構成することが好ましい。
また、像担持体17の移動速度と画像転写搬送手段18の移動速度が等速の場合は、トナー像は転写バイアスの電気エネルギー作用によって転写されるが、上記の速度差を設けた場合には、電気エネルギー作用に加えて機械的なかきとり作用も付加されて転写効率が向上するので、像担持体17の転写残りトナーをクリーニングする工程を廃止または簡略化することが可能となる。
さらに、像担持体17の移動速度と画像転写搬送手段18の移動速度に相対的な速度差を設けると、可撓性を有する画像転写搬送手段18の駆動ローラ12間または像担持体17への当接ニップ間に弛みが発生して好ましくない。そこで、像担持体17に対して画像転写搬送手段18の速度を速い方向にシフトする場合には、画像転写搬送手段18の駆動ローラ12を下流側に配置し、像担持体17に対して画像転写搬送手段18の速度を遅い方向にシフトする場合には画像転写搬送手段18の駆動ローラ12を上流側に配置して構成すると、上記弛み発生が防止可能になり、好ましい転写条件設定ができる。
クリーニング手段15は、搬送方向下向きのベルト面18a側に設けられ、二次転写後に画像転写搬送手段18の表面に残留しているトナーを除去するクリーニングブレード15aと、回収したトナーを搬送するトナー搬送部材15bを備えている。クリーニングブレード15aは、従動ローラ13への画像転写搬送手段18の巻きかけ部において画像転写搬送手段18に当接されている。また、画像転写搬送手段18の裏面には、後述する各画像形成ステーションY,M,C,Kの像担持体17に対向して1次転写部材16が当接され、1次転写部材16には転写バイアスが印加されている。
露光手段Wは、斜め方向に配設された画像形成ユニットDの斜め下方に形成された空間に配設されている。また、露光手段Wの下部でハウジング10aの底部には給紙ユニット30が配設されている。露光手段Wは、全体がケースに収納され、ケースは、搬送方向下向きのベルト面の斜め下方に形成される空間に配設されている。ケースの底部には、ポリゴンミラーモータ21a、ポリゴンミラー(回転多面鏡)21bからなる単一のスキャナ手段21を水平に配設されるとともに、各色の画像信号により変調される複数のレーザ光源23からのレーザビームをポリゴンミラー21bで反射させ各像担持体上に偏向走査する光学系Bには、単一のf−θレンズ22および各色の走査光路が像担持体17にそれぞれ非平行になって折り返すように複数の反射ミラー24が配設されている。
上記構成からなる露光手段Wにおいては、ポリゴンミラー21bから各色に対応した画像信号が、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成されたレーザビームで射出され、f−θレンズ22、反射ミラー24を経て、各画像形成ステーションY,M,C,Kの像担持体17に照射され、潜像が形成される。反射ミラー24を設けることにより走査光路を屈曲させ、ケースの高さを低くすることが可能となり光学系Bのコンパクト化が可能となる。しかも、各画像形成ステーションY,M,C,Kの像担持体17への走査光路長は同一の長さになるように反射ミラー24が配置されている。このように各画像形成ユニットDに対する露光手段Wのポリゴンミラー21bから像担持体17までの光路の長さ(光路長)が略同一の長さになるように構成することにより、各光路で走査された光ビームの走査幅も略同一になり、画像信号の形成にも特別な構成を必要としない。したがって、レーザ光源23は、それぞれ異なる画像信号によってそれぞれ異なった色の画像に対応して変調されるにも関わらず、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成可能であり、共通の反射面を用いるため副走査方向の相対差から生じる色ずれを防止し、構造が簡単で安価なカラー画像形成装置を構成できる。
また、本実施形態においては、装置下方に走査光学系Bを配置することにより、画像形成手段の駆動系が装置を支持するフレームへ与える振動による走査光学系Bの振動を最小限にすることができ、画質の劣化を防止することができる。とくに、スキャナ手段21をケースの底部に配置することにより、ポリゴンモータ21a自身がケース全体に与える振動を最小限にすることができ、画質の劣化を防止することができる。また、振動源であるポリゴンモータ21aの数を一つにすることによりケース全体に与える振動を最小限にすることができる。
本実施形態においては、各画像ステーションY,M,C,Kが斜め方向に配設され、かつ像担持体17が斜めアーチ状のラインに沿って上向きに並列配置されて、画像転写搬送手段18の搬送方向下向きのベルト面18aに接触される関係上、トナー貯留容器26を斜め下方に傾斜して配置している。
給紙ユニット30は、記録媒体が積層保持されている給紙カセット35と、給紙カセット35から記録媒体を一枚ずつ給送するピックアップローラ36を備えている。紙搬送ユニット11は、二次転写部への記録媒体の給紙タイミングを規定するゲートローラ対37(一方のローラはハウジング10a側に設けられている)と、駆動ローラ12および画像転写搬送手段18に圧接される二次転写手段としての二次転写ローラ39と、主記録媒体搬送路38と、定着手段40と、排紙ローラ対41と、両面プリント用搬送路42を備えている。
シート材に2次転写された2次画像(未定着トナー像)は、定着手段40の形成するニップ部で所定の温度で定着される。本実施形態においては、転写ベルトの搬送方向上向きのベルト面18bの斜め上方に形成される空間、換言すれば、転写ベルトに対して画像形成ステーションと反対側の空間に定着手段40を配設することが可能になり、露光手段W、画像転写搬送手段18、画像形成手段への熱伝達を低減することができ、各色の色ずれ補正動作を行う頻度を少なくすることができる。特に、露光手段Wは、定着手段40から最も離れた位置にあり、走査光学系部品の熱による変位を最小限にすることができ、色ズレを防ぐことができる。
本実施形態においては、画像転写搬送手段18を駆動ローラ12に対して傾斜する方向に配設しているため、図で右側空間に広いスペースが生じその空間に定着手段40を配設することができ、コンパクト化を実現することができると共に、定着手段40で発生する熱が、左側に位置する露光ユニットW、画像転写搬送手段18および各画像形成ステーションY,M,C,Kへ伝達されるのを防止することができる。また、画像形成ユニットDの左側下部の空間に露光ユニットWを配置することができるため、画像形成手段の駆動系がハウジング10aへ与える振動による、露光ユニットWの走査光学系Bの振動を最小限に抑えることができ、画質の劣化を防止することができる。
また、本実施形態においては、球形化されたトナーを用いることにより、1次転写効率を高め(略100%)、各像担持体17には、1次転写残りトナーを回収するクリーニング手段を設置していない。これにより、30mm径以下の感光体ドラムからなる各像担持体17を近接して配置することが可能となり、装置を小型化することができる。
また、クリーニング手段を設置しないことに伴い、帯電手段としてはコロナ帯電手段19を採用している。帯電手段がローラである場合は、微量ではあるが像担持体17上に存在する1次転写残りトナーがローラ上に堆積して帯電不良が発生するが、非接触帯電手段であるコロナ帯電手段19はトナーが付着しにくく、帯電不良の発生を防ぐことができる。
また、上記実施形態では、中間転写ベルトを画像転写搬送手段18として像担持体17に接触させる構成としたが、表面にシート材を吸着して搬送移動し、該シート材の表面にトナー像を順次重ねて転写して画像を形成搬送するシート材搬送ベルトを画像転写搬送手段18として像担持体17に接触させる構成としてもよい。この場合、上記各実施形態と異なるのは、画像転写搬送手段18であるシート材搬送ベルトのベルト搬送方向が像担持体17に接触する下面で逆方向の上向きになることである。
以上のような画像形成装置全体の作動の概要は次の通りである。
(1)図示しないホストコンピュータ等(パーソナルコンピュータ等)からの印字指令信号(画像形成信号)が画像形成装置10の制御ユニットに入力されると、各画像形成ステーションY,M,C,Kの像担持体17、現像手段20の各ローラ、および画像転写搬送手段18が回転駆動される。
(2)像担持体17の外周面が帯電手段19によって一様に帯電される。
(3)各画像形成ステーションY,M,C,Kにおいて一様に帯電した像担持体17の外周面に、露光ユニットWによって各色の画像情報に応じた選択的な露光がなされ、各色用の静電潜像が形成される。
(4)それぞれの像担持体17に形成された静電潜像が現像手段20によりトナー像が現像される。
(5)画像転写搬送手段18の1次転写部材16には、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加され、像担持体17上に形成されたトナー像が一次転写部において画像転写搬送手段18の移動に伴って順次、画像転写搬送手段18上に重ねて転写される。
(6)この1次画像を1次転写した画像転写搬送手段18の移動に同期して、給紙カセット35に収納された記録媒体が、レジストローラ対37を経て2次転写ローラ39に給送される。
(7)1次転写画像は、2次転写部位で記録媒体と同期合流し、図示省略した押圧機構によって画像転写搬送手段18の駆動ローラ12に向かって押圧された2次転写ローラ39で、1次転写画像とは逆極性のバイアスが印加され、画像転写搬送手段18上に形成された1次転写画像は、同期給送された記録媒体に2次転写される。
(8)2次転写に於ける転写残りのトナーは、従動ローラ13方向へと搬送されて、このローラ13に対向して配置したクリーニング手段15によって掻き取られ、そして、画像転写搬送手段18はリフレッシュされて再び上記サイクルの繰り返しを可能にされる。
(9)記録媒体が定着手段40を通過することによって記録媒体上のトナー像が定着し、その後、記録媒体が所定の位置に向け(両面印刷でない場合には排紙トレイ10cに向け、両面印刷の場合には両面プリント用搬送路42に向け)搬送される。
(1)図示しないホストコンピュータ等(パーソナルコンピュータ等)からの印字指令信号(画像形成信号)が画像形成装置10の制御ユニットに入力されると、各画像形成ステーションY,M,C,Kの像担持体17、現像手段20の各ローラ、および画像転写搬送手段18が回転駆動される。
(2)像担持体17の外周面が帯電手段19によって一様に帯電される。
(3)各画像形成ステーションY,M,C,Kにおいて一様に帯電した像担持体17の外周面に、露光ユニットWによって各色の画像情報に応じた選択的な露光がなされ、各色用の静電潜像が形成される。
(4)それぞれの像担持体17に形成された静電潜像が現像手段20によりトナー像が現像される。
(5)画像転写搬送手段18の1次転写部材16には、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加され、像担持体17上に形成されたトナー像が一次転写部において画像転写搬送手段18の移動に伴って順次、画像転写搬送手段18上に重ねて転写される。
(6)この1次画像を1次転写した画像転写搬送手段18の移動に同期して、給紙カセット35に収納された記録媒体が、レジストローラ対37を経て2次転写ローラ39に給送される。
(7)1次転写画像は、2次転写部位で記録媒体と同期合流し、図示省略した押圧機構によって画像転写搬送手段18の駆動ローラ12に向かって押圧された2次転写ローラ39で、1次転写画像とは逆極性のバイアスが印加され、画像転写搬送手段18上に形成された1次転写画像は、同期給送された記録媒体に2次転写される。
(8)2次転写に於ける転写残りのトナーは、従動ローラ13方向へと搬送されて、このローラ13に対向して配置したクリーニング手段15によって掻き取られ、そして、画像転写搬送手段18はリフレッシュされて再び上記サイクルの繰り返しを可能にされる。
(9)記録媒体が定着手段40を通過することによって記録媒体上のトナー像が定着し、その後、記録媒体が所定の位置に向け(両面印刷でない場合には排紙トレイ10cに向け、両面印刷の場合には両面プリント用搬送路42に向け)搬送される。
1・・・定着ローラ、1a・・・ハロゲンランプ、2・・・加圧ローラ、3・・・ベルト、4・・・
ベルト張架部材、5・・・シート材、5a・・・未定着トナー像、6・・・ガイド部材、7・・・剥離部材
ベルト張架部材、5・・・シート材、5a・・・未定着トナー像、6・・・ガイド部材、7・・・剥離部材
Claims (13)
- 加熱源を内蔵した定着ローラと、該定着ローラに押圧する加圧ローラと、該加圧ローラの外周に捲着され前記定着ローラとの間に挟持されて移動するベルトと、該ベルトを張架する張架部材とを備え、シート材上に形成した未定着トナー像を定着する定着装置において、
シート材の種類に応じて、該定着ローラが移動することにより、
該定着ローラと該加圧ローラと該張架部材との相対的位置関係が変更可能に構成されていることを特徴とする定着装置。 - 該定着ローラは、シート材が普通紙であるときには第1の配置をとり、シート材が封筒であるときには第2の配置をとることを特徴とする請求項1記載の定着装置。
- 該第1の配置では、ニップ領域に生じる押圧力が、該定着ローラと該加圧ローラ間の押圧力、及び、該定着ローラと該ベルト間の押圧力とで形成されていることを特徴とする請求項2記載の定着装置。
- 該第2の配置では、ニップ領域に生じる押圧力が、該定着ローラと該ベルト間の押圧力のみで形成されていることを特徴とする請求項2記載の定着装置。
- 該定着ローラが該第1の配置から該第2の配置へと移動する際には、該定着ローラは該加圧ローラからは離れ、該張架部材には近づくように移動することを特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれかに記載の定着装置。
- 該第1の配置におけるニップ領域の面積と該第2の配置におけるニップ領域の面積とは略同一であることを特徴とする請求項2乃至請求項5のいずれかに記載の定着装置。
- 該定着ローラが該第1の配置から該第2の配置へと移動する際には、シート材をニップ領域出口で剥離する剥離部材が連動して移動することを特徴とする請求項2乃至請求項6のいずれかに記載の定着装置。
- 該第1の配置における該剥離部材先端と該定着ローラとの距離は、該第2の配置における該剥離部材先端と該定着ローラとの距離と変わらないことを特徴とする請求項7記載の定着装置。
- 該剥離部材は、該定着ローラが回動自在に取り付けられたフレームに設けられていることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の定着装置。
- 該第1の配置と該第2の配置との変更はレバー操作による手動動力にて行うことを特徴とする請求項2乃至請求項9のいずれかに記載の定着装置。
- 該第1の配置と該第2の配置との変更はソレノイドの動力にて行うことを特徴とする請求項2乃至9のいずれかに記載の定着装置。
- 該張架部材は、固定部材であることを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれかに記載の定着装置。
- 請求項1乃至請求項12のいずれかに記載の定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005158635A JP2006337440A (ja) | 2005-05-31 | 2005-05-31 | 定着装置および画像形成装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017181760A (ja) * | 2016-03-30 | 2017-10-05 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | 定着装置およびこれを備える画像形成装置 |
CN111242907A (zh) * | 2020-01-07 | 2020-06-05 | 苏州恒志汇智能科技有限公司 | 一种级进模拱料监测方法、装置、设备及存储介质 |
-
2005
- 2005-05-31 JP JP2005158635A patent/JP2006337440A/ja active Pending
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