JP2008292760A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、従来のニップ幅で用紙に対するニップ時間を調整することができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】定着ローラ２８の中心軸と同軸上に回動可能に軸支部材４０を取り付け、軸支部材４０にプレスローラ３３の回転軸３３ａを軸支して圧縮バネ４３により定着ローラ２８に圧接するように付勢する。軸支部材４０の上端部に形成された歯車列４０ａに噛み合わされたウォーム部材５０をモータ５１により回転駆動することで軸支部材４０が回動し、プレスローラ３３が定着ローラ２８の周面に沿って移動するようになる。そして、定着動作中に用紙の搬送方向に沿ってプレスローラ３３を回動させることでニップ時間を長くする。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ等の画像形成装置に関する。

上述の画像形成装置では、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成してトナーにより可視像化し、形成されたトナー像を用紙に転写して画像形成を行い、用紙に転写されたトナー像を定着装置においてトナー像を用紙に定着させるようにしている。定着装置では、加熱された定着ローラを回転させながらプレスローラとの間のニップ部に用紙を搬入し、トナーを熱融着させて定着動作を行う。

こうした定着装置では、定着ローラに内蔵されたヒータを加熱して定着ローラ表面を加熱状態とし、プレスローラにはバネ等の付勢部材を用いて定着ローラに対して圧接するようにされている。そして、定着動作に関しては、定着ローラの表面から発生する熱量、プレスローラによる加圧力、定着ローラ及びプレスローラの表面同士が圧接するニップ幅等を考慮する必要がある。

また、定着ローラに対するプレスローラの取り付けに関しても改良工夫がなされており、例えば、特許文献１では、定着ローラとプレスローラとの間に用紙が詰まった場合にプレスローラを定着ローラから離隔させるように移動させる点が記載されている。
特開２００５−２８４０５０号公報

上述したように、定着動作を十分に行なうためには、用紙に対する加熱及び加圧の他にニップ幅が重要であり、ニップ幅を広く取ることで搬送される用紙に定着ローラが圧接する時間（ニップ時間）を長くすることができ定着動作が十分に行なわれるようになる。しかしながら、ニップ幅が広くなると定着ローラの表面に対して圧接される用紙の幅が広くなるためカールしやすくなる欠点がある。

そのため、用紙がカールしない程度にニップ幅を狭く設定し、狭いニップ幅に対応するニップ時間を前提に必要な加熱及び加圧を行なわなければならないといった制約があった。

そこで、本発明は、従来のニップ幅で用紙に対するニップ時間を調整することができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る画像形成装置は、感光体ドラム表面に静電潜像を形成し当該静電潜像を現像して用紙にトナー像を転写する像形成手段と、トナー像が転写された用紙を定着ローラ及びプレスローラにより挟持して加熱及び加圧することでトナー像を定着させる定着手段と、プレスローラを定着ローラに圧接させた状態で定着ローラの周囲を回動可能となるように支持する支持手段と、支持手段を駆動してプレスローラを回動させる駆動手段と、定着動作中にプレスローラを回動させるように駆動手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする。さらに、前記支持手段は、前記プレスローラを自転可能に軸支して前記定着ローラの周囲を公転させるように前記定着ローラの回転軸に取り付けられた軸支部材と、軸支部材に設けられるとともに前記プレスローラを前記定着ローラに圧接するように付勢する付勢部材とを備えていることを特徴とする。さらに、定着ローラの表面温度を検知する温度検知手段を備え、前記制御手段は、温度検知手段からの検知信号に基づいて前記プレスローラを用紙の搬送方向又はその逆方向に回動させることを特徴とする。

上記のような構成を有することで、プレスローラを定着ローラに圧接させた状態で定着ローラの周囲を回動可能となるように支持し、プレスローラを定着ローラの周囲に回動させることができるので、定着動作中において用紙の搬送方向にプレスローラを回動させればニップ時間を長くすることが可能になる。

すなわち、ニップ部がプレスローラとともに用紙の搬送方向に移動していくので、ニップ部に対する用紙の搬送速度が相対的に遅くなって用紙がニップ部で圧接されて加熱されるニップ時間が長くすることができる。そして、プレスローラの回動速度を変更することでニップ時間を調整することができ、ニップ幅が従来と同じ幅に設定されていてもニップ時間の調整が可能となる。そのため、用紙をカールさせることなく加熱処理を効果的に行うことができ、消費電力を抑えることも可能となる。

逆に、用紙の搬送方向とは逆方向にプレスローラを回動させるようにすれば、ニップ部に対する用紙の搬送速度が相対的に速くなってニップ時間を短くすることができ、定着ローラの表面温度が高い場合においてニップ時間の短縮化を図ることも可能となる。

また、支持手段として、前記プレスローラを自転可能に軸支して前記定着ローラの周囲を公転させるように前記定着ローラの回転軸に取り付けられた軸支部材と、軸支部材に設けられるとともにプレスローラを定着ローラに圧接するように付勢する付勢部材とを備えることで、コンパクトな構造でプレスローラを回動可能に支持することができる。

また、定着ローラの表面温度を検知する温度検知手段を備え、温度検知手段からの検知信号に基づいてプレスローラを用紙の搬送方向又はその逆方向に回動させるようにすれば、表面温度が低い場合に用紙の搬送方向に回動してニップ時間を長くし、表面温度が高い場合に用紙の搬送方向とは逆方向に回動してニップ時間を短くすることで、ニップ時間を表面温度に合せてきめ細かく調整することができる。

以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。

図１は、本発明に係る実施形態である画像形成装置全体の概略図を示している。画像形成装置の上部には原稿を搬送して原稿を読み取る原稿読取部１が配置され、その下部に画像を記録する記録部２、画像を記録する用紙を搬送する用紙搬送部３及び給紙部４が配されている。

原稿読取部１は、原稿搬送装置（ＡＤＦ）を内部に備えたカバー部１０と、スキャナ１１を備えた読取本体部１２からなる。読取本体部１２の上面には、搬送される原稿を読み取る部分にプラテンガラス１３が配置され、原稿や本等を載置して読み取る部分に透明なガラス材からなる載置ベッド１４が配置されている。搬送原稿を読み取る場合にはスキャナ１１をプラテンガラス１３に対向する位置に静止させて読取動作を行い、載置ベッド１４に載置された原稿等を読み取る場合にはスキャナ１１で原稿等の読取面に対して走査して読取動作を行うようにする。

カバー部１０の載置ベッド１４に対向する面には原稿押え１５が取り付けられており、また、その上部には複数枚の原稿を載置しておく原稿トレイ１６が設けられている。原稿トレイ１６に載置された原稿は、ピックアップローラ１７及びセパレートローラ１８によりＡＤＦ内に搬入されてフィードローラ１９によりプラテンガラス１３に対向する読取位置に搬送されてスキャン１１により読み取られ排出ローラ２０により原稿排出トレイ２１に排出される。

記録部２では、用紙搬送部３により搬送された用紙に記録するために、現像器２２、帯電ブラシ２３、感光体ドラム２４、転写ローラ２５、露光ヘッド２６、メモリ除去ブラシ２７及び定着ローラ２８が備えられている。まず、感光体ドラム２４の表面を帯電ブラシ２３により一様に帯電させ、帯電された感光体ドラム２４の表面に露光ヘッド２６で画像記録信号に応じて露光することで静電潜像を形成する。次に、現像器２２内のトナーを供給ローラ及び現像ローラによって感光体ドラム２４に形成された静電潜像に転移させて可視像化し、転写ローラ２５により感光体ドラム２４表面に形成されたトナー像を用紙に転写する。そして、転写されたトナー像は、定着ローラ２８によって加熱・プレスして用紙に定着される。

こうして、感光体への帯電、露光、現像、用紙への転写及び定着といった一連のプロセスが行われて、用紙に画像形成がなされる。転写後に感光体ドラム２４の表面に残留したトナーは、メモリ除去ブラシ（ＥＲＳブラシ）２７により付着力が弱められ、感光体ドラム１０の表面上に分散させられる。そして、残留トナーは、現像器２２の現像ローラに回収される。

給紙部４には、給紙カセット５に複数枚の用紙が積載してセットされており、給紙ローラ２９により一枚ずつ用紙搬送部３に給紙される。給紙された用紙は、フィードローラ３０により搬送されてフィードローラ３１及び３２に挟持される。そして、フィードローラ３１により記録部２に用紙が搬送されて画像形成され、画像形成処理された用紙は定着ローラ２８及びフィードローラ３３の間に挟持されて定着処理を行った後排紙ローラ３４及びプレスローラ３５により排紙トレイ３６に搬出される。

図２は、定着機構に関する拡大概略図である。定着ローラ２８は、円筒状に形成されて紙面に直交する方向に延設されており、図示せぬヒータが取り付けられている。ヒータは棒状のハロゲンランプを内蔵したり、定着ローラ２８の外周面に面状発熱体を貼着したりすることで取り付けることができる。定着ローラ２８の軸方向の両側には、定着ローラ２８の回転軸である中心軸と同軸上に回転軸体２８ａが設けられており、回転軸体２８ａに軸受４１を介して軸支部材４０が回動可能に取り付けられている。

軸支部材４０は、板状体からなり、下部にプレスローラ３３の回転軸３３ａを収容する開口部４２が形成されており、上端部は円弧状に形成されてウォームホイール状の歯車列４０ａが形成されている。開口部４２には、両側部に摺動溝が形成された軸受４４が嵌め込まれて摺動可能に取り付けられており、軸受４４と開口部４２の底部の係合突部との間に付勢部材である圧縮バネ４３が設けられている。軸受４４には、プレスローラ３３の回転軸３３ａが軸支されており、圧縮バネ４３の付勢力により定着ローラ２８に向かって付勢されている。

プレスローラ３３は、軸支部材４０に自転可能に取り付けられ、圧縮バネ４３の付勢力により常時定着ローラ２８に圧接されるようになる。そして、軸支部材４０が回転軸体２８ａを中心に回動可能に取り付けられているので、軸支部材４０が回動することでプレスローラ３３は定着ローラ２８に圧接した状態で定着ローラ２８の周面に沿って公転可能となる。

軸支部材４０の上端部に形成された歯車列４０ａにはウォーム部材５０が噛み合っており、ウォーム部材５０はモータ５１により回転駆動されるようになっている。そして、ウォーム部材５０が回転すると、軸支部材４０が回転軸２８ａを中心に回動するようになり、ウォーム部材５０の回転を停止すると軸支部材４０は停止した回動位置に保持されるようになるため、軸支部材４０を任意の回動位置に設定することができる。

制御回路６０は、モータ５１の駆動制御を行い、モータ５１を回転駆動して軸支部材４０を回動させてプレスローラ３３を定着ローラ２８の周面に沿って用紙の搬送方向に回動させるように制御する。図２に示すプレスローラ３３の回動位置は、回動開始位置を示しており、用紙Ｐの搬送方向上流側の位置に設定されている。用紙Ｐが搬送されて定着動作が開始される前にプレスローラ３３は回動開始位置に設定される。そして、搬送されてきた用紙Ｐの前端が定着ローラ２８とプレスローラ３３との間のニップ部に到達するタイミングでプレスローラ３３の回動動作が開始される。

用紙Ｐに対する定着動作中にプレスローラ３３は用紙の搬送方向に回動し、図３に示すように、回動開始位置から角度θまで回動した回動終了位置まで回動動作が行なわれる。この場合、用紙Ｐの後端がニップ部から離れるタイミングでプレスローラ３３が回動終了位置に到達するようにプレスローラ３３の回動速度が調整される。

このように用紙の搬送方向にプレスローラ３３が回動しながら定着動作が行なわれるので、トナーの定着が行われるニップ部が搬送方向に移動するようになり、ニップ部に対する用紙の搬送速度が相対的に遅くなるためニップ時間を長くすることが可能となる。したがって、ニップ部のニップ幅を広くすることなくニップ時間を調整することができるため、トナーの定着を十分行うことが可能になる。

例えば、定着ローラの径を２０ｍｍ、用紙の搬送速度を７２ｍｍ／ｓ、ニップ幅を３ｍｍ、プレスローラの回動角度を４０度とすると、ニップ部が用紙の搬送方向に移動することでニップ部に対する用紙の搬送速度は７０．３５ｍｍ／ｓとなる。このように速度が遅くなることによりニップ時間は２．３％長くなってその分用紙に対する加熱及び加圧を長い時間行うことができるようになる。

プレスローラ３３が回動終了位置に回動した後、次の用紙が搬送されるまでの間にウォーム部材５０を逆回転させてプレスローラ３３を搬送方向とは反対側に回動させて回動開始位置に戻し、次の定着動作に備える。

以上の説明では、プレスローラ３３を用紙の搬送方向に回動させてニップ時間を長くするようにしているが、プレスローラ３３を用紙の搬送方向とは逆の方向に回動させることでニップ時間を短くするように調整することもできる。

図４は、定着ローラの表面温度に応じてプレスローラ３３を用紙の搬送方向又はその逆方向に回動させてニップ時間を変更する場合の実施例に関する概略図である。この例では、定着ローラ２８の表面温度を検知するために温度検知素子６１が定着ローラ２８の表面に当接している。温度検知素子６１からの検知信号は制御回路６０に送信される。

制御回路６０は、温度検知素子６１から受信した表面温度が所定の範囲内であるか否か判定し、所定の範囲よりも高い温度である場合にはプレスローラ３３を用紙の搬送方向とは逆方向に回動させるように制御する。また、所定の範囲より低い温度である場合にはプレスローラ３３を用紙の搬送方向に回動させるように制御する。

図４に示すように、用紙が搬送されてニップ部に挿入される段階において定着ローラの表面温度が所定の範囲よりも高い場合にプレスローラ３３を点線で示す位置から用紙の搬送方向とは逆方向に回動させながら用紙を挟持するようにすれば、表面温度が高い状態に合せてニップ時間を短くすることで高温での加熱を和らげるようにする。

用紙がニップ部に導入されると、定着ローラ２８で発生した熱は用紙の加熱によって奪われ、定着ローラ２８の表面温度は次第に低下するようになる。温度検知素子６１により所定の範囲よりも定着ローラ２８の表面温度が低下したことが検知されると、図５に示すように、プレスローラ３３を点線で示す位置から用紙の搬送方向に回動させながら用紙を挟持することでニップ時間を長くする。

以上のように、定着動作中に定着ローラ２８の表面温度の変化に応じてプレスローラ３３を用紙の搬送方向又はその逆方向に回動させてニップ時間をきめ細かく調整しているので、定着ムラを抑えた十分な定着処理を行うことができる。

定着動作中の定着ローラの表面温度の変化に対してヒータの通電制御でリアルタイムで対応することは難しいが、プレスローラを用紙の搬送方向又はその逆方向に回動させることで定着ローラの表面温度の変化に対して即時に対応することが可能となり、きめ細かくニップ時間を調整できる。

本発明に係る実施形態の画像形成装置全体の概略図である。 定着機構に関する拡大概略図である。 プレスローラを回動させた状態を示す拡大概略図である。 別の実施例に関する拡大概略図である。 プレスローラが回動開始位置に設定された状態を示す拡大概略図である。

符号の説明

１ 原稿読取部
２ 記録部
３ 用紙搬送部
４ 給紙部
28 定着ローラ
33 プレスローラ
34 排紙ローラ
35 プレスローラ
40 軸支部材
41 軸受
42 開口部
43 圧縮バネ
44 軸受
50 モータ
60 制御回路
61 温度検知素子

Claims (3)

1. 感光体ドラム表面に静電潜像を形成し当該静電潜像を現像して用紙にトナー像を転写する像形成手段と、トナー像が転写された用紙を定着ローラ及びプレスローラにより挟持して加熱及び加圧することでトナー像を定着させる定着手段と、プレスローラを定着ローラに圧接させた状態で定着ローラの周囲を回動可能となるように支持する支持手段と、支持手段を駆動してプレスローラを回動させる駆動手段と、定着動作中にプレスローラを回動させるように駆動手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記支持手段は、前記プレスローラを自転可能に軸支して前記定着ローラの周囲を公転させるように前記定着ローラの回転軸に取り付けられた軸支部材と、軸支部材に設けられるとともに前記プレスローラを前記定着ローラに圧接するように付勢する付勢部材とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 定着ローラの表面温度を検知する温度検知手段を備え、前記制御手段は、温度検知手段からの検知信号に基づいて前記プレスローラを用紙の搬送方向又はその逆方向に回動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。

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