JP6485145B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機やファクシミリ、プリンタなどの電子写真方式を利用した定着装置および画像形成装置に関する。

電子写真方式を利用した画像形成装置は、画像形成部において、静電潜像を形成し、次いで現像剤であるトナー等により現像してトナー画像等として可視像化させ、転写装置によって現像されたトナー画像を記録紙に転写し、次いで定着装置によって画像を記録紙に定着させるように構成されている。

また、定着装置は、互いに圧接されて定着ニップ部を形成する加熱部材と加圧ローラとを備え、定着ニップ部において、画像が転写された記録紙を通紙させる際に加圧・加熱することにより、トナー画像を記録紙に熱定着させるように構成されている。

従来より、電子写真方式を利用した画像形成装置に用いられる定着装置として、回転体の内面に摺接する固定部材を有している定着装置がある（特許文献１，２，３参照）。

特許文献１に開示された定着装置は、フィルム加熱方式であり、加圧ローラを無端状の定着フィルムを挟んでセラミックヒータに押圧して形成する定着ニップ部に、未定着トナー画像を担持させた記録紙を通紙し、セラミックヒータの熱を定着フィルムを介して被記録材に与え、かつ加圧して未定着トナー画像を記録紙に定着させるものである。

特許文献２に開示された定着装置は、ベルトニップ方式であり、走行可能なエンドレスベルトの外面を、その内側に備える非回転のベルトニップの圧力により、表面層が弾性変形可能な加熱定着ローラに密着させかつ加圧パッドにより加熱定着ローラの表面層を弾性変形させて定着ニップ部を形成し、定着ニップ部に未定着トナー画像を担持させた記録紙を通紙させて定着させるものである。

しかしながら、特許文献１と特許文献２に記載されたいずれの定着装置も、封筒搬送性が悪く、また定着後のバックカールを低減させることができないという問題があった。

詳述すると、この種の熱定着においては、加熱部材と加圧ローラとの間に温度差があるため、記録紙が定着ニップ部を通過する際に、記録紙の表裏（加熱部材側の表面と加圧ローラ側の裏面）に温度差が生じる。具体的には、加熱部材と接触する記録紙の表面の温度の方が、加圧ローラと接触する記録紙の裏面の温度よりも高くなる。

その結果、定着ニップ部を通過後、記録紙に含まれている水分は、表面の方から多く蒸発し、裏面側から表面側への水分移動量が大きくなるため、表面側の方が裏面側よりも水分量が多くなり、その結果、表面側の紙繊維の伸びが裏面側よりも大きくなって、記録紙が裏面側にカールする現象（以下、「バックカール」という。）が生じる。

また、記録紙が封筒である場合には、２枚重ねであるので、加熱部材に接する側の紙はバックカールが起きることに加え、加熱部材に接する側の紙と加圧ローラに接する側の紙とに搬送方向のずれが生じ、これに起因して、皺が生じるという問題がある。バックカールが大きい状態で排紙すると、排紙トレイ上に規定積載枚数を排出することができないことや、排紙トレイ上の積載そのものが乱れるといった問題が発生する。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、良好な封筒搬送性と、定着後のバックカール低減を両立させ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ことを目的としている。

本発明に係る定着装置は、上述した課題を解決するために、可撓性を有する無端状の定着部材と、前記定着部材を加熱する熱源と、前記定着部材に直接もしくは摺動部材を介して接するニップ形成部材と、前記定着部材に関し反対側で前記ニップ形成部材と対向しかつ前記定着部材を押圧することで前記ニップ形成部材と協働して定着ニップ部を形成しつつ駆動回転する加圧部材と、を有し、前記定着ニップ部に記録紙を通過させる際に前記記録紙に転写された画像を熱と圧力を加えて前記記録紙に定着させる定着装置において、前記ニップ形成部材は、前記定着ニップ部の上流側端部に対応する第１の平面部と、前記下流側端部に対応しているとともに前記第１の平面部よりも所要寸法前記加圧部材から離れる側に位置する第２の平面部を有し、前記第１の平面部と前記第２の平面部とが曲面部で連続しており、前記定着ニップ部の搬送方向下流側に、前記記録紙の搬送経路に関し前記加圧部材と同じ側に設けられ、前記記録紙に前記定着ニップ部において生じるバックカールの方向とは逆向きに湾曲するようにガイドするガイド部材を備え、前記ガイド部材は、前記記録紙を両面通紙させる場合において、前記記録紙の第二面通紙時に所定の位置より退避し、前記記録紙と非接触状態となる構成である。

本発明によれば、良好な封筒搬送性と、定着後のバックカール低減を両立させることができる画像形成装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る定着装置および画像形成装置の概略構成図である。 本発明の一実施の形態に係る定着装置のバックカール矯正時の概略構成図である。 本発明の一実施の形態に係る定着装置のバックカール非矯正時の概略構成図である。 図３において、加圧側分離搬送部材と駆動ローラとガイド部材について矢印ＩＶ方向に見た図である。 本発明の一実施の形態に係り、ガイド部材が第１の位置にあるときの、定着装置の一部を搬送経路側から見た斜視図である。 本発明の一実施の形態に係り、ガイド部材が第２の位置にあるときの、定着装置の一部を搬送経路側から見た拡大斜視図である。 本発明の一実施の形態に係り、ガイド部材移動手段が作動しガイド部材が第２の位置にあるときの、定着装置の一部を搬送経路側から見た図である。 本発明の一実施の形態に係り、ガイド部材が第１の位置にあるときの、定着装置の一部を搬送経路側から見た正面図である。 本発明の一実施の形態に係り、ガイド部材が第２の位置にあるときの、定着装置の一部を搬送経路側から見た正面図である。 本発明の一実施の形態に係り、ガイド部材が姿勢位置に応じた複数の記録紙搬送経路を示す図である。 本発明の一実施の形態に係り、補正ニップ部における記録紙搬送方向とガイド部材との交差角がバックカール矯正に及ぼす影響を説明する図である。

以下、本発明の実施の一形態に係る定着装置および画像形成装置について、図面を参照して説明する。

まず、本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成について説明する。
図１に示す画像形成装置１は、カラーレーザープリンタであり、画像形成部Ａと、給紙部Ｂと、定着装置２０と、一対の排紙ローラ１３と、排紙トレイ１４等を有している。

画像形成部Ａは、後述する、４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋと、露光装置９と、転写装置３等を含んでいる。画像形成装置１は、特徴的な構成として、定着装置２０に、バックカール矯正機構Ｃを備えている。以下詳細に説明する。

画像形成装置１の画像形成装置本体の中央には、４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋが設けられている。各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。

具体的に、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体５と、感光体５の表面を帯電させる帯電装置６と、感光体５の表面にトナーを供給する現像装置７と、感光体５の表面をクリーニングするクリーニング装置８と、を含む。

なお、図１においては、ブラックの作像部４Ｋが備える感光体５、帯電装置６、現像装置７、クリーニング装置８のみに符号を付しており、その他の作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃは、ブラックの作像部４Ｋと同様な構成なので、その符号を省略している。

各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの下方には、感光体５の表面を露光する露光装置９が配設されている。露光装置９は、図示しないレーザー光源、ポリゴンミラー５１ａ、ｆ−θレンズ５１ｂ、複数の反射ミラー５１ｃ等を有し、画像データに基づいて各感光体５の表面へレーザー光を照射し各感光体５の表面に静電潜像を形成するようになっている。

また、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの上方には、転写装置３が配設されている。転写装置３は、中間転写体としての中間転写ベルト３０と、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ３１と、二次転写手段としての二次転写ローラ３６と、二次転写バックアップローラ３２と、クリーニングバックアップローラ３３と、テンションローラ３４と、ベルトクリーニング装置３５と、を備える。

中間転写ベルト３０は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ３２、クリーニングバックアップローラ３３およびテンションローラ３４によって張架されている。ここでは、二次転写バックアップローラ３２を回転駆動することによって、中間転写ベルト３０は図の矢印で示す方向に周回走行（回転）するようになっている。

４つの一次転写ローラ３１は、それぞれ、各感光体５との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ３１には、電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）又は所定の交流電圧（ＡＣ）が各一次転写ローラ３１に印加されるようになっている。

二次転写ローラ３６は、二次転写バックアップローラ３２との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、上記一次転写ローラ３１と同様に、二次転写ローラ３６にも電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ３６に印加されるようになっている。

ベルトクリーニング装置３５は、中間転写ベルト３０に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。このベルトクリーニング装置３５で回収された廃トナーは、廃トナー移送ホースを介して廃トナー収容器に収容される。

画像形成装置本体の上部には、ボトル収容部２が設けられており、ボトル収容部２には、補給用のトナーを収容する４つのトナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが着脱可能に装着されている。各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと上記各現像装置７との間に設けた図示しない補給路を介して、各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋから各現像装置７にトナーが補給される。

一方、画像形成装置本体の下部には、給紙部Ｂを備えている。給紙部Ｂは、記録媒体としての記録紙Ｐを収容した給紙トレイ１０や、給紙トレイ１０から記録紙Ｐを搬出する給紙ローラ１１等を有している。

なお、記録媒体としての記録紙Ｐには、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート等が含まれる。また、手差し給紙機構を備えていてもよい。本実施形態において、厚紙とは、坪量が１６０ｇ／ｍ^２以上の紙を言うものとする。

画像形成装置本体内には、記録紙Ｐを給紙トレイ１０から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ３６の位置よりも記録紙搬送方向上流側には、搬送タイミングを計って記録紙Ｐを二次転写ニップへ搬送するタイミングローラとしての一対のレジストローラ１２が配設されている。

また、二次転写ローラ３６の位置よりも記録紙搬送方向下流側には、未定着トナー画像を担持させた記録紙Ｐを加圧・加熱してトナー画像を記録紙Ｐに定着させる定着装置２０が配設されている。さらに、定着装置２０よりも搬送路Ｒの記録紙搬送方向下流側には、記録紙Ｐを装置外へ排出するための一対の排紙ローラ１３が設けられている。また、画像形成装置本体の上面部には、装置外に排出された記録紙Ｐをストックするための排紙トレイ１４が設けられている。

また、排紙ローラ１３と定着装置２０の間で、定着装置２０に寄った位置に、後述するバックカール矯正機構Ｃを備えている。

次に、本発明の実施形態に係る画像形成装置１の基本的な動作について説明する。
まず、作像動作が開始されると、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋにおける各感光体５が図の時計回りに回転駆動され、各感光体５の表面が帯電装置６によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体５の表面には、露光装置９からレーザー光がそれぞれ照射されて、各感光体５の表面に静電潜像が形成される。

このとき、各感光体５に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体５上に形成された静電潜像に、各現像装置７によってトナーが供給されることにより、静電潜像は画像として顕像化（可視像化）される。

また、作像動作が開始されると、二次転写バックアップローラ３２が図の反時計回りに回転駆動し、中間転写ベルト３０を図の矢印で示す方向に周回走行させる。また、各一次転写ローラ３１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ３１と各感光体５との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。

その後、各感光体５の回転に伴い、感光体５上の各色の画像が一次転写ニップに達したときに、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、各感光体５上の画像が中間転写ベルト３０上に順次重ね合わせて転写される。

このようにして、中間転写ベルト３０の表面にフルカラーの画像が担持される。また、中間転写ベルト３０に転写しきれなかった各感光体５上のトナーは、クリーニング装置８によって除去される。そして、各感光体５の表面が除電装置によって除電され、表面電位が初期化される。

プリンタの下部では、給紙ローラ１１が回転駆動を開始し、給紙トレイ１０から記録紙Ｐが搬送路Ｒに送り出される。搬送路Ｒに送り出された記録紙Ｐは、レジストローラ１２によって搬送が一旦停止される。

その後、所定のタイミングでレジストローラ１２の回転駆動を開始し、中間転写ベルト３０上の画像が二次転写ニップに達するタイミングに合わせて、記録紙Ｐを二次転写ニップへ搬送する。このとき、二次転写ローラ３６には、中間転写ベルト３０上の画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。

そして、この転写電界によって、中間転写ベルト３０上の画像が記録紙Ｐ上に一括して転写される。また、このとき記録紙Ｐに転写しきれなかった中間転写ベルト３０上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置３５によって除去され、廃トナー収容器へと搬送される。

その後、記録紙Ｐは定着装置２０へと搬送され、定着装置２０によって記録紙Ｐ上の画像が当該記録紙Ｐに定着される。定着装置２０から搬送された記録紙Ｐは、後述するバックカール矯正機構Ｃを通過して機外の排紙トレイ１４上に排紙される。

以上の説明は、記録紙Ｐ上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成し、また２つ又は３つの作像部を使用して、２色又は３色の画像を形成することも可能である。

次に、本発明の実施形態に係る画像形成装置１のバックカール矯正機構Ｃを有する定着装置２０について詳細に説明する。図２は、本実施形態に関わるバックカール矯正機構を有する定着装置の断面図である。

図２に示すように、定着装置２０は、記録紙Ｐに担持された転写後のトナー画像Ｔを熱と圧力により融解・浸透させて定着するために用いられており、加熱されながらエンドレス走行が可能な可撓性を有する定着ベルト２１を備えている。

図２に示すように、定着装置２０は、画像形成部Ａでトナー画像を転写された記録紙Ｐを定着ニップ部Ｎを通過させかつ定着ニップ部Ｎで熱と圧力を加えてトナー画像を記録紙Ｐに定着させる。

定着装置２０には、無端な定着ベルト（定着部材）２１に加えて、定着ベルト２１と当接した当接状態で定着ベルト２１との間に圧力を作用させて定着ニップ部Ｎを形成する対向回転体である加圧ローラ（加圧部材）２２が設けられている。定着ベルト２１の内部には、定着ニップ部Ｎ以外の箇所で定着ベルト２１の内面側を加熱する複数のハロゲンランプ２３ａ，２３ｂを備えたヒータ（熱源）２３が備えられている。

定着ベルト２１の内部には、定着ベルト２１の内側に配設されたニップ形成用のベース部材であるニップ形成部材２４と、ニップ形成部材２４を支持するステー２５と、ヒータ２３から放射される光を定着ベルト２１へ反射する反射部材２６が設けられている。

図３に示すように、ニップ形成用のベース部材であるニップ形成部材２４は、加圧ローラ２２の回転中心と定着ニップ部Ｎの搬送方向中央部とを結ぶ線に垂直な平面に対し、図３中の寸法ａで示す範囲に形成された、定着ニップ部Ｎの上流側端部に対応する第１の平面部２４ａと、図３中の寸法ｂで示すに形成された、定着ニップ部Ｎの搬送方向下流側端部に対応する第２の平面部２４ｂと有する。そして、第２の平面部２４ｂが上流側の第１の平面部２４ａよりも加圧ローラ２２側に所要寸法寄っている。そして、ニップ形成部材２４は、図３中の寸法ｃで示す範囲に形成された、第１の平面部２４ａと第２の平面部２４ｂとを曲面部２４ｃで滑らかに連続して結んでいる。曲面部２４ｃは、加圧ローラ２２の外径にほぼ等しい曲率半径を有して第１の平面部２４ａと第２の平面部２４ｂとを滑らかに繋いでいる曲面部２４ｃと有する。曲面部２４ｃの搬送方向下流側は曲率半径が小さい反対側の曲面となって平面部２４ｂと繋がっている。図３中の寸法ｄで示すように、ニップ形成部材２４の搬送方向中央部と加圧ローラ２２の回転中心との記録紙搬送方向のずれを示す。なお、ニップ形成部材２４は、定着ベルト２１に直接もしくはベースパッドを巻いている図示しない摺動部材（低摩擦シート）を介して接する。

ニップ形成部材２４をニップ形成部材２４の厚み方向にずれた第１の平面部２４ａと第２の平面部２４ｂとを滑らかに繋ぐ曲面部２４ｃとからなる屈曲形状とした理由は、記録紙Ｐが封筒である場合における搬送性の悪さを改善することにある。

すなわち、定着ニップ部Ｎの形状が、従来の凹筒面状や平面状とした場合には、定着ニップ部Ｎに封筒を通過させるときに、記録紙Ｐである封筒の、駆動回転する加圧ローラ２２に密着する一方の面部が、従動走行する定着ベルト２１に密着する他方の面部よりも搬送方向前側にずれて皺が発生してしまうという不具合がある。

本発明者は、定着ニップ部Ｎを構成するニップ形成部材２４の形状について鋭意試作を繰り返し封筒を通紙するテストを行ったところ、定着ニップ部Ｎの形状が、第１の平面部２４ａと第２の平面部２４ｂと曲面部２４ｃとからなる屈曲形状であると、当該封筒の、加圧ローラ２２に密着する一方の面部と、定着ベルト２１に密着する他方の面部とが、バックカールが生じる湾曲形状とは逆の湾曲形状になり、ずれることなく密着して定着ニップ部Ｎを通過することができ、皺の発生を回避できることを見出した。

定着ベルト２１の温度は、記録紙Ｐが定着ニップ部に進入する側に設けられた温度センサ２７によって検出され、ヒータ２３のフィードバック処理に用いられる。なお、図２において矢印Ｆは、記録紙Ｐの搬送方向を示している。

定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有するスリーブ状に形成された無端状のベルトであり、基材とその表面に位置する離型層により構成されている。基材には、ニッケルもしくＡ−ＳＵＳ等の金属材料またはポリイミドなどの樹脂材が用いられる。また離型層には、トナーに対する離型性を有するテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などが用いられる。

加圧ローラ２２は、定着ベルト２１に関し、反対側でニップ形成部材２４と対向しかつ定着ベルト２１を押圧することでニップ形成部材２４と協働して定着ニップ部Ｎを形成する。

加圧ローラ２２は、芯金２２ａと、芯金２２ａの周面に設けられた発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等から成る弾性層２２ｂと、弾性層２２ｂの表面に設けられたＰＦＡ又はＰＴＦＥ等から成る離型層によって構成されている。加圧ローラ２２は、図示しない加圧手段によって定着ベルト２１側へ加圧され定着ベルト２１と当接状態でベース部材としてのニップ形成部材２４に当接している。

この加圧ローラ２２と定着ベルト２１とが当接する箇所では、加圧ローラ２２の弾性層２２ｂが押し潰されることで、定着ベルト２１との間に圧力を受けてニップ形成部材２４が所定の幅の定着ニップ部Ｎを確保するようになっている。

加圧ローラ２２は、プリンタ本体に設けられた図示しないモータ等の駆動源によって回転駆動するように構成されている。加圧ローラ２２が回転駆動すると、その駆動力が定着ニップ部Ｎで定着ベルト２１に伝達され、定着ベルト２１が従動回転するようになっている。

本実施形態に係る定着装置２０では、加圧ローラ２２を中実のローラとしているが、中空のローラであってもよい。その場合、加圧ローラ２２の内部に、輻射熱を用いるハロゲンヒータ等の加熱源を配設することも可能である。また、弾性層２２ｂが無い場合は、熱容量が小さくなり定着性が向上するが、未定着トナーを押し潰して定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部に光沢ムラが生じる可能性がある。これを防止するには、厚さ１００μｍ以上の弾性層を設けることが望ましい。

中空ローラに用いられるパイプ状金属として、アルミニウム、鉄あるいはステンレスなどが選択できる。加圧ローラ２２内に熱源を設ける場合には、熱源からの輻射熱により支持体が加熱されるのを抑制するために、支持体表面に断熱層を設けることや鏡面処理による熱線反射面を設けることが望ましい。この場合の熱源には、上述したハロゲンヒータに限らず、ＩＨヒータや抵抗発熱体、あるいはカーボンヒータを用いることも可能である。

上述した定着装置２０の場合、低熱容量の加熱部材を直接加熱する構成のため、昇温が非常に早い定着装置であるため、ファーストプリントが早くできるメリットがある。しかし、定着装置２０は、記録紙Ｐにバックカールが生じる観点からすると、加圧ローラが十分温まる前に定着が行われるため、上述したような表裏の温度差によるバックカール（例えば図２で示す実線Ｐ'の湾曲形状）が非常に大きくなる。

定着装置２０の記録紙出口側には、定着ニップ部近傍で定着ニップ部Ｎを通過した記録紙Ｐを分離して排紙部に向け排出方向にガイドする分離搬送機構が設けられている。

分離搬送機構は、定着ニップ部から移動する記録紙Ｐの移動方向下流側で定着ベルト２１側に近接する先端２０１ａを有したベルト側分離部材２０１と、加圧ローラ２２側に近接する揺動端２０２ａを有した加圧側分離部材２０２とを備えている。

ベルト側分離部材２０１は、定着ベルト２１に対して粘着して貼り付き気味な記録紙Ｐを定着ベルト２１から剥離するために設けられている。このため、貼り付いている記録紙Ｐを定着ベルト２１の表面から浮き上がらせることができる近接位置に位置決めできる精度が得られるように金属製のものが用いられる。

加圧側分離部材２０２は、樹脂成型品が用いられており、一部に設けられた支持ロッド２０２Ａが筐体側（図示されず）に回転可能に支持されることにより、加圧ローラ２２に対向する揺動端２０２ａを加圧ローラ２２に対して接離可能となるように揺動可能である。

加圧側分離部材２０２は、加圧ローラ２２に対して揺動することにより、例えば、ジャムを生じた記録紙Ｐを定着ニップ部Ｎから取り除く際に加圧ローラ２２から離れる方向に大きく揺動され、定着ニップ部Ｎへの手の挿入スペースを作ることができる。これにより、記録紙Ｐの引き出しが可能となる。

定着装置２０の搬送方向下流側に備えられるバックカール矯正機構Ｃは、駆動ローラ２０４と、従動ローラ２０３と、ガイド部材２０５と、ガイド部材移動手段Ｄと、を有する。

駆動ローラ２０４および従動ローラ２０３は分離部材２０１，２０２の下流側に配置されている。駆動ローラ２０４は本発明の駆動ローラを構成し、従動ローラ２０３は本発明の従動ローラを構成する。駆動ローラ２０４および従動ローラ２０３は補助ニップ部を形成する。この補助ニップ部は、ガイド部材２０５の搬送方向上流側直前において、記録紙Ｐの搬送経路を規制する本発明の搬送経路規制手段を構成する。

駆動ローラ２０４は、定着装置２０を通過する記録紙搬送路に関し、定着ニップ部において記録紙Ｐにバックカールが生じる側（加圧ローラ２２側）に備えられる。

従動ローラ２０３は、定着装置２０を通過する記録紙搬送路に関し、定着ニップ部において記録紙Ｐを加熱する側（定着ベルト２１側）に備えられる。駆動ローラ２０４と従動ローラ２０３は、補助ニップ部を形成して転がり回転し記録紙Ｐの搬送を補助する。定着ニップ部と補助ニップ部との間の距離は記録紙Ｐの長さよりも短く設定されている。

ジャムの発生を防ぐために以下のように構成されている。まず、駆動ローラ２０４の径が従動ローラ２０３の径よりも所要大きく設定されている。補助ニップ部における記録紙搬送速度が定着ニップ部における記録紙搬送速度よりも僅かに小さく設定されている。そして、補助ニップ部のニップ圧が定着ニップ部のニップ圧よりも所要小さく設定されている。この構成により、定着ニップ部と補助ニップ部との間で記録紙Ｐにジャムの発生が生じない。

駆動ローラ２０４は少なくともローラ周面部がゴムにより形成され、従動ローラ２０３は、少なくともローラ周面部が駆動ローラ２０４のローラ周面部よりも硬質でかつ離型性を有するよう形成されていればよい。

本実施の形態では、駆動ローラ２０４は、芯金２０４ａ（後述においては、ローラ軸２０４ａという。）と、芯金２０４ａの表面に設けられたシリコン、ＥＰＤＭ、ウレタン、フッ素ゴム等からなる高摩係数のソリッドゴム材料２０４ｂとから構成し、記録紙搬送力を得られるようにしている。従動ローラ２０３は、中空のパイプ状金属表面にＰＦＡ、ＥＴＦＡ、ＦＥＰ等の低μのチューブ（厚み３０〜３００μｍ）を被せた構成にしている。

中空のパイプ状金属にしている理由としては、定着時に紙から蒸発して発生した水蒸気が従動ローラ側に付着する結露防止ため、低熱容量化し、定着からの熱ですぐに温まるようにするためである。

表面に低μのチューブを配置している理由としては、定着後に溶け切れなかった微量なトナーが付着しづらくし、付着しても堆積しないようにするためである。すなわち、従動ローラ２０３側は画像面側に常時接触しながら搬送するので、前述した構成となっている。

従動ローラ２０３は、ホルダを介して図示しないバネ部材によって画像形成装置本体に保持されており、ホルダを前記バネにて加圧することによって、駆動ローラ２０４と従動ローラ２０３は接触して補助ニップ部を形成し記録紙Ｐを補助搬送可能になっている。

ガイド部材２０５は、回動中心が駆動ローラ２０４のローラ軸と同軸となるように定着ユニットより設けられる。ガイド部材２０５は、後述するガイド部材移動手段Ｄにより、図２に示す第１の位置（記録紙Ｐに接触する前進位置）と、図３に示す第２の位置（記録紙Ｐと非接触になる後退位置）のいずれかに移動される。

ガイド部材２０５は、定着ニップ部Ｎの搬送方向下流側に、記録紙Ｐの搬送経路に関し加圧ローラ２２と同じ側に設けられ、図２に示す第１の位置では、記録紙Ｐに定着ニップ部Ｎにおいて生じるバックカールの方向とは逆向きに湾曲するようにガイドする。

ガイド部材２０５は、図２に示す第１の位置に位置される状態では、補助ニップ部を通過中の記録紙Ｐの搬送方向前側部分を駆動ローラ２０４と同じ側で押圧するように摺動接触し、記録紙Ｐをバックカールと逆側に凹面状に屈曲させるように機能する。

すなわち、ガイド部材２０５は、第１の位置に保持される場合、補助ニップ部を通過中の記録紙Ｐの方向（ローラ対の中心を結んだ線に対して、直角方向）対して、駆動ローラ２０４と同じ側から経路を塞ぐような位置に配置されるようになっている。

このため、記録紙Ｐの先端は図２に示す接触角度θでガイド部材２０５と接触し、記録紙Ｐは、その後、ガイド部材２０５に押圧されながら、駆動ローラ２０４と従動ローラ２０３のニップ搬送力により、補助搬送されることになる。

そうすると、ガイド部材２０５は、記録紙Ｐに対し、最終的に補助ニップ部を起点に接触角度θ１をつけながら搬送することになるので、バックカールと反対側に凹曲面となるように湾曲する、すなわちバックカール矯正ができる。このような搬送路にすることで、ガイド部材２０５を通過する記録紙Ｐは、定着で発生したバックカールを改善し、排紙トレイ１４に排出可能となる。

しかしながら、第１の位置は、ガイド部材２０５を積極的に記録紙Ｐの裏面と接触させる位置であるため、記録紙Ｐの裏面とガイド部材２０５との搬送抵抗が大きく、紙自体にストレスを与えることになる。厚紙ではない記録紙Ｐの両面通紙モードの第２面通紙時は、画像がある面（第一面目）とガイド部材２０５が接触することになり、画像コスレ、光沢スジが発生しやすい。

特に、第２面通紙時は、定着ユニット部における第二画像面の定着中、裏面となる第１面画像も定着ニップ部を再度通って再加熱されるので、温まった第１面画像がガイド部材２０５により強く擦られると、トナーが剥がれやすかったり、光沢が変わったり等が発生しやすい。

そこで、ガイド部材２０５は、図３に示す第２の位置に位置される。第２の位置に位置されるガイド部材２０５は、補助ニップ部を通過中の記録紙Ｐに対し非接触となり、記録紙Ｐを屈曲させないように機能する。

ガイド部材２０５は、第２の位置に位置されると、補助ニップ部から排出される記録紙Ｐの搬送方向（ローラ対の中心を結んだ線に対して、直角方向）に対して、大きく退避し、積極的に紙へ接触しない位置になる。この場合、紙搬送時のバックカールを矯正できないが、紙へのストレスを与えないため、上述した裏面キズ、摩耗、画像コスレ、光沢スジが発生しない。

厚紙ではない記録紙Ｐの両面通紙モードの第２面通紙時は、第１面画像の定着とは異なり、バックカールが生じないので、ガイド部材２０５が第２の位置に後退することは、好都合の効果が得られる。

なお、厚紙ではない記録紙Ｐの両面通紙モードの第２面通紙時に第２の位置までは後退しないが、に位置される、ガイド部材２０５は、片面印刷時と両面印刷時のうちの少なくとも片面印刷時には、第１の位置に来るように構成されている。

一方、記録紙Ｐがコシの強い厚紙等である場合には、ガイド部材２０５を第１の位置に位置させると、コシの弱い薄紙である記録紙Ｐに比べて、ガイド部材２０５との接触抵抗が大きいので、紙自体に与えるストレスが一層大きくなり、紙裏面に接触の跡が発生しやすくなり、ガイド部材２０５自体が摩耗したり等が発生しやすくなる。

また、記録紙Ｐがコシの強い厚紙等である場合には、バックカールが生じない。したがって、この場合には、ガイド部材２０５は、片面通紙モードの第１面通紙時および両面通紙モードの第２面通紙時のいずれも、図３に示す第２の位置に位置される。

上記説明のように、ガイド部材２０５を第１の位置と第２の位置との間で切り替えることにより、バックカール矯正と画像コスレの回避等を両立させている。

続いて、図４〜図９を参照してガイド部材２０５およびガイド部材移動手段Ｄの構成を説明する。

図４に示すように、駆動ローラ２０４は、加圧側分離部材２０２にスベリ軸受２０８を介して回転可能に両端支持されるローラ軸２０４ａと、ローラ軸２０４ａに所要間隔を開けて被嵌固定された複数のゴム製の短円筒形とからなる。

駆動ローラ２０４は、図６に示すガイド部材移動手段Ｄからの回転駆動力をアイドラギヤ２１１を介してローラ軸２０４ａの端部に固定された駆動ギヤ２１０に伝達されることにより回転可能である。

図４〜図７に示すように、ガイド部材２０５は一対のブラケットアーム２０６の上端部に回動可能に両端支持される支持軸２０５ａに固定されている。

一対のブラケットアーム２０６は、スベリ軸受２０８の外径部に被嵌され回動可能である。ガイド部材２０５は、支持軸２０５ａに被嵌固定された複数のボス２０５ｂにそれぞれ複数個設けられている。

ガイド部材２０５は、基端をボス２０５ｂに固定され張り出し端を駆動ローラ２０４に被さるように延びている。ブラケットアーム２０６のストッパ部２０６ｂが加圧側分離部材２０２の一部に接触した位置で停止配置するように構成している。この位置に対応するガイド部材２０５の姿勢位置が、補助ニップ部から排出された記録紙の角度を変化させる第１の位置となる。

図５〜図７に示すように、ガイド部材移動手段Ｄは、駆動源としてのソレノイド２２０と、ソレノイド２２０の作動により揺動するリンク機構２０７と引張ばね２０９とを備えている。ソレノイド２２０は、筐体を画像形成装置本体に固定されている。ガイド部材移動手段Ｄは、本体制御部からの制御信号に基づいて駆動される。

引張ばね２０９は、加圧側分離部材２０２の側面部に一端を係止され、他端をブラケットアーム２０６のアーム部２０６ａの中途に係止され、ガイド部材２０５が図２に示す第１の位置となる方向にブラケットアーム２０６を回動するようにばねの引張力を掛けている。

図７に示すように、リンク機構２０７は、水平方向の一端２０７ａを固定ピン軸２０７Ａに支持され、他端である作動端２０７ｂをブラケットアーム２０６のアーム部２０６ａの先端部を下側から囲うように当接し、水平方向の中途部より上方に延びる上方延出部２０７ｃの上端に設けられた長孔２０７ｄが、ソレノイド２２０の伸張ロッド２２０ａとピンで連結されている。

図７に示すように、ソレノイド２２０の伸張ロッド２２０ａが伸張していて（点線で示す位置）、図６に示すように、リンク機構２０７の作動端２０７ｂがブラケットアーム２０６のアーム部２０６ａの先端部に対し下方に離れている状態である。

図６に示す状態から、制御装置の制御信号に基づいてソレノイド２２０の内部コイルに電流が流れると、ソレノイド２２０の伸張ロッド２２０ａが引退する。これにより、引張ばね２０９の引張力に抗してリンク機構２０７が回動され、作動端２０７ｂがブラケットアーム２０６のアーム部２０６ａの先端部を持ち上げる（図７に示す状態）。これにより、ガイド部材２０５が図２，図８に示す第１の位置から、図３，図９に示す第２の位置に後退する。

一方、図７に示す状態から、制御装置の制御信号に基づいてソレノイド２２０の内部コイルへの電流が切れると、引張ばね２０９の引張力により、ブラケットアーム２０６が回動し、ガイド部材２０５が図２に示す第１の位置に復帰するようになっているとともに、引張ばね２０９の引張力により、ソレノイド２２０の伸張ロッド２２０ａが引退し、図５，図６に示す状態になる。

上記の構成にすることで、駆動ローラ２０４とガイド部材２０５との間のギャップは、部品の寸法公差の積み上がりが最も少ない構成（各部品の軸中心からの半径距離公差のみ）とすることができる。駆動ローラ２０４とガイド部材２０５との間のギャップが高精度に一定保たれた状態で、ガイド部材２０５が移動可能となる。

図１０（ａ）は、薄紙の片面印刷モードにおける記録紙の搬送経路を示す。ガイド部材２０５は、第１の位置にあり、ガイド部材２０５が補助ニップ部を通過中の記録紙の裏面（バックカール側の面）に当接してバックカールと逆方向の凹局面となるように湾曲させて排紙ローラ１３に導くようになっている。

図１０（ｂ）は、厚紙の片面印刷モードにおける記録紙の搬送経路を示す。ガイド部材２０５は、第２の位置にあり、ガイド部材２０５が補助ニップ部を通過中のバックカールが生じない記録紙の裏面に非接触となって、排紙通路形成部材２１５が記録紙をソフトに湾曲させて排紙ローラ１３に導くようになっている。

なお、図４に示すように、ガイド部材２０５は、長手にわたり複数のリブ形状となっていて、ガイド部材２０５間に、リブ状の排紙通路形成部材２１５が入り込んでいる。

図１１は、ガイド部材２０５の回動中心を駆動ローラ２０４の回転中心に合わせて設けた場合（図中の実線で示す位置）と、ガイド部材２０５の回動中心を駆動ローラ２０４の回動中心を駆動ローラ２０４の回転中心からあるギャップで離れて配置した場合（図中の符号２０５'で示す点線の位置）の比較図を示す。

図１１で分かるように、ガイド部材２０５を実線の位置であるときのカール矯正効果と、ガイド部材２０５を点線の位置であるときのカール矯正効果とが同じになる。

補助ニップ部を通過する記録紙は、駆動ローラ２０４と従動ローラ２０３の中心同士を結ぶ線に対して垂直方向に排出される。このため、ガイド部材２０５が点線の位置である時の補助ニップ部近傍の用紙先端とガイド部材２０５との接触角度θ'は、ガイド部材２０５が実線の位置である時の補助ニップ部近傍の用紙先端とガイド部材２０５との接触角度θよりも小さくなる。

この接触角度が小さくなると、用紙先端が座屈して折れ曲がって搬送され、最悪時は、ジャムに至るリスクが高まる。逆に、ガイド部材２０５の記録紙に対して接触する面の延長線が駆動ローラ２０４の回転中心からずれて接触角度が上記接触角度θよりも大きくなるように配置した場合は、ガイド部材２０５で用紙を屈曲させるカール矯正効果が低下することにつながる。

そこで、本実施の形態では、接触角度が大きくなるように、ガイド部材２０５の回転中心を駆動ローラ２０４の回転中心に合わせ、かつ、ガイド部材２０５の記録紙に対して接触する面の延長線が駆動ローラ２０４の回転中心を通るようにしている。

カール矯正効果を得られるようにするためには、ガイド部材２０５の先端を補助ニップ部に近づけることが必要となる。このため、駆動ローラ２０４の複数のゴム部が間隔を開くように設けられ、ゴム部とゴム部の間にガイド部材２０５が入りこむように構成されている。

本実施の形態の画像形成装置によれば、定着装置２０の下流側直後に駆動ローラ２０４と従動ローラ２０３を設け、さらに補助ニップ部の下流側直後に、ガイド部材移動手段Ｄで第１の位置と第２の位置とに切り替え可能なガイド部材２０５を設けた。これにより、定着装置２０で記録紙Ｐが裏面にカールするバックカールをガイド部材２０５が反対側に曲げる搬送経路にすることで、矯正（第１の位置の場合）と矯正なし（第２の位置）を切り替え可能にできる。ガイド部材２０５が第１の位置と第２の位置とに切り替え可能にできることで、バックカールの矯正が必要な条件下のみ矯正することが可能にできる。

例えば、厚紙通紙の場合は、定着装置２０で記録紙Ｐが裏面にカールするバックカールが発生しないため、常時、ガイド部材２０５が第１の位置にすると逆にガイド板で、逆にフェイスカールになる。また、ガイド部材２０５との記録紙との接触力が強いため、ガイド部材２０５により紙裏面にダメージ（キズ）が発生するとともに、ガイド部材２０５の磨耗が発生する。さらに、紙剛性が高いため駆動ローラ２０４と従動ローラ２０３の補助ニップ部から出て先端がガイド部材２０５に接触した際に先端が折れ曲がる等の副作用が出る点からもバックカールを矯正する第１の位置にする必要がない。

本実施の形態の定着装置によれば、上記観点から、ガイド部材２０５の位置を切り替える駆動手段を有し、条件によってガイド部材２０５の位置を切り替え可能にする。これにより、定着時に発生するバックカール低減と搬送安定化、記録紙Ｐへのダメージ低減を両立させることができる。

本実施の形態の定着装置によれば、ニップ形成部材の形状が非円弧形状、且つストレート面を１つ以上有する形状であり、定着矯正での搬送経路にて、紙がカールする方向とは逆向きに屈曲させた状態にて搬送する構成である。これにより、良好な封筒搬送性と、定着後のバックカール低減を両立させることができる。

本実施の形態の定着装置によれば、ガイド部材２０５の直前に、搬送経路を規制する部材を設ける構成としたので、ガイド部材２０５での紙の屈曲が鈍化することを防止できるので、定着後のバックカールを一層有効に低減することができる。

本実施の形態の定着装置によれば、ガイド部材２０５の直前に、画像裏面側に配置される駆動ローラ２０４と画像表面側に配置される従動ローラ２０３とを備えて補助ニップ部を形成した。この補正ニップ部があることにより、定着ニップ部とバックカール矯正位置間での中折れを防いで、定着ニップ後の記録紙搬送の補助を行うことができる。また、補正ニップ部は、ガイド部材２０５によるバックカール矯正位置から上流側の至近位置にあって、記録紙を拘束する。このため、ガイド部材２０５での記録紙の屈曲が有効に行われるから、定着後のバックカールを低減することができる。

本実施の形態の定着装置によれば、従動ローラ２０３よりも駆動ローラ２０４の方が大径である構成としたので、定着ニップ部でバックカールした記録紙Ｐの先端が回転の安定した駆動ローラ２０４に先に接触する。このため、記録紙Ｐの先端が、従動ローラ２０３と駆動ローラ２０４の補助ニップ部に安定して導かれジャムの発生を回避でき、安定した搬送が行える。

本実施の形態の定着装置によれば、補助ニップ部における記録紙の搬送速度を、定着ニップ部Ｎにおける記録紙の搬送速度よりも速い設定とした。これにより、定着ニップと補助ニップ部間での紙のたるみ、中折れ、ジャムを防止することができ、さらに定着ニップと補助ニップ部間での分離部材２０１，２０２との接触を回避できて、定着画像に異常が生ずることを回避できる。

本実施の形態の画像形成装置によれば、上記構成の定着装置を備えることにより、記録紙に転写されたトナー画像を熱と圧力を加えて記録紙に定着させる構成であるので、封筒搬送性と定着後のカール低減を両立させた画像形成装置を提供することができる。

以上説明したように、本発明によれば、良好な封筒搬送性と、定着後のバックカール低減を両立させることができるという効果を有し、複写機やファクシミリ、プリンタなどの電子写真方式を利用した定着装置および画像形成装置の全般に有用である。

１ 画像形成装置
２０ 定着装置
２１ 定着ベルト（定着部材）
２２ 加圧ローラ（加圧定着部材）
２３ ヒータ（熱源）
Ｎ 定着ニップ部
２４ ニップ形成部材
２４ａ 平面部（上流側端部）
２４ｂ 平面部（下流側端部）
２４ｃ 曲面部
２０３ 従動ローラ（搬送経路規制手段）
２０４ 駆動ローラ（搬送経路規制手段）
２０５ ガイド部材
Ｐ 記録紙

特開平４−４４０７５号公報 特開平８−２６２９０３号公報

Claims (6)

1. 可撓性を有する無端状の定着部材と、前記定着部材を加熱する熱源と、前記定着部材に直接もしくは摺動部材を介して接するニップ形成部材と、前記定着部材に関し反対側で前記ニップ形成部材と対向しかつ前記定着部材を押圧することで前記ニップ形成部材と協働して定着ニップ部を形成しつつ駆動回転する加圧部材と、を有し、前記定着ニップ部に記録紙を通過させる際に前記記録紙に転写された画像を熱と圧力を加えて前記記録紙に定着させる定着装置において、
   前記ニップ形成部材は、
   前記定着ニップ部の上流側端部に対応する第１の平面部と、前記下流側端部に対応しているとともに前記第１の平面部よりも所要寸法前記加圧部材から離れる側に位置する第２の平面部を有し、前記第１の平面部と前記第２の平面部とが曲面部で連続しており、
   前記定着ニップ部の搬送方向下流側に、前記記録紙の搬送経路に関し前記加圧部材と同じ側に設けられ、前記記録紙に前記定着ニップ部において生じるバックカールの方向とは逆向きに湾曲するようにガイドするガイド部材を備え、
   前記ガイド部材は、前記記録紙を両面通紙させる場合において、前記記録紙の第二面通紙時に所定の位置より退避し、前記記録紙と非接触状態となることを特徴とする定着装置。
2. 前記ガイド部材の搬送方向上流側直前に、前記記録紙の搬送経路を規制する搬送経路規制手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記搬送経路規制手段は、
   前記記録紙の搬送経路に関し前記加圧部材と同じ側に設けられた駆動ローラと、前記駆動ローラとは反対側に設けられた従動ローラと、により形成される補助ニップ部であることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記駆動ローラが従動ローラよりも大径であることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記補助ニップ部の記録紙搬送速度が、前記定着ニップ部の記録紙搬送速度よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の定着装置を用いて、記録紙に転写された画像を熱と圧力を加えて前記記録紙に定着させることを特徴とする画像形成装置。

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