JP5418068B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関し、特に、定着ローラに対する加圧ローラの食込み量を調節する調圧機構を備えた定着装置および画像形成装置に関する。

プリンタ・複写機・ファクシミリ・複合機などの画像形成装置に対し、近年、省エネルギー化・高速化についての市場要求が強くなってきている。これらの要求性能を達成するためには、画像形成装置に用いられる定着装置の熱効率の改善が重要である。

画像形成装置では、電子写真記録・静電記録・磁気記録等の画像形成プロセスにより、画像転写方式もしくは直接方式により未定着トナー画像が記録材シート・印刷紙・感光紙・静電記録紙などの記録材（記録媒体）に形成される。未定着トナー画像を定着させるための定着装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等の接触加熱方式の定着装置が広く採用されている。

熱ローラ方式の定着装置は、内部にハロゲンランプ等の熱源を有して所定の温度に温調される定着ローラと、これに圧接された加圧ローラとの回転ローラ対を基本構成としている。これらの回転ローラ対の接触部（定着ニップ部）に記録材を導入して搬送させ、定着ローラおよび加圧ローラからの熱および圧力により未定着トナー画像を溶融させて定着させる。

また、フィルム加熱方式の定着装置は、たとえば特許文献１や特許文献２等に提案されている。これらの定着装置は、支持部材に固定支持された加熱体に耐熱性を有する薄肉の定着フィルムを介して記録材を密着させ、定着フィルムを加熱体に対して摺動移動させながら加熱体の熱を、フィルム材を介して記録材に供給するものである。

この定着装置は、加熱体として、例えば、耐熱性・絶縁性・良熱伝導性等の特性を有するアルミナや窒化アルミニウム等のセラミック基板上に抵抗層を備えたセラミックヒータを使用する。この定着装置は、定着フィルムとして薄膜で低熱容量のものを用いることができるために、熱ローラ方式の定着装置よりも伝熱効率が高く、ウォームアップ時間の短縮が図れ、クイックスタート化や省エネルギー化が可能になる。

電磁誘導加熱方式の定着装置として、特許文献３では、磁束により定着スリーブの金属層（発熱層）に渦電流を誘導させて、そのジュール熱で発熱させる誘導過熱定着装置が提案されている。これは、誘導電流の発生を利用することで直接定着フィルムを発熱させることができ、ハロゲンランプを熱源とする熱ローラ方式の定着装置よりも高効率の定着プロセスを達成している。

電磁誘導加熱方式の定着装置として、離型層、弾性層、金属層（発熱層）を有する定着スリーブと、定着スリーブに内包される弾性層と支持体（芯金）で形成された定着ローラを有し、定着スリーブを介して定着ローラと加圧ローラで相互圧接することで、圧接ニップ部を形成する構成が良く知られている。

この構成において、定着スリーブは定着ローラとシリコーン接着剤等で接着する、または接着しない場合は定着ローラ端部に定着スリーブよりも径の大きいリングを配置することで、スラスト方向の移動（寄り）を防いでいる。

未定着画像をのせた紙（記録材）を定着ニップ部に搬送する際、紙を入口ガイド板でガイドする事により安定した姿勢でニップ部に突入させることが可能となる。

入口ガイドの形状またはニップに対する配置を間違えると、ニップ部の圧力により一般的にシワと言われるように紙が変形し折れ曲がるような不具合が発生する。昨今の複写機においては転写−定着間を紙が鉛直上方向に搬送（縦搬送）されるものが多く見受けられ、このような定着装置においては紙の姿勢が安定しづらいためニップに対する入口ガイドの配置はより精度を要求されるものとなってきている。

ところで、近年省エネとユーザーの使い勝手を両立させるために、生産性の高い複写機でもより短い時間で定着装置をスタンバイ状態にさせる技術が多数開発されている。その一つの手段として定着ニップ部の幅を広く取ることが考えられるが、紙の種類は多岐に渡るためニップ部の幅を広く取ることは副作用も誘発しかねない。そこで定着ローラに対する加圧ローラの食込み量を調節する調圧機構を用い、紙の厚みや種類、定着装置の加熱状態によりニップ幅をコントロールするシステムが考えられている（特許文献４参照）。

しかし、搬送されてきた未定着の紙を定着ニップ部に導く入口ガイドの位置が定着装置の筐体に固定されている場合、加圧ローラを移動させニップ幅をコントロールする定着装置においては、定着ニップの位置に対する入口ガイドの位置が変化してしまい、安定して紙をガイドすることが困難な場合があるという課題が残されていた。

そこで本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、定着ローラに対する加圧ローラの食込み量を調節する調圧機構を備えた場合に、常に安定した記録媒体の搬送を可能にした定着装置および画像形成装置の提供を目的とする。

この目的を達成するために請求項１記載の定着装置は、記録媒体上のトナー像を加熱して該記録媒体に定着させる定着手段（定着ローラ４３）と、該定着手段に対向配置され、前記定着手段との間に形成される定着ニップ部を介して前記定着手段を押圧すると共に、前記定着ニップ部を形成する位置を変更可能な加圧手段（加圧ローラ４４）と、前記記録媒体に当接するガイド面を有し、前記記録媒体の搬送方向における前記定着ニップ部の上流側において、前記定着ニップ部に前記記録媒体の搬送をガイドする入口ガイド手段（入口ガイド板４５）と、前記定着手段に対する前記加圧手段の食込み量を調節する調圧手段（図２（Ａ）の加圧ローラ可動方向（矢印Ｂ）を生じさせる手段（不図示））と、を備え、前記入口ガイド手段は、前記記録媒体の先端が突き当たる位置の近傍を中心に回転可能であって、前記加圧手段の食込み量が大きいときは前記入口ガイド手段の前記ガイド面が前記定着手段に近づく側、前記加圧手段の食込み量が小さいときは前記入口ガイド手段の前記ガイド面が前記定着手段から離れる側となるように、前記加圧手段の食込み量に連動して前記回転するものである。

また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記入口ガイド手段は、前記記録媒体が通過する範囲よりも外側で前記加圧手段に突き当たる突当て部（図３の突当て部４５ｂ）と、該突当て部を押圧するスプリング機構（コイルスプリング４６）とを備え、前記入口ガイド手段における記録媒体の搬送方向下流側の先端部は、前記加圧手段に対して常に同じ距離を保つものである。

また、請求項３記載の画像形成装置は、請求項１または２に記載の定着装置を備えたものである。

請求項１に記載の発明によれば、調圧機構により位置が変動する加圧ローラ（加圧手段）に対して、入口ガイド板（入口ガイド手段）が加圧ローラの動きに連動することで、常に安定した紙搬送を実現することができる。

請求項２に記載の発明によれば、位置が変動する加圧ローラに対して簡易なシステムで入口ガイド板を連動させることができ、また常に加圧ローラに対して同じ位置と角度で紙を搬送することができる。

また、請求項１に記載の発明によれば、入口ガイド板は加圧ローラに対して常に同じ位置で紙を搬送でき、且つ転写装置から搬送される紙を受け取る位置も変わることが無いために、安定した紙搬送をすることができる。

請求項３に記載の発明によれば、以上の効果を有した画像形成装置とすることができる。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 （Ａ）本発明に係る定着装置の一例を示す概略構成図、（Ｂ）本発明に係る定着装置の他の例を示す概略構成図である。 定着装置の加圧ローラ・入口ガイド板・コイルスプリングおよび、加圧ローラと入口ガイド板の回転中心を説明する側断面図である。 図３の矢印Ｄ方向から見た平面図であって、入口ガイド板の通紙範囲と突当て部の配置位置との関係を説明する図である。 入口ガイド板が加圧ローラの軸受けを囲む形で保持される状態を示す側断面図である。 入口ガイド板で、搬送される紙を受取る付近の位置を中心に回転できるように保持されている状態を示す側断面図である。 加圧ローラのカム機構の動作を説明する側断面図である。

以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。

図１に示す画像形成装置ＧＫは周知の基本構成および動作なので簡単に説明し、本実施例の要部の定着装置については図２〜図７を参照しつつ詳細に説明する。図１に示すように、画像形成装置ＧＫは、原稿読取装置１０と、転写装置２０と、第１，第２の給紙トレイ３１，３２と、定着装置４０と、排紙台６０と、手差しトレイ７０とを備えてなる。Ｐは記録用紙（記憶媒体）である。

次に、画像形成装置ＧＫの全体の基本動作を簡単に説明する。原稿読取装置１０の上面に複写用原稿が載置され、原稿読取装置１０が光学的手段により原稿を読み取り、その読取データがレーザー光Ｌに変換される。レーザー光Ｌにより転写装置２０の感光体ドラム２１が照射され、感光体ドラム２１に読取データの静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置のトナーにより現像して顕在化されてトナー像とされ、その画像は第１，第２の給紙トレイ３１，３２から搬送されてきた記録用紙Ｐに転写される。画像が転写された記録用紙Ｐは次に説明する定着装置４０に搬送され、画像が加熱定着された記録用紙Ｐは外部に搬送され、排紙台６０上に載置される。

次に、定着装置４０を図２を参照しつつ説明する。図２（Ａ）に示すように、内部に加熱ヒータ４１ａが納められた加熱ローラ４１（加熱手段）は反時計方向に回転駆動され、定着ベルト４２を介して定着ローラ４３が反時計方向に回転駆動される。定着ローラ４３に対向して、内部に加圧ヒータ４４ａを納めた加圧ローラ４４が配置される。定着ローラ４３と加圧ローラ４４との間（定着ニップ部）に、未定着トナー像の形成された記録用紙Ｐが矢印Ａ方向に搬送されてくる。なお、図２（Ｂ）に示すように、定着ローラ４３の左側近傍にコイル５４ａとコア５４ｂを備えた電磁加熱部５４（加熱手段）を配置して定着ローラ４３を電磁加熱するようにしても良い。

加圧ローラ４４の下方には、搬送されてきた記録用紙Ｐを定着ニップ部に導く入口ガイド板４５が配置されている。入口ガイド板４５の左端部には、前記矢印Ａ方向に平行して上方に折曲げられた突当て部４５ａが形成されている。加圧ローラ４４は、矢印Ｂに示すように左右方向に可動され、入口ガイド板４５は加圧ローラ４４に連動して矢印Ｃ方向に左右に可動される。なお、図２では、入口ガイド部４５の移動位置を点線で示している。また、加圧ローラ４４については移動後についても実線で示している。このようにすれば、調圧機構（加圧ローラ４４を矢印Ｂ方向に駆動する機構（不図示））により位置が変動する加圧ローラ４４に対して、入口ガイド板４５が加圧ローラ４４の動きに連動するので（従来技術では定着ニップの位置に対する入口ガイドの位置が変化していた）、常に安定した紙搬送を実現することができる。

次に、図３，図４を参照しつつ、連動する加圧ローラ４４と入口ガイド板４５の構成について説明する。図３に示すように、加圧ローラ４４の左下方にはコイルスプリング４６の一端が固定配置され、コイルスプリング４６の他端は「逆くの字状」に折り曲げられた突当て部４５ｂに当接されている。この当接により記録用紙Ｐの通紙範囲外で加圧ローラ４４に２本の突当て部４５ｂが押圧され（図４参照）、突当て部４５ｂが加圧ローラ４４の表面に突き当てられる。

図４は、記録用紙Ｐの平面方向の通紙範囲と突当て部との配置関係を示し、通紙範囲の左右両側に２本の突当て部が配置されている。なお、通紙範囲と突当て部の配置関係は、先に説明した図２の場合、および以下に説明する図５〜図７の場合において、全て同じ配置関係である。

また、加圧ローラ４４と入口ガイド板４５は、回転中心ＲＰ１を中心として揺動可能なように保持手段（図示省略）により保持されている。即ち、入口ガイド板４５は加圧ローラ４４に連動して揺動される。矢印Ｄは加圧ローラ４４の揺動方向を示す。また、矢印Ｅはスプリング４６の押圧方向を示す。このようにしても、位置が変動する加圧ローラ４４に対して入口ガイド板４５を連動させることができ、また常に加圧ローラ４４に対して同じ位置と角度で記録用紙Ｐを搬送することができる。

次に、図５を参照しつつ、連動する加圧ローラ４４と入口ガイド板４５の構成の他の例について説明する。図５に示すように、入口ガイド板４５の上面には、加圧ローラ４４の軸心の軸受（不図示）を保持する軸受保持部材４７が、例えば、加圧ローラ４４の軸受けを囲む形で立設されている。このように構成しても、加圧ローラ４４の回転と、加圧ローラ４４と入口ガイド板４５との連動が確保される。

次に、図６を参照しつつ、入口ガイド板４５の突当て部の支持の一例について説明する。図６に示すように、転写装置２０から搬送される記録用紙Ｐの出口をガイドする転写装置の出口ガイド板２３が形成され、出口ガイド板２３からの記録用紙Ｐの排出位置は、常に一定位置となる。そして、この一定位置に入口ガイド板４５の「逆くの字状」に折り曲げられた突当て部４５ｃを回転中心ＲＰ２として保持する回転中心保持手段（不図示）が配置されている。なお、図６では、入口ガイド部４５の移動位置を点線で示している。このように構成すれば、入口ガイド板４５は回動しても加圧ローラ４４に対して常に同じ位置で紙を搬送することが可能となり、且つ転写装置の出口ガイド板２３から搬送される紙を受け取る位置も変わることが無いので（回転中心の位置近く）、安定した紙搬送をすることが可能となる。

次に、図７を参照しつつ、加圧ローラ４４と入口ガイド板４５とを連動させる連動手段の一例について説明する。図７に示すように、加圧レバー４８の上部左側面は加圧ローラ４４を保持する軸受（不図示）に当接されている。加圧レバー４８の下部右側面の右方には調圧カム４９が配置され、調圧カム４９は回転軸５１を中心にして回転駆動される。そして、調圧カム４９の回転に伴い調圧カム４９が加圧レバー４８の下部右側面に当接され、加圧レバー４８を矢印Ｂ方向に平行移動させるようになっている。

調圧カム４９には、リンク機構５２の第１のレバー５２ａの右端が回転自在に支持され、第１のレバー５２ａの左端は第２のレバー５２ｂの下端に回転自在に支持されている。第２のレバー５２ｂの上端は支点５３に回転自在に支持されている。第２のレバー５２ｂには入口ガイド板４５が回転自在に支持されている。なお、図７では、入口ガイド部４５およびリンク機構５２の移動位置を点線で示している。また、調圧カム４９については移動後についても実線で示している。このようにすれば、入口ガイド板４５は、調圧カム４９の回転により位置口ガイド板の位置決めガイド５５に沿って摺動し、紙厚および紙種により食込み量を変える加圧ローラ４４に対して、その紙厚および紙種にあった位置で紙を搬送するようにコントロールすることができる。

ＧＫ…画像形成装置
４０…定着装置
４１…加熱ローラ
４１ａ…加熱ヒータ
４２…定着ベルト
４３…定着ローラ
４４…加圧ローラ
４４ａ…加圧ヒータ
４５…入口ガイド板
４５ａ，４５ｂ，４５ｃ…突当て部
４６…コイルスプリング
４７…軸受保持部材
４８…加圧レバー
４９…調圧カム
５２…リンク機構

特開昭６３−３１３１８２号公報 特開平１−２６３６７９号公報 実開昭５１−１０９７３９号公報 特開２００８−１０２４０９号公報

Claims (3)

1. 記録媒体上のトナー像を加熱して該記録媒体に定着させる定着手段と、
   該定着手段に対向配置され、前記定着手段との間に形成される定着ニップ部を介して前記定着手段を押圧すると共に、前記定着ニップ部を形成する位置を変更可能な加圧手段と、
   前記記録媒体に当接するガイド面を有し、前記記録媒体の搬送方向における前記定着ニップ部の上流側において、前記定着ニップ部に前記記録媒体の搬送をガイドする入口ガイド手段と、
   前記定着手段に対する前記加圧手段の食込み量を調節する調圧手段と、を備え、
   前記入口ガイド手段は、前記記録媒体の先端が突き当たる位置の近傍を中心に回転可能であって、
   前記加圧手段の食込み量が大きいときは前記入口ガイド手段の前記ガイド面が前記定着手段に近づく側、前記加圧手段の食込み量が小さいときは前記入口ガイド手段の前記ガイド面が前記定着手段から離れる側となるように、前記加圧手段の食込み量に連動して前記回転することを特徴とする定着装置。
2. 前記入口ガイド手段は、前記記録媒体が通過する範囲よりも外側で前記加圧手段に突き当たる突当て部と、該突当て部を押圧するスプリング機構とを備え、
   前記入口ガイド手段における前記記録媒体の搬送方向下流側の先端部は、前記加圧手段に対して常に同じ距離を保つことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 請求項１または２に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。