説明

画像形成装置

【課題】 本発明は、装置、モータの大型化を抑え、モータの大型化によるエネルギー的なロスを抑えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、画像をシートSに形成する画像形成手段2と、画像が形成されたシートを加熱して熱定着する定着装置4と、を有し、定着装置4は少なくとも1つのローラ状部材(塗布ローラ10、クリーニングローラ70)を有し、該ローラ状部材の表面は弾性体(シリコンゴム10a)からなり、前記ローラ状部材の両端に該ローラ状部材の外径より小さく前記弾性体に接し、該弾性体の熱膨張に対抗するフランジ26、74を有することを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプリンタやファクシミリ、複写機またはこれらの機能を合わせ持つ複合機の画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、複写機・プリンタ・ファクシミリ等の画像形成装置において、電子写真方式・静電記録方式・磁気記録方式等の適宜の作像プロセス機構により被記録材(転写材・感光紙・静電記録紙・印刷紙等の紙葉体)に転写方式(間接方式)または直接方式で目的の画像情報に対応させて形成担持させた未定着トナー像を熱定着する装置が広く使われている。
【0003】係る画像形成装置において、定着部にはさまざまな弾性体ローラが用いられている。
【0004】比較的低速でコストの安いものでは、定着ローラに対向して付勢されている加圧ローラに低硬度のゴムや発泡体の表層にフッ素系の樹脂をコーティングしたり、チューブを被せたものを使用している。これは、ローラの弾性変形によりなるべく両ローラによるニップ幅を増やし、シートへ熱を伝える時間を確保すること及び定着ローラからの熱を加圧ローラ側に取られないように低熱伝導率にしておいた方が好ましいからである。
【0005】また、高速で生産性の高いものにおいては、離型剤であるシリコンオイルを定着ローラ上に塗布するためのオイル塗布ローラが定着ローラに付勢されているものがある。このようなオイル塗布ローラにおいても長手方向に均一にオイルを塗布する必要があるため、表層に軟質ゴムやその内側に発泡体を用いている。
【0006】定着ローラ上に付着した紙紛やトナーを除去するためにクリーニングローラやローラによって押圧されたウェブを使用するが、これらも定着ローラと接するローラ部は長手方向に均一に圧を掛ける必要があるため、表層に軟質ゴムやその内側に発泡体を用いている。
【0007】しかし、発泡体や軟質ゴムローラを使用する場合、ローラ間のアライメントや両側の圧バランスの精度を落とすことができる反面、熱膨張率が大きくなる。そして、図10に示すように、定着ローラからの熱によりローラ101が膨張し、周方向及び端部においては長手方向に膨張分が逃げるため太鼓型の形状に変形する。このような形状の場合、押圧しているローラ101の両端が接しない状態が起こりやすい。このため、変形分を見越して使用領域にプラスして長めのローラ101を使用したり、圧を上げて変形量を増やしたりして各々対策している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、長めのローラを使用したり、圧を上げて変形量を増やした画像形成装置では、装置の大型化や、大きなトルクをもつモータが駆動源に必要になることでエネルギー的にもロスが大きくなってしまうという問題がある。
【0009】そこで本発明は、装置、モータの大型化を抑え、モータの大型化によるエネルギー的なロスを抑えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、画像をシートに形成する画像形成手段と、画像が形成されたシートを加熱して熱定着する定着手段と、を有し、該定着手段は少なくとも1つのローラ状部材を有し、該ローラ状部材の表面は弾性体からなり、前記ローラ状部材の両端に該ローラ状部材の外径より小さく前記弾性体に接し、該弾性体の熱膨張に対抗する部材を有することを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】[第一実施形態]本発明に係る画像形成装置の第一実施形態について、図を用いて説明する。図1は本実施形態に係る画像形成装置の断面図、図2R>2は定着装置の断面図、図3はオイル塗布部の構成図、図4はオイル塗布部を表す詳細図、図5はオイル塗布部を表す詳細図、図6はオイル供給部の説明図である。
【0012】まず図1を参照して複写機の概略構成について説明する。複写機は走査光学系を有するリーダー部1で読み取った画像情報を光電変換して画像形成手段2に転送し給送部3によって給送されたシートSに画像形成手段2において画像形成が行われる。画像形成後のシートSは定着手段である定着装置4に搬送され熱および圧力を印加されて転写画像が定着される。
【0013】(リーダー部)原稿台ガラス1aに載置された原稿Dは、光源及び反射ミラー郡を有する走査光学系1bにより光照射され、その反射光は縮小レンズ1cを介してCCD1dに結像され光電変換がなされ、A/D変換された後この画像情報はメモリーへ転送される。最大原稿サイズはLTR、またはA3としている。
【0014】(給送部)複写機の下部にはシートSを積載収納した給送カセット3aが着脱可能に装着されている。ピックアップローラ3cに連結されたソレノイド(不図示)が待機時にはONしてピックアップローラ3cはシート面上から離間している。次にシートを給送する時には、ソレノイドがOFFし、ピックアップローラ3cはシート面上に接する。そして、回転駆動を受けているピックアップローラ3cによって一枚目のシートの給送を行なう。ピックアップローラ3cの駆動は搬送ローラ3eによりタイミングベルトを介して伝達される。
【0015】ピックアップされたシートSは搬送ローラ3e及びリタードローラ3fによって挟持搬送される。搬送ローラ3eはシート搬送方向に回転駆動を受けており、リタードローラ3fはトルクリミッタ(不図示)を介して搬送方向とは逆方向に回転駆動されている。よって、一枚目の先端側は両ローラ間に一枚しかないので、シートとリタードローラ3fの摩擦力にトルクリミッタが負けてリタードローラ3fは搬送方向に回転する。
【0016】次に、シートが重なった場合、搬送ローラ3e及びリタードローラ3fの挟持部に達すると、1枚目と2枚目のシートの摩擦力はトルクリミッタに負けてリタードローラ3fは搬送方向に対して逆転するため、最上側の1枚のみが先行して分離給送される。仮に複数枚のシートSをピックアップしてしまった場合でも同様な動作で最上側の1枚のみが先行して分離給送される。
【0017】以上のような給送動作により、積載されたシートを一枚ずつ給送することを可能としている。
【0018】(搬送部)給送部3により給送されたシートSはレジストローラ7で先端を一旦止められ、画像形成手段2によって形成された画像に合わせて再び給送されて転写部にて画像の転写が行われる。レジストローラ7の回転駆動は不図示のクラッチの連結により行われ、その制御は本体のコントローラにより制御されている。
【0019】(画像形成手段)上記リーダー部1によって読み取られた画像情報を、レーザードライバによりレーザー発光部2aはレーザー光を発光する。そして、ポリゴンミラー2bの回転によって感光ドラム2cの母線方向に走査させて、予め帯電器2dによって帯電させてあるドラム面に潜像を形成する。この潜像は感光ドラム2cの周囲に設けた現像機2eによって現像され、転写帯電器2gによってシートSにトナー像が転写される。画像転写後にドラム面に残留するトナーはクリーニング器2hによって除去される。
【0020】本装置は同一の画像形成手段をシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの4つを連続的に配置して各々読み込まれた画像を各色に色分解し、多重転写することでカラー画像を形成するものである。
【0021】(定着部)画像形成手段2においてトナー像を転写されたシートSは、搬送ベルト5によって定着装置4に導かれ、定着部材である定着ローラ4a、加圧ローラ4bを通過する際に熱および圧力が印加されてトナー像をシートSに融着させる。
【0022】以下、定着装置4について図2を用いて詳細に説明する。図2に示すように、ニップ部にてシートSを加圧搬送して定着を行なう定着ローラ4a、加圧ローラ4bはアルミ製の芯金の表層にシリコンゴムを固着しており、各々の芯金の内側には加熱源であるハロゲンヒータ15a、15bが配置され、シリコンゴムの表層に接触している各々のサーミスタ16、17より表層の温度を検知する。
【0023】コントローラ部(不図示)は各サーミスタ16、17の温度と予め設定されている温度を比較し、設定温度より低ければ各ハロゲンヒータ15a、15bをACドライバを介してそれぞれ点燈し、高ければ点燈しないように制御しているので、定着ローラ4a、加圧ローラ4bの温度は一定に保たれている。
【0024】定着装置4において、離型剤であるシリコンオイルOを貯留する離型剤貯留手段であるオイルパンP内のオイルOに離型剤汲み上げ手段たる第一汲み上げローラ11の一部が浸漬されている。もう一方の離型剤汲み上げ手段たる第二汲み上げローラ12は上記第一汲み上げローラ11に隣接して回転し、第三汲み上げローラ13は第二汲み上げローラ12に隣接して回転する。
【0025】第二汲み上げローラ12には駆動源(不図示)によって回転駆動が与えられ、第一汲み上げローラ11、第三汲み上げローラ13に駆動を伝達し、第三汲み上げローラ13を介して離型剤塗布手段たる塗布ローラ10に駆動を伝達している。また、第二汲み上げローラ12は塗布ローラ10を塗布ローラ加圧バネ8によって定着ローラ4aに付勢するための回転中心も兼ねている。
【0026】塗布ローラ10は第一汲み上げローラ11、第三汲み上げローラ13に隣接して上流に配置された第二供給ローラである第二汲み上げローラ12、塗布ローラ10に隣接し、オイルOを供給する第一供給ローラである第三汲み上げローラ13によって順次汲み上げられたオイルOを定着ローラ4aの表面に塗布している。また、塗布ローラ10には、塗布ローラ10に対して常に一定の圧が保たれるようにバネ19によって付勢されたフッ素ゴム等の弾性体からなる離型剤規制手段たるメタリングブレード14が接触していて、塗布ローラ10上のオイルの量を所定値に規定している。規制された塗布ローラ10上のオイルは定着ローラ4aに転移するが、そこで塗布ローラ10上に残留しているオイルはクリーニングブレード9によって、定着ローラ4a上に付着していたトナーや紙粉と共にオイルパンP外へ除去される。除去されたオイルは後述するオイルタンク21にフィルタを通して回収され、再び再利用されるべく循環している。
【0027】次に、定着装置のオイル塗布部について説明する。第一汲み上げローラ11によって汲み上げられたオイルOは、第二汲み上げローラ12とのギャップ部によってオイルの通過量がある程度まで規制される。通常、これらの汲み上げローラ1、2間は、所定のギャップ(0.1mm〜0.3mm程度)を有しており、このギャップによってオイルの通過量が決定され、ここを通過したシリコンオイルOが第三汲み上げローラ13と第二汲み上げローラ12とのニップ部へと汲み上げられる。ここで、第二汲み上げローラ12は表面に深さ0.1程度の溝を切っており、その溝にたまったオイルOを第三汲み上げローラ13に受け渡している。第三汲み上げローラ13は塗布ローラ10に若干侵入するように接しており、表層がシリコンゴムである塗布ローラ10を傷つけないように、第三汲み上げローラ13の表面は表面粗さをRa3.2と小さくしている。ここで、各汲み上げローラの材質は金属としている。
【0028】次に、第三汲み上げローラ13から転移したオイルOは塗布ローラ10周上を離型剤塗布手段であるメタリングブレード14へと運ばれる。また、オイル塗布ローラ10は上記のように表層を弾性体であるシリコンゴム10a、内側を発泡シリコンスポンジ10bで構成し、金属芯金10cに固着してある。
【0029】メタリングブレード14は回転中心軸14aを中心に回動可能であり、ブレード付勢バネ19によって一定圧にて塗布ローラ10に対して付勢されている。従って、塗布ローラ10上のオイルは、メタリングブレード14との接触部分を通過することにより、その通過量が所望の一定量に規制され、最適量のオイル膜厚とし、ここを通過後、定着ローラ4aとのニップ部を介して定着ローラ4a上に塗布される。
【0030】図3に示すように、各ローラの長さは、第一汲み上げローラ11の両端のギャップ保証用フランジ部11aより第二汲み上げローラ12の方が長く、第三汲み上げローラ13のほうが第二汲み上げローラ12より短い。第三汲み上げローラ13はオイル塗布ローラ10より短く、オイル塗布ローラ10の表層ゴムを傷つけないように端部をテーパー形状にしている。オイル塗布ローラ10は最大シートサイズのA3の巾297mmにシートの位置のばらつきを±2mm分考慮して301mmとしている。メタリングブレード14はオイル塗布ローラ10より長くして全面を規制できるようにしている。
【0031】図4に示すように、オイル塗布ローラ10の両端にはシリコンゴム10aの熱膨張に対抗する部材である金属薄板フランジ26がキンテイ27を介して配置してある。フランジ26はオイル塗布ローラ10の外径より若干小さくしてあるので、定着ローラ4aやメタリングブレード14に接することはない。また、フランジ26の外径部は皿形状になっており、長手方向の伸びに対して強度を上げており、シリコンゴム10aとの接触を確実なものとしている。
【0032】なお、図5に示すように、フランジ26に変えて強度を増すため厚い板を用いたフランジ28とすることも考えられるが、フランジ28とメタリングブレード14との若干の隙間に入り込んだオイルO1が表面張力によってメタリングブレード14を伝って裏側に回りこむため、オイル塗布ローラ10の端部にオイルが首輪状に増えてしまう。この現象は画像にオイルむらとなって現れたりするため、本実施形態では薄板のフランジ26を用いてメタリングブレード14とフランジ26の隙間に入るオイル量を減らしている。
【0033】また、汲み上げられたオイルOは各ローラで規制を受けるたびに余剰オイルは端部の方へ逃げていき、オイルの粘性で端面にまとわりついているので基本的に端部はどのローラでもオイルが多くなっている。よって、端部のオイルの多い分を見越して、第三汲み上げローラ13の長さをオイル塗布ローラ10より片側6mm短くしてあるので、オイル塗布ローラ上のオイルは全面に渡って均一に塗られている。
【0034】オイル中にはサーミスタ18が配置され、コントローラ32によってオイル温度を検知し、設定温度に対して一定になるように面状ヒータH1にACドライバを介して通電している。よって、機械立ち上げ時の定着性の確保やオイル粘度によってオイル塗布量が変化するために生じるグロス変化を防止することが可能となっている。
【0035】図6はオイルパンPを側面から見た図であるが、オイルパンP内のオイルOにはフロート20が浮いている。フロート20は軸21を中心に回動可能に支持され、オイルOの液面高さに応じて上下し、フロート20の対向面に配置されたフラッグ22も同時に回動する。オイルOが消費され量が少なくなると、フロート20が下がりフラッグ22が上がるため、センサ23がフラッグ22を検知できなくなり、その信号を本体のコントローラ32によって検知し、オイル汲み上げポンプ24を動作させる。オイル汲み上げポンプ24は下部に配置したオイルタンク25よりオイルOをオイルパンPへと汲み上げ、フロート20が上がりフラッグ22が下がってセンサ23がフラッグ22を検知すると、オイル汲み上げポンプ24の動作を止めて、オイルパンP内のオイルOの液面を一定に保つ。
【0036】上記のようにクリーニングブレードによって掻き落されたオフセットトナーや紙紛を含むオイルは回収パン30に落下する。回収パン30に回収されたオイルは、フィルタ31により汚れが除去され、再びオイルタンク25内に戻り、循環されて使用される。
【0037】[第二実施形態]次に本発明に係る画像形成装置の第二実施形態について図を用いて説明する。図7は本実施形態に係る加圧ローラの詳細図、図8は加圧ローラの詳細図である。上記第一実施形態と同一の機能を有する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【0038】図7に示すように、本実施形態に係る画像形成装置は、上記実施形態における加圧ローラ4bに変えて長手方向両端にフランジ51を設けている加圧ローラ50を用いている。加圧ローラ50は表層のフッ素チューブ52、その内側のシリコン発泡材53、これを固着した芯金54から構成されている。
【0039】定着ローラ4a側にのみ熱源であるハロゲンヒータ15aをもうけているので、定着ローラ4a側から貰う熱によって加圧ローラ50は熱膨張によって変形する。この際、加圧ローラ50の長手方向両端にフランジ51を設けたことにより、加圧ローラ50の熱膨張による長手方向の変形を規制して半径方向へ膨張させることにより、太鼓状変形を防止することで、中央の圧が高くなることを防止してシートのしわの発生を防止し、安定した搬送を可能としている。
【0040】また、図8に示すように、フランジ51を加圧ローラ50に付勢するようにバネ55を設けてもよい。加圧ローラ50の温度が安定するのに時間がかかる場合、装置の立上げ直後と温度が安定した後の膨張量の差に合わせてバネ19が伸縮し適切な位置で加圧ローラ50の熱膨張による長手方向の変形を規制して半径方向へ膨張させる。これにより、加圧ローラ50の温度に関わらず太鼓状変形を防止することができ、ローラ形状を安定にすることが可能である。
【0041】[第三実施形態]次に本発明に係る画像形成装置の第三実施形態について図を用いて説明する。図9は本実施形態のクリーニング手段の詳細図である。上記第一実施形態と同一の機能を有する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【0042】図9に示すように、本実施形態は第一実施形態の定着ローラ4aの太鼓状変形の防止をクリーニング装置6a、6bのクリーニングローラ70に応用したものである。クリーニングローラ70はクリーニングウェブ71を定着ローラ4aに押圧しており、定着ローラ4aまたは加圧ローラ4bに付着したオフセットトナーや紙紛をクリーニングしている。
【0043】クリーニングウェブ71は送出ローラ75から送出され、巻取ローラ76に巻き取られ、本体のコントローラより、紙サイズに応じて数枚に1回のタイミングで動作し、常にフレッシュな面が定着ローラ4aに接している。クリーニングローラ70は発泡シリコン72が芯金73に固着しており、両端にはクリーニングローラ70の外径より若干小さいフランジ74が配置されている。クリーニングローラ70の長さは最大サイズであるA3よりその両端が2mmずつ長い301mmとしている。
【0044】これにより、定着ローラ4aからの熱によってクリーニングローラ70の太鼓状熱膨張を防止することができるため、全長に渡る押し付けの確保のため圧を上げる必要がない。クリーニングローラ70の圧はそのまま定着ローラ4aの駆動力の増大につながるので、必要以上のトルクのモータを使用しないことで、省エネルギーが可能となり、また、定着ローラ4aまたは加圧ローラ4bの寿命延命にも寄与している。
【0045】なお、上記実施形態では定着ローラ4aの回りのクリーニングローラ70について説明したが、定着ベルトのようなベルト状部材の回りのクリーニングローラであってもよい。
【0046】
【発明の効果】以上のように、本発明では、プリンタやファクシミリ、複写機またはこれらの機能を合わせ持つ複合機等の画像形成装置において、画像をシートに形成する画像形成手段、画像が形成された該シートを加熱して熱定着する定着手段及び該定着手段内のローラ状部材の表面は弾性体で構成され、その両端部に外径より小さく該弾性体部に接し、該弾性体の熱膨張に対抗する部材を有する。
【0047】これにより、装置全体、ローラ長の大型化を抑え、必要以上の押圧を回避してエネルギーロスを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一実施形態に係る画像形成装置の断面図である。
【図2】定着装置の断面図である。
【図3】オイル塗布部の構成図である。
【図4】オイル塗布部を表す詳細図である。
【図5】オイル塗布部を表す詳細図である。
【図6】オイル供給部の説明図である。
【図7】第二実施形態に係る加圧ローラの詳細図である。
【図8】加圧ローラの詳細図である。
【図9】第三実施形態のクリーニング手段の詳細図である。
【図10】従来の加圧ローラの詳細図である。
【符号の説明】
D …原稿
H1 …面状ヒータ
O …シリコンオイル
O1 …オイル
P …オイルパン
S …シート
1 …リーダー部
1a …原稿台ガラス
1b …走査光学系
1c …縮小レンズ
1d …CCD
2 …画像形成手段
2a …レーザー発光部
2b …ポリゴンミラー
2c …感光ドラム
2d …帯電器
2e …現像機
2g …転写帯電器
2h …クリーニング器
3 …給送部
3a …給送カセット
3c …ピックアップローラ
3e …搬送ローラ
3f …リタードローラ
4 …定着装置
4a …定着ローラ
4b …加圧ローラ
5 …搬送ベルト
6a …クリーニング装置
6b …クリーニング装置
7 …レジストローラ
8 …塗布ローラ加圧バネ
9 …クリーニングブレード
10 …塗布ローラ
10a …シリコンゴム
10b …発泡シリコンスポンジ
10c …金属芯金
11 …第一汲み上げローラ
11a …フランジ部
12 …第二汲み上げローラ
13 …第三汲み上げローラ
14 …メタリングブレード
14a …回転中心軸
15a …ハロゲンヒータ
15b …ハロゲンヒータ
16 …サーミスタ
17 …サーミスタ
18 …サーミスタ
19 …バネ
20 …フロート
21 …オイルタンク
22 …フラッグ
23 …センサ
24 …オイル汲み上げポンプ
25 …オイルタンク
26 …フランジ
27 …キンテイ
28 …フランジ
30 …回収パン
31 …フィルタ
32 …コントローラ
50 …加圧ローラ
51 …フランジ
52 …フッ素チューブ
53 …シリコン発泡材
54 …芯金
55 …バネ
70 …クリーニングローラ
71 …クリーニングウェブ
72 …発泡シリコン
73 …芯金
74 …フランジ
75 …送出ローラ
76 …巻取ローラ
101 …ローラ

【特許請求の範囲】
【請求項1】 画像をシートに形成する画像形成手段と、画像が形成されたシートを加熱して熱定着する定着手段と、を有し、該定着手段は少なくとも1つのローラ状部材を有し、該ローラ状部材の表面は弾性体からなり、前記ローラ状部材の両端に該ローラ状部材の外径より小さく前記弾性体に接し、該弾性体の熱膨張に対抗する部材を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】 前記ローラ状部材は前記定着部材に隣接し、前記定着手段の定着部材からシートを離型しやすくするため、離型剤を前記定着部材に塗布する塗布ローラであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項3】 前記ローラ状部材は前記定着部材を直接あるいはウェブを間に介してクリーニングするクリーニングローラであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項4】 前記熱膨張に対抗する部材は皿形状であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項5】 前記熱膨張に対抗する部材は弾性体を付勢することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項6】 前記塗布ローラに隣接し、離型剤を供給する第一供給ローラの表面粗さは前記塗布ローラより小さく、前記第一供給ローラに隣接して上流に配置された第二供給ローラのほうが表面粗さが大きいことを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
【請求項7】 前記塗布ローラより前記第一供給ローラの方が短く、かつ、前記第一供給ローラの端部はテーパー形状であることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。

【図3】
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【図7】
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【図1】
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【図2】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図8】
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【図10】
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【図9】
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【公開番号】特開2002−244463(P2002−244463A)
【公開日】平成14年8月30日(2002.8.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2001−35370(P2001−35370)
【出願日】平成13年2月13日(2001.2.13)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】