(57)【要約】【課題】ヒータの温度を低く制御できるようにすると共に、低い制御温度でもオフセットの発生を防止することのできる定着装置を備えて画像形成装置を提供する。【解決手段】定着ニップ部Ｎの定着フィルム２２の外面と加圧部材１１との間に未定着トナー画像を担持した記録材Ｐを導入して定着フィルム２２と共に定着ニップ部Ｎを移動通過させることにより定着フィルム２２を介して加熱体１００の熱を記録材Ｐに付与する定着装置を備えた画像形成装置において、定着フィルム２２の周長が画像形成装置にて使用できる最長の記録材Ｐの長さより長くされ、且つ、記録材Ｐの最下流端付近が定着ニップ部Ｎに達した時点で記録材Ｐをスイッチバックさせ、記録材Ｐの最下流端から装置外に排出する。【選択図】図３
2010176009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンドレスベルト状の耐熱性の定着フィルムと、
前記定着フィルムの内側に配設された加熱体と、
前記加熱体との間に前記定着フィルムを挟んで定着ニップ部を形成し、且つ、前記定着フィルムの内面を前記加熱体に摺動させつつ前記定着フィルムを所定の速度で記録材搬送方向へ移動させる加圧部材と、を有し、
前記定着ニップ部の前記定着フィルムの外面と前記加圧部材との間に未定着トナー画像を担持した記録材を導入して前記定着フィルムと共に前記定着ニップ部を移動通過させることにより前記定着フィルムを介して前記加熱体の熱を前記記録材に付与する定着装置を備えた画像形成装置において、
前記定着フィルムの周長が前記画像形成装置にて使用できる最長の記録材の長さより長くされ、且つ、前記記録材の最下流端付近が前記定着ニップ部に達した時点で前記記録材をスイッチバックさせ、前記記録材の最下流端から装置外に排出される、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記定着ニップの温度は、前記記録材の上の未定着トナー画像が完全に定着する温度より低い温度に制御されていることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】
前記記録材がスイッチバックを開始する時点で、前記定着フィルムと前記記録材とは、前記画像形成装置にて使用できる最長の記録材の長さの略半分に相当する長さにて前記定着フィルムと接触していることを特徴とする請求項１又は２の画像形成装置。
【請求項４】
複数枚の記録材を載置する給紙トレイと、
前記定着装置で定着された前記記録材を排紙、積載するための排紙トレイと、
を有し、前記給紙トレイと前記排紙トレイが略平行に積層配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真技術や静電記録技術を用いて形成された、記録材上の未定着トナー画像を加熱定着する定着装置を備えたプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真技術を用いた電子写真方式の画像形成装置の一例としてレーザービームプリンタが広く知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載するレーザービームプリンタは、本願添付の図７に示すように、装置本体１０Ａの下方に、給紙手段として記録材を載置する給紙部１と給紙ローラ２とが配置されている。装置本体１０Ａの中央に転写手段としての転写ローラ９、左端側に定着手段としての定着装置Ｆが配置されている。
【０００４】
上述のように、給紙部１、給紙ローラ２、転写ローラ９、定着装置Ｆに至る記録材の搬送経路にて形成される記録材搬送面の上方にプロセスカートリッジ７等の画像形成手段やレーザースキャナ５等の露光手段が配置されている。
【０００５】
上記構成により、記録材Ｐの給送と顕画像（トナー像）の記録材Ｐへの転写及び記録材Ｐ上のトナー像の加熱定着が順次行われる。
【０００６】
給紙部１内には複数枚の記録材Ｐが積載されている。この記録材Ｐは、給紙部１に配設された給紙ローラ２によって１枚ずつ分離されて給送され、搬送ローラ３ａ、３ｂによって転写ローラ９が配置された転写部に搬送される。
【０００７】
又、レジストセンサー４は、記録材Ｐの先端位置とレーザースキャナ５の発光タイミングを同期させて記録材Ｐ上の所定位置から画像の描き出しを行う。
【０００８】
更に、プロセスカートリッジ７は、像担持体であるドラム状の感光体（感光ドラム）８、現像担持体を含む現像器１７、帯電ローラ１８、クリーナ１９等のプロセス手段を一体化して構成され、プリンタに対して着脱自在にされている。
【０００９】
上記転写ローラ９は、感光ドラム８上のトナー像を記録材Ｐ上に転写させ、定着装置Ｆは、記録材Ｐ上の顕画像を加熱定着する。
【００１０】
転写ローラ９を通過した後の記録材Ｐは、前述のようにほぼ水平に搬送され、定着装置Ｆに侵入する。
【００１１】
定着装置Ｆは、回転可能に支持された加圧ローラ１１と、発熱体を含むヒータユニットＨとを備えている。定着装置Ｆにて、ヒータユニットＨは、加圧ローラ１１に所定の加圧力をもって当接されている。
【００１２】
なお、ヒータユニットＨは、低熱容量平面状の加熱体１００を加熱体ホルダー２１の下面に嵌め入れ、さらに円筒状の耐熱性定着フィルム２２を外接させた構成とされる。
【００１３】
このヒータユニットＨは、弾性加圧ローラ１１に所定の押圧力をもって圧接されており、所定幅の加熱ニップ部（以下、「定着ニップ部」と記す。）Ｎを形成している。
【００１４】
加熱体１００に不図示の給電回路から給電がなされると、急速昇温する。この加熱体１００の昇温が加熱体裏面側に配設したサーミスタ（不図示）により検知され。温度制御回路は、サーミスタで検知される加熱体温度が所定のほぼ一定温度（定着温度）に維持されるように、給電回路からの給電を制御する。すなわち、加熱体１００は所定の定着温度に加熱、温調される。
【００１５】
また、ヒータユニットＨにて、被加熱材である記録材Ｐを連続的に通紙させた場合は、定着フィルム２２が例えば１５０℃程度の温度にまでなる。
【００１６】
定着フィルム２２を搬送移動させ、また加熱体１００を所定の温度に加熱、温調させた状態とする。この状態において、定着ニップ部Ｎの定着フィルム２２と弾性加圧ローラ１１との間に被加熱材としての未定着トナー画像Ｔａを形成担持させた記録材Ｐを画像担持面側を定着フィルム２２側にして導入する。これにより、記録材Ｐは、定着ニップ部Ｎにおいて定着フィルム２２の外面に密着して該定着フィルム２２と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。記録材Ｐが加圧ローラ１１とヒータユニットＨの間を通過すると熱と圧力で未定着のトナー画像Ｔａが定着されて、定着画像Ｔｄが得られる。
【００１７】
そして、顕画像が定着された記録材Ｐは、排紙ガイド対２９ａ、２９ｂの間を搬送されて、排紙ローラ１２によって排紙トレイ１４上に印字面を上にして排出される。
【特許文献１】特開平４−４４０７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上記従来例にあるような定着装置Ｆでは、記録材Ｐ上のトナー像を十分に定着させるためには、上記ヒータユニットＨの温度を例えば１５０℃前後の高温に制御する必要がある。そのため、定着装置Ｆを構成する材料は、耐熱性の高い高価な材料を使用せざるを得なかった。仮に制御温度を低く制御した場合は、定着性が不十分となり、定着しきれなかったトナーが定着フィルム上に残り、フィルム１回転後に記録材に再転写される、所謂、オフセット画像となってしまった。
【００１９】
そこで、本発明の目的は、加熱体の温度を低く制御できるようにすると共に、低い制御温度でもオフセットの発生を防止することのできる定着装置を備えて画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
エンドレスベルト状の耐熱性の定着フィルムと、
前記定着フィルムの内側に配設された加熱体と、
前記加熱体との間に前記定着フィルムを挟んで定着ニップ部を形成し、且つ、前記定着フィルムの内面を前記加熱体に摺動させつつ前記定着フィルムを所定の速度で記録材搬送方向へ移動させる加圧部材と、を有し、
前記定着ニップ部の前記定着フィルムの外面と前記加圧部材との間に未定着トナー画像を担持した記録材を導入して前記定着フィルムと共に前記定着ニップ部を移動通過させることにより前記定着フィルムを介して前記加熱体の熱を前記記録材に付与する定着装置を備えた画像形成装置において、
前記定着フィルムの周長が前記画像形成装置にて使用できる最長の記録材の長さより長くされ、且つ、前記記録材の最下流端付近が前記定着ニップ部に達した時点で前記記録材をスイッチバックさせ、前記記録材の最下流端から装置外に排出される、
ことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、従来の画像形成装置に比較して、より低温で未定着トナー画像を記録材に定着させることが可能である。そのため、加熱体保持部材や定着フィルムなど、定着装置周りの部品に、より耐熱性の低い材料を使用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２３】
実施例１
（１）画像形成装置
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示している。
【００２４】
本実施例にて、本発明の画像形成装置は、転写式電子写真プロセス利用のレーザービームプリンタとされる。
【００２５】
本実施例においては、画像形成装置（プリンタ）１０は、装置本体１０Ａの下方に、給紙手段として記録材を載置する給紙部（給紙トレイ）１が配置され、装置本体１０Ａの上方に定着手段としての定着装置Ｆが配置されている。又、給紙トレイ１と定着装置Ｆとの間の装置本体中央部にプロセスカートリッジ７等の画像形成手段やレーザースキャナ５等の露光手段が配置されている。
【００２６】
更に説明すると、本実施例の画像形成装置において、画像形成スタート信号により、像担持体であるドラム状の電子写真感光体、即ち、感光ドラム８が矢示の時計方向に回転駆動される。回転する感光ドラム８は、帯電手段である帯電器１８により所定の極性、電位に一様帯電される。
【００２７】
一様帯電された感光ドラム８の帯電処理面に対してレーザースキャナ５から目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームＬが出力され、感光ドラム８面に目的の画像情報に対応した静電潜像が順次に形成されていく。その潜像は、次いで、現像手段である現像器１７でトナー画像として顕画化される。
【００２８】
本実施例にて、像担持体である感光ドラム８、現像器１７、帯電ローラ１８、クリーナ１９等のプロセス手段を一体化してプロセスカートリッジ７が構成され、装置本体１０Ａに対して着脱自在にされている。
【００２９】
一方、給紙トレイ１内の記録材Ｐが給紙ローラ２により給送され、通紙ガイド４０で形成される用紙搬送経路を通り、搬送ローラ対３ａ、３ｂまで搬送される。その後、記録材Ｐはレジストセンサー４により、感光ドラム８の回転と同期取りされて感光ドラム８とそれに対向圧接している転写ローラ９とで構成される転写部Ｔｎへ給送さる。そこで記録材に感光ドラム側のトナー画像Ｔａが順次に転写されていく。
【００３０】
転写部を通った記録材Ｐは、感光ドラム８面から分離されて、ガイド４１に沿って後述の定着装置Ｆへ導入される。
【００３１】
（２）定着装置Ｆ
ａ）定着装置Ｆの全体的概略構成
図２は、本実施例の定着装置Ｆの概略構成を表す横断面図である。
【００３２】
固定の加熱体であるヒーター１００は、セラミックの基板上に形成した発熱体パターンに通電することにより発熱する。ヒーター１００の、定着フィルム２２とは反対側の面には温度制御素子としてのサーミスタ５０が配置されている。サーミスタ５０で検知した温度がフィードバックされることにより、不図示の電気回路により所定の温度に制御されている。
【００３３】
加熱体（ヒーター）ホルダー２１は、耐熱樹脂で構成された部材であり、図２に示すように、このヒーターホルダー２１の上面にホルダー長手に沿って設けた溝部２１ａに前記ヒーター１００を嵌入させて支持させてある。また、ヒーターホルダー２１は、ヒーター１００の支持部材として機能すると共に、後述するように、定着フィルム２２に対する定着ニップ部Ｎへの加圧、ガイドを行い、回転搬送安定性を図る機能も併せ持っている。
【００３４】
定着フィルム２２は、画像形成装置で使用し得る最長の記録材Ｐより長い周長をもつエンドレスベルト状のフィルム材であり、耐熱性を備えると共に、収縮性の小さいポリイミド等の材料の表面にフッ素樹脂をコートして構成されている。定着フィルム２２の内側にヒーター１００が配設される。
【００３５】
また、定着フィルム２２は、上記ヒーター１００を支持させたヒーターホルダー２１と、フィルム内周面に接するように配置されたフィルム駆動ローラ２３との間に張架配設されている。フィルム駆動ローラ２３には、正逆回転可能なモータ（不図示）から駆動が伝達される。フィルム駆動ローラ２３は、記録材Ｐの下流端を検知する後端検知センサ２５からの信号に同期させて回転の正逆を切り換えることが可能である。
【００３６】
また、ヒーターホルダー２１とフィルム駆動ローラ２３の間にはテンショナーローラ２４が配設されている。テンショナーローラ２４はテンショナーばね２７により所定の加圧力をもって加圧されることにより、定着フィルム２２は常にたるみが出ないよう、所定の張力で張架配設されている。
【００３７】
加圧部材としての弾性加圧ローラ１１は、定着フィルム２２を挟ませて弾性加圧ローラ１１の弾性に抗して加圧バネ２６により、例えばそれぞれ８０〜１５０［Ｎ］程度の押圧力をもって圧接させて加熱部としての所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させてある。
【００３８】
また、定着フィルム２２の内面には、定着フィルム２２とヒーター１００、ヒーターホルダー２１がスムーズに摺動回転するように耐熱性グリース等の潤滑剤を少量介在させてある。
【００３９】
ｂ）定着装置Ｆの動作（図３〜図５）
次に、定着装置Ｆの動作について、説明する。
【００４０】
図３に示すように、フィルム駆動ローラ２３の回転駆動により定着フィルム２２の回転がなされる。加圧ローラ１１は、定着フィルム２２の回転に従動する構成とされる。従って、加圧ローラ１１は、定着フィルム２２をヒーター１００側へと押圧し、定着フィルム２２の内面をヒーター１００に摺動させつつ、定着フィルム２２を所定の速度で記録材搬送方向に移動させる。
【００４１】
ヒーター１００に対する通電により前記ヒーター１００が所定に昇温した状態において、定着ニップ部Ｎの定着フィルム２２と弾性加圧ローラ１１との間に未定着トナー画像Ｔａを担持した記録材Ｐが導入される。
【００４２】
記録材Ｐのトナー画像担持面が定着フィルム２２の外面に密着して定着フィルム２２と一緒に定着ニップ部Ｎを移動通過することで、ヒーター１００の熱が定着フィルム２２を介して記録材Ｐに付与され未定着トナー画像Ｔａが転写材Ｐ面に加熱定着される。ここでは、トナー像が完全に定着する温度Ｔ１より、例えば３０℃ほど、低い温度Ｔ２にヒーター１００を温調されている。この状態だと、トナー画像Ｔａは完全に記録材Ｐに定着することはできず、記録材Ｐ側のトナー像は半定着状態のトナー画像Ｔｂとなり、定着フィルム２２側には、定着しきれなかったトナーＴｃが残留する。
【００４３】
図４に示すように、記録材Ｐの最下流端Ｐａが後端検知センサー２５を抜けた後、所定の時間が経過した後、記録材Ｐの最下流端付近が定着ニップ部Ｎに位置する時、フィルム駆動ローラ２３の回転方向を正転から逆転に切り替える。
【００４４】
つまり、フィルム駆動ローラ２３の切替時点は、記録材Ｐの最下流端付近が定着ニップ部Ｎに達した時点であって、通常、記録材Ｐの最下流端Ｐａの位置から上流側に距離Ｌａ＝４ｍｍ〜１２ｍｍ程度の範囲が定着ニップ部Ｎに挟持された位置とされる。
【００４５】
これによって、定着フィルム２２も逆回転を開始し、記録材Ｐは、定着フィルム２２の動きに同期してスイッチバック、即ち、今までの搬送移動方向とは逆方向に折り返して後退移動を開始する。
【００４６】
スイッチバックした記録材Ｐは、図５に示すように、再び定着ニップ部Ｎに導かれ、再度、熱と圧が加えられる。これにより、定着フィルム２２上に残留していたトナー像Ｔｃも記録材Ｐ上に定着され、記録材Ｐ上のトナー画像は完全に定着されたトナー画像Ｔｄとなる。
【００４７】
その後、定着装置Ｆでスイッチバックされた記録材Ｐは、図１に示すように、記録材の最下流端排紙ガイド対２９ａ、２９ｂの間を通り、排紙ローラ対１２ａ、１２ｂにより、排紙トレイ１４上へと装置外に排出搬送される。
【００４８】
ここで、定着フィルム２２は、画像形成装置で使用し得る最長の記録材Ｐより周長が長いため、定着フィルム２２上に残留したトナー像Ｔｃは、記録材Ｐ１枚分だけ定着フィルム２２上に一時的に保持される。また、記録材Ｐと定着フィルム２２は同期してスイッチバックするため、往路で定着フィルム２２上に残留したトナー像Ｔｃは、定着ニップ部Ｎに達したところで、記録材Ｐ上に半定着状態となっているトナー画像Ｔｂとずれることなく、再定着される。
【００４９】
つまり、本実施例では、図４に示すように、記録材Ｐがスイッチバックを開始する時点で、定着フィルム２２と記録材Ｐとは、画像形成装置にて使用できる最長の記録材の長さの略半分に相当する長さ（Ｌ）にて定着フィルム２２と接触している。この構成によって、上述のように、定着フィルム２２上に残留したトナー像Ｔｃが、記録材Ｐ１枚分だけ定着フィルム２２上に一時的に保持されることとなる。
【００５０】
以上、本実施例に示したような定着装置の構成とすることで、従来より低い定着温度で、定着することが可能となり、加熱体保持部材や定着フィルムなど、定着装置周りの部品に高価な耐熱材料を使用する必要がなくなる。
【００５１】
実施例２
次に、本発明に係る画像形成装置の他の実施例について説明する。図６は、本実施例の画像形成装置の概略構成図である。
【００５２】
上記実施例１では、画像形成装置にて複数枚の記録材Ｐを載置する給紙トレイ１を装置本体１０Ａの下方に配置し、定着装置Ｆと排紙トレイ１４を装置本体１０Ａの上方に配置した構成であった。
【００５３】
これに対して、本実施例では、給紙トレイ１、排紙トレイ１４を装置本体１０Ａの上方に略平行に積層配置し、定着装置Ｆを装置本体１０Ａの下方に配置した構成とされる。
【００５４】
本実施例では、給紙トレイ１より給紙された記録材Ｐは、プロセスカートリッジ７等の画像形成手段を経て、装置本体下方の定着装置Ｆに送給される。定着装置Ｆでは、実施例１にて示したように、記録材後端Ｐａが定着ニップ部Ｎに到達したところで、定着フィルム２２が逆回転し、記録材Ｐがスイッチバック搬送される。
【００５５】
記録材Ｐは、実施例１にて示したのと同様にトナー画像が定着され、排紙搬送路３０を通って装置本体上方の排紙トレイ１４に排紙積載される。
【００５６】
本実施例２における排紙トレイ１４は、図６に示すように上方に回動可能で、記録材Ｐを給紙トレイ１にセットする際の利便性を高めている。
【００５７】
以上、本実施例に示した画像形成装置の構成とすることで、例えば、画像形成装置を引き出しの中など、上方向からしか、アクセスできないような場所にも設置可能な画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成図である。
【図２】本発明に係る定着装置の一実施例の概略構成図である。
【図３】定着装置の動作（往路）を示す横断面図である。
【図４】定着装置の動作（スイッチバック）を示す横断面図である。
【図５】定着装置の動作（スイッチバック）を示す横断面図である。
【図６】本発明に係る画像形成装置の他の実施例の概略構成図である。
【図７】従来の画像形成装置の一例の概略構成図である。
【符号の説明】
【００５９】
８          感光ドラム（像担持体）
１１        加圧ローラ（加圧部材）
２１        ヒーターホルダー
２２        定着フィルム
２３        フィルム駆動ローラ
１００      ヒーター（加熱体）
Ｐ          記録材
Ｎ          定着ニップ部
Ｆ          定着装置
Ｔａ        未定着トナー画像
Ｔｂ        半定着トナー画像
Ｔｃ        フィルム上に残留したトナー
Ｔｄ        定着トナー画像
【図１】
2010176009.tif 000003
【図２】
2010176009.tif 000004
【図３】
2010176009.tif 000005
【図４】
2010176009.tif 000006
【図５】
2010176009.tif 000007
【図６】
2010176009.tif 000008
【図７】
2010176009.tif 000009