(57)【要約】【課題】  ニップ部で記録部材をトナーの粘着力と逆方向にカール及び排出させることにより、定着部材の巻き付きを防ぎ、トナーの温度を下げる時間と搬送距離が必要無く、定着ベルトの温度低下によるエネルギー損失も無い定着装置を提供する。【解決手段】  定着ローラに張架された定着ベルト及び加圧ローラに張架された加圧ベルトを有し、上記定着ベルト及び加圧ベルトによって形成されたニップ部に、トナー像を担持した記録部材を通過させることにより、トナー像を記録部材に定着する定着装置において、上記ニップ部は、定着ローラ及び加圧ローラが複数対向することで形成されており、上記複数の定着ローラ及び加圧ローラを変位させる手段を有する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラに張架された定着ベルト及び加圧ローラに張架された加圧ベルトを有し、上記定着ベルト及び加圧ベルトによって形成されたニップ部にトナー像を担持した記録部材を通過させることにより、トナー像を記録部材に定着する定着装置において、上記ニップ部は、複数の定着ローラと複数の加圧ローラが夫々一対一にて対向することで形成されており、上記複数の定着ローラ及び加圧ローラを変位させる変位手段を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の上記定着装置を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
上記記録部材の裏側のトナー量情報を検知する検知手段と、検知情報を処理する演算装置と、制御手段と、を有し、制御手段は、上記記録部材の表面と裏面のトナー量差の情報に従って上記変位手段を制御して上記複数の定着ローラ、加圧ローラを変位させる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４】
上記記録部材の厚さ検知手段と、検知情報を処理する演算装置を更に有し、前記制御手段は上記記録部材の厚さ情報に従って上記複数の定着ローラ、加圧を変位させることを特徴とする請求項２、又は３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、記録部材上のトナー画像を定着させる定着装置及び該定着装置を具備するレーザビームプリンタ、デジタル複写機、普通紙ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙及びＯＨＰ等のシート状の記録部材に転写されたトナーを加熱により定着する定着装置においては、トナーの粘着力により定着ベルト及び定着ローラに記録部材が巻き付く不具合が発生する。そこで、この不具合を回避するため、従来、複数のガイドローラに定着ベルトより成る定着部材を巻き掛け、その定着ベルトに加圧ローラより成る加圧部材を圧接させた定着装置において、定着ベルトに離型剤を塗布する技術が知られている。
しかしながら、定着ベルトに離型剤を塗布するにあたっても種々の問題が残る。そこで、離型剤の塗布を不要とするため、定着ベルトより成る定着部材と加圧ローラより成る加圧部材とのニップ部を通過した記録部材をそのまま定着部材に密着させて搬送することでトナーの温度を低下させ、記録部材が定着部材と搬送ローラとの間を通過した後に、当該記録部材を定着部材から剥離すると共に、搬送ローラの表面線速と定着部材の表面線速とを異ならせる方法が提案されてきた。（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−０７６２０２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に示した技術では、第１に定着ベルトと記録部材は密着しており、トナーの温度が低下するに伴って定着ベルトの温度も低下するため、再び定着温度に加熱するために時間とエネルギーがかかり、非効率的で非経済的となる。また、トナーの温度が低下するまでに長い搬送距離が必要となり、レイアウト上不利であるという問題がある。
第２に、両面印刷や裏紙を使った場合などでは、既に定着された裏側のトナーが溶け出してしまい、表側ではなく裏側、つまり定着ベルトではなく加圧ローラに巻き付いてしまうという問題もある。
本発明は、上述した実情を考慮してなされたもので、ニップ出口における紙のカールと排出角度により巻き付きを防ぐことを目的とする。
より具体的には、ニップ部で記録部材をトナーの粘着力と逆方向にカール及び排出させることにより、定着部材の巻き付きを防ぎ、トナーの温度を下げる時間と搬送距離が必要無く、定着ベルトの温度低下によるエネルギー損失も無い定着装置を提供することを目的とする。
又、両面印刷や裏紙等、記録部材の裏面にもトナーが存在する場合、カールの方向とトナー粘着力の方向が一致することにより、巻き付きが発生する可能性がある。そこで、紙の裏側のトナー量を検知して、演算装置で紙の表側のトナー量と比較を行い、トナー量差に応じてニップ部の定着ローラ及び加圧ローラの配置を変化させて排出方向、カール方向及びカール量を変化させることにより、巻き付きを防ぐことが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
更に、同じニップ形状であっても、記録部材の厚さによりカール量は異なるので、記録部材の厚さを検知してニップ形状を決める。記録部材の厚さに応じて、定着ローラ及び加圧ローラの配置を変化させて排出方向、カール方向及びカール量を変化させることにより、巻き付きを防ぐことが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係る定着装置は、定着ローラに張架された定着ベルト及び加圧ローラに張架された加圧ベルトを有し、上記定着ベルト及び加圧ベルトによって形成されたニップ部にトナー像を担持した記録部材を通過させることにより、トナー像を記録部材に定着する定着装置において、上記ニップ部は、複数の定着ローラと複数の加圧ローラが夫々一対一にて対向することで形成されており、上記複数の定着ローラ及び加圧ローラを変位させる変位手段を有することを特徴とする。
請求項２の発明に係る画像形成装置は、請求項１に記載の上記定着装置を具備することを特徴とする。
請求項３の発明に係る画像形成装置は、請求項２に於いて、上記記録部材の裏側のトナー量情報を検知する検知手段と、検知情報を処理する演算装置と、制御手段と、を有し、制御手段は、上記記録部材の表面と裏面のトナー量差の情報に従って上記変位手段を制御して上記複数の定着ローラ、加圧ローラを変位させることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項２、又は３において、上記記録部材の厚さ検知手段と、検知情報を処理する演算装置を更に有し、前記制御手段は上記記録部材の厚さ情報に従って上記複数の定着ローラ、加圧を変位させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、複数の定着ローラ及び加圧ローラの配置を変位させることによりニップ形状を変化させて、記録部材の排出方向、カール方向及びカール量を変化させているので、定着装置における記録部材の巻き付きを防ぐことができる。
本発明の画像形成装置においては、前記の定着装置を具備しているため、定着装置における記録部材の巻き付きを防ぐことができる。
本発明の画像形成装置においては、記録部材の裏側のトナー像情報を検知する検知手段と、上記トナー像情報を処理する演算装置を有し、記録部材の表側と裏側のトナー量を検知して演算装置で比較を行い、想定されるトナーの粘着力に応じて、定着ローラ及び加圧ローラの配置を変位させて排出方向、カール方向及びカール量を変化させているので、裏紙使用時や両面定着時においても、定着装置における記録部材の巻き付きを完全に防ぐことができる。
本発明の画像形成装置においては、記録部材の厚さを検知して、演算装置で検知情報を処理することにより、最適なニップ形状を割り出し、定着ローラ及び加圧ローラの配置を変位させてカール方向及びカール量を変化させているので、記録部材が厚紙の場合でも、カールを無駄に大きくすることなく、定着装置における記録部材の巻き付きを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１のモノクロプリンタは、紙やＯＨＰといった記録部材Ｐ上にトナー像を形成する作像手段１と、そのトナー像を記録部材Ｐ上に定着する定着装置２とを有している。以下に作像手段１について説明する。
まず、ドラム状の感光体３は、図示しない駆動装置によって図１における時計方向に回転駆動され、帯電ローラ４によって感光体３表面が所定の極性に均一に帯電される。感光体３に対向して転写ベルト５が配置され、この転写ベルト５は、駆動ローラ６と従動ローラ７に張架されて反時計方向に回転駆動される。上記感光体３上の帯電面にレーザ書き込みユニット８から、図示しないＰＣより受け取った作像情報を元に光変調されたレーザビームＬが照射される。これによって感光体３上に静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置９によってトナー像として可視像化される。
一方、給紙部１０から搬送ローラ１１により記録部材Ｐが搬送される。その記録部材Ｐが、矢印Ａで示すように、感光体３と転写ベルト５との間に送り込まれ、転写ベルト５に担持されて搬送される。転写ベルト５を挟んで感光体３に対向する位置には転写ローラ１２が配置され、その転写ローラ１２に対し感光体３上のトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加され、これによって感光体３上のトナー像が記録部材Ｐ上に転写される。記録部材Ｐに転写されず、感光体３上に残された転写残トナーは、クリーニング装置１３によって除去される。そして、未定着トナー像を転写された記録部材Ｐは、矢印Ｂで示すように定着装置２に送り込まれ、トナー像が記録部材Ｐ上に定着される。定着装置２を通過した記録部材Ｐは、矢印Ｃ方向に搬送されて図示していない排紙トレイ上に排出される。上記各部の制御は図示しない制御手段が行う。
【０００７】
次に、本発明に係る定着装置２について説明する。図２は図１に示した定着装置２の拡大断面図である。加熱ローラ２１ａとテンションローラ２２ａ及び定着ローラ２３ａ、２３ｂ、２３ｃに張架された無端状の定着ベルト２４と、加熱ローラ２１ｂとテンションローラ２２ｂと加圧ローラ２５ａ、２５ｂ、２５ｃに張架された無端状の加圧ベルト２６は、それぞれ図示していない駆動装置によって矢印Ｅ、Ｆの方向に回転駆動される。テンションローラ２２ａ、２２ｂはテンションばね２７ａ、２７ｂによりそれぞれ定着ベルト２４及び加圧ベルト２６を適度な張力で張っている。
定着ローラ２３ａ、２３ｂ、２３ｃと加圧ローラ２５ａ、２５ｂ、２５ｃには、それぞればね２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ、２８ｆを介して電動アクチュエータ（変位手段）２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ、２９ｅ、２９ｆが取り付けられている。なお、定着ローラ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ及び加圧ローラ２５ａ、２５ｂ、２５ｃを変位させる機構は、電動アクチュエータ以外にも、電動モータやピエゾ素子等でも良い。加熱ローラ２１ａ、２１ｂ内には、加熱ローラ２１ａ、２１ｂを加熱する加熱源として、ヒータ３０ａ、３０ｂが配置され、定着ベルト２４及び加圧ベルト２６の表面には、温度検知手段としてサーミスタ３１ａ、３１ｂが配置されている。このサーミスタ３１ａ、３１ｂにより、定着ベルト２４及び加圧ベルト２６表面の温度を検知し、図示していない温度制御回路によって、ヒータ３０ａ、３０ｂをオン、オフ制御し、定着ベルト２４及び加圧ベルト２６の表面温度をトナー像の定着に適した所定の範囲に維持する。
未定着トナー画像は、定着ローラ２３ａ、２３ｂ、２３ｃと加圧ローラ２５ａ、２５ｂ、２５ｃとの間で夫々形成されたニップＮにおいて、加熱された定着ベルト２４及び加圧ベルト２６により記録部材Ｐ上に定着される。この際、図示しないＰＣより受け取った作像情報から得られた記録部材Ｐ上のトナー量に応じて、定着ローラ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ及び加圧ローラ２５ａ、２５ｂ、２５ｃを電動アクチュエータ２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ、２９ｅ、２９ｆで変位させることにより、ニップＮの形状（加圧力）を決める。
ニップＮの形状の例としては、記録部材Ｐ上のトナー量が少ない場合には、図３のように定着ローラ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ及び加圧ローラ２５ａ、２５ｂ、２５ｃは平行に配置され、記録部材Ｐは矢印Ｃと平行に真っ直ぐ排出される。また、記録部材Ｐ上のトナー量が多い場合は、定着側の電動アクチュエータ２９ａ、２９ｂ、２９ｃを縮めて、加圧側の電動アクチュエータ２９ｄ、２９ｅ、２９ｆを伸ばすことにより、定着ローラ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ及び加圧ローラ２５ａ、２５ｂ、２５ｃが図４のように、加圧ローラ側が定着ローラ側に食い込む形で配置される。
この時、電動アクチュエータ２９ｂ及び２９ｅを、他の電動アクチュエータ２９ａ、２９ｃ及び２９ｄ、２９ｆよりも大きく変位させることにより、ニップＮを湾曲させる。これにより記録部材Ｐが加圧側にカールし、加圧側に傾いた角度αで排出されるため、定着ベルト２４と記録部材Ｐの間に生じるトナー粘着力が打ち消され、記録部材Ｐは定着ベルト２４に巻き付かずに排出される。
【０００８】
次に、本発明の第２実施例について説明する。近年、環境に対する配慮により、記録部材として裏面に既に印刷された裏紙を用いることがある。図５のように、給紙部１０と転写ベルト５の間に、記録部材Ｐの裏側（定着面に対して裏側）に面するようにＣＣＤ１４を配置し、記録部材Ｐの裏面のトナー量情報を得る。また、記録部材Ｐの表面（定着面）のトナー量情報は、図示しないＰＣより受け取った作像情報より得られる。図示しない中央演算装置により、記録部材Ｐの裏面と表面のトナー量差を演算し、そのトナー量差に応じて電動アクチュエータ２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ、２９ｅ、２９ｆを動かすことにより、ニップＮの形状を決める。
例えば、表面のトナー量が多い場合は、定着側の電動アクチュエータ２９ａ、２９ｂ、２９ｃを縮めて、加圧側の電動アクチュエータ２９ｄ、２９ｅ、２９ｆを伸ばすことにより、定着ローラ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ及び加圧ローラ２５ａ、２５ｂ、２５ｃを図４のように加圧ローラ側が定着ローラ側に食い込む形で配置させる。この時、電動アクチュエータ２９ｂ、２９ｅを、他の電動アクチュエータ２９ａ、２９ｃ、２９ｄ、２９ｆよりも大きく変位させることにより、ニップＮを定着ローラ側が凹となるように湾曲させる。逆に記録部材の裏面のトナー量が多い場合は、定着側の電動アクチュエータ２９ａ、２９ｂ、２９ｃを伸ばして、加圧側の電動アクチュエータ２９ｄ、２９ｅ、２９ｆを縮めることにより、ニップＮを加圧ローラ側が凹となるように湾曲させる。上記機構は両面印刷を行う場合にも有効である。
次に、本発明の第３実施例について説明する。第３実施例は図６に示すように、給紙部と転写ベルトとの間に備えられた厚さセンサ１５により、記録部材Ｐの厚さを検知するものである。記録部材Ｐは厚いほど巻き付きが発生しにくく、またカールの癖もつきやすい。そこで、記録部材Ｐの厚さに応じてニップ形状を変化させる。記録部材Ｐが厚い場合、図３のように定着ローラ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ及び加圧ローラ２５ａ、２５ｂ、２５ｃは平行に配置され、記録部材Ｐは矢印Ｃと平行に真っ直ぐ排出される。逆に記録部材Ｐが薄い場合、電動アクチュエータ２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ、２９ｅ、２９ｆを変位させてニップを湾曲させることにより、記録部材Ｐがカールし、傾いた角度で排出される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の定着装置を具備する画像形成装置の説明図。
【図２】図１に示した定着装置の拡大断面図。
【図３】記録部材Ｐ上のトナー量が少ない場合のニップＮの形状の例を説明する説明図。
【図４】記録部材Ｐ上のトナー量が多い場合のニップＮの形状の例を説明する説明図。
【図５】本発明の第２実施例についての説明図。
【図６】本発明の第３実施例についての説明図。
【符号の説明】
【００１０】
１  作像手段、２  定着装置、３  感光体、４  帯電ローラ、５  転写ベルト、６  駆動ローラ、７  従動ローラ、８  レーザ書き込みユニット、９  現像装置、１０  給紙部、１１  搬送ローラ、１２  転写ローラ、１３  クリーニング装置、１４  ＣＣＤ、１５  厚さセンサ、２１ａ、２１ｂ  加熱ローラ、２２ａ、２２ｂ  テンションロー、２３ａ−ｃ  定着ローラ、２４  定着ベルト、２５ａ−ｃ  加圧ローラ、２６  加圧ベルト、２７ａ、２７ｂ  テンションばね、２８ａ−ｆ  ばね、２９ａ−ｆ  電動アクチュエータ、３０ａ、３０ｂ  ヒータ、３１ａ、３１ｂ  サーミスタ、Ａ、Ｂ、Ｃ  搬送方向、Ｅ、Ｆ  ベルト回転方向、Ｐ  記録部材、Ｌ  レーザビーム、Ｎ  ニップ、α  排出角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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