(57)【要約】【課題】後端跳ね、除電ムラによる画像不良を解消することができる画像形成装置を提供すること。【解決手段】像担持体と、像形成手段と、転写ローラと、熱、圧力を加えることで用紙にトナー像を定着させる定着手段と、転写ローラと定着手段の間に設けられたヒートローラ及び加圧ローラから成るヒート搬送手段と、から成る画像形成装置において、ヒート搬送手段の用紙搬送速度をＶｆ１、ヒート搬送手段の用紙搬送力をＦｆ１、ヒート搬送手段の駆動側の半径をＲ、ヒート搬送手段の加圧力をＰｆ１、用紙とヒート搬送手段の摩擦係数をμ、定着手段の用紙搬送速度をＶｆ２、定着手段の用紙搬送力をＦｆ２、転写ローラ部での用紙搬送速度をＶｔ、転写ローラ部での用紙搬送力をＦｔとしたとき、  Ｖｆ２＜Ｖｔ＜Ｖｆ１  Ｆｆ２＞Ｆｆ１＜Ｆｔに設定する。【選択図】図１
2006154647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状の像担持体と、像担持体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、像担持体との間に用紙を挟持してトナー像を用紙に転写する転写ローラと、熱、圧力を加えることで用紙にトナー像を定着させる定着手段と、転写ローラと定着手段の間に設けられたヒートローラ及び加圧ローラから成るヒート搬送手段と、から成る画像形成装置において、
ヒート搬送手段の用紙搬送速度をＶｆ１、ヒート搬送手段の用紙搬送力をＦｆ１、ヒート搬送手段の駆動側の半径をＲ、ヒート搬送手段の加圧力をＰｆ１、用紙とヒート搬送手段の摩擦係数をμ、定着手段の用紙搬送速度をＶｆ２、定着手段の用紙搬送力をＦｆ２、転写ローラ部での用紙搬送速度をＶｔ、転写ローラ部での用紙搬送力をＦｔとしたとき、
Ｖｆ２＜Ｖｔ＜Ｖｆ１
Ｆｆ２＞Ｆｆ１＜Ｆｔ
に設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
ヒート搬送手段の駆動部にトルクリミッターが設けられ、トルクリミッターのトルクをＴlimit とすると、ヒート搬送手段の用紙搬送力の最大値は、
Ｆｆ１＝Ｔlimit ÷Ｒ
に設定されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
転写手段のニップ出口の搬送方向とヒート搬送手段のニップ入口の搬送方向は略一致していることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
ヒート搬送手段と定着手段の間の用紙搬送路は屈曲パスであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
上記屈曲パスの外側のガイドは揺動可能であることを特徴とする請求項４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、加熱することによりトナー像やインク像等といった画像をシート上に定着させる加熱手段を有する定着装置を備える画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７及び図８に基づいて従来技術の定着装置である加熱定着器の構成及び動作と、加熱定着器を有する画像形成装置であるカラー複写機の構成及び動作を説明する。
【０００３】
図７はカラー複写機の原稿リーダーユニット５０及び原稿読み取り装置５２とプリンタユニット２０の主要部断面図を示したものである。
【０００４】
原稿リーダーユニット５０は、その上面にある原稿を読み取って電子データ化するものである。原稿リーダーユニット５０は、第１ミラーユニット５０ａ、第２ミラーユニット５０ｂ、レンズ５０ｃ、ＣＣＤ５１、プラテン５０ｅから構成される。
【０００５】
そして、原稿リーダーユニット５０で得られた電子データをプリントするプリンタユニット６０は、給紙部４０とその上方にある画像形成部、加熱定着器３６、加熱定着器３６から画像形成部へ熱が伝わるのを防ぎ、機内のエアーを排気する排気ファン５５、排紙トレイ４５を備えた排紙部から構成される。
【０００６】
尚、画像形成部は、図示されない駆動機構によって回転可能な感光ドラム３０を持ち、その周囲にはマゼンタ現像器３４ａ、シアン現像器３４ｂ、イエロー現像器３４ｃ、ブラック現像器３４ｄを内蔵する回転現像体３４、中間転写ベルト３５、画像形成直後を除いて普段は中間転写ベルトから離間しているベルトクリーナー３５ａ、クリーナー３１、帯電手段３２、レーザービームを感光ドラム３０に照射する光走査装置３３から構成される。
【０００７】
次に、以上の構成を持つカラー複写機の動作を説明する。
【０００８】
カラー複写機で原稿を複写する操作者は、先ず、原稿を原稿トレイ５２ａに載置し、原稿リーダーユニット５０に設けた図示しないスタートキーを押してカラー複写機を動作させる。
【０００９】
動作を開始したカラー複写機は、原稿読み取り装置５２で原稿をプラテン５０ｅ上面に送り込んでその全面を左から右に移動する第１ミラーユニット５０ａによって走査し、原稿を排紙トレイ５２ｂに排出する。
【００１０】
尚、第１ミラーユニット５０ａで走査された像は、第２ミラーユニット５０ｂとレンズ５０ｃを経由してＣＣＤ５１へ導かれ、そこで電子データに変換されてからプリンタユニット６０へ送られる。
【００１１】
次に、プリンタユニット６０は、電子データの色情報に基づいてマゼンタトナー、イエロートナー、シアントナー、ブラックトナーの中から必要な色のトナーを給紙部４０から送られてきた用紙に重ねて転写し、カラー画像を形成する。以下では４色全てを使う場合について転写過程の詳細を説明する。
【００１２】
プリンタユニット６０は、先ず、回転現像体３４を回転させてマゼンタ現像器３４ａを感光ドラム３０に対向させる。
【００１３】
次に、感光ドラム３０と中間転写ベルト３５は図示されない駆動源により一定、且つ、同一周速で回転駆動される。
【００１４】
そして、感光ドラム３０は、帯電手段３２で表面を一様に帯電された後、光走査装置３３からのレーザービーム３３ｆを受光してマゼンタ色用の静電潜像が形成される。この静電潜像は、マゼンタ現像器３４ｄからマゼンタトナーをもらってマゼンタトナー像として現像され、中間転写ベルト３５へ転写される。
【００１５】
尚、中間転写ベルト３５に転写されずに感光ドラム３０上に残ったマゼンタトナーは、クリーナー３１により清掃される。
【００１６】
このようにしてマゼンタ現像を終了した後、回転現像体３４は回転して感光ドラム３０と対向する位置にシアン現像器３４ｂを配置する。そして、マゼンタトナー像と同様な手順で、シアントナー像はマゼンタトナー像の上に重ねるようにして中間転写ベルト３５へ転写される。以降、イエロー現像器３４ｃ、ブラック現像器３４ｄの順番で各現像器は感光ドラム３０と対向させられ、それぞれの色のトナー像を先に転写したトナー像に重ねる形で中間転写ベルト３５に形成していく。
【００１７】
このようにしてマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色の画像を転写された中間転写ベルト３５は、転写部３５ｂで給紙部４０から送られてきたシートにトナー像を転写した後、ベルトクリーナー３５ａを接触させられて残ったトナーを掻き落とす。
【００１８】
そして、カラー画像をシートに転写にした後、プリンタユニット６０は加熱定着器３６でシート上のトナー像を定着してからシートを排紙トレイ４５上に排出し、動作を終了する。
【００１９】
次に、従来の加熱定着器３６について詳細を説明する。
【００２０】
加熱定着器３６は、図８のように芯金表面にゴム層を形成した定着ローラ６１、加圧ローラ６２の対で構成されており、加圧バネ７０により加圧ローラ６２が定着ローラ６１に押圧されることでニップ部６３が形成されている。
【００２１】
定着ローラ６１内径部にはヒータ６４が配置され、図示しない制御装置により定着ローラ６１を所望の温度に保つよう構成されている。
【００２２】
加熱定着器３６の動作時、下方より搬送されてきたシートはこのニップ部６３に挟持されて搬送されると同時に、定着ローラ６１及び加圧ローラ６２により加熱されてトナー像が定着される。
【００２３】
転写ローラ７５、加圧バネ７１、転写ベルト３５で構成される転写部から定着器３６までの間は、下ガイド７３，７４と上ガイド７５でパスが構成され、滑車７６と除電針７２が設けられている。未定着画像がガイドに擦れないように、用紙の画像形成面の逆面がガイド７３，７４に添うように屈曲パスになっている。
【００２４】
定着搬送速度は、転写搬送速度よりも遅く設定され、ループ搬送系となっている。定着搬送力は、転写搬送力よりも高く設定されている。
【００２５】
【特許文献１】特開平７−１１４２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
従来、転写、定着間の搬送は、速度のばらつきを吸収するためにループ搬送系であった。
【００２７】
図８に示すように、用紙Ｐは通常屈曲パスのガイド７３，７４におおよそ沿い、且つ、自らの剛性もあり、Ｐ１の軌跡を持つ。そして、定着−転写間で跨がって搬送されると、定着の搬送速度が遅いため、ループが成長し、Ｐ２の軌跡を描く。更に、跨がり搬送が続くとＰ３のようにＳ字ループを形成する。
【００２８】
よって、ループ搬送系では、用紙後端が転写ローラーから抜けるとき、ループが解消される瞬間後端跳ねが発生し、画像を乱すことがある。又、用紙が定着、転写に跨がり搬送している間に軌跡が変化するため、除電針７２と用紙の相対位置が変化し、除電ムラによる画像ムラが発生する。
【００２９】
そこで、定着速度より転写速度を遅く設定した引っ張り搬送系にすれば、上記課題は解消される。
【００３０】
しかしながら、引っ張り搬送系では、引っ張り力の変化により倍率の変化が発生することが明白である。又、定着、転写のアライメントずれによる奥手前（用紙幅方向）での引っ張り力の相違から引張りジワが発生し易くなるという課題が残る。
【００３１】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、後端跳ね、除電ムラによる画像不良を解消することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
上記目的を達成するため、本発明は、無端状の像担持体と、像担持体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、像担持体との間に用紙を挟持してトナー像を用紙に転写する転写ローラと、熱、圧力を加えることで用紙にトナー像を定着させる定着手段と、転写ローラと定着手段の間に設けられたヒートローラ及び加圧ローラから成るヒート搬送手段と、から成る画像形成装置において、
ヒート搬送手段の用紙搬送速度をＶｆ１、ヒート搬送手段の用紙搬送力をＦｆ１、ヒート搬送手段の駆動側の半径をＲ、ヒート搬送手段の加圧力をＰｆ１、用紙とヒート搬送手段の摩擦係数をμ、定着手段の用紙搬送速度をＶｆ２、定着手段の用紙搬送力をＦｆ２、転写ローラ部での用紙搬送速度をＶｔ、転写ローラ部での用紙搬送力をＦｔとしたとき、
Ｖｆ２＜Ｖｔ＜Ｖｆ１
Ｆｆ２＞Ｆｆ１＜Ｆｔ
に設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、転写−ヒート搬送手段間を引っ張り搬送系とすることで、用紙の搬送軌跡を安定させることができる。この結果、後端跳ね、除電ムラによる画像不良を解消することができる。
【００３４】
又、ヒートローラは、転写手段と用紙が滑らない引っ張り力になるように設定されたトルクリミッタにより駆動されているため、トルクリミッタが滑りを速めてしまうことはない。つまり、画像倍率を安定させることができる。
【００３５】
そして、ヒートローラーの外径変化による搬送速度のずれ、用紙の厚さによる搬送速度のずれをトルクリミッターの滑りで吸収することができるため、ヒートローラの搬送速度設定は簡易に決めることが可能である。
【００３６】
又、ヒート搬送手段−定着器間をループ搬送系にすることで、強圧、強搬送力である定着ローラにより、引っ張ってしまうことによる倍率の変化、引っ張りジワを回避している。先に述べたループ搬送系での後端跳ね、除電ムラによる画像不良は、既にヒート搬送手段によりプレ定着されているので、発生することはない。
【００３７】
又、ヒート搬送手段−定着器間搬送ガイドにおいて、ループが成長すると、揺動してループスペースを確保する機能を有することで、短いパスでループ搬送を実現している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００３９】
図１及び図２に基づいて実施の形態を説明する。
【００４０】
図７は定着装置である加熱定着器を搭載した画像形成装置としてのカラー複写機を示す。
【００４１】
本実施の形態におけるカラー複写機は従来と同構成であり、図７に示すように原稿リーダーユニット５０及び原稿読み取り装置５２、プリンタユニット６０を備える。又、プリンタユニット６０は、本発明を施した定着装置としての加熱定着器３６を除いて従来と同一である。そのため、本実施の形態ではフルカラー複写装置全体の説明を省略し、加熱定着器３６及びヒート搬送手段８６，８４周りについて説明する。
【００４２】
ヒート搬送手段８６，８４は、未定着画像のプレ定着を行い、加熱定着器３６は本定着を行うものである。プレ定着では比較的低圧、低温で定着を行い、定着までの搬送パスにおいて多少画像が擦れても画像不良を起こすことがないレベルまでプレ定着する。本定着では既にトナー、用紙の温度が上がっているため、加熱定着器の温度、圧は加熱定着器単体で定着するよりも、低い温度、圧で本定着が可能である。
【００４３】
加熱定着器３６は、図１のように芯金表面にゴム層を形成した加熱手段としての定着ローラ６１及び定着ローラ６１に圧接される加圧体としての加圧ローラ６２の対で構成されており、加圧バネ７０により加圧ローラ６２が定着ローラ６１に押圧されることでニップ部６３が形成されている。この定着ローラ６１及び加圧ローラ６２が加熱手段を形成している。
【００４４】
定着ローラ６１内径部には発熱体であるヒータ６４が配置され、図示しない制御装置により定着ローラ６１を所望の温度に保つよう構成されている。本実施の形態での温調温度は１９０℃に設定されている。
【００４５】
加熱定着器３６の動作時、下方より搬送されてきたシートはこのニップ部６３に挟持されて搬送されると同時に、定着ローラ６１及び加圧ローラ６２により加熱されてトナー像が定着される。
【００４６】
転写ローラ７５、加圧バネ７１、転写ベルト３５で構成される転写部から定着器３６の間にヒート搬送手段が設けられている。ヒート搬送手段は、芯金表面にゴム層を形成したヒートローラ８６、加圧ローラ８４及び加圧バネ８５、ヒータ８７から成る。ヒートローラ外径はφ３０ｍｍである。ヒータ８７は、ヒートローラ表面温度が所要の温度に保つように構成されている。本実施の形態では、ヒート搬送手段の温調温度は１４０℃に設定され、未定着画像のプレ定着を行う。これにより、定着までの搬送パスにおいて多少画像が擦れても画像不良を起こすことがない。
【００４７】
転写−ヒート搬送手段間は、未定着画像がガイドに擦れないように滑車を具備した滑車ガイド８８、除電針７２を具備し、用紙をヒート搬送手段に導くガイド７３により、ストレートパスが形成されている。
【００４８】
ヒート搬送手段−定着器間は内ガイド８０、定着入口ガイド８１、揺動ガイド８２、ねじりコイルばね８３により、屈曲パスが形成されている。
【００４９】
ヒート搬送手段、定着器の駆動は、モーター９０、アイドラ段ギア８６ｃ、トルクリミッタ８６ｂ、ヒートローラギア８６ａ、アイドラギア６１ｂ、定着ローラギア６１ａにより構成される。トルクリミッタ８６ｂは、ヒートローラ８６の軸上でトルクＴlimit ＝１. ５ｋｇｃｍに設定され、用紙搬送時に１. ５ｋｇｃｍ以上のトルクが掛かると滑るようになる。
【００５０】
転写手段において、加圧バネ７１により、転写ローラの加圧力は約５ｋｇに設定され、転写手段での搬送力Ｆｔは約２ｋｇに設定されている。又、用紙の転写搬送速度Ｖｔは１３０ｍｍ／ｓである。
【００５１】
ヒート搬送手段において、加圧バネ８５による加圧ローラ８４の加圧力は約１０ｋｇであり、ヒート搬送手段での搬送力Ｆｆ１１は２. ５ｋｇに設定されている。又、用紙の搬送速度Ｖｆ1 は約１３５ｍｍ／ｓである。これはローラ外径公差による速度誤差、紙厚による搬送速度ズレを考慮しても、Ｖｔ＜Ｖｆ1 が成立するように設定されている。又、搬送力Ｆｆ１１は、転写搬送力Ｆｔよりも大きくなっているが、トルクリミッタ８６ｂにより滑るため、実際にはヒート搬送手段での搬送力Ｆｆ１は１ｋｇとなる。実際にはヒートローラの軸受けによる摺動負荷等もあるため、用紙に発生する引っ張り力は１ｋｇより若干低くなる。
【００５２】
定着器において、加圧バネ７０による加圧ローラ６２の加圧力は約８０ｋｇに設定され、定着器での用紙搬送力Ｆｆ２は約２０ｋｇとなる。又、用紙の搬送速度Ｖｆ２は１２５ｍｍ／ｓに設定されている。ヒート搬送手段との関係は、Ｆｆ２＞Ｆｆ１及びＶｆ２＜Ｖｔ＜Ｖｆ１を成立させている。Ｆｆ２＞Ｆｆ１にすることで、ヒート搬送手段−定着器間をループ搬送系にしている。
【００５３】
次に、図３〜図６に従い用紙の搬送形態を説明する。
【００５４】
図３は用紙が転写部からヒート搬送手段に跨がって搬送されている状態である。転写部のニップ方向とヒート搬送手段のニップ方向は略一直線上に配置され、ストレートパスとなっている。用紙には曲げ力は働かず、搬送軌跡は安定している。除電針７２と用紙のギャップは１. ５ｍｍで安定している。用紙先端は定着入口ガイドに沿って徐々に図面左側に曲がっていく。このとき用紙に働くブレーキ力、曲げ力はヒート搬送手段で拘束されているため、転写部へ影響を及ぼすことはない。
【００５５】
図４は用紙先端が定着ニップを通過したところである。用紙は屈曲パスの内ガイド８０に沿って屈曲軌跡を描く。
【００５６】
図５は定着搬送速度とヒート搬送手段の速度の差から徐々にループが成長しているところである。
【００５７】
更ににループが成長すると用紙により揺動ガイド８２が揺動され、ループ空間を確保し、更にループが成長するとＳ字ループとなるところを図６に示している。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本実施の形態に係るの加熱定着器の概略断面図である。
【図２】本実施の形態に係る加熱定着器の駆動概念図である。
【図３】本発明に係る加熱定着器の動作図である。
【図４】本発明に係る加熱定着器の動作図である。
【図５】本発明に係る加熱定着器の動作図である。
【図６】本発明に係る加熱定着器の動作図である。
【図７】カラー複写機の概略断面図である。
【図８】従来技術の加熱定着器の概略断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
３６    加熱定着器
６１    定着ローラ
６２    加圧ローラ
６３    ニップ部
６４    ヒータ
【図１】
2006154647.tif 000003
【図２】
2006154647.tif 000004
【図３】
2006154647.tif 000005
【図４】
2006154647.tif 000006
【図５】
2006154647.tif 000007
【図６】
2006154647.tif 000008
【図７】
2006154647.tif 000009
【図８】
2006154647.tif 000010