(57)【要約】【課題】転写ローラ等の真円度の低下を防止する画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】転写ローラと、転写ローラに対向する感光ドラムと、前記転写ローラを前記感光ドラムに加圧する加圧手段と、前記加圧により形成されるニップにおけるニップ圧を解除する圧解除手段と、を有する画像形成装置において、前記加圧手段は転写ローラ長手端部を軸支する軸受を感光ドラムの方向に付勢するバネであり、前記圧解除手段は、アクチュエータ素子であり、前記アクチュエータ素子へ通電されない場合にバネが付勢する方向と逆の方向に前記軸受を移動する。【選択図】図１
2008151867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写ローラと、
転写ローラに対向する感光ドラムと、
前記転写ローラを前記感光ドラムに加圧する加圧手段と、
前記加圧により形成されるニップにおけるニップ圧を解除する圧解除手段と、
を有する画像形成装置において、
前記加圧手段は転写ローラ長手端部を軸支する軸受を感光ドラムの方向に付勢するバネであり、
前記圧解除手段は、通電によって変形するアクチュエータ素子であり、前記アクチュエータ素子へ通電されない場合にバネが付勢する方向と逆の方向に前記軸受を移動する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記圧解除手段は、前記アクチュエータ素子に通電されていない場合に前記転写ローラと前記感光ドラムとを離間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３】
前記アクチュエータ素子へ通電されない場合とは、画像形成装置の画像形成プロセスが停止している場合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】
前記圧解除手段は、ワイヤー状またはシート状のアクチュエータ素子であり、前記バネの側に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記圧解除手段は、コイルバネ状のアクチュエータ素子であり、前記軸受を前記バネとで挟むように設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記圧解除手段は、
前記軸受を前記バネとで挟む位置に一端が設けられた解除アームと、
前記解除アームの他端に設けられたアクチュエータ素子と、
を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
ヒータを有する定着手段と、
前記定着手段に対向する加圧回転体と、
前記定着手段を前記加圧回転体に加圧する加圧手段と、
前記加圧手段の加圧により形成される、前記定着手段と前記加圧手段とのニップにおけるニップ圧を解除する圧解除手段と、
を有する画像形成装置において、
前記圧解除手段は、通電によって変形するアクチュエータ素子を有し、
前記アクチュエータ素子へ通電されない場合に前記アクチュエータ素子は前記加圧手段による前記加圧を解除する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記圧解除手段は、支点として一端が前記定着手段側に設けられ、他端が第１の方向に回動することにより前記定着手段を前記加圧回転体側に押し下げる回動アームを有し、前記アクチュエータ素子は前記回動アームの他端に設けられ、
前記アクチュエータ素子へ通電されない場合には前記アクチュエータ素子は第２の方向へ前記回動アームを回動することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
第１回転体と、
前記第１回転体に対向する第２回転体と、
前記第１回転体に前記第２回転体を加圧する加圧手段と、
前記加圧手段の加圧を解除する圧解除手段と、を有する画像形成装置において、
前記圧解除手段は、通電によって変形するアクチュエータ素子を有し、
前記アクチュエータ素子へ通電されない場合に前記アクチュエータ素子は前記加圧手段による加圧を解除し、前記アクチュエータ素子に通電した場合に、前記加圧手段により加圧するように前記アクチュエータ素子が変形することを特徴とする画像形成装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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ものである。
【背景技術】
【０００２】
アクチュエータ素子は、一般的に伸縮等の変形するアクチュエータを、普通のモータやソレノイドなどと区別して人工筋肉と呼ばれている。現在、アクチュエータ素子は、ゴム系（空気圧駆動）や電気化学系（高分子系）がある。また、バイオメタル（登録商標）という形状記憶合金を原料にした金属系のものがある。生物のような柔らかで静かな動きをする金属のアクチュエータということで、糸状の細いものが市販され知られている。
【０００３】
特許文献１（特開２００４−２８２９９２号公報）は、アクチュエータ素子として知られている電気化学系（高分子系）のものとして、軽量ソフト高分子アクチュエータを開示する。また、各方面で同様のシート状のアクチュエータ素子が研究されている。
【０００４】
イオン交換樹脂に電極として金を特殊化学メッキにより形成し、電極表面積を非常に大きくしたことにより変位性能を大きく向上させた複合材料のシート状アクチュエータ素子がある。シート状アクチュエータ素子は、電圧印加により素早く大きく動く特徴がある。更に、シート状アクチュエータ素子の動作は電気的に制御でき、素材は柔軟であり、構造体が樹脂により成り軽量である。また、駆動時に騒音などの動作音がないこと、形状やサイズは比較的任意に決定することができる。更に、板厚は０.１mm〜１０mmまで製造可能であり、低電力（０.０５〜０.２W）で動作し、素子の変形に伴い起電力が発生し、変位センサとしても使えるなどの特徴もある。従来の電動モータや、シリンダソレノイド等に比べると小型化・軽量化が容易であるため、これに代わる物として知られている。
【０００５】
本イオン伝導アクチュエータの両表裏面には、電極板の層を成し、両電極板の内側に含水高分子電解質を内蔵しているプラスチックによって成る。イオン伝導アクチュエータの動作原理は、表裏面の電極に夫々プラスとマイナスの電圧を印加すると、高分子内の陽イオンが水分を伴って陰極側へ移動し、含水量が偏る。これによって表裏で膨張に差が生じて変形することで、電圧をかけるとアクチュエータ板が湾曲状に変形する。
【０００６】
イーメックス社の導電性高分子アクチュエータはしなやかで強靭なポリピロール膜を用いたアクチュエータであり、帯状フィルムの長手方向に電圧を印加すると伸縮する。また、金属コイル表面にポリピロール皮膜を形成させた複合体の導電性高分子アクチュエータがある。本アクチュエータ素子を用いると、素子に電圧を印加することで作動させることができ、プラスとマイナスの印加で伸縮の押しと引きの両方の作動を行うことができる。
【０００７】
繊維状のものを外径Φ０．２５ｍｍ、長さ１５ｍｍのコイルとしたサンプルで伸縮ストローク１．３ｍｍ、２５ｇｆの差動力を発生するものが有る。
【０００８】
繊維を束にすることで差動力を増加させたものとして、繊維１０本として、コイル外径Φ１ｍｍ、長さ２０ｍｍのサンプルでは、ストロ―ク１．７ｍｍ、差動力２３０ｇｆのものが有る。
【０００９】
特許文献２（特開２００３−２２５４７号公報）は、アクチュエータ素子として知られている金属系のものとして、Ｎi−Ｔi系の形状記憶合金のアクチュエータを開示する。
【００１０】
また、金属のアクチュエータ素子として知られるトキ・コーポレーション社のバイオメ
タル・ファイバー（登録商標）は、針金状の金属に電気エネルギーを付与すると、金属内部のイオンの作用により伸縮する特性を利用したものである。筋肉のように自分で緊張収縮と弛緩伸張する人工筋肉型の繊維状アクチュエータ（駆動装置）である。生物のような柔らかで静かな動作が特長で、通常はナイロンの糸のようにフレキシブルでしなやかであるが、電流を流すと発熱して収縮作用が発生し、ピアノ線のように硬く、剛くなって収縮する運動をする。バイオメタル・ファイバー（登録商標）は、外部からの加熱による温度変化によって動かすことも可能である。７０℃に加熱すると収縮し、冷却すると伸張する。バイオメタル・ファイバー（登録商標）は、組織的に安定なため優れた耐久性と動作特性を示す。細くても大きな力を出せるため、ミリ・マイクロサイズのアクチュエータに最適である。
【００１１】
バイオメタル（登録商標）は、特許文献３（特公平６−１５１５４号公報）に示されているように、Ti−Ni系の形状記憶合金を原料にし、繊維長手方向に優れた伸縮特性を引き出せるように異方性組織化された繊維状のアクチュエータである。繊維方向に組織化されているため巨大で安定した自己伸縮性を示し、所定の動作範囲では材料内部の変化などは起きにくく極めて安定な状態になっている。
【００１２】
ここで、画像形成装置の画像形成プロセスに用いられる用紙に未定着トナー画像を転写する手段として用いられる、転写ローラがある。
【００１３】
転写ローラは、両端部を軸受によって軸支された金属シャフトに対し、長手軸受間のシャフトの周囲に円筒状に形成した導電性のゴムや、導電性を付与した発泡ウレタンなどの材料を規定の所望される抵抗値に設定してある。
【００１４】
転写ローラの外周の一部は、像担持体に対して軸受部に加圧バネの反発作用により付勢して、ニップ部を形成している。
【００１５】
像担持体の電荷を帯びたトナーを転写ローラ側に引き寄せてトナー画像はニップ部を通過する用紙上に転写されるようにしてある。
【特許文献１】特開２００４−２８２９９２号公報
【特許文献２】特開２００３−２２５４７号公報
【特許文献３】特公平６−１５１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
転写ローラは像担持体に対して軽圧で加圧されている。スポンジ状の発泡材質で製造された転写ローラを長期に付勢して、ニップを保持したままにすると、転写ローラの外径は半永久歪を生じる。加圧力によって像担持体である感光ドラムの外径に倣って変形してしまう。これによって、ニップでの抵抗値が変化し、転写の特性が変化することによって、転写された画像に転写ローラ跡の画像ムラが生じる。
【００１７】
この対策として、像担持体に対する付勢力を軽圧にして変形量を少なくすることが行われている。その付勢力は０．５Ｎ〜２．５Ｎ程度である。しかしながら、画像形成装置に用いられる用紙には腰の強さが異なり、転写圧を軽くするとニップ部の密着性が不安定になり、不具合が生じる。例えば、転写不良の画像となることや、画像の太い文字などでは、文字輪郭部内のトナー画像が転写されなくなる中抜けが像となってしまうなどの不具合が生じる。
【００１８】
更に、用紙の弾性力やカールの状況によっては、転写ローラが振動し、振動の影響により画像不良であるところの画像ブレを生じてしまうなどの問題があった。例えば、ニップ
部に用紙が突入する際の突入ショックや、用紙搬送ガイドなど用紙が通過する際の用紙後端ショックなどにより画像不良であるところの画像ブレを生じてしまうなどの問題があった。
【００１９】
以上のように、転写ローラの変形を防止するためにニップ圧を少なくすることは、ニップ跡による問題を十分に解決できることなく、現在ではやむを得ずニップ圧を最小限度にとどめつつ画質の許容範囲内にかろうじて留めるための圧の調整が行われている。
【００２０】
一方、出荷状態でニップ部が離間するように、圧力を解除する圧解除手段を設けているものが有る。しかしながら、使用時又は設置時に圧解除部材を除去する手間がかかる問題点も有る。更に、メカニカルな圧解除手段としてリンク機構を用いたりしたものがあるが、リンク機構の重量が転写圧に影響を及ぼし不安定になりやすいため、更なる改善の必要性があった。
【００２１】
また、画像形成装置には定着器が用いられている。定着器はフレームの内部にヒータを内包する加熱ローラと、加熱ローラに平行に配備した加圧ローラ対によって用紙搬送路上にニップを形成させ、ここに未定着トナー転写用紙を通過させることによって用紙上にトナー画像を固定させるものである。
【００２２】
定着の方法は、ヒータによる加熱とニップ圧による加圧により行われる。ジャムなどの際にはニップ加圧力を解除してニップ上にある用紙を除去できるように構成されている。
【００２３】
しかしながら、通常は常に加圧ローラは加圧されたままであり、ニップ圧によって弾性体である加圧ローラに歪みが生じて加圧ローラの真円度が著しく低下し、これが、画像に悪影響を及ぼすニップ痕が生じることが知られていた。
【００２４】
本発明は、転写ローラ等の真円度の低下を防止する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】
【００２５】
本発明は上記目的を達成するため、転写ローラと、転写ローラに対向する感光ドラムと、転写ローラを感光ドラムに加圧する加圧手段と、加圧により形成されるニップにおけるニップ圧を解除する圧解除手段と、を有する画像形成装置において、加圧手段は転写ローラ長手端部を軸支する軸受を感光ドラムの方向に付勢するバネであり、圧解除手段は、通電によって変形するアクチュエータ素子であり、アクチュエータ素子へ通電されない場合にバネが付勢する方向と逆の方向に軸受を移動することを特徴とする。
【００２６】
また、本発明は、ヒータを有する定着手段と、前記定着手段に対向する加圧回転体と、前記定着手段を前記加圧回転体に加圧する加圧手段と、前記加圧手段の加圧により形成される、前記定着手段と前記加圧手段とのニップにおけるニップ圧を解除する圧解除手段と、を有する画像形成装置において、前記圧解除手段は、通電によって変形するアクチュエータ素子を有し、前記アクチュエータ素子へ通電されない場合に前記アクチュエータ素子は前記加圧手段による加圧を解除することを特徴とする。
また、本発明は、第１回転体と、前記第１回転体に対向する第２回転体と、前記第１回転体に前記第２回転体を加圧する加圧手段と、前記加圧手段の加圧を解除する圧解除手段と、を有する画像形成装置において、前記圧解除手段は、通電によって変形するアクチュエータ素子を有し、前記アクチュエータ素子へ通電されない場合に前記アクチュエータ素子は前記加圧手段による加圧を解除し、前記アクチュエータ素子に通電した場合に、前記加圧手段により加圧するように前記アクチュエータ素子が変形することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
転写ローラ等の真円度の低下を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に図面を参照して、本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が無い限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する主旨のものではない。
【００２９】
＜画像形成装置＞
図１は本発明に係る画像形成装置の断面図である。図１に示すように、画像形成装置本体９００には原稿載置台９０６、光源９０７、読み取り素子（CIS：コンタクトイメージセンサー）９０８、給紙部９０９、画像形成部９０２等が備えられている。
【００３０】
上記給紙部９０９は、シート材Ｓを収納して装置本体９００に着脱自在なカセット（収納容器）９１０、９１１を有しており、各カセット９１０、９１１には給紙ローラ（給紙手段）がそれぞれ配設されている。
【００３１】
又、前記画像形成部９０２には、第１回転体としての円筒状の感光ドラム９１４、現像器９１５、第２回転体としての転写帯電器９１６、分離帯電器９１７、クリーナ９１８、一次帯電器９１９等がそれぞれ配設されている。そして、画像形成部９０２の下流側には、搬送ガイド９２０、定着装置９０４、排出ローラ９０５等が配設されている。
【００３２】
次に、この画像形成装置の作動を説明する。
【００３３】
装置本体９００に設けられている不図示の制御装置から給紙信号が出力されると、光源９０７から原稿載置台９０６に載置されている原稿Ｄに光が当てられる。原稿Ｄから反射した光は読み取り素子（CIS：コンタクトイメージセンサー）９０８を介して、電気画像信号に置き換えられる。電気画像信号は、レーザスキャナ装置９２１に電送されてレーザー発光素子（不図示）からポリゴンミラー９２２、レンズ９２３、９２４を介して、感光ドラム９１４に照射される。感光ドラム９１４は一次帯電器９１９によって予め帯電されており、光が照射されることにより静電潜像が形成され、この静電潜像は現像器９１５によって現像されてトナー像として顕画化される。
【００３４】
一方、給紙部９０９から給送されたシート材Ｓは、レジストローラ８１０で斜行が補正され、更にタイミングが合わされて画像形成部９０２へ送られる。画像形成部９０２では、転写帯電器９１６によってシート材Ｓに感光ドラム９１４上のトナー像が転写され、トナー像の転写を受けたシート材Ｓは分離帯電器９１７によって転写帯電器９１６と逆極性に帯電されて感光ドラム９１４から分離される。
【００３５】
上述のように感光ドラム９１４から分離されたシート材Ｓは搬送ガイド９２０によって定着装置９０４に搬送され、定着装置９０４においてはシート材Ｓに未定着転写画像が加圧、加熱により永久定着される。そして、画像が定着されたシート材Ｓは排出ローラ９０５によって装置本体９００から排出される。
【００３６】
（第１の実施形態）
図２は、本発明の第１の実施形態であるアクチュエータ素子を用いた画像形成装置の部分略図を示すところの斜視図である。図３はアクチュエータ素子を用いた画像形成装置の部分略図の側面図である図３（ａ）と、正面図である図３（ｂ）である。
【００３７】
図２及び図３において、図１に示した感光ドラム９１４と、感光ドラム９１４と平行に
並べた図１で示すところの転写帯電器である転写ローラ９１６が配備してある。
【００３８】
感光ドラム９１４は円筒状のドラム表面に感光体層が形成されている。更に一端部にはドラムギヤ１が一体的に嵌着されている。また、もう一端部にはドラムフランジ２が嵌着されていて夫々にプロセスカートリッジなどに保持されていて回転するようにしてある。軸支駆動源（不図示）よりギヤトレインなどによって回転力を与えられ、制御手段であるコントローラやドライバーなどによる電気制御によって画像形成に必要な回転速度であるプロセススピードを維持しながら回転する。
【００３９】
一方、転写帯電器であるの転写ローラ９１６は、シャフト６の略中央長手方向に導電性を付与したスポンジやソリッド成型されたゴムなどを巻回して規定の適度な抵抗値を持たせて形成し、シャフト６と同芯になるように精度よく形成されている。
【００４０】
両端部近傍に枠体５から延伸した保持手段によって配備された軸受１２、１４に嵌合されるようにしてあり、少なくとも何れか片方の軸受には導電性を付与させた導電性軸受を用いている。
【００４１】
軸受保持手段は、装置に固定された樹脂の枠体５から延伸した軸受ガイド７にプラスチック材で成型した軸受１２、１４がそれぞれ摺動するように案内され感光ドラムの法線方向に移動可能にスライドする。また、軸受１２、１４には軸受スナップフィット１４ｂ、軸受スナップフィット１４ｃが設けられていて、枠体５から延伸したスナップフィット８、スナップフィット１５に夫々系止されてストッパーの機能をして抜け止めになっている。
【００４２】
軸受１２、１４と枠体５の間にはバネ１８が配備されていて、軸受１２、１４をそれぞれ感光ドラム９１４の方向に付勢するように圧縮バネを嵌めてある。
【００４３】
これによって、転写ローラ９１６は感光ドラム９１４にバネ力で押し付けられ、転写ローラ９１６の弾性によってニップ２０を形成している。
【００４４】
画像形成装置を使用状態では、ニップ２０に給紙手段から用紙搬送され、ニップ部を通過する際に感光ドラム上のトナー画像が用紙に転写されるように、バイアス電圧をかけて転写させる。そのために、電流が、転写ローラ９１６のローラ表面からシャフト６へ流れ、更にシャフトから導電性の軸受１２、１４を介してバネ１８に流れ、金属板でできた導通板１１を経由して端子１９に回路を形成し、高圧電源に接続されている。
【００４５】
画像形成を行わない場合は、このニップ２０においてバネ圧が常にかけられていると、特にスポンジローラの場合、感光ドラム９１４の外形形状に倣って変形する。従来はその影響を最小限度にとどめるために弾性力の強い発泡ウレタンなどの材質を用いていた。発泡ウレタンにローラの厚みが一定で適切な抵抗値を持たせようとすると、導電材の混ぜる配合率が厳格であることが求められる。更には発泡率など発泡セルの密度や大きさが導電抵抗に影響を及ぼすため成型加工の管理は厳しく、成型後は外径を研磨する必要も有り、歩留まりも多く、材料の無駄があり、それがコスト面で割高になるという問題点があった。
【００４６】
感光ドラム９１４と転写ローラ９１６が相互にニップを形成し回転している際は、一箇所にのみストレスが掛かることが無いためニップ圧の影響は殆んど無い。
【００４７】
従って、非使用状態や、回転しない状態でニップを解除することはきわめて画質を向上させる上でメリットが大きく、コストの面でも有利になる。
【００４８】
本実施形態では、枠体５の軸受１２、１４近傍に保持部１０、１７を夫々に設け、ここにアクチュエータ素子９を掛止し、軸受１２、１５へ掛け渡して伸縮するように変形させることでニップ２０を離間させるようにするものである。感光ドラム９１４と転写ローラ９１６を離間させることにより、転写ローラの真円度の低下を防止できる。尚、離間させなくとも、ニップ圧を低減することにより転写ローラ９１６の真円度の低下を防止できることはいうまでもない。
【００４９】
保持部１０と保持部１７との間が非通電の場合、アクチュエータ素子は縮んだ状態であり、バネ１８の付勢力に打ち勝って軸受１２，１４を引っ張っているので、感光ドラム９１４と転写ローラ９１６の間には隙間が開くようになっている。
【００５０】
保持部１０と保持部１７の間に電圧を印加するとアクチュエータ素子９が伸びて緩むようになる。アクチュエータ素子９への通電は保持部１０，１７と導体性の軸受１２，１４とを介して行う。すると、バネ１８の付勢力がそのまま軸受１２、１４を押し上げ転写ローラ９１６はアクチュエータ素子９の影響を全く受けないでバネ１８の力のみでニップ２０を形成することができる。そのため、デリケートで高精度の圧力管理が必要な転写圧であるところのニップ圧に影響を及ぼさないようにすることができる。アクチュエータ素子９は、柔軟な化学的な繊維状のものを束にして用いることが好適であり、通電によってゆっくりと伸縮するためニップ当接の際のショックを抑制できるので、作動による影響をキャンセルできる。
【００５１】
軸受１２、１４には軸受フランジが設けられていてアクチュエータ素子９が伸びて緩んでも軸受１２、１４から脱落することを防止するようにしてある。
【００５２】
適切なニップを形成する付勢力は一般的に５０ｇｆないし２５０ｇｆであり、画像形成装置の用紙搬送速度や感光ドラム、転写ローラの大きさによって異なる。一方、アクチュエータ素子は、直径０．１ｍｍの繊維状のもので１００ｇｆ程度の伸縮力があるので、数本の束（ワイヤー状）にすれば十分に転写ローラを感光ドラムから離間することは可能である。また、万が一そのうちの１本が断線しても動作に支障の無いようにすることが可能である。
【００５３】
更に、コピー毎に離間させる制御を行う場合、伸縮の回数は１０万回程度の寿命があるので、パーソナルの耐久寿命が短いものではコピー枚数が１０万枚以下であるので十分に耐久使用可能である。また、大型の画像形成装置では１００万枚コピーを行う製品があるが、サービスメンテナンスの際に不具合があれば取り外し交換も可能である。
【００５４】
一方、非使用状態で電源ＯＦＦの時だけ転写ローラが離間するように回路を構成することも可能であり、この場合は耐久的な問題は回避できる。
【００５５】
アクチュエータ素子は作動時の電流が少なく、材質がPS、PC、PMAA、など電気化学的なものである。アクチュエータ繊維の直径を０.１mm、長さを３００mm、最大張力的を１００gfとした場合の入力は８.２Vで１９２mA程度である。そのため、消費電力は少なく、画像形成装置の電源負荷に影響を与えるほどのものではない。
【００５６】
（第２の実施形態）
図４、図５（Ａ）、図５（Ｂ）は第２の実施形態を示す。図４は斜視図であり、図５は第２の実施形態を示す側面図である図５（Ａ）と、正面図である図５（Ｂ）である。
【００５７】
図４及び図５において、図１に示した感光ドラム９１４と、感光ドラム９１４と平行に
並べた図１に示す転写帯電器である転写ローラ９１６が配備してある。
【００５８】
感光ドラム９１４は円筒状のドラム表面に感光体層が形成されている。更に一端部にはドラムギヤ１が一体的に嵌着されている。また、もう一端部にはドラムフランジ２が嵌着されていて夫々にプロセスカートリッジなどに保持されていて回転するようにしてある。軸支駆動源（不図示）よりギヤトレインなどによって回転力を与えられ、制御手段であるコントローラやドライバーなどによる電気制御によって画像形成に必要な回転速度であるプロセススピードを維持しながら回転する。
【００５９】
一方、転写帯電器である転写ローラ９１６は、シャフト６の略中央長手方向に導電性を付与したスポンジやソリッド成型されたゴムなどを巻回して規定の適度な抵抗値を持たせて形成し、シャフト６と同芯になるように精度よく形成されている。
【００６０】
両端部近傍に枠体５から延伸した保持手段によって配備された軸受１２、１４に嵌合されるようにしてあり、少なくとも何れか片方の軸受には導電性を付与させた導電性軸受を用いている。
【００６１】
軸受保持手段は、装置に固定された樹脂の枠体５から延伸した軸受ガイド７にプラスチック材で成型した軸受１２、１４がそれぞれ摺動するように案内され感光ドラムの法線方向に移動可能にスライドする。また、軸受１２、１４には軸受スナップフィット１４ｂ、軸受スナップフィット１４ｃが設けられていて、枠体５から延伸したスナップフィットａ８、スナップフィット１５に夫々系止されてストッパーの機能をして抜け止めになっている。
【００６２】
軸受１２、１４と枠体５の間にはバネ１８が配備されていて、軸受１２、１４をそれぞれ感光ドラム９１４の方向に付勢するように圧縮バネを嵌めてある。
【００６３】
これによって、転写ローラ９１６は感光ドラム９１４にバネ力で押し付けられ、転写ローラ９１６の弾性によってニップ２０を形成している。
【００６４】
画像形成装置を使用状態では、ニップ２０に給紙手段から用紙搬送され、ニップ部を通過する際に感光ドラム上のトナー画像が用紙に転写されるように、バイアス電圧をかけて転写させる。そのために転写ローラ９１６のローラ表面からシャフト６へ電流が流れ、更にシャフトから導電性の軸受１２、１４を介してバネ１８に流れ、金属板でできた導通板１１を経由して端子１９に回路を形成し、高圧電源に接続されている。
【００６５】
画像形成を行わない場合は、このニップ２０においてバネ圧が常にかけられていると、特にスポンジローラの場合、感光ドラム９１４の外形形状に倣って変形する。従来はその影響を最小限度にとどめるために弾性力の強い発泡ウレタンなどの材質を用いていた。発泡ウレタンにローラの厚みが一定で適切な抵抗値を持たせようとすると、導電材の混ぜる配合率が厳格であることが求められる。更には発泡率など発泡セルの密度や大きさが導電抵抗に影響を及ぼすため成型加工の管理は厳しく、成型後は外径を研磨する必要も有り、歩留まりも多く、材料の無駄があり、それがコスト面で割高になるという問題点があった。
【００６６】
感光ドラム９１４と転写ローラ９１６が相互にニップを形成し回転している際は、一箇所にのみストレスが掛かることが無いためニップ圧の影響は殆んど無い。
【００６７】
図４、図５では、転写ローラ９１６と感光ドラム９１４のニップを解除し、離間する手段としてワイヤーをコイルバネ状に形成したアクチュエータ素子２７を用いたことを特徴
とする。このアクチュエータ素子２７は、フレームに固定されている。感光ドラム９１４の両端部近傍には画像形成装置のフレームから延伸した部材によって固定配置されている絶縁体、例えばプラスチックによってなされているフレーム２１、フレーム２２（周辺部は便宣上省略してある）とがある。フレーム２１、フレーム２２にはアクチュエータ素子２７を受け支える座面２３、座面２５が夫々設けられている。また、アクチュエータ素子２７の座屈を防止するためのガイド２４、ガイド２６が設けられている。ガイド２４、ガイド２６の中にアクチュエータ素子２７を装着して、座面２３、２５に設けられた穴を通して端子２８を夫々電源に接続してアクチュエータ素子２７が伸縮するようにアクチュエータ素子２７を変形させることができる。この圧縮コイルバネ状アクチュエータ素子２７には、ワイヤーの端部に伸縮の動作に影響を及ぼさないように撓ませた導線などを接続して伸縮のゆとりを持たせるように取り付ける。
【００６８】
アクチュエータ素子２７の端子２８の両端に電圧を印加すると、アクチュエータ素子２７に通電して発熱する。発熱と同時にコイルは縮み、当接している軸受１２、１４は、夫々バネ１８の付勢力によって持ち上げられ、転写ローラ９１６は感光ドラム９１４に接触する。更に、アクチュエータ素子２７は縮まり、軸受１２、１４から離れてギャップを生じる。バネ１８の当接力のみが感光ドラム９１４に加わり、規定の加圧力を維持することができるようになる。
【００６９】
一方、端子２８への通電をＯＦＦにすると、アクチュエータ素子２７の温度が低下し、同時にアクチュエータ素子２７は伸びていき、軸受１２、１４の上面に当接し、加圧されていく。やがて、バネ１８の加圧力を上回ると軸受１２、１４は押し下げられて感光ドラム９１４と転写ローラ９１６とのニップ部は離間していく。これによって、転写ローラは非使用状態である画像形成時以外の時はニップ圧などの外圧を受けることが無いので変形を防止できる。
【００７０】
（第３の実施形態）
図６及び図７は、本発明の第３の実施形態である、アクチュエータ素子を用いた画像形成装置の部分略図を示す。図６はアクチュエータ素子を用いた画像形成装置の部分略図の斜視図である。図７は側面図である図７（Ａ）と、正面図である図７（Ｂ）を示している。
【００７１】
図６及び図７において、リボン状のアクチュエータ素子３４は通電によって収縮をする。感光ドラム９１４は転写ローラ９１６とニップを形成している。
【００７２】
転写ローラ９１６は軸受１２、１４に軸支されていて、転写ローラ９１６を感光ドラム９１４に加圧するバネ１８によって付勢されている。図７（Ｂ）の正面図は枠体５に設けられた支軸３０、支軸３６や、座面３５が配備してある。
【００７３】
支軸３０には樹脂材質のアーム２９が嵌着されていてシーソー状に回動可能にしてある。
【００７４】
アームの一端部には支軸３２、座面３１が設けられている。支軸３２と支軸３６の間にはアクチュエータ素子３４が掛け渡されている。また、バネ３３が座面３５、座面３１との間に配備されていて、支軸３０を支点にアクチュエータ素子３４に張力を与える方向に加圧するようにバネ力を付勢する。支軸３２と支軸３６に掛けられたアクチュエータ素子３４の両端部はリード線を接続して電圧を印加する。
【００７５】
電圧を印加するとアクチュエータ素子３４は収縮する方向に動き出し、バネ３３に力に打ち勝ってアーム２９を回動させる。アーム２９の作用部３７は感光ドラム９１４方向に
回動し、同時にバネ１８の付勢力により、軸受１２、１４が持ち上げられて、転写ローラ９１６は感光ドラム９１４と当接してニップ２０を形成する位置に動く。更に作用部３７は軸受１２、１４と離間し押さえ力を完全に解除し、バネ１２、１４の加圧力のみがニップ２０に働くようにする。
【００７６】
一方、アクチュエータ素子３４への通電がＯＦＦになると、アーム２９は反対方向に回動して軸受１２、１４を押し下げニップ２０を離間する。
【００７７】
これによって転写ローラにかかる非使用時の圧を解除することができるようになる。
【００７８】
以上説明したように、転写ローラに対して、画像形成作用のとき以外は転写ローラと感光ドラムのニップ部を解除することで、転写ローラの保護でき、感光ドラムのニップ部の影響によるメモリー効果などを防止でき、画像品質を高めることができる。
【００７９】
更に、用紙搬送時にジャムした際に、従来は感光ドラムと転写ローラとの間でニップを形成したままであった。ジャム処理の際に、用紙上の未定着トナー画像を用紙搬送方向上流側に引き抜く際に発生する未定着トナー画像がニップ部で発生する摺擦により擦られることによるニップ部での摺擦痕などのダメージをなくすことができる。また、用紙を抜き去る瞬間にニップ部に残ったトナーが転写ローラに付着することにより、発泡スポンジ状転写ローラのセルの中にトナーが侵入してローラの硬度が高くなる。本実施例によれば、転写圧の変化や、ニップ幅の減少による悪影響で発生する転写性能低下や、転写力における悪影響を最小限度に抑えることができる。
【００８０】
これによって、転写ローラや感光ドラムの寿命が延びたこと、トナー汚れの減少によりメンテナンスの回数の減少やサービスパーツなど部品交換の回数を減らすことができる。
【００８１】
従来のソレノイド作動の転写ローラの圧解除により発生していた作動ショックは、アクチュエータ素子の場合には無い。アクチュエータ素子は、ゆっくり動き始め、夫々の付勢バネとのバランスによって衝撃を発生することなくニップ部との当接や離間をする。そのため、従来のソレノイド構成では達成できなかった、感光ドラムの保護も可能となった。
【００８２】
印加電圧をＯＦＦにすることで自動的にニップ部を離間できるのでジャム処理の際の圧解除メカやレバー作動などの複雑な操作は不必要となり、ジャム処理性も向上して、より、使用者に優しい使いやすい画像形成装置の提供が可能となった。
【００８３】
（第４の実施形態）
図８乃至図１１は、第４の実施形態である、定着装置の説明図である。図１２は従来の定着器を示す側面図である。図８は第４の実施形態を示す定着器の側面図である。図９は第４の実施形態を示す定着器の斜視図である。図１０は第４の実施形態を示す定着器の断面図である。図１１は、第４の実施形態を示す定着器の略断面図である。
【００８４】
画像形成装置に用いられる定着器（定着手段）は、図１０、図１１の断面図で示すように、定着用にヒータ７４を用いていて、ヒータ７４はヒータホルダ８４に接着されていて、更にヒータステイ８６に保持されている。その外側には円筒状の定着フィルム７５が配備されている。
【００８５】
定着フィルム７５はポリイミドなどの耐熱性の高いエンドレスベルトであり、内側にあるヒータ７４があり、対向する位置に第１回転体としての加圧ローラ（加圧回転体）７１が配備されて、加圧されている。これにより、ニップが構成され、加圧と加熱により、未定着画像を用紙に定着させる。
【００８６】
用紙は、入口上ガイド７６と、入口下ガイド７７に案内されてニップ部に侵入し、加圧ローラ７１に対して駆動源から連結付与されている回転力によってニップ部で第２回転体としての定着フィルム７５と共に回転する。定着フィルム７５に、用紙が狭持されて定着されながら搬送され、排紙コロ８１と、排紙ローラ８２のニップ部を通り、排紙上ガイド７９と排紙下ガイド８０の間を通って排紙部に送り出される。
【００８７】
また、加圧ローラ７１には、放熱ローラ８３が設けられていて、放熱ローラ８３表面のトナー汚れを吸着しり、ローラ長手方向の温度を均一に保つためにヒートパイプの役割などを果たすように配備されている。
【００８８】
次に、図１２においては、従来の定着装置の加圧機構を示す側面図であり、図において、ヒータユニットはフレーム側板７２に対して、加圧ローラ７１を保持する軸受を介してＵ溝状の部位に支持されている。
【００８９】
同様に、フレーム側板７２には、ガイド５３と、ガイド６８が設けられていて、ここにヒータホルダ７０の長手両担部がガイド保持されスライド自在に成されている。ヒータホルダ７０の長手両担部には突起部が設けられていて、回動アーム８８ａと当接するようにしてある。図１２に示す回動アーム８８ａは加圧状態を示している。回動アーム８８ａは、支点６６により片側端部は揺動自在に保持され、突当部６９の反対側には加圧調整ネジ６３と、加圧バネ６４を介して回動アーム８８ａの穴を貫通して調整板９３に設けられたネジ部９４で取り付けられている。加圧バネ６４の付勢力は支点６６によって時計周り方向（第１の方向）に回動して、定着手段の突当部６９を押し下げることで加圧ローラ７１に当接し、ニップを形成するように成されている。
【００９０】
一方、ジャム処理の際には、用紙搬送部（図１で説明した）を解除して扉を開けて使用者が詰まった用紙を取り除くのが一般的であって、この際に、定着部の加圧力を解除するようにしている。加圧解除は扉と連動するようにしたものや、使用者が個別に圧解除レバーを動かして解除するものが有る。
【００９１】
これらの圧解除はラック９０に連結され、ラック９０が矢印１００の方向に移動すると、噛み合っているギヤ８９が連動して矢印１０１の方向に軸９１を支点として回動する。ギヤ８９と一体的に設けられたアーム９２も連動して矢印１０２の方向に回動し、回動アーム８８ａを押し上げる。すると、支点６６に保持されながら反時計周り方向（第２の方向）に回動アーム８８ａは、点線で示される回動アーム８８ｂに位置を移動し、突当部６９も図の上方向に広がり押し上げられる。これによってヒータニップ部の加圧力はキャンセルされて用紙を引き抜くことができるようになる。
【００９２】
しかしながら、通常、画像形成装置の定着器の圧は加圧されたままであり、加圧ローラ７１にはヒータ面との当接圧を常に受けているのである。一般的に、加圧ローラ７１は、金属シャフトの周囲にゴム材料、詳しくはシリコンゴムを用いていて、弾性体として定着に必要な加圧力と、加圧時間を最適化する機能を持っている。つまり、用紙がプロセス搬送速度によって送られ定着器を通過する際の加圧時間は、用紙搬送スピードがニップ部を通過する時間によって決定付けられる。また、熱と圧力と通過時間とにより未定着トナー画像が最適に定着できるようにトナー溶融に対応する熱量が決定される。そのために、シリコンゴムのゴム硬度を適度に柔軟性を付与するために調整したり、発泡させてスポンジ状にして最適化を図っている。
【００９３】
この加圧ローラ７１は長期間加圧力を与えていると、弾性復元力が低下し、ニップの形状に倣って変形することが知られている。加圧ローラの外形が歪み、定着性能に悪影響を
及ぼす。変形した部位は硬度が高まり、半径方向は略平になるため回転する加圧ローラは一定のニップ巾を保つことが出来なくなる。ここにハーフトーン画像や写真のようなベタ画像を転写した用紙が搬送されてくると、ニップ痕が画像に現れ加圧ローラ７１の回転周回ピッチで定着不良の画像横縞模様が現れて、著しく画像品質を低下させてしまう。
【００９４】
本実施形態では、この画像不具合の問題を解決する目的で成されたものであり、画像形成装置が停止している場合に、加圧力を自動的に解除し、ニップ部での加圧ローラの変形を常に防止できるようにするものである。
【００９５】
図８及び図９は、この問題点を解決するために、アクチュエータ素子を用いた定着器を示す図である。図８は本実施形態を示す定着器の側面図である。図９は本実施形態を示す定着器の斜視図である。
【００９６】
図８及び図９において、ヒータユニットはフレーム側板７２に対して、加圧ローラ７１を保持する軸受を介してＵ溝状の部位に支持されている。
【００９７】
同様に、フレーム側板７２には、ガイド５３と、ガイド６８が設けられていて、ここにヒータホルダ７０の長手両担部がガイド保持されスライド自在に成されている。ヒータホルダの長手両担部には突起部が設けられていて、回動アーム６５と当接するようにしてある。図８に示す回動アーム６５は加圧状態を示している。支点６６により片側端部は揺動自在に保持され、突当部６９の反対側には加圧調整ネジ６３と、加圧バネ６４を介して回動アーム６５の穴を貫通して調整板５２に設けられたネジ部５１で取り付けられている。加圧バネ６４の付勢力は支点６６によって時計方向に回動して、突当部６９を押し下げることで加圧ローラ７１に当接し、ニップを形成するように成されている。
【００９８】
一方、ジャム処理の際には、用紙搬送部（図１で説明した）を解除して扉を開けると、インターロックスイッチをＯＦＦ（不図示）にして使用者が詰まった用紙を取り除くのが一般的である。フレーム支柱５７には、アクチュエータ素子５８が配備されている。アクチュエータ素子５８には両端部に、非導電性保持部材５６、保持部材６１が設けられていて、内部でアクチュエータ素子５８とタブ端子５５、タブ端子５９に電気的に接続されている。尚、アクチュエータ素子５８は、金属板金であるフレーム支柱５７や取付座面６０、回動アーム６５とは絶縁されている。アクチュエータ素子５８の片側端部は回動アーム６５に段ビス５４によって嵌合保持されている。また、対向する片側端部は取付座面６０に段ビス６２によって嵌合保持されている。
【００９９】
アクチュエータ素子５８は、タブ端子５５とタブ端子５９の接点にコントローラからの制御電圧印加によって作動する。通電するとアクチュエータ素子は延伸し、印加電圧をＯＦＦにすると、収縮を起こすようになっている。このようにアクチュエータ素子は通電によって変形する。
【０１００】
このアクチュエータ素子５８の伸縮により、定着部（ニップ部）の加圧力を解除するようにしている。加圧解除は扉と連動するインターロックスイッチのＯＦＦと連動させる。また、画像形成プロセスが停止している、所謂スタンバイ状態では圧を解除するようにアクチュエータ素子５８への通電を遮断する。
【０１０１】
更に、非使用状態である画像形成装置の電源がＯＦＦにされた状態では、アクチュエータ素子にも通電しないので、自動的に圧が解除されるようになる。
【０１０２】
この圧解除はアクチュエータ素子５８の片側端部の保持部材の伸縮による上下動が、段ビス５４を介して連結されている回動アーム６５の位置を変化させることにより達成でき
る。即ち、図８において、回動アーム６５が支点６６に支えられて上方向に回動し、ヒータホルダ７０の突当部６９も上方向にスライド移動する。これによってヒータニップ部の加圧力はキャンセルされて加圧力が加圧ローラに掛からないようにすることができる。
【０１０３】
以上説明したように、定着器の加圧力を自動的に解除することができる。しかも、非使用状態や停電などの状況の電気的な制御が不能な場合であっても自動的に加圧ローラのニップの解除が実現できる。これにより、ニップの影響による加圧ローラの変形を無くすことが可能となり、安定した高画質の画像品質を維持する、優れた定着器の提供ができるようになった。
【０１０４】
本発明の他の利用として、画像形成装置の搬送部におけるニップ部の自動的に圧を解除することができるので、一次帯電器や、常時ニップを形成する他の用紙搬送部であるところの挟持ローラ、感光ドラム周囲の部位等に利用可能である。また、ユーザーが手を装置の中に挿入して行う圧を解除する作業を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の実施形態を示す画像形成装置の断面図である。
【図２】第１の実施形態のアクチュエータ素子を用いた画像形成装置の部分略図を示す斜視図である。
【図３】第１の実施形態を示すのアクチュエータ素子を用いた画像形成装置の部分略図の側面図（ａ）と、正面図（ｂ）である。
【図４】第２の実施形態を示す斜視図である。
【図５】第２の実施形態を示す側面図（ａ）と、正面図（ｂ）である。
【図６】第３の実施形態を示す斜視図である。
【図７】第３の実施形態を示す側面図（ａ）と、正面図（ｂ）である。
【図８】第４の実施形態を示す定着器の側面図である。
【図９】第４の実施形態を示す定着器の斜視図である。
【図１０】第４の実施形態を示す定着器の断面図である。
【図１１】第４の実施形態を示す定着器の略断面図である。
【図１２】従来の定着器を示す側面図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１・・・ドラムギヤ
２・・・ドラムフランジ
３・・・アクチュエータ素子
４・・・バネ
５・・・転写枠体
６・・・シャフト
７・・・軸受ガイド
８・・・スナップフィットａ
９・・・アクチュエータ素子
１０・・・保持部ａ
１１・・・導通板
１２・・・軸受
１３・・・転写駆動ギヤ
１４・・・軸受
１４ａ・・・軸受フランジ
１４ｂ・・・軸受スナップフィットａ
１４ｃ・・・軸受スナップフィットｂ
１５・・・スナップフィットｂ
１６・・・スナップフィット
１７・・・保持部ｂ
１８・・・バネ
１９・・・端子
２０・・・ニップ
２１・・・フレームａ
２２・・・フレームｂ
２３・・・座面ａ
２４・・・ガイドａ
２５・・・座面ｂ
２６・・・ガイドｂ
２７・・・アクチュエータ素子
２８・・・端子
２９・・・アーム
３０・・・支軸
３１・・・座面
３２・・・支軸
３３・・・バネ
３４・・・アクチュエータ素子
３５・・・座面
３６・・・支軸
３７・・・作用部
５０・・・ヒータ
５１・・・ネジ部
５２・・・調整板
５３・・・ガイドＡ
５４・・・段ビス
５５・・・タブ端子Ａ
５６・・・保持部材Ａ
５７・・・フレーム支柱
５８・・・アクチュエータ素子
５９・・・タブ端子Ｂ
６０・・・取付座面
６１・・・保持部材Ｂ
６２・・・段ビス
６３・・・加圧調整ネジ
６４・・・加圧バネ
６５・・・回動アーム
６６・・・支点
６７・・・保持板
６８・・・ガイドＢ
６９・・・突当部
７０・・・ヒータホルダ
７１・・・加圧ローラ
７２・・・フレーム側板
７３・・・フレーム支持ステイ
７４・・・ヒータ
７５・・・定着フィルム
７６・・・入口上ガイド
７７・・・入口下ガイド
７８・・・シャフト
７９・・・排紙上ガイド
８０・・・排紙下ガイド
８１・・・排紙コロ
８２・・・排紙ローラ
８３・・・放熱ローラ
８４・・・ヒータホルダ
８５・・・フレームステイ
８６・・・ヒータステイ
８７・・・フレームステイ
８８ａ・・・回動アーム
８８ｂ・・・回動アーム
８９・・・ギヤ
９０・・・ラック
９１・・・軸
９２・・・アーム
９３・・・調整板
９４・・・ネジ部
１００・・・矢印
１０１・・・矢印
１０２・・・矢印
１０３・・・矢印
９００・・・画像形成装置本体
９０２・・・画像形成部
９０４・・・定着装置
９０６・・・原稿載置台
９０７・・・光源
９０９・・・給紙部
９１０、９１１・・・カセット
９１４・・・感光ドラム
９１５・・・現像器
９１６・・・転写帯電器
９１７・・・分離帯電器
９１８・・・クリーナ
９１９・・・一次帯電器
９２１・・・レーザスキャナ
９３０・・・右扉
９３１・・・マルチ給紙手段
９３２・・・操作部
９３３・・・HDDオフスイッチボタン
【図１】
2008151867.tif 000003
【図２】
2008151867.tif 000004
【図３】
2008151867.tif 000005
【図４】
2008151867.tif 000006
【図５】
2008151867.tif 000007
【図６】
2008151867.tif 000008
【図７】
2008151867.tif 000009
【図８】
2008151867.tif 000010
【図９】
2008151867.tif 000011
【図１０】
2008151867.tif 000012
【図１１】
2008151867.tif 000013
【図１２】
2008151867.tif 000014