(57)【要約】【課題】シートの透過性や光沢度を低下させることなくトナー像を定着することのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】加熱体１０１と、加熱体１０１と接触する円筒状のフィルム１０２と、フィルム１０２に圧接する加圧回転体１０５とを有する定着装置１８は、トナー像が転写されたシートＳを、フィルム１０２と加圧回転体１０５とによって挟持搬送しながら加熱することにより、シートＳにトナー像を定着する。そして、この定着装置１８の下流にトナー像が定着されたシートＳを挟持搬送する搬送手段１１０を設け、この搬送手段１１０のシート搬送方向と直交する幅方向の中央部のシート搬送力と、搬送手段の幅方向の端部のシート搬送力との間に差を設けることにより、シートＳを搬送する際、シートＳに、シートＳを幅方向に拡げる方向に力が加わるようにしてトナー像定着の際に発生したシートＳの波うちを解消しながら搬送する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を形成した後、シートに転写し、この後前記トナー像を前記シートに定着させる画像形成装置において、
加熱体と、前記加熱体と接触する円筒状のフィルムと、前記フィルムに圧接する加圧回転体とを有し、前記トナー像が転写されたシートを前記フィルムと加圧回転体とによって挟持搬送しながら加熱して該シートに前記トナー像を定着する定着手段と、
前記定着手段の下流に設けられ、前記トナー像が定着されたシートを挟持搬送する搬送手段と、
を備え、
前記搬送手段のシート搬送方向と直交する幅方向の中央部のシート搬送力と、前記搬送手段の幅方向の端部のシート搬送力との間に差を設け、前記シートを搬送する際、該シートに、シートを前記幅方向に拡げる方向に力が加わるようにしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記搬送手段の中央部のシート搬送力を前記端部のシート搬送力よりも大きくした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】
前記搬送手段を回転体対により構成し、該搬送手段の搬送力の差を、前記回転体対を構成する回転体の外径差により発生させることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記回転体は、軸方向に複数設けられ、かつ前記中央部の回転体の径の方が前記端部の回転体の径よりも大きいことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記回転体は、前記中央部の径の方が前記端部の径よりも大きくなるような形状を有していることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記搬送手段を回転体対により構成し、該搬送手段の搬送力の差を、前記回転体対を構成する回転体の硬度差により発生させることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記搬送手段を回転体対により構成し、該搬送手段の搬送力の差を、前記回転体対を構成する回転体の当接圧の差により発生させることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記搬送手段を回転体対により構成し、該搬送手段の搬送力の差を、前記回転体対を構成する回転体表面の摩擦抵抗差により発生させることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関し、特にシートに転写されたトナー像を定着する定着手段の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリンタや複写機等の画像形成装置においては、電子写真記録方式によってトナー画像を形成した後、このトナー像をシートである記録媒体に転写し、この後、この記録媒体に熱及び圧力を印加することによりトナー像を定着させるようにしたものがある。
【０００３】
ところで、このようにトナー像を記録媒体に定着させるための定着装置としては、内部にヒータを備えた金属製ローラと、これに圧接する弾性をもった加圧ローラを基本構成とし、これらローラのニップ部に被加熱部材としての記録媒体を導入して挟持搬送、通過させることによってトナー像を加熱加圧し、トナー像を記録媒体に定着させる熱ローラ方式のものが用いられていた。
【０００４】
しかし、このような熱ローラ方式の定着装置では、ローラの熱容量が大きいため、ローラ表面を定着温度まで上げるのには非常に多くの時間を要していた。このため、画像出力動作を速やかに実行するためには、画像形成装置を使用していないときでも、ローラ表面をある程度の温度に保っておかなければならないという問題点があった。
【０００５】
そこで、このような問題点を解決するために、フィルムを加熱して定着するフィルム加熱方式の定着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
ここで、このフィルム加熱方式の定着装置は通常、図５に示すように簿肉の耐熱性フィルム６１と、このフィルム６１の内側に配置された加熱体であるヒータ６２と、フィルム６１の外側にヒータ６２に対向して配置され、ヒータ６２に対してフィルム６１を介して記録媒体を密着させる加圧ローラ６３とを備えている。
【０００７】
そして、トナー像を定着させる場合には、フィルム６１を挟んでヒータ６２と加圧ローラ６３との圧接で形成される圧接ニップ部に、トナー像が転写された記録媒体Ｓを導入して通過させるようにしており、この通過の際、記録媒体Ｓのトナー像担持面がフィルム６１を介してヒータ６２により加熱されて未定着トナー像に熱エネルギーが付与され、この結果、トナーが軟化、溶融して画像の加熱定着がなされるようになっている。
【０００８】
なお、このようなフィルム加熱方式の定着装置においては、ヒータ６２として低熱容量ヒータを用いることができるため、従来の熱ローラ方式、ベルト加熱方式等の装置に比べて省電力及びウエイトタイムの短縮化が可能となる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平４−４４０７５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来のフィルム加熱方式の定着装置を備えた画像形成装置においては、ヒータ６２と加圧ローラ６３との間で形成される圧接ニップ部を通過した後の通紙部下流においては、図５に示すように加圧ローラ中心からヒータ端部までが長いことから、記録媒体Ｓを加熱する領域が長くなる。
【００１１】
一方、記録媒体Ｓが、例えばＯＨＰシート等の樹脂フィルムの場合には、圧接ニップ部からの排出直後、即ち圧接ニップ部での拘束が開放されると同時に記録媒体Ｓは熱膨張し、この際、圧接ニップ部での拘束部分とニップ部排紙後の開放部分の膨張率との違いから、同図に示すように記録媒体Ｓが縦方向に波打し、記録媒体Ｓに凹凸が生じるようになる。
【００１２】
そして、このように記録媒体Ｓに凹凸が生じた場合、上述したように加圧ローラ中心からヒータ端部までが長いことから、波打った記録媒体Ｓの凸部分が凹部分よりもフィルム６１に長く接触するようになり、凸部分の方が凹部分よりも余分な熱を受けるようになる。
【００１３】
ここで、フィルム６１が熱容量の非常に小さいポリイミドフィルム等の場合には記録媒体Ｓの凸部分と凹部分の受ける熱量の差が小さいため、画像に対する大きな影響はないが、フィルム６１が図６に示すようなある程度の熱容量を持つ、弾性層６１ｂと離型層６１ｃを備えた金属フィルムの場合、図７に示すようにフィルム６１に長く接触する波打った記録媒体Ｓの凸部分が過剰の熱を受けるようになる。
【００１４】
そして、このように記録媒体Ｓの凸部分が過剰の熱を受けると記録媒体Ｓの表面が荒れるようになり、この結果、特に樹脂フィルム記録媒体においては、図８に示すように透過性や光沢度が波打ちの凸部分に沿って悪化する。
【００１５】
そこで、本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、シートの透過性や光沢度を低下させることなくトナー像を定着することのできる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トナー像を形成した後、シートに転写し、この後前記トナー像を前記シートに定着させる画像形成装置において、加熱体と、前記加熱体と接触する円筒状のフィルムと、前記フィルムに圧接する加圧回転体とを有し、前記トナー像が転写されたシートを前記フィルムと加圧回転体とによって挟持搬送しながら加熱して該シートに前記トナー像を定着する定着手段と、前記定着手段の下流に設けられ、前記トナー像が定着されたシートを挟持搬送する搬送手段と、を備え、前記搬送手段のシート搬送方向と直交する幅方向の中央部のシート搬送力と、前記搬送手段の幅方向の端部のシート搬送力との間に差を設け、前記シートを搬送する際、該シートに、シートを前記幅方向に拡げる方向に力が加わるようにしたことを特徴とするものである。
【００１７】
また本発明は、前記搬送手段の中央部のシート搬送力を前記端部のシート搬送力よりも大きくしたことを特徴とするものである。
【００１８】
また本発明は、前記搬送手段を回転体対により構成し、該搬送手段の搬送力の差を、前記回転体対を構成する回転体の外径差により発生させることを特徴とするものである。
【００１９】
また本発明は、前記回転体は、軸方向に複数設けられ、かつ前記中央部の回転体の径の方が前記端部の回転体の径よりも大きいことを特徴とするものである。
【００２０】
また本発明は、前記回転体は、前記中央部の径の方が前記端部の径よりも大きくなるような形状を有していることを特徴とするものである。
【００２１】
また本発明は、前記搬送手段を回転体対により構成し、該搬送手段の搬送力の差を、前記回転体対を構成する回転体の硬度差により発生させることを特徴とするものである。
【００２２】
また本発明は、前記搬送手段を回転体対により構成し、該搬送手段の搬送力の差を、前記回転体対を構成する回転体の当接圧の差により発生させることを特徴とするものである。
【００２３】
また本発明は、前記搬送手段を回転体対により構成し、該搬送手段の搬送力の差を、前記回転体対を構成する回転体表面の摩擦抵抗差により発生させることを特徴とするものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるカラーレーザプリンタの構成を説明する図である。
【００２６】
同図において、５１はカラーレーザプリンタ本体（以下、プリンタ本体という）であり、このプリンタ本体５１にはシートＳに画像を形成する画像形成部５２と、シートＳを給送する給紙部５３と、シートＳに形成された画像を定着させる定着手段である定着部１８とが設けられている。
【００２７】
ここで、画像形成部５２は、上下方向に配置され、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの４色のトナー画像を形成するプロセスステーション１ａ〜１ｄを備えている。また、このプロセスステーション１ａ〜１ｄは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの４色のトナー像を担持する像担持体である感光体ドラム２ａ〜２ｄと、感光体ドラム２ａ〜２ｄの周囲に回転方向に沿ってそれぞれ配された、感光体ドラム表面を一様に帯電する帯電ローラ３ａ〜３ｄ、画像情報に基づいてレーザビームを照射して感光体ドラム上に静電潜像を形成する露光器４ａ〜４ｄ、感光体ドラム上に形成された静電潜像にイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのトナーを付着させてトナー像として顕像化する現像手段５ａ〜５ｄ及び転写後、感光体ドラム表面に残留したトナーを除去するクリーニング手段６ａ〜６ｄ等を備えている。
【００２８】
なお、現像手段５ａ〜５ｄは、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色のトナーを収納したトナー収納部５ａ１〜５ｄ１、感光体ドラム表面に隣接し、図示しない駆動部により回転駆動されると共に、図示しない現像バイアス電源によって現像バイアス電圧を印加することにより現像を行う現像スリーブ５ａ２〜５ｄ２等から構成される。
【００２９】
また、給紙部５３は、装置本体下部に設けられた給紙カセット１５と、この給紙カセット１５に積載収納されたシートＳを送り出す給紙ローラ１６とを備えており、画像形成動作が開始されると、給紙ローラ１６によりシートＳは給紙カセット１５から一枚ずつ分離給送され、レジストローラ対１７に搬送されるようになっている。
【００３０】
ところで、同図において、７は、駆動ローラ８、従動ローラ９及び各ベルト張架ローラ１０，１１に張架され、矢印方向に回転駆動される中間転写ベルトであり、この中間転写ベルト７は、各プロセスステーション１ａ〜１ｄの配列方向に沿って搬送されると共に、内側には４個の、それぞれ感光体ドラム２ａ〜２ｄと共に中間転写ベルト７を挟持する一次転写ローラ１４ａ〜１４ｄが配されている。
【００３１】
なお、これら一次転写ローラ１４ａ〜１４ｄは図示しない転写バイアス用電源に接続されており、この一次転写ローラ１４ａ〜１４ｄから中間転写ベルト７に転写バイアスを印加することにより、感光体ドラム上の各色トナー像が順次中間転写ベルト７に転写され、中間転写ベルト７上にフルカラー画像が形成されるようになっている。
【００３２】
また、１２は、従動ローラ９に対向するように配置された２次転写ローラであり、この２次転写ローラ１２は中間転写ベルト７の最下方の表面に当接すると共に、レジストローラ対１７により搬送されたシートＳを中間転写ベルト７と共に挟持搬送するようになっている。
【００３３】
なお、この２次転写ローラ１２には高圧電源１３（バイアス手段）からバイアスが印加されるようになっており、これにより２次転写ローラ１２と中間転写ベルト７の間を通過するシートＳには中間転写ベルト上のトナー画像が２次転写されるようになっている。
【００３４】
次に、このように構成されたカラーレーザプリンタの画像形成動作について説明する。
【００３５】
まず、帯電ローラ３ａ〜３ｄにより一様に帯電された感光体ドラム２ａ〜２ｄの表面に露光器４ａ〜４ｄから射出された画像情報に対応するレーザビームが走査されると感光体ドラム表面には潜像が形成され、さらにこの潜像を現像手段５ａ〜５ｄによって現像することにより、感光体ドラム表面にイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの４色のトナー画像が形成される。
【００３６】
次に、このようにして感光体ドラム表面に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの４色のトナー画像は、一次転写ローラ１４ａ〜１４ｄにより印加された転写バイアスにより、順次中間転写ベルト７に転写され、これにより中間転写ベルト７上にフルカラー画像が形成される。
【００３７】
また、このトナー画像形成動作に並行して給紙カセット１５に収容されたシートは、給紙ローラ１６により送り出された後、レジストローラ対１７によって所定のタイミングで２次転写ローラ１２と中間転写ベルト７とのニップ部に搬送され、２次転写ローラ１２と中間転写ベルト７により挟持搬送される。そして、２次転写ローラ１２と中間転写ベルトのニップ部を通過する際、２次転写ローラ１２に印加されるバイアスにより、シートＳに中間転写ベルト上のトナー画像が２次転写される。
【００３８】
次に、このようにトナー像が転写されたシートＳは、定着器１８に搬送され、定着器１８において加熱及び加圧されることにより、トナー像が定着される。なお、このようにして画像が定着された後、このシートＳは、軸方向に複数設けられた排紙下ローラ１０６と、図２に示す排紙バネ１０８の作用によりそれぞれ排紙下ローラ１０６に押圧される排紙上ローラ１０７によって構成される搬送手段である排紙ローラ対１１０により装置本体外部の排出トレイ１９へ排出される。
【００３９】
ところで、定着器１８は、図２に示すように、金属フィルム１０２と、金属フィルム１０２を加熱する加熱体であるヒータ１０１と、ヒータ１０１に対向して配置され、ヒータ１０１に金属フィルム１０２を介してシートＳを密着させる加圧回転体である加圧ローラ１０５とを備えている。なお、１０４は加熱体１０１を固定し、金属フィルム１０２の内部から金属フィルム１０２に接するホルダ、１０３はステーである。
【００４０】
そして、トナー像を定着させる場合には、図２に示すように金属フィルム１０２を挟んでヒータ１０１と加圧ローラ１０５との圧接で形成される圧接ニップ部に、トナー像が転写されたシートＳを導入して通過させるようにしており、これによりシートＳのトナー転写面がフィルム１０２を介してヒータ１０１で加熱されて未定着画像に熱エネルギーが付与され、この結果、トナーが軟化、溶融して画像の加熱定着がなされるようになっている。
【００４１】
ここで、シートＳがＯＨＰシート等の樹脂フィルム記録媒体の場合、既述したように圧接ニップ部からの排出直後の部分では、圧接ニップ部での拘束が開放されると同時にシートＳが熱膨張し、このとき圧接ニップ部での拘束部分ｎと排出直後の開放部分の膨張率の違いからシートＳが縦方向に波打し、シートＳに凹凸が生じるようになる。
【００４２】
そして、金属フィルム１０２が、ある程度の熱容量を持つ弾性層１０２ｂと離型層１０２ｃを備えたものの場合（図６参照）、金属フィルム１０２に接触しやすいシートＳの凸部分が、金属フィルム１０２から過剰の熱を受けることにより表面が荒れる事で、シートＳの透過性や光沢度が凸部分に沿って悪化する。
【００４３】
そこで、本実施の形態においては、複数の排紙下ローラ１０６及び排紙上ローラ１０７のうち、図３及び図４に示すようにシートＳの搬送方向と直交する幅方向の中央部に配置された排紙下ローラ１０６ｃ，１０６ｄの径を、両端部に配置される排紙下ローラ１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｅ，１０６ｆの径よりも大きくすることにより、各排紙下ローラ１０６ａ〜１０６ｆと排紙上ローラ１０７ａ〜１０７ｆとにより発生する搬送力Ｆ，ｆに差が生じするようにしている。
【００４４】
なお、このように構成した場合、中央部に配置された排紙下ローラ１０６ｃ，１０６ｄと排紙上ローラ１０７ｃ，１０７ｄのシート搬送力Ｆの方が、両端部に配置された排紙下ローラ１０６ａ，１０６ｂと排紙上ローラ１０７ａ，１０７ｂ及び排紙下ローラ１０６ｅ，１０６ｆと排紙上ローラ１０７ｅ，１０７ｆのシート搬送力ｆよりも大きくなる。
【００４５】
ここで、このように排紙ローラ対１１０の中央部のシート搬送力の方が両端部のシート搬送力よりも大きくすると、シートＳの中央部の方に端部よりも大きな搬送力が加わるようになり、この結果、シートＳは、相対的に図４に示す矢印ａ１，ａ２，ａ３の方向、即ちシートＳを幅方向に拡げる方向に力が加わった状態で搬送されるようになる。
【００４６】
そして、このようにシートＳに、シートＳを幅方向に拡げる方向に力が加わることにより、トナー像定着の際、熱膨張により発生した縦方向の波打ちを解消しながらシートＳを搬送することができ、これによりシートＳの部分的な透過性の悪化や光沢度の悪化を防ぐことができる。
【００４７】
なお、このような排紙下ローラ１０６の径を変化させる本実施の形態の一実施例として、排紙下ローラ１０６の端部側のローラ径に対し中央部側のローラ径を、直径において、例えば０．５ｍｍの差を設定すると特に画質の向上が顕著に表れることが実験により確認されている。
【００４８】
また、例えば排紙下ローラ１０６の径を１０６ｃ＞１０６ｂ＞１０６ａ，１０６ｄ＞１０６ｅ＞１０６ｆとなるような構成、即ち排紙下ローラ１０６の径を、中央部の方が端部よりも徐々に大きくなるようにして段階的に搬送力を変化させるようにした場合は、より効果的である。
【００４９】
このように、定着器１８の下流に設けられた排紙ローラ対１１０の幅方向の中央部のシート搬送力の方が両端部のシート搬送力よりも大きくなるように構成することにより、トナー像定着の際、シートＳに発生した波うちを解消しながら搬送することができる。
【００５０】
この結果、特に樹脂フィルム等のシートＳの定着時における、排紙直後の波打ちによる部分的な過熱を防ぐことができ、シートＳの透過性や光沢度の部分的悪化を回避することが可能になり、高品位で高画質の画像形成が可能な画像形成装置の提供が可能となる。
【００５１】
なお、これまでの説明においては、排紙ローラ対１１０の搬送力に差を設けるための構成として複数の排紙下ローラ１０６のローラ径を変更するようにした場合について述べてきたが、本発明はこれに限らず、複数の排紙上ローラ１０７のローラ径、或いは排紙下ローラ１０６及び排紙下ローラ１０６の径を変更するようにしても良く、さらに排紙下ローラ１０６、或いは排紙上ローラ１０７として中央部の径の方が端部の径よりも大きい形状を有するローラを用いるようにしても良い。
【００５２】
また、これまでの説明においては、排紙ローラ対１１０の搬送力に差を設けるための構成としてローラ径を変更するようにした場合について述べてきたが、本発明はこれに限らず、硬度差により搬送力に差を設けるよう排紙ローラ対１１０を構成する排紙下ローラ１０６及び排紙下ローラ１０６のゴム硬度を変更するようにしても良い。
【００５３】
さらに、排紙ローラ対１１０の当接圧により搬送力に差を設けるよう排紙上ローラ１０７を付勢する排紙バネ１０８の加圧力を変更する、排紙ローラ対表面の摩擦抵抗差により搬送力に差を設けるよう排紙下ローラ１０６、排紙上ローラ１０７の材質、表面性等を変更する、或いはこれらを組み合わせるようにしても良い。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、定着手段の下流に設けられる搬送手段の幅方向の中央部のシート搬送力と両端部のシート搬送力との間に差を設け、シートを搬送する際、シートに、シートを幅方向に拡げる方向に力が加わるようにすることにより、トナー像定着の際に発生した波打ちを解消しながらシートを搬送することができる。これにより、シートの透過性や光沢度を低下させることなくトナー画像をシートに定着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるカラーレーザプリンタの構成を説明する図。
【図２】上記画像形成装置の定着器及び排紙ローラ対の構成を説明する図。
【図３】上記定着器の下流に配された排紙ローラ対の構成を説明する側面図。
【図４】上記排紙ローラ対のシートの搬送状態を示す上面図。
【図５】従来の定着装置によるトナー像定着時におけるシートの波打ちの状態を模式的に示す斜視図。
【図６】上記従来の定着装置を構成する金属フィルムの構造を説明する断面図。
【図７】図５の拡大模式図。
【図８】従来の定着器を使用した場合の画像不良を示す図。
【符号の説明】
１８        定着部
５１        レーザプリンタ本体
５２        画像形成部
１０１      ヒータ
１０２      金属フィルム
１０５      加圧ローラ
１０６      排紙下ローラ
１０７      排紙上ローラ
１０８      排紙バネ
１１０      排紙ローラ対
Ｓ          シート
【図１】
2004264546.tif 000003
【図２】
2004264546.tif 000004
【図３】
2004264546.tif 000005
【図４】
2004264546.tif 000006
【図５】
2004264546.tif 000007
【図６】
2004264546.tif 000008
【図７】
2004264546.tif 000009
【図８】
2004264546.tif 000010