(57)【要約】【課題】  電子写真方式の広幅機において大サイズ用紙の搬送と小サイズ用紙の同時搬送とも良好な定着搬送性が定着装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】  定着ローラ２１と加圧ローラ２２のニップ部に未定着トナー像を担持した転写材Ｐを挟持搬送することにより、熱と圧力の作用により未定着トナー像を前記転写材に定着させる定着装置であって、小サイズ転写材ＳＰを並列通紙可能な定着装置であり、加圧ローラ２２における小サイズ転写材ＳＰの並列通紙時における各転写材ＳＰの中央部分が通過する位置に対応する部分を冷却する冷却手ローラ１５を設けている。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着部材と加圧部材のニップ部に未定着トナー像を担持した転写材を挟持搬送することにより、熱と圧力の作用により未定着トナー像を前記転写材に定着させる定着装置であって、前記転写材を並列通紙可能な定着装置において、
前記加圧部材における前記転写材の並列通紙時におけるその各転写材の中央部分が通過する位置に対応する部分を冷却する冷却手段を設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記冷却手段が前記加圧部材に対して接離可能であり、前記転写材の並列通紙時に前記加圧部材に接触作動されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記冷却手段が、熱伝導率の高い材質からなり、前記加圧部材当接時には当該加圧部材に連れ回りするローラ状に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記加圧部材における、前記冷却手段の間で、かつ、前記転写材の並列通紙時における転写材の対向端部に対応する部分を加熱可能な加熱手段を設けたことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記加熱手段が前記冷却手段の動作と連動して作動されることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れかに記載の定着装置とを有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、定着部材と加圧部材のニップ部に未定着トナー像を担持した転写材、例えば用紙を挟持搬送することにより、熱と圧力の作用により未定着トナー像を前記用紙に定着させる定着装置および該定着装置を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ．或いはこれらの少なくとも２つの機能を有する複合機などとして構成される画像形成装置において、用紙サイズがＡ２，Ａ０のような広幅の用紙に画像形成することができるものよく知られている。かかる画像形成装置（以下、広幅機という。）は、新聞や新聞広告、設計図面等の複写のような特殊用途に用いられるが、大サイズプリントだけでなく小サイズプリントにも良く使われる。
【０００３】
ところで、ある広幅機において、Ａ２サイズのプリント速度が１分間に２０枚の速度であると仮定すると、用紙搬送速度は大サイズも小サイズも一定であるため、Ａ４サイズのプリント速度は紙間を５０ｍｍ離したとすると、下記の式から１分間に３４枚程度の速度になる。
【０００４】
２０枚×５９４ｍｍ（Ａ２長手サイズ）／（２９７ｍｍ（Ａ４長手サイズ）＋５０ｍｍ（紙間距離））＝３４．２（枚／分）
広幅機は、小サイズのプリントでも思ったほどプリント速度は上がらない。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１８３５８６号公報
【０００６】
そこで、広幅機のプリント速度の向上を目的として、特許文献１には複数枚の小サイズ用紙を同時に画像形成部に給送して、単位時間当たりの処理能力を高めることが提案されている。
【０００７】
特許文献１の実施例に記載されている広幅機は、記録方式がインクジェット方式であり、インクの定着は自然乾燥やヒータによる雰囲気加熱であるため、複数用紙を同時搬送しても、比較的スキューを生じない状態で搬送可能である。
【０００８】
しかしながら、電子写真方式であると、静電的に用紙に付着させたトナーをヒートローラまたは定着ベルトを用いて加圧と加熱を同時に作用させる定着方式を用いており、かかる画像形成装置は定着時において用紙にシワが発生し易い。このため、シワ発生を抑える工夫がなされた定着装置が種々提案されている。その一例として、１枚搬送時のシワ防止のため定着ローラの長手方向につづみ形状を持たせ、中央部のローラ径が端部のローラ径よりもわずかに小さな径になるようにつづみ形状に構成されている定着装置が知られている。かかる定着装置では、端部のニップ幅が中央に比較して僅かに広くなっており、端部の搬送速度が中央に比較して僅かに速くなる。この効果により、１枚の用紙を搬送する場合は、外側に引張りながら搬送することになり、シワの発生を押えることができる。
【０００９】
しかしながら、このようなシワ防止の構成を持つ定着装置では用紙が１枚づつ搬送されることを前提にしているものであり、複数枚の小サイズ用紙を同時に定着するものには適用できない。したがって、上記形式の定着装置において、小サイズの用紙を２枚同時に定着搬送すると、端部の用紙搬送速度が僅かに早いことにより、各々の用紙が徐々にスキューしながら離れていってしまいスキュー及びシワが発生してしまう。
【００１０】
そこで、広幅機は複数枚の小サイズ用紙を同時に定着するときのスキューやシワの発生を防止できるように、定着ローラの小サイズ用紙の端部対応部分が中央対応部分より用紙搬送速度が僅かに早くなるように凹凸を付けることも考えられるが、このように構成すると、大サイズ用紙のシワ発生を抑えられなくなる。このように、電子写真方式の広幅機において、大サイズ用紙と小サイズ用紙の同時搬送とは定着搬送性において相反関係にあり、両サイズともシワが発生しにくい良好な定着搬送性を得ることは非常難しかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記した従来の事情に鑑み、電子写真方式の広幅機において大サイズ転写材の搬送と小サイズ転写材の同時搬送とも良好な定着搬送性が定着装置及び画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明は、定着部材と加圧部材のニップ部に未定着トナー像を担持した転写材を挟持搬送することにより、熱と圧力の作用により未定着トナー像を前記転写材に定着させる定着装置であって、前記転写材を並列通紙可能な定着装置において、前記加圧部材における前記転写材の並列通紙時におけるその各転写材の中央部分が通過する位置に対応する部分を冷却する冷却手段を設けたことを特徴とする定着装置を提案する。
【００１３】
なお、本発明は、前記冷却手段が前記加圧部材に対して接離可能であり、前記転写材の並列通紙時に前記加圧部材に接触作動されると、効果的である。
さらに、本発明は、前記冷却手段が、熱伝導率の高い材質からなり、前記加圧部材当接時には当該加圧部材に連れ回りするローラ状に構成されていると、効果的である。
【００１４】
さらにまた、本発明は、前記加圧部材における、前記冷却手段の間で、かつ、前記転写材の並列通紙時における転写材の対向端部に対応する部分を加熱可能な加熱手段を設けると、効果的である。
【００１５】
さらにまた、本発明は、前記加熱手段が前記冷却手段の動作と連動して作動されると、効果的である。
また、上記目的を達成するため、本発明は、請求項１ないし５の何れかに記載の定着装置とを有することを特徴とする画像形成装置を提案する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の構成によれば、熱膨張を利用して加圧部材の形状を制御することにより大サイズ転写材の搬送と小サイズ転写材の同時搬送とも良好な定着搬送性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す全体概略図である。
図１において、１はトナー像を形成し、そのトナー像を転写材としての用紙Ｐに転写する作像手段、２は該作像手段によって用紙Ｐ上に形成されたトナー像を定着する定着装置、３は作像手段へ用紙Ｐを給紙する給紙部である。作像手段１は、それ自体公知の電子写真方式であり、像担持体としてドラム状の感光体４を有し、該感光体４の周りには帯電、露光、現像、転写、クリーニングの各手段が設けられている。なお、図１に示す画像形成装置は単色機であるが、例えば複数の感光体を備えたタンデムタイプ等のカラー画像形成装置であっても良い。また、作像手段１自体は本発明の要旨ではないので、その詳しい説明は省略する。
【００１８】
図１に示した画像形成装置は、最大Ａ２サイズ用紙に画像を形成可能な広幅機であり、その給紙部３には多段のカセット給紙装置３１〜３４が設けられている。このとき、下の３段のカセット給紙装置３２〜３４は、最大Ａ２サイズまでの用紙を給紙可能で、上段のカセット給紙装置３１は最大Ａ３サイズまでの用紙しか給紙できないが、上記カセット給紙装置３２〜３４より収納枚数が多くなるように設定されている。
【００１９】
画像形成の指令が発せられると、作像手段が感光体４にトナー像を形成するとともに、上記カセット給紙装置３１〜３４もしくは画像形成装置本体側部に設けられた手差し給紙装置３５から用紙Ｐが給紙される。給紙された用紙Ｐは、レジストローラに一旦突き当てられて停止した後、感光体４に形成されたトナー像に同期して搬送されてトナー像が転写される。転写後の用紙Ｐは、後に詳述する定着装置２によりトナー像が定着され、定着後の用紙Ｐそのまま機外に排紙されるか、両面コピーのため両面トレイ３６に搬送される。
【００２０】
ところで、図１に示す画像形成装置は上記したように最大Ａ２サイズ用紙ＬＳにコピーすることができるが、その最大サイズの１／４のサイズ、すなわちＡ４以下の用紙ＳＰを同時に複数枚画像形成可能となっている。このため、最大Ａ２サイズまでの用紙ＬＳを給紙可能なカセット給紙装置３２〜３４の少なくとも１つが図２に示すようにＡ４サイズの小サイズ用紙ＳＰを横に並べてセットできるように設定されている。このカセット給紙装置では、図３に示すように、並列された小サイズ用紙ＳＰ間に用紙中央規制部材５０が設けられ、両側のサイドフェンス５１とによって小サイズ用紙ＳＰの横方向の位置決めを行っている。このカセット給紙装置には、小サイズ用紙ＳＰを給紙する２組の呼び出しコロ５２、搬送ローラ５３、逆転コロ５４及び用紙を呼び出しコロまで上昇させる底板（図示せず）とを有している。なお、通常の大サイズ用紙ＬＰを給紙するカセット給紙装置には図４に示すように、両側のサイドフェンス５１は設けられているが、用紙中央規制部材５０はない。
【００２１】
次に画像データの流れについて説明する。
図５はＡ４の画像データが入力された場合のデータの流れを示し、図６は最大サイズであるＡ２の画像データが入力された場合のデータの流れを示している。
画像データは、図１に示されているようにスキャナー５が塔載されている場合は、スキャナー５からの入力である場合もあれば、ネットワークなどを介して画像データとして送られてくる場合もある。どちらの場合も画像データと同時か、又は画像データが送られてくる直前に画像サイズや色情報、枚数情報も送られてくる。送られてきた画像データは所定の量の画像メモリに記憶されるＡ４の画像データが送られてきた場合は図５に示すように画像サイズ判定部１１によって画像サイズや枚数が判定され、Ａ４で複数枚の場合はデータ再配置部１２によって最大サイズのメモリ内にＡ４サイズのデータが複数直列に配列される。この時の配置位置は、カセット内に配置された用紙の位置に合うように調整が可能となっている。
【００２２】
一方、Ａ２サイズの画像データが入力された場合には、図６に示すように画像サイズ判定部１１がＡ２サイズと判定し、データ再配置部１２はそのままＡ２サイズ分のデータを出力する。
【００２３】
次に、本発明に係る定着装置２の実施形態を説明する。
図７は、定着装置２の構成説明図であり、本実施形態に係る定着装置２は従来周知の定着装置と同様の構成を有する。すなわち、定着装置２は定着部材としての定着ローラ２１と加圧部材としての加圧ローラ２２を備え、該定着ローラ２１内には加熱手段としてのヒータ２３が設けられている。なお、図７の符号２４，２５は温度センサ、２６は分離爪、２７，２８は入口及び出口ガイドである
【００２４】
近年ＯＡ機器の省エネルギー化が進み、複写機等では使用後に省エネモード等と称して定着温度を下げたり、電源をＯＦＦしたりすることが主流となってきている。それに伴ってウォームアップ時間の低減化が重要な課題となっており、この課題を達成するために最も効果的な定着ローラ２１の薄肉化が進められてきている。ところが、定着ローラ２１を薄肉とした場合、定着ローラ２１のたわみ量が大きくなり、荷重を大きくできないため、加圧ローラ２２のゴムの低硬度化、肉厚化も合わせて進められてきている。一般的な加圧ローラ２２は、芯金の周囲をシリコーンゴムで覆い、さらにその表面をＰＦＡチューブで覆って構成してある。ところが、シリコーンゴムは硬度が低くなるほど、また肉厚が厚くなるほど熱膨張率が大きくなる傾向があるため、上述のように低硬度化等を図った最近の加圧ローラ２２では、これまでのものと比べ熱膨張が大きくなっている。
【００２５】
本発明に係る定着装置は熱膨張が大きくなっている加圧ローラ２２を用いている。そして、通常、すなわち単用紙搬送時の加圧ローラ２２の温度分布は図９に示すように、ローラ幅の中心に対してほぼ左右対称で、中央より両端部が僅かに高温になるようにヒータ２３が予め設定されている。
【００２６】
かかる温度分布では、両端部が中央より温度が高い分、熱膨張により温度分布に対応したつづみ形状となる。したがって、端部のニップ幅が中央に比較して僅かに広くなり、端部の搬送速度が中央に比較して僅かに速くなるため、定着ローラ２１と加圧ローラ２２に挟持搬送される大サイズ用紙ＬＰ及び小サイズ用紙ＳＰの何れであっても単用紙は外側に引張りながら搬送されることになり、よってシワの発生が押えられる。
【００２７】
しかしながら、加圧ローラ２２がつづみ形状であると、小サイズの用紙を２枚同時に定着搬送する並列搬送であると、端部の用紙搬送速度が僅かに早いことにより、各々の用紙が徐々にスキューしながら離れていってしまいスキュー及びシワが発生してしまう。
【００２８】
そこで、本実施形態の定着装置は図７に示すように、加圧ローラ２２の斜め下側に冷却ローラ１５を、該加圧ローラ２２に対して接離可能に設けている。この冷却ローラ１５は、熱伝導率の高い銅やアルミニウム製で、図８に示すように、図示せぬ定着装置のケース等に金属の軸受１６を介して金属製のブラケット１４で放熱性を損なわないように取り付けられ、スプリング１７で付勢され、加圧ローラ２２の表面に図示していない接離手段によって接触される。このとき、冷却ローラ１５の加圧ローラ２２は、ローラの幅方向における小サイズ用紙ＳＰの並列用紙搬送されたときの中央部に対応する位置に当接される。
【００２９】
このように構成された定着装置２は、加圧ローラ２２に冷却ローラ１５を当接させると、加圧ローラ２２と冷却ローラ１５の放熱性の違いによって加圧ローラ２２が太つづみ形状化することを防止できるとともに、熱膨張によって図１０に示すように、加圧ローラの形状が中央部を境に左右対称の一対のつづみ形状となる。この状態において、小サイズ用紙ＳＰの並列用紙搬送すれば、各小サイズ用紙ＳＰがそれぞれつづみ形状の加圧ローラ２２に挟持されることになり、シワの発生が抑えられる。なお、図９及び図１０において、符号Ｃｌは加圧ローラ２２の幅方向の中心線、Ｌは加圧ローラ２２の幅を示している。
【００３０】
ところで、上記のように加圧ローラ２２を冷却ローラ１５によって一対のつづみ形状を形成しても、加圧ローラ２２の温度分布は図９に示すように、中央が低く両端が高いため、一対のつづみ形状の各々はともに中央が両端より小径の非対称のつづみ形状になる。
【００３１】
そこで、本実施形態では図８に示すように、加圧ローラ２２の中央部を加熱する加熱手段としての加熱ローラ１８を設けている。この加熱ローラ１８は冷却ローラ１５と同様に図示せぬ定着装置のケース等に金属の軸受１６を介して金属製のブラケット１４で放熱性を損なわないように取り付けられ、スプリング１７で付勢され、加圧ローラ２２の表面に図示していない接離手段によって接触される。そして、加熱ローラ１８は冷却ローラ１５と同期して小サイズ用紙ＳＰの並列用紙搬送に加圧ローラ２２に当接させてその中央を温めれば、上記した一対のつづみ形状の非対称性が改善される。したがって、並列用紙搬送される小サイズ用紙ＳＰのシワの発生をよう確実に抑えることができる。
【００３２】
なお、上記実施形態において、冷却手段として冷却ローラ１５を用いたが、冷却手段としては冷却ローラ１５に代えて冷却ベルトや冷却ファンを用いることもできるが、これらを加圧ローラ２２の必要部分のみを冷却する必要がある。さらに、冷却手段としては熱を吸収するペルチェ素子や、その他周知の適宜冷却手段を用いることも可能である。また、加熱手段は加熱ローラ１８の代わりに、加圧ローラ２２内に赤外線ヒータを設けて、加圧ローラ中央部分のみを加熱させる方法でも同等の効果が得られる。
【００３３】
また、上記実施形態では定着部材として定着ローラを用いる定着装置で説明したが、定着部材は定着ベルトを用いても良く、図１１は本発明の定着装置１２０として定着ベルト１２１を用いた一例を示している。ここに示す定着装置１２０は、定着ベルト１２１が加熱ローラ１２２と加圧ローラ１２３に対向する対向ローラ１２４の間に巻き掛けられている。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略図である。
【図２】その画像形成装置のカセット給紙装置の一部を示す斜視図である。
【図３】図２に示すカセット給紙装置の正面説明図である。
【図４】画像形成装置の他のカセット給紙装置を示す正面説明図である。
【図５】小サイズの画像データが入力された際の流れを示す説明図である。
【図６】大サイズの画像データが入力された際の流れを示す説明図である。
【図７】本発明に係る定着装置の構成を示す説明図である。
【図８】その定着装置の主要部を示す正面説明図である。
【図９】加圧ローラの単用紙搬送時の温度分布を示す説明図である。
【図１０】加圧ローラの並列用紙搬送時の温度分布を示す説明図である。
【図１１】本発明に係るベルトを用いた定着装置の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
２、１２０    定着装置
１５    冷却ローラ
１８、１２２    加熱ローラ
２１    定着ローラ
２２、１２３    加圧ローラ
１２１    定着ベルト
ＳＰ    小サイズ用紙
ＬＰ    大サイズ用紙
【図１】
2007086708.tif 000003
【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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【図７】
2007086708.tif 000009
【図８】
2007086708.tif 000010
【図９】
2007086708.tif 000011
【図１０】
2007086708.tif 000012
【図１１】
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