JP4802964B2

JP4802964B2 - 画像形成装置及びカール矯正装置

Info

Publication number: JP4802964B2
Application number: JP2006274729A
Authority: JP
Inventors: 博幸池内; 潤矢幡; 拓夫松村
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2006-10-06
Filing date: 2006-10-06
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2026-10-06
Also published as: JP2008094507A

Description

本発明は、用紙のカールを矯正するカール矯正装置とこれを備える画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式の画像形成装置では、帯電、露光、現像、転写及び定着を含む画像形成プロセスによって用紙に画像を形成している。また、定着プロセスでは、その前の転写プロセスで用紙に転写されたトナー画像を、加熱及び加圧によって用紙に定着させている。このため、定着装置には、一方を加熱ロール、他方を加圧ロールとした定着ロール対が設けられている。

このように熱を利用して用紙に画像（トナー）を定着する熱定着方式の定着装置を備える画像形成装置では、用紙に画像を定着させる際に、用紙にカールが生じることがある。用紙のカールは、用紙詰まり（ジャム）の発生や、排出トレイにおける用紙の収容性悪化の原因となる。このため、特許文献１には、画像定着後の用紙のカールを矯正するカール矯正装置を備えた画像形成装置が提案されている。この特許文献１に記載の技術では、定着装置の用紙搬送方向下流側に、硬質ロールと軟質ロールからなるカール矯正ロール対を設け、画像定着後の用紙をカール矯正ロール対の間（接触部分）に通すことで用紙のカールを矯正する仕組みになっている。

特開２００５−３５７３１号公報

しかしながら、上述したカール矯正ロール対で用紙のカールを矯正するには、硬質ロールの食い込みによって軟質ロールの周面を部分的に凹ませるために、軟質ロールに対してそれよりも小径の硬質ロールを強く押し付ける必要がある。このため、例えば図１０に示すように、小径の硬質ロール５１を軟質ロール５２に押し付けた場合に、硬質ロール５１の撓みが原因で用紙５３にしわが発生する恐れがある。

本発明は、用紙にしわを発生させずに用紙のカールを矯正することができる画像形成装置を提供することを主たる目的とする。

本発明の請求項１に係る画像形成装置は、少なくとも熱を利用して用紙に画像を定着する定着装置と、前記定着装置の用紙搬送方向下流側に設けられて用紙のカールを矯正するカール矯正装置とを備え、前記カール矯正装置は、ロール状に形成されかつ用紙搬送方向と直交する向きで配置された第１のカール矯正部材と、前記第１のカール矯正部材よりも軟質の第２のカール矯正部材と、前記第１のカール矯正部材を前記第２のカール矯正部材に押し付けた際に前記第１のカール矯正部材に生じる撓みを防止する撓み防止部材とを有し、前記第１のカール矯正部材及び前記第２のカール矯正部材は、いずれも通しロールで構成され、前記撓み防止部材は、水蒸気流出防止部材を兼ねることを特徴とする。

本発明の請求項２に係るカール矯正装置は、ロール状に形成されかつ用紙搬送方向と直交する向きで配置された第１のカール矯正部材と、前記第１のカール矯正部材よりも軟質の第２のカール矯正部材と、前記第１のカール矯正部材を前記第２のカール矯正部材に押し付けた際に前記第１のカール矯正部材に生じる撓みを防止する撓み防止部材とを有し、前記第１のカール矯正部材及び前記第２のカール矯正部材は、いずれも通しロールで構成され、前記撓み防止部材は、水蒸気流出防止部材を兼ねることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、定着装置で用紙にカールが生じた場合でも、カール矯正装置で用紙にしわを発生させずに用紙のカールを矯正することができる。

請求項２に記載の発明によれば、用紙にしわを発生させずに用紙のカールを矯正することができる。

以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は本発明が適用される画像形成装置の構成例を示す概略図である。図示した画像形成装置１は、画像読取装置２及び外部機器（パーソナルコンピュータ等）３と通信回線４によって接続された受信部５と、この受信部５で受信した画像データに基づいて画像書込部６を制御する画像記録制御部７と、画像書込部６によって静電潜像が書き込まれるドラム状の像保持体（感光体ドラム）８と、像保持体８の円周方向に沿って配設された帯電器９、現像器１０及びクリーナー１１と、像保持体８に形成されたトナー画像を用紙に転写するロール形状の転写体（以下、「転写ロール」と記す）１２と、用紙に転写されたトナー画像を定着させる定着装置１３と、定着装置１３でトナー画像の定着がなされた用紙を搬送方向の下流側に送り出しながら用紙のカールを矯正するカール矯正装置１４と、カール矯正装置１４によって送り出された用紙を機外に排出する排出ロール対１５と、排出ロール対１５によって排出された用紙を積載状態で収容する排出トレイ１６と、像保持体８及び転写ロール１２の対向位置を用紙が通過するように形成された用紙搬送路１７と、画像形成に使用される用紙を積載状態で収容する用紙積載トレイ１８と、用紙積載トレイ１８に積載された用紙を用紙搬送路１７に供給する用紙供給ユニット１９とを備えた構成となっている。画像読取装置２は、画像形成装置１の一機能部として存在するものであってもよいし、画像形成装置１とは別個の機能部として存在するものであってもよい。

定着装置１３は、定着ロール対を構成する２つのロール、すなわち加熱ロール２１と加圧ロール２２を用いて構成されている。加熱ロール２１と加圧ロール２２は、互いに所定の圧力で接触する状態に配置されている。また、加熱ロール２１と加圧ロール２２は、一方のロールを駆動側、他方のロールを従動側として、それぞれ回転可能に設けられている。定着ロール対を構成する加熱ロール２１と加圧ロール２２は、それらのロール間に用紙を挟み込んで回転することにより、用紙を搬送方向の下流側へと送り出す。

その際、加熱ロール２１は用紙の第１面に接触し、加圧ロール２２は用紙の第２面に接触するように配置されている。用紙の第１面と第２面は表裏の関係にある。用紙の第１面は、定着装置１３よりも用紙搬送方向の上流側に配置された像保持体８と転写ロール１２との間を用紙が通過するときに、トナー画像が転写される用紙の面（画像保持面）であり、その反対側の面が用紙の第２面（非画像保持面）である。用紙に対するトナー画像の定着は、加熱ロール２１と加圧ロール２２の間（接触部）を用紙が通過するときに、加熱ロール２１によって用紙に加えられる熱と加圧ロール２２によって用紙に加えられる圧力を利用して行なわれる。このため、加熱ロール２１と加圧ロール２２の接触部は、定着装置１３で用紙に画像の定着が行なわれる位置となる。

カール矯正装置１４は、定着装置１３の用紙搬送方向下流側に設けられている。用紙搬送方向においては、定着装置１３とカール矯正装置１４が隣り合う位置関係で配置されている。このため、定着装置１３でトナー画像が定着された用紙は、その直後にカール矯正装置１４に取り込まれ、そこで用紙のカールが矯正される。ちなみに、用紙の搬送方式には、用紙搬送面に平行でかつ用紙搬送方向と直交する方向（用紙幅方向）において、用紙の一方のサイド（用紙側端）を共通の基準として各種サイズの用紙を搬送するサイド基準方式と、用紙の中心を共通の基準として各種サイズの用紙を搬送するセンター基準方式があるが、本発明はいずれの搬送方式を採用した画像形成装置にも適用可能である。ただし、本発明の実施形態では、センター基準方式で用紙を搬送する場合を想定している。

［第１実施形態］
図２は本発明の第１実施形態に係る画像形成装置が備えるカール矯正装置の構成を示すもので、（Ａ）はその斜視図、（Ｂ）はその正面図である。カール矯正装置１４は、用紙搬送方向と直交する向きで配置された一対のカール矯正ロール（以下、「カール矯正ロール対」とも記す）２３，２４を用いて構成されている。カール矯正ロール対２３，２４は、互いに所定の力で接触した状態で逆方向に回転することにより、２つのロールの間に挟み込んだ用紙２０を搬送方向の下流側へと搬送しつつ、当該用紙２０のカールを矯正するものである。

カール矯正ロール対を構成する２つのカール矯正ロール（以下、単に「ロール」と記す）２３，２４のうち、一方のロール２３は、例えば断面が円形の金属製のシャフトを用いて構成され、他方のロール２４は、例えば断面がドーナツ型のゴム製のロールを用いて構成されている。このため、各々のロール２３，２４を相対的な硬さの違いで区別すると、一方のロール２３は相対的に硬い硬質のロールで構成され、他方のロール２４は相対的に軟らかい軟質のロールで構成されている。ロール２３は用紙の第１面に接触する状態で配置され、ロール２４は用紙の第２面に接触する状態に配置されている。

また、ロール２４は、ロール２３と同等寸法の外径を有する金属製のシャフトを軸部材２５として、この軸部材２５にロール２４全体をはめ込んだ状態で取り付けられている。これにより、ロール２４と軸部材２５は一体に回転する構成となっている。また、ロール２３の外径はロール２４の外径よりも小さく設定されている。各々のロール２３，２４は、いずれも通しロールによって構成されている。通しロールとは、用紙搬送方向と直交する方向（ロール軸方向）において、画像形成装置で取り扱う少なくとも最小用紙幅以上、好ましくは最大用紙幅Ｗ以上の長さにわたってロールの外径をロール軸方向で一定（均一）にしたロールである。

また、ロール２３の両端部は、画像形成装置の本体フレームＦ１に取り付けられた軸受け部材２６に支持されている。同様に、軸部材２５の両端部は、画像形成装置の本体フレームＦ２に取り付けられた軸受け部材２７に支持されている。これにより、ロール２３は、軸受け部材２６によって回転自在に支持されている。また、ロール２４と軸部材２５は、軸受け部材２７によって回転自在に支持されている。

また、ロール２３の一端部には歯車２８が取り付けられている。歯車２８は、図示しない用紙搬送用のモータを駆動源として、ロール２３と一体に回転するものである。また、ロール２３は所定の力でロール２４に押し付けられている。ロール２３が押し付けられた部分（ロール２３，２４の接触部分）では、ロール２３の食い込みによってロール２４の外周面が部分的に凹んでいる。両者の押し付け状態は、例えば、ロール２３の外径を「Ｄ１」、ロール２４の外径を「Ｄ２」、２つのロール２３，２４の回転軸間距離を「Ｌ」としたときに、Ｌ＜（Ｄ１／２＋Ｄ２／２）の条件を満たすように、軸受け部材２６，２７の取り付け位置を設定することで得られている。また、ロール２４に対するロール２３の押し付け力は、所望のカール矯正効果（カール矯正力）が得られるように、ロール２３がロール２４の周面に所定量だけ食い込むように設定されている。

さらに、カール矯正装置１４には撓み防止部材２９が設けられている。撓み防止部材２９は、ロール２３の外周形状に対応した円弧状の凹み部を有するブロック形状の部材であって、用紙搬送方向に直交する方向（ロール軸方向）の中心部に配置されている。撓み防止部材２９は、ロール２４と反対側でロール２３に接触する状態で配置されている。このため、ロール軸方向から見た場合は、図３に示すように、ロール２３が撓み防止部材２９とロール２４の間に挟み込まれた状態になっている。撓み防止部材２９は、ロール２３をロール２４に押し付ける方向で一方向からロール２３を押さえ込むことにより、上述した回転軸間距離Ｌの設定にしたがってロール２３をロール２４に押し付けた際に生じるロール２３の撓みを防止するものである。

ロール２３に対する撓み防止部材２９の接触部分（円弧状の凹み部）には摺動部３０が設けられている。摺動部３０は、例えば樹脂成形によって撓み防止部材２９と一体に形成されるもので、ロール２３との摺動抵抗が小さくなるように、自己潤滑性を有する樹脂（例えば、フッ素樹脂）によって構成されている。また、撓み防止部材２９は、用紙搬送案内部材を兼ねる構成となっている。具体的には、ロール２３に接触する撓み防止部材２９の先端部に、撓み防止部材２９と一体に用紙案内面３１が形成されている。用紙案内面３１は、一対の用紙搬送路形成部材３２Ａ，３２Ｂによって形成される用紙搬送路に対し、ロール２３とロール２４の接触部分に向けて斜めに傾斜した状態で形成されている。用紙案内面３１は、一対の用紙搬送路形成部材３２Ａ，３２Ｂに沿って搬送される用紙の先端が用紙案内面３１に接触した場合に、この用紙の先端をロール２３とロール２４の接触部分へと導くものである。

続いて、上記構成からなる画像形成装置の動作について説明する。まず、用紙積載トレイ１８に収容された用紙を用紙供給ユニット１９によって用紙搬送路１７に供給し、この用紙搬送路１７を通して像保持体８と転写ロール１２との間（対向位置）に用紙を送り込むことにより、像保持体８に形成されたトナー画像を転写ロール１２によって用紙に転写する。次いで、画像転写済みの用紙を定着装置１３に送り込む。定着装置１３では、加熱ロール２１と加圧ロール２２の間を通して用紙を搬送する。その後、画像定着済みの用紙をカール矯正装置１４に送り込み、そこで用紙のカールを矯正（除去）した後、排出ロール対１５を通して用紙を排出トレイ１６に排出する。

その際、カール矯正装置１４においては、歯車２８を介して伝達される駆動力によりロール２３が回転し、この回転にしたがってロール２４も回転する。この状態で、上記図３に示すように、ロール２３とロール２４の間（接触部分）を用紙２０が通過すると、トナー画像の定着によって生じるカールと逆方向の反りが用紙２０に加えられる。この結果、カール矯正装置１４で用紙のカールが取り除かれる。

また、撓み防止部材２９でロール２３をロール２４側に押さえ付けることにより、ロール２３の撓みが防止される。このため、ロール２３とロール２４を平行状態に保ったまま、ロール軸方向でロール２３全体をロール２４に均一に押し付けることができる。このため、ロール２３とロール２４の間を通過する用紙２０にしわが発生することがない。

また、各々のロール２３，２４を通しロールで構成し、かつ所定の食い込み量（カール矯正効果）を得るためにロール２３の外径を小さくすると、一対の用紙搬送路形成部材４３Ａ，３２Ｂだけでは、用紙の先端をロール２３，２４の間（接触部分）に導くことが難しくなる。これに対して、本発明の第１実施形態では、撓み防止部材２９の先端に用紙案内面３０を形成し、この用紙案内面３０を利用して用紙の先端をロール２３，２４の間（接触部分）に導くようにしている。このため、ロール軸方向から見た場合に、撓み防止部材２９の用紙案内面３１と大径側のロール２４の外周面とによって楔形状を形成し、この楔形状を利用して用紙の先端をロール２３，２４の間に確実に導くことができる。

また、撓み防止部材２９の先端部に樹脂製の摺動部３０を形成し、この摺動部３０をロール２３の外周面に接触させているため、撓み防止部材２９でロール２３を強く押さえ付けても、ロール２３の外周面に傷が付きにくくなる。また、定着装置１３では高い熱を帯びたまま用紙が送り出されるため、ロール２３を金属製のシャフトで構成すると、定着後の用紙から伝わる熱の影響でロール２３の表面温度が高くなる。このため、ロール２３に撓み防止部材２９を接触させると、そこでロール２３の熱が奪われてロール軸方向に温度ムラが発生し、用紙上の画像に悪影響を与える恐れがある。これに対して、撓み防止部材２９の摺動部３０を樹脂で構成した場合は、その部分を金属などで構成する場合に比較して、ロール２３から撓み防止部材２９への熱移動が少なくなる。このため、ロール２３の温度ムラを抑えることができる。

なお、上記第１実施形態においては、撓み防止部材２９の先端部に、自己潤滑性の樹脂からなる摺動部３０を設け、この摺動部３０をロール２３の外周面に接触させることにより、ロール２３の回転を阻害しないようにしているが、これ以外にも、例えば図４に示すように、ロール２３の外周面に沿う摺動部３０の凹面に複数の微小な凸部を設け、これらの凸部をロール２３の外周面に接触させることにより、ロール２３に対する摺動部３０の接触面積を減らして両者の摺動抵抗を下げることができる。

また、図５に示すように、撓み防止部材２９の先端部に摺動部３０に代えて適宜数のボールベアリング３３を組み込み、このボールベアリング３３をロール２３の外周面に接触させることにより、ロール２３の回転を円滑に行なうことができる。

また、上記第１実施形態においては、ロール軸方向の中心部でロール２３を撓み防止部材２９を押さえるようにしたが、これ以外にも、例えばロール軸方向の中心部から均等な距離を隔てた位置に２つの撓み防止部材を設け、これら２つの撓み防止部材でロール２３を押さえるようにしてもよい。さらに、撓み防止部材の個数を３つ以上としてもよい。

［第２実施形態］
図６は本発明の第２実施形態に係る画像形成装置が備えるカール矯正装置の構成を示すもので、（Ａ）はその斜視図、（Ｂ）はその正面図である。この第２実施形態においては、上記第１実施形態と比較して、特に、撓み防止部材２９が水蒸気流出防止部材を兼ねることを特徴としている。具体的には、用紙搬送方向に直交する方向において、撓み防止部材２９の幅を、画像形成装置で取り扱う最小用紙幅以上の寸法、より好ましくは画像形成装置で取り扱う最大用紙幅Ｗ以上の寸法に設定している。

定着装置１３からカール矯正装置１４に至る用紙搬送路では、用紙の搬送によって水蒸気が発生する。この理由は、画像定着前に用紙に含まれていた水分が定着装置１３で加熱されることにより、画像定着済みの用紙から水蒸気が発生するためである。こうして発生した水分がカール矯正装置１４よりも搬送方向の下流側へと流出すると、下流側の複数の箇所で結露対策を行なう必要がある。特に、ロール２３の外径を小さくすると、カール矯正ロール対を構成する２つのロール２３，２４を共に通しロールで構成して水蒸気の流出を防止しようとしても、小径のロール２３を乗り越えて水蒸気が下流側に流出しやすくなる。

これに対して、撓み防止部材２９は用紙搬送方向で水蒸気の流れを止める障壁となるため、上述のように撓み防止部材２９の幅を設定すれば、カール矯正装置１４の用紙搬送方向の上流側で発生した水蒸気の流れを、画像形成装置で取り扱う最小用紙幅の全域、より好ましくは最大用紙幅Ｗの全域にわたって撓み防止部材２９で遮断することができる。このため、水蒸気がロール２３を乗り越えて用紙搬送方向の下流側に流出することを有効に防止することができる。この結果、カール矯正装置１４の上流側でまとめて結露対策を行なうことができる。

また、上述のように撓み防止部材２９を幅広に配置することにより、撓み防止部材２９の用紙案内面３１も幅広に配置される。このため、用紙が若干傾いて搬送された場合でも、用紙の先端をロール２３，２４の間に確実に導くことができる。

また、図７に示すように、撓み防止部材２９の先端部に、自己潤滑性の樹脂からなる摺動部３０を設け、この摺動部３０をロール２３の外周面に接触させることにより、ロール２３の回転を支障なく行なうことができる。

また、図８に示すように、ロール２３の外周面に沿う摺動部３０の凹面に複数の微小な凸部を設け、これらの凸部をロール２３の外周面に接触させることにより、ロール２３に対する摺動部３０の接触面積を減らして両者の摺動抵抗を下げることができる。

また、図９に示すように、撓み防止部材２９の先端部に摺動部３０に代えて適宜数のボールベアリング３３を組み込み、このボールベアリング３３をロール２３の外周面に接触させることにより、ロール２３の回転を円滑に行なうことができる。

なお、上記実施形態においては、金属製のシャフト等からなる硬質のロール２３を、当該ロール２３よりも大径でかつ軟質のロール２４に押し付けた構成のカール矯正装置１４を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えば図示はしないが、上記同様に小径でかつ硬質のロール２３を、当該ロール２３と同等以上の外径を有するロールに巻き付けられた、当該ロール２３よりも軟質のベルト部材に押し付けた構成のカール矯正装置にも適用可能である。

本発明が適用される画像形成装置の構成例を示す概略図である。本発明の第１実施形態に係る画像形成装置が備えるカール矯正装置の構成を示す図である。図２のＫ−Ｋ矢視断面の第１構成例を示す図である。図２のＫ−Ｋ矢視断面の第２構成例を示す図である。図２のＫ−Ｋ矢視断面の第３構成例を示す図である。本発明の第２実施形態に係る画像形成装置が備えるカール矯正装置の構成を示す図である。図６のＪ−Ｊ矢視断面の第１構成例を示す図である。図６のＪ−Ｊ矢視断面の第２構成例を示す図である。図６のＪ−Ｊ矢視断面の第３構成例を示す図である。本発明の主な課題を説明する図である。

符号の説明

１…画像形成装置、１３…定着装置、１４…カール矯正装置、２０…用紙、２３，２４…カール矯正ロール、３１…用紙案内面

Claims

少なくとも熱を利用して用紙に画像を定着する定着装置と、
前記定着装置の用紙搬送方向下流側に設けられて用紙のカールを矯正するカール矯正装置とを備え、
前記カール矯正装置は、ロール状に形成されかつ用紙搬送方向と直交する向きで配置された第１のカール矯正部材と、前記第１のカール矯正部材よりも軟質の第２のカール矯正部材と、前記第１のカール矯正部材を前記第２のカール矯正部材に押し付けた際に前記第１のカール矯正部材に生じる撓みを防止する撓み防止部材とを有し、
前記第１のカール矯正部材及び前記第２のカール矯正部材は、いずれも通しロールで構成され、
前記撓み防止部材は、水蒸気流出防止部材を兼ねる
ことを特徴とする画像形成装置。
ロール状に形成されかつ用紙搬送方向と直交する向きで配置された第１のカール矯正部材と、
前記第１のカール矯正部材よりも軟質の第２のカール矯正部材と、
前記第１のカール矯正部材を前記第２のカール矯正部材に押し付けた際に前記第１のカール矯正部材に生じる撓みを防止する撓み防止部材とを有し、
前記第１のカール矯正部材及び前記第２のカール矯正部材は、いずれも通しロールで構成され、
前記撓み防止部材は、水蒸気流出防止部材を兼ねる
ことを特徴とするカール矯正装置。