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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−65360
公開日 平成11年(1999)3月5日
出願番号 特願平9−241727
出願日 平成9年(1997)8月25日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】藤岡 徹
発明者 朝田 昭宏
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 原稿上の画像を読取って信号に変換する画像読取装置からの信号により静電潜像担持体上に静電潜像を形成し、静電潜像担持体上の静電潜像を現像剤によって現像し、現像された静電潜像担持体上の現像剤像を記録材に転写し、定着ローラと加圧ローラとを有する定着部に現像剤像が転写された記録材を通過させて記録材を加熱および加圧することにより記録材上の現像剤像を定着させる電子写真方式により画像形成が行われる画像形成装置において、定着部に、加圧ローラに当接する状態と加圧ローラから離間した状態との間で移動可能であるとともに加圧ローラの表面に当接した状態で加圧ローラの温度を奪うことができる少なくとも1つの冷却手段と、加圧ローラあるいは加圧ローラ近傍の温度が所定温度以下である場合に冷却手段と加圧ローラとが離間した状態に冷却手段を移動できるとともに加圧ローラあるいは加圧ローラ近傍の温度が所定温度よりも高い場合に冷却手段と加圧ローラとが当接した状態に冷却手段を移動させる移動手段とが設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】 定着部の加圧ローラに、加圧ローラの表面に当接されて加圧ローラの温度を検知可能な温度検知手段が設けられ、冷却手段は、加圧ローラの表面に当接して加圧ローラの熱を奪う冷却部と、任意位置が回動可能に軸支されるとともに一端で冷却部の端部を保持する2つの保持部材とを有し、冷却手段を移動させる移動手段は、保持部材が保持する冷却部を加圧ローラから離間させる方向に2つの保持部材を付勢させる弾性部材と、所定の基準温度を有して加圧ローラに当接させられた温度検知手段からの温度検知信号に応じた加圧ローラの表面温度とあらかじめ設定された基準温度とを比較して基準温度以下の場合の作動信号と基準温度よりも高い場合の作動信号とを発する比較部と、比較部からの信号に応じて冷却手段と加圧ローラとを離間あるいは当接させる駆動手段とが設けられて、駆動手段は、比較部から加圧ローラの表面温度が基準温度よりも低い場合の作動信号を受信することにより弾性部材による付勢方向に冷却手段の保持部材を移動させて加圧ローラと冷却部とを離間でき、比較部から加圧ローラの表面温度が基準温度よりも高い場合の作動信号を受信することにより弾性部材による付勢方向とは逆側に冷却手段の保持部材を移動させて加圧ローラと冷却部とを当接できることとする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項3】 冷却手段は、加圧ローラの表面に当接して加圧ローラの熱を奪う冷却部と、任意位置が回動可能に軸支されるとともに一端で冷却部の端部を保持する2つの保持部材とを有し、冷却手段を移動させる移動手段は、保持部材が保持する冷却部を加圧ローラに当接させる方向に2つの保持部材を付勢させる弾性部材と、加圧ローラの近傍に配置されて所定温度に達すると湾曲するバイメタルとを有し、バイメタルは、少なくとも一部が冷却手段の保持部材に当接してバイメタルが湾曲していない状態では保持部材の弾性部材による付勢方向への移動を規制して加圧ローラと冷却部とを離間できるとともに、湾曲した状態では保持部材の弾性部材による付勢方向に保持部材を移動させて加圧ローラと冷却部とを当接できることとする請求項1に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、像担持体上に形成した画像を記録材に転写し、定着部で記録材を加熱および加圧することにより画像を定着させる電子写真方式の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、画像形成装置は、実公平05−043561号に記載されているように、原稿の画像を読み取って信号に変換する画像読取部、レーザービームプリンタを有して記録材に画像を形成する記録装置部、表示部や入力部等により構成された操作部、各部材の作動を制御する制御部等からなる。
【0003】画像読取部はフラットヘッドスキャナで、フラットヘッドスキャナの中には画像を読取る密着型イメージセンサがあり、スキャナの原稿台ガラス上に置かれた原稿上の文字やイメージ等の画像を密着型イメージセンサで読み取って、読取った画像を信号に変換する。原稿台ガラスの上面には圧板が設けられており、圧板は、使用者が上下に開閉して原稿をセットするとともに、原稿台ガラス上に置かれた原稿を押さえるものである。
【0004】また、圧板の上部には原稿を複数枚積載することができるように構成された複数枚搬送用の原稿台を持つ。この複数枚搬送用の原稿台は、原稿を一枚ずつ分離しつつ搬送を行う原稿搬送部を有し、原稿搬送部によって1枚ずつシート読取り部に原稿を搬送させながら原稿を読取る。読取られた原稿は原稿排紙トレイへ排出されて積載される。ここで、原稿搬送部は圧板の一部に設けられており圧板の開閉とともに開閉作動する。
【0005】記録装置部は、画像読取部からの信号に応じた静電潜像を形成する静電潜像担持体と、静電潜像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、帯電させられた静電潜像担持体上を露光して静電潜像を形成させる露光手段と、静電潜像担持体上の静電潜像を現像剤であるトナーによって現像して可視像化する現像装置と、静電潜像担持体上の可視像化された画像を記録材に転写させる転写装置と、現像剤像が転写された記録材を加熱および加圧して記録材上の未定着画像を溶融定着させる定着部とから構成される画像形成部、カセット給紙部、手差し給紙部、排紙ローラ対、排出された記録材を積載する記録材排紙トレイなどから構成されている。なお、記録材は記録用紙やOHP用紙等が用いられる。
【0006】記録装置部による画像形成は、まず、装置下部に配置されて汎用サイズの用紙が積層収容されたカセット内の用紙を給送ローラにより1枚ずつ分離し、レジストローラ対により用紙の斜行を補正し、制御部からのプリント信号と同期させ用紙を上方へ搬送して画像形成部へ給送される。
【0007】そして、帯電部材により静電潜像担持体たる感光ドラムの表面を一様に帯電させ、帯電させた感光ドラムの表面を露光手段であるレーザスキャナにより画像情報に基づいて露光して、感光ドラム上に静電潜像を形成させる。感光ドラム上に静電潜像が形成されると、現像装置内のトナーを現像剤担持体たる現像スリーブにより感光ドラム上の静電潜像に転移させ、感光ドラム上にトナー画像が形成される。
【0008】感光ドラム上のトナー画像は、転写装置である転写ローラにより用紙に転写され、さらに用紙は、所定位置に設けられている定着部へ搬送される。定着部では、用紙上に転写されたトナーを、定着部に回転可能に設けられた定着ローラと加圧ローラとの当接部であるニップへ搬送し、用紙をニップ部に通すことで用紙上のトナーを加熱および加圧することによりトナーが溶融定着させられて用紙上に画像が定着する。画像が定着した用紙を排紙ローラ対により記録材排紙トレイに排出する。
【0009】一方、手差し用給紙部から用紙を供給する際は、手差し用給紙部に積載された用紙が給紙ローラと対向位置に配置された分離パットにより1枚に分離され、レジストローラ対により用紙の斜行を補正し、用紙を画像形成部方向へ搬送してトナー画像を転写し、定着部で定着して記録材排紙トレイに排紙されるようになっている。
【0010】定着部に設けられた定着ローラは、金属パイプを用いたスリーブ上に離型性を高めるフツ素樹脂をコーティングしたりプライマを塗布してフツ素樹脂チューブを被覆した被覆層が設けられており、スリーブ内にヒータが設けられて定着ローラの表面を加熱できるようになっているとともに、駆動部からの駆動力により所定方向に回転できるようになっている。
【0011】加圧ローラは、金属芯金の長手方向の外周に弾性部材としてゴム層を被覆し、ゴム層の表面にフッ素樹脂をコーティングしたりフツ素樹脂チューブを被覆した被覆層が設けられて構成されている。また、加圧ローラは、バネなどを用いた加圧手段により所定の圧力で定着ローラに圧接されて定着ローラと加圧ローラとの当接部にニップ部を形成できるようになっており、ニップ部で圧接された定着ローラの表面から加圧ローラの表面に熱が伝達されて定着に必要な温度に加圧ローラ表面が加熱されるとともに、定着ローラの回転に追従して所定方向に回転し、ニップ部に通される用紙を排紙トレイ方向に所定の速度で搬送できるようになっている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の定着部によって連続コピーを行った場合、定着部の定着ローラと加圧ローラのニップに連続して用紙が搬送され、用紙が連続して搬送されるため定着ローラが連続的に加熱され、ニップ部から伝達された熱により加圧ローラの芯金の外周のゴム層が蓄熟して膨張し、加圧ローラの外径が大きくなってしまう。この結果、加圧ローラの搬送速度が転写ローラの搬送速度よりも速くなり、トナー像が形成されたトナー画像を転写ローラにより用紙に転写するときに、記録材が加圧ローラに引張られるので画像が伸びるという問題があった。
【0013】そこで、本発明は、連続コピー時に定着部において連続して熱を加えても、加圧ローラが蓄熟して膨張せず、記録材の画像が伸びることのない画像形成装置を簡単な構成で提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本出願にかかる第1の発明によれば、上記目的は、原稿上の画像を読取って信号に変換する画像読取装置からの信号により静電潜像担持体上に静電潜像を形成し、静電潜像担持体上の静電潜像を現像剤によって現像し、現像された静電潜像担持体上の現像剤像を記録材に転写し、定着ローラと加圧ローラとを有する定着部に現像剤像が転写された記録材を通過させて記録材を加熱および加圧することにより記録材上の現像剤像を定着させる電子写真方式により画像形成が行われる画像形成装置において、定着部に、加圧ローラに当接する状態と加圧ローラから離間した状態との間で移動可能であるとともに加圧ローラの表面に当接した状態で加圧ローラの温度を奪うことができる少なくとも1つの冷却手段と、加圧ローラあるいは加圧ローラ近傍の温度が所定温度以下である場合に冷却手段と加圧ローラとが離間した状態に冷却手段を移動できるとともに加圧ローラあるいは加圧ローラ近傍の温度が所定温度よりも高い場合に冷却手段と加圧ローラとが当接した状態に冷却手段を移動させる移動手段とを設けることにより達成される。
【0015】また、本出願にかかる第2の発明によれば、上記目的は、定着部の加圧ローラに、加圧ローラの表面に当接されて加圧ローラの温度を検知可能な温度検知手段を設け、冷却手段は、加圧ローラの表面に当接して加圧ローラの熱を奪う冷却部と、任意位置が回動可能に軸支されるとともに一端で冷却部の端部を保持する2つの保持部材とを有し、冷却手段を移動させる移動手段に、保持部材が保持する冷却部を加圧ローラから離間させる方向に2つの保持部材を付勢させる弾性部材と、所定の基準温度を有して加圧ローラに当接させられた温度検知手段からの温度検知信号に応じた加圧ローラの表面温度とあらかじめ設定された基準温度とを比較して基準温度以下の場合の作動信号と基準温度よりも高い場合の作動信号とを発する比較部と、比較部からの信号に応じて冷却手段と加圧ローラとを離間あるいは当接させる駆動手段とを設けて、駆動手段は、比較部から加圧ローラの表面温度が基準温度よりも低い場合の作動信号を受信することにより弾性部材による付勢方向に冷却手段の保持部材を移動させて加圧ローラと冷却部とを離間させ、比較部から加圧ローラの表面温度が基準温度よりも高い場合の作動信号を受信することにより弾性部材による付勢方向とは逆側に冷却手段の保持部材を移動させて加圧ローラと冷却部とを当接させることにより達成される。
【0016】また、本出願にかかる第3の発明によれば、上記目的は、冷却手段は、加圧ローラの表面に当接して加圧ローラの熱を奪う冷却部と、任意位置が回動可能に軸支されるとともに一端で冷却部の端部を保持する2つの保持部材とを有し、冷却手段を移動させる移動手段は、保持部材が保持する冷却部を加圧ローラに当接させる方向に2つの保持部材を付勢させる弾性部材と、加圧ローラの近傍に配置されて所定温度に達すると湾曲するバイメタルとを有し、バイメタルは、少なくとも一部を冷却手段の保持部材に当接させてバイメタルが湾曲していない状態では保持部材の弾性部材による付勢方向への移動を規制して加圧ローラと冷却部とを離間させ、湾曲した状態では保持部材の弾性部材による付勢方向に保持部材を移動させて加圧ローラと冷却部とを当接させることにより達成される。
【0017】つまり、本出願にかかる第1の発明によれば、加圧ローラあるいは加圧ローラ近傍の温度により冷却手段を移動させる移動手段が作動して、定着部に設けられた加圧ローラに当接する状態と加圧ローラから離間した状態との間で移動可能であるとともに加圧ローラの表面に当接した状態で加圧ローラの温度を奪うことができる少なくとも1つの冷却手段が加圧ローラから離間させられた状態あるいは加圧ローラに当接された状態に移動させられる。冷却手段は、加圧ローラあるいは加圧ローラ近傍の温度が所定温度よりも低いときには加圧ローラから離間させた状態に移動され、素早く確実に加圧ローラの表面温度が定着に必要な温度に上昇させられる。また、加圧ローラあるいは加圧ローラ近傍の温度が所定温度よりも高いときは加圧ローラと冷却手段とが当接させられて、加圧ローラの熱を冷却手段が奪うので、加圧ローラの熱による膨張が防止されることにより加圧ローラの周速が変化することによる定着工程ででの画像の伸びが防止される。
【0018】また、本出願にかかる第2の発明によれば、定着部の加圧ローラに当接された温度検知手段により加圧ローラの表面温度が検知され、移動手段に設けられた比較部で温度検知手段からの加圧ローラの表面温度と基準温度が比較されて、比較部からの信号に応じて作動する駆動手段により冷却手段に設けられた冷却部が加圧ローラから離間させられるかあるいは加圧ローラに当接させられる。駆動手段は、比較部からの加圧ローラの表面温度が基準温度よりも低い場合の作動信号を受信することにより、冷却手段の冷却部を保持する保持部材に設けられた弾性部材による付勢方向に冷却手段の保持部材を移動させるように作動して加圧ローラと冷却部とを離間させ、比較部からの加圧ローラの表面温度が基準温度よりも高い場合の作動信号を受信することにより、冷却手段の冷却部を保持する保持部材に設けられた弾性部材による付勢方向とは逆側に冷却手段の保持部材を移動させるように作動して加圧ローラと冷却部とを当接させるので、加圧ローラの定着に必要な表面温度を損なうことなく加圧ローラの熱による膨張が簡単な構成で確実に防止される。
【0019】また、本出願にかかる第3の発明によれば、加圧ローラ近傍の温度がバイメタルが湾曲する温度よりも低いときは、バイメタルが保持部材の移動を規制して加圧ローラと冷却部とを離間させ、加圧ローラ近傍の温度が上昇することにより加圧ローラ近傍のバイメタルが湾曲し、バイメタルの湾曲により保持部材の弾性部材による付勢方向に保持部材を移動されて加圧ローラと冷却部とが当接させられるので、加圧ローラの定着に必要な表面温度を損なうことなく加圧ローラの熱による膨張が簡単な構成で防止される。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0021】(第1の実施形態)まず、本発明の第1の実施形態を図1〜図6により説明する。図1は、本発明の第1の実施形態の画像形成装置であるファクシミリ装置の斜視説明図であり、、図2は、ファクシミリ装置の概略構成図である。ファクシミリ装置は、原稿の画像を読み取って信号に変換する画像読取部であるフラットヘッドスキャナ部130、レーザービームプリンタからなって記録材に画像を形成する記録装置部104、表示部や入力部等により構成された操作部105、各部材の作動を制御する制御部120等から構成されている。本実施形態のファクシミリ装置は、シート状の原稿を読取るモードと、本などの厚みのある原稿を読取るモードの2種類のモードを有している。
【0022】フラットヘッドスキャナ部130には、本などの厚みのある原稿などを静止させた状態で読取るために原稿を載置する原稿台ガラス130aが設けられているとともに、画像を読取る密着型イメージセンサ108が設けられており、スキャナの原稿台ガラス130a上に置かれた原稿上の文字やイメージ等の画像を密着型イメージセンサ108で読取って、読取った画像を信号に変換できるようになっている。原稿台ガラス130aの上部には圧板102が設けられており、圧板102は、使用者が上下に開閉して原稿をセットするとともに、圧板102の原稿台ガラス130aと相対する面に保持された原稿押さえ白地102eにより原稿台ガラス130a上に置かれた原稿を原稿台ガラス130aに押圧することができるようになっている。
【0023】ここで、原稿台ガラス130aは、フラットヘッドスキャナ部130の構造体となるフレーム130bに支持されている。また、圧板102とフレーム130bとの間に回転中心部であるヒンジ(図示せず)が設けられ、圧板102がフレーム130bに対して所定の角度だけ揺動可能に構成されており、使用者が圧板102を開き原稿台ガラス130a面上に原稿を載置できる構成になっている。
【0024】密着型イメージセンサ108は、図示を省略したセンサ駆動装置により、図2の矢印A方向である原稿台ガラス130a上に載置された原稿の副走査方向に駆動されるようになっており、原稿台ガラス130aの上の原稿Bを読取る際には、密着型イメージセンサ108を副走査方向に移動しながら原稿の読取りが行なわれる。また、密着型イメージセンサ108は原稿台ガラス130aの下面に配置され、センサ駆動装置により副走査方向に移動する際に密着型イメージセンサ108と原稿台ガラス130aとの距離が常に一定に保たれることで、原稿台ガラス130a上の密着型イメージセンサ108の焦点位置の高さが一定となり、焦点位置ずれのない良好な画像を得ることができるようになっている。
【0025】なお、密着型イメージセンサ108は、原稿の読取面を照らす照明手段と、原稿の読取面からの反射光が通過するセルフォックレンズとレンズの直下に配置され反射光を結像させるイメージセンサとを有し、セルフォックレンズは、長焦点タイプが用いられており、厚さ3mmの原稿台ガラス130aの面上に焦点が合うように設定されている。
【0026】圧板102の上部には、原稿を複数枚積載することができるように構成された複数枚搬送用の原稿載置台102bが設けられている。この複数枚搬送用の原稿載置台102bは、原稿を一枚ずつ分離しつつ搬送を行う原稿搬送部106を有し、原稿搬送部106によって1枚ずつシート読取り部107方向に原稿を搬送させながらシート読取り部107で原稿を読取る。読取られた原稿は原稿排紙トレイ109へ排出されて積載される。ここで、原稿搬送部106は圧板102の一部に設けられて圧板102の開閉とともに開閉作動するようになっている。
【0027】原稿搬送部106は、原稿載置台102b上に積載した原稿Sを予備搬送ローラ102dと予備搬送押圧板102cにより搬送して分離片106aと圧接した分離ローラ106bで一枚ずつ分離し、さらに押圧バネにより押圧された給送コロ106f等でシート読取り部107方向に搬送する。
【0028】上記の原稿載置台102bからの給紙してシート原稿を読取る場合は、密着型イメージセンサ108を原稿押さえローラ107aの下に静止させた状態で、原稿押さえローラ107aと原稿台ガラス130aとの間に原稿Sを搬送し、原稿押さえローラ107aにより原稿Sを原稿台ガラス130a面上に搬送させつつ密着型イメージセンサ108により原稿Sの画像情報を読み取るようになっている。読み取られた原稿は、原稿排紙コロ106gと原稿排紙ローラ106hにより原稿排紙トレイ109に排出される。
【0029】なお、原稿搬送部106は、圧板102の一部に設けられて圧板102を開いたときには原稿搬送部106も圧板102に追従して上に上がる構成であり、原稿ジャムなどの際に原稿搬送路を容易に解除してジャム処理を行うことができるようになっている。また、原稿載置台102bには、原稿Sの搬送方向と直角方向である原稿Sの幅方向にスライド可能なスライダ102aが設けられていて、スライダ102aによつて原稿載置台102b上に載置された原稿Sの両サイドを揃えることができるようになっている。
【0030】記録装置部104は装置下部に配置されており、フラットヘッドスキャナ部130で原稿を読み取った信号に応じて画像を記録紙上に形成する画像形成部111、定着ローラ116bと加圧ローラ116aとを有して現像剤によって可視化された画像が転写された記録材を加熱および加圧して記録材上の未定着画像を溶融定着させる定着部116、カセット給紙部112、手差し給紙部125、排紙ローラ対117、排出された記録材を積載する記録材排紙トレイ113などから構成されて、汎用サイズの用紙Pが積層収容されたカセット112a内の用紙Pを給送ローラ112bにより1枚ずつ分離し、レジストローラ対124により用紙Pの斜行を補正し制御部120からのプリント信号と同期させ用紙Pは上方へ搬送され画像形成部111へ給送するようになっている。なお、記録材は記録用紙等が用いられる。
【0031】画像を記録紙上に形成する画像形成部111は、表面にフラットヘッドスキャナ部130からの信号に応じた静電潜像を形成する静電潜像担持体である感光ドラム111a、静電潜像担持体の表面を帯電させる帯電部材111b、帯電させられた静電潜像担持体上を露光して静電潜像を形成させる露光手段であるレーザースキャナ110、静電潜像担持体上の静電潜像を現像剤であるトナーによって現像して可視像化する現像スリーブ111cを有する現像装置、静電潜像担持体上の可視像化された画像を記録材に転写させる転写装置である転写ローラ111fなどから構成されている。
【0032】画像形成部111により記録用紙上に画像を形成するには、帯電部材111bにより感光ドラム111aの表面を一様に帯電させ、帯電した感光ドラム111aの表面をレーザスキャナ110により画像情報に基づいて露光することにより、感光ドラム111aの表面に静電潜像を形成する。感光ドラム111a上の静電潜像は、トナーを担持した現像スリーブ111cから感光ドラム111a上の静電潜像にトナーを転移させ、感光ドラム111a上にトナー像を形成する。そして、感光ドラム111a上に形成されたトナー像を転写ローラ111fにより用紙Pに転写し、さらに用紙Pは上方の定着部116へ搬送される。
【0033】定着部116では、用紙P上に転写されたトナーを、定着部116に回転可能に設けられて加熱用のヒータを有する定着ローラ116bと、定着ローラ116bに圧接された加圧ローラ116aとの当接部であるニップ部へ搬送し、用紙Pをニップ部に通すことで用紙P上のトナーを加熱および加圧することによりトナーが溶融定着させられて用紙P上に画像が定着する。画像が定着した用紙Pは、排紙ローラ対117により記録材排紙トレイ113に排出される。
【0034】一方、手差し用給紙部125から用紙を供給する際は、手差し用給紙部125に積載された用紙が給紙ローラ125aと対向位置に配置された分離パッド125bによって1枚に分離され、レジストローラ対124により用紙の斜行を補正し、用紙を画像形成部111方向へ搬送してトナー画像を転写し、定着部116で定着して記録材排紙トレイ113に排紙されるようになっている。
【0035】次に、図3から図6により、用紙に未定着トナーを定着させる定着部116とその近傍の構成について詳細に説明する。図3は、定着部近傍の要部を示す要部説明図で、図4は、クーリングローラと加圧ローラとが当接した状態の定着部近傍を示す平面説明図で、図5は、クーリングローラと加圧ローラとが離間した状態を示す概略説明図で、図6は、クーリングローラと加圧ローラとが当接した状態を示す概略説明図である。
【0036】定着部116は、図示を省略したヒータを内部に有してヒータにより加熱される定着ローラ116bと、バネなどの加圧手段(図示せず)により定着ローラ116bに圧接される加圧ローラ116aと、加圧ローラ116aに当接する状態と加圧ローラ116aから離間した状態との間で移動可能であるとともに加圧ローラ116aの表面に当接した状態で加圧ローラ116aの温度を奪うことができる冷却手段138と、加圧ローラ116aの温度が所定温度以下である場合に冷却手段138と加圧ローラ116aとが離間した状態に冷却手段138を移動できるとともに加圧ローラ116aの温度が所定温度よりも高い場合に冷却手段138と加圧ローラとが当接した状態に冷却手段138を移動させる移動手段135とが設けられている。
【0037】また、加圧ローラ116aの表面に当接して加圧ローラ116aの表面温度を検知できる温度検知手段としてサーミスタ140が加圧ローラ116aのニップ部および冷却手段138と加圧ローラ116aとの当接部以外の表面に当接させられており、サーミスタ140からの検知信号は制御部120に入力されて加圧ローラ116aの表面温度を検知できるようになっている。
【0038】冷却手段138は、図4から図6に示すように、加圧ローラ116aの表面に当接して加圧ローラ116aの熱を奪う冷却部として、例えば2つのクーリングローラ141,142が設けられているとともに、任意位置が回動可能に軸支されるとともに一端でクーリングローラ141,142の端部を保持する2つの保持部材である保持レバー143が設けられて構成されている。
【0039】保持レバー143は、その基端が装置本体の任意位置に回動可能に軸支され、保持レバー143の先端にクーリングローラ141の保持部143aが設けられているとともに、保持レバー143の先端から保持レバー143の長手方向に沿った少し中心側に移動した位置にクーリングローラ142の保持部143bが設けられて、2つの保持部143a,143bにクーリングローラ141,142を保持させた状態で保持レバー143の基端の軸支部分を支点として時計回りの方向に保持レバー143を回転させることにより、2つのクーリングローラ141,142を加圧ローラ116aの表面に当接させることができるようになっている。
【0040】クーリングローラ141,142は、熱容量の大きい、例えば、アルミニウムや鉄等で形成されて、加圧ローラ116aの表面から加圧ローラ116aの熱を効果的に奪うことができるようになっている。なお、クーリングローラが2つ設けられているがこれに限るものではなく、1つ、あるいは、3つ以上設けるようにしてもよい。
【0041】また、図5に示すように、冷却手段を移動させる移動手段135は、保持レバー143が保持する2つのクーリングローラ141,142を加圧ローラ116aから離間させる方向に付勢させる弾性部材である引張りバネ149と、所定の基準温度を有して加圧ローラ116aに当接させられたサーミスタ140からの温度検知信号に応じた加圧ローラの表面温度とあらかじめ設定された基準温度とを比較して基準温度以下の場合の作動信号と、基準温度よりも高い場合の作動信号とを発する比較部136と、比較部136からの信号に応じて冷却手段と加圧ローラとを離間あるいは当接させる駆動手段139とが設けられて、比較部136から加圧ローラ116aの表面温度が基準温度よりも高い場合の作動信号を発信することにより、駆動手段139が引張りバネ149による付勢方向とは逆側に保持レバー143を移動させて加圧ローラ116aと2つのクーリングローラ141,142とを当接できるようになっている。
【0042】具体的には、保持レバー143の先端から少し中心側で保持部143bとは逆側の側部に、引張りバネ149の一端が係止されているとともに、引張りバネ149の他端が装置本体の保持レバー143と対向する位置に係止させられており、引張りバネ149の収縮力により保持レバー143を加圧ローラ116aから離間させる方向に付勢させることができるようになっていて、通常の状態では、図5に示すように、2つのクーリングローラ141,142と加圧ローラ116aとの間が離間させられている。なお、引張りバネ149により加圧ローラ116aから離間させられた状態の保持レバー143は、任意位置に設けられたストッパ148に当接して離間状態に保持されるようになっている。
【0043】また、比較部136は、使用条件等を考慮してあらかじめ設定された基準温度と、サーミスタ140からの温度検知信号に応じた加圧ローラの表面温度とが入力されたコンパレータを有して制御部120内に設けられている。また、駆動手段139は、駆動モータ137、駆動モータ137からの駆動力によって回転する駆動ギア160、アイドラギア147、アイドラギア147の外周に沿って移動する振り子ギア145、保持レバー143にバネクラッチ161を介して連結されるレバークラッチ144とから構成されている。
【0044】比較部136は、図示を省略した駆動モータ制御回路を介して駆動モータ137に信号入力可能に接続されている。駆動モータ137には、駆動ギア160が接続されており、比較部136から基準温度以下の場合の作動信号を駆動モータ137が受信することにより駆動ギア160が時計回りの方向である正転方向に回転するとともに、比較部136から基準温度よりも高い場合の作動信号を駆動モーター137が受信することにより駆動ギア160が反時計回りの方向である逆転方向に回転できるようになっている。
【0045】なお、駆動手段139用に設けられた駆動モータ137で駆動ギア160を回転させる代りに、ファクシミリ装置本体の用紙搬送機構等の駆動に用いられている駆動部から駆動伝達手段を介して駆動ギア160を回転させるようにしてもよく、その場合、比較部136からの信号に応じて駆動伝達手段による駆動ギア160の回転方向を適宜変更できるようにする。
【0046】駆動ギア160には、アイドラギア147が噛み合わされて駆動ギア160の回転に従ってアイドラギア147が所定方向に回転するようになっている。アイドラギア147には、アイドラギア147の回転軸に回動可能に軸支された支持アーム146により支持された振り子ギア145が噛み合わされて、アイドラギア147が回転することにより、アイドラギア147とは逆方向に回転する振り子ギア145がアイドラギアの周辺部に沿って移動できるようになっている。
【0047】また、図4に示すように、保持レバー143の基端は、バネクラッチ161を介してレバーギア144が設けられて、レバーギア144が所定方向に回転することによってバネクラッチ161が締まって保持レバー143とレバーギア144とが連結され、レバーギア144の回転により保持レバー143を加圧ローラ116a方向に揺動させることにより加圧ローラ116aと保持レバー143の端部に設けられたクーリングローラ141,142とが当接できるようになっている。
【0048】ここで、駆動ギア160が逆転方向に回転したときに、アイドラギア147と支持アーム146を介して支持されている振り子ギア145がアイドラギア147の外周に沿って時計回りの方向に移動するようになっていて振り子ギア145とレバーギア144とが噛み合わされるとともに、駆動ギア160が正転方向に回転したときに、アイドラギア147と支持アーム146を介して支持されている振り子ギア145がアイドラギア147の外周に沿って反時計回りの方向に移動して振り子ギア145とレバーギア144とが離間させられるように各ギアの位置や大きさが調整されている。
【0049】駆動ギア160が正転方向に回転した場合は、図5に示すように、アイドラギア147は支持アーム146で支持した振り子ギア145を回転させ、振り子ギア145はレバーギア144から離間した状態で駆動モータ137が停止して図示を省略した固定手段により駆動ギア160の回転が規制されているので駆動モータ137の騒動はレバーギア144に伝達されない。固定手段は、駆動ギア160の歯部に爪を引っ掛けるようにして回転を規制するようにしてもよいし、駆動ギア160の回転軸を把持させて回転を規制するようにしてもよい。
【0050】また、駆動ギア160が逆転方向に回転した場合は、図6に示すように、振り子ギア145とレバーギア144とが噛み合わされることによって振り子ギア145からレバーギア144に駆動モータ137の駆動力が伝達される。駆動が伝達されたレバーギア144は、その回転方向がバネクラッチ161の締まり方向に回転するようになっているのでレバーギア144と保持レバー143とが連結されて、保持レバー143が引張りバネ149の付勢方向とは逆方向に揺動し、クーリングローラ141,142が加圧ローラ116aに当接するまで回転し、当接した状態で駆動ギア160の回転が規制される。なお、バネクラッチ161の端部がここで図示しないストッパに突き当たることによりバネクラッチ161がそれ以上締まらないように構成されている。
【0051】上記構成の冷却手段138と移動手段135とによれば、サーミスタ140の検知温度が比較部136の基準温度よりも低い場合は、駆動モータ137の騒動が伝達された駆動ギア160が正転方向に回転し、アイドラギア147は支持アーム146で支持した振り子ギア145をレバーギア144から離間する方向に回転させる。このことにより、振り子ギア145とレバーギア144とが離間して駆動ギア160の回転がレバーギア144に伝達されず、保持レバー143は引張りバネ149の収縮力でストッパ148方向に付勢させられて、クーリングローラ141,142は加圧ローラ116aから離間した状態となる。
【0052】サーミスタ140の検知温度が比較部136の基準温度よりも高い場合は、駆動ギア160の回転が逆転し、アイドラギア147は支持アーム146で支持した振り子ギア145をレバーギア144方向に回転させ、振り子ギア145とレバーギア144とを噛み合わせて駆動ギア160の回転をレバーギア144に伝達する。回転が伝達されたレバーギア144は、その回転方向がバネクラッチ161の締まり方向に設定してあるためレバーギア144と保持レバー143とが接続される。レバーギア144と保持レバー143とが接続されると、レバーギア144の回転に従って保持レバー143が引張りバネ149の付勢する方向とは逆方向に、クーリングローラ141,142と加圧ローラ116aとが当接するまで揺動させられる。このとき、クーリングローラ141,142は、定着ローラ116bと加圧ローラ116aのニツプ以外の加圧ローラ116aの外周面に当接されて両者が密着する。クーリングローラ141,142は、加圧ローラ116aに密着することにより加圧ローラ116aから熱を奪い放熱させる。
【0053】実際の定着工程においては、搬送されてきた用紙Pが定着ローラ116bと加圧ローラ116aのニップに入り、そのときのサーミスタ140の検知温度が低い場合は、クーリングローラ141,142は、加圧ローラ116aから離間しているので定着ローラ116bのヒータの熱で加圧ローラ116aは速やかに暖められて定着ローラ116bと加圧ローラ116aのニップの温度がスムーズに上昇し、素早く確実に用紙Pを加熱することができ、転写されたトナーを用紙P上に定着することができる。
【0054】連続して用紙Pが定着部に搬送されている場合は、定着ローラ116aと加圧ローラ116bとが長い間当接した状態で回転しているため、次第に加圧ローラ116bが加熱されて、加圧ローラ116bに設けたサーミスタ140の検知温度が上昇してくる。そして、サーミスタ140の検知温度が比較部136の基準温度を超えると、加圧ローラ116aから離間していたクーリングローラ141,142は、加圧ローラ116aの外周面に当接されて両者が密着し、クーリングローラ141,142が加圧ローラ116aから熱を奪い放熱させる。
【0055】クーリングローラ141,142により放熱した加圧ローラ116aは、蓄熱することによる外径の膨張がおこることはなく、転写ローラ111fより加圧ローラ116aの速度が速くなることはないので用紙Pは加圧ローラ116aに引っ張られることはない。よって連続コピーで定着部に用紙Pが連続して搬送されてきても用紙P上の画像は伸びることはない。
【0056】本実施形態によれば、連続コピーで定着部に用紙Pが連続して搬送されてきても、サーミスタ140からの温度情報により、加圧ローラ116aから離間していたクーリングローラ141,142を複数のギアを介して加圧ローラ116aの外周面に当接されて両者を密着させることにより、加圧ローラ116aから熱を奪い放熱させるといった簡単な手段で用紙P上の画像が伸びることのない画像形成装置が実現できる。また、各ギアのギア比を適宜調節することによりより小さい駆動力で確実にクーリングローラを加圧ローラに当接させることができる。
【0057】なお、駆動モータから複数のギア列を用いてクーリングローラを保持する保持レバーを揺動させるようにしているが、これに限るものではなく、駆動モータの回転軸に保持レバーの軸支部分を接続し、駆動モータの回転を直接保持レバーに伝達するようにしてもよい。また、駆動モータにワンウェイクラッチを介して保持レバーを接続してもよく、この場合、保持レバーが加圧ローラ側へ揺動する方向へワンウェイクラッチによって駆動モータの駆動力が伝達されるようにし、駆動モータの逆回転時には引張りバネにより保持レバーが加圧ローラから離間するようにする。さらにまた、クーリングローラの移動手段として駆動モータやギア列を用いる代りに、ソレノイドクラッチを所定位置に設け、比較部からの基準温度よりも高い場合の作動信号によってソレノイドクラッチを作動させて保持レバーを加圧ローラ方向に揺動できるようにしてもかまわない。
【0058】(第2の実施形態)本発明の第2の実施形態を図7と図8により説明する。本実施形態は、第1の実施形態で冷却手段を移動させる移動手段に駆動モータと複数のギアを用いた替わりに、所定温度で湾曲するバイメタルを用いて冷却手段を加圧ローラに当接させる状態と加圧ローラから離間させる状態との間を移動させるようにしたものである。なお、加圧ローラや定着ローラ等のその他の部材は、第1の実施形態と同様であるので詳細な説明は省略する。
【0059】本実施形態は、図7と図8に示すように、冷却手段を移動させる移動手段135’として、所定温度で湾曲するバイメタル効果を有する長棒形状の支持部材152の基端を加圧ローラ116a近傍の装置本体に固定する。また、冷却手段138’として、第1の実施形態で用いられたものと同じ構成のクーリングローラ141,142を2つのクランクレバー150の端部に保持させて構成し、クランクレバー150の中程の位置を装置本体の適宜位置に回動可能に軸支させるとともに、支持部材152の先端をクランクレバー150のクーリングローラ141,142が設けられている側とは逆側の端部に当接させるようにして、支持部材152が湾曲することによってクランクレバー150のクーリングローラ側の端部が加圧ローラ方向へ揺動できるようにしたものである。
【0060】支持部材152は、例えば、上側に熱膨張率の小さい材質として銅を、下側に熱膨張率の大きい材質としてABS樹脂を張り合わせて長棒状に形成されており、支持部材152の周囲の温度が上昇して支持部材152に熱が加わると、熱膨張率の大きい下側の部材が大きく伸びて支持部材152の自由端であるクランクレバー150側の端部が上側に反るようになっている。
【0061】クランクレバー150は、略く字形状に形成されて、その折曲げ部が支持部材152と加圧ローラ116aとの間の装置本体の適宜位置に回動可能に軸支されている。また、装置本体に一端を係止した引張りバネ151の他端がクランクレバー150の支持部材152側の端部に係止されて、引張りバネ151の収縮力によりクランクレバー150を時計回りの方向に回転させることができるようになっているとともに、クランクレバー150の支持部材152側の端部に係止突起150cが突接されて係止突起150cが支持部材152のクランクレバー側の端部に係止されている。
【0062】また、クランクレバー150の加圧ローラ116a側の先端にクーリングローラ141の保持部150aが設けられているとともに、保持部150aからクランクレバー150の長手方向に沿った少し軸支側に移動した位置にクーリングローラ142の保持部150bが設けられて、2つの保持部150a,150bにクーリングローラ141,142を保持させた状態でクランクレバー150の軸支部分を支点として時計回りの方向にクランクレバー150を回転させることにより、2つのクーリングローラ141,142を加圧ローラ116aの表面に当接させることができるようになっている。
【0063】ここで、支持部材152が一直線状の状態では、支持部材152のクランクレバー側の端部がストッパとなってクランクレバー150が回転せずクランクレバー150に保持された2つのクーリングローラ141,142と加圧ローラ116aとが離間させられているとともに、支持部材152が湾曲した状態では、支持部材152の湾曲に追従して引張りバネ151によりクランクレバー150が時計回りの方向に回転してクランクレバー150に保持された2つのクーリングローラ141,142が加圧ローラ116aに当接できるようになっている。
【0064】なお、支持部材152が湾曲して加圧ローラ116aと2つのクーリングローラ141,142とが当接した状態においてもクランクレバー150の係止突起150cと支持部材152の先端とが当接しているように、クランクレバー150の係止突起150cの長さや支持部材152の湾曲の度合いが調整されている。
【0065】上記構成のクランクレバー150と支持部材152とによれば、図7に示すように、支持部材152の周囲の温度が低く、支持部材152が湾曲するまでは支持部材152の自由端がクランクレバー150端部に係止されて支持部材152がストッバーの役目をしてクランクレバー150の回転を規制しているので、加圧ローラ116aとクーリングローラ141は離間している。
【0066】一方、連続してコピーした場合、加圧ローラ116aの温度が上昇することにより加圧ローラ116aの周囲の温度が上昇し、加圧ローラ116a近傍に設けられた支持部材152の周囲の温度が上昇する。そして、支持部材152が湾曲する温度に達すると、図8に示すように、バイメタル効果によって支持部材152のクランクレバー150側の端部が上方に持ち上がるようにして湾曲し、支持部材152の湾曲に追従して引張りバネ151の収縮力でクランクレバー150が軸支部分を中心にして時計回りの方向に回転する。クランクレバー150が時計回りの方向に回転すると、クランクレバー150の2つの保持部150a,150bに保持されたクーリングローラ141,142が加圧ローラ116aに当接されて両者が密着し、2つのクーリングローラ141,142が加圧ローラ116aの熱を奪い放熱させる。
【0067】加圧ローラ116aは、両クーリングローラ141,142により熱を奪われて放熱されることにより、加圧ローラ116aの蓄熱による膨張でローラの外径が大きくなることはなく、加圧ローラ116aの搬送速度が転写ローラ111fの搬送速度より速くなることはないので用紙が加圧ローラ116aに引張られることはない。よって、用紙上の画像が伸びることがなく良好な画像形成を行うことができる。
【0068】さらに、コピーを終了して加圧ローラ116aの温度が下降してくると、支持部材152の周囲の温度も下がってくるため支持部材152が元の一直線状の形状に戻り、クランクレバー150の端部の係止突起150cが支持部材152により押されてクランクレバー150が反時計回りの方向に回転し、両クーリングローラ141,142と加圧ローラ116aとが離間している元の位置まで戻る。よって、次にコピーを取る場合にはクーリングローラ141,142に熱が奪われることがないので、加圧ローラ116aの温度がスムーズに上昇し、用紙上のトナーを速やかに用紙に定着できる。
【0069】本実施形態によれば、バイメタルとクランクレバーに保持されたクーリングローラという簡単な構成で、加圧ローラの昇温を防止して画像の伸びのない良好な画像形成を行うことができる。なお、バイメタルは、基端を装置本体に固定するとともに、他端をクランクレバーに係止しているが、これに限るものではなく、バイメタルの両端を装置本体に固定して棒状のバイメタルの中程が湾曲するようにし、バイメタルの中程にクランクレバーのバイメタル側の端部を係止するようにして、バイメタルの湾曲によってクランクレバーが回動するようにしてもかまわない。また、バイメタルを用いる替りに、周囲の温度が所定温度に達すると形状が変化する形状記憶合金を用いるようにして、加圧ローラの周囲が小弟温度に達するとクランクレバーのクーリングローラと加圧ローラとが当接されるようにしてもよい。
【0070】上記の2つの実施形態では、冷却手段と移動手段とをファクシミリ装置内の定着部に設けて定着部の加圧ローラの過昇温を防止しするようにしているが、これに限るものではなく、複写機やレーザープリンタ等の画像形成装置に設けられた定着部に冷却手段とその移動手段とを設けるようにしてもかまわない。
【0071】
【発明の効果】以上説明したように、本出願にかかる第1の発明によれば、加圧ローラあるいは加圧ローラ近傍の温度が所定温度よりも低いときは冷却手段が加圧ローラから離間させた状態に移動され、素早く確実に加圧ローラの表面温度が定着に必要な温度に上昇させられる。また、加圧ローラあるいは加圧ローラ近傍の温度が所定温度よりも高いときは加圧ローラと冷却手段とが当接させられて、加圧ローラの熱を冷却手段が奪うので、加圧ローラの熱による膨張が防止されることにより加圧ローラの周速が変化することによる定着工程における画像の伸びを防止でき、良好な画像形成を行うことができる。
【0072】また、本出願にかかる第2の発明によれば、定着部の加圧ローラに当接された温度検知手段により加圧ローラの表面温度が検知され、移動手段に設けられた比較部で温度検知手段からの加圧ローラの表面温度と基準温度が比較されて、比較部から加圧ローラの表面温度が基準温度よりも低い場合の信号と、基準温度よりも高い場合の信号が駆動手段に送信され、駆動手段は、比較部からの加圧ローラの表面温度が基準温度よりも低い場合の作動信号を受信することにより、冷却手段の冷却部を保持する保持部材に設けられた弾性部材による付勢方向に冷却手段の保持部材を移動させるように作動して加圧ローラと冷却部とを離間させ、比較部からの加圧ローラの表面温度が基準温度よりも高い場合の作動信号を受信することにより、冷却手段の冷却部を保持する保持部材に設けられた弾性部材による付勢方向とは逆側に冷却手段の保持部材を移動させるように作動して加圧ローラと冷却部とを当接させるので、加圧ローラの定着に必要な表面温度を損なうことなく加圧ローラの熱による膨張を簡単な構成で確実に防止でき、伸びのない良好な画像形成を行うことができる。
【0073】また、本出願にかかる第3の発明によれば、加圧ローラ近傍の温度がバイメタルが湾曲する温度よりも低いときは、バイメタルが保持部材の移動を規制して加圧ローラと冷却部とを離間させ、加圧ローラ近傍の温度が上昇することにより加圧ローラ近傍のバイメタルが湾曲し、バイメタルの湾曲により保持部材の弾性部材による付勢方向に保持部材を移動されて加圧ローラと冷却部とが当接させられるので、加圧ローラの定着に必要な表面温度を損なうことなく加圧ローラの熱による膨張を簡単な構成で防止でき、伸びのない良好な画像形成を行うことができる。




 

 


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