CN102169313A - 定影装置及图像形成装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种定影装置及图像形成装置。在与加热辊(33)的旋转轴垂直的截面中，将连接加热辊和加压辊(34)的轴心的直线设为La，将直线La的垂线设为Lb，将一对引导部件中被配置于加热辊侧的引导部件(36)的引导面(361)的轮廓上的、在与直线La平行方向上的最靠近加压辊侧的点设为P，将经过点P且与加热辊的外周轮廓相切的切线中切点靠近辊隙部的切线设为Lc，将从点P到直线La的距离设为D的情况下，距离D为加热辊的直径的1.6倍以上且小于2.4倍，并且在比辊隙部靠上方的位置中切线Lc比垂线Lb还靠向加热辊侧倾斜，并与该垂线Lb所成的角度在2.2°以上且小于6.5°。

Description

定影装置及图像形成装置

本申请基于申请号为2010-042057的日本申请，其内容以参阅的方式并入与此。

技术领域

本发明涉及具备抑制记录纸的卷边(curl)、波纹(wave)的发生的引导部件的定影装置及搭载了该定影装置的图像形成装置。

背景技术

近年来，电子照片式的图像形成装置中占据主流的结构为，通过将供纸口、转印位置、定影位置配置于纵向(装置的高度方向)的大致一直线上，尽可能缩短从供纸到转印、定影、排出的路径，由此实现装置主体的小型化。

然而，这种具有纵向的输送路径的图像形成装置(以下，称作“纵输送式的图像形成装置”)中，存在经过了定影装置的记录纸容易发生卷边、波动(在记录纸上连续产生较小弯曲的现象)这样的问题。

一般而言，对于刚刚经过定影装置的定影辊隙部的记录纸而言，热粘的调色剂(toner)并不会完全固定到其上，而且由于受通过加热压接而从记录纸上蒸发出的水分的影响，使得记录纸的下半部变弱而成为非常柔软的状态，之后，当记录纸的温度下降时，此时的记录纸的形状将残留下来。

当在水平方向输送过来的记录纸沿水平方向直接经过定影装置而排出的情况下，由于受重力的影响而经过辊隙部(nip)之后的记录纸的姿势稳定，所以很难产生卷边、波纹，但如上所述的纵输送式的图像形成装置中，由于经过定影辊隙部之后的记录纸被向上方输送，所以其姿势变得极其不稳定，容易产生卷边、波纹现象。

当记录纸产生卷边、波纹时美观性变得极差，并且在排纸盘(tray)上重叠多张而排出时很难对齐。此外，最糟的情况下还有可能会产生纸的堵塞。

为此，例如在以往机型的图像形成装置的定影部的结构中，如图7的定影部500所示，在由加热辊501和加压辊502形成的定影辊隙部和排出辊对506之间，且在靠近定影辊隙部的位置预先设置中间辊对504，由此对刚刚经过定影辊隙的记录纸施加适当的张力以进行矫正，之后经由输送路505向排出辊对506送出。

然而，上述以往的定影部的结构由于需要设置中间辊对504，因此相应地部件件数增加，无法避开制造费用的增大，并且不能实现图像形成装置的小型化。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供一种能够抑制定影后的记录纸的卷边、波纹的定影装置及具备该定影装置的图像形成装置。

为了实现上述目的，本发明的一方式的定影装置，其特征在于，具备：加热旋转体；加压旋转体，其通过与上述加热旋转体接触而形成辊隙部；一对引导部件，它们对被以表面附着调色剂像(toner image)的状态输送且经过上述辊隙部的记录纸向排出方向进行引导，在与加热旋转体的轴垂直的截面中，将连接加热旋转体和加压旋转体的轴心的直线设为La，将直线La的垂线设为Lb，将一对引导部件中被配置于加热旋转体侧的引导部件的引导面的轮廓上的、在与直线La平行的方向上最靠近加压旋转体侧的点设为P，将经过点P且与加热旋转体的外周轮廓相切的切线中切点靠近辊隙部的切线设为Lc，将从点P到直线La的距离设为D的情况下，距离D为加热旋转体的直径的1.6倍以上且小于2.4倍，并且在比辊隙部靠上方的位置处切线Lc比垂线Lb还靠向加热旋转体侧倾斜，并与该垂线Lb所成的角度为2.2°以上且小于6.5°。

此外，本发明的另一方式的图像形成装置，其特征在于，具备：调色剂像形成部，其在记录纸上形成调色剂像；定影装置，其使调色剂像定影于记录纸；一对引导部件，其对经过定影装置而将调色剂像定影了的记录纸向排出方向进行引导，定影装置具有：加热旋转体；通过与加热旋转体接触而形成辊隙部的加压旋转体，在与加热旋转体的轴垂直的截面中，将连接加热旋转体和加压旋转体的轴心的直线设为La，将直线La的垂线设为Lb，将一对引导部件中被配置于加热旋转体侧的引导部件的引导面的轮廓上的、在与直线La平行的方向上最靠近加压旋转体侧的点设为P，将经过点P且与加热旋转体的外周轮廓相切的切线中切点靠近辊隙部的切线设为Lc，将从点P到直线La的距离设为D是情况下，距离D为加热旋转体的直径的1.6倍以上且小于2.4倍，并且在比辊隙部靠上方的位置处切线Lc比垂线Lb还靠加热旋转体侧倾斜，与该垂线Lb所成的角度为2.2°以上且小于6.5°。

通过如上所述地决定定影后的引导部件的形状，能够将刚刚经过定影辊隙部之后的记录纸利用其下半部设为很难产生波纹、卷边的姿势。

在此，可以是加热旋转体和加压旋转体配置成，通过旋转而将记录纸用辊隙部一边夹持一边从下方向上方输送。

此外，在此，可以是一对引导部件形成以下弯曲路径：经过辊隙部的记录纸一旦朝向上方后，将记录纸朝向水平方向引导。

并且，在此，可以是一对引导部件的相互距离的辊隙部侧的入口最宽，并逐渐变窄后恒定不变。

此外，在此，可以是加压旋转体在表面具有弹性层，该弹性层比加热旋转体柔软。

附图说明

图1为表示本发明的打印机的实施方式的简要图。

图2为表示上述打印机的定影部的结构的简要剖视图。

图3为表示定影部的定影后引导部件的形状、加热辊及加压辊的位置关系的图。

图4为表示加热辊侧的定影后引导部件的引导面的顶点P和加热辊、加压辊的相对位置关系的角度α、改变距离D时的卷边及波纹的产生有无的实验结果的表。

图5A、图5B、图5C为分别表示记录纸的前端经过定影辊隙部而沿着定影后引导部件36输送的样子的示意图。

图6A为表示将加热辊侧的定影后引导部件的引导面的顶点P的位置从最佳范围向加热辊侧和加压辊侧移动时的记录纸的输送轨迹的示意图。

图6B为表示与上述一样地将顶点P的位置从最佳范围靠近定影辊部N时和远离定影辊部N时的记录纸的输送轨迹的示意图。

图7为表示以往的图像形成装置的定影部的卷边抑制机构的图。

具体实施方式

以下，将以单色打印机(以下，简称为“打印机”(printer))为例子，对本发明所涉及的定影装置和搭载了该定影装置的图像形成装置的实施方式进行说明。

(1)打印机的整体结构

图1为表示本实施方式的打印机100的整体结构的简要图。

如上述图1所示，打印机100为通过电子照片方式形成图像的打印机，具备图像形成部10、供纸部20、定影部30及控制部40。

图像形成部10具备：感光鼓(drum)11、清扫部12、带电器13、曝光扫描部14、显影部15和转印辊16等。

在该图像形成部10中，感光鼓11的周面先被清扫部12清扫而除去残留调色剂，之后被带电器13带一样的电。然后，受由曝光扫描部14进行的曝光扫描而在感光鼓11的周面形成静电潜影。

形成在感光鼓11上的静电潜影，从显影部15接受调色剂的供应而显影，并形成调色剂像。

另一方面，收纳在供纸部20的供纸盒(cassette)21中的记录纸(未图示)，通过进给辊22而被每次一张地输送。输送过来的记录纸，通过定时辊23定时(timing)送往转印位置(感光鼓11和转印辊16相向的位置)，形成在上述感光鼓11上的调色剂像被转印辊16转印到记录纸上。

转印了调色剂像的记录纸被送往定影部30。

调色剂像在定影部30被加热压接，由此定影到记录纸，并经由排出滚38排出到排纸盘39上。

控制部40具备：围绕CPU的ROM、RAM、通信接口(interface)等，对经由LAN而从外部终端接收的打印作业所涉及的图像数据实时必要的处理，控制上述图像形成部10、供纸部20等的动作而进行顺畅的打印作业。

(2)定影部30的结构

图2为表示定影部30的结构的图，用与加热辊33的旋转轴垂直的截面进行了图示。

该定影部30具备：定影前引导部件31、31、加热辊33、加压辊34、分离爪35、定影后引导部件36、37。

加热辊33在金属制的中空辊的内部收纳卤素加热器(halogen heater)等发热体331而构成，并且在外周面形成公知的脱模层(未图示)。

控制部40基于对加热辊33的周面温度进行检测温度传感器(sensor)的输出，来控制向发热体331供应的电力，由此加热辊33保持定影所需的温度。

加压辊34在金属制的心轴周围形成耐热性的弹性层、例如硅橡胶(silicone rubber)层而构成，对于该加压辊34而言，通过对在其两端部进行轴支承的框体(未图示)利用压缩弹簧341来向加热辊33进行施力，从而在加热辊33和加压辊34之间，形成具有规定辊隙宽度的定影辊隙部N。

一对定影后引导部件36、37被相向配置，并且用他们的引导面361、371来形成用于将经过定影辊隙部N的记录纸向排出辊对38输送的输送路。该输送路形成如下路径：使记录纸一旦朝向上方后产生弯曲而朝向水平方向即朝向定影后引导部件36侧。

引导面361和371之间的相互距离，其定影辊隙部N侧的入口部较宽，之后逐渐变窄，之后大致成为恒定的间隙(3mm)而延伸至排出辊对38附近。

加热辊33和排出辊对38通过未图示的驱动源被旋转驱动，并夹持记录纸而以规定速度进行输送。

在具有上述结构的定影部30中，经过转印位置的记录纸被定影前引导部件31、32引导至定影辊隙部N。记录纸在经过加热辊33和加压滚34的定影辊隙部N时被加热压接，调色剂像被溶融定影到记录纸。

之后，记录纸被定影后引导部件36、37引导，而朝向排出辊对38方向向加热辊33侧弯曲并前进，经由排出辊对38而排出到排纸盘39上。

本发明的特征在于，通过对上述定影后引导部件36的形状、加热辊33与加压滚34的位置关系进行改进，从而构成为抑制刚刚定影后的记录纸的卷边及波纹的产生。

(3)定影后引导部件的形状、加热辊及加压滚的位置关系

图3为只表示图2的定影部30的剖视图中的加热辊33、加压辊34、分离爪35及定影后引导部件36、37的引导面361、371的形状的图。

在上述图3中，将连接加热辊33和加压辊34的轴心O1、O2的直线设为La，将与该直线La垂直且构成定影辊隙部N的加热辊33的外周的切线的线段设为Lb。

加热辊33和加压辊34被配置成，向规定方向旋转(参照图5A～图5C)，而将记录纸从铅垂方向的下侧向上侧输送。另外，在本实施方式中，按连接轴O1、O2的直线La成水平的方式配置了加热辊33和加压辊34，但如在背景技术中已进行说明的那样，由于使记录纸沿大致纵向(严格来讲无需为铅垂方向)经过辊隙部时产生卷边、波纹的问题，因此上述直线La并非一定是水平，只要在设计上的容许范围内则倾斜也可。

此外，在上述图3中，引导面361画出一条弯曲线(轮廓线)，并且包含在与直线La平行的方向上向加压辊34侧凸出的曲线部。将在该曲线部中与直线La平行的方向中的最靠加压辊34侧的点、也就是该图中最靠近垂线Lb的点设为P(“顶点”)，将从顶点P向加热辊33的外周中靠近定影辊隙部N地部分画出的切线设为Lc，将该切线Lc与垂线Lb所成的角度设为α。

并且，将顶点P到线段La的距离设为D，将加热辊33的直径设为d。

然后，以上述角度α和距离D为参数，一边按时间改变它们，一边对从排出辊对38排除的记录纸的卷边和波纹的状态进行判定，能够获得如图4所示的实验结果。

在此，实验的气氛为，在从10℃到30℃的温度、从15％到85％的绝对湿度的范围内适当改变，并在各个气氛下反复进行相同的实验。

此外，对于所使用的记录纸，使用A3尺寸的普通纸(基本重量为约70g/m²)并使其纵向经过，并将输出的记录纸置于平坦的面，将从该平坦面产生30mm以上的浮起的情况判断为产生卷边，并且用肉眼判断是否有小规模的弯曲连续产生的波纹。

此外，实验所使用的机型，加热辊33、加压辊的直径均为20mm，并将定影温度控制为保持在一般的温度(约175℃)。

图4的实验结果

(a)角度α小于2.2°的情况

不管距离D的大小如何，均产生后卷边(back curl)(向与记录纸的图像形成面(表面侧)相反的一侧(背面侧)的波纹)。

(b)角度α在6.5°以上的情况

不管距离D的大小如何，均产生波纹、前卷边(face curl)(向图像形成面侧(表面侧)的波纹)。

(c)角度α在2.2°以上且小于6.5°的情况

(i)距离为小于加热辊33的直径d的1.6倍(D＜1.6d)的情况及2.4倍以上(D≥2.4d)的情况，产生波纹。

(ii)距离为在加热辊33的直径d的1.6倍以上且小于2.4倍(1.6d≤D＜2.4d)的情况下，后卷边、前卷边、波纹均未确认出。

而且，如上所述将距离D的大小规定为相对加热辊33的直径d的倍率，这是因为如后所述，波纹、卷边的产生是刚刚定影后的记录纸卷绕到加热辊33的表面而未从该表面剥离，从而其周面的弯曲形状残留下来引起的，所以其卷绕长度与加热辊33的直径存在相关关系。

即，记录纸在加热辊33的周面的曲率较大时(即，直径较小)时，由于自身的下半部，在经过定影辊隙N之后，较早地从加热辊33的表面分离(曲率分离)，所以卷绕长度较小，但在加热辊33的周面的曲率较小(即，直径较大)时，曲率分离几乎不起作用，从而导致卷绕长度变长。

而且，考虑到用于从加热辊33的周面剥离记录纸所需的力与上述卷绕长度所存在的相关关系，本申请发明人针对这一点，通过将距离D的大小、加热辊33的直径d作为参数进行评价，获得了如上述图4所示的实验结果。

从以上实验结果可知，在使用打印机100的环境下，满足2.2°≤α＜6.5°且1.6d≤D＜2.4d的条件是，能够有效抑制定影后的普通纸的记录纸的卷边及波纹的产生。

(4)原理

如上所述，将距离D角度α作为参数(parameter)，规定定影后引导部件36的引导面361中的顶点P的位置，能够防止卷边及波纹，这可能是因为该卷边、波纹因下述原理而产生的。

图5、图6为表示记录纸S经过定影部30的定影辊隙部N后被定影后引导部件36、37引导的样子的示意图。

在图5中，经过加热辊33和加压辊34的定影辊隙部N的记录纸S，因溶融的调色剂而粘贴到加热辊33周面的状态以卷绕到加热辊33的周面的方式前进(卷绕部Wp)，分离爪35的前端位于记录纸S因自身的下半部而其前端从加热辊33的周面分离(曲率分离)的位置，记录纸S被该分离爪35分离(图5A)。

记录纸S一边沿分离爪35和引导面361弯曲一边前进(图5B)，当其前端到达引导面361的顶点P附近时，因记录纸S自身的下半部的强度，则卷绕部Wp从分离爪35到引导面361的顶点P的面脱离(图5C)。

卷边、波纹的产生，主要是因为当被加热辊33加热而蒸发的水分再次被记录纸S吸收时，倾向于被固定成此时的记录纸S的形状而引起的，为此，经过顶点P的作用如图5C所示将刚刚定影后的记录纸S矫正为大致直线状，所以很难产生卷边、卷绕到加热辊33而弯曲的痕迹连续残留在记录纸S而产生的波纹现象。

然而，当角度α大于上述最佳范围时(α≥6.5°)，即，引导面361的顶点P，靠近加热辊33侧而位于图6A的P1所示位置时，不能利用记录纸的下半部来阻止记录纸卷绕到加热辊33，由于记录纸如图1的单点划线S1所示地前进，所以其卷绕部Wp处的弯曲形状残留于记录纸，产生波纹、前卷边。因此，输出的质量下降，同时在排纸盘39上变成圆形，并且在该处与后续的记录纸的前端碰撞，因而存在阻止顺畅的排纸而堵塞纸的可能性。

相反，若角度α小于上述最佳范围时(α＜2.2°，切线Lc比垂线Lb倒向右方，还包含α＜0的情况)，即，引导面361的顶点P，靠近加压辊34侧而位于如图6A的P2所示的位置时，虽然能够利用记录纸的下半部将记录纸从分离爪35分离出，但在定影辊隙部N向右方向(加压辊34方向)弯折的角度增大，并如双点划线S2那样前进，造成定影辊隙部N的记录纸输送方向下游侧的端部NE留下弯曲痕迹，因此造成后卷边。

当产生后卷边时，容易在到排出辊对38的输送路途中纸张端部产生折曲(折角)，而使输送性能下降。并且，在排纸盘39上向上侧形成圆形，并在此处与后续的记录纸的前端膨胀而有可能堵塞纸。

另一方面，顶点P相比最佳范围靠近定影辊隙部N(D＜1.6d)而位于图6B的P3所示的位置时，在记录纸到达P3的时刻，记录纸因刚刚加热而变得非常柔软，不能利用其下半部阻止记录纸向加热辊33的卷绕，因而产生波纹。

相反，顶点P远离最佳范围(D≥2.4d)而位于图6B的P4所示位置时，记录纸由于P4和定影辊隙部N的距离过大而使得中部容易产生松弛，即使试图利用顶点P将使记录纸倒向右方向，其力也不会波及到定影辊隙部N附近，不能阻止记录纸向加热辊33的卷绕，因而产生波纹。

像这样，本申请发明人弄清定影后的记录纸的卷边、波纹的产生主要受定影后引导部件36的顶点P的位置的影响，并针对这一点，如图4所示将角度α和距离D设定为参数反复进行实验，获得了这些最佳范围。

根据本实施方式，无需如图7所示在定影辊隙部N和排出辊对38之间设置中间辊504，而只通过将以往存在的定影后引导部件的形状变更成满足图4所示的最佳条件，能够实现成本降低且有效抑制记录纸的卷边、波纹的产生。

<变形例>

以上，基于各种实施方式对本发明进行了说明，但本发明的内容显然不限于上述实施方式，例如还可想出以下变形例。

(1)本发明将防止由加热辊3的卷入等引起的波纹、卷边作为前提，所以无法应用到加热辊33的表面比加压辊34的表面柔软，且通过加热辊33的变形形成规定辊隙宽度这样的情况中。这是因为，在这种情况下，加热辊33侧的辊隙宽度的端部分的曲率大幅增大，经过定影辊隙部N的记录纸记录纸利用自身的下半部从加热辊33表面分离出(曲率分离)，而不会卷绕到加热辊33。

另外，在上述实施方式中，作为加热辊33的发热源而内装了卤素加热器，所以加压辊34使用了中空的金属辊，但是例如在使用加热辊33的周面形成电阻发热层，从其轴向的两端部供应电力加热的形式，或者将由较薄的金属构成的发热层形成到加热辊33的周面，并利用外部励磁线圈(coil)产生交流磁场的电磁感应加热方式的情况下，辊主体的外层部分无需由金属形成，只要由比加热辊34硬的原料形成而有可能产生向上述加热辊33的卷入，则可以应用到本发明中。

(2)此外，作为本发明所应用的定影装置的加热旋转体、加压旋转体，并不限定于上述的加热辊33、加压辊34。

例如，即使是在两个支承辊上张设定影带(belt)，并对一方的支承辊经由定影带压接加压辊而形成定影辊隙部的结构，也有可能在该定影带的沿定影辊隙部下游的支承辊的部分产生卷绕，所以对于该部分也能获得与上述实施方式相同的条件。

此时，与加压辊相向的支承辊的轴心与上述加热辊33的轴心等同，并且该支承辊的直径与定影带的厚度相加而得到的值与加热辊33的直径d等同。

(3)在上述实施方式中，作为本发明所涉及的图像形成装置的一个例子，对单色打印机进行了说明，但是本发明只要是向纵向输送记录纸并进行热定影的图像形成装置则不作特别的限定，可以是全色打印机，也可以是包含该打印机的复印机、FAX装置，还可以是多功能复合机。

上述实施方式及变形例可进行所能进行的各种组合。

Claims (10)

1.一种定影装置，其特征在于，

具备：

加热旋转体；

加压旋转体，其通过与所述加热旋转体接触而形成辊隙部；

一对引导部件，它们对被以表面附着调色剂像的状态输送且经过所述辊隙部的记录纸向排出方向进行引导，

在与加热旋转体的轴垂直的截面中，将连接加热旋转体和加压旋转体的轴心的直线设为La，将直线La的垂线设为Lb，将一对引导部件中被配置于加热旋转体侧的引导部件的引导面的轮廓上的、在与直线La平行的方向上最靠近加压旋转体侧的点设为P，将经过点P且与加热旋转体的外周轮廓相切的切线中切点靠近辊隙部的切线设为Lc，将从点P到直线La的距离设为D的情况下，

距离D为加热旋转体的直径的1.6倍以上且小于2.4倍，

并且在比辊隙部靠上方的位置处切线Lc比垂线Lb还靠向加热旋转体侧倾斜，并与该垂线Lb所成的角度为2.2°以上且小于6.5°。

2.根据权利要求1所述的定影装置，其中

加热旋转体和加压旋转体被配置成，通过旋转而将记录纸用辊隙部一边夹持一边从下方向上方输送。

3.根据权利要求2所述的定影装置，其中

一对引导部件形成以下的弯曲路径：经过辊隙部的记录纸一旦朝向上方后，将记录纸朝向水平方向引导。

4.根据权利要求1所述的定影装置，其中

一对引导部件的相互距离的辊隙部侧的入口最宽，并逐渐变窄后恒定不变。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的定影装置，其中

加压旋转体在表面具有弹性层，该弹性层比加热旋转体柔软。

6.一种图像形成装置，其特征在于，具备：

调色剂像形成部，其在记录纸上形成调色剂像；

定影装置，其使调色剂像定影于记录纸；

一对引导部件，它们对经过定影装置而将调色剂像定影了的记录纸向排出方向进行引导，

定影装置具有：

加热旋转体；

通过与加热旋转体接触而形成辊隙部的加压旋转体，

在与加热旋转体的轴垂直的截面中，将连接加热旋转体和加压旋转体的轴心的直线设为La，将直线La的垂线设为Lb，将一对引导部件中被配置于加热旋转体侧的引导部件的引导面的轮廓上的、在与直线La平行的方向上最靠近加压旋转体侧的点设为P，将经过点P且与加热旋转体的外周轮廓相切的切线中切点靠近辊隙部的切线设为Lc，将从点P到直线La的距离设为D的情况下，

距离D为加热旋转体的直径的1.6倍以上且小于2.4倍，

并且在比辊隙部靠上方的位置处切线Lc比垂线Lb还靠向加热旋转体侧倾斜，与该垂线Lb所成的角度为2.2°以上且小于6.5°。

7.根据权利要求6所述的图像形成装置，其特征在于，

加热旋转体和加压旋转体被配置成，通过旋转而将记录纸用辊隙部一边夹持一边从下方向上方输送。

8.根据权利要求7所述的图像形成装置，其特征在于，

一对引导部件形成以下的弯曲路径：经过辊隙部的记录纸一旦朝向上方后，将记录纸朝向水平方向引导。

9.根据权利要求6所述的图像形成装置，其特征在于，

一对引导部件的相互距离的辊隙部侧的入口最宽，并逐渐变窄后恒定不变。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的图像形成装置，其特征在于，

加压旋转体在表面具有弹性层，该弹性层比加热旋转体柔软。

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