JP2004334005A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薄紙や剛性の低い転写材が定着ローラや加圧ローラに巻きついても確実に剥離し画像に剥離爪の痕がつかない高画質の定着画像が得られる定着装置を提供する。
【解決手段】トナー像３を担持する転写材４を定着ローラ１と加圧ローラ２から形成されるニップ内で挟持搬送して加熱および加圧することで前記未定着画像を転写材４に定着させる定着装置において、加圧ローラ２の外周面に当接してニップ通過後の転写材４を加圧ローラ２より剥離させるための剥離爪１５は、転写材先端を剥離する剥離面とトナー画像部を剥離する案内面とからなり、剥離面の剥離角度より案内面の角度を大きくすることで転写材の剥離姿勢を変える構成とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば電子写真方式によって用紙に画像を形成する画像形成装置に用いられ、定着装置に備えられた定着ローラや加圧ローラから用紙を引き剥がすための剥離爪に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、互いに圧接回転する定着ローラと加圧ローラと、定着ローラを加熱する加熱手段とを備え、トナー像を担持する転写材を上記定着ローラと加圧ローラによって形成されるニップで挟持搬送しつつ加熱加圧することによりトナー像を上記転写材に定着させる定着装置が知られている。この装置では、定着ローラ及び加圧ローラの少なくとも一方のローラ表面に当接してニップ部を通過した転写材を定着ローラまたは加圧ローラから剥離する剥離爪を備えている。この剥離爪は、定着ローラまたは加圧ローラに当接する部分は尖った形状にすることで定着ローラまたは加圧ローラに巻きついた転写材が剥離爪と定着ローラまたは加圧ローラとの間をすり抜けにくくしている。剥離された転写材は、剥離爪に沿って排紙出口へと案内される。転写材が剥離爪に衝突した際に転写材が座屈してジャムや折れが生じることなく剥離するには、剥離角度は、転写材の剛性や厚さにもよるが一般的には４５度以下がよいとされている。
【特許文献１】
特開２００１−２６５１５３号公報（第２頁、図３）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来技術では、転写材の先頭部にベタ画像が存在するときには、転写材が定着ローラまたは加圧ローラから剥離しにくく剥離爪によって転写材の先端部を引き剥がすだけでなく、画像部分も引き剥がすことになる。その結果、剥離爪と剥離直後のまだ固着されていないトナー画像が接触して画像に接触痕がついてしまう、という課題があった。
【０００４】
本発明の目的は、薄紙や剛性の低い転写材が定着ローラや加圧ローラに巻きついても確実に剥離し画像に剥離爪の痕がつかない高画質の定着画像が得られる定着装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の定着装置は、内部に熱源を有する定着ローラと、該定着ローラの表面を押圧する加圧ローラを備え、未定着像を担持する記録材を前記定着ローラと前記加圧ローラから形成されるニップ内で挟持搬送して加熱および加圧することで前記未定着画像を前記記録材に定着させる定着装置であって、前記定着ローラあるいは前記加圧ローラの少なくとも一方の外周面に当接してニップ通過後の記録媒体を前記定着ローラあるいは前記加圧ローラより剥離させるための剥離爪を有する定着装置において、前記剥離爪は記録材先端を剥離する剥離面と、記録材を排紙方向に案内する案内面を有するので部品の共有化が図られ簡素化できる。
【０００６】
また、前記剥離爪剥離面と案内面は連続しており、前記剥離爪の剥離面と該剥離爪のローラ当接面からなる第１剥離角度θ１と前記剥離爪の案内面と該剥離爪のローラ当接面からなる第２剥離角度θ２はθ１＜θ２なる関係であることを特徴とするので記録媒体を剥離する側に面外変形させることができ剥離爪に作用する記録媒体からの押圧力が軽減し、剥離しやすくなる。
【０００７】
さらに、前記剥離爪の第１剥離角度から第２剥離角度に推移する位置に凹状に切り欠き部を設けたことを特徴とする記録媒体と剥離爪の間に空間を確保でき溶融したトナーを冷却する空間を確実に確保できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図を用いて説明する。
【０００９】
図１は、オイルレス定着装置の構成を示す図である。互いに圧接回転する定着ローラ１および加圧ローラ２を備え、トナー像３を担持する転写材４をトナー像４が担持されている面を定着ローラ１側にして、定着ローラ１と加圧ローラ２から形成されるニップで挟持搬送される。
【００１０】
定着ローラ１はたとえば鉄やアルミニウム合金を芯金５として、その表層はシリコーンゴムやフッ素ゴムなどの弾性層６で被覆されている。さらに該ゴムの上に四フッ化エチレン−パーフルオロビニールエーテル共重合体（ＰＦＡ）に代表されるフッ素樹脂からなる高離型層７で被覆されている。
【００１１】
加圧ローラも同様に、芯金８の上に弾性層９と高離型層１０を被覆してなる。
【００１２】
ニップ形状は、定着ローラ１側に凸状となるように定着ローラ１、および加圧ローラ２のゴム厚さやゴム硬度が選択されている。
【００１３】
定着ローラ１および加圧ローラ２の内部には熱源となるハロゲンランプ１１，１２が設けられており、定着ローラ１の表面温度を検出する温度センサ１３の表面温度が所定の温度（１００℃〜２００℃）となるようにハロゲンランプ１１，１２の点灯が制御される構成となっている。
【００１４】
定着ローラ１の転写材４の搬送方向下流には、定着ローラ１に張り付いた転写材４を定着ローラ１から引き剥がすための剥離ガイド１４が設けてある。この剥離ガイド１４は、剥離先端部と定着ローラとの間にわずかの隙間を設けている。これは、定着ローラ１表面をガイド１４で傷つけないようにするためである。隙間は、定着ローラ１の熱膨張率、剥離ガイド１４の製作精度、取り付け精度を考慮して決定する必要がある。剥離ガイド１４の板厚にもよるが、概ね１．５ｍｍ以下に設定すれば、良好に転写材を剥離できる。
【００１５】
加圧ローラ２の転写材４の搬送方向下流側には、加圧ローラ２に張り付いた転写材４を加圧ローラ１から引き剥がすための剥離爪１５が設けてある。剥離爪１５は、加圧ローラ２の回転軸線と平行に配された支持軸２０に取付穴１６を挿入して加圧ローラ１軸方向に所定の間隔を隔てて複数個取り付けてある。そして、剥離爪１５の一端１７には、引っ張りばね１８が取り付けてあり、該ばね１８の他端は定着装置のフレーム１９に固定されている。これにより、剥離爪１５はばね１８の弾性力によって支持軸２０を中心に時計回り方向に回動可能となり、爪部先端２１は、加圧ローラ２の周面に所定の圧力で当接される。よって、加圧ローラ２に張り付いた転写材４を剥離爪１５によって加圧ローラ２より引き剥がすことができる。
【００１６】
転写材４には、一般的にはコピー用紙、再生紙、厚紙、およびＯＨＰシートなどが用いられ、転写材４上にはトナー像３が形成されている。このトナーは、オイルレストナーであり、樹脂内部にワックスなどの離型剤を含有している。
【００１７】
次に剥離爪１５の剥離部形状について図２で説明する。
【００１８】
加圧ローラ２と接触する面よりばねが系止されてる方向に延長する爪の底辺２２と接触点２３から加圧ローラ中心に向かう直線２４とでなす角度は略９０度に設定されている。そして剥離爪先端２１の頂点２５は、０．１ｍｍ以下の曲率からなる鋭利形状になっている。そして、加圧ローラ２との接触点よりやや突出しており、先端部２５の加圧ローラ２への食い込みを軽減している。
【００１９】
剥離爪先端２１の初期剥離角度となる底辺２２と剥離面２６とからなる角度ｂは、転写材４の厚さや剛性にもよるが転写材先端が剥離爪１５に衝突したときに転写材４が座屈して折れ、紙ジャムするなどの障害が発生しないような角度に設定しなければならない。一般的には、４５度以下に設定すればよいが転写材４の突入姿勢を考慮（加圧ローラ側へのカールなど）すると３０度以下が好ましい。
【００２０】
転写材先端が剥離されてからの最終剥離角度となる底辺２２と案内面２７とからなる角度ｃは、初期剥離角度ｂよりも大きい角度に設定されている。角度を変える位置は、爪先端から数ミリメートルにする。これは、トナー画像３に剥離時の剥離痕をつけないためである。
【００２１】
両面印字モードで裏面（二面目）印字の場合は、一面目のトナー画像は定着器では加圧ローラ２側になる。その状態で加圧ローラ２側に巻きついてくる転写材４を剥離爪１５で剥離するとトナー像３と加圧ローラ２と間で粘着力が作用しているために剥離爪１５に押し圧がかかる。この状態では、剥離爪１５で転写材先端を剥離するだけでは転写材は剥離されず、トナー画像領域部分も強制的に剥離爪１５で引き剥がす必要がある。加圧ローラ２も高温になっているので一度定着したトナーも再溶融する。よって、引き剥がし直後に画像に接触するものが存在すればその接触痕がトナー画像４に現れることになる。この現象は、特に高濃度の画像が用紙先頭近傍に描画されている場合に発生しやすい。
【００２２】
最終剥離角度ｃは、初期剥離角度ｂにもよるが、初期剥離角度ｂに４５度を加えた角度以内に設定すれば耳折れやジャムなく剥離できる。よって、約６０度から９０度の範囲内が良好となる。
【００２３】
次に定着行程の動作を説明する。所定の方法で形成されたトナー像３を載せた転写材４は、トナー像３側を定着ローラ１側に向けながら案内ガイド２８に沿って定着ローラ１と加圧ローラ２から形成されるニップ部へ搬送狭持されてくる。ニップ部では、熱と圧力によりトナーを溶融して転写材４に染み込ませ定着ローラ１から剥離されて排紙される。ここで、ニップ形状を定着ローラに凸状に形成したので転写材４のニップ出口での姿勢は加圧ローラ２側に傾くので定着ローラ１への転写材の巻付きは軽減される。剛性の低い転写材４を用いた場合は、転写材４は用紙剛性がトナー３と定着ローラ１間の粘着力に負けて定着ローラ１側に巻付く場合もあるが、ニップ出口近傍に設置した剥離ガイド１４で剥離される。
【００２４】
定着された転写材４は、図示されていない排紙ローラで装置外へと送り出される。両面印字する場合は、定着された転写材４は、図示されていない両面印字ユニットで一旦印写プロセスへと送られ再びトナー像を載せて定着器へと搬送されてくる。
【００２５】
再び未定着トナー像側を定着ローラ１側に向けながら案内ガイドに沿ってニップ部へ搬送狭持されてきた転写材４は、ニップ部で熱と圧力で定着される。
【００２６】
図３、および図４にニップ通過後に加圧ローラに転写材が巻き付いた場合の剥離の様子を示す。加圧ローラに巻き付いた転写材４は、初めに剥離爪１５の初期剥離面２６で先端部が剥離される。この状態では、まだトナー画像面は剥離されていない。初期剥離面の先端からの長さＬ１は、転写材４の先端非印字領域長さＬ２よりも短くなるような構成をとる。
【００２７】
剥離された転写材先端は、剥離角度を大きくした案内面２７で角度を変えられると、加圧ローラ２に張り付いていたトナー画像３を剥離し始める。このとき、転写材４は剥離角度を変えられることによって自己の剛性を利用して剥離爪１５から遠ざかろうとする方向（矢印）２８に力が作用する。よって、剥離爪先端２５から案内面２７の近傍に空間ができる。この空間をより広く長く確保することで加圧ローラ２から剥離したトナー画像３が自然冷却されてから案内面２７で爪に接触することになる。よって、トナーは既に凝固している結果、爪痕が画像に付かない。これに対して、図７に示す従来の剥離爪３０では、剥離面３１の角度ａが一定なので転写材先端が剥離された後も転写材３２の姿勢は変わらず、トナー画像３３は剥離爪３０の剥離面３１に接触し画像に痕が付く。
【００２８】
トナーとローラ間の粘着力は、ローラ表面の離型性やトナーの粘性によって変わってくる。特に本実施形態のオイルレス定着器の場合には、離型剤となるシリコンオイルがローラ周面にないためにトナーはローラから離れにくい。トナー内部のワックス成分が樹脂の溶融とともににじみ出てくることで離型剤の役目をするが、一度溶融した画像を再度定着する場合、すなわち両面印字する場合では、トナー内部のワックス成分が一度目の定着時より少なくなるために離型性は多少低下する傾向にある。これを補うには、トナーの加熱時間を確保し、トナーの母体である樹脂を十分に溶融し、内部のワックスを表面により多く放出させることが重要である。その方法として、プロセス速度を遅くしたり、あるいは定着温度を上げたりすることも可能であるが、制御が複雑であったり使い勝手が低下してしまう。また、上記方法を適用すると、二度面に定着する側は、トナーが溶けすぎてホットオフセットが発生してしまう可能性がある。
加熱時間を確保するために爪の設置する位置をニップ出口からより遠い側に設けることで、用紙がローラに巻きつく時間、すなわち加熱時間を有効に利用しトナーを再溶融し剥離しやすくできる。
【００２９】
剥離爪１５の形状は、図５に示すように剥離面２６から案内面２７に推移する位置に曲率２９を設けるとより耳折れや紙ジャムせずに転写材の搬送ができる。また、図６に示すように剥離面２６から案内面２７に推移する位置に凹形状の切り欠き部を設けると、大きな空間が確保されることで早く凝固し易くなり、定着速度の高速化にも対応できる。しかし、転写材先端が切り欠き部に引っかかる可能性があるので切り欠いたあとの頂点ｆの位置は、線分ｄ，ｅの延長線と案内面が交差する点ｇよりも低い位置にする必要がある。
【００３０】
本実施の形態では、加圧ローラと剥離爪の組み合わせについて記述したが定着ローラ側にも剥離ガイドの替わりに剥離爪を設けても何ら問題はない。定着ローラに剥離爪を設ける場合には、剥離爪表面をフッ素樹脂などの高離型性のコート材で覆ったほうがローラ表面に傷が付きにくくローラを長寿命化できる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、薄紙や剛性の低い転写材が定着ローラや加圧ローラに巻きついても確実に剥離し画像に剥離爪の痕がつかない高画質の定着画像が得られる定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の定着装置の図である。
【図２】定着装置に備えた剥離爪の形状を示す図である。
【図３】転写材先端を剥離する様子の図である。
【図４】転写材先端を剥離する様子の図である。
【図５】別の剥離爪の形状を示す図である。
【図６】さらに別の剥離爪の形状を示す図である。
【図７】従来の剥離爪の形状を示す図である。
【符号の説明】
１…定着ローラ、２…加圧ローラ、３…トナー画像、４…転写材、１１，１２…ハロゲンランプ、１４…剥離ガイド、１５…剥離爪、２６…剥離面、２７…案内面、３４…切り欠き部、ｂ…第一剥離角度、ｃ…第二剥離角度。

Claims (3)

1. 内部に熱源を有する定着ローラと、該定着ローラの表面を押圧する加圧ローラを備え、未定着画像を担持する記録材を前記定着ローラと前記加圧ローラから形成されるニップ内で挟持搬送して加熱および加圧することで前記未定着画像を前記記録材に定着させる定着装置であって、前記定着ローラあるいは前記加圧ローラの少なくとも一方の外周面に当接してニップ通過後の記録媒体を前記定着ローラあるいは前記加圧ローラより剥離させるための剥離爪を有する定着装置において、前記剥離爪は記録材先端を剥離する剥離面と、記録材を排紙方向に案内する案内面とを有することを特徴とする定着装置。
2. 前記剥離爪剥離面と案内面は連続しており、前記剥離爪の剥離面と該剥離爪のローラ当接面からなる第１剥離角度θ１と前記剥離爪の案内面と該剥離爪のローラ当接面からなる第２剥離角度θ２はθ１＜θ２なる関係であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記剥離爪の第１剥離角度から第２剥離角度に推移する位置に凹状に切り欠き部を設けたことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。

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