JP2006011193A - 定着装置およびこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ベルト等の定着回転体に対する分離板先端の追従性をより高める。
【解決手段】用紙分離機構17を構成する突き当て部材17cの厚さＴｔを選択することで定着回転体15Aと突き当て部材の当接部１８（当接位置）と分離板の先端17eとの距離を6mm以下に近づける。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像処理装置等の静電印刷において記録紙が定着回転体に巻き付くのを防止する分離装置を備えた定着装置およびこれを用いた画像処理装置に関するものである。

トナー像が形成される記録紙（あるいはその他の記録媒体）を、定着ベルトもしくは定着ローラ等の定着部材（定着回転体）とこの定着回転体に対向する加圧ローラ等の加圧部材（加圧回転体）により記録紙を挟みこみ、圧力もしくは熱および圧力を加えてトナー像を上記記録紙上に定着させる定着装置を有する構成の電子写真方式の画像形成装置においては、定着装置のニップ部でトナー像が定着された記録紙は、静電吸着力やトナーの接着力により定着ベルトもしくは定着ローラに巻き付き、その状態のままでニップ部より排出されずに分離不良となるケースが多々発生する。また、両面印刷時には逆に加圧ローラ側に巻き付いてしまい分離不良となるケースもある。

これらの分離不良に対する従来の解決策の1つとして、ニップ部出口直後の定着ベルトあるいは定着ローラ、加圧ローラ等の定着回転体表面に分離爪を当接することで巻き付いた状態で排出されてきた記録紙を強制分離させる技術がある（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。しかし、分離爪を用いた場合には長期の使用により定着部材表面に、削られることによる傷（爪跡）が発生してしまい、画像不良を起こす原因となる不都合がある。

そこで分離爪に替わりに分離板を用いるようにしたものも種々提案されている。この分離板と前述の分離爪の最も異なるところは、分離爪は定着回転体表面の画像通紙部に複数個当接させるのに対し、分離板は画像通紙部においては定着回転体とは非接触であるという点である。このため、分離爪の場合には問題となる画像不良は発生しないが、巻き付いて搬送されてくる記録紙を確実に分離させるためには定着回転体表面と分離板先端とのギャップを0.1mm単位で管理する必要があるという難点がある。

このギャップ管理のための有効な手段の1つとして、分離板先端部の画像通紙範囲外である両端部に突出させて別部材による（突き当て部材）を設けてそれを定着回転体に当接させることで分離板先端と定着回転体表面のギャップを管理する方式が挙げられる（特許文献３参照。）。この方式の優れた点としては分離板の位置が定着回転体によって決まるため、経時で定着回転体の表面に発生する凹凸にもある程度追従でき、一定のギャップを維持することが可能ということが挙げられる。

特開平０６−１４９１１４号公報 特開２０００−００３１０６号公報 特開２００３−１０７９４７号公報

しかし、上記〔特許文献３〕等のギャップ管理方式における突き当て部材は肉厚が厚くこのため突き当て部材と定着回転体の当接部から分離板先端までの距離が長くなってしまい、定着回転体に対する分離板先端の追従性が悪く、十分とは言えないものであった（問題点１）。

また、上述のような定着装置において、定着回転体には使用に伴って経時で凹凸が発生してしまうが、その定着回転体の凹凸が顕著な場合には、分離板が定着回転体に追従しきれずに跳ね上げられてしまうといった現象も起きてしまう。（問題点２）

その他にも、上記の定着装置においては、加圧された分離板の突き当て部材は稼動時に常に定着回転体表面に当接しているため、使用が長期にわたると磨耗が進み所望の機能が得られなくなるという問題も有している（問題点３）。

したがって、本発明の定着装置および画像形成装置では、定着回転体に対する分離板先端の追従性をより高めた構成を提案することを第１の目的とする。また本発明では、経時で定着回転体に凹凸が発生してもこれに対して分離板を強制的に追従させ跳ね上げられてしまうのを防止する方式を提案することを第２の目的とする。更には、装置の稼動が長期にわたった場合でも分離板の所望の機能が損なわれることが無い定着部の構成を提案することを第３の目的とする。

本発明の定着装置は、記録媒体を、定着回転体とこの定着回転体に対向する加圧回転体により加熱・圧接して画像を定着させるニップ部の下流に、用紙分離機構を備えてなる定着装置において、前記用紙分離機構を、分離板と、分離板を保持するベース部材と、該ベース部材に定着回転体側で取付けられて前記定着回転体の表面に当接して前記分離板の先端位置を規定する突き当て部材で構成し、前記突き当て部材の厚さを選択することで前記定着回転体と前記突き当て部材の当接位置と分離板の先端との距離を6mm以下に近づけたことを特徴とする。

前記突き当て部材の厚さを1mm以上、2mm以下とすることで、前記定着回転体と前記突き当て部材の当接位置を分離板の先端に6mm以下に近づけることができる。

また、前記分離板を2000mN以上で加圧する加圧手段を更に具備させても良い。前記分離板の先端部に取り付けられた突き当て部材を耐磨耗性を有する材料により形成すると好適である。前記突き当て部材を、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド），テフロン（登録商標）含有材，含油材のいずれかの材質により形成し、耐磨耗性を具備させても良い。また、本発明では、画像形成装置を、上述した如き定着装置を用いて構成する。

本発明に係る定着装置によれば、突き当て部材の厚さを1mm以上2mm以下とし、定着回転体との当接部から分離板先端までの距離を6mm以下に近づけることにより、分離板が跳ね上げられてしまうのを防止して定着回転体に対する分離板先端の追従性を従来より向上させることができる。また、本発明によれば分離板を2000mN以上で加圧することにより、経時で定着回転体に発生する凹凸に対して分離板先端を強制的に追従させて追従性をより向上させることができる。また、本発明によれば、突き当て部材に耐磨耗性を有する材料を選定することで、定着回転体との経時での摩擦にも耐えることが可能となる。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の実施の形態について、図面に従って説明する。図１は、本発明に係る定着部材（定着回転体）が組み込まれる典型的画像形成装置の概略構成例を示す垂直断面図である。なお、この画像形成装置と類似のものが、特許文献３：特開２００３−１０７９４７号公報に開示されている。この画像形成装置本体１内には、記録媒体（記録材）にトナー像を形成する作像手段２と、その作像手段に記録媒体を給送する給送手段３と、記録媒体上に形成されたトナー像を定着するための定着装置４（図１では単なるブロックで示してある）とが設けられている。

作像手段２は、像担持体であるドラム状の感光体５を有し、この感光体５が時計方向に回転するとき、帯電装置６により感光体表面が所定の極性に帯電される。その帯電面に、露光装置の一例であるレーザ書き込みユニット７から出射する光変調されたレーザビームＬが照射され、これによって感光体表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置８によってトナー像として可視像化され、そのトナー像は、給送手段３から送り出された記録媒体上に、転写装置９の作用により転写される。トナー像転写後の感光体表面に付着する転写残トナーはクリーニング装置１０により除去される。

給送手段３は、例えば転写紙又は樹脂シートなどから成る記録媒体Ｐを収容したカセット１１を有し、給送ローラ１２の回転によって、最上位の記録媒体Ｐがカセット１１から送り出される。その送り出された記録媒体はレジストローラ対１３の回転によって、感光体５と転写装置９との間の転写部に給送され、ここで、感光体５上のトナー像が記録媒体上に転写される。このようにしてトナー像を担持した記録媒体は、矢印Ａで示すように定着装置４に送り込まれてその定着装置４を通り、このとき、後述するように記録媒体上のトナー像が定着される。定着装置４を通過した記録媒体は、機外のトレイ１４上に排出される。

図２は、本発明に係る定着装置の第１の実施形態を示す要部拡大図である。図は突き当て部材１７ｃを端部に有する分離板１７と定着ベルト１５Ａを備えた一般的なモデルを示している。

図２に示した定着装置４においては、定着回転体が無端状の定着ベルト１５Ａにより構成されている。この定着ベルト１５Ａは、２つのガイドローラ１５Ｂ，１５Ｃより成るガイド部材に巻き掛けられている。一方、加圧用部材（加圧回転体）は、鎖線で示す円筒状の加圧ローラ１６により構成され、この加圧ローラ１６と、ガイドローラ１５Ｂ，１５Ｃは、円柱状に形成されている。図２に示した例では、いずれのローラ１５Ｂ，１５Ｃ，１６も内部が中空な円筒状に形成されている。

加圧ローラ１６が、定着ベルト１５Ａを介して一方のガイドローラ１５Ｂに圧接しており、これにより加圧ローラの外周面が定着ベルト１５Ａの外周面に圧接し、その圧接によりニップ部が形成される。ガイドローラ１５Ｂ，１５Ｃはそれぞれ矢印方向に回転し、これによって定着ベルト１５Ａが矢印Ｂ方向に回転駆動される。加圧ローラはこれに従動する。このように無端状の定着ベルト１５Ａが回転するとき、ガイドローラ１５Ｂ，１５Ｃは、その定着ベルト１５Ａを案内し、しかも加圧ローラに対向した一方のガイドローラ１５Ｂは、加圧ローラ１６と協働してニップ部を形成し、他方のガイドローラ１５Ｃは、定着ベルト１５Ａに張力を付与するテンションローラとして作用する。

この定着装置４においては、図示を省略した加熱手段により定着ベルト１５Ａが加熱されて高温になっており、記録媒体に担持されたトナー像が定着ベルト１５Ａと加圧ローラとの間のニップ部を通過するとき、トナーはニップ部内で溶融する。このときのトナーの粘着力によってニップ部から出た記録媒体が定着ベルトローラ１５の表面に巻きつくことを防止するために分離板を含み構成された分離機構１７（以下では単に分離板という）が配設されている。

図２中、符号１７aが指示するものは分離板１７のベースとなるベース部材で、軸１７ｂを回転中心軸とした回転運動が可能な構成となっており、分離板１７の自重に依る重力作用によって図では時計回りに付勢されており、その回転は分離板１７先端部で定着ベルト１５Ａ側に位置した突き当て部材１７ｃが定着ベルト１５Ａ表面に突き当たることで停止し、分離板１７の位置が決まるようになっている。そのベース部材１７ａの上側（定着ベルト１５Ａの外方側）に実質的な分離板として機能する分離板表層部材１７ｄが先端部１７ｅがベース部材１７ａより延出するようにして固着されている。この分離板表層部材１７ｄの最先端部１７ｅと定着ベルト１５Ａとのギャップ寸法Ｇを管理することが重要な課題となっている。

図３は突き当て部材１７ｃと定着ベルト１５Ａの当接部分近傍の拡大図であるが、ここで図中に示す突き当て部材１７ｃと定着ベルト１５Ａとの当接部１８から分離板最先端部１７ｅまでの距離Ｌｘに着目する。

定着ベルト１５Ａには経時でほこりやトナーなど様々な付着物の堆積、あるいは温度検知センサー等の当て物によるベルト表面の削れにより微小な凹凸が発生する。例えば図３に示すようにベルト表面の付着物１９がベルトと共に矢印方向に回転してきた場合、定着ベルト１５Ａと突き当て部材１７ｃの当接部１８の領域を付着物１９が通過する際に突き当て部材１７ｃはその付着物の高さ分だけ浮き上がってしまい、それに伴い分離板１７の先端部１７ｅも浮き上がってしまう。しかし浮き上がったその時点では分離板先端部付近の定着ベルト表面には付着物が存在していない（通過後である）ため分離板先端部１７ｅが浮き上がった分だけギャップＧが広がってしまう。

これは分離板（突き当て部材１７ｃ）の当接部１８から分離板の先端１７ｅまでの距離が長いほど、付着物が当接部１８と先端部１７ｅを通過する時間差（時刻差）が大きくなり、定着ベルト１５Ａに対する分離板１７の追従性が悪くなることを意味している。

この不都合に対する改善案として、上述説明で挙げた距離Ｌｘを短くすることが考えられる。距離Ｌｘを短くするためには、当接部１８を分離板先端１７ｅに近づけなければならず、そのためには突き当て部材１７ｃの肉厚Ｔｔを薄くして当接部１８を分離板先端側にずらす（シフトする）必要がある。

図３に示す構成において突き当て部材の肉厚Ｔｔは2mm以上で当接部から分離板先端までの距離が6mm以上とした構成の場合について、定着装置を稼動させた状態で分離板先端の挙動を観察したところ、定着ベルト１５Ａの凹凸と分離板先端の挙動が一致していないことが確認できた。これに対して図４のように突き当て部材１８の肉厚Ｔｔを2mm以下の薄肉部材を用い、当接部から分離板先端までの距離を6mm以下とした構成においては定着装置を稼動させて分離板先端の挙動を観察したところ、定着ベルト１５Ａの凹凸と分離板先端の挙動はほぼ一致することが確認できた。

さらに突き当て部材１８の肉厚を薄くしていったところ、1mm未満の肉厚の場合には分離板のベース部材１７ａの下端部１７ｆが定着ベルト１５Ａの表面に当たってしまい定着ベルト１５Ａを傷つけてしまうため使用不可能になってしまうことも確認できた。

以上の実験より、突き当て部材１７ｃの肉厚Ｔｔを1mm以上、2mm以下とし、当接部１８から分離板先端１７ｅまでの距離を6mm以下とすることで定着ベルト表面の凹凸に対する分離板先端１７ｅの追従性をより高めることが可能となることがわかる。

このように、分離機構１７を、分離板と、分離板を保持するベース部材と、該ベース部材に定着回転体側で取付けられて前記定着回転体の表面に当接して前記分離板の先端位置を規定する突き当て部材で構成し、突き当て部材の厚さを選択することで前記定着回転体と前記分離板の当接位置と分離板の先端との距離を6mm以下に近づけつことができ、分離板先端の追従性をより高めることができる。

〔第２実施形態〕
上述の第１実施形態においては、定着ベルト表面に経時で発生する凹凸に対し、突き当て部材と定着ベルトの当接部から分離板先端までの距離を短くすることで追従性を高めているが、定着ベルト表面の凹凸が極端に大きくなっている場合には分離板はその凹凸が当接部を通過する際に跳ね上げられてしまい、定着ベルトから完全に離れてしまう事態も考えられる。

そこで、第２実施の形態では更に適宜の加圧手段を用いることで積極的に分離板を加圧する。加圧手段としては周知のねじりコイルばねや圧縮ばね等が挙げられる。ねじりコイルばねはスペースを有効に活用でき、また圧縮ばねはコストがかからないといった利点がある。図示は省略するが、図２に示したと同一の構成に加えて、分離板１７が図２において時計回りに付勢されるように、例えばねじりコイルバネを加圧手段として適宜の不動の固定側部材と分離板１７の適宜の部位との間に張設する。この様に構成することで定着ベルトに顕著な凹凸がありこの部位が分離板１７の当接部１８を通過した場合にも分離板全体が跳ね上げられることなく、その先端部１７ｅが確実に定着ベルト１５Ａに追従するようになり、長期間稼働した場合でも経時的な変化なく長期にわたってベルト表面と分離板先端のギャップを所望の量に管理することができる。

また、加圧力に関しては分離板ベースの両端部に同一特性のねじりコイルばねを取り付けた場合の分離板先端部のばたつき具合（追従性）を測定した結果を参考資料1として図５に表で示す。この表から判るように、片側500mN（合計1000mN）では弱過ぎるため分離板が0.05mm程度跳ね上げられる場合がある。しかし、加圧力を片側1000mN（合計2000mN）以上とした場合には、分離板１７が跳ね上げられることがほとんどなくなり、一段と追従性が向上することがわかる。

〔第３実施形態〕
上述第２の実施形態では、ベルト表面に経時で発生する凹凸に対して分離板先端を適切に追従させるために分離板を加圧する方式について説明した。このように、分離板を加圧することで追従性は向上するが、その反面定着ベルト１５Ａとの摩擦が大きくなる結果、突き当て部材１７ｃの経時での磨耗が加速することが懸念される。

この不都合を回避するための、第３の実施形態では、突き当て部材１７ｃの材質として、耐磨耗性を有する材料を選定する。このような耐磨耗性材料としては、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やテフロン（登録商標）含有材や含油材等が挙げられる。

次に、本発明に係る画像形成装置は、以上説明したような本発明の定着装置を用いて構成されるもので、定着装置部分で既に説明したように適切な用紙の分離ができ定着回転体への巻き付きの発生を未然に防止することができる画像形成装置が得られる。

以上の実施の形態では、定着回転体として定着ベルトを例に定着装置を説明したが、本発明では定着回転体が定着フィルムや定着ローラの場合であっても全く同様に適用することができる。加圧回転体についても加圧ローラ以外にも加圧ベルト方式、加圧シートを用いることが考えられる。

本発明に係る画像形成装置の概略構成例を示す垂直断面図である。 本発明に係る定着装置の第１の実施形態を示す要部拡大図である。 実施の形態における突き当て部材と定着ベルトの当接部分近傍の拡大図である。 実施の形態における突き当て部材と定着ベルトの当接部分近傍の拡大図である。 本発明の実施の形態の構成における分離板先端部の追従性を示す実験値の表である。

符号の説明

１…画像形成装置本体
２…作像手段
３…給送手段
４…定着装置
５…感光体
６…帯電装置
７…レーザ書き込みユニット
８…現像装置
９…転写装置
１０…クリーニング装置
１１…カセット
１２…給送ローラ
１３…レジストローラ対
１４…トレイ
１５Ａ…定着ベルト（定着回転体）
１５Ｂ，１５Ｃ…ガイドローラ
１６…加圧ローラ（加圧回転体）
１７…分離板
１７ａ…ベース部材
１７ｂ…（回転中心）軸
１７ｃ…突き当て部材
１７ｄ…分離板表層部材
１７ｅ…分離板先端
１７ｆ…（ベース部材１７ａの）最下端部
１８…突き当て部材の当接部（当接位置）
Ｇ…ギャップ寸法
Ｐ…記録媒体（用紙）
Ｔｔ…突き当て部材の肉厚

Claims (6)

1. 記録媒体を、定着回転体とこの定着回転体に対向する加圧回転体により加熱・圧接して画像を定着させるニップ部の下流に用紙分離機構を備えてなる定着装置において、
   前記用紙分離機構を、分離板と、分離板を保持するベース部材と、該ベース部材に定着回転体側で取付けられて前記定着回転体の表面に当接して前記分離板の先端位置を規定する突き当て部材で構成し、
   前記突き当て部材の厚さを選択することで前記定着回転体と前記突き当て部材の当接位置と分離板の先端との距離を6mm以下に近づけたことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１記載の定着装置において、前記突き当て部材の厚さを1mm以上、2mm以下とすることで、前記定着回転体と前記突き当て部材の当接位置を分離板の先端に6mm以下に近づけたことを特徴とする定着装置。
3. 請求項１または２記載の定着装置において、前記分離板を2000mN以上で加圧する加圧手段を具備したことを特徴とした定着装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の定着装置において、前記分離板の先端部に取り付けられた突き当て部材は耐磨耗性を有する材料により形成されていることを特徴とした定着装置。
5. 請求項４記載の定着装置において、前記突き当て部材を、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド），テフロン（登録商標）含有材，含油材のいずれかの材質により形成し、耐磨耗性を具備させたことを特徴とする定着装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の定着装置を用いて構成されたことを特徴とする画像形成装置。
   
   

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