JP2006184825A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ローラのニップ位置に対する搬送ガイドの位置精度、および分離爪先端に対する搬送ガイドの位置精度を、容易に高くすることができる定着装置を提供する。
【解決手段】この定着装置１は、用紙に転写されたトナー像を用紙に定着させるための定着ローラ３と、定着ローラ３から用紙を分離するための分離機構４とを有する。分離機構４は、先端が定着ローラ３の周面に接する分離爪１０と、分離爪１０を保持する保持部１６および分離爪１０の先端から所定距離下がった位置から後方側へと用紙を案内するためのガイドリブ１５を有するホルダ１２と、分離爪１０およびホルダ１２を回動自在に支持する支持軸１４とを含む。
【選択図】 図２

Description

この発明は、画像形成装置に用いられる定着装置に関する。

画像形成装置では、感光体ドラムの表面に静電潜像が形成され、この静電潜像がトナーで現像されてトナー像にされ、さらにこのトナー像が用紙に転写されて出力画像が得られる。そして、用紙に転写されたトナー像は、定着装置により用紙に定着される。
定着装置は、用紙を加熱する定着（ヒート）ローラと、この定着ローラとニップを形成し、用紙を定着ローラに押しつける加圧（プレス）ローラとを備えている。定着ローラに押しつけられ加熱された用紙は、定着ローラに付着したまま、定着ローラと加圧ローラとのニップ位置から送り出され、定着ローラに巻き付くことがある。これを防止するため、定着装置には、定着ローラから用紙を分離するための分離爪が設けられている。分離爪は、定着ローラから分離した用紙を後方側へと案内する役割も有している。

ここで、分離爪の先端がニップ位置出口から遠く（たとえば、５ｍｍ以上）で定着ローラの周面に接触していると、ニップ位置出口から分離爪の先端まで用紙が搬送されるまでに、用紙上のトナーと定着ローラとの結着力が高まり、用紙を分離することが困難になる。また、この場合、用紙を分離できたとしても、用紙に形成された画像において、トナーの融け方のムラによる縞模様が生じたり、色や画質が所定のものからずれたりする。

これらの不具合は、分離爪をニップ位置に近接して（たとえば、ニップ位置出口から１ｍｍ〜４ｍｍの距離で）定着ローラの周面に接触させ、加熱された用紙を早期に定着ローラから分離することにより解消することができる。
特開２００３−２４１５５７号公報

ところで、分離爪により、用紙を分離するととともに、分離された用紙をガイドすると、用紙に形成された画像に、分離爪による引っ掻き傷が生ずることがある。これは、分離爪が定着ローラに接触していることにより高温になり、分離爪と接触した用紙上のトナーが融けるからである。
この問題を解消するためには、分離爪により定着ローラから分離した用紙を、分離爪とは別に設けられ、分離爪より低い温度に保持された搬送ガイド上に、用紙の分離位置である分離爪の先端から短い距離で導く（スイッチする）ことが考えられる。

しかしながら、ニップ位置に近接した部分では、定着ローラと加圧ローラとの間隙が狭くなっている。したがって、分離爪をニップ位置に近接して定着ローラの周面に接触させ、かつ、搬送ガイドを分離爪の先端に近接して配置するためには、定着ローラと加圧ローラとの間の狭い空間に、分離爪および搬送ガイドを配置する必要がある。このため、ニップ位置に対する分離爪および搬送ガイドの位置精度や、分離爪先端に対する搬送ガイドの位置精度が低いと、このような構成を実現することができない。

そこで、この発明の目的は、定着ローラのニップ位置に対する搬送ガイドの位置精度を容易に高くすることができる定着装置を提供することである。
この発明の他の目的は、分離爪先端に対する搬送ガイドの位置精度を容易に高くすることができる定着装置を提供することである。

上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、用紙に転写されたトナー像を用紙に定着させるための定着ローラと、上記定着ローラから用紙を分離するための分離手段とを有する定着装置であって、上記分離手段は、先端が上記定着ローラの周面に接する分離爪と、上記分離爪を保持する保持部および上記分離爪の先端から所定距離下がった位置から後方側へと用紙を案内するためのガイドリブを有するホルダと、上記分離爪および上記ホルダを回動自在に支持する支持軸とを含むことを特徴とする定着装置である。

この発明によれば、分離爪とホルダとは、共通の支持軸に支持されている。そして、用紙を案内するためのガイドリブ（搬送ガイド）は、ホルダに設けられている。このため、分離爪の先端に対するガイドリブの位置精度を高くすることができる。これにより、分離爪の先端が、ニップ位置に近接して定着ローラに接触され、かつ、分離爪の先端から短い距離下がった位置から後方側へ用紙を案内するようにガイドリブが配置された構造を実現することができる。

また、このような分離手段を、分離爪の先端が定着ローラの周面の所定の位置に接するように配置すると、ガイドリブも定着ローラに対して高い位置精度で配置され、たとえば、ガイドリブが定着ローラや加圧ローラに接触しないようにすることができる。
ホルダと分離爪とは、別体とすることができる。この場合、分離爪が定着ローラとの接触により高温になった場合でも、ホルダのガイドリブが、分離爪より低い温度に保持されるようにすることができる。これにより、分離爪により定着ローラから分離された用紙を、分離爪から短い距離で、より低い温度に保持されたガイドリブ上に導き（スイッチし）、用紙に形成された画像に引っ掻き傷が生じないようにすることができる。

以上のように、分離爪は、ガイドリブ（ホルダ）より高温になるので、ガイドリブより高い耐熱性を有する材料からなることが好ましい。
請求項２記載の発明は、上記ホルダは、上記分離爪の後方に当接して、上記分離爪の先端と上記ガイドリブの先端との距離が上記所定距離以下にならないように規制する規制面を備え、上記ホルダーを上記定着ローラに近付けるように付勢する弾力付勢手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の定着装置である。

この発明によれば、ホルダが弾力付勢手段により定着ローラに近付くように付勢されると、ホルダの規制面が分離爪の後方に当接し、弾力付勢手段からの弾力がホルダを介して分離爪に伝えられる。これにより、分離爪が、ホルダと同じ方向に付勢され、ホルダが分離爪に押しつけられ、かつ、分離爪の先端が定着ローラの周面に押しつけられた状態となる。

また、分離爪の先端とガイドリブの先端との距離は、規制面により、上記所定の距離以下にならないようにされているので、ホルダが分離爪に押しつけられた状態では、分離爪の先端とガイドリブの先端との距離は、上記所定の距離に保たれる。このように、この発明によれば、簡単な構成で、分離爪先端に対するガイドリブ（搬送ガイド）の位置精度を高くして、分離爪の先端（分離位置）から短い距離にガイドリブを配置することができる。

ここで、「ガイドリブの先端」とは、分離手段において、用紙を案内する部材が分離爪からガイドリブへと切り替わる部分に相当するガイドリブ上の部分をいうものとする。
請求項３記載の発明は、上記分離爪の先端は、上記定着ローラのニップ位置出口から所定の短距離の位置に接しており、その距離をＡとしたとき、上記分離爪の先端から上記所定距離下がった上記ガイドリブの先端までの距離Ｂは、Ｂ≦２×Ａを満たす関係であることを特徴とする請求項１または２記載の定着装置である。

この発明によれば、ガイドリブが上記の関係を満たすように配置されていることにより、用紙に形成された画像に引っ掻き傷が生じることを効果的に防止することができる。
上記距離Ａは、１ｍｍ〜４ｍｍに設定されていることが好ましい。この場合、加熱された用紙を早期に定着ローラから分離させることが可能になり、用紙に形成された画像において、トナーの融け方のムラによる縞模様が生じたり、色や画質が所定のものからずれたりすることを防止できる。

ガイドリブは、たとえば、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリイミド(PI)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)などの耐熱性樹脂からなっていてもよい。この場合、ガイドリブは良好な耐熱性を有することができる。
また、上記ガイドリブは、請求項４記載のように、少なくともその表面がふッ素樹脂で構成されていてもよい。この場合、ガイドリブは、良好な耐熱性を有することができるとともに、用紙に対する摩擦係数を低くすることができる。ふッ素樹脂としては、たとえば、四ふッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体(PFA)、四ふッ化エチレン樹脂(PTFE)などを挙げることができる。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る定着装置の構造を示す断面図である。この定着装置１は画像形成装置に用いられ、画像形成装置の現像装置により用紙Ｐに形成されたトナー像を、用紙Ｐに定着させることができる。
この定着装置１は、筐体２と、筐体２内に配置された定着（ヒート）ローラ３、分離機構４および搬送ローラ５と、筐体２外に配置された加圧（プレス）ローラ６および搬送ローラ７とを備えている。定着ローラ３、加圧ローラ６および搬送ローラ５，７は、図１において紙面に垂直な方向に互いに平行に延びている。定着ローラ３と加圧ローラ６とはニップを形成しており、搬送ローラ５と搬送ローラ７とはニップを形成している。

この実施形態では、定着ローラ３は加圧ローラ６の上方に配置されている。また、加圧ローラ６は、少なくともその周面近傍が定着ローラ３より柔らかい材料からなり、定着ローラ３は、加圧ローラ６にわずかにめり込んだ状態で接している。
定着ローラ３の内部にはヒータが備えられており、トナー像が形成された用紙Ｐとの接触により、用紙Ｐ上のトナーを溶融することができる。

この定着装置１が備えられた画像形成装置において、一方表面にトナー像が形成された用紙Ｐが、現像装置が配置された用紙搬送方向上流側（搬送ローラ５，７と反対側）から、定着装置１の定着ローラ３および加圧ローラ６によるニップ部８に導入され、搬送ローラ５，７によるニップ部９に向けて送り出されるようになっている（用紙Ｐの搬送方向を、図１に矢印Ｃで示す。）。用紙Ｐは、トナー像が形成された面が定着ローラ３に接触する向きで、ニップ部８に導入される。

ニップ部８では、用紙Ｐは、加圧ローラ６により定着ローラ３に押しつけられながら、定着ローラ３により加熱され、用紙Ｐ上のトナーが溶融する。溶融したトナーは、用紙Ｐが定着ローラ３から分離すると冷却されて固化し、用紙Ｐ上に定着する。
分離機構４は、分離爪１０（図１では、分離機構４において、分離爪１０のみに斜線を付している。）を備えている。分離爪１０は、くさび形の断面形状を有する先端部を有しており、この先端部は、ニップ部８に対して用紙Ｐ搬送方向下流側において、定着ローラ３の周面（この実施形態では、斜め下方を向く面）に接触している。用紙Ｐがニップ部８を通過した後、定着ローラ３から分離しなかった場合、分離爪１０の先端（定着ローラ３との接触部）が、用紙Ｐの先端側から用紙Ｐと定着ローラ３との間に挿入され、用紙Ｐが定着ローラ３から分離されるようになっている。

分離機構４は、定着ローラ３の長手方向に沿って、複数個設けられていてもよく、１個のみが、たとえば、定着ローラ３の長手方向中間部に１つ設けられていてもよい。
図２は、定着ローラ３、加圧ローラ６および分離機構４の構造を示す側面図であり、図３は、その平面図である。
分離機構４は、分離爪１０を収容するホルダ１２を備えている。ホルダ１２と分離爪１０とは、定着ローラ３とほぼ平行に延びる共通の支持軸１４のまわりに回動自在に支持されている。ホルダ１２は、平板状で互いにほぼ平行に対向配置された２つのガイドリブ１５と、これら２つのガイドリブ１５の間を連結している筒状の保持部１６とを有している。ガイドリブ１５と保持部１６とは、一体に形成されている。

保持部１６の軸とガイドリブ１５とは、ほぼ直交している。保持部１６には、支持軸１４が挿通されている。したがって、支持軸１４とガイドリブ１５とは、ほぼ垂直になっている。支持軸１４に直交する方向から見て、分離爪１０は、２つのガイドリブ１５の間に配置されている（図３参照）。
ガイドリブ１５（ホルダ１２）は、少なくともその表面がふッ素樹脂、たとえば、四ふッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体(PFA)や四ふッ化エチレン樹脂(PTFE)で構成されており、良好な耐熱性を有するとともに、用紙Ｐに対して低い摩擦係数を有する。

分離爪１０は、定着ローラ３の周面に接触する先端Ｔを有する第１部材１１と、支持軸１４のまわりに回動自在に支持され、第１部材１１に対する位置が固定された第２部材１３とを有している。第１部材１１および第２部材１３は、いずれも平板状の形状を有しており、ガイドリブ１５とほぼ平行な姿勢で支持軸１４に支持されている。
ホルダ１２および分離爪１０は、これらが相対的に移動（回動）しても、分離爪１０の先端Ｔが常にホルダ１２の外にあるような大きさおよび形状を有している。第１部材１１は、全体が、ガイドリブ１５に用いられているものより高い耐熱性を有するふッ素樹脂からなるか、または、少なくともその表面が、ガイドリブ１５に用いられているものより高い耐熱性を有するふッ素樹脂からなる。たとえば、ガイドリブ１５がPPSからなるときは、第１部材１１は、その表面がPFAでコーティングされている。

ホルダ１２は、二つのガイドリブ１５の間にガイドリブ１５にほぼ垂直に設けられた平板状の規制部１７を有している。規制部１７は、ガイドリブ１５と一体に形成されている。規制部１７は、分離爪１０の後方（第１部材１１に対して定着ローラ３と反対側）に当接する規制面１８を有している。
ガイドリブ１５には係止部１９が形成されており、この係止部１９には、つる巻きバネ２０の一端が係止されている。つる巻きバネ２０の他端は、定着装置１の筐体２に設けられた係止部２ａに係止されている。つる巻きバネ２０の弾力により、ホルダ１２は、規制部１７の規制面１８が分離爪１０に押しつけられる方向に付勢される。つる巻きバネ２０の弾力は、規制面１８を介して分離爪１０に伝えられ、分離爪１０は、その先端Ｔが定着ローラ３の周面に押しつけられるように付勢される。

図４は、ニップ部８および分離爪１０の先端Ｔ付近を拡大して示す側面図である。
つる巻きバネ２０の弾力により分離爪１０（第１部材１１）の先端Ｔが定着ローラ３の周面に接触している状態で、先端Ｔは、ニップ部８の用紙Ｐ排出側（先端Ｔ側）の端部（以下、「ニップ位置出口」という。）Ｅから距離Ａの位置にある。距離Ａは、１ｍｍ〜４ｍｍに設定されている。

これにより、ニップ部８を通過した用紙Ｐが、ニップ位置出口Ｅから出ても定着ローラ３から分離しない場合、用紙Ｐは、ニップ位置出口Ｅから１ｍｍ〜４ｍｍの短い距離で定着ローラ３から分離される。このため、加熱された用紙Ｐを早期に定着ローラ３から分離させることが可能になり、用紙Ｐに形成された画像において、トナーの融け方のムラによる縞模様が生じたり、色や画質が所定のものからずれたりすることを防止できる。

定着ローラ３や加圧ローラ６の軸に平行に見て、分離爪１０は、その先端Ｔ付近の部分のみがホルダ１２の外にあり、分離爪１０の他の部分はホルダ１２内（２つのガイドリブ１５の間）にある。このため、分離爪１０（第１部材１１）により定着ローラ３から分離された用紙Ｐは、先端Ｔ付近では、分離爪１０（第１部材１１）に案内されるが、先端Ｔから所定の距離Ｂ下がった位置から後方側へは、ガイドリブ１５により案内される。すなわち、用紙Ｐ搬送方向に沿って、用紙Ｐを案内する部材が、分離爪１０からガイドリブ１５にスイッチされる。

以下、分離機構４において、用紙Ｐを案内する部材が分離爪１０からガイドリブ１５へと切り替わる部分に相当するガイドリブ１５上の部分を、「ガイドリブの先端Ｓ」という。
規制面１８が分離爪１０に当接することにより、分離爪１０の先端Ｔとガイドリブ１５の先端Ｓとの間の距離は、上記距離Ｂ以下にならないようにされている。また、つる巻きバネ２０の弾力により、規制面１８が分離爪１０に押しつけられていることにより、先端Ｔと先端Ｓとの距離は、上記距離Ｂに保たれる。

距離Ｂは、距離Ａとの関係で、以下の数式（１）の条件を満たすように設定されている。
Ｂ≦２×Ａ （１）
また、ホルダ１２と分離爪１０とは別体であるので、分離爪１０が定着ローラ３との接触により高温になった場合でも、ホルダ１２のガイドリブ１５は、分離爪１０より低い温度に保持される。たとえば、定着ローラ３の温度が約１９０℃のとき、定着ローラ３に接する分離爪１０は、たとえば、約１８０℃程度になるが、ガイドリブ１５は、たとえば、１２５℃程度の低い温度となる。

これにより、分離爪１０により定着ローラ３から分離された用紙Ｐを、分離爪１０から短い距離で、より低い温度に保持されたガイドリブ１５上に導き、用紙Ｐに形成された画像に引っ掻き傷が生じないようにすることができる。この効果は、距離Ｂが上記数式（１）の関係を満たすことにより、良好に奏することができる。
分離爪１０とガイドリブ１５とが、共通の支持軸１４に支持されていることにより、簡単な構成で、分離爪１０の先端Ｔに対するガイドリブ１５の位置精度が高くなっている。これにより、先端Ｔが、上述のようにニップ位置出口Ｅから短い距離Ａで定着ローラ３に接触し、かつ、先端Ｔから短い距離Ｂだけ下がった位置から後方側へ用紙Ｐを案内するようにガイドリブ１５が配置された構造が実現されている。

また、このような分離機構４を、先端Ｔが定着ローラ３の周面の所定の位置に接するように配置すると、ガイドリブ１５も定着ローラ３に対して高い位置精度で配置され、たとえば、ガイドリブ１５が定着ローラ３や加圧ローラ６に接触しないようにすることができる。
さらに、この定着装置１は、以下の特徴を有する。

図４において、直線Ｄ１は、ニップ部８の入り口Ｉとニップ位置出口Ｅとを結ぶ線分Ｄ０に平行で、かつ、先端Ｔと定着ローラ３の周面とが接触する点を通る直線である。また、直線Ｄ２は、線分Ｄ０に平行で、かつ、ガイドリブ１５のうち定着ローラ３に最も近い点Ｆを通る直線である。直線Ｄ１と直線Ｄ２との距離Ｌ１は、線分Ｄ０と直線Ｄ１との距離Ｌ２以下である。

また、先端Ｔと定着ローラ３の周面とが接触する点と、ガイドリブ１５のうち定着ローラ３に最も近づく点Ｆとの距離Ｌ３は、ニップ位置出口Ｅから先端Ｔと定着ローラ３の周面とが接触する点までの定着ローラ３の周面に沿う距離Ｌ４以下である。
図２において、定着ローラ３の中心と加圧ローラ６の中心（中心軸）６ａとを結ぶ線分Ｄ４と、定着ローラ３の中心（中心軸）３ａとニップ位置出口Ｅとを結ぶ線分Ｄ５とがなす角度θ１は、定着ローラ３の中心（中心軸）３ａと先端Ｔが定着ローラ３に接触する点とを結ぶ線分Ｄ６と線分Ｄ５とがなす角度θ２より小さい。

図３を参照して、第１部材１１およびガイドリブ１５に垂直な方向（第１部材１１およびガイドリブ１５付近での用紙Ｐの面内方向）に関して、第１部材１１とガイドリブ１５とは、近接して配置されていることが好ましい。この実施形態では、第１部材１１とガイドリブ１５との間隔（以下、「爪〜ガイド間隔」という。）は、５ｍｍ以内にされている。

ここで、爪〜ガイド間隔は、以下の基準により測定される距離である。第１部材１１の厚さ方向に沿い、かつ、第１部材１１における用紙Ｐの案内面２１（図４参照）に垂直な断面において、案内面２１が平坦であるときは、第１部材１１のガイドリブ１５に対向する面２２，２３が、爪〜ガイド間隔測定の基準とされ、案内面２１が搬送される用紙Ｐ側に凸（たとえば、案内面２１付近で第１部材１１の断面が三角形）の場合は、最も当該用紙Ｐ側に突出している部分（図３に、その位置を一点鎖線Ｐ１で示す。）が、爪〜ガイド間隔測定の基準とされる。

面２２，２３が基準とされるときは、２つのガイドリブ１５のうち、面２２，２３にそれぞれ対向しているガイドリブ１５までの距離を爪〜ガイド間隔とする。
また、ガイドリブ１５の厚さ方向に沿い、かつ、ガイドリブ１５における用紙Ｐの案内面２４（図４参照）に垂直な断面において、案内面２４が平坦であるとき、ガイドリブ１５の第１部材１１と反対側の面２５，２６が、爪〜ガイド間隔測定の基準とされ、案内面２４が搬送される用紙Ｐ側に凸（たとえば、案内面２４付近でガイドリブ１５の断面が円弧状または三角形）の場合は、最も当該用紙Ｐ側に突出している部分（図３に、その位置を一点鎖線Ｐ２，Ｐ３で示す。）が、爪〜ガイド間隔測定の基準とされる。

この分離機構４では、以上のようにして測定された爪〜ガイド間隔が最大の部分でも、５ｍｍ以下になるように設計されている。
以上は、本発明の実施形態の一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば、上記の実施形態では、距離Ａは、１ｍｍ〜４ｍｍに設定されているが、定着ローラ３の温度や用紙Ｐの搬送速度（定着ローラ３の周速）などにより、１ｍｍ未満に、または４ｍｍより大きな値に設定することができ、これに応じて、距離Ｂを適当な値に設定することができる。

ガイドリブ１５（ホルダ１２）は、ふッ素樹脂に限られず、たとえば、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリイミド(PI)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)などの耐熱性樹脂からなっていてもよい。この場合でも、ガイドリブ１５は良好な耐熱性を有することができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

本発明の一実施形態に係る定着装置の構造を示す断面図である。 定着ローラ、加圧ローラおよび分離機構の構造を示す側面図である。 定着ローラ、加圧ローラおよび分離機構の構造を示す平面図である。 ニップ部および分離爪の先端付近を拡大して示す側面図である。

符号の説明

１ 定着装置
３ 定着ローラ
４ 分離機構
１０ 分離爪
１４ 支持軸
１２ ホルダ
１５ ガイドリブ
１６ 保持部
１８ 規制面
２０ つる巻きバネ
Ａ ニップ位置出口と分離爪の先端との距離
Ｂ 分離爪の先端とガイドリブの位置との距離
Ｅ ニップ位置出口
Ｓ ガイドリブの先端
Ｔ 分離爪の先端

Claims (4)

1. 用紙に転写されたトナー像を用紙に定着させるための定着ローラと、
   上記定着ローラから用紙を分離するための分離手段とを有する定着装置であって、
   上記分離手段は、
   先端が上記定着ローラの周面に接する分離爪と、
   上記分離爪を保持する保持部および上記分離爪の先端から所定距離下がった位置から後方側へと用紙を案内するためのガイドリブを有するホルダと、
   上記分離爪および上記ホルダを回動自在に支持する支持軸とを含むことを特徴とする定着装置。
2. 上記ホルダは、上記分離爪の後方に当接して、上記分離爪の先端と上記ガイドリブの先端との距離が上記所定距離以下にならないように規制する規制面を備え、
   上記ホルダーを上記定着ローラに近付けるように付勢する弾力付勢手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 上記分離爪の先端は、上記定着ローラのニップ位置出口から所定の短距離の位置に接しており、その距離をＡとしたとき、上記分離爪の先端から上記所定距離下がった上記ガイドリブの先端までの距離Ｂは、
   Ｂ≦２×Ａを満たす関係であることを特徴とする請求項１または２記載の定着装置。
4. 上記ガイドリブは、少なくともその表面がふッ素樹脂で構成されていることを特徴とする請求項３記載の定着装置。

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