JP2007071955A - 定着装置、画像形成装置、および記録シート剥離方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録シートを加熱部材、及び加圧部材から非接触で確実に剥離する定着装置と、このような定着装置を有する画像形成装置、及び定着装置における記録シートの剥離方法を提供すること。
【解決手段】 加熱手段を有する回転体１と、前記回転体１に対向する回転体２とを設け、前記二つの回転体により形成されるニップ部にて未定着トナー画像を担持した記録シートを搬送して、前記トナー画像を前記記録シートに定着する定着装置であって、前記回転体１と前記回転体２とで形成されるニップ部の搬送方向の断面形状を、前記回転体２から前記回転体１に向かって凸状に形成して、圧縮気体の吐出により前記回転体２から前記記録シートを剥離する剥離手段を設けたことを特徴とする定着装置。
【選択図】 図４

Description

本発明は、電子写真技術による複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

電子写真技術による画像形成装置には、トナー画像を担持した記録シートを、対向するローラ、あるいはベルト等により加圧加熱しながら搬送して、トナー画像を記録シートに定着する定着装置が広く用いられている。

このような定着装置は、内部にヒータを有するローラ状の加熱部材、又は適宜な加熱手段に巻き回された加熱ベルトのような加熱部材に、ローラ状又は複数のローラに巻き回されたベルト状の加圧部材を対向させて配置し、これらの二つの部材の間にトナー画像を担持した記録シートを挟み、加圧加熱しながら搬送して定着処理を施すものである。

このような方式の定着装置においては、記録シート上に形成された未定着のトナー画像が前記加熱部材の表面に直接接触するため、溶融したトナーの粘性により記録シートが加熱部材に貼り付き、記録シートが加熱ローラから剥離しない、いわゆる巻き付き事故を起こす可能性がある。

このような問題を回避するために、金属又は耐熱性の樹脂で作られる剥離爪を設け、この剥離爪の先端を加熱部材の周面に当接するように配置して、加熱部材に巻き付いた記録シートの先端部を周面から剥離する剥離爪方式と呼ばれる方法が広く採用されるようになった。

図１は、剥離爪を備えた定着装置の概念図である。

定着装置７は、内部にヒータを有する加熱部材である加熱ローラ７１（回転体１）、加圧部材である加圧ローラ７２（回転体２）、剥離爪７３等から構成されている。

トナー画像を担持した記録シートＰの先端は、図に示される矢印ａの方向から、加熱ローラ７１、及び加圧ローラ７２により作られるニップ部Ｎに送られる。ニップ部Ｎにおいて加圧加熱されたトナー画像は記録シートＰに定着され、ニップ部Ｎの接線方向である矢印ｂの方向に送り出されることが望ましいが、溶融したトナーの粘着性により、矢印ｃのように加熱ローラの周面に沿って進む場合もある。このような場合に対応するために、加熱ローラ７１の周面に当接する剥離爪７３を設けて、記録シートＰの先端と加熱ローラとの間に剥離爪７３の先端が入り込むように構成して、記録シートＰの先端を加熱部材７１から剥離する。

しかしながら、剥離爪方式においては、剥離爪を常に加熱部材の周面に当接させるために、剥離爪には小さな押圧力がかけられている。このため、剥離爪の先端部、及び加熱部材の周面は摩耗すると共に、時には、加熱部材の周面の付着物が剥離爪の先端に堆積して、これが原因となり加熱部材の周面に傷を発生させる場合もある。

このような不都合を軽減するために、剥離爪の代わりに剥離シートを用い方法も多く採用されているが、この方法においても剥離シートが記録シートの画像面に接触することから、画像乱れや、光沢ムラ等の画像品質の低下をもたらすという不都合がある。

上述したような不都合に対応するために、記録シートを加熱部材の周面から剥離するための剥離爪や剥離シートの様な記録シートに接触する部材を設けずに、エアーポンプ、空気開閉弁、空気ガイド部材等からなるエアーパッファを設けて、予め設定したタイミングで加熱部材に貼り付いている記録シートの先端部に空気を吹き付ける方法を採用した定着装置も登場するようになった（例えば特許文献１参照）。

しかし、このエアーパッファによる加熱ローラからの剥離方法は、剥離爪による方法に比較して、剥離性能を発揮させるための条件が微妙であり、特にトナー画像が記録シートの先端部まで存在する場合には、記録シートの先端が加熱ローラの周面に密着してしまうことが多いことから、剥離が完全に行われない場合もある。
特開２００５−４９６４７号公報（第１頁）

本発明は、上述したような状況に鑑みてなされたもので、その目的は、記録シートを加熱部材、及び加圧部材から非接触で確実に剥離する定着装置と、このような定着装置を有する画像形成装置、及び定着装置における記録シートの剥離方法を提供することにある。

上記課題は以下の項目を実現することにより達成される。
（１） 加熱手段を有する回転体１と、前記回転体１に対向する回転体２とを設け、前記二つの回転体により形成されるニップ部にて未定着トナー画像を担持した記録シートを搬送して、前記トナー画像を前記記録シートに定着する定着装置であって、
前記回転体１と前記回転体２とで形成されるニップ部の搬送方向の断面形状を、前記回転体２から前記回転体１に向かって凸状に形成して、
圧縮気体の吐出により前記回転体２から前記記録シートを剥離する剥離手段を設けたことを特徴とする定着装置。
（２） 前記圧縮気体の吐出がパルス状であることを特徴とする（１）に記載の定着装置。
（３） 前記剥離手段は、前記圧縮気体の吐出方向を前記回転体２の表面に導く吐出ガイド部材を有することを特徴とする（１）、又は（２）に記載の定着装置。
（４） 前記記録シートは、前記回転体１から前記ニップ部の搬送方向の断面形状と、前記記録シートの剛性とを利用して剥離されることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか一項に記載の定着装置。
（５） （１）〜（４）のいずれか一項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
（６） 加熱手段を有する回転体１と、前記回転体１に対向する回転体２とを設け、前記二つの回転体により形成されるニップ部にて未定着トナー画像を担持した記録シートを搬送して、前記トナー画像を前記記録シートに定着する定着装置における前記記録シートの前記二つの回転体からの剥離方法であって、
前記記録シートを、前記回転体２から前記回転体１に向かって凸状に形成したニップ部の搬送方向の断面形状と、前記記録シートの剛性とを利用して前記回転体１から剥離し、
前記回転体２からは圧縮気体の吐出により剥離することを特徴とする定着装置の記録シート剥離方法。

本発明によれば、剥離部材による回転体１、及び回転体２への損傷の恐れが無く、且つ、記録シートを両回転体から確実に剥離できる定着装置、及び定着装置における記録シートの剥離方法が提供される。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図２は、複写機、ファクシミリ、プリンタの機能を有する、通称、複合機と呼ばれるデジタル式の画像形成装置Ｇの概略構成図である。

画像形成装置Ｇは、本体の上部に自動原稿送り装置ＡＤＦを有し、本体は、画像読み取り手段１、画像書き込み手段２、画像形成手段３、操作表示手段４、給紙手段５、排紙再給紙手段６、および、定着装置７、制御手段Ｃ等から構成されている。

自動原稿送り装置ＡＤＦは、原稿載置台１１に載置された原稿を原稿剥離手段１２によって一枚ずつ原稿搬送手段１３に送り出し、原稿搬送手段１３は送られた原稿を原稿排紙手段１４に搬送し、原稿排紙手段１４は送られた原稿を原稿排紙台１５に排紙する。原稿画像は原稿搬送路に設けられた、画像読み取り手段１の原稿画像読み取り位置であるスリット２１にて読み取りがなされる。

原稿両面の画像を読み取る場合には、一対のローラを有する原稿反転手段１６によって、第１面を読み取られた原稿が表裏反転されて、再度、原稿搬送手段１３に送り出されることにより第２面の読み取りがなされる。読み取りが終了した原稿は原稿排紙台１５に排紙される。

画像読み取り手段１は、原稿画像を読み取って画像データを得るための手段であり、スリット２１の位置にて、ランプ２３１により光照射された原稿画像を第１ミラーユニット２３と、第２ミラーユニット２４と、結像レンズ２５とによりライン状のＣＣＤである撮像素子２６に結像させている。撮像素子２６から出力された信号は、制御手段Ｃ１の画像処理部においてＡ／Ｄ変換され、シェーディング補正、画像圧縮等の処理がなされてメモリＭに画像データとして保存される。

画像書き込み手段２は、メモリＭから呼び出されて所定の画像処理が施された画像データに基づき、レーザビームとポリゴンミラーとにより、帯電手段３２によって一様帯電されて回転している像担持体３１の表面を走査して、像担持体３１の面上に原稿画像に対応した静電潜像を形成する。

前記静電潜像は、画像形成手段３の現像手段３４により反転現像されて、トナー画像が像担持体３１上に形成される。

トナー画像形成のタイミングに対応して、手差し給紙手段５５、もしくは、記録シートＰを収容するカセットやトレイを有する給紙手段５からは、記録シートＰが給送され、搬送ローラ５６により搬送され、タイミングローラ３９によって像担持体上に形成された前記トナー画像との位置合わせのための同期が取られて転写領域に送り出される。

転写領域において、像担持体３１の表面に形成されたトナー画像は、転写手段３５により反対極性に帯電された記録シートＰに転写される。

トナー画像を担持した記録シートＰは、分離除電手段３６の作用により、像担持体３１の表面から分離し、定着装置７に送られる。

定着装置７において、トナー画像を担持した前記記録シートＰは、回転体１である加熱ローラ７１と回転体２である加圧ローラ７２とにより加熱加圧を受けながら搬送され、トナー画像が記録シートＰに定着されて、排出ローラ６３によって機外の排紙台６４に排出される。

なお、記録シートＰを表裏反転して排紙台６４に排出する場合には、切換ガイド６２により、記録シートＰを排紙再給紙手段６に導き、記録シートＰをスイッチバックさせて排出ローラ６３に送る。

また、記録シートＰの両面に画像形成をする場合には、第１面の定着を終えた記録シートＰを、切換ガイド６２により排紙再給紙手段６に導き、反転部６５にて反転させた後、給紙のための搬送路６６に送り出し、第２面の画像形成に供する。

一方、記録シートＰへのトナー画像の転写を終えた像担持体３１の表面は、クリーニング手段３７により残留トナーが除去されて次なる画像形成に向けての準備がなされる。

図３は、画像形成装置Ｇの制御関係を示すブロック図である。

制御手段ＣはＣＰＵ、メモリＭを始め、図に記されてはいないが演算ユニット、Ｉ／Ｏポート、通信用インターフェイス、駆動回路等を有するコンピュータシステムであり、図示の各手段、又は装置とは対応するＩ／Ｏポート、通信用インターフェイス、駆動回路にて接続されている。

また、制御手段Ｃによる制御は、メモリＭに格納されている所定のプログラムが実行されることによりなされる。

自動原稿送り装置ＡＤＦにも、制御手段Ｃに比較して規模は小さいが、ＣＰＵを中心とした同様な制御手段が設けられており、制御手段Ｃとは、通信手段Ｔにて接続されている。

なお、本図では、本発明の説明に直接関係しないブロックの記載が省略されている。

図４は、本発明による定着装置の概念図である。

加熱ローラ７１（回転体１）は、内部にヒータＨを備え、周辺に熱伝導性の高い弾性体７０１を有している。

加圧ローラ７２（回転体２）は、周辺に弾性体７２０を設けた、又は弾性体を設けないローラである。弾性体を設ける場合には、弾性体の硬度、弾性体の厚み、ローラの外径を前記加熱ローラ７１のそれらとの関係を勘案して、二つのローラ（回転体）により形成されるニップ部Ｎの記録シートの搬送方向の断面が、図に示すように加圧ローラ７２（回転体２）から加熱ローラ７１（回転体１）に向かって凸になるように決定する。

このようにニップ部Ｎを形成することにより、図４の矢印ｄ方向に進行してきたトナー画像を担持した記録シートＰは、ニップ部Ｎで加圧加熱され、ニップ部Ｎの出口にて加圧ローラ７２（回転体２）の接線方向ｅに向かって送り出されることから、記録シートＰの先端は、加熱ローラ７１（回転体１）の表面から記録シートＰが持つ剛性により剥離する。

この剥離を、より完全に行わせるためには、ニップ部の出口において、記録シートＰの進行方向と加熱ローラ７１の周面とのなす角度αが大きいことが望ましい。

図５は、記録シートＰの加熱ローラ７１（回転体１）からの剥離を説明する図である。

図５（１）において容易に理解されるように、ニップ部Ｎの出口における回転体２の接線ｅと回転体１の周面（回転体１のニップ部Ｎの出口における接線ｈ）とのなす角度αが大きいほど、記録シートＰを加熱ローラ７１の周面から剥離する力は大きくなる。図５（２）は、回転体２が複数のローラと、これらのローラに掛け回されたベルトＢとから構成される例である。なお、回転体２をローラにして、回転体１を複数のローラと、これらのローラに掛け回されたベルトで構成しても良いし、回転体１、及び回転体２の両方を複数のローラと、これらのローラに掛け回されたベルトで構成しても良い。

以上述べたように、ニップ部の出口では、記録シートＰは加熱ローラ７１によって溶融したトナーの粘性により回転体１の周面に沿って進行しようとするが、ニップ部Ｎの出口における接線ｅと回転体１の周面とのなす角度αを大きくすることにより、記録シートＰの先端は、ニップ部Ｐの出口から出ると、記録シートＰの剛性によって、自然に回転体１の周面から剥離する。

しかしながら、ニップ部Ｎの出口における接線ｅと回転体１の周面とのなす角度αを大きくすることにより、接線ｅと回転体１の周面とのなす角度βが小さくなる。この角度βが小さくなることにより、記録シートＰの面は、回転体２から完全に剥離しない場合もある。特に、記録シートＰの両面に画像を形成する場合には、既に定着済みではあるが、トナーが回転体２に接する面にもあることから常に安定した剥離が行われないこともある。

本発明は、上述したような状況にある記録シートＰを加圧ローラ７２から完全に剥離するためになされたものである。

図６は、圧縮気体の吐出による記録シートＰの剥離手段７００を備えた定着装置の７概念図である。

また、図７は剥離手段７００の概念図である。

図６にて示されるように、剥離手段７００を構成する部材である空気案内部材７５の空気吹き出し口から矢印ｘの方向に吹き出た空気は、矢印ｄの方向から矢印ｉの方向に進行してきた記録シートＰの先端と加圧ローラ７２の周面との境界部に当たり、空気流により記録シートＰの先端部は加圧ローラ７２の周面から剥離して、矢印ｉの方向から矢印ｊの方向に記録シートＰの進路を変える。

制御手段Ｃは、記録シートＰの先端を検知する記録シート検知手段Ｓにより検知された先端検知信号を基に、記録シートＰの先端が加熱ローラ７１と加圧ローラ７２とからなるニップ部Ｎから出た時に、予め設定されている短時間、例えば、記録シートの先端が５〜２０ｍｍ進行する間の時間、開閉弁７０２を開くように制御する。このように制御されることにより、空気案内部材７５の吹き出し口から吹き出たパルス状の空気は、進行してくる記録シートＰの先端部と加圧ローラ７２の周面との境界部に当たり記録シートＰの先端部を回転体２である加圧ローラ７２から剥離する。また、前記空気は、１回のパルス状の吐出であることから、剥離された記録シートＰの進路に影響するような吐出はない。

加圧ローラ７２から先端が剥離された記録シートＰは、搬送ガイド部材７７と、搬送ガイド部材７８とに導かれて搬送路を進行する。

以上、図５、及び図６を基に説明したように、回転体１である加熱ローラ７１、及び回転体２である加圧ローラ７２のいずれからも非接触で確実に記録シートを剥離する定着装置が実現される。

図７にて示されるように、剥離手段７００は、エアーコンプレッサ７０１、開閉弁７０２、空気配管７０３から構成されており、空気配管の一端はガイド部材７５に接続されている。

エアーコンプレッサ７０１により圧縮された空気は、開閉弁７０２が開かれることにより空気配管を通り、空気案内部材７５の開口部から吹き出る。吹き出る空気流の方向と形状は空気案内部材７５のの形状と取り付け位置により決定され、空気流が上述したように、進行してくる記録シートＰの先端部と加圧ローラ７２の周面との境界部に当たるように形状と取り付け位置が決定される。

また、空気吹きだし口である空気案内部材の開口部７９は、図で示すように空気案内部材７５の先端部に複数設けられており、開口部７９の大きさと、その数は、エアーコンプレッサ７０１による圧力、記録シートＰの幅寸法を考慮し決定される。

開閉弁７０２は一般に使用されている空気流をオンオフする電磁弁であり、その開閉は電気的に制御手段Ｃにより制御される。

なお、本実施の形態に置いては、最も一般的な気体である空気を用いているが、窒素等の他の気体を使用しても効果は変わらない。

以上説明したように、本発明の定着装置は、トナー画像が定着された記録シートを、ニップ部の形状と、記録シートの剛性とにより加熱側の回転体１から剥離し、一方、記録シートの間に溶融トナーが無いことにより記録シートを容易に剥離することができる回転体２からはパルス状の空気により剥離する。これにより、両回転体からの確実な記録シートの剥離ができ、且つ、いずれの回転体に対しても損傷を与えることのない定着装置が実現される。

剥離爪を備えた定着装置の概念図である。 画像形成装置の概略構成図である。 画像形成装置の制御関係を示すブロック図である。 本発明による定着装置の概念図である。 記録シートの加熱ローラ（回転体１）からの剥離を説明する図である。 剥離手段を備えた定着装置の概念図である。 剥離手段の概念図である。

符号の説明

１ 画像読み取り手段
２ 画像書き込み手段
３ 画像形成手段
４ 操作表示手段
５ 給紙手段
６ 排紙再給紙手段
７ 定着装置
７１ 加熱ローラ（回転体１）
７２ 加圧ローラ（回転体２）
７５ 空気案内部材
７７、７８ 搬送ガイド部材
７００ 剥離手段
７０１ エアーコンプレッサ
７０２ 開閉弁
ＡＤＦ 自動原稿送り装置
Ｃ 制御手段
Ｇ 画像形成装置
Ｎ ニップ部
Ｐ 記録シート
Ｓ 記録シート検知手段

Claims (6)

1. 加熱手段を有する回転体１と、前記回転体１に対向する回転体２とを設け、前記二つの回転体により形成されるニップ部にて未定着トナー画像を担持した記録シートを搬送して、前記トナー画像を前記記録シートに定着する定着装置であって、
   前記回転体１と前記回転体２とで形成されるニップ部の搬送方向の断面形状を、前記回転体２から前記回転体１に向かって凸状に形成して、
   圧縮気体の吐出により前記回転体２から前記記録シートを剥離する剥離手段を設けたことを特徴とする定着装置。
2. 前記圧縮気体の吐出がパルス状であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記剥離手段は、前記圧縮気体の吐出方向を前記回転体２の表面に導く吐出ガイド部材を有することを特徴とする請求項１、又は２に記載の定着装置。
4. 前記記録シートは、前記回転体１から前記ニップ部の搬送方向の断面形状と、前記記録シートの剛性とを利用して剥離されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の定着装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
6. 加熱手段を有する回転体１と、前記回転体１に対向する回転体２とを設け、前記二つの回転体により形成されるニップ部にて未定着トナー画像を担持した記録シートを搬送して、前記トナー画像を前記記録シートに定着する定着装置における前記記録シートの前記二つの回転体からの剥離方法であって、
   前記記録シートを、前記回転体２から前記回転体１に向かって凸状に形成したニップ部の搬送方向の断面形状と、前記記録シートの剛性とを利用して前記回転体１から剥離し、
   前記回転体２からは圧縮気体の吐出により剥離することを特徴とする定着装置の記録シート剥離方法。

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