JP2009258328A - 定着装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分離爪による加熱側回転体表面の摩耗を最小限に抑えて高寿命を実現することができる定着装置を提供すること。
【解決手段】互いに圧接されて回転する定着ローラ（加熱側回転体）１７及び加圧ローラ（加圧側回転体）１８と、これらの定着ローラ１７と加圧ローラ１８間の定着ニップよりもシート搬送方向下流において定着ローラ１７表面及び加圧ローラ１８表面に当接する分離爪２０，２１を備え、トナー像が担持されたシートＳを定着ローラ１７と加圧ローラ１８間の定着ニップを通過させることによってトナー像をシートＳ上に定着させる定着装置１０において、前記分離爪２０，２１の先端に当接コロ２６，２７を回転可能に設け、該当接コロ２６，２７を介して分離爪２０，２１の先端を定着ローラ１７表面と加圧ローラ１８表面にそれぞれに当接させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子写真プロセスによってシート上に転写されたトナー像をシートに定着するための定着装置とこれを備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を採用する複写機やプリンタ等の画像形成装置には、像担持体からシート上に転写されたトナー像を定着するための定着装置が備えられている。この定着装置としては、互いに当接して回転する定着ローラと加圧ローラを備えた２ローラ方式の他、加熱側回転体として無端状の定着ベルトを使用するベルト方式を採用したものが知られている。

例えば、２ローラ方式を採用する定着装置は、内部に熱源を備えた定着ローラと、加圧ばねによって前記定着ローラに圧接された加圧ローラを備え、これらの加熱ローラと加圧ローラ間の定着ニップに供給されるシート上に担持されたトナー像を加熱及び加圧してシートに定着するものである。

ところで、斯かる定着装置においては、シートが定着ローラと加圧ローラ間の定着ニップを通過した後、融着したトナーによってシートが定着ローラに巻き付いてしまうことがあるため、定着ローラからシートを分離させるための分離爪が定着ローラ表面に当接するように設けられており、この分離爪の先端部を定着ローラ表面に所定の当接圧で常時当接させることによってシートを分離させている。

ところが、上述のように分離爪を定着ローラ表面に常時当接させると、定着ローラ表面の分離爪が当接している部分のゴム層又はコート層が分離爪との摺擦によって摩耗し易く、結果的に定着装置の寿命が短くなる他、最終的には定着ローラの素管や弾性層が露呈してしまい、その露呈した部分にトナーが入り込んで異常画像（定着オフセット）が発生するという問題があった。このような問題を解決するために分離爪の当接圧を低く設定すると、シートの分離性が悪化してしまう可能性があった。

そこで、特許文献１には、定着ローラに対して配置される剥離爪部材に凸部材を設け、該凸部材の定着ローラに当接する部分の径を１ｍｍ程度とし、その先端を定着ローラ表面に点接触させる構成が開示されている。そして、剥離爪の先端部と定着ローラ表面との間隔を５０μｍ程度に維持して用紙に対する剥離作用を行い得るようにするとともに、定着ローラに供給されるオイルを凸部材によって掻き取ったりすることがないようにする技術が開示されている。

又、特許文献２には、分離爪の先端に回転可能な球を設けることによって、定着ローラと分離爪との摺接時の抵抗を低く抑えて定着ローラ表面の摩耗を低減させ、定着ローラの耐久性を高めるようにした定着装置が提案されている。
特開平５−１０７９７８号公報 特開２００３−０８４６１３号公報

しかしながら、特許文献１において提案された技術では、剥離爪部材に設けられた凸部材を定着ローラ表面に点接触させるようにしたため、両者の接触面積が小さくなって定着ローラ表面の摩耗する面積も小さくなるが、定着ローラへの接触圧は上がることとなり、該定着ローラ表面の凸部材が接触する部分のゴム層又はコート層が摩耗し易いという問題がある。

又、特許文献２において提案された定着装置においては、分離爪はその先端に設けられた回転可能な球を介して定着ローラ表面に接触するため、球は定着ローラと共に回転し、定着ローラ表面は摩耗しにくくなるが、分離爪の球を保持するホルダ部分に紙粉やトナー等が入り込む可能性があり、球が回転しなくなって定着ローラ表面が摩耗し易くなるという問題が発生する可能性がある。又、球を定着ローラ表面に押圧するためのバネ部材を設ける必要があるため、分離爪の先端部分が大きくなってしまうという問題もある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、分離爪による加熱側回転体表面の摩耗を最小限に抑えて高寿命を実現することができる定着装置とこれを備えた画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、互いに圧接されて回転する加熱側回転体及び加圧側回転体と、これらの加熱側回転体と加圧側回転体間の定着ニップよりもシート搬送方向下流において少なくとも加熱側回転体表面に当接する分離爪を備え、トナー像が担持されたシートを加熱側回転体と加圧側回転体間の定着ニップを通過させることによってトナー像をシート上に定着させる定着装置において、前記分離爪の先端に当接コロを回転可能に設け、該当接コロを介して分離爪の先端を少なくとも加熱側回転体表面に当接させたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記分離爪の先端に、前記当接コロに当接して逆転する逆転コロを設けたことを特徴とする。

請求項３記載の画像形成装置は、請求項１又は２記載の定着装置を備えたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、分離爪の先端に回転可能に設けられた当接コロを介して分離爪の先端を少なくとも加熱側回転体表面に当接させたため、分離爪の先端が加熱側回転体の表面に直接当接することがなく、又、当接コロの回転によって該当接コロと加熱側回転体との摺動抵抗が低く抑えられるため、加熱側回転体の表面の摩耗が最小限に抑えられて該加熱側回転体、延いては定着装置の高寿命が実現される。そして、加熱側回転体表面に当接する当接コロだけを耐久性が高くて摩擦抵抗の低い高価な材料で構成すれば良いため、コストアップを防ぐことができる。

又、当接コロの加熱側回転体表面への接触面積が球のそれに比して大きいため、該当接コロを保持するホルダ部分に紙粉やトナー等が入り込んでも、当接コロが確実に回転し、加熱側回転体表面の摩耗が常に確実に抑えられる。

更に、当接コロの加熱側回転体への押圧は、分離爪を加熱側回転体側に付勢する既設のスプリングを利用してなされ、当接コロを押圧するための専用のバネ部材が不要となるため、分離爪の先端部が大型化することがなく、該分離爪をコンパクトに構成することができる。

請求項２記載の発明によれば、当接コロに加えて、該当接コロに当接して逆転する逆転コロを分離爪の先端に設けたため、シートが加熱側回転体から分離しないで分離爪に当たる際に逆転コロがシートの分離を補助するため、シートの加熱側回転体からの分離が一層確実になされる。

請求項３記載の発明によれば、高寿命の定着装置によってシートにトナー像を長期に亘って安定的に形成することができるとともに、定着後のシートを加熱側回転体から確実に分離することができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

［画像形成装置］
図１は本発明に係る画像形成装置の一形態としてのカラープリンタの断面図であり、図示のカラープリンタはタンデム型であって、その本体１００内の中央部には、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍ、シアン画像形成ユニット１Ｃ、イエロー画像形成ユニット１Ｙ及びブラック画像形成ユニット１Ｋが一定の間隔でタンデムに配置されている。

上記各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋには、感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄがそれぞれ配置されており、各感光ドラム２ａ〜２ｄの周囲には、帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、露光装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、現像装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、転写ローラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ及びクリーニング装置７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄがそれぞれ配置されている。

ここで、前記感光ドラム２ａ〜２ｄは、ドラム状の感光体であって、不図示のモータによって図示矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。又、前記帯電器３ａ〜３ｄは、不図示の帯電バイアス電源から印加される帯電バイアスによって感光ドラム２ａ〜２ｄの表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。

更に、前記露光装置４ａ〜４ｄは、感光ドラム２ａ〜２ｄ表面を露光して各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に静電潜像を形成するものであり、前記現像装置５ａ〜５ｄは、マゼンタ（Ｍ）トナー、シアン（Ｃ）トナー、イエロー（Ｙ）トナー、ブラック（ＢＫ）トナーをそれぞれ収容しており、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に形成された各静電潜像に各色のトナーを付着させて各静電潜像を各色のトナー像として可視像化するものである。

又、前記転写ローラ６ａ〜６ｄは、無端状の搬送ベルト８を介して各感光ドラム２ａ〜２ｄに当接可能に配置されている。

ところで、装置本体１００内の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１ＢＫの上方には、前記各現像装置５ａ〜５ｄにトナーを補給するためのトナーコンテナ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが一列に並設されている。

更に、装置本体１００内の側部には定着装置１０が設けられており、該定着装置１０から上方に向かって延びる搬送パスＬ２には、シートＳを搬送パスＬ２に沿って搬送する複数の搬送ローラ対１１とシートＳを装置本体１００上部の排紙トレイ１２へと排出するための排紙ローラ対１３が設けられている。

又、装置本体１００内の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１ＢＫの下方には給紙カセット１４が着脱可能に配置されている。この給紙カセット１４には複数枚のシートＳが積層収容されており、該給紙カセット１４からはシートＳが１枚ずつ取り出されて搬送パスＬ１へと送り出される。尚、搬送パスＬ１には複数の搬送ローラ対１５が設けられている。

次に、以上の構成を有するカラープリンタによる画像形成動作について説明する。

画像形成開始信号が発せられると、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１ＢＫにおいて各感光ドラム２ａ〜２ｄが図１の矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動され、これらの感光ドラム２ａ〜２ｄは、帯電器３ａ〜３ｄによって一様に帯電される。又、各露光装置４ａ〜４ｄは、各色毎のカラー画像信号によって変調されたレーザー光を出射し、そのレーザー光を各感光ドラム２ａ〜２ｄの表面に照射し、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に各色のカラー画像信号に対応した静電潜像をそれぞれ形成する。

そして、先ず、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍの感光ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、該感光ドラム２ａの帯電極性と同極性の現像バイアスが印加された現像装置５ａによってマゼンタトナーを付着させ、該静電潜像をマゼンタトナー像として可視像化する。このマゼンタトナー像は、感光ドラム２ａと転写ローラ６ａとの間の転写部（転写ニップ部）において、トナーと逆極性の転写バイアスが印加された転写ローラ６ａの作用によって、搬送ベルト８上を図１の矢印方向に搬送されるシートＳ上に次転写される。

上述のようにしてマゼンタトナー像が転写されたシートＳは、次のシアン画像形成ユニット１Ｃへと移動する。そして、シアン画像形成ユニット１Ｃにおいても、前記と同様にして、感光ドラム２ｂ上に形成されたシアントナー像が転写部においてシートＳ上のマゼンタトナー像に重ねて転写される。

以下同様にして、シートＳ上に重畳転写されたマゼンタ及びシアントナー像の上に、イエロー及びブラック画像形成ユニット１Ｙ，１ＢＫの各感光ドラム２ｃ，２ｄ上にそれぞれ形成されたイエロー及びブラックトナー像が各転写部において順次重ね合わせられ、シートＳ上にはフルカラーのトナー像が形成される。

そして、フルカラートナー像が担持されたシートＳは、定着装置１０へと搬送され、フルカラーのトナー像が加熱及び加圧されてシートＳの表面に熱定着され、トナー像が定着されたシートＳは、搬送ローラ対１１によって搬送パスＬ２に沿って排紙ローラ対１３へと搬送され、排紙ローラ対１３によって排紙トレイ１２上に排出されて一連の画像形成動作が完了する。

［定着装置］
次に、本発明に係る前記定着装置１０の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図２は本発明の実施の形態１に係る定着装置の上カバーを取り外した状態の斜視図、図３は同定着装置の定着ローラと加圧ローラを取り外した状態の斜視図、図４は図３のＡ部拡大詳細図、図５は同定着装置の断面図、図６は図５のＢ部拡大詳細図、図７は分離爪の斜視図、図８は同分離爪の側面図、図９は図８のＣ部拡大詳細図である。

図２に示すように、定着装置１０のハウジング１６には、互いに当接して回転する定着ローラ１７と加圧ローラ１８が上下に配され、これらはその軸方向両端がハウジング１６に回転可能に支持されており、ハウジング１６の上部には上カバー１９が被着される。ここで、定着ローラ１７と加圧ローラ１８は、図５の紙面垂直方向に平行に配されており、中空状の定着ローラ１７の内部にはハロゲンヒータ等の不図示の熱源が収容されている。

又、ハウジング１６には、図３〜図５に示すように、定着ローラ１７と加圧ローラ１８間の定着ニップよりもシート搬送方向下流において定着ローラ１７表面と加圧ローラ１８表面に当接する複数（図示例では４つ）の分離爪２０，２１が軸２２，２３を中心としてそれぞれ回動可能に設けられている。ここで、各分離爪２０，２１は、図３に示すように（図３には一方の分離爪２０のみ図示）、定着ローラ１７と加圧ローラ１８の軸方向に適当な間隔で配設されている。そして、これらの分離爪２０，２１は、図５に示すように、ハウジング１６に軸２２，２３によって回動可能に保持されており、一方の分離爪２０は、スプリング２４によって軸２２を中心として図５の反時計方向（先端が定着ローラ１７の表面に当接する方向）に付勢され、他方の分離爪２１は、スプリング２５によって軸２３を中心として図５の時計方向（先端が加圧ローラ１８の表面に当接する方向）に付勢されている。

而して、本実施の形態では、分離爪２０，２１の各先端には当接コロ２６，２７がそれぞれ回転可能に設けられており、これらの当接コロ２６，２７を介して分離爪２０，２１の各先端が定着ローラ１７表面と加圧ローラ１８表面にそれぞれ当接している。ここで、一方の分離爪２０の構成の詳細を図４及び図６〜図７に示すが、該分離爪２０の先端には当接コロ２６が回転可能に支持されており、前述のように分離爪２０がスプリング２４によって軸２２を中心として図５の反時計方向に付勢されることによって、その先端に取り付けられた当接コロ２６が定着ローラ１７表面に当接し、従って、分離爪２０の先端は回転可能な当接コロ２６を介して定着ローラ１７の表面に当接している。このように分離爪２０が当接コロ２６を介して定着ローラ１７の表面に当接する結果、図６に示すように、該分離爪２０の先端と定着ローラ１７の表面との間には図示の隙間δが形成され、分離爪２０の先端は定着ローラ１７表面に対して非接触状態を維持している。

尚、他方の分離爪２１も分離爪２０と同様に構成されており、その先端に当接コロ２７が回転可能に支持され、前述のように分離爪２１がスプリング２５によって軸２３を中心として図５の時計方向に付勢されることによって、その先端に取り付けられた当接コロ２７が加圧ローラ１８の表面に当接し、従って、分離爪２１の先端は回転可能な当接コロ２７を介して加圧ローラ１８の表面に当接している。このように分離爪２１が当接コロ２７を介して加圧ローラ１８の表面に当接する結果、図示しないが、該分離爪２１の先端と加圧ローラ１８表面との間には隙間が形成され、分離爪２１の先端は加圧ローラ１８表面に対して非接触状態を維持している。

以上のように構成された定着装置１０において、前述のようにフルカラートナー像が転写されたシートＳが図５に示すように定着ローラ１７と加圧ローラ１８間の定着ニップを通過することによってフルカラートナー像が加熱及び加圧され、フルカラートナー像がシートＳ上に定着される。この場合、フルカラートナー像が定着されたシートＳは、定着ローラ１７と加圧ローラ１８間の定着ニップを通過した後に定着ローラ１７又は加圧ローラ１８に巻き付く可能性があるが、本実施の形態では、分離爪２０，２１の各先端が回転可能な当接コロ２６，２７を介して定着ローラ１７表面と加圧ローラ１８表面にそれぞれ当接しているため、シートＳが定着ローラ１７又は加圧ローラ１８から確実に分離される。

而して、本実施の形態では、分離爪２０，２１の先端に回転可能に設けられた当接コロ２６，２７を介して分離爪２０，２１の先端を定着ローラ１７表面と加圧ローラ１８表面にそれぞれ当接させたため、分離爪２０，２１の先端が定着ローラ１７及び加圧ローラ１８の表面に直接当接することがなく、又、当接コロ２６，２７の回転によって該当接コロ２６，２７と定着ローラ１７及び加圧ローラ１８との摺動抵抗が低く抑えられるため、定着ローラ１７及び加圧ローラ１８の表面の摩耗が最小限に抑えられて該定着ローラ１７と加圧ローラ１８、延いては定着装置１０の高寿命が実現される。そして、定着ローラ１７及び加圧ローラ１８の表面に当接する当接コロ２６，２７だけを耐久性が高くて摩擦抵抗の低い高価な材料で構成すれば良いため、コストアップを防ぐことができる。

又、当接コロ２６，２７の定着ローラ１７表面及び加圧ローラ１８表面への接触面積が球のそれに比して大きいため、該当接コロ２６，２７を保持するホルダ部分に紙粉やトナー等が入り込んでも、当接コロ２６，２７が確実に回転し、定着ローラ１７表面及び加圧ローラ１８表面の摩耗が常に確実に抑えられる。

更に、当接コロ２６，２７の定着ローラ１７及び加圧ローラ１８への押圧は、分離爪２６，２７を定着ローラ１７及び加圧ローラ１８側に付勢する既設のスプリング２４，２５を利用してなされ、当接コロ２６，２７を押圧するための専用のバネ部材が不要となるため、分離爪２０，２１の先端部が大型化することがなく、該分離爪２０，２１をコンパクトに構成することができる。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２に係る定着装置を図１０〜図１６に基づいて説明する。

図１０は本発明の実施の形態２に係る定着装置の定着ローラと加圧ローラを取り外した状態の斜視図、図１１は図１０のＤ部拡大詳細図、図１２は同定着装置の断面図、図１３は図１２のＥ部拡大詳細図、図１４は分離爪の斜視図、図１５は同分離爪の側面図、図１６は図１５のＦ部拡大詳細図であり、これらの図においては図２〜図９に示したものと同一要素には同一符号を付し、以下、それらについての再度の説明は省略する。

本実施の形態は、当接コロ２６，２７に加えて、該当接コロ２６，２７に当接して逆転する逆転コロ２８，２９を分離爪の先端に設けたことを特徴としており、他の構成は前記実施の形態１のそれと同じである。

而して、本実施の形態においても、分離爪２０，２１の先端に回転可能に設けられた当接コロ２６，２７を介して分離爪２０，２１の先端を定着ローラ１７表面と加圧ローラ１８表面にそれぞれ当接させたため、分離爪２０，２１の先端が定着ローラ１７及び加圧ローラ１８の表面に直接当接することがなく、この結果、前記実施の形態１と同様の効果が得られる。

又、上記効果に加えて本実施の形態によれば、図１３及び図１６に示すように（一方の分離爪２０のみ図示）、当接コロ２６，２７に当接する逆転コロ２８，２９は当接コロ２６，２７の回転（正転）に従動して逆転し、シートＳが定着ローラ１７又は加圧ローラ１８から分離しないで分離爪２０又は２１に当たる際にシートＳの分離を補助するため、シートＳの定着ローラ１７及び加圧ローラ１８からの分離が一層確実になされる。

尚、以上は本発明を特にカラープリンタに対して適用した形態について説明したが、本発明は、モノクロのプリンタの他、複写機やファクシミリ等の他の任意の画像形成装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。又、以上の実施の形態では、加熱側回転体として定着ローラ、加圧側回転体として加圧ローラを用いた例について説明したが、本発明は、加熱側回転体として無端状の定着ベルトを用いる定着装置及びこれを備えた画像形成装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。

本発明に係る画像形成装置の一形態としてのカラープリンタの断面図である。 本発明の実施の形態１に係る定着装置の上カバーを取り外した状態の斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る定着装置の定着ローラと加圧ローラを取り外した状態の斜視図である。 図３のＡ部拡大詳細図である。 本発明の実施の形態１に係る定着装置の断面図である。 図５のＢ部拡大詳細図である。 本発明の実施の形態１に係る定着装置の分離爪の斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る定着装置の分離爪の側面図である。 図８のＣ部拡大詳細図である。 本発明の実施の形態２に係る定着装置の定着ローラと加圧ローラを取り外した状態の斜視図である。 図１０のＤ部拡大詳細図 本発明の実施の形態２に係る定着装置の断面図である。 図１２のＥ部拡大詳細図である。 本発明の実施の形態１に係る定着装置の分離爪の斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る定着装置の分離爪の側面図である。 図１５のＦ部拡大詳細図である。

符号の説明

１Ｍ マゼンタ画像形成ユニット
１Ｃ シアン画像形成ユニット
１Ｙ イエロー画像形成ユニット
１Ｋ ブラック画像形成ユニット
２ａ〜２ｄ 感光ドラム
３ａ〜３ｄ 帯電器
４ａ〜４ｄ 露光装置
５ａ〜５ｄ 現像装置
６ａ〜６ｄ 転写ローラ
７ａ〜７ｄ クリーニング装置
８ 搬送ベルト
９ａ〜９ｄ トナーコンテナ
１０ 定着装置
１１ 搬送ローラ対
１２ 排紙トレイ
１３ 排紙ローラ対
１４ 給紙カセット
１５ 搬送ローラ対
１６ 定着装置のハウジング
１７ 定着ローラ（加熱側回転体）
１８ 加圧ローラ（加圧側回転体）
１９ 上カバー
２０，２１ 分離爪
２２，２３ 軸
２４，２５ スプリング
２６，２７ 当接コロ
２８，２９ 逆転コロ
１００ 画像形成装置本体
Ｌ１，Ｌ２ 搬送パス
Ｓ シート
δ 隙間

Claims (3)

1. 互いに圧接されて回転する加熱側回転体及び加圧側回転体と、これらの加熱側回転体と加圧側回転体間の定着ニップよりもシート搬送方向下流において少なくとも加熱側回転体表面に当接する分離爪を備え、トナー像が担持されたシートを加熱側回転体と加圧側回転体間の定着ニップを通過させることによってトナー像をシート上に定着させる定着装置において、
   前記分離爪の先端に当接コロを回転可能に設け、該当接コロを介して分離爪の先端を少なくとも加熱側回転体表面に当接させたことを特徴とする定着装置。
2. 前記分離爪の先端に、前記当接コロに当接して逆転する逆転コロを設けたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 請求項１又は２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。
   

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