JP2010217442A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 低コスト・コンパクトでありながら定着ローラの摩耗量軽減に顕著な効果を奏する定着装置およびこれを有する画像形成装置を提供する。
【解決手段】 定着ニップ部Ｎの前段に、搬送径路Ｒを搬送される記録媒体Ｐとの接触で当該記録媒体Ｐから力を受けるフィーラー部材５１を配置する。フィーラー部材５１は、記録媒体Ｐから受けた力を、伝達部材６１を介して分離爪４４に伝達する。分離爪４４は、定着ローラ４２の表面に当接するように付勢手段４７で付勢されている。定着ローラ４２と非接触の待機姿勢から、定着ローラ４２と接触する接触姿勢に移行させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、定着回転体と加圧回転体とにより現像剤像を記録媒体に定着させる定着装置、及び該定着装置を備えた画像形成装置に関するものである。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機などの画像形成装置においては、加熱溶融性の樹脂からなるトナーを記録媒体に定着させるための定着装置が設けられる。定着装置としては、定着ローラ方式や熱定着ベルト方式等の加熱加圧方式を採用するのが一般的である。この加熱加圧方式の定着装置では、内部にハロゲンヒータ等の発熱体を備えた定着回転体と、これに圧接する加圧回転体とで回転体同士の圧接部であるニップ部を構成し、ニップ部に転写紙等の記録媒体を通過させる事により、記録媒体に担持されたトナー像を加熱、溶融して定着させる。定着後の記録媒体はニップ部から排出されるが、この際に溶融したトナーの粘着力によって記録媒体が定着回転体の表面に貼り付き、排出できなくなることがある。

この問題を解決するために、特許文献１（特開平７−１４０８３１号公報）に開示されているように、定着ローラの表面に、その回転に対してカウンター方向に分離爪等の分離補助部材を接触させ、記録媒体を定着回転体から強制的に剥離（分離）させる場合が多い。

しかしながら、特許文献１に記載の定着装置においては、分離爪を接触させた状態で定着ローラが回転するため、経時的には定着回転体の表面が摩耗する。そのため、部品寿命の末期においては、画像上に光沢ムラやスジ等のノイズが目立つようになる。

この画像品質の問題を解決するため、特許文献２（特開２００４−６７３２９号公報）には、搬送される記録媒体により分離爪保護部材の突出部に連動して分離爪の先端部を持ち上げ、分離爪を定着ローラから離間させる発明が開示されている。この発明によれば、定着ローラに接している分離爪が記録媒体の搬送される度に定着ローラから離間するので、分離爪との摺接による定着ローラ表面の摩耗量が減少し、定着装置の寿命増大を図ることができる。

しかしながら、この定着装置では、記録媒体のニップ部への搬送時以外は常に分離爪が定着ローラ表面に接触する。通常の定着装置の稼動状態では、通紙に要する時間よりもウォームアップ動作や印字後の定着ローラの表面温度上昇を軽減するための空転動作など、非通紙で定着回転体を回転させる時間が圧倒的に長い。一例として、２０頁／分〜２５頁／分程度（記録媒体搬送速度にして１２０ｍｍ／ｓｅｃ〜１５０ｍｍｓｅｃ程度）の印刷効率を有する画像形成装置が、印刷一回につき３頁程度、５０頁／日程度の頻度で印刷する場合を想定すると、通紙のみに要する時間は定着ローラの総回転時間の１２〜２３％程度である。このため、特許文献２に記載された定着装置では、定着ローラ表面の摩耗量の削減効果が十分とはいえない。

また、特許文献３（特開平４−１２５５８３号公報）では、定着ローラと加圧ローラとの間に搬送される記録媒体の有無をセンサによって検出し、その信号に基づいてソレノイドで分離爪の定着ローラに対する接触・離間を制御する発想が記載される。この装置は、定着回転体と分離補助部材間の積算接触時間を減少させることで定着回転体の表面摩耗を抑制し、常に一定の印刷品位を維持することを目的としている点で特許文献２に記載の定着装置と共通するが、通紙中のみ分離爪を定着回転体に当接させるため、先述の条件で計算した分離爪の積算離間時間は定着ローラの総回転時間の７７％〜８８％となり、特許文献２と比較して定着ローラの摩耗軽減効果を高めることができる。

しかしながら、分離爪の当接状態を切り替えるための機構として、ソレノイドをはじめとする電磁的な構成を別途装置内に設置する必要があり、定着装置の大型化や製造コストの増大を招く。

本発明は、以上の事情に鑑み、低コスト・コンパクトでありながら定着ローラの摩耗量軽減に顕著な効果を奏する定着装置およびこれを有する画像形成装置を提供することを目的とする。

（１）本発明は、加熱源を有する定着回転体と、前記定着回転体に当接することで定着ニップ部を形成する加圧回転体と、前記定着回転体に対し接離可能で、定着回転体との接触時に前記定着ニップ部を通過した記録媒体を定着回転体から分離させる分離補助部材とを具備し、前記記録媒体に担持された現像剤像を熱および圧力を用いて定着させる定着装置であって、前記定着ニップ部の前段に配置され、搬送径路を搬送される記録媒体との接触で当該記録媒体から力を受ける入力部材と、入力部材が受けた前記力を前記分離補助部材に伝達し、当該分離補助部材を、定着回転体と非接触の待機姿勢から、前記定着回転体と接触する接触姿勢に移行させる伝達部材とを備えるものである。

これにより、記録媒体との接触で入力部材が受けた力は、伝達部材を介して機械的に分離補助部材に伝達される。そのため、分離補助部材を確実に待機姿勢から接触姿勢に移行させることができる。

（２）この構成においては、分離補助部材を定着回転体に接触させるように付勢する付勢手段をさらに設けることができる。

これにより、分離補助部材が定着回転体の方向に付勢されるため、分離補助部材の接触姿勢を安定して保持することが可能となる。

（３）この際、伝達部材で分離補助部材を押圧することにより、付勢手段の付勢力に抗して分離補助部材を定着回転体から離間させるようにすれば、伝達部材による分離補助部材の押圧を解除するという簡単な操作を行うだけで、付勢手段の付勢力により、分離補助部材を定着回転体に接触させることが可能となる。

（４）分離補助部材を回転可能に支持し、分離補助部材に、その回転中心と、前記定着回転体に対する接触部とを結ぶ線に交差する方向に延びた受圧部を設け、伝達部材で受圧部を押圧するのが望ましい。

通常の定着装置では、分離補助部材の周辺に十分なスペースを確保することが難しく、従って、伝達部材で分離補助部材を押圧しようとしても、押圧力の作用方向を分離補助部材の表面と平行に近い方向にとらざるを得ない。そのため、伝達部材から分離補助部材への押圧力の伝達効率が低下する。この点、上記の構成であれば、必要スペースを最小限に抑えながら、押圧力の作用方向を分離補助部材の表面に対して直角に近付けることができる。従って、押圧力の伝達効率が向上し、分離補助部材を確実に待機姿勢に保持し、あるいは待機姿勢に復帰させることができる。

（５）記録媒体と接触した入力部材は、以後、搬送径路よりも加圧回転体側で記録媒体に接触させるのが望ましい。

定着ニップ部搬送直前の記録媒体の定着ローラ側の面には、未定着の現像剤画像が形成されているので、この面に入力部材を接触させると、画像品質が低下する。これに対し、上記構成であれば、入力部材が現像剤画像の形成されていない面（両面印刷の場合は、定着済みの画像が形成された面）と接触するので、かかる不具合を防止することができる。

（６）入力部材は回転可能に支持する。その際、入力部材の回転軸は定着回転体の回転軸と平行にする。

（７）この時、入力部材の回転中心を、記録媒体の搬送経路よりも加圧回転体側に設ければ、記録媒体と接触し、回転した入力部材を、以後は、搬送径路よりも加圧回転側で記録媒体に接触させることができ、上記（５）で述べた不具合を防止することができる。

（８）入力部材の回転軸を、前記搬送径路を搬送される前記記録媒体の両端を越えて延在させ、入力部材の回転軸のうち、記録媒体の両端を超えて延在した部分のいずれか一方または双方に伝達部材を当接させるのが好ましい。

これにより、入力部材と伝達部材との当接部が記録媒体と干渉することはなく、入力部材が記録媒体との接触で受けた力を確実に伝達部材に伝達することができる。

（９）入力部材の回転軸に、搬送径路を搬送された記録媒体と接触する接触部を突設するのが好ましい。

これにより、入力部材の接触部のうち、実際に記録媒体と接触した部分と、入力部材の回転中心との間の距離を大きくすることができる。そのため、記録媒体との接触で入力部材が受ける回転トルクが大きくなり、分離補助部材の姿勢を確実に変換させることができる。

（１０）入力部材の接触部は、入力部材の回転軸の軸方向複数箇所に設けることができる。

これにより、記録媒体が入力部材の接触部と接触した際に記録媒体に作用する荷重が分散されるため、記録媒体にシワやコバ面傷が生じるのを防止することができる。

（１１）入力部材の回転軸を軸方向の複数箇所で軸支することにより、当該回転軸の撓みを防止することができる。

（１２）伝達部材を回転可能に支持し、その回転軸に、入力部材と当接する入力側当接部と、分離補助部材と当接する出力側当接部とを設けることができる。

この場合、記録媒体との接触で入力部材に作用した力が、入力側当接部を介し、回転トルクの形で伝達部材に伝達される。この力を受けて伝達部材が回転するため、出力側当接部で分離補助部材を押圧し、分離補助部材に当該力を伝達することができる。

（１３）伝達部材の回転中心は、記録媒体の搬送径路よりも定着回転体側に設けるのが望ましい。

分離補助部材は、定着ニップ部の出口側で定着回転体の回転のカウンター方向から定着回転体の表面押し当てられる。そのため、分離補助部材は、定着ニップ部よりも定着回転側の領域に配置されるのが通例である。仮に伝達部材の回転中心を記録媒体の搬送経路よりも加圧回転体側に設け、伝達部材を分離補助部材に当接させようとすると、定着ニップ部の出口を伝達部材が跨ぐことになり、定着ニップ部からの記録媒体の排出が難しくなる。これに対し、上記のように、伝達部材の回転中心を記録媒体の搬送経路よりも定着回転体側に設ければ、伝達部材が定着ニップ部の出口を跨ぐことはなく、上記不具合を防止することができる。

（１４）伝達部材に、入力側当接部が入力部材と当接し、出力側当接部が分離補助部材と当接する方向の付勢力を作用させて、これら当接状態を保持するのが望ましい。

入力部材と入力側当接部材との間や出力側当接部と分離補助部材との間に隙間があると、それぞれの隙間を解消する分だけ力の伝達がワンテンポ遅れることになる。これに対し、上記構成であれば、入力部材から入力側当接部への力の伝達、および出力側伝達部から分離補助部材への力の伝達をタイムラグなくダイレクトに行うことができる。そのため、分離補助部材の待機姿勢から接触姿勢への移行を速やかに行うことができる。

（１５）伝達部材の入力側当接部および出力側当接部は、何れも伝達部材の回転中心よりも記録媒体の搬送径路側に設けておくのが望ましい。

これにより、伝達部材がその自重で一方の回転方向に付勢される。入力側当接部よりも当該回転方向に先行した位置に入力部材を配置し、かつ出力側当接部よりも当該回転方向に先行した位置に分離補助部材を配置しておけば、入力部材と入力側当接部との当接、および分離補助部材と出力側当接部との当接を伝達部材の自重回転で保持することができ、上記付勢力を、専用部品を追加することなく得ることができる。

（１６）上記構成においては、入力部材から力を受けて回転した伝達部材と係合し、伝達部材のそれ以上の回転を規制する規制部をさらに設けておくのが望ましい。

かかる構成であれば、分離補助部材を接触姿勢に移行させる時の伝達部材の姿勢が規定されるので、定着回転体の表面に対する分離補助部材の接触圧が過大となる事態を防止することができる。

（１７）分離補助部材を定着回転体の回転軸方向に沿った３箇所以上に配置した場合、隣接する３つの分離補助部材のうち、中央に配置される第１の分離補助部材の定着回転体との接触位置を、その両隣に配置される第２の分離補助部材の定着回転体との接触位置よりも、定着回転体の回転方向の下流側に設けることができる。

これにより、加圧回転体との接触で加圧された定着回転体がベンディングした際に、定着回転体に対する各分離補助部材の接触位置を揃えることができ、定着回転体に貼り付いた記録媒体の剥離をスムーズに行うことができる。

（１８）一様に帯電された像担持体上を露光し現像剤を供給して形成される可視像を記録媒体に転写し定着して機外に排出する画像形成装置においては、以上に述べた各構成の定着装置を用いて定着を行うことができる。

本発明によれば、記録媒体との接触で入力部材が受けた力を、伝達部材を介して機械的に分離補助部材に伝達し、分離補助部材を定着回転体に接触・離間させている。そのため、センサ・ソレノイド等の電磁的情報伝達手段を使用して同様の作業を行う場合に場合に比べ、装置の低コスト化およびコンパクト化を図ることができる。また、分離補助部材の姿勢制御が外乱の影響を受け難くくなり、制御安定性が向上する。

さらに、定着ニップ部の前段で記録媒体の通過を検知するので、常時は分離補助部材を定着回転体から離間させ、定着ニップ部への記録媒体の導入時のみ分離補助部材を定着回転体に接触させるような制御が実現可能となる。そのため、分離補助部材の定着回転体に対する積算離間時間を増し、定着回転体の摩耗を抑制して製品寿命の増大を図ることができる。

カラー画像形成装置の全体構成を示す概略断面図である。 本発明にかかる定着装置の断面図であって、分離爪が待機姿勢の状態を示す。 本発明にかかる定着装置の断面図であって、分離爪が接触姿勢の状態を示す。 分離爪の姿勢を制御する制御機構を示す斜視図である。 （ａ）図は分離爪の斜視図、（ｂ）図は定着ローラと分離爪の接触部の拡大断面図、（ｃ）図は（ｂ）図の要部を拡大した図である。 フィーラー部材の平面図である。 クリーニングローラを有する定着装置の側面図である。 分離爪の他の構成例を示す側面図である。 フィーラー部材の他の構成例を示す斜視図である。 定着装置の他の実施例を示す側面図である。 定着装置の他の実施例を示す側面図である。 定着装置の他の実施例を示す側面図である。 定着装置の主要部を示す平面図である。

図１は、本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。図１に示す画像形成装置は、画像形成装置本体１２に対して着脱可能に構成された４つのプロセスユニット１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋを備えている。各プロセスユニット１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの異なる色のトナーを収容している以外は同様の構成となっている。そこで、１つのプロセスユニット１１Ｙを例にその構成を説明する。

プロセスユニット１１Ｙは、像担持体としての感光体１と、感光体１の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ１３と、感光体１の表面にトナー（現像剤）を供給する現像手段としての現像装置６と、感光体１の表面をクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニングブレード１４を備えている。

図１において、各プロセスユニット１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋの上方には、感光体１の表面を露光する露光手段としての露光装置１５が配設されている。一方、各プロセスユニット１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋの下方には、中間転写ユニット１６が配設されている。中間転写ユニット１６は、無端状のベルトから構成される中間転写ベルト１７を有する。中間転写ベルト１７は、駆動ローラ１８及び従動ローラ１９に張架され、図の矢印の方向に周回走行可能に構成されている。

４つの感光体１に対向した位置に、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ２０が配設されている。各一次転写ローラ２０は中間転写ベルト１７を介して感光体１に圧接されており、各感光体１と中間転写ベルト１７との間に一次転写ニップ部を形成している。また、駆動ローラ１８に対向した位置に、二次転写手段としての二次転写ローラ２１が配設されている。この二次転写ローラ１２は、中間転写ベルト１７を介して駆動ローラ１８に圧接されており、二次転写ローラ２１と中間転写ベルト１７との間に二次転写ニップ部を形成している。

また、中間転写ベルト１７の外周面には、ベルトクリーニング装置２２が配設されている。このベルトクリーニング装置２２から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、中間転写ユニット１６の下方に配設された廃トナー収容器２３の入り口部に接続されている。

画像形成装置本体１２の下部には、紙やＯＨＰシート等の記録媒体Ｐを収容した記録媒体収容部２４や、記録媒体収容部２４から記録媒体Ｐを搬出する給紙ローラ２５等が設けてある。また、画像形成装置本体１２内には、記録媒体Ｐを画像形成装置本体１２の上面に設けたストック部２６へと搬送するための搬送経路Ｒが形成されている。この搬送経路Ｒにおいて、給紙ローラ２５と二次転写ローラ２１との間には、一対のレジストローラ２７ａ，２７ｂが配設されている。また、二次転写ローラ２１よりも、搬送経路Ｒの搬送方向下流側（図の上方）には、記録媒体Ｐ上の画像を定着させるための定着装置４０が配設されている。定着装置４０は、定着ローラ４２と加圧ローラ４３等を有する。定着ローラ４２と加圧ローラ４３は互いに圧接されており、それらの間に定着ニップ部Ｎを形成している。また、搬送経路Ｒの搬送方向下流端部には、記録媒体Ｐを装置外に排出するための一対の排出ローラ３１ａ，３１ｂが配設されている。

以下、図１を参照して上記画像形成装置の基本的動作について説明する。

画像形成動作が開始されると、各プロセスユニット１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋの感光体１が図示しない駆動装置によって図の時計回りに回転駆動され、各感光体１の表面が帯電ローラ１３によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体１の表面には、露光装置１５からレーザ光がそれぞれ照射されて、それぞれの感光体１の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体１に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体１上に形成された静電潜像に、各現像装置６によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として可視像化される。

中間転写ベルト１７を張架する駆動ローラ１８が図示しない駆動装置によって図の反時計回りに回転駆動される。これにより、中間転写ベルト１７が図の矢印で示す方向に走行駆動される。また、各一次転写ローラ２０に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、各一次転写ローラ２０と各感光体１との間の一次転写ニップ部において転写電界が形成される。そして、各プロセスユニット１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋの感光体１に形成された各色のトナー画像が、上記一次転写ニップ部において形成された転写電界によって、中間転写ベルト１７上に順次重ね合わせて転写される。かくして中問転写ベルト１７はその表面にフルカラーのトナー画像を担持する。

トナー画像が転写された後の各感光体１の表面に付着する残留トナーは、各クリーニングブレード１４によって感光体１の表面から除去され、次いで、その表面が図示していない除電装置によって除電作用を受け、その表面電位が初期化されて次の画像形成に備えられる。

記録媒体収容部２４に収容された記録媒体Ｐは、給紙ローラ２５が回転することによって、搬送経路Ｒに送り出される。搬送経路Ｒに送り出された記録媒体Ｐは、レジストローラ２７ａ，２７ｂによってタイミングを計られて、二次転写ローラ２１とそれに対向する駆動ローラ１８との間の二次転写ニップ部に送られる。このとき二次転写ローラ２１に、中問転写ベルト１７上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、二次転写ニップ部に転写電界が形成される。そして、二次転写ニップ部に形成された転写電界によって、中間転写ベルト１７上のトナー画像が記録媒体Ｐ上に一括して転写される。トナー画像を転写された記録媒体Ｐは定着装置４０へと搬送され、その記録媒体Ｐが定着ニップＮを通過する際に熱と圧力が加えられてトナー画像が熔融されて定着される。トナー画像が定着された記録媒体Ｐは、排出ローラ３１ａ、３１ｂによってストック部２６へと排出される。また、転写後の中間転写ベルト１７上に残留するトナーは、ベルトクリーニング装置２２によって除去される。そして、除去されたトナーは、廃トナー収容器２３へ搬送され回収される。

以上の説明は、記録媒体Ｐ上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニットを使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

次に、図２〜図８に基づいて、本発明の特徴部分である定着装置４０の構成について説明する。

図２は、本発明の特徴部分である定着装置４０の要部構成を示す断面図である。定着装置４０は、加熱原４１により加熱される定着回転体としての定着ローラ４２と、図示しない加圧機構により定着ローラ４２に圧接されながら回転する加圧回転体としての加圧ローラ４３と、定着ローラ４２の外周面に対して接触・離間する分離補助部材としての分離爪４４と、分離爪４４の姿勢を制御する制御機構４５とを備えている。定着ローラ４２と加圧ローラ４３との当接部で定着ニップ部Ｎが形成され、トナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐは、入口ガイド４６に案内されて定着ニップ部Ｎに搬送される。

定着ローラ４２は、熱伝導性基体の周囲に弾性層を形成し、さらに被覆層で被覆された円筒状部材で、回転軸Ｏ１を中心として回転駆動される。熱伝導性基体としては、所要の機械的強度を有し、熱伝導性の良好な材料、例えばアルミニウム材が用いられる。この他、炭素鋼、耐熱性ガラス等も用いることができる。また、弾性層は、例えばシリコーンゴムやフッ素ゴム等の合成ゴムで形成される。さらに弾性層の外側（外周面）の被覆層は、トナーとの離型性を良好とすると共に、弾性層の耐久性を高めるためのもので、熱伝導率が高く耐熱性に富む材料で形成される。例えばフッ素樹脂（ＰＦＡ）チューブで被覆したもの、フッ素樹脂（ＰＦＡまたはＰＴＦＥ）塗料を塗布したもの、あるいはシリコーンゴム層やフッ素ゴム層を成形したもの等が被覆層として用いられる。

定着ローラ４２の周囲には、図示しない温度検知手段（温度センサ）、異常温度防止用のサーモスタット等が配置され、温度センサからの検出信号により、定着ローラ４２の表面温度は所定の温度域内に制御されている。図７に示すように、定着ローラ４２の外周面にクリーニングローラ５０を接触させておけば、分離爪４４の爪痕を軽減することができる。

加圧ローラ４３は、芯金、芯金の外側（外周）に形成された弾性層、および弾性層を被覆する被覆層からなる円筒状部材で、回転軸Ｏ２を中心として回転駆動される。芯金として、例えばＳＴＫＭ等が用いられ、弾性層として、シリコーンゴムやフッ素ゴム、あるいはこれらの発泡体が用いられる。被覆層は、例えば離型性に富むＰＦＡ，ＰＴＦＡ等の耐熱性フッ素樹脂のチューブで形成される。

定着ニップ部Ｎにおいては、定着ローラ４２の加熱源４１からの所定の熱量が記録媒体Ｐに付与され、かつ圧力を加えられることで、記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔが加熱定着される。分離爪４４は、その先端４８を定着ローラ４２の表面に接触することで、溶融したトナーの粘着力により定着ローラ４２の表面に張り付いた記録媒体Ｐを剥離させる。

分離爪４４は、爪本体４４ａおよび受圧部４４ｂを有する。この分離爪４４は回転可能に支持され、その回転中心Ｏ３は、定着ローラ４２の回転軸１と平行である。受圧部４４ｂは、分離爪４４の回転中心Ｏ３と、定着ローラ４２に対する接触部（先端４８）とを結ぶ線と交差する方向（図２では略直交する方向）に延びている。回転中心Ｏ３の搬送径路Ｒ側に爪本体４４ａが配置され、その反対側に受圧部４４ｂが配置される。爪本体４４ａとフレーム等の静止側部材との間に、引張バネ等からなる付勢手段４７が配置され、この付勢手段４７の付勢力で、爪本体４４ａはその先端４８を定着ローラ４２に押し付ける方向に常時付勢される。

分離爪４４のうち、少なくとも爪本体４４ａは、ＰＦＡやＰＥＫ，ＰＥＥＫなどの離型性、摺動性が良好な材料で形成される。表層にＰＦＡやテフロン（登録商標）などの離型性や摺動性の良い材料をコーティングしてもよい。受圧部４４ｂは、爪本体４４ａと同材料で形成する他、他の材料で形成してもよい。図５（ａ）に示すように、爪本体４４ａの幅Ｗは、２ｍｍ以上とする。幅がこれよりも小さいと爪本体４４ａの強度が低下し、ジャム時に爪本体４４ａの変形や破損、さらには定着ローラ４２や加圧ローラ４３の損傷を招くおそれがある。

なお、分離爪４４の数は任意であり、例えば定着ローラ２の軸方向中央付近に一つだけ配置することができる。もちろん画像形成装置が対応する記録媒体のサイズに応じて定着ローラ４２の軸方向複数箇所に分離爪４４を設置してもよい。

また、分離爪４４のうち、記録媒体Ｐと摺接する側の面には、図８に示すように、ローラ等からなる出口ガイド４９を形成することもできる。この種のガイド４９を配置することによって、定着ニップ部Ｎから記録媒体Ｐを安定して排出することが可能となる。

図５（ｂ）に示すように、定着ローラ４２に分離爪４４が接触した時の分離爪４４の先端４８と、定着ニップ部Ｎの出口との間の距離Ｌは４〜５ｍｍの範囲に設定するのが望ましい。距離Ｌがこれよりも小さいと、記録媒体Ｐが爪本体４４ａの背面と摺接し、ノイズ発生の原因となる。Ｌがこれよりも大きいと記録媒体Ｐが定着ローラ４２に貼り付く時間が長期化し、ホットオフセットやカールの問題を顕著となる。図５（ｃ）に示すように、接触時の分離爪４４の先端４８と定着ローラ４２の外周面とのクリアランスＣは０．１ｍｍ未満とする。Ｃがこれよりも大きいと、剛性の低い記録媒体Ｐ（薄紙や高含水率紙等）の分離に支障を来たし、Ｃがこれよりも小さいと、ジャム時に定着ローラ４２や加圧ローラ４３を損傷させるおそれがある。

図５（ｂ）に示すように、分離爪４４は、定着ローラ４２の外周面に接触し、あるいは離間した何れの状態でも、定着ニップ部Ｎの出口における定着ローラ４２外周面の接線ｘよりも定着ローラ４２側の領域に位置させる。これにより、何らかの理由で分離爪４４が定着ローラ４２から離間した状態で定着ニップ部Ｎに記録媒体Ｐが供給された場合でも、定着ニップ部Ｎから排出された記録媒体Ｐと分離爪４４との干渉、およびこれによるジャムの発生を防止することができる。

制御機構４５は、入力部材としてのフィーラー部材５１と、伝達部材６１とで構成される。

このうち、フィーラー部材５１は、図４に示すように、回転軸５２と、回転軸５２の軸方向中央で半径方向に突出させた接触部５３と、回転軸５２の両端で半径方向に突出させた押圧部５４とで構成される。回転軸５２は、記録媒体の両端を越えて延びており、接触部５３および押圧部５４は、何れも回転軸５２と一体回転可能である。接触部５３は、搬送経路Ｒ上を搬送される記録媒体Ｐと干渉する位置まで半径方向に突出していて、搬送経路Ｒを搬送される記録媒体Ｐと接触可能である。これに対し、押圧部５４は、搬送経路Ｒを搬送される記録媒体Ｐの両側方にあって記録媒体Ｐとは接触しない。入力側軸部５３と出力側軸部５４の周方向位置は僅かにずれており、フィーラー部材５１が後述の待機姿勢にある時（図２参照）は、接触部５３が押圧部５４よりも定着ニップ部Ｎに接近する側にある。

フィーラー部材５１は、図２および図３に示すように、回転軸５２の軸芯Ｏ４を中心として正逆方向に回転自在に支持され、その回転中心Ｏ４は定着ローラ４２の回転軸Ｏ１と平行である。フィーラー部材５１の回転中心Ｏ４は、記録媒体Ｐの搬送経路Ｒよりも加圧ローラ４３側の領域にある。フィーラー部材５１は、接触部５３が記録媒体Ｐに接触可能となる待機姿勢（図２）と、接触部５３が搬送経路Ｒから退避した退避姿勢（図３）との間で正逆方向に回転する。図２に示す待機姿勢からのフィーラー部材５１の反時計方向の回転を規制するため、フィーラー部材５１の接触部５３にはストッパ５５を当接させる。なお、図３では、図面の簡略化のため、図２に示す入口ガイド４６の図示を省略している。

フィーラー部材５１の回転軸５２は、図６に示すように複数（例えば４つ）の軸受５５（滑り軸受・転がり軸受を問わない）によって回転自在に支持される。フィーラー部材５１の回転軸５２の撓みを防止するためには、軸受５５の数を多くするのが良いが、多すぎると軸受５５で生じる抵抗が増し、フィーラー部材５１の回転運動の円滑性が損なわれる。従って、軸受５５の数は、画像形成装置のサイズや要求性能等に応じて適切に設定する。

伝達部材６１は、図２〜図４に示すように、回転軸６２と、回転軸６２の両端から半径方向に延びた入力側当接部６３と、回転軸６２の軸方向中央から半径方向に延びた出力側当接部６４とで構成される。入力側当接部６３および出力側当接部６４は、何れも回転軸６２と一体回転可能である。入力側当接部６３はフィーラー部材５１を軸方向両側から挟むようにして、フィーラー部材５１の回転軸５２の両軸端近傍まで延びている。出力側当接部６４は、分離爪４４の受圧部４４ｂと当接できる位置まで延びている。

伝達部材６１の回転軸６２は、その軸芯Ｏ５を定着ローラ４２の回転軸Ｏ１と平行にして、記録媒体Ｐの搬送経路Ｒよりも定着ローラ４２側の領域に配置される。図示は省略するが、伝達部材６１の回転軸６２も複数の軸受で回転自在に支持される。これにより伝達部材６１は、回転軸６２の軸芯Ｏ５を中心として正逆方向に揺動可能となる。

両入力側当接部６３の先端部の内側面には、それぞれ当接ピン６５が固定される。当接ピン６５は、フィーラー部材５１の押圧部５４よりも定着ニップ部側（図２の例でいえば、押圧部５４の上方）で押圧部５４と当接している。

図２から明らかなように、伝達部材６１の入力側当接部６３および出力側当接部６４は、何れも回転中心Ｏ５よりも搬送径路Ｒ側の領域に重心を有する。そのため伝達部材６１全体の重心Ｇも、回転中心Ｏ５よりも搬送径路Ｒ側の領域にある。従って、伝達部材６１は、その自重により、時計回りに回転するよう常時付勢されている。この回転方向の付勢力が、出力側当接部６４および受圧部４４ｂを介して分離爪４４の爪本体４４ａに伝達されるため、爪本体４４ａは付勢手段４７の付勢力に抗して反時計方向に回転する。これにより、分離爪４４の先端４８が定着ローラ４２の外周面から離間する。この離間状態が保持されるように、付勢手段４７の付勢力（弾性力）を定める。

以上に説明した定着装置４０の作動を以下に説明する。

図２に示すように、記録媒体Ｐがフィーラー部材５１と接触する前の状態では、フィーラー部材５１が待機姿勢にある。この時、上記のように伝達部材６１に時計方向の自重による付勢力が作用するため、フィーラー部材５１の押圧部５４と伝達部材６１の当接ピン６５との間、および伝達部材６１の出力側当接部６４と分離爪４４の受圧部４４ｂとの間が当接状態となる。また、伝達部材６１の自重付勢力で、分離爪４４が付勢手段４７の付勢力に抗して反時計方向に押圧されるため、分離爪４４の先端４８は定着ローラ４２の外周面から離間する。

搬送径路Ｒ上を搬送された記録媒体Ｐがフィーラー部材５１の接触部５３に接触すると、その衝撃でフィーラー部材５１が時計方向に回転し、接触部５３が搬送径路Ｒ上から退避してフィーラー部材５１が退避姿勢に移行する（図３参照）。このため、記録媒体Ｐは、入口ガイド４６に案内されてスムーズに定着ニップ部Ｎに供給される。フィーラー部材５１が記録媒体Ｐとの接触によって受けた力は、フィーラー部材５１の回転運動に変換され、押圧部５４と当接ピン６５との当接部を介して伝達部材６１に伝達される。この際、押圧部５４と当接ピン６５との当接部で滑りが生じる。

このようにして、フィーラー部材５１の接触部５３から受けた力により、伝達部材６１は反時計方向に回転する。これに伴い、伝達部材６１の出力側当接部６４が分離爪４４の受圧部４４ｂから離れる方向に移動し、出力側当接部６４から受圧部４４ｂに付与されていた押圧力が解除される。そのため、分離爪４４が付勢手段４７の付勢力で時計方向に回転し、図３に示すように分離爪４４の先端４８が定着ローラ４２の外周面に接触する。これにより、定着ニップ部Ｎにて加熱加圧され、定着ローラ４２表面に貼り付いた記録媒体Ｐが定着ローラ４２から剥離（分離）される。

この時、図３に示すように、伝達部材６１に上から係合し、伝達部材６１のそれ以上の反時計回転を規制する規制部７１を設けておけば、定着ローラ４２に対する分離爪４４の接触圧（線圧）を一定にすることができる。この規制部７１は、図４に示すように、例えば定着ローラ４２や加圧ローラ４３を支持する側板７０を部分的に切り曲げることによって形成することができる。

記録媒体Ｐの全体がフィーラー部材５１上を通過し終えると、フィーラー部材５１が自重で反時計方向に回転し、さらに押圧部５４がストッパ５５に当接することで、フィーラー部材５１が待機姿勢に復帰する。これに伴い、伝達部材６１が自重付勢力で時計方向に回転し、さらに出力側当接部６４が分離爪４４を押圧するため、伝達部材６１および分離爪４４の双方が図２に示す待機姿勢に復帰する。

なお、図４では、伝達部材６１に一つの出力側当接部６４を設けているが、分離爪４４が定着ローラ４２の回転軸方向の複数個所に配置されている場合には、これと同数の出力側当接部６４を伝達部材６１の回転軸６２に取り付け、各出力側当接部６４と分離爪４４とを１対１に当接させる。

以上の構成を有する本願発明によれば、以下の作用効果が得られる。

記録媒体Ｐとの接触でフィーラー部材５１が受けた力を、伝達部材６１を介して機械的に分離爪４４に伝達し、分離爪４４の定着ローラ４２に対する接触・離間の切り替えを行っている。そのため、センサ・ソレノイド等の電磁的情報伝達手段を使用する場合に比べ、低コスト化およびコンパクト化を図ることができる。また、分離爪４４」の姿勢制御が外乱の影響を受けにくく、制御安定性が向上する。

定着ニップ部Ｎの前段で記録媒体Ｐの通過を検知するので、常時は分離爪４４を定着ローラ４２から離間させ、定着ニップ部Ｎへの記録媒体の導入直前に分離爪４４を定着ローラ４２に接触させるような制御が容易に実現できる。そのため、分離爪４４の定着ローラ４２に対する積算離間時間を増やし、定着ローラの摩耗を抑制して製品寿命を向上させることができる。

伝達部材６１が常時時計周りの回転方向に付勢されているため、フィーラー部材５１の押圧部５４と当接ピン６５との間、および伝達部材６１の出力側当接部６４と分離爪４４の受圧部４４ｂとの間が待機中も当接状態になっている。そのため、フィーラー部材５１の姿勢変化をタイムラグなくダイレクトに分離爪４４に伝達することができ、分離爪４４の姿勢切り替えが迅速に行われる。特に上記のように、この付勢力を伝達部材６１の自重による回転で得るようにすれば、部品点数の増大や構成の複雑化も回避することができる。

分離爪４４に、分離爪４４の回転中心３と定着ローラ４２に対する接触部とを結ぶ線と交差する方向に延びた受圧部４４ｂを形成しているので、伝達部材６１の出力側当接部６４を直角に近い角度で分離爪４４の表面に押し当てることができる。従って、出力側当接部６４から分離爪４４への押圧力の伝達効率が増し、分離爪４４を確実に待機姿勢に復帰させ、あるいは保持することができる。

本発明の定着装置では、記録媒体Ｐと接触したフィーラー部材５１は、以後、搬送径路Ｒよりも加圧ローラ側で記録媒体Ｐに接触する。定着ニップ部Ｎに搬送する直前の記録媒体Ｐの定着ローラ４２側の面には、未定着のトナー像Ｔが形成されているので、この面にフィーラー部材５１を接触させると、画像品質が低下する。これに対し、上記構成であれば、フィーラー部材５１がトナー像Ｔの形成されていない面（両面印刷の場合は、定着済みの画像が形成された面）と接触するので、かかる不具合を防止することができる。

以下、本発明の他の実施例を図９〜図１３に基づいて説明する。なお、以下の説明において、図２〜図８に示す実施例１の定着装置と共通する構成・および機能を有する部材については、実施例１と共通する参照番号を付している。

上記実施例１では、図４に示すように、一つの接触部５３を有するフィーラー部材５１を例示している。フィーラー部材５１の数は任意であり、図９に示すように、回転軸５２に複数（図面では３つ）の接触部５３を設けてもよい。この場合、記録媒体Ｐが接触部５３と接触した際に記録媒体Ｐに作用する荷重が分散されるため、記録媒体Ｐにシワやコバ面傷が生じるのを防止することができる。

図１０に、本発明の定着装置の第２実施例を示す。上記実施例１では、伝達部材６１に作用させる付勢力を、伝達部材６１の自重で与える場合を例示しているが、弾性部材７２の弾性力を利用して与えることもできる。図１０では、その一例として、伝達部材６１の入力側当接部６３と静止側部材との間に引っ張り状態の弾性部材７２を介在させた構成を示している。図示は省略するが、フィーラー部材５１と静止側部材との間に弾性部材を介在させてもよい。

図１１に、本発明の定着装置の第３実施例を示す。上記実施例１では、フィーラー部材５１と伝達部材６１との間の力の伝達が、押圧部５４と当接ピン６５との当接・滑りを介して行われ、かつ両者は離反可能な状態にある。同様の機能は、図１１に示すように、押圧部５４と入力側当接部６３の何れか一方に設けた長孔７３と、この長孔７３に嵌入させたピン７４との組み合わせでも得ることができる。この場合、フィーラー部材５１と伝達部材６１、および伝達部材６１と分離爪４４をそれぞれ連結状態にしたリンク機構が構成される。

この構成であれば、制御機構４５の強度向上を図ることができる。また、記録媒体Ｐが定着ニップ部Ｎを通過した後、待機状態に復帰する際に、フィーラー部材５１の自重も利用することができる。

図１２に、本発明の定着装置の第５実施例を示す。上記実施例１では、分離爪４４が定着ローラ４２に接触する方向へ付勢手段４７の付勢力を作用させているが、これとは逆に、分離爪４４が定着ローラ４２から離反する方向に付勢手段４７の付勢力を作用させることもできる。図１２は、その一例を示すもので、付勢手段４７として、圧縮状態の弾性部材を使用している。なお、図示例ではフィーラー部材５１と伝達部材６１が一体化されており、これらはＯと中心として回転自在に支持されている。

分離爪４４を定着ローラ４２の回転軸Ｏ１方向に沿った３箇所以上に配置した場合には、図１３に示すように、隣接する３つの分離爪４４１，４４２のうち、中央に配置される第１の分離爪４４１の定着ローラ４２との接触位置を、その両隣に配置される第２の分離爪４４２の定着ローラとの接触位置よりも、距離δだけ定着ローラ４３の回転方向の下流側に設けることができる。

これにより、加圧ローラ４３との接触で加圧された定着ローラ４２がベンディングした際に、定着ローラ４２に対する各分離爪４４１，４４２の接触位置を揃えることができ、定着ローラ４２に貼り付いた記録媒体Ｐの剥離をスムーズに行うことができる。

なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。また、本発明に係る画像形成装置としては、図１に示すカラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置や、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等であってもよい。

４０ 定着装置
４１ 加熱源
４２ 定着ローラ（定着回転体）
４３ 加圧ローラ（加圧回転体）
４４ 分離爪（分離補助部材）
４４ａ 爪本体
４４ｂ 受圧部
４７ 付勢手段
５１ フィーラー部材（入力部材）
５２ 回転軸
５３ 接触部
５４ 押圧部
６１ 伝達部材
６２ 回転軸
６３ 入力側当接部
６４ 出力側当接部
７０ 側板
７１ 規制部
４４１ 第１の分離爪（第１の分離補助部材）
４４２ 第２の分離爪（第２の分離補助部材）
Ｎ 定着ニップ部
Ｐ 記録媒体
Ｒ 搬送経路

特開平７−１４０８３１号公報 特開２００４−６７３２９号公報 特開平４−１２５５８３号公報

Claims (18)

1. 加熱源を有する定着回転体と、前記定着回転体に当接することで定着ニップ部を形成する加圧回転体と、前記定着回転体に対し接離可能で、定着回転体との接触時に前記定着ニップ部を通過した記録媒体を定着回転体から分離させる分離補助部材とを具備し、前記記録媒体に担持された現像剤像を熱および圧力を用いて定着させる定着装置であって、
   前記定着ニップ部の前段に配置され、搬送径路を搬送される記録媒体との接触で当該記録媒体から力を受ける入力部材と、入力部材が受けた前記力を前記分離補助部材に伝達し、当該分離補助部材を、定着回転体と非接触の待機姿勢から、前記定着回転体と接触する接触姿勢に移行させる伝達部材とを備えることを特徴とする定着装置。
2. 前記分離補助部材を前記定着回転体に接触させるように付勢する付勢手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記伝達部材で前記分離補助部材を押圧することにより、前記付勢手段の付勢力に抗して前記分離補助部材を前記定着回転体から離間させることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記分離補助部材を回転可能に支持し、該分離補助部材に、その回転中心と、前記定着回転体に対する接触部とを結ぶ線に交差する方向に延びた受圧部を設け、前記伝達部材で前記受圧部を押圧することを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記記録媒体と接触した前記入力部材が、以後、前記搬送径路よりも前記加圧回転体側で前記記録媒体に接触することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記入力部材を回転可能に支持し、かつその回転軸を定着回転体の回転軸と平行にしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 入力部材の回転中心を、前記記録媒体の搬送経路よりも前記加圧回転体側に設けたことを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
8. 前記入力部材の回転軸を、前記搬送径路を搬送される前記記録媒体の両端を越えて延在させ、前記入力部材の回転軸のうち、前記記録媒体の両端を超えて延在した部分のいずれか一方または双方に、伝達部材を当接させることを特徴とする請求項６または７に記載の定着装置。
9. 前記入力部材の回転軸に、前記搬送径路を搬送された記録媒体と接触する接触部を突設したことを特徴とする請求項６〜８いずれか１項に記載の定着装置。
10. 前記接触部を、前記入力部材の回転軸の軸方向複数箇所に設けたことを特徴とする請求項８または９に記載の定着装置。
11. 前記入力部材の回転軸を軸方向の複数箇所で軸支したことを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項に記載の定着装置。
12. 前記伝達部材を回転可能に支持し、その回転軸に、前記入力部材と当接する入力側当接部と、前記分離補助部材と当接する出力側当接部とを設けたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の定着装置。
13. 前記伝達部材の回転中心を、前記記録媒体の搬送径路よりも前記定着回転体側に設けたことを特徴とする請求項１２に記載の定着装置。
14. 前記伝達部材に、前記入力側当接部が前記入力部材と当接し、前記出力側当接部が前記分離補助部材と当接する方向の付勢力を作用させて、これら当接状態を保持することを特徴とする請求項１３記載の定着装置。
15. 前記入力側当接部および出力側当接部を、何れも前記伝達部材の回転中心よりも前記記録媒体の搬送径路側に設けたことを特徴とする請求項１４記載の定着装置。
16. 前記入力部材から力を受けて回転した前記伝達部材と係合し、伝達部材のそれ以上の回転を規制する規制部をさらに有することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の定着装置。
17. 前記分離補助部材を前記定着回転体の回転軸方向に沿った３箇所以上に配置し、隣接する３つの分離補助部材のうち、中央に配置される第１の分離補助部材の前記定着回転体との接触位置を、その両隣に配置される第２の分離補助部材の前記定着回転体との接触位置よりも、前記定着回転体の回転方向の下流側に設けたことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の定着装置。
18. 一様に帯電された像担持体上を露光し現像剤を供給して形成される可視像を記録媒体に転写し定着して機外に排出する画像形成装置において、
    請求項１〜１７のいずれか１項に記載の定着装置を用いて前記定着を行うことを特徴とする画像形成装置。

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