JP2014077901A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】用紙に定着したトナー像に画像不良が発生しない定着装置を提供すること。
【解決手段】定着ローラ５２と、加熱ローラ５３と、加圧ローラ５５と、定着ローラ５２および加熱ローラ５３に巻き掛けた定着ベルト５１とを備え、定着ローラ５２の外周部と加圧ローラ５５の外周部が定着ベルト５１を挟んで圧接されて、用紙Ｐを挟持しつつ搬送する定着ニップ部Ｎを形成し得る定着装置１００であって、定着ニップ部Ｎの用紙搬送方向下流側に、定着ベルト５１の幅方向に延びる分離部材７５を配置し、分離部材７５の先端部は、定着ベルト５１の外周部から用紙Ｐを引き離すよう、定着ベルト５１の外周部に相対し、分離部材７５に、用紙搬送方向に延びるリブ６０を、分離部材７５の先端部を経た用紙Ｐを案内するよう設けている。
【選択図】図１

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関し、詳しくは搬送中のシート上のトナーを加熱して定着する定着装置、および該定着装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関するものである。

画像形成装置において、用紙等の記録媒体（以下、用紙という）に転写されたトナー像を定着させる装置として、ハロゲンヒータ等の熱源により加熱される定着部材（例えば、定着ローラ）と、定着部材を加圧する加圧部材（例えば、加圧ローラ）を備えた定着装置がある。

この定着装置は、トナー像を担持した用紙を、定着部材と加圧部材で形成されたニップ部によって、挟持しつつ搬送するよう構成されている。用紙は、定着部材により加熱され、加圧部材および定着部材により加圧され、トナー像が用紙に定着することになる。

また、定着部材として無端状の定着ベルトを用いるベルト定着装置も周知である。定着ベルトは、熱容量が小さいためウォーミングアップタイムを短縮でき、省エネ性に優れるという利点を有している。

さらに、省エネルギへの観点から、熱変換効率が高い電磁誘導加熱を用いたＩＨヒータを熱源とする定着装置も提案されている。

上述したような定着装置には、定着部材から用紙を分離するための分離手段が設けられている。従来、分離手段である複数の分離板を、定着ベルトの幅方向に所定の間隔で配置するとともに、定着ベルトの外周部と分離板の先端部の間に微小な間隙を形成して、用紙を分離板により定着ベルトから分離させるようにした定着装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に開示された定着装置では、「こし」（剛性）の弱い薄紙等の用紙を用いた場合、用紙は、定着ベルトから熱を得た分離板に用紙が接触しながら搬送されるため、用紙に定着したトナー像（画像）に光沢スジ等の画像不良が発生することが懸念される。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、用紙に定着したトナー像（画像）に光沢スジが発生しない定着装置を提供することを目的としている。

本発明に係る定着装置は、上記目的を達成するため、回動可能な第１ニップ形成部材と、回転可能な第２ニップ形成部材とを備え、前記第１ニップ形成部材の外周部と前記第２ニップ形成部材の外周部が互いに当接して、用紙を挟持しつつ搬送する定着ニップ部を形成し得る定着装置であって、前記定着ニップ部の用紙搬送方向下流側に、前記第１ニップ形成部材の幅方向に延びる分離部材を配置し、前記分離部材の先端部は、前記第１ニップ形成部材の外周部から前記用紙を引き離すよう、前記第１ニップ形成部材の外周部に相対し、前記分離部材に、用紙搬送方向に延びるリブを、前記分離部材の先端部を経た前記用紙を案内するよう設けている。

本発明によれば、用紙に定着したトナー像に画像不良が発生しない定着装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る定着装置の一例を示す概略構成図である。 図１における分離部材、位置決め部材、およびリブの詳細図である。 図２における分離部材、位置決め部材、およびリブの上下を反転させた状態を示す部分斜視図である。 図２における分離部材、およびリブの変形例を示す詳細図である。 本発明の実施形態に係る定着装置を搭載した画像形成装置を示す概略構成図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１に示すように、定着装置１００は、定着ベルト５１、定着ローラ５２、加熱ローラ５３、加圧ローラ５５、分離爪５８および分離部材７５を備えており、これらの部材は、カバー１００ａの内部に配置されている。

定着ベルト５１は、無端状であり、断面構造としては、例えば、ニッケル、ステンレス、ポリイミドなどの基材に、シリコーンゴム等による弾性層を形成した２層構造となっている。

定着ローラ５２は、金属よりなる円筒状の芯金の外周部に、弾性層を設けたものであり、弾性層は、シリコーンゴム、あるいは発泡性シリコーンゴム等などの材料によって形成されている。定着ローラ５２の弾性層に発泡性シリコーンゴムを用いた場合、定着ローラ５２が定着ベルト５１から熱を奪いにくくなるため、ウォーミングアップタイムの短縮を図ることができる。

加熱ローラ５３は、アルミニウム合金、あるいは鋼よりなる中空状のローラであって、加熱ローラ５３の内部には、ヒータ５４が設けられている。ヒータ５４として、ハロゲンヒータ、あるいはＩＨヒータ等を用いることができる。

ヒータ５４は、加熱ローラ５３を介して定着ベルト５１を加熱する役割を担っている。定着装置１００の作動時における定着ベルト５１の温度は、図示されていないサーミスタおよびコントローラにより、用紙Ｐに対するトナー像Ｔの定着に適した範囲に調整されるようになっている。

定着ローラ５２と加熱ローラ５３は、それぞれの軸線が互いに平行になるよう配置されている。定着ベルト５１は、定着ローラ５２および加熱ローラ５３に巻き掛けられている。

定着ローラ５２は、図示されていない駆動機構により、図１において、時計回りに回転するよう構成されている。したがって、定着ローラ５２が、時計回りに回転すると、定着ベルト５１および加熱ローラ５３も、時計回りに連れ回されることになる。さらに、定着ローラ５２を回転させる駆動機構は、用紙Ｐがカバー１００ａ内に入ったときに作動するよう構成されている。

加圧ローラ５５は、アルミニウム合金、あるいは鋼よりなる中空状のローラの外周部に、弾性層を設けたものであり、弾性層は、シリコーンゴムの材料によって形成されている。加圧ローラ５５は、図１において、定着ローラ５２の下側に位置している。加圧ローラ５５の内部には、ヒータ５９が設けられている。ヒータ５９としては、ハロゲンヒータ、あるいはＩＨヒータ等を用いることができる。ヒータ５９は、定着装置の作動時に、必要に応じて加圧ローラ５５を加熱する役割を担っている。

加圧ローラ５５は、図示されていない加圧・脱圧手段により、定着ローラ５２に向けて近付き、あるいは定着ローラ５２から離れるよう構成されている。加圧・脱圧手段により、加圧ローラ５５を定着ベルト５１に一定の力で押し付けると、定着ベルト５１を挟んで定着ローラ５２に加圧ローラ５５が圧接されて定着ニップ部Ｎが形成されることになる。

さらに、加圧ローラ５５を移動させる加圧・脱圧手段は、用紙Ｐがカバー１００ａ内に入ったときに、加圧ローラ５５を定着ベルト５１に押し付け、用紙Ｐがカバー１００ａ外へ出たときに、加圧ローラ５５を定着ベルト５１から離すよう構成されている。

定着ニップ部Ｎが形成されている状態で、定着ローラ５２が、図１において時計回りに回転すると、加圧ローラ５５は、反時計回りに連れ回される。この状態で、用紙Ｐを定着ニップ部Ｎに送り込むと、用紙Ｐは、定着ニップ部Ｎに挟持されつつ、図１において左側へ搬送される。

さらに、用紙Ｐは、定着ベルト５１により加熱され、加圧ローラ５５および定着ローラ５２により加圧される。この結果、用紙Ｐに担持されているトナー像Ｔは、用紙Ｐに定着されることになる。そして、用紙Ｐは、後述する分離部材７５により案内されて、カバー１００ａ外に導かれるようになっている。

分離爪５８は、定着ニップ部Ｎの用紙搬送方向下流側（図１において定着ニップ部Ｎの左側）に配置されている。分離爪５８の先端部は、加圧ローラ５５に対して平行に延び、かつ加圧ローラ５５の外周部に当接している。分離爪５８は、定着ニップ部Ｎを通過した用紙Ｐの進行方向先端部が、加圧ローラ５５の外周部に巻き付くことを防ぐ役割を担っている。

分離部材７５は、定着ニップ部Ｎの用紙搬送方向下流側（図１において定着ニップ部Ｎの左側）に配置され、前述した分離爪５８の上側に位置している。分離部材７５は、定着ベルト５１の幅方向に延びる部材である。さらに、分離部材７５の先端部は、定着ベルト５１の外周部に相対している。

分離部材７５は、図２に示すように保持ステー７７に取り付けられている。保持ステー７７は、定着装置１００を構成する図示されていないフレームに固定されている。そして、分離部材７５の先端部と定着ベルト５１の外周部の間に、微小ギャップＭが形成されるようになっている。

分離部材７５の幅方向の寸法は、定着ベルト５１における画像形成領域よりも大きくなるよう設定されている。分離部材７５の幅方向とは、定着ベルト５１の幅方向と同じ向きである。また、画像形成領域とは、定着ベルト５１の外周部において用紙Ｐが接触する範囲である。

分離部材７５には、図２、図３に示すように、位置決め部材２４およびリブ６０が付帯している。

位置決め部材２４は、分離部材７５の幅方向の両端部に取り付けられている。位置決め部材２４の先端部は、定着ベルト５１の外周面において、前述した画像形成領域に含まれない部分に当接している。この位置決め部材２４は、分離部材７５の先端部が定着ベルト５１の画像形成領域に当接することを防ぐ役割を担っている。

リブ６０は、分離部材７５の下部に、分離部材７５の幅方向に所定の間隔で設けられている。リブ６０は、用紙搬送方向に延びる棒状の突起である。リブ６０における用紙搬送方向上流側端部は、分離部材７５の先端部よりも２〜３ｍｍ、用紙搬送方向下流側に位置している。リブ６０の下部は、用紙搬送方向に沿い、かつ下方へ向けて緩やかに張り出す凸湾曲面をなしている。

リブ６０は、金属板にプレス加工を施すことにより、低コストで分離部材７５と一体に形成することができる。また、リブ６０を、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）等のフッ素樹脂により形成し、フッ素樹脂により形成したリブ６０を、金属製の分離部材７５に取り付けるようにしてもよい。リブ６０をフッ素樹脂により形成すれば、分離部材７５に対するリブ６０の位置、ならびにリブ６０の形状を、自由に設定することができる。

次いで、本実施の形態に係る定着装置１００の作動を説明する。

定着装置１００の作動状態において、定着ベルト５１は、ヒータ５４により加熱ローラ５３を介して加熱される。定着ベルト５１の温度は、図示されていないサーミスタおよびコントローラにより、用紙Ｐに対するトナー像Ｔの定着に適した範囲に調整される。

用紙Ｐがカバー１００ａ内に入ると、加圧・脱圧手段は、加圧ローラ５５を定着ベルト５１に押し付ける。また、駆動機構は、定着ローラ５２を、図１において時計回りに回転させる。これにより、定着ベルト５１および加熱ローラ５３も、時計回りに連れ回される。カバー１００ａ内に入った用紙Ｐは、定着ニップ部Ｎに挟持されつつ、図１において、左側へ搬送される。

そして、用紙Ｐは、定着ベルト５１により加熱され、加圧ローラ５５および定着ローラ５２により加圧される。この結果、用紙Ｐに担持されているトナー像Ｔは、用紙Ｐに定着される。

定着ニップ部Ｎを通過した用紙Ｐの進行方向先端部は、分離部材７５の先端部により、定着ベルト５１の外周部から引き離されるよう下方に導かれる。この後、用紙Ｐは、用紙搬送方向に延びる複数のリブ６０に沿って案内され、カバー１００ａ外に送出される。

定着ニップ部Ｎを通過した用紙Ｐの進行方向先端部が、加圧ローラ５５の外周部に巻き付いた際には、用紙Ｐの進行方向先端部は、分離爪５８によって加圧ローラ５５の外周部から引き離されるよう上方へ導かれる。この後、用紙Ｐは、用紙搬送方向に延びる複数のリブ６０に沿って案内され、カバー１００ａ外に送出される。

このように、分離部材７５の下部に複数のリブ６０を、分離部材７５の幅方向に所定の間隔で設け、リブ６０における用紙搬送方向上流側端部を、分離部材７５の先端部よりも２〜３ｍｍ、用紙搬送方向下流側に位置させているので、用紙Ｐは、分離部材７５を経てリブ６０に滑らかに乗り移り、主にリブ６０に案内されることになる。また、リブ６０をフッ素樹脂で形成した場合には、リブ６０にトナーに対する十分な離型性を持たせることができる。

すなわち、用紙Ｐが分離部材７５に直接接触する面積が従来のもの比べて減少し、用紙Ｐが分離部材７５に接触する時間が短くなる。このため、用紙Ｐが「こし」の弱い薄紙等であっても、用紙Ｐに定着したトナー像Ｔに、光沢ムラや光沢スジ等の画像不良が発生しない。よって、定着品質が高い出力画像を得ることができる。

なお、本実施の形態に係る定着装置１００は、定着ローラ５２を駆動機構によって回転させるようにしているが、加圧ローラ５５、あるいは加熱ローラ５３を駆動機構によって回転させるようにしてもよい。

また、本実施の形態に係る定着装置１００は、定着ベルト５１を用いているが、これに代えて、ヒータを内装した円筒状の加熱ベルトを用いるようにしてもよい。さらに、加圧ローラ５５に代えて、２つのローラに巻き掛けた無端状の加圧ベルトを用いるようにしてもよい。

図４は、分離部材７５、およびリブ６０の変形例を示すもので、分離部材７５の先端部、およびリブ６０の下部に、トナーに対して十分な離型性を有する被覆層６５を形成している。被覆層６５としては、例えば、ポリイミドを素材とするシートを、分離部材７５、およびリブ６０に貼り付けるようにするか、あるいは、フッ素樹脂によるコーティングを、分離部材７５、およびリブ６０に施すようにする。

図５は、本発明の実施の形態に係る定着装置１００を適用した画像形成装置を示すもので、この画像形成装置は、タンデム型のカラー複写機２００を構成している。

カラー複写機２００は、装置本体中央部に位置する画像形成部２００Ａと、画像形成部２００Ａの下方に位置する給紙部２００Ｂと、画像形成部２００Ａの上方に位置する図示されていない画像読取部を備えており、定着装置１００は、画像形成部２００Ａに組み込まれている。

画像形成部２００Ａは、外周部が転写面となる無端状の中間転写ベルト２１０を有している。中間転写ベルト２１０の上側面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。

すなわち、補色関係にある色の各トナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による像を担持可能な像担持体としての感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋが、中間転写ベルト２１０の転写面に沿って並んで配置されている。

各感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋは、それぞれ同じ方向（反時計回り方向）に回転可能なドラムで構成されており、各感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋには、帯電装置２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｋ、現像装置２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋ、１次転写装置２０４Ｙ、２０４Ｍ、２０４Ｃ、２０４Ｋ及びクリーニング装置等が付帯している。

各現像装置２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋには、それぞれのカラートナーが収容されている。さらに、感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋの上側には、光書き込み装置２０１が配置されている。

中間転写ベルト２１０は、駆動ローラと従動ローラに巻き掛けられて、感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋと対峙する位置において、感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋの外周面の周回方向に沿って移動するよう構成されている。

また、従動ローラの１つであるローラ２１１に対向するように、２次転写ローラ２１２が設けられている。２次転写ローラ２１２から定着装置１００までの記録媒体（用紙Ｐ）の搬送経路は、略水平方向の横パスとなっている。

給紙部２００Ｂは、記録媒体を積載収容する給紙トレイ２２０と、給紙トレイ２２０内の記録媒体を最下のものから順に１枚ずつ分離して、２次転写ローラ２１２まで搬送する搬送機構を有している。

画像形成部２００Ａにおける画像形成にあたっては、感光体２０５Ｙの表面が帯電装置２０２Ｙにより一様に帯電され、画像読取部からの画像情報に基づいて感光体２０５Ｙ上に静電潜像が形成される。この静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置２０３Ｙによりトナー像として可視像化され、トナー像は、１次転写装置２０４Ｙにより中間転写ベルト２１０上に１次転写される。

他の感光体２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋにおいても、トナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が、中間転写ベルト２１０上に静電気力で順に転写されて重ね合わせられる。

各感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋから中間転写ベルト２１０上に１次転写されたトナー像Ｔは、ローラ２１１、および２次転写ローラ２１２により搬送されてきた記録媒体に転写され、トナー像Ｔが転写された記録媒体は、定着装置１００へと搬送される。

この後、図１に示すように、記録媒体である用紙Ｐは、カバー１００ａ内に入り、定着ニップ部Ｎに挟持されつつ、図１において左側へ搬送される。

そして、用紙Ｐは、定着ベルト５１により加熱され、加圧ローラ５５および定着ローラ５２により加圧される。この結果、用紙Ｐに担持されているトナー像Ｔは、用紙Ｐに定着される。このトナー像が定着された用紙Ｐは、図５に示すスタッカ２１５へ送出される。

本発明の実施の形態に係る定着装置１００を適用したカラー複写機２００は、用紙Ｐが分離部材７５に直接接触する面積が従来のものと比べて減少し、用紙Ｐが分離部材７５に接触する時間が短くなる。このため、用紙Ｐが「こし」の弱い薄紙等であっても、用紙Ｐに定着したトナー像Ｔに、光沢ムラや光沢スジ等の画像不良が発生しない。よって、定着品質が高い出力画像を得ることができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、定着装置を適用する画像形成装置は、プリンタやファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であってもよい。

２４ 位置決め部材
５１ 定着ベルト（第１ニップ形成部材）
５２ 定着ローラ（第１ニップ形成部材）
５３ 加熱ローラ
５５ 加圧ローラ（第２ニップ形成部材）
６０ リブ
６５ 被覆層
７５ 分離部材
１００ 定着装置
２００ カラー複写機（画像形成装置）

特開２０１０−２８１８７１号公報

Claims (8)

1. 回動可能な第１ニップ形成部材と、
   回転可能な第２ニップ形成部材とを備え、
   前記第１ニップ形成部材の外周部と前記第２ニップ形成部材の外周部が互いに当接して、用紙を挟持しつつ搬送する定着ニップ部を形成し得る定着装置であって、
   前記定着ニップ部の用紙搬送方向下流側に、前記第１ニップ形成部材の幅方向に延びる分離部材を配置し、
   前記分離部材の先端部は、前記第１ニップ形成部材の外周部から前記用紙を引き離すよう、前記第１ニップ形成部材の外周部に相対し、
   前記分離部材に、用紙搬送方向に延びるリブを、前記分離部材の先端部を経た前記用紙を案内するよう設けたことを特徴とする定着装置。
2. 前記リブを、前記分離部材の幅方向に所定の間隔で複数設けたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記リブにおける用紙搬送方向上流側端部を、前記分離部材の先端部よりも用紙搬送方向下流側に位置するように形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
4. 前記分離部材に、位置決め部材を、前記第１ニップ形成部材の外周部において画像形成領域に含まれない部分に当接するよう設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の定着装置。
5. 前記分離部材、および前記リブを、金属によって一体に形成した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. 前記分離部材、および前記リブに、トナーに対して離型性を有する被覆層を形成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. 前記リブを、フッ素樹脂によって形成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。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。

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