JP2016110138A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

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【課題】従動ローラの圧力差を低減して、媒体に生じたカールを好適に矯正することを目的とする。【解決手段】定着装置50のカール矯正部56は、媒体を搬送する搬送ローラ71と、搬送ローラ71の周面に媒体を圧接すると共に搬送ローラ71の回転に伴って回転する一対の従動ローラ72,73と、を備える。一対の従動ローラ72,73は、媒体の搬送方向において上流側に配置された第1の従動ローラ72と、下流側に配置された第2の従動ローラ73と、を有する。搬送ローラ71及び一対の従動ローラ72,73は、それぞれの回転軸線方向において媒体の全幅以上の長さを有し、第1の従動ローラ72及び第2の従動ローラ73は、媒体を当該媒体の全幅において搬送ローラ71に圧接する。【選択図】図2

Description

本発明は、媒体に生じたカールを矯正するカール矯正部を備えた定着装置及び画像形成装置に関する。
画像形成装置では、給紙部から給紙された媒体は、現像装置で形成されたトナー像を媒体に二次転写する転写部に送られる。転写部で媒体にトナー像が転写された後、定着部において媒体上のトナーを溶融定着させる。定着部でトナーが定着された媒体は下流の排紙部から排紙される。
特許文献1に記載された画像形成装置のカール除去機構は、媒体を搬送する搬送ローラと、搬送ローラの周面に対向して配置された第1及び第2の従動ローラとを備えている。第1及び第2の従動ローラは、媒体を挟んで搬送ローラの周面に接触して従動する。第1従動ローラは同軸上に複数設置され、第2従動ローラも同様に同軸上に複数設置されている。第1及び第2従動ローラの回転軸は、両方の従動ローラの半径の和よりも小さい距離に配置され、複数の第1及び第2従動ローラは、軸線方向において交互に配置されている。すなわち、一方の従動ローラの周面は、他方の従動ローラの周面よりも内側(他方の従動ローラの回転軸に近い方)に配置されている。第1及び第2の従動ローラは、媒体の搬送方向において重なるように配置されている。更に、複数の駆動ローラも軸線方向に離間して配置されている。
特開2000−284623号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載の従来技術では、複数の第1の従動ローラが軸線方向において離間して配置されていると共に、複数の第2の従動ローラが軸線方向において離間して配置されているので、媒体の幅方向(搬送方向と直交する方向)において、従動ローラの周面と接触する部分と、従動ローラの周面に接触しない部分が存在していた。そのため、媒体の幅方向において、媒体を駆動ローラの周面に対して圧接するための圧力に差が生じ、媒体のカールの矯正が十分に行われないおそれがある。また、特許文献1に記載の従来技術では、複数の駆動ローラも軸線方向に離間して配置されているので、媒体の幅方向において駆動ローラの周面と接触する部分と、駆動ローラの周面に接触しない部分が存在していた。そのため、媒体の幅方向において、従動ローラが媒体を駆動ローラの周面に対して圧接するための圧力に差が生じ、媒体のカールの矯正が十分に行われないおそれがある。
本発明は、軸線方向における従動ローラの圧力差を低減して、媒体に生じたカールを好適に矯正することを目的とする。
本発明は、トナー像が形成された媒体を加熱及び圧接して、媒体にトナー像を定着させる定着装置である。この定着装置は、媒体を加熱する加熱ローラ、及び加熱ローラの周面に媒体を圧接する加圧ローラを有して、媒体にトナー像を定着させる定着部と、加熱ローラの周面から媒体を分離して、分離された媒体の搬送を案内する分離部材と、媒体の搬送方向において分離部材の下流に配置され、媒体に生じたカールを矯正するカール矯正部と、を備える。カール矯正部は、媒体を搬送する搬送ローラと、搬送ローラの周面に対向し、搬送ローラの回転方向に並んで配置され、搬送ローラの周面に媒体を圧接すると共に搬送ローラの回転に伴って回転する一対の従動ローラと、を備える。一対の従動ローラは、媒体の搬送方向において上流側に配置された第1の従動ローラと、媒体の搬送方向において下流側に配置された第2の従動ローラと、を有する。搬送ローラ、第1の従動ローラ及び第2の従動ローラは、それぞれの回転軸線方向において媒体の全幅以上の長さを有し、第1の従動ローラ及び第2の従動ローラは、媒体を当該媒体の全幅において搬送ローラに圧接する。
この定着装置では、定着部でトナー像が定着された媒体は、分離部材によって定着部の加熱ローラから分離されて案内されてカール矯正部に導入される。カール矯正部では、導入された媒体は、搬送ローラ及び第1の従動ローラによって挟持される。第1の従動ローラによって搬送ローラの周面に圧接された媒体は、搬送ローラの回転に伴って搬送される。搬送ローラの回転に伴って搬送された媒体は、搬送ローラ及び第2の従動ローラによって挟持され、第2の従動ローラによって搬送ローラの周面に圧接される。このようにカール矯正部に導入された媒体は、搬送ローラによって搬送されながら、第1及び第2の従動ローラによって圧接されて、カールした方向と反対方向に、搬送ローラの周面に沿って湾曲しながら搬送されるので、カールが矯正される。ここで、第1の従動ローラ及び第2の従動ローラは、媒体の全幅において当該媒体を搬送ローラに圧接するので、搬送ローラの回転軸線方向において、媒体を圧接する力が均一化される。これにより、媒体の幅方向における圧力差を低減して、媒体に生じたカールを矯正することができる。
カール矯正部は、媒体の搬送を案内するガイド面を有するガイド部材を備える構成でもよい。このガイド部材のガイド面は、媒体の搬送方向において、第1の従動ローラと第2の従動ローラとの間で、搬送ローラの周面に対向して配置されている。これにより、搬送ローラと第1の従動ローラとによって挟持された媒体は、ガイド面によって案内され、搬送ローラと第2の従動ローラとの間に導入される。
搬送ローラの外周面と第1の従動ローラの外周面との接線と、ガイド面に沿う直線とが交差する角度のうち小さい方の角度である第1の傾斜角は、30(deg)以上50(deg)以下でもよい。
搬送ローラの外周面と第2の従動ローラの外周面との接線と、ガイド面に沿う直線とが交差する角度のうち小さい方の角度である第2の傾斜角は、10(deg)以上30(deg)以下でもよい。
ガイド部材の少なくとも一部は、アルミニウムまたはステンレスから選択された材料を含んでいてもよい。
ガイド部材は、母材と、当該母材上に形成された表層とを有する構成でもよい。母材の少なくとも一部は、アルミニウム、ステンレス、SECC鋼板の一つから選択された材料を含んでいてもよい。ガイド部材の表層の少なくとも一部は、液晶ポリマー(LCP)、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリブチレンテレフタラート(PBT)の一つから選択された材料を含んでいてもよい。
ガイド部材の媒体が接触する範囲の少なくとも一部には、フッ素樹脂である耐熱塗料が塗布されていてもよい。
ガイド部材に塗布されるフッ素樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂(PFA)、及びこれらの変性体から選択された樹脂を含んでいてもよい。
搬送ローラと第1の従動ローラとによって媒体が挟持される位置は、媒体の搬送方向において分離部材の下流側の端部の直後である構成でもよい。これにより、分離部材によって媒体を案内して、搬送ローラと第1の従動ローラとの間に容易に導入することができる。
分離部材は、定着部から離れるに従い、加熱ローラと加圧ローラとの接線方向に直交する方向において、加圧ローラ側に湾曲し、カール矯正部は、媒体の搬送方向と直交する方向において、加圧ローラ側とは反対側に搬送ローラが配置され、加圧ローラ側に第1の従動ローラ及び第2の従動ローラが配置されている。これにより、分離部材によって媒体を加圧ローラ側に湾曲させた後に、カール矯正部に媒体を導入して、加圧ローラとは反対側に媒体を湾曲させて、媒体のカールを矯正することができる。
定着装置は、媒体の温度を90℃以上に維持した状態で、媒体をカール矯正部に導入する構成でもよい。この定着装置によれば、定着部で加熱された媒体は、90℃以上に維持されたままカール矯正部に導入されてカールが矯正される。媒体の温度が90℃以上であると、媒体を変形させ易く、カールが生じた媒体を容易に矯正することができる。
また、第2の従動ローラの周面の動摩擦係数は、第1の従動ローラの周面の動摩擦係数より大きく、その差が0.15以上であってもよい。これにより、搬送ローラの回転力は第2の従動ローラに好適に伝達されて、第2の従動ローラの線速度を第1の従動ローラの線速度より速くして、第2の従動ローラの上流側において媒体が停滞するおそれが低減される。
第2の従動ローラによる搬送ローラに対して圧接する圧力は、第1の従動ローラによる搬送ローラに対して圧接する圧力の1.5倍以上4倍以下でもよい。これにより、搬送ローラの回転力は第2の従動ローラに好適に伝達されて、第2の従動ローラの線速度を第1の従動ローラの線速度より速くして、第2の従動ローラの上流側において媒体が停滞するおそれが低減される。
カール矯正部は、第1の従動ローラの回転軸を支持する第1の軸受け部と、第2の従動ローラの回転軸を支持する第2の軸受け部と、第1の軸受け部及び第2の軸受け部を保持する軸受け保持部と、当該軸受け保持部を付勢して、第1の従動ローラ及び第2の従動ローラを搬送ローラに圧接するバネ部材と、備える構成でもよい。これにより、第1の従動ローラ及び第2の従動ローラを一体として保持し、バネ部材を用いて、搬送ローラに対して媒体を圧接することができる。
バネ部材は、第1の従動ローラの回転軸と第2の従動ローラの回転軸とが離間する方向において、第1の従動ローラと第2の従動ローラとの中央よりも第2の従動ローラ側に配置されている構成でもよい。これにより、第1の従動ローラによって圧接する圧力よりも、第2の従動ローラによって圧接する圧力を高くすることができる。そのため、搬送ローラの回転力は第1の従動ローラよりも第2の従動ローラに伝達され、第2の従動ローラの線速度を第1の従動ローラの線速度より速くすることができる。その結果、第1の従動ローラと第2の従動ローラとの間で媒体が停滞するおそれをなくしつつ、媒体のカールを矯正することができる。
搬送ローラの線速度は、加圧ローラの線速度に対して2%以上速くてもよい。これにより、媒体が搬送ローラと第1の従動ローラとによって挟持されると、搬送ローラと加圧ローラとの間の媒体は、搬送方向において搬送ローラ側に適度に引っ張られて、媒体にカールが生じるおそれが低減される。具体的には、媒体の搬送方向において、媒体の中央から後側にかけてカールが生じにくくなる。
また、搬送ローラと第1の従動ローラとの接点上の接線と、搬送ローラ及び加圧ローラに接する接線とに挟まれた領域から外れた位置に、分離部材の下流側の部分が配置されている構成でもよい。この構成によれば、媒体が搬送ローラ側に引っ張られた後、媒体は媒体の搬送方向と交差する方向において加圧ローラ側に寄せられる。また、媒体の後端が加圧ローラから離れると、搬送ローラと第1の従動ローラとの接点上の接線側に媒体が近づくことになる。搬送ローラと第1の従動ローラとの接点上の接線と、搬送ローラ及び加圧ローラに接する接線とに挟まれた領域に、分離部材が配置されていると、分離部材の下流側の端部が媒体に当たって媒体の画像面(加熱ローラ側の面)にスジ状の模様が形成されるおそれがあるが、この構成では分離部材の下流側の端部と媒体とが当たるおそれがなく、媒体の画像面にスジ状の模様が形成されるおそれが低減される。
第1の従動ローラの線速度は、第2の従動ローラの線速度の95%以上100%以下である構成でもよい。これにより、下流側の第2の従動ローラの線速度が、第1の従動ローラの線速度より速い、または、第1の従動ローラの線速度と等速であるので、第2の従動ローラの上流側において媒体が停滞するおそれが低減される。
第1の従動ローラの表層の少なくとも一部は、ポリテトラフルオロエチレン、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂、及びこれらの変性体から選択された樹脂を含み、第2の従動ローラの表層の少なくとも一部は、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム(EPDM)から選択された材料を含んでいてもよい。
本発明によれば、軸線方向における従動ローラの圧力差を低減して、媒体に生じたカールを好適に矯正することができる。
本発明の一実施形態に係る定着装置を備えた画像形成装置の概略構成図である。 定着装置の定着部及びカール矯正部を示す断面図である。 カール矯正部の搬送ローラ、一対の従動ローラ及びガイド部材を回転軸線方向から示す断面図である。 カール矯正部の軸受け保持部を示す斜視図である。 一対の従動ローラの一端側及び軸受けユニットを示す分解斜視図である。 他の実施形態に係るカール矯正部を示す概略図であり、一対の従動ローラと搬送ローラとが接触している状態を示す図である。 他の実施形態に係るカール矯正部を示す概略図であり、第2の従動ローラのみが搬送ローラと接触している状態を示す図である。 媒体の温度と、カール量の平均との関係を示すグラフである。 厚紙のカール量と、従動ローラによる圧力との関係を示すグラフである。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
第1実施形態に係る画像形成装置1は、マゼンダ、イエロー、シアン、ブラックの各色を用いてカラー画像を形成する装置である。図1に示されるように、画像形成装置1は、媒体Pを搬送する媒体搬送ユニット10と、静電潜像を現像する現像装置20と、トナー像を媒体Pに二次転写する転写ユニット30と、周面に画像が形成される静電潜像担持体である感光体ドラム40と、トナー像を媒体Pに定着させる定着装置50と、を備えている。
媒体搬送ユニット10は、画像が形成される記録媒体としての媒体Pを収容すると共に、媒体Pを搬送経路R1上に搬送する。媒体Pは、カセットKに積層されて収容される。媒体搬送ユニット10は、媒体Pに転写されるトナー像が二次転写領域R2に到達するタイミングで、媒体Pを搬送経路R1を介して二次転写領域R2に到達させる。
現像装置20は、各色ごとに4個設けられている。各現像装置20は、トナーを感光体ドラム40に担持させる現像ローラ21を備えている。現像装置20では、トナーとキャリアとが混合撹拌されて十分に帯電された後、トナーとキャリアとの混合によって生成される現像剤を現像ローラ21に担持させる。そして、現像ローラ21の回転により現像剤が感光体ドラム40と対向する領域まで搬送されると、現像ローラ21に担持された現像剤のうちのトナーが感光体ドラム40の周面上に形成された静電潜像に移動し、静電潜像が現像される。
転写ユニット30は、現像装置20で形成されたトナー像を媒体Pに二次転写する二次転写領域R2に搬送する。転写ユニット30は、転写ベルト31と、転写ベルト31を懸架する懸架ローラ31a,31b,31c,31dと、感光体ドラム40と共に転写ベルト31を挟持する一次転写ローラ32と、懸架ローラ31dと共に転写ベルト31を挟持する二次転写ローラ33と、を備えている。
転写ベルト31は、懸架ローラ31a,31b,31c,31dにより循環移動する無端状のベルトである。一次転写ローラ32は、転写ベルト31の内周側から感光体ドラム40を押圧するように設けられる。二次転写ローラ33は、転写ベルト31の外周側から懸架ローラ31dを押圧するように設けられる。
感光体ドラム40は、色ごとに4個設けられている。各感光体ドラム40は、転写ベルト31の移動方向に沿って設けられている。感光体ドラム40の周上には、現像装置20と、帯電ローラ41と、露光ユニット42と、クリーニングユニット43と、が設けられている。
帯電ローラ41は、感光体ドラム40の表面を所定の電位に均一に帯電させる。露光ユニット42は、帯電ローラ41によって帯電した感光体ドラム40の表面を、媒体Pに形成する画像に応じて露光する。これにより、感光体ドラム40の表面のうち露光ユニット42により露光された部分の電位が変化し、静電潜像が形成される。4個の現像装置20は、それぞれの現像装置20に対向して設けられたトナータンク22から供給されたトナーによって感光体ドラム40に形成された静電潜像を現像し、トナー像を生成する。各トナータンク22内には、それぞれ、マゼンダ、イエロー、シアン及びブラックのトナーが充填されている。クリーニングユニット43は、感光体ドラム40上に形成されたトナー像が転写ベルト31に一次転写された後に感光体ドラム40上に残存するトナーを回収する。
定着装置50は、転写ベルト31から媒体Pへ二次転写されたトナー像を媒体Pに定着させる。定着装置50は、媒体Pを加熱する加熱ローラ51と、加熱ローラ51を押圧する加圧ローラ52とを備えている。加熱ローラ51及び加圧ローラ52は円筒状に形成されている。加熱ローラ51と加圧ローラ52との間には接触領域である定着ニップ部54a(図2参照)が設けられ、定着ニップ部54aに媒体Pを例えば搬送方向に通過させることにより、トナー像を媒体Pに溶融定着させる。加熱ローラ51は、内部に発熱体を有し、この発熱体による熱が加熱ローラ51の外周面に伝熱される。加熱ローラ51は、例えば鋼管によって形成されたローラでもよく、無端状ベルトによって形成されたローラでもよく、その他の材質から形成されたローラでもよい。また、加圧ローラ52の外周側の表層には、弾性体(例えばゴムなど)が配置されている。なお、加圧ローラ52は、外周側の表層に弾性体が配置されていないものでもよい。
また、画像形成装置1には、定着装置50によりトナー像が定着された媒体Pを装置外部へ排出するための排出ローラ61及び62が設けられている。
次に、画像形成装置1の動作について説明する。画像形成装置1に被記録画像の画像信号が入力されると、画像形成装置1の制御部は、受信した画像信号に基づいて、帯電ローラ41により感光体ドラム40の表面を所定の電位に均一に帯電させる。その後、露光ユニット42により感光体ドラム40の表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する。
一方、現像装置20では静電潜像が現像されてトナー像が形成される。こうして形成されたトナー像は、感光体ドラム40と転写ベルト31とが対向する領域において、感光体ドラム40から転写ベルト31へ一次転写される。転写ベルト31には、4個の感光体ドラム40上に形成されたトナー像が順次積層されて、1つの積層トナー像が形成される。そして、積層トナー像は、懸架ローラ31dと二次転写ローラ33とが対向する二次転写領域R2において、媒体搬送ユニット10から搬送された媒体Pに二次転写される。
積層トナー像が二次転写された媒体Pは、定着装置50へ搬送される。媒体Pを加熱ローラ51と加圧ローラ52との間で熱及び圧力を加えながら通過させることにより、積層トナー像を媒体Pへ溶融定着させる。その後、媒体Pは、排出ローラ61及び62によって画像形成装置1の外部へ排出される。
ここで、定着装置50についてより詳細に説明する。
図2に示されるように、定着装置50は、加熱ローラ51及び加圧ローラ52を有する定着部54と、加熱ローラ51から媒体Pを分離する分離部材55と、媒体Pの搬送方向において分離部材55の下流に配置されたカール矯正部56と、を備える。
分離部材55は、媒体Pの搬送経路において、定着ニップ部54aの下流に配置されている。定着ニップ部54aは、加熱ローラ51と加圧ローラ52とによって媒体Pが挟持される部分であり、加熱ローラ51の外周面と加圧ローラ52の外周面とが最も接近する部分(接触する部分)を含む。
分離部材55は、加熱ローラ51の外周面に巻き付いている媒体Pを加熱ローラ51の外周面から分離して、分離した媒体Pをカール矯正部56に案内する。分離部材55は、加熱ローラ51と加圧ローラ52との接線L21方向から加圧ローラ52側に湾曲するように形成されている。分離部材55の上流側の端部55aは、媒体Pの搬送経路R3,R4において、定着ニップ部54aに近接して定着ニップ部54aの直後に配置されている。分離部材55の下流側の部分55bは、加熱ローラ51と加圧ローラ52との接線L21方向に対して直交する方向において、加圧ローラ52側へ湾曲している。加熱ローラ51と加圧ローラ52との接線L21方向とは、加熱ローラ51と加圧ローラ52との接触点P54aにおける接線が延在する方向である。
カール矯正部56は、図2及び図3に示されるように、媒体Pを搬送する搬送ローラ71と、搬送ローラ71の回転に伴って回転する一対の従動ローラ72,73と、一対の従動ローラ72,73間で媒体Pの搬送を案内するガイド部材74とを有する。
一対の従動ローラ72,73の回転軸は、搬送ローラ71の回転軸と同一方向に配置されている。一対の従動ローラ72,73は、搬送ローラ71の外周面に対向して配置され、搬送ローラ71の回転方向に並んで配置されている。一対の従動ローラ72,73は、媒体Pの搬送経路において上流側に配置された第1従動ローラ(第1の従動ローラ)72と、下流側に配置された第2従動ローラ(第2の従動ローラ)73とを有する。
搬送ローラ71は、図示しない駆動源(例えば電動モータ)から動力が伝達されて回転する駆動ローラである。第1従動ローラ72の外周面は、搬送ローラ71の外周面と接触し、第1従動ローラ72は、搬送ローラ71の回転力が伝達されて回転する。搬送ローラ71と第1従動ローラ72とによって媒体Pが挟持される部分である第1のニップ部56aは、媒体Pの搬送経路において分離部材55の直後に配置されている。分離部材55の下流側の端部55cは、第1のニップ部56aに接近して配置されている。
搬送ローラ71と第1従動ローラ72との接線L31は、分離部材55の下流側の部分55bにおける搬送経路R3と同一方向に配置されている。分離部材55の下流側の部分55bとは、例えば、分離部材55の湾曲点よりも下流側の部分である。接線L31は、搬送経路R3に対して傾斜していてもよい。
また、図2に示されるように、搬送ローラ71及び加圧ローラ52に接する接線を接線L36とする。分離部材55の下流側の部分55b(端部55c)は、接線L31,L36に挟まれた領域内に配置されていない。分離部材55の下流側の部分55bは、接線L31と直交する方向において、接線L36とは反対側に配置されている。
第2従動ローラ73の外周面は、搬送ローラ71の外周面と接触し、第2従動ローラ73は、搬送ローラ71の回転力が伝達されて回転する。カール矯正部56における第2のニップ部56bは、搬送ローラ71と第2従動ローラ73とによって媒体Pが挟持される部分であり、搬送経路において、第1のニップ部56aより下流に配置されている。
また、搬送ローラ71、第1従動ローラ72及び第2従動ローラ73は、それぞれの回転軸線方向(回転軸が延在する方向)において、媒体Pの全幅以上の長さを有する。媒体Pの全幅とは、媒体Pの搬送方向と直交する方向における媒体Pの長さである。例えば、媒体Pの全幅は、297mmであり、搬送ローラ71の回転軸線方向における長さは、330mmであり、第1従動ローラ72の回転軸線方向における長さは、325mmであり、第2従動ローラ73の回転軸線方向における長さは、325mmである。
また、第1のニップ部56aは、媒体Pの幅方向(搬送方向と直交する方向)において、媒体Pの全幅以上の長さを有する。第1従動ローラ72は、媒体Pを当該媒体Pの全幅において搬送ローラ71に圧接する。すなわち、搬送ローラ71及び第1従動ローラ72は、媒体Pの全幅において媒体Pを挟持する。
また、第2のニップ部56bは、媒体Pの幅方向において、媒体Pの全幅以上の長さを有する。第2従動ローラ73は、媒体Pを当該媒体Pの全幅において搬送ローラ71に圧接する。すなわち、搬送ローラ71及び第2従動ローラ73は、媒体Pの全幅において媒体Pを挟持する。
例えば、搬送ローラ71の外径は10mmであり、第1従動ローラ72の外径は7mmであり、第2従動ローラ73の外径は9mmである。第1従動ローラ72の外径及び第2従動ローラ73の外径は、搬送ローラ71の外径より小さい。第1従動ローラ72の外径及び第2従動ローラ73の外径は同一でもよく、第2従動ローラ73の外径が第1従動ローラの外径よりも大きくてもよい。
第2従動ローラ73の線速度V73は、例えば300mm/sであり、第1従動ローラ72の線速度V72は、例えば285mm/sである。第2従動ローラ73の線速度V73は、第1従動ローラの線速度V72より高速である(V73>V72)。第1従動ローラ72の線速度V72は、第2従動ローラ73の線速度V73の95%以上である(V72≧V73×0.95)。これにより、媒体Pに凹凸が生じるおそれが低減されると共に、第1従動ローラ72と第2従動ローラ73との間で媒体Pが停滞するおそれが低減される。なお、第1従動ローラ72の線速度V72は、第2従動ローラ73の線速度V73と等速(線速度V73100%以下)でもよい。
また、搬送ローラ71の線速度V71は、加圧ローラ52の線速度V52より高速である。搬送ローラ71の線速度V71は、加圧ローラ52の線速度V52に対して2%以上速い(V71>V52×1.02)ことが好ましい。
第1従動ローラ72の外周面と媒体Pとの間の動摩擦係数μ72は、例えば0.351であり、第2従動ローラ73の外周面と媒体Pとの間の動摩擦係数μ73は、例えば0.504である。第2従動ローラ73の外周面の動摩擦係数μ73は、第1従動ローラ72の外周面の動摩擦係数μ72より大きな値である。第2従動ローラ73の外周面の動摩擦係数μ73と、第1従動ローラ72の外周面の動摩擦係数μ72との差Δμは0.15以上である(Δμ=μ73−μ73≧0.15)。
第2従動ローラ73が搬送ローラ71に圧接する圧力Pw2は、第1従動ローラ72が搬送ローラ71に圧接する圧力Pw1の1.5倍以上4倍以下である。一対の従動ローラ72,73は、共通のバネ部材によって付勢され、搬送ローラ71に押し付けられている。一対の従動ローラ72,73が離間する方向において、バネ部材の位置を第2従動ローラ73側に配置することで、第2従動ローラ73による圧力Pw2を、第1従動ローラ72による圧力Pw1より高くすることができる。
第1従動ローラ72の表層(外周面を構成する表面層)は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTEF)、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂(PFA)及びこれらの変性体から選択された樹脂等から形成することができる。これにより、第1従動ローラ72の動摩擦係数μ72を、0.015以下とすることができる。
第2従動ローラ73の表層は、例えばシリコーンゴム、フッ素ゴム、又は、エチレンプロピレン・ジエンゴム(EPDM)から選択された材料から形成されている。これにより、第2従動ローラ73の動摩擦係数μ73を、0.18以上とすることができる。
ガイド部材74は、図3に示されるように、一対の従動ローラ72,73の回転軸線方向と直交する断面形状がT字形を成すように形成されている。ガイド部材74は、一対の従動ローラ72,73の背後(搬送ローラ71とは反対側)に配置された基部74aと、基部74aから一対の従動ローラ72,73間を通って搬送ローラ71側に延びる支持部74bと、支持部74bの先端に設けられたガイド部74cとを有する。
ガイド部74cは、一対の従動ローラ72,73に配置されている。ガイド部74cには、搬送ローラ71の外周面に対向するガイド面74dが形成されている。ガイド面74dは、媒体Pの全幅以上の長さを有する。ガイド面74dは、回転軸線と直交する断面において、第1従動ローラ72の中心O72と、第2従動ローラ73の中心O73とを結ぶ直線L34に対して、傾斜している。直線L34と、ガイド面74dに沿う直線L35とが交差する角度である傾斜角θ32は、例えば15度である。傾斜角θ32は、10度以上30度以下であることが好ましい。
ガイド面74dでは、媒体Pの搬送方向の下流側の端部が、上流側の端部よりも、搬送ローラ71の外周面に近い位置に配置されている。また、搬送ローラ71の外周面と第1従動ローラ72の外周面との接線L31と、ガイド面74dに沿う直線L35とが交差する角度のうち小さい方の角度である傾斜角θ33(第1の傾斜角θ33)は、例えば45度である。傾斜角θ33は、30度以上50度以下であることが好ましい。また、搬送ローラ71の外周面と第2従動ローラ73の外周面との接線L32と、ガイド面74dに沿う直線L35とが交差する角度のうち小さい方の角度である傾斜角θ34(第2の傾斜角θ34)は、例えば20度である。傾斜角θ34は、10度以上30度以下であることが好ましい。なお、2つの直線が交差する角度とは、一方の直線に対する他方の直線の傾斜角であり、2つの角度のうち小さい方の角度をいう。
ガイド部材74の材質として、例えば、アルミニウム、ステンレス等が挙げられる。
また、ガイド部材74は、母材と、この母材上に形成された表層とを有する構成でもよい。母材の材質として、例えば、アルミニウム、ステンレス、SECC鋼板等が挙げられる。表層の材質として、例えば、液晶ポリマー(LCP)、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリブチレンテレフタラート(PBT)等が挙げられる。
ガイド部材74において、媒体Pが接触する領域であるガイド面74dには、例えば、耐熱塗料が塗布されていることが好ましい。耐熱塗料としては、例えばフッ素樹脂を用いることができる。また、フッ素樹脂として、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂(PFA)、及びこれらの変性体等が挙げられる。
カール矯正部56は、図4及び図5に示されるように、一対の従動ローラ72,73及びガイド部材74を支持する支持ユニット80を有する。この支持ユニット80は、一対の従動ローラ72,73及びガイド部材74の長手方向の両端部を支持する。図4及び図5では、一対の従動ローラ72,73及びガイド部材74の一方の端部のみを図示している。
支持ユニット80は、一対の従動ローラ72,73の回転軸72a,73aを支持する軸受けユニット81と、軸受けユニット81を保持する軸受け保持部82と、を有する。軸受けユニット81は、第1従動ローラ72の回転軸72aを回転可能に支持する第1軸受け部(第1の軸受け部)83と、第2従動ローラ73の回転軸73aを回転可能に支持する第2軸受け部(第2の軸受け部)84と、を有する。第1軸受け部83には、回転軸72aが挿入される開口部が設けられ、第2軸受け部84には、回転軸73aが挿入される開口部が設けられている。また、第1軸受け部83と第2軸受け部84とは、図5に示されるように、連結されて、一体として構成されている。
また、ガイド部材74の長手方向の両端部には、側板74eが設けられている。基部74aの端部、支持部74bの端部、及びガイド部74cの端部は、側板74eに連結されている。側板74eには、ガイド部材74の長手方向の外方に突出する凸部74fが設けられている。そして、軸受けユニット81に設けられた凹部(不図示)に、凸部74fを嵌合することで、ガイド部材74は軸受けユニット81に連結されて支持されている。軸受けユニット81に設けられた凹部は、第1軸受け部83と第2軸受け部84との間に配置されている。
軸受け保持部82は、軸受けユニット81を保持すると共に、軸受けユニット81の移動範囲を制限する。カール矯正部56では、軸受けユニット81は、搬送ローラ71に対して接近又は離間できるように構成されている。図4に示される状態では、軸受けユニット81は、搬送ローラ71に接近した状態を示している。このとき、軸受けユニット81の背後(搬送ローラ71とは反対側)には、軸受けユニット81が移動可能な空間85が形成されている。すなわち、一対の従動ローラ72,73、ガイド部材74及び軸受け保持部82は、一体として移動可能である。
また、軸受け保持部82には、軸受けユニット81を搬送ローラ71に押し当てるためのバネ部材を収容するバネ部材収容部(不図示)が設けられている。カール矯正部56では、バネ部材収容部に収容されたバネ部材によって、両端部の軸受け保持部82を背後から付勢することで、一対の従動ローラ72,73を搬送ローラ71に圧接する。
このような画像形成装置1では、定着部54において、加熱ローラ51及び加圧ローラ52によって挟持されて、搬送されながら、加熱及び圧接されてトナー像が媒体Pに定着される。媒体Pは、定着ニップ部54aから排出され、加熱ローラ51の外周面に密着した状態の媒体Pは、分離部材55によって加熱ローラ51の外周面から分離される。
加熱ローラ51から分離された媒体Pは、分離部材55に沿って搬送されて、加圧ローラ52側に湾曲しながら搬送されて、カール矯正部56の第1のニップ部56aに導入される。すなわち、媒体Pは、図2に示される搬送経路R3に沿って移動し、第1のニップ部56aに導入される。
カール矯正部56では、導入された媒体Pは、搬送ローラ71及び第1従動ローラ72によって挟持される。第1従動ローラ72によって搬送ローラ71の外周面に圧接された媒体Pは、搬送ローラ71の回転に伴って搬送される。媒体Pが搬送ローラ71と第1従動ローラ72とに挟持されると、搬送ローラ71と加圧ローラ52との間の媒体Pは、搬送経路R3に沿うように配置され、搬送方向において搬送ローラ71側に適度に引っ張られる。これにより、媒体Pにカールが生じるおそれが低減される。具体的には、搬送方向において、媒体Pの中央から後側にかけてカールが生じにくくなる。
搬送ローラ71の回転に伴って搬送された媒体Pは、第1のニップ部56aから排出されて、第2のニップ部56bに導入される。第2のニップ部56bでは、搬送ローラ71及び第2従動ローラ73によって挟持されて、第2従動ローラ73によって搬送ローラ71の周面に圧接される。このとき媒体Pは、第1のニップ部56a及び第2のニップ部56bで、圧接されて、搬送ローラ71の外周面に沿って湾曲しながら搬送される。すなわち、媒体Pは、分離部材55による湾曲方向とは、反対側に湾曲させられている。
このようにカール矯正部56に導入された媒体Pは、搬送ローラ71によって搬送されながら、第1従動ローラ72及び第2従動ローラ73によって圧接されて、カールした方向と反対方向に、搬送ローラ71の外周面に沿って湾曲しながら搬送されるので、カールが矯正される。ここで、第1従動ローラ72及び第2従動ローラ73は、媒体Pの全幅において当該媒体Pを搬送ローラ71に圧接するので、搬送ローラ71の回転軸線方向において、媒体Pを圧接する力が均一化されている。これにより、媒体Pの幅方向における圧力差を低減して、媒体Pに生じたカールを矯正することができる。
また、カール矯正部56は、媒体Pの搬送を案内するガイド面74dを有するガイド部材74を備えている。このガイド部材74のガイド面74dは、媒体Pの搬送方向において、第1従動ローラ72と第2従動ローラ73との間で、搬送ローラ71の外周面に対向して配置されている。これにより、搬送ローラ71と第1従動ローラ72とによって挟持された媒体Pは、ガイド面74dによって案内され、搬送ローラ71と第2従動ローラ73との間に好適に導入されることになる。
定着装置50では、媒体Pの温度を90℃以上に維持した状態で、媒体Pがカール矯正部56に導入される。この定着装置50によれば、定着部54で加熱された媒体Pは、90℃以上に維持されたままカール矯正部56に導入されてカールが矯正される。媒体Pの温度が90℃以上であると、媒体Pを変形させ易く、カールが生じた媒体Pを容易に矯正することができる。
また、定着装置50では、搬送ローラ71の線速度V71が加圧ローラ52の線速度V52に対して2%以上速い。これにより、媒体Pが搬送ローラ71と第1従動ローラ72とによって挟持されると、定着ニップ部54aと第1のニップ部56aとの間の媒体Pは、搬送方向において定着ニップ部54a側に適度に引っ張られて、媒体Pにカールが生じるおそれが低減される。具体的には、媒体Pの搬送方向において、媒体Pの中央から後側にかけてカールが生じにくくなる。
また、定着装置50では、図2に示されるように、接線L31と接線L36とに挟まれた領域から外れた位置に、分離部材55の下流側の部分55bが配置されている。これにより、媒体Pが搬送ローラ71側に引っ張られた後、媒体Pはその搬送方向と交差する方向において加圧ローラ52側に(搬送経路R3側から搬送経路R4側に)寄せられる。また、媒体Pの後端が加圧ローラ52から離れると、搬送ローラ71と第1従動ローラ72との接線L31側に媒体Pが近づくことになる。仮に、接線L31と接線L36とに挟まれた領域に、分離部材55が配置されていると、媒体Pが分離部材55の下流側の端部55cに当たって媒体Pの画像面(加熱ローラ51側の面)にスジ状の模様が形成されるが、定着装置50では、分離部材55の下流側の端部55cと媒体Pとが当たるおそれが低減され、媒体Pの画像面にスジ状の模様が形成されるおそれが低減される。
次に図6及び図7を参照して、他の実施形態について説明する。他の実施形態に係る定着装置は、上記のカール矯正部56に代えて、カール矯正部56Bを備えている。カール矯正部56は、第2従動ローラ73よりも外径が小さい第1従動ローラ72Bを備えている。そして、カール矯正部56Bには、一対の従動ローラ72B,73を保持する軸受けユニット81を付勢するバネ部材58が設けられている。バネ部材58は、軸受け保持部82の壁面82aと軸受けユニット81との間に配置され、軸受けユニット81を搬送ローラ71側に付勢する。これにより、一対の従動ローラ72B,73が搬送ローラ71に押し当てられる。
また、バネ部材58は、一対の従動ローラ72B,73が離間する方向において、中央よりも第2従動ローラ73側に配置されている。そのため、第2従動ローラ73による圧力Pw2を、第1従動ローラ72Bによる圧力Pw1よりも大きくすることができる。軸受けユニット81の背後には、軸受けユニット81が移動可能な空間85が設けられている。
このようなカール矯正部56Bでは、平均的な普通紙、例えば坪量80g/m程度の媒体Pが導入された場合には、第1従動ローラ72B及び第2従動ローラ73によって、媒体Pが搬送ローラ71に対して圧接される。これにより、媒体Pのカールが矯正される。
また、カール矯正部56Bでは、坪量120g/m以上の厚紙である媒体Pが導入された場合には、第1従動ローラ72Bが搬送ローラ71から離間し、第2従動ローラ73のみが搬送ローラ71に接触した状態となる。第1従動ローラ72Bは、厚紙である媒体Pによって、搬送ローラ71とは反対側に押されている。そのため、厚紙は第2従動ローラ73のみによって圧接される。厚紙の場合には、定着部54を通過しても、カールが殆ど生じていない状態である。そのため、一対の従動ローラ72B,73によって圧接すると、余分なカールが生じることになる。カール矯正部56Bでは、厚紙に対しては、第2従動ローラ73のみで圧接することで、カールを矯正するための圧力が弱められる。カール矯正部56Bでは、媒体Pの厚みに応じてカールを矯正するための圧力を好適に調整することができる。
次に、図8を参照して、媒体の温度と、カール量の平均との関係について説明する。図8では、横軸に媒体の温度を示し、縦軸に媒体のカール量の平均を示している。カール矯正部56に対して、媒体を導入して、カール矯正部56を通過した後の媒体のカール量を測定した。このとき、媒体の温度を40度から120度まで、10度ずつ変えて測定を行った。また、カール量の平均とは、複数枚(例えば10枚)の媒体を重ねて、媒体の四隅の基準面からの浮き上がり量を計測して、平均値を算出したものである。図8に示されるように媒体の温度が90度以上であると、カール量が大きくなることが分かる。すなわち、カール矯正部56において、媒体の温度が90度以上であると、カールが生じた媒体に対する矯正力が高いことが分かる。
次に、図9を参照して、厚紙(坪量120g/m)に対するカール量と、第1従動ローラ72Bによる圧力Pw1及び第2従動ローラ73による圧力Pw2との関係について説明する。図6及び図7に示されるカール矯正部56Bに対して、厚紙である媒体を導入して、カール矯正部56Bを通過した後のカール量を測定した。このときの媒体の温度は同一であった。
図9では横軸に媒体の搬送方向における位置を示し、左側の位置が媒体の搬送方向における先端側の位置であり、右側の位置が媒体の搬送方向における後端側の位置である。図9では縦軸にカール量を示している。
また、図9では奥行き方向に、圧力Pw1に対する圧力Pw2の比率を示している。図9では、比率(Pw2/Pw1)を100%、150%、233%、400%に変えてカール量を測定した。比率が100%のときの測定結果をグラフG1とし、比率が150%のときの測定結果をグラフG2とし、比率が233%のときの測定結果をグラフG3とし、比率が400%のときの測定結果をグラフG4として図示した。
図9に示されるように、第1従動ローラ72Bによる圧力Pw1と、第2従動ローラ73による圧力Pw2とが等しい場合(グラフG1)には、先端側のカール量は、後端側のカール量が大きかった。
一方、圧力Pw1に対する圧力Pw2の比率が400%である場合(グラフG4)には、先端側のカール量は、後端側のカール量と略等しい状態であり、先端側のカール量自体も低い値であった。すなわち、厚紙の場合では、定着部54を通過した後に生じるカール量が小さい値なので、カール矯正部56Bにおける変形量(カール量)を抑えることで、カールの矯正力を抑えることが好ましい。
本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。
上記実施形態では、ガイド部材74を備える構成としているが、ガイド部材74を備えていないものでもよい。また、ガイド部材74は、媒体の全幅に亘って形成されていないものでもよい。
また、参考の形態として、カール矯正部は、2つの駆動ローラと、一方の駆動ローラにより従動する1つの従動ローラを備える構成でもよい。
1…画像形成装置、50…定着装置、51…加熱ローラ、52…加圧ローラ、54…定着部、55…分離部材、56…カール矯正部、71…搬送ローラ、72…第1の従動ローラ(一対の従動ローラ)、73…第2の従動ローラ(一対の従動ローラ)、74…ガイド部材、83…第1軸受け部、84…第2軸受け部、P…媒体。

Claims (20)

  1. トナー像が形成された媒体を加熱及び圧接して、前記媒体に前記トナー像を定着させる定着装置において、
    前記定着装置は、
    前記媒体を加熱する加熱ローラ、及び前記加熱ローラの周面に前記媒体を圧接する加圧ローラを有して、前記媒体に前記トナー像を定着させる定着部と、
    前記加熱ローラの周面から前記媒体を分離して、分離された前記媒体の搬送を案内する分離部材と、
    前記媒体の搬送方向において前記分離部材の下流に配置され、前記媒体に生じたカールを矯正するカール矯正部と、を備え、
    前記カール矯正部は、前記媒体を搬送する搬送ローラと、
    前記搬送ローラの周面に対向し、前記搬送ローラの回転方向に並んで配置され、前記搬送ローラの周面に前記媒体を圧接すると共に前記搬送ローラの回転に伴って回転する一対の従動ローラとを有し、
    一対の従動ローラは、前記媒体の搬送方向において上流側に配置された第1の従動ローラと、
    前記媒体の搬送方向において下流側に配置された第2の従動ローラと、を有し、
    前記搬送ローラ、前記第1の従動ローラ、及び前記第2の従動ローラは、それぞれの回転軸線方向において前記媒体の全幅以上の長さを有し、
    前記第1の従動ローラ及び前記第2の従動ローラは、前記媒体を当該媒体の全幅において前記搬送ローラに圧接する定着装置。
  2. 前記カール矯正部は、前記媒体の搬送方向において前記第1の従動ローラ及び前記第2の従動ローラ間で前記搬送ローラの周面に対向して配置され、前記媒体の搬送を案内するガイド面を有するガイド部材を備える請求項1に記載の定着装置。
  3. 前記搬送ローラの外周面と前記第1の従動ローラの外周面との接線と、前記ガイド面に沿う直線とが交差する角度のうち小さい方の角度である第1の傾斜角は、30(deg)以上50(deg)以下である請求項2に記載の定着装置。
  4. 前記搬送ローラの外周面と前記第2の従動ローラの外周面との接線と、前記ガイド面に沿う直線とが交差する角度のうち小さい方の角度である第2の傾斜角は、10(deg)以上30(deg)以下である請求項2又は3に記載の定着装置。
  5. 前記ガイド部材の少なくとも一部は、アルミニウムまたはステンレスから選択された材料を含む請求項2〜4の何れか一項に記載の定着装置。
  6. 前記ガイド部材は、母材と、前記母材上に形成された表層とを有し、
    前記母材の少なくとも一部は、アルミニウム、ステンレス、SECC鋼板の一つから選択された材料を含み、
    前記ガイド部材の表層の少なくとも一部は、液晶ポリマー、ポリフェニレンスルファイド、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラートの一つから選択された材料を含んでいる請求項2〜4の何れか一項に記載の定着装置。
  7. 前記ガイド部材の媒体が接触する範囲の少なくとも一部には、フッ素樹脂である耐熱塗料が塗布されている請求項2〜6の何れか一項に記載の定着装置。
  8. 前記ガイド部材に塗布される前記フッ素樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂、及びこれらの変性体から選択された樹脂を含む請求項7に記載の定着装置。
  9. 前記搬送ローラと前記第1の従動ローラとによって前記媒体が挟持される位置は、前記媒体の搬送方向において前記分離部材の下流側の端部の直後である請求項1〜8の何れか一項に記載の定着装置。
  10. 前記分離部材は、前記定着部から離れるに従い、前記加熱ローラと前記加圧ローラとの接線方向に直交する方向において、前記加圧ローラ側に湾曲し、
    前記カール矯正部は、前記媒体の搬送方向と直交する方向において、前記加圧ローラ側とは反対側に前記搬送ローラが配置され、前記加圧ローラ側に前記第1の従動ローラ及び前記第2の従動ローラが配置されている請求項9に記載の定着装置。
  11. 前記媒体の温度を90℃以上に維持した状態で、前記媒体を前記カール矯正部に導入する請求項1〜10の何れか一項に記載の定着装置。
  12. 前記第2の従動ローラの周面の動摩擦係数は、前記第1の従動ローラの周面の動摩擦係数より大きく、その差が0.15以上である請求項1〜11の何れか一項に記載の定着装置。
  13. 前記第2の従動ローラによる前記搬送ローラに対して圧接する圧力は、前記第1の従動ローラによる前記搬送ローラに対して圧接する圧力の1.5倍以上4倍以下である請求項1〜12の何れか一項に記載の定着装置。
  14. 前記カール矯正部は、前記第1の従動ローラの回転軸を支持する第1の軸受け部と、
    前記第2の従動ローラの回転軸を支持する第2の軸受け部と、
    前記第1の軸受け部及び第2の軸受け部を保持する軸受け保持部と、
    前記軸受け保持部を付勢して、前記第1の従動ローラ及び前記第2の従動ローラを前記搬送ローラに圧接するバネ部材と、を備える請求項1〜13の何れか一項に記載の定着装置。
  15. 前記バネ部材は、前記第1の従動ローラの回転軸と前記第2の従動ローラの回転軸とが対向する方向において、前記第1の従動ローラと前記第2の従動ローラとの中央よりも前記第2の従動ローラ側に配置されている請求項14に記載の定着装置。
  16. 前記搬送ローラの線速度は、前記加圧ローラの線速度に対して2%以上速い請求項1〜15の何れか一項に記載の定着装置。
  17. 前記搬送ローラと前記第1の従動ローラとの接点上の接線と、前記搬送ローラ及び前記加圧ローラに接する接線とに挟まれた領域から外れた位置に、前記分離部材の下流側の部分が配置されている請求項16に記載の定着装置。
  18. 前記第1の従動ローラの線速度は、前記第2の従動ローラの線速度の95%以上100%以下である請求項1〜17の何れか一項に記載の定着装置。
  19. 前記第1の従動ローラの表層の少なくとも一部は、ポリテトラフルオロエチレン、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂、及びこれらの変性体から選択された樹脂を含み、
    前記第2の従動ローラの表層の少なくとも一部は、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴムから選択された材料を含んでいる請求項1〜18の何れか一項に記載の定着装置。
  20. 請求項1〜19の何れか一項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。
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