JP3315504B2

JP3315504B2 - 定着装置

Info

Publication number: JP3315504B2
Application number: JP32542093A
Authority: JP
Inventors: 乙矢小杉山; 良小野; 安藤正雄
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 2002-08-19
Anticipated expiration: 2017-08-19
Also published as: JPH07181826A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真装置、静電記録
装置等の画像形成装置に用いられ、記録材上の画像を定
着する定着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に画像形成装置の定着装置として
は、熱ローラ定着装置が用いられる。

【０００３】熱定着装置は内部に熱源であるハロゲンヒ
ータを配置する金属製の定着ローラと、これに圧接され
るゴム製の加圧ローラとローラのニップに記録材を導入
する入り口ガイドと、定着ローラから記録材を分離する
分離装置等から構成される。分離の方式としては、複数
の分離爪を定着ローラ軸方向に接触させて配置し、定着
ローラから、直接記録材を分離する爪分離方式と、定着
ローラに非接触の分離ガイドを近接させて配置し、記録
材先端が定着ローラから自然に離間した直後に分離する
曲率分離方式がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】爪分離方式の場合、部
品点数が多くその結果部品費や組立工数が増えるためコ
ストが高くなる。すなわち複数の分離爪を揺動可能に保
持する爪保持部材と各々の爪を定着ローラに当接する加
圧バネが必要である。また爪分離方式は分離爪の定着ロ
ーラへの当接角や接触圧の設定が難しく定着ローラの表
面に傷を付けやすい。長時間使用される場合、定着ロー
ラに発生する爪跡や傷の発生は避けられず、この傷が画
質を低下させる原因になる。さらに記録材に完全に定着
されなかった現像材が分離爪先端に付着し、これが記録
材に引っ掛かり分離不良を起こしたり、記録材上に落
下、付着する等の問題の原因となっていた。そこで爪分
離方式のコスト高、耐久性等の問題を解決するために、
曲率分離方式が採用されるようになってきている。

【０００５】曲率分離方式の場合構成は簡単であり、定
着ローラの通紙領域において分離ガイドが直接定着ロー
ラに接触しないため、コスト、耐久性において非常に優
れた方式である。しかし、曲率分離方式は紙先端が定着
ローラから自然に離間した直後に分離ガイドで分離する
方式であり、分離ガイドと定着ローラ間には所定の空間
が必要である。従って、爪分離方式に対して曲率分離方
式は、分離ポイントが定着ローラと加圧ローラのニップ
部から下流側へ後退せざるをえない。分離ポイントがニ
ップ部から後退する程、紙先端が定着ローラにより多く
巻き付くため、先端カールが大きくなるという問題があ
る。分離ガイドと定着ローラ間の距離を小さくすれば、
分離ポイントを上流側すなわちニップ側へ設定できる
が、分離ガイドは細長い形状であるため、寸法精度が出
しにくい上に、さらに定着ローラから伝わる熱による部
品の熱変形が発生するため、分離ガイドと定着ローラの
距離を安定させる事は技術的に難しい。この距離が大き
くなった場合は、分離不良によるジャムが発生し、反対
に小さくなった場合は定着ローラに接触してローラ表面
を傷つけ、画質を低下させるという問題が発生する。

【０００６】すなわち曲率分離方式は、分離ポイントで
ある分離ガイド先端部を定着ローラに対していかに正確
に設定するかが非常に重要な問題であるが、限界がある
ため、爪分離方式に対して分離ポイントを後退させなけ
ればならず、先端カールが大きいという基本的な欠点を
有する。

【０００７】またプリンタから出力された紙は、印字品
位はもちろんであるが、紙の状態も美しくなければなら
ない。紙には定着プロセスにおいて熱と圧力が加わるた
め変形する。この変形には、紙の角部が湾曲するカール
と呼ばれるものと、紙の端面がうねる波打ちとよばれる
現象がある。どちらの紙の変形にも熱と圧力が関係する
が、カールに関しては定着ローラに押し付けられる力
が、波打ちは紙を軸方向に引っぱる力が影響する。軸方
向に引っぱる力は、定着プロセスにより紙が収縮して、
しわが発生することを防止するために設けられた定着ロ
ーラのクラウン形状、すなわち定着ローラの直径を中央
部を両端部に対して小さくした形状により発生する。

【０００８】この波打ち対策のために、定着ローラの両
端部にテーパ部を設けて、紙へ加わるストレスを局所的
に少なくする構成が採用されている。しかし弊害とし
て、このテーパ付きの定着ローラを用いた場合、テーパ
なしの定着ローラを用いた場合に対して、テーパ部にお
いて定着ローラから分離性が低下するという問題があ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した従来技
術の課題を解決するためになされたものであり、その目
的とするところは簡単な構成でありながら安定した分離
性能をもつ定着装置を提供することである。

【００１０】上記目的を達成するために本発明は、紙の
性質や定着ローラの形状によって発生する紙の分離性の
違いに対応して、分離部の構成や方式を変えることを特
徴とするものである。

【００１１】すなわち、定着ローラを通過した紙先端が
定着ローラから分離する位置が、紙の中央と端部では異
なるという紙の性質を利用して、紙の中央部と端部での
分離ポイントを変えたり、定着ローラの形状に対応し
て、分離爪を用いる爪分離方式と非接触ガイドを用いる
曲率分離方式を使い分けることを特徴とするものであ
る。

【００１２】

【作用】曲率分離方式は定着ローラを通過した後、定着
ローラの半径よりも紙の湾曲半径が大きいことを利用し
て、紙先端が定着ローラからわずかに離間したところを
とらえて分離するものであるが、紙の端部と中央部では
紙の挙動が異なる。すなわち、紙中央部は両側にも紙が
存在するため、端部に比較すると剛性が大きいため紙は
湾曲しにくく、反対に紙の端部は柔らかいため曲がりや
すい。また紙は定着プロセスにより熱と圧力が加わるた
め水分が蒸発し収縮するため、定着プロセス後、紙はカ
ールする。カールの方向は紙の繊維方向によって決まる
が、その状態を図７と図８に示す。図７は紙の長手方向
と平行に繊維方向が伸びている場合のカール状態を示
し、図８は直行する場合を示す。紙の定着ローラからの
分離性はこのカールの大きさと方向に密接に関係してお
り、カール量が大きい程分離性が悪い。図７に示したカ
ール形状の場合は、紙の端部の分離性が中央に対して悪
く、図８の場合は紙先端全体が大きくカールするため
に、前者に対して分離性が劣る。市場で使用されている
紙の繊維方向を調査したところ、ほとんどが図７で示し
た、紙の長手方向に繊維が伸びていた。従って紙の中央
部は分離が容易であるが端部は定着ローラから離間しに
くいため、実際に分離ジャムが発生する場合、紙端部が
分離ガイドに引っ掛かり耳折れやジャムに至っている。
そこで本発明は紙の中央部と端部で分離ポイントや分離
部の構成を変えることで、確実な定着分離を行えると共
に、紙中央部の分離ポイントをより上流すなわち、ニッ
プ部に近接した位置で紙先端の分離が可能であるため
に、先端カールを大きく減少させることが可能である。
また分離性の悪い紙端部においては、紙中央部と分離ポ
イントを変える、または分離方法や構成を変えて、より
確実な分離を実施しているため、分離不良によるジャム
を防止しているばかりでなく部品精度、位置精度等が必
要な部分が比較的小さい領域に限定されるため、より容
易に生産性能の維持ができるという効果もある。

【００１３】波打ち対策のために定着ローラの両端部に
テーパ部を設けて、紙へ加わるストレスを局所的に少な
くする構成が採用されている。しかし弊害としてこのテ
ーパ付きの定着ローラを用いた場合、テーパなしの定着
ローラを用いた場合に対して、テーパ部において定着ロ
ーラから分離性が低下するという問題があるが、定着ロ
ーラの形状に対応してテーパ部には分離爪を用いる爪分
離方式と、それ以外の部分には非接触ガイドを用いる曲
率分離方式を使う。この使い分けによって、分離の困難
なテーパ部かつ紙端部が搬送される部分の分離を確実に
行い、かつ分離の容易な部分である定着ローラ中央部に
おいては定着ローラに非接触である曲率分離を、分離を
ニップに近接した位置で行うため、先端カールを小さく
できる。また定着ローラ中央部には分離部材が直接接触
しないため耐久性にも優れている。

【００１４】

【実施例】

＜第一の実施例＞以下図面を用いて、本発明の実施例を
詳細に説明する。

【００１５】図１から図３は本発明の第一実施例を示す
図であり、図１は定着器の正面図、図２は図１に示す点
線Ａで切断した主断面図、図３は同じくローラ端部を示
す斜視図である。

【００１６】図において、１は定着フレーム、２はアル
ミ製の定着ローラ、３は定着ローラに圧接するゴム製の
加圧ローラ、４は熱源であるハロゲンヒータ、５は定着
入り口ガイド、６は分離下ガイド、７は分離ガイド、７
ａは紙基準側の紙端部を分離する分離部、７ｂはＢ５／
ＥＸＥサイズの紙端部を分離する分離部、７ｃはＡ４／
ＬＴＲサイズの紙端部を分離する分離部、７ｄはそれ以
外の分離部で、７’ｅ（不図示）、７’ｆ（不図示）、
７ｆはスペーサ９の取り付けピンである。８，８’は定
着ローラ軸受で、８ａ（不図示）、８’ａは突き当て
部、９（不図示）、９’はスペーサで、９’ａ（不図
示）、ｂは分離ガイドの取り付けピンと嵌合する穴、
９’ｃは定着ローラ軸受と係合する突き当て面、１０
（不図示）、１０’はスペーサ９（不図示）、９’を分
離ガイド両端部に取り付ける止め輪、１１（不図示）、
１１’は端部を分離ガイド７と定着ユニットの構造部材
に取り付けられ、分離ガイド７をスペーサ９（不図
示）、９’を介して定着ローラ軸受８，８’に押圧する
バネ、である。

【００１７】定着ローラ２は両端部において定着ローラ
軸受８，８’に回転自在に支持され、定着ローラ軸受
８，８’は定着フレーム１に保持されている。加圧ロー
ラは両端部において不図示の加圧ローラ軸受けに支持さ
れ、また軸受けを介して加圧バネ（不図示）により所定
の圧力で定着ローラに押圧されてニップ部を形成してい
る。ハロゲンヒータ４は不図示の部材により定着ローラ
中央部に保持され、動作時には発熱し定着ローラを加熱
する。定着入り口ガイド５は定着フレーム１にその両端
部で保持され、記録紙先端をローラのニップ部に導入す
る。分離下ガイド６はニップ通過後の紙搬送を制御する
ガイド部材である。分離ガイド７は先端部は定着ローラ
３から記録紙先端を分離し、また全体として分離下ガイ
ド６と共に紙搬送の制御も行う。ハロゲンヒータ４は不
図示の部材により定着ローラ中央部に保持され、動作時
には発熱し定着ローラを加熱する。また分離ガイド７は
定着ローラ４の中心方向に移動可能に取付けられてお
り、バネ１１，１１’によって、両側のスペーサ９，
９’が定着軸受８，８’に当接する位置に安定的に保持
されている。

【００１８】前述したように現在市場でプリンタ用とし
て使用されている紙はほとんどが紙の長手方向に紙の繊
維が伸びているため、紙の端部と中央部分では分離性が
異る。そこで分離ガイド７は２つの分離ポイントを有す
る。図２に示すように定着ローラ２と加圧ローラ３の各
中心を結ぶ直線と、分離ガイド７の先端部分と定着ロー
ラ中心を結ぶ直線の角度が分離角度である。そして分離
ガイド７ａ，ｂ，ｃ部分の分離角度をＸ２、分離ガイド
７ｄ部分の分離角度をＸ１とする。図１には分離角度Ｘ
２が設定されている分離部７ａ，ｂ，ｃと紙の定着ロー
ラ軸方向の位置関係も示しており、通紙基準から分離部
７ａの端までの距離をＬ１、Ｂ５／ＥＸＥサイズの紙の
他方端から中心方向への分離部７ｂの端までの距離をＬ
２とすると共に、該Ｂ５／ＥＸＥサイズの紙の他方端か
ら外側方向への分離部７ｂの端までの距離をＬ３、Ａ４
／ＬＴＲサイズの紙の他方端から中心方向への分離部７
ｃの端までの距離をＬ４とする。本発明では紙の端部が
通過する部分の分離角度Ｘ２を、紙の中央部が通過する
部分の分離角度Ｘ１に対して約１５度大きく設定し、ま
た軸方向の長さについてはＬ１，Ｌ２，Ｌ４を約１５ｍ
ｍ、Ｌ３を約５ｍｍに設定した。また定着ローラ２と分
離部７ａ−ｄとの距離は大きくなり過ぎると分離不良を
起こし、ジャムや耳折れの原因となり反対に近すぎると
定着ローラ２に接触して傷となり、また我々の検討によ
れば接触していなくても印字領域内ではその距離が０．
２ｍｍ以下では分離部７ａ−ｄが現像材（トナー）でよ
ごれ、記録紙を汚したりジャムの原因になることもあ
る。そこで定着ローラ２と分離部７ａ−ｄとの距離を約
０．５ｍｍに設定した所非常に良好な結果を得られた。

【００１９】分離角度を大きく設定すると、紙の先端が
定着ローラに巻き付く角度が大きくなるため紙の先端カ
ールが増加するが、本発明は部分的に分離角度の設定を
大きくしているために先端カールへの影響を最小限に抑
えることが可能である。分離部７ｂはＡ４／ＬＴＲサイ
ズの紙に対しては端部でなく内側に位置しているが分離
性は紙の中央部程良好であるため、この切り欠き部を設
けたための問題はまったく発生しない。

【００２０】本実施例は搬送基準中央基準の場合、分離
部７ｃのような切り欠きが１組２個になるが上記の搬送
基準が片側と同様に問題はない。

【００２１】＜第二の実施例＞次に図４を用いて本発明
の第二実施例について詳細に説明する。第一実施例と同
一機能、同一形状の部材は同一の記号を用いて再度の説
明を省略する。

【００２２】第二実施例は、紙の波打ち対策のために、
両端部にテーパ部を設けた定着ローラを用いた定着装置
において、分離性の低下するテーパ部の分離のために、
分離角度を大きくするばかりでなく定着ローラとの距離
を一定に保つために分離ガイドにもテーパ部を設けたも
のである。図４は定着ローラ端部及びその近傍を示す斜
視図である。

【００２３】図において、２１はアルミ製の定着ロー
ラ、２１ａ（不図示）、２１ｂは端部に設けられたテー
パ部で、最大通紙幅の紙端部がこのテーパ部分を搬送す
る。

【００２４】２０は分離ガイド、２０ａ（不図示）、２
０ｃは定着ローラのテーパ部２１ａ，２１ｂに係合する
テーパを有する分離部、２０ｂはＢ５／ＥＸＥサイズの
紙端部を分離する分離部、２０ｄはそれ以外の分離部
で、２０’ｅ，２０’ｆはスペーサ２２の取り付けピン
である。２３（不図示）、２３’は定着ローラ軸受で２
２（不図示）、２２’はスペーサで２２’ａ（不図
示）、２２は分離ガイドの取り付けピンと嵌合する穴２
２’ｃは定着ローラ２１と係合する突き当て面である。

【００２５】紙の端部に発生する波打ちは、しわ対策の
ために定着ローラに設けられたクラウン形状と加圧ロー
ラ３から加えられる圧力で発生する力によってできる紙
の変形である。

【００２６】加圧ローラ３から加わる圧力は、軸方向に
均一ではなく加圧ローラ３自身が定着ローラから受ける
反力のために変形するため、中央に対して端部の圧力が
高い。また同じ力を受けても、紙は中央部よりも端部の
方が弱いため、搬送方向に対して平行な端面が波打ち状
に変形する。定着ローラ２１に設けたテーパは、中央部
に設けたクラウン形状が紙を外側に広げる方向と反対に
内側に押もどす方向に作用して、紙端部に与える軸方向
の力を打ち消すため、波打ちを大幅に軽減することがで
きる。一方紙端部はテーパ部２１ａ，２１ｂに沿った方
向に曲がるため、定着ローラに近接し分離性が悪化す
る。

【００２７】そこで本実施例は第一実施例と同様に、分
離部２０ａ（不図示）、２０ｃの分離角度を紙の内側を
分離する分離部２０ｄよりも大きく設定し、さらに定着
ローラ２１との距離を離間しないように同じ距離たとえ
ば０．５ｍｍに保つように傾けたものである。またスペ
ーサ２２（不図示）、２２’の突き当て部２２ｃ（不図
示）、２２’ｃを直接定着ローラの通紙領域外に当接さ
せ、定着ローラ軸受２３（不図示）、２３’外形の寸法
公差を省いて、より高精度な定着ローラと分離ガイドの
距離を実現したものである。

【００２８】＜第三の実施例＞次に図５を用いて本発明
の第三実施例について詳細に説明する。第一実施例と同
一機能、同一形状の部材は同一の記号を用いて再度の説
明を省略する。

【００２９】第三実施例は、両端部にテーパ部を有する
定着ローラ２１を使用した定着器において、分離性の劣
るテーパ部の分離方式を爪分離方式に変えたものであ
る。

【００３０】図５は定着器の構成を示す正面図で、３１
は分離ガイド、３１ａ，３１ｅは分離爪３２，３２’の
支持部、３１ｂ，３１ｃ，３１ｄは紙端部を分離するた
め分離角度を大きく設定した分離部、３１ｆは紙の内側
を分離するために分離角度が小さい分離部である。３
２，３２’は分離爪、３２ａ，３２’ａは分離爪の回転
軸で、支持部３１ａ，３１ｅに回転可能に支持され、不
図示の爪ばね３３，３３’により爪先端が定着ローラ２
１に圧接するように取り付けられている。また分離爪３
２ａ，３２’ａの軸方向の位置は、最大通紙サイズの端
部たとえば５〜１０ｍｍ程度に設けられている。

【００３１】本実施例は定着ローラ２１のテーパ部２１
ａ，２１ｂの分離性の低下する部分にのみ爪分離方式を
用いて、波打ち対策を施した定着ローラにおいても、安
定した分離性能を得られるものである。また紙端部の分
離角度が小さくなるため、端部のカールをより小さくす
ることが可能であり、カール、波打ち状の変形のない高
品位の紙を排出できるものである。

【００３２】爪分離方式は爪が直接定着ローラに接触
し、定着ローラを傷を付けるため、また現像材（トナ
ー）が爪先端に付着しこれが紙に付着することが発生す
るために、画像を劣化させ、また耐久性に劣るという問
題がある。しかし本実施例では、紙端部から５〜１０ｍ
ｍの位置に爪を設けたため、定着ローラに傷がついたと
しても、この位置に印字されることがないか、または頻
度が非常に少ないため、画像への影響は少ない。また同
じ理由で、爪先端に現像材もあまり付着しないので爪先
端に付いた現像材が紙に付着する頻度も非常に少ない。

【００３３】＜第四の実施例＞次に図６を用いて本発明
の第四実施例について詳細に説明する。第一実施例と同
一機能、同一形状の部材は同一の記号を用いて再度の説
明を省略する。

【００３４】第四実施例は、紙の波打ち対策のために、
両端部にテーパ部を設けた定着ローラを用いた定着装置
において、分離性の低下するテーパ部の分離のために、
定着ローラと分離ガイドの距離を一定に保つための部材
であるスペーサに、分離角度が大きくかつテーパ部を有
する分離ガイドを設けたものである。図６は定着ローラ
端部及びその近傍を示す斜視図である。

【００３５】図において、５０は分離ガイド、５０ａ
（不図示）、５０ｃはスペーサ５１，５１'の取り付け
部、５０ｂはＢ５／ＥＸＥサイズの紙端部を分離する分
離部、２０ｄはそれ以外の分離部で、５０'ｅ，５０'ｆ
はスペーサ５１，５１'の取り付けピンである。５１
（不図示）、５１'はスペーサで、５１ａ（不図示）、
５１ａ'は分離ガイドの取り付けピン５０'ｅ，５０'ｆ
と嵌合する穴、５１'ｃは定着ローラ２１と係合する突
き当て面５１'ｃは分離部である。

【００３６】本実施例においては定着ローラ２１に当接
するスペーサ５１，５１’自身に分離角度が大きくかつ
テーパを有する分離部を設けたことによって、より優れ
た分離能力を持つ。

【００３７】また分離ガイド５０の分離部は、分離角度
の大きい５０ｂ部と分離角度の小さい５０ｄとの境界部
分が、前記実施例と異なり連続的に分離角度が変化して
おり、紙が引っかかりにくいため、この部分における分
離性能も向上している。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下の効果が得られる。

【００３９】１分離条件が厳しい部分に対しては、確
実分離を行うことが可能で、かつその領域が限られてい
るため、設計条件の維持や安定した生産が容易である。

【００４０】２紙中央においては分離角度を小さくで
きるため、曲率分離方式でも先端カールを小さくするこ
とができる。

【００４１】３また紙通紙領域あるいは印字領域にお
いて、定着ローラに分離部材が接触しないため、高品位
の画像を長時間にわたって維持することが可能である。

【００４２】従って単純な構成でありながら分離性能の
すぐれた定着装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の定着装置の構成を示す正
面図

【図２】同じく定着装置の断面図

【図３】同じく定着装置端部の斜視図

【図４】本発明の第二実施例を示す定着装置端部の斜視
図

【図５】本発明の第三実施例を示す定着装置の構成図

【図６】本発明の第四実施例を示す定着装置端部の斜視
図

【図７】紙のカール状態を示す図

【図８】紙のカール状態を示す図

【符号の説明】

１…定着フレーム２，２１…定着
ローラ３…加圧ローラ７，２０，３
１，５０…分離ガイド８…定着ローラ軸受９，２２’，５
１’…スペーサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−223489（ＪＰ，Ａ) 特開平４−93877（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−127564（ＪＰ，Ｕ) 実開昭61−198968（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】熱ローラ定着装置で曲率分離方式を用い
定着ローラから記録紙を分離する非接触の分離ガイドを
有する定着装置において、前記分離ガイドは記録紙の端
部を分離する部分に、記録紙の中央部を分離する部分と
前記定着ローラ表面との距離は略等しく、該中央部を分
離する部分よりも分離角が大きい部分を有することを特
徴とする定着装置。
【請求項２】前記定着装置において、定着ローラがそ
の両端部の紙搬送領域にテーパ部を有し、このテーパ部
に相対する領域の分離条件がテーパ部以外に相対する領
域もテーパ形状をなすことで定着ローラ表面との距離を
中央部と略等しくすることを特徴とする請求項１記載の
定着装置。
【請求項３】定着ローラがその両端部の紙搬送領域に
テーパ部を有し、定着ローラのテーパ部の分離は爪を利
用した爪分離方式、テーパ部以外では非接触の分離ガイ
ドを用いた曲率分離方式であることを特徴とする請求項
1記載の定着装置。