JP3940654B2 - 定着装置と画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機、プロッター等、電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機等の電子写真式画像形成装置にあっては、像担持体たる感光体上に形成された静電潜像を、現像装置から供給される現像剤を用いて現像し、それによって得たトナー像を画像記録材（シート状媒体）上に転写して、しかる後に定着装置によって定着して画像形成を行っている。従来、定着装置として様々な定着様式のものが提案されているが、一般的に広く普及しているのは、内部にヒータを備えた定着ローラの外周に加圧ローラを圧接させ、その状態で両ローラのニップ部に未定着トナーを担持したシート状媒体を通過させ、それによって該トナーを加熱しながら加圧して定着させるような様式のものである（ヒートローラ定着方式）。この様式では、両ローラ共、熱源を備えたものもある。またシート状媒体を搬送するための無端状の定着ベルトを熱ローラ及び定着ローラで張架し、定着ベルトの外表面から加圧ローラを定着ローラへ押圧させた熱ベルト様式も知られている。
【０００３】
そして近年急速に普及しているカラー画像形成においては、定着での用紙分離のためのシリコーンオイル等を削除するためにトナー中にワックス成分を含むようになっているが、このようなカラー画像に対する定着装置では、高温でトナーを画像記録材に融着させる構成上、トナーが溶ける際の強い粘着性に起因したローラ等へのトナー付着を防止すべく、ローラ表面にフッ素を被覆し、またローラ間の圧力による画像上のトナー押しつぶれによる乱れを防止すべく、シリコーンゴム等の弾性体を備えている。
【０００４】
カラー機における画像記録材のローラ等への巻き付きに関しては、トナー中のワックスだけでは効果が十分でなく、定着ローラを小径にし、加圧ローラとの硬度を高くし、更にはニップ出口の記録材の排紙向きを平行にしたり加圧ローラ側に向けるような構成とし、定着ローラ等と一定のギャップを持たせた分離板（非接触）を用いることが行われている。非接触分離板の使用を考慮する理由は、定着ローラへの分離部材の当接が傷付き易いフッ素被覆のローラ表面を傷付けてしまい、その傷がモノクロ画像に比べ、光沢が高いカラー画像ではスジとなって発生することを危惧しているからである。しかし、記録材搬送速度が高速になるにつれ、定着性を確保するためにローラは大径化するのが好ましいが、ローラの大径化は分離性の悪化をもたらす。ローラから記録材を完全に分離するには、分離板のようなギャップを有するものではギャップをできるだけ狭くしなければならなくなり、管理が困難になる。
【０００５】
そこで、ローラに当接する分離爪を使用することで完全な分離を実現させることが考えられる。しかしながら、分離爪の分離性を向上させるには、ローラ等のニップ出口からより下流位置に分離爪先端を当接するのが好ましい。ただ、この場合は分離爪先端位置まで記録材先端はローラに巻き付くことになるので、熱量過多による画像乱れが発生し易い。また分離爪先端の位置をニップに近づけると、分離爪の通紙部が画像をこすり、やはり画像乱れが生じることになる。更に、分離爪が当接することで当接ローラに傷が生じる可能性がある。この傷付きについては、分離爪先端の接触圧を下げることで、或る程度耐久的な定着ローラ等への傷は防止できるが、分離爪近辺にてジャムが発生する場合、蛇腹状に滞留したジャム紙が分離爪を定着ローラ等に押し上げて（押し付け）、定着ローラ等を傷付ける現象が出易くなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の課題は、定着ローラ等に当接する分離爪を用いながらも、定着ローラ等の巻き付きや分離爪の画像コスレによる画像乱れを防止できるような構成をもたらすことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、本発明により、フッ素系被覆と弾性層とを有する接触体を用いてシート状媒体を加熱加圧作用にて定着する定着装置であって、定着後のシート状媒体を上記接触体から分離させるために上記接触体に接触する分離爪を備えた定着装置にして、上記シート状媒体を挟持する二個の回転体の各中心を結ぶ線Ａと、上記二個の回転体のうち上記接触体に割り当てられた一方の回転体の中心と分離爪／接触体の接点とを結ぶ線Ｂで成す角θを４０°以下、より好ましくは３５°以下にし、上記分離爪の脇に配した従動コロの外周のシート状媒体最近接点が、分離爪のシート状媒体に面した側のいずれの個所よりもシート状媒体に近くあり、上記従動コロの保持部材は、シート状媒体搬送方向に対して略平行片持ちに取り付けられていることで解決される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を、図に示す例に基づいて説明する。図１は、本発明に係る定着装置を適用したカラー画像形成装置たるフルカラーレーザプリンタである。
【００１１】
上記カラーレーザプリンタは、装置本体１の下部に二段の給紙部２を配置し、その上方に作像部３を配置した構成となっている。このプリンタでは、一般にコピー等に用いられる普通紙（以下、単に普通紙という）と、ＯＨＰシートや、カード、ハガキといった９０Ｋ紙、坪量約１００ｇ／ｍ^２相当以上の厚紙や、封筒等の、普通紙よりも熱容量が大きな所謂特殊シート（以下、単に特殊シートという）との何れをもシート状媒体として用いることが可能である。また作像部３には、給紙側を下に、排紙側を上とするように傾斜して配置された転写ベルト装置が設けられている。転写ベルト装置は、複数のローラ１１、本例では４個のローラ１１に巻き掛けられたエンドレスの転写ベルト１２を有し、その１つのローラ１１が不図示の駆動源に駆動されることによって、上記転写ベルト１２が回転する。この転写ベルト１２の上部走行辺には、下から順にマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、黒（Ｂｋ）用の４つの作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋが並列配置されている。
【００１２】
各作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋには、像担持体としての感光体５が設けられ、当該感光体５は不図示の駆動手段によって図で見て時計方向へ回転駆動させられるようになっている。感光体５の回りには、帯電手段としての帯電ロール６、光書込み装置８によってレーザ光書込みが行われる光書込み部、現像装置１０、クリーニング装置９が設けられている。現像装置１０は２成分現像装置であって、消費されたトナー量に応じた後述するトナー補給搬送装置によりトナーを補給される。
【００１３】
次に、上記構成のカラープリンタのフルカラープリントを行う作像動作についてマゼンタ用の作像ユニット４Ｍにより説明する。帯電ロール６によって帯電された感光体５には、不図示のＬＤ（レーザダイオード）を駆動してレーザ光をポリゴンミラー８ａに照射し、シリンダーレンズ等を介して反射光を感光体５上に導く光書込み装置８により、マゼンタトナーで現像する光像の光書込みが行われる。この書込みにより感光体５上にはパソコン等のホストマシーンより送られた画像データに基づいた静電潜像が形成され、当該潜像が現像装置１０によってトナーの可視像となる。
【００１４】
一方、給紙部２からは転写材として指定されたシート状媒体が給紙され、給紙されたシート状媒体は転写ベルト１２の搬送方向上流側に設けられたレジストローラ１３に一旦突き当てられた後、上記可視像に同期するようにして転写ベルト１２上に給送され、当該ベルトの走行により感光体５に対向する転写位置へ到る。この転写位置では、転写ベルト１２の裏面側に配置された転写ロール１４の作用によりマゼンタトナーの可視像がシート状媒体に転写される。
【００１５】
上記と同様にして、他の作像ユニット４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋにおいてもそれぞれの感光体５の表面に各トナーによる可視像が形成され、これら可視像は転写ベルト１２によって搬送されるシート状媒体が各転写位置に到来する毎に重ね転写される。したがって、本カラープリンタはフルカラーの画像がモノクロとほぼ同様な短時間でシート状媒体に重ね転写される。転写後のシート状媒体は、転写ベルト１２から分離されて、定着装置１５により定着される。定着を終えたシート状媒体は、通常、そのまま機外に排紙されるが、このときシート状媒体は反転されて装置本体１の上面に設けられた排紙トレイ１６に裏面排紙される。図１の定着装置１５は所謂熱ベルト方式のものとして描写しているが、所謂熱ローラ方式であってもよく、これらについては後述する。
【００１６】
上記現像装置１０では、装置内のトナーとキャリアの混合比を監視し、トナーが不足するとその不足分を補給するようになっている。かかるトナー補給は、現像装置１０から離れた位置、本例では図１の右上に位置したトナー収納容器（剤収納手段）２０に収納されたトナーを、トナー補給搬送装置により現像装置１０へ補給することで実現する。このトナー収納容器２０は１個のみ図示されているが、現像装置の数に合わせて４つあり、その描写が省略されているだけである。
【００１７】
定着装置１５は既述のように熱ベルト方式のものでも熱ローラ方式のものでもよく、本発明に係る定着装置の前提となる構成のうち、図２に熱ローラ方式のものを、図３に熱ベルト方式のものを示す。図２に示す熱ローラ方式では、ヒータ７０を内蔵する定着ローラ５０が、鉄やアルミ等の金属製の芯金５３、その上層としてシリコーンゴム等の弾性体５２、最表面にＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素被覆５１を備えて構成されている。この定着ローラ５０に対抗加圧される加圧ローラ５５は、内部ヒータ有無どちらの場合もあり得るが、定着ローラ５０と同様に芯金５８、弾性体５７及びフッ素被覆５６の各層で構成されている。そして、内部ヒータ７０による温度上昇は温度検知素子７５により検知され、ヒータを点灯制御することで定着ローラ表面を定着可能な温度に一定に保っている。また、シート状媒体を搬送する駆動は装置本体から定着ローラ５０にギア伝達され、加圧ローラ５５は定着ローラ５０に圧接することで連れ回り、又はギア伝達を介して回転するようになっている（図示せず）。そして、定着ローラ５０にはシート状媒体を分離するための分離爪６０がスプリング６５の作用を受けながら回転中心６１で保持され、定着ローラ５０に当接している。分離爪当接位置を特定するため、定着ローラ５０と加圧ローラ５５の中心を結んだ線Ａと定着ローラ中心と分離爪６０の定着ローラ５１当接位置を結んだ線Ｂとで成す角をθとする。
【００１８】
図３に示す熱ベルト方式では、ヒータ７０を内蔵し鉄やアルミ等の金属製の芯金９６を有する加熱ローラ９５と、芯金５３や弾性体５２により構成された定着ローラ５０とに定着ベルト９０が架けられている。この定着ベルト９０は、ＮｉやＳＵＳの金属又はＰＩ等の樹脂からなる薄膜基材９３上にシリコーンゴム等の弾性体９２の層があり、最表面をフッ素被覆９１してなるものである。また定着ベルト９０を介して、定着ローラ５０に対抗加圧される加圧ローラ５５は芯金５８、弾性体５７、フッ素被覆５６で構成されている。定着ローラ５０、加圧ローラ５５のいずれも、内部にヒータを有することもある。
【００１９】
加熱ローラ９５の内部ヒータ７０による温度上昇は定着ベルト９０に伝達するが、これは定着ベルト９０の外周に位置した温度検知素子７５により検知され、点灯制御によって定着ベルト９０の表面を定着可能な温度に一定に保つ。シート状媒体を搬送する駆動は装置本体から定着ローラ５０にギア伝達され、加熱ローラ９５は定着ベルト９０が回転することで連れ回りし、加圧ローラ５５はベルトを介して定着ローラ５０に圧接することで連れ回り、又はギア伝達を介して回転するようになっている（図示せず）。定着ベルト９０には定着ローラ５０周囲で、シート状媒体を分離するための分離爪６０がスプリング６５の作用を受けながら回転中心６１で保持され、定着ベルト９０に当接している。分離爪当接位置を特定するため、定着ローラ５０と加圧ローラ５５の中心を結んだ線Ａと定着ローラ中心と分離爪６０の定着ベルト９０当接位置を結んだ線Ｂとで成す角をθとする。
【００２０】
これら熱ローラ方式、熱ベルト方式のいずれにおいても分離爪６０の当接位置をずらすことによって、先端巻き付きによる画像乱れの発生の有無を確認したが、いずれも同じであったので、以下に熱ローラ方式で分離爪６０の当接位置θを６０°から２０°まで５°毎に振って、先端赤ベタ画像（先端白抜け３ｍｍ）にて先端巻き付きによる画像乱れ発生有無を確認した結果を表１として示す。
【００２１】
【表１】

【００２２】
上記結果より完全に先端画像乱れが発生しないのは、θが３５°以下であることが分かるが、５５Ｋ等の薄紙では１９５℃のような高温では通紙を通常行わないから実用上、分離爪６０先端位置をθ≦４０°で配置することにより定着ローラ等の巻き付きによる画像乱れを実質的に防止できるといえる。
【００２３】
次に本発明の定着装置の特徴の一つをなす分離爪の構成について説明する。図４において、定着ローラ５０に当接する分離爪６０は、その分離位置６０ａの直後に且つその脇に従動コロ８０を備え、この従動コロ８０はブラケット８５により回転自在に保持されている。そして、従動コロ８０の表面はフッ素系被覆８１が施されるか、フッ素入り樹脂により形成されており、これによりシート状媒体の画像面からのトナー固着を防止している。
【００２４】
従動コロ８０の外周点であって通常用紙搬送面１００に対し最近接する点８０ａは、図から認識できるように、分離爪６０の先端６０ａ以降の通常用紙搬送面に面した側６４よりシート状媒体に近く位置している。このような位置関係により、分離爪で分離されたシート状媒体は分離爪６０の搬送面側６４に触れることなく、場合によっては従動コロ８０に触れて搬送されるような軌跡を描くことになる。従動コロ８０はシート状媒体に触れると回転するため、シート状媒体上の画像を擦り落とすことなくシート状媒体を搬送することができる。つまり、分離爪の画像コスレによる画像乱れを防止できる。
【００２５】
分離爪に関して更に異なる構成について説明する。図５において、分離爪６０よりシート状媒体に近い位置で且つ分離爪の脇に配置された従動コロ８０はブラケット８５に保持されているが、このブラケット８５は、通常用紙搬送面１００に対して、変形し難い、即ち、挫屈し難い向きで保持されていると共に、更に補助ブラケット８６がブラケット８５に密着して取り付けられ、強度アップが図られている。挫屈し難い向きとは、図から認識できるように、下からかかる力に対して抵抗し易い向きであり、ブラケット８５が鉛直に取り付けられることで、この向きが確保されている。
【００２６】
このような構成で、定着ローラ対５０，５５に蛇腹状のジャム紙が滞留する場合、シート状媒体は分離爪６０を押し上げる前に従動コロ８０を押し上げるように作用することになる。しかしながら、従動コロ８０は押し上げ向きに対して挫屈しないように保持されているため、押し上げられない。従って、分離爪６０も押し上げられず、分離爪６０のジャム紙による定着ローラ等５０への傷付けを防止できることになる。
【００２７】
分離爪に関してまた異なる構成について説明する。図６において、分離爪６０よりシート状媒体に近い位置に配置された従動コロ８０はブラケット８５に保持されている。このブラケット８５は、通常用紙搬送面１００に垂直な力に対して、変形乃至変位し易い向きで保持されている。つまり、下からかかる力に対して、ブラケットが水平片持ちに取り付けられることで、変位し易くなっている。従動コロ８０のブラケット支持部を分離爪６０の一部６３がオーバーラップするように位置するとともに、分離爪６０の回転中心６１を上記分離爪の一部６３に対し通常用紙搬送面１００と反対側で且つ定着ローラ５０に近い側に位置させることで、従動コロ８０が押し上げられた時、従動コロ８０はａ方向に回転し、それにより、分離爪６０はスプリング６５に逆って回転中心６１でｂ方向に回転する。すると図から認識できるように、分離爪先端は定着ローラ５０から離れる方向ｃに回転する。従って、蛇腹状のジャム紙が従動コロ８０を押し上げると分離爪６０の先端は定着ローラ５０から離れる動きをすることになる。これにより分離爪６０のジャム紙による定着ローラ等５０への傷付けを防止できる。
【００２８】
分離爪の先端の形状について説明する。図７において、分離爪６０は、その最先端６０ｂよりも定着ローラ５０に当接する面の下流側６０ｃの方がより定着ローラ５０に強く当たるような構成となっている。そのため、分離爪６０が蛇腹状のジャム紙により押し上げられても、分離爪６０の当接面下流側６０ｃの定着ローラ５０への押圧が先行することになって、鋭角な最先端６０ｂは食い込んでいき難い。結果的に、ジャム紙による分離爪６０の定着ローラ等５０への傷付けを防止できることになる。
【００２９】
上記分離爪の構成については、定着ローラを対象として説明したが、定着ベルトに対しても当然成立することであり、更には両面印字時に定着ローラと同様にトナー付着面が加圧ローラ用分離爪に当たる加圧ローラに関しても、その分離爪に同様なことが成り立つものである。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１に係る定着装置においては、シート状媒体を挟持する二個の回転体の各中心を結ぶ線Ａと、二個の回転体のうち接触体に割り当てられた一方の回転体の中心と分離爪／接触体の接点とを結ぶ線Ｂで成す角θを４０°以下、より好ましくは３５°以下にし、上記分離爪の脇に配した従動コロの外周のシート状媒体最近接点が、分離爪のシート状媒体に面した側のいずれの個所よりもシート状媒体に近くあり、上記従動コロの保持部材は、シート状媒体搬送方向に対して略平行片持ちに取り付けられることで、定着ローラ等の巻き付きや分離爪の画像コスレによる画像乱れを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】熱ローラ方式での分離爪の接触状態を説明する概略図である。
【図３】熱ベルト方式での分離爪の接触状態を説明する概略図である。
【図４】従動コロを取り付けた構成を説明する概略図である。
【図５】従動コロの保持部材の変形例を説明する概略図である。
【図６】従動コロの保持部材の別の変形例を説明する概略図である。
【図７】分離爪の定着ローラへの当接状態を説明する概略図である。
【符号の説明】
１５ 定着装置
５０ 定着ローラ
５１，５６ フッ素被覆
５２，５７ 弾性体
５３，５８ 芯金
５５ 加圧ローラ
６０ 分離爪
６５ スプリング
７０ ヒータ
７５ 温度検知素子

Claims (2)

1. フッ素系被覆と弾性層とを有する接触体を用いてシート状媒体を加熱加圧作用にて定着する定着装置であって、定着後のシート状媒体を上記接触体から分離させるために上記接触体に接触する分離爪を備えた定着装置にして、上記シート状媒体を挟持する二個の回転体の各中心を結ぶ線Ａと、上記二個の回転体のうち上記接触体に割り当てられた一方の回転体の中心と分離爪／接触体の接点とを結ぶ線Ｂで成す角θを４０°以下にし、上記分離爪の脇に配した従動コロの外周のシート状媒体最近接点が、分離爪のシート状媒体に面した側のいずれの個所よりもシート状媒体に近くあり、上記従動コロの保持部材は、シート状媒体搬送方向に対して略平行片持ちに取り付けられていることを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置を備えた画像形成装置。

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