JP5019531B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
特許文献1等では、分離板(分離部材)の幅方向両端に圧延加工や曲げ加工によって形成された突当部(位置決め部材)を設けて、スプリングによって分離板を定着部材に向けて付勢して突当部を定着部材に当接させることで、分離板と定着部材との間に微小ギャップを形成している。
また、特許文献3等には、定着部材と加圧部材との間でリークが生じるのを防止することを目的として、定着部材と加圧部材との間にバイアスを印加する技術が開示されている。
図1〜図10にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1に示すように、本実施の形態1における画像形成装置1は、タンデム型カラープリンタである。画像形成装置本体1の上方にあるボトル収容部101には、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した4つのトナーボトル102Y、102M、102C、102Kが着脱自在(交換自在)に設置されている。
ボトル収容部101の下方には中間転写ユニット85が配設されている。その中間転写ユニット85の中間転写ベルト78に対向するように、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した作像部4Y、4M、4C、4Kが並設されている。
その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、露光部3から発せられたレーザ光Lの照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される(露光工程である。)。
その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、中間転写ベルト78及び第1転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上のトナー像が中間転写ベルト78上に転写される(1次転写工程である。)。このとき、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
最後に、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
ここで、中間転写ユニット85は、中間転写ベルト78、4つの1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79K、2次転写バックアップローラ82、クリーニングバックアップローラ83、テンションローラ84、中間転写クリーニング部80、等で構成される。中間転写ベルト78は、3つのローラ82〜84によって張架・支持されるとともに、1つのローラ82の回転駆動によって図1中の矢印方向に無端移動される。
そして、中間転写ベルト78は、矢印方向に走行して、各1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kの1次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上の各色のトナー像が、中間転写ベルト78上に重ねて1次転写される。
その後、中間転写ベルト78は、中間転写クリーニング部80の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト78上の未転写トナーが回収される。
こうして、中間転写ベルト78上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。
詳しくは、給紙部12には、転写紙等の記録媒体Pが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ97が図1中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Pがレジストローラ対98のローラ間に向けて給送される。
その後、記録媒体Pは、排紙ローラ対99のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対99によって装置外に排出された被転写Pは、出力画像として、スタック部100上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
図2は定着装置20を示す構成図であり、図3は定着装置20を示す斜視図である。また、図4は定着ローラ21と分離板38とを幅方向に示す概略図である。図5は、分離板38の端部を示す拡大斜視図である。図6は導電性部材としてのカラー50を示す斜視図であり、図7は定着装置20にカラー50が設置された状態を示す拡大図である。また、図8は、分離板38にカラー50を設置する手順を示す図である。
ここで、定着部材としての定着ローラ21は、図2中の矢印方向に回転する薄肉の円筒体であって、その円筒体の内部には加熱手段としてのヒータ25(熱源)が固設されている。定着ローラ21は、芯金22上に、弾性層23、離型層24が順次積層された多層構造体であって、加圧部材としての加圧ローラ31に圧接してニップ部を形成する。
また、定着ローラ21の弾性層23としては、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性材料が用いられる。
また、定着ローラ21の離型層24としては、PFA(4フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂)、ポリイミド、ポリエーテルイミド、PES(ポリエーテルサルファイド)、等を用いることができる。定着ローラ21の表層に離型層24を設けることにより、トナーT(トナー像)に対する離型性(剥離性)が担保されることになる。
そして、加圧ローラ31は、不図示の加圧手段の付勢力によって定着ローラ21に圧接する。こうして、加圧ローラ31と定着ローラ21との間に、所望のニップ部が形成される。
具体的に、定着ローラ21用のフレーム40(第1フレーム)は、定着ローラ21の両端部に独立して設置されていて、定着ローラ21を軸受を介して回転自在に支持している。同様に、加圧ローラ31用のフレーム(第2フレーム)は、加圧ローラ31の両端部に独立して設置されていて、加圧ローラ31を軸受を介して回転自在に支持している。両端部に独立して設置された第1フレーム40は、それぞれ、定着装置20のステーにネジにより締結される。また、ローラ部材21、31が設置された双方のフレームは、第2フレームに固設されたピンを第1フレーム40の切欠部に係合させるとともに、第2フレームに設置されたネジ棒(圧縮スプリングが巻装されている。)を第1フレーム40に形成された雌ネジ部に螺合させることで、組み立てられる。このようにして組み立てられた定着装置20は、ピンの位置を中心にして、2つのローラ部材21、31が圧縮スプリング(加圧手段)の付勢力により圧接した状態になりニップ部を形成する。
なお、図4を参照して、フレーム40(第1フレーム)は、電気的に接地(アース)されていて、第2フレームも第1フレーム40を介して接地されている。したがって、定着ローラ21の芯金22と加圧ローラ31の芯金32とは、軸受(ボールベアリングの内輪、ボール、外輪)を介して電気的に接地されていることになる。
装置本体1の電源スイッチが投入されると、交流電源からヒータ25に交流電圧が印加(給電)されるとともに、定着ローラ21及び加圧ローラ31の図2中の矢印方向の回転駆動が開始される。
その後、給紙部12から記録媒体Pが給送されて、2次転写ニップの位置で記録媒体P上に未定着画像が担持される。未定着画像T(トナー像)が担持された記録媒体P(転写工程(2次転写工程)後の記録媒体Pである。)は、図2の矢印Y10方向に搬送されて、圧接状態にある定着ローラ21及び加圧ローラ31のニップ部(定着ニップ部)に送入される。そして、定着ローラ21による加熱と、定着ローラ21及び加圧ローラ31の押圧力とによって、記録媒体Pの表面にトナー像Tが定着される。その後、回転する定着ローラ21及び加圧ローラ31によってそのニップ部から送出された記録媒体Pは、矢印Y11方向に搬送される。
分離部材としての分離板38は、導電性部材としてのカラー50を介してフレーム40に保持されている。具体的に、フレーム40のピン部40a(保持部)と分離板38の被保持部38aとの間に、導電性部材としてのカラー50が介在されている(図7をも参照できる。)。導電性部材としてのカラー50は、フレーム40(電気的に接地されている。)の電気抵抗値よりも高い電気抵抗値を有している。そして、分離板38とフレーム40とは、カラー50(導電性部材)を介してのみ電気的に導通するように構成されている。例えば、カラー50の表面抵抗値は100MΩ程度に設定されていて、分離板38の合成抵抗値が50MΩ程度になっている。
したがって、記録媒体Pを介しての分離板38への転写電流のリークによる、2次転写ニップ(転写部)での転写抜け等の転写不良の発生を抑止することができる。また、本実施の形態1では、電気抵抗器を用いることなくカラー50を用いて分離板38の合成抵抗値を高くしているために、比較的小さなスペースで分離板38の回動動作を妨げることなく上述の効果を達成することができる。
図9の実験結果から、通紙中(分離板38及び2次転写ニップに記録媒体Pが当接しているときである。)には分離板38の電位がチャージされ、紙間(分離板38及び2次転写ニップに記録媒体Pが当接していないときである。)には分離板38にチャージされた電荷がカラー50(導電性部材)を介してフレーム40側に流れて分離板38の電位が低下しているのがわかる。また、本実験において、出力画像上に転写抜け等の転写不良は生じなかった。
したがって、導電性部材としてのカラー50は、分離板38による分離工程と転写部による転写工程とが同時におこなわれる記録媒体Pの含水分率が12%以上であっても転写部において転写不良が生じないように電気抵抗値を設定することが好ましい。
図10の実験結果から、分離板38は分離板38自体の静電容量を超えて帯電してしまい(−2kVまで帯電してしまい)、分離板38にチャージされた電荷が絶縁性カラーを飛び越えてフレーム40側にリークして分離板38の電位が一気に0Vに低下してしまったのがわかる。このとき、定着装置20に近接する電装系にノイズが生じて、露光部3による書込みタイミングがずれてしまったのが確認された。
したがって、導電性部材としてのカラー50は、分離板38の静電容量を超えて帯電しないように電気抵抗値を設定することが好ましい。
図5を参照して、分離板38の両端部には、カラー50(導電性部材)を保持するための被保持部38aが設けられている。具体的に、被保持部38aには切欠きを有する穴部38a1が形成されていて、この穴部38a1にカラー50の中空軸部50a(外径部)が係合することになる(図7をも参照できる。)。
また、フレーム40のピン部40aには、ねじりコイルスプリング65が巻装(保持)されている。ねじりコイルスプリング65の一方の腕部65aは、定着装置20のフレーム40A(両端のフレーム40間をつなぐステーである。)に当接している。また、ねじりコイルスプリング65の他方の腕部65bは、カラー50のフック部50dに当接している。このような構成により、ねじりコイルスプリング65の付勢力がカラー50を介して分離板38に伝達されて、分離板38が位置決め部材39とともに定着ローラ21に向けて付勢されるため、位置決め部材39によって分離板38と定着ローラ21とのギャップGが安定的に定まることになる。ここで、ねじりコイルスプリング65(通常は金属材料で形成されている。)は分離板38に接触しないため、分離板38の合成抵抗値に影響を与えることがない。
中空軸部50aの外径部は、分離板38の被保持部38aの穴部38a1に係合する。中空軸部50aの内径部50a1は、フレーム40のピン部40a(保持部)に係合する。なお、中空軸部50aには、切欠きが形成されている。
フランジ部50bは、中空軸部50a上に形成されていて、分離板38の被保持部38aに当接する(図7を参照できる。)。
アーム部50cは、中空軸部50aとフック部50dとを中継するように接続されている。アーム部50cには、分離板38に当接して中空軸部50aを中心にした回転を規制するボス部50c1が形成されている(図7及び図8(C)を参照できる。)。
フック部50dは、上述したように、コイルスプリング65の他方の腕部65bによって押圧されている。
また、図7を参照して、アーム部50cとフランジ部50bとは、分離板38の被保持部38aを挟持するように構成されている。これにより、分離板38とカラー50との接触が安定化して、分離板38の合成抵抗値も安定化するために、上述した転写抜けを防止する効果が確実なものになる。
まず、分離板38の穴部38a1の切欠きと、カラー50のアーム部50cと、を合わせるように、分離板38の紙面垂直方向裏側からカラー50の中空軸部50aを穴部38a1に挿入する(図8(A)の状態から図8(B)の状態への移動である。)。このとき、カラー50のフランジ部50bが、分離板38の被保持部38aに当接した状態になる。
そして、図8(B)の状態から、ボス部50c1が被保持部38aに当接する位置まで、カラー50を矢印方向に回転させる(図8(C)の状態である。)。このとき、カラー50のフック部50dが、分離板38に当接した状態になる。また、カラー50のアーム部50cとフランジ部50bとで、被保持部38aを挟んだ状態になる。さらに、カラー50の中空軸部50aの切欠きと、分離板38の穴部38a1の切欠きと、が合致した状態になる。
このように、カラー50は、比較的簡易な構成で、分離板38とフレーム40との間の僅かなスペースに、容易に設置されることになる。
さらに、本実施の形態1において、分離板38は、記録媒体Pに対向する面の表面抵抗が1×1016Ω(オーム)以上になるようにコーティング処理されたものを用いることが好ましい。これにより、転写電流のリーク量が低減することになる。
図11にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図11は、実施の形態2における定着装置を示す構成図であって、前記実施の形態1における図2に相当する図である。本実施の形態2における定着装置は、分離部材38に除電部材55が設置されている点が、前記実施の形態1のものとは相違する。
図12にて、この発明の実施の形態3について詳細に説明する。
図12は、実施の形態3における定着装置を示す斜視図であって、前記実施の形態1における図3に相当する図である。本実施の形態3における定着装置は、定着部材として定着ベルト41を用いている点が、定着部材として定着ローラ21を用いている前記各実施の形態のものとは相違する。
加熱ローラ43のヒータは、ハロゲンヒータであって、その両端部が定着装置20のフレームに固定されている。そして、装置本体1の電源部(交流電源)により出力制御されたヒータからの輻射熱によって加熱ローラ43が加熱されて、さらに加熱ローラ43によって加熱された定着ベルト41の表面から記録媒体P上のトナー像Tに熱が加えられる。ヒータの出力制御は、定着ベルト41表面に非接触で対向するサーモパイル(不図示である。)によるベルト表面温度の検知結果に基いておこなわれる。詳しくは、サーモパイルの検知結果に基づいて定められる通電時間だけ、ヒータに交流電圧が印加される。このようなヒータの出力制御によって、定着ベルト41の温度(定着温度)を所望の温度(目標制御温度)に調整制御することができる。
そして、加圧ローラ31は、加圧機構によって定着ベルト41を介して定着補助ローラ42に圧接する。こうして、加圧ローラ31と定着ベルト41との間に、所望のニップ部(定着ニップ部)が形成される。
そして、本実施の形態3においても、分離板38は、導電性部材としてのカラー50を介してフレーム40(接地されている。)に保持され、分離板38の合成抵抗値が50MΩ程度に設定されている。
装置本体1の電源スイッチが投入されると、交流電源からヒータに交流電圧が印加(給電)されるとともに、不図示の駆動モータによって加圧ローラ31の回転駆動が開始されて、それと同時に定着ベルト41(定着補助ローラ42、加熱ローラ43)が従動回転する。
その後、給紙部12から記録媒体Pが給送されて、2次転写ニップ(転写部)の位置で記録媒体P上に未定着画像が担持される。未定着画像T(トナー像)が担持された記録媒体Pは、圧接状態にある定着ベルト41及び加圧ローラ31のニップ部に送入される。そして、定着ベルト41による加熱と、定着ベルト41(定着補助ローラ42)及び加圧ローラ31の押圧力とによって、記録媒体Pの表面にトナー像Tが定着される。その後、回転する定着ベルト41及び加圧ローラ31によって、そのニップ部から記録媒体Pが送出される。
また、前記各実施の形態では、加圧部材として加圧ローラ31を用いた定着装置に対して本発明を適用したが、加圧部材として加圧ベルトや加圧パッドを用いた定着装置に対しても本発明を適用することができる。
そして、これらの場合にも、前記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
20 定着装置、
21 定着ローラ(定着部材)、
25 ヒータ(加熱手段)、
31 加圧ローラ(加圧部材)、
38 分離板(分離部材、対向部材)、
38a 被保持部、 38a1 穴部、
38b リブ(ビード)、 38c 穴、
39 位置決め部材、
40 フレーム(保持部材)、
40a ピン部(保持部)、
41 定着ベルト(定着部材)、
50 カラー(導電性部材、補助部材)、
50a 中空軸部、 50a1 内径部、 50b フランジ部、
50c アーム部、 50c1 ボス部、 50d フック部、
55 除電ブラシ(除電部材)、
60 支持板(金属部材)、
61 温度センサ(検知手段)、
65 ねじりコイルスプリング、 65a、65b 腕部、
89 2次転写ローラ(転写部)、 P 記録媒体。
Claims (14)
- トナー像を加熱・溶融して記録媒体上に定着する定着部材と、
前記定着部材に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧部材と、
前記ニップ部に対して前記定着部材の走行方向下流側に配設されるとともに、前記定着部材に対向する分離部材と、
前記定着部材及び前記加圧部材及び前記分離部材を保持するとともに、電気的に接地されたフレームと、
前記フレームの電気抵抗値よりも高い電気抵抗値を有するとともに、前記フレームの保持部と前記分離部材の被保持部との間に介在される導電性部材と、
を備え、
前記分離部材と前記フレームとは、前記導電性部材を介してのみ電気的に導通するように構成されたことを特徴とする定着装置。 - 前記フレームの第2保持部と前記分離部材の第2被保持部との間に介在される絶縁部材をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
- 前記導電性部材は、前記分離部材による分離工程と転写部による転写工程とが同時におこなわれる記録媒体の含水分率が12%以上であっても当該転写部において転写不良が生じないように前記電気抵抗値が設定されたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の定着装置。
- 前記導電性部材は、前記分離部材の静電容量を超えて帯電しないように前記電気抵抗値が設定されたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の定着装置。
- 前記導電性部材は、ポリフェニレンサルファイド又はポリエーテルイミドで形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の定着装置。
- 前記導電性部材は、
前記分離部材の前記被保持部の穴部に係合するとともに、前記フレームの前記保持部のピン部に係合する中空軸部と、
前記中空軸部上に設置されるとともに、前記分離部材の前記被保持部に当接するフランジ部と、
前記中空軸部に接続されるとともに、前記分離部材に当接して前記中空軸部を中心にした回転を規制するボス部を具備するアーム部と、
を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の定着装置。 - 前記分離部材と前記定着部材とのギャップを定めるために前記定着部材の幅方向両端部に当接するように前記分離部材に設置された位置決め部材と、
前記フレームに保持されるとともに、一方の腕部が前記フレームに当接するねじりコイルスプリングと、
を備え、
前記導電性部材は、前記ねじりコイルスプリングの他方の腕部が当接するフック部をさらに備え、前記ねじりコイルスプリングの付勢力を前記分離部材に伝達して前記分離部材を前記定着部材に向けて付勢することを特徴とする請求項6に記載の定着装置。 - 前記導電性部材は、前記アーム部と前記フランジ部とによって前記分離部材の前記被保持部を挟持することを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の定着装置。
- 前記分離部材は、記録媒体に対向する面の表面抵抗が1×1016オーム以上になるようにコーティング処理されたことを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載の定着装置。
- 前記分離部材は、記録媒体に対向する面にリブ又は/及び穴が形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれかに記載の定着装置。
- 前記分離部材は、記録媒体に対向する面の反対側の面に、前記定着部材に当接する除電部材を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれかに記載の定着装置。
- 前記除電部材は、電流整流手段を介して前記分離部材に接続されたことを特徴とする請求項11に記載の定着装置。
- 前記定着部材又は/及び前記加圧部材の温度を検知する検知手段と、
前記検知手段を保持するとともに、電気的に接地された金属部材と、
を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項12のいずれかに記載の定着装置。 - 請求項1〜請求項13のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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