JP5332319B2 - 熱定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはそれらの複合機等の電子写真式の画像形成装置に用いられる熱定着装置、および該熱定着装置を備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を用いる装置は、帯電・書込み・現像・転写・クリーニング・除電等を繰り返して像担持体に順次トナー画像を形成し、そのトナー画像を逐次転写して、シート・ＯＨＰフィルム等の記録媒体に画像を記録する。例えば、レーザプリンタは、回転する感光体ドラムを有し、この感光体ドラムの感光層を一様に帯電させた後でレーザ走査ユニットからのレーザビームによって露光して静電潜像を形成する。さらに、このレーザプリンタは、静電潜像をトナーによって現像してトナー像とし、そのトナー像を転写紙上に転写させ、更にその転写紙を熱定着装置に通過させてトナー像を熱定着する様に構成されている。

従来のこの様な熱定着装置においては、例えば、アルミニウムなどの中空円筒体からなる芯金の外周面にトナーの粘着を防止するためのフッ素樹脂層などからなる粘着防止層を設けた定着ローラが使用されている。この様な定着ローラは、芯金の中空部に回転中心線に沿ってハロゲンランプなどのヒータを配置し、その輻射熱によって定着ローラを内側から加熱する様になっている。

更に定着ローラと平行にこれに圧接する加圧ローラを設けて、加圧ローラと定着ローラとの間に転写紙を通過させることにより、転写紙上に付着しているトナーを定着ローラの熱により溶融させつつ、加圧により転写紙上に定着させている。

この時、転写紙はトナーが溶融し定着ローラに密着して排出されるので、定着ローラより転写紙を剥離させるためにポリイミドやポリアミドイミド、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）からなる耐熱樹脂製の分離爪を定着ローラに当接させてある。

近年、カラー化に伴い、数色のトナーを積層した転写紙を定着させる方法として、ポリイミドや金属製のベルト上にシリコーンゴムからなる弾性層を形成し、更にトナーの粘着を防止するためのフッ素樹脂層などからなる粘着防止層を設けた定着ベルトが使用されている。

また、フルカラー写真印刷においては、トナーが低軟化タイプ（いわゆるシャープメルト）なのでオフセットを起こしやすく、定着分離部の巻付きジャムに対して不利であるため、定着部材（定着ローラ、定着ベルト）には離型性の良い材質が要求される。具体的な例としては、ＬＴＶ，ＲＴＶなどの高離型タイプのシリコーンゴムが挙げられる。

このような定着部材（ローラまたはベルト）に対して、シリコーンオイル等の離型材を塗布し、定着ローラまたは定着ベルトに当接した分離爪によって定着ニップ直後の転写紙を分離する手段がとられる。しかしながら、定着部材に分離爪を当接した場合、分離爪が弾性層に喰い込み、定着部材表層の磨耗や損傷を起こし、画像汚れ、オイルスジ等を生じてしまうという欠点があった。

そこで、定着部材の耐久性を高めるために、非接触型の分離板を設置する装置が提案されている（特許文献１および２）。

特許文献１では、分離板の端部に定着部材への突き当て用の曲げ部を非通紙部に設けることにより、分離版と定着部材との隙間、すなわち通紙面の隙間を維持する構成が提案されている。また、特許文献２では、定着部材の端部（非通紙部）の径を大きくすることにより、通紙面の隙間を維持する構成が提案されている。これらはいずれも通紙面の隙間を確保させるための構成であり、かつその先端部の位置は固定されている。

特開２００７−０４７３８１号公報 特開２００６−３０８９７８号公報

上記のような構成の場合、分離板先端部は、定着ニップ出口と次の排紙ローラとを結ぶ直線（いわゆる搬送系路）よりも当然ながら上方に配置されなければならない。しかしながら、薄い転写紙全面にトナーが付着したベタ画像などは、転写紙自体のコシが弱いために、該転写紙先端が分離しても、定着部材に巻きついたまま先端に続く転写紙中腹部が分離板と定着部材との隙間（境目）に引っ掛かってしまい、ジャムを発生させる恐れが残る。

この問題に対し、分離板と定着部材との隙間を小さくする方法が考えられるが、非接触分離板が一体的な構成であると、長手方向に渡って小さな隙間を一定に保つことは困難である。

本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、非接触型の分離板と定着部材との隙間が調整可能であり、転写紙の先端部のみならず中腹部の分離性も高められた熱定着装置、及び該熱定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。
〔１〕 回転する定着部材と、前記定着部材に接触し、未定着トナーをシート上に定着させるニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、前記ニップ部のシート排出側に前記定着部材に対して非接触に配置される分離板と、を備え、前記分離板は、シート幅方向における中央部に前記定着部材側が開口した窪みを有するとともに、該窪みに、変位してシート排出経路側に突出する突起部材が配置され、該突起部材は、シート先端がニップ部を通過すると前記分離板からシート排出経路側に突出し、該シート先端が定着部材から分離されると該分離板に格納される熱定着装置。
〔２〕 複数の前記分離板が、前記定着部材との隙間をそれぞれ調整可能にシート幅方向に配置される前記〔１〕に記載の熱定着装置。
〔３〕 前記突起部材は、シート排出経路側に傾斜面を有するとともに、変位する際の回動中心を前記分離板の前記定着部材側の先端側に有する前記〔１〕または〔２〕に記載の熱定着装置。
〔４〕 前記突起部材は、シート先端がニップ部を通過すると前記分離板からシート排出経路側に突出し、該シート先端が定着部材から分離された時から次の搬送ローラ又は排紙ローラに到達するまでの間に、該分離板に格納される前記〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の熱定着装置。
〔５〕 前記突起部材は、ニップ部と次の搬送ローラ又は排紙ローラでシートが担持される位置とを直線で結んだ仮想シート排紙経路を越えて突出している前記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の熱定着装置。
〔６〕 前記突起部材は、少なくとも表面がフッ素系樹脂で構成されている前記〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の熱定着装置。
〔７〕 前記〔１〕〜〔６〕のいずれかに記載の熱定着装置を備えた画像形成装置。

本発明によれば、非接触型の分離板と定着部材との隙間が調整可能であり、転写紙の先端部のみならず中腹部の分離性も高められた熱定着装置、及び該熱定着装置を備えた画像形成装置を提供することができる。

本発明の効果として、請求項１の発明によれば、回転する定着部材と、前記定着部材に接触し、未定着トナーをシート上に定着させるニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、前記ニップ部のシート排出側に前記定着部材に対して非接触に配置される分離板と、を備え、前記分離板は、変位してシート排出経路側に突出する突起部材を有する熱定着装置という構成としたので、突起部材により紙先端部の分離性をさらに高めることができる。
また、前記突起部材は、シート先端がニップ部を通過すると前記分離板からシート排出経路側に突出し、該シート先端が定着部材から分離されると該分離板に格納されるという構成としたので、転写紙先端部及び中腹部分の定着ローラへの巻き付きを抑えることができる。
請求項２の発明によれば、請求項１の熱定着装置において、複数の前記分離板が、前記定着部材との隙間をそれぞれ調整可能にシート幅方向に配置されるという構成としたので、前記分離板と前記定着部材（定着ベルトまたは定着ローラ）との隙間を個別に小さく管理することができる。
請求項４の発明によれば、請求項１から３のいずれかに記載の熱定着装置において、前記突起部材は、シート先端がニップ部を通過すると前記分離板からシート排出経路側に突出し、該シート先端が定着部材から分離された時から次の搬送ローラ又は排紙ローラに到達するまでの間に、該分離板に格納されるという構成としたので、転写紙先端部及び中腹部分の定着ローラからの分離性を高め、さらに搬送系路を邪魔することなく異常画像の発生を抑えることができる。
請求項５の発明によれば、請求項１から４のいずれかに記載の熱定着装置において、前記突起部材は、ニップ部と次の搬送ローラ又は排紙ローラでシートが担持される位置とを直線で結んだ仮想シート排紙経路を越えて突出しているという構成としたので、転写紙の中腹部分を確実に定着ローラから分離させることができる。
請求項６の発明によれば、請求項１から５のいずれかに記載の熱定着装置において、前記突起部材は、少なくとも表面がフッ素系樹脂で構成されているという構成としたので、トナー固着を防止し、定着ジャムを防止し、該突起部材の保守を容易にすることができる。
請求項７の発明によれば、請求項１から６のいずれかに記載の熱定着装置を備えたこと画像形成装置という構成としたので、定着ジャムの無い、安定した排紙が可能な装置を供給することができる。

以下に、本発明に係る熱定着装置及び画像形成装置の一実施の形態における構成について図面を参照して説明する。ただし、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

図１に、本発明に係る熱定着装置の一例を示す。加熱手段の一態様であるヒータ５を内蔵した加熱ローラ１と、表層にシリコーンゴムを被覆した定着ローラ２とには、定着部材の一態様である定着ベルト４が張架されている。

加熱ローラ１は芯金がアルミニウムで、芯金長手方向には温度を均一に保つためのヒートパイプが内蔵されている。一方、定着ベルト４は基材が耐熱性樹脂の表面にＬＴＶなどの高離型タイプのシリコーンゴムがコーティングされており、テンションローラ６によってテンションがかけられている。

また、テンションローラ６よりも上流でニップより下流には、クリーニングウエブ９が配置されている。このクリーニングウエブ９は定着ベルト４に直接当接しているクリーニングローラ７を介してベルト表面をクリーニングする。

トナーを担持した転写紙は矢印の方向に搬送され、定着ローラ２、ヒータ１８を内蔵した加圧ローラ３で形成されたニップ部を通過して熱定着される。ニップ出口には加圧ローラ３に当接された加圧分離爪１０、および定着ベルト表面より０．５ｍｍ以下の隙間を維持している分離板３０が配置されている。該分離板３０には、画像面側方向に対して突起部材３０ａが変位可能に取り付けられている。

突起部材３０ａが搬送経路側に傾斜面を有することにより、排紙の進行方向に分離に好適な角度が形成され、転写紙先端に続く転写紙中腹部が分離板と定着部材との隙間（境目）に巻き込まれることなく容易に剥離される。

図２に、ニップ出口から排紙ローラまでの搬送系路に対する分離板の配置を示す。
１点破線Ａはニップ部と排紙ローラ４１及び４２とを結んだ搬送系路を示す。分離板３０は突起部材（補助分離板）３０ａを有しており、転写紙先端がニップ出口を通過中は斜線で示すように搬送経路側に突出し、転写紙先端が分離終了後に搬送経路側とは反対側に格納される。突起部材３０ａが「格納される」とは、搬送経路（破線Ａ）側に該突起部材３０ａが突出していない状態をあらわす。

図２で斜線で示した突起部材３０ａは、転写紙先端がニップ出口を通過中は搬送経路側の斜線で示す領域に突出し、図３に示す状態となる。この状態は転写紙先端が排紙ローラ４１及び４２に到達するまでの間続き、その後は搬送経路側とは反対側に格納され、図４に示す状態となる。

図３は転写紙先端がニップ出口を通過した直後の突起部材３０ａ位置を示し、図４は転写紙先端が分離板３０および突起部材３０ａを通過した後、該突起部材３０ａが分離板３０に格納された状態を示す。

また、突起部材３０ａが突出している時は、図２および図３で示すニップ出口と排紙ローラとを結ぶ直線（搬送系路）側に突出している。突起部材３０ａが突出している時は、少なくとも端部がニップ部と次の搬送ローラ又は排紙ローラでシートが担持される位置とを直線で結んだ仮想シート排紙経路を越えて突出していることが好ましい。

図５は、突起部材３０ａを備えた分離板３０の構成詳細を示す。
分離板３０は、金属または耐熱樹脂をベースとしてその上にテフロン（登録商標）系の樹脂がコートされているか、テフロン（登録商標）樹脂（例えばＰＦＡ樹脂）で一体的に構成されている。また分離板３０は、幅が２０ｍｍ〜５０ｍｍの分割されたチップを、図に示したように長手方向に一列に複数配置し、それぞれが独立に定着部材としての定着ベルト４表面との隙間を調整し、維持することができるようになっている。

分離板３０の中央部には窪みが設けられており、この部分に突起部材３０ａが対応して配置される。この突起部材３０ａは分離板３０と同様に金属または耐熱樹脂をベースとしてその上にテフロン（登録商標）系の樹脂をコートまたはテフロン（登録商標）樹脂（例えばＰＦＡ樹脂）で一体的に構成されている。

図６は、突起部材３０ａが突出した状態を示す。図7は、突起部材３０ａが格納された状態を示す。
図６に示すように、突起部材３０ａと分離板３０との間には圧縮スプリング３１が装着されており、突起部材３０ａのフレーム部分を図示しないカムまたは押圧手段により、矢印の方向に加圧することにより突起部材３０ａは搬送経路側に突出される。
一方、図７に示すように突起部材３０ａの格納時は該押圧手段が矢印の方向に解除され、圧縮スプリング３１によって距離Ｌだけ戻される。

図８は、突起部材３０ａが無い場合の従来の転写紙先端部が分離される際の挙動を示す。
転写紙は、矢印実線の軌跡を描きながら先端部が分離され、中腹部が分離板３０の先端に衝突して座屈することでジャムとなってしまう。

これに対し図９に示す本発明の熱定着装置では、突起部材３０ａによって転写紙先端部が分離された直後も分離効果を維持しているので転写紙の中腹部が座屈することなく搬送される。また、転写紙先端部が排紙ローラに進入される前に突起部材３０ａが格納されるため、転写紙の搬送系路を邪魔することなく、また排紙ローラによる転写紙の引っ張りが発生しても、この時は突起部材３０ａが格納されているので画像コスレなどの画像汚れが発生することはない。

本発明は、定着部材が定着ベルトである態様のみならず、定着ローラからなる態様にも適用することができる。

次に、本発明に係る画像形成装置について説明する。
図１０に、本発明に係る画像形成装置であるタンデム型のカラー複写機の構成を示す。
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、該画像形成部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しない画像読取部を有する高速機であり、画像形成部２００Ａに本発明の定着装置１００を組み込んでいる。

画像形成部２００Ａには、水平方向に延びる転写面を有する定着ベルト２０２が配置されており、該定着ベルト２０２の上面には、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２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋが定着ベルト２０２の転写面に沿って並置されている。

各感光体２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋ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、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置、光書き込み装置、１次転写装置、現像装置及びクリーニング装置が配置されている。また、各現像装置には、それぞれのカラートナーが収容されている。

転写ベルト２０２は、駆動ローラと従動ローラに掛け回されて感光体２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を有している。また、従動ローラの１つであるローラ２１０に対向する位置に転写ローラ２１１が設けられている。また、転写ローラ２１１から転写装置１００までのシートＰの搬送経路は横パスとなっている。

給紙部２００Ｂは、記録媒体としてのシートＰを積載収容する給紙トレイ２１５と、該給紙トレイ２１５内のシートＰを最上のものから順に１枚ずつ分離して、転写ローラ２１１の位置まで搬送する搬送機構を有している。

本発明の画像形成装置２００における画像形成に当たっては、感光体２０３Ｙの表面が帯電装置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２０３Ｙ上に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置によりトナー像として可視像化され、該トナー像は所定のバイアスが印加される１次転写装置により転写ベルト２０２上に１次転写される。他の感光体２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｂで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定着ベルト２０２上に静電気力で順に転写されて重ね合わせられる。

つぎに、感光体２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋから定着ベルト２０２上に１次転写されたトナー像Ｔは、ローラ２１０、転写ローラ２１１により搬送されてきたシートＰに転写される。トナー像Ｔが転写されたシートＰは、さらに定着装置１００まで搬送され、定着ベルト２と加圧ローラ３とのニップ部Ｎにて定着が行なわれる。

ついで、ニップ部Ｎから排出されたシートＰは排出経路に沿って送り出される。このとき、定着ベルト２に巻き付いたままでてきたシートＰは定着分離爪１０の先端１０ｒにて定着ベルト２から分離されて排出経路に戻される。

以上のように、本発明に係る定着装置１００を有する画像形成装置により、より高度な定着分離機能が得られ、さまざまな紙種(薄紙から厚紙まで)・画像(画像先端余白をより少なくすることが可能)への対応が可能となる。

本発明に係る熱定着装置の一実施の形態における構成を示す概略図である。 本発明に係る熱定着装置の一実施の形態における、転写紙の搬送系路に対する分離板の配置を示す説明図である。 本発明に係る熱定着装置の一実施の形態における、転写紙がニップを抜けた直後の状態を示す図である。 本発明に係る熱定着装置の一実施の形態における、転写紙がニップを抜けた後の状態を示す図である。 本発明に係る熱定着装置の一実施の形態における、分離板構成の詳細を示す図である。 本発明に係る熱定着装置の一実施の形態における、突起部材が画像面側に突出した様子を示す図である。 本発明に係る熱定着装置の一実施の形態における、突起部材が格納された状態を示す図である。 突起部材を備えない従来の熱定着装置における、転写紙の挙動を説明する図である。 本発明に係る熱定着装置の一実施の形態における、転写紙の挙動を説明する図である。 本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略を示す断面図である。

符号の説明

１ 加熱ローラ
２ 定着ローラ
３ 加圧ローラ
４ 定着部材（定着ベルト）
５、１８ 加熱手段（ヒータ）
６ テンションローラ
７ クリーニングローラ
８ ウェブ押圧ローラ
９ クリーニングウエブ
１０ 加圧分離爪
１１ サーモパイル
１２ 定着サーミスタ
１４ オイル塗布ローラ
１５ オイル供給ローラ
１６ フェルト
１７ 入口ガイト板
１９ 加圧アーム
２０ 加圧О／Ｃカム
２１ 加圧О／Ｃセンサ
３０ 分離板
３０ａ 突起部材
３１ 圧縮スプリング
３５、３６ 排紙経路カバー
４１、４２ 排紙ローラ
２００ 画像形成装置
２００Ａ 画像形成部
２００Ｂ 給紙部
２０２ 転写ベルト
２０３Ｙ，２０３Ｍ，２０３Ｃ，２０３Ｂ 感光体
２１０ ローラ
２１１ 転写ローラ
２１５ 給紙トレイ

Claims (7)

1. 回転する定着部材と、
   前記定着部材に接触し、未定着トナーをシート上に定着させるニップ部を形成する加圧部材と、
   前記定着部材を加熱する加熱手段と、
   前記ニップ部のシート排出側に前記定着部材に対して非接触に配置される分離板と、を備え、
   前記分離板は、シート幅方向における中央部に前記定着部材側が開口した窪みを有するとともに、該窪みに、変位してシート排出経路側に突出する突起部材が配置され、
   該突起部材は、シート先端がニップ部を通過すると前記分離板からシート排出経路側に突出し、該シート先端が定着部材から分離されると該分離板に格納される熱定着装置。
2. 複数の前記分離板が、前記定着部材との隙間をそれぞれ調整可能にシート幅方向に配置される請求項１に記載の熱定着装置。
3. 前記突起部材は、シート排出経路側に傾斜面を有するとともに、変位する際の回動中心を前記分離板の前記定着部材側の先端側に有する請求項１または２に記載の熱定着装置。
4. 前記突起部材は、シート先端がニップ部を通過すると前記分離板からシート排出経路側に突出し、該シート先端が定着部材から分離された時から次の搬送ローラ又は排紙ローラに到達するまでの間に、該分離板に格納される請求項１〜３のいずれかに記載の熱定着装置。
5. 前記突起部材は、ニップ部と次の搬送ローラ又は排紙ローラでシートが担持される位置とを直線で結んだ仮想シート排紙経路を越えて突出している請求項１〜４のいずれかに記載の熱定着装置。
6. 前記突起部材は、少なくとも表面がフッ素系樹脂で構成されている請求項１〜５のいずれかに記載の熱定着装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の熱定着装置を備えた画像形成装置。

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