JP6171382B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置及び複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれらの少なくとも２つの機能を有する複合機等の電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

上記電子写真方式の画像形成装置において、未定着トナー像を担持した記録媒体を定着部材と加圧部材の定着ニップを通過させ、熱及び圧の作用によって未定着トナー像を記録媒体に定着する定着装置が設けられている。この種の定着装置においては定着ニップを通過した記録媒体がそのまま定着部材に巻き付くことを確実に防止しなければならない。

そのため、従来では定着ローラあるいは定着ベルトの表面に離型性に優れたフッ素系樹脂をコーティングし、用紙分離には分離爪等の分離部材が用いられている。この分離爪等の分離部材には接触分離方式と非接触分離方式があり、接触分離方式の大きな欠点はローラやベルトの表面に爪跡（爪キズ）をつけ易く、その場合には出力された画像にスジが発生するということである。

一般的にモノクロ画像形成装置の場合、定着ローラは金属ローラの表面にフッ素樹脂コーティングしたものであり、分離爪が接触しても傷に成り難く、寿命も長かった。しかしながら、カラー画像形成装置の場合には色の発色性をよくするために、シリコーンゴムの表層に数十ミクロン程度のＰＦＡチューブを使用する等をフッ素コートしたものか、シリコーンゴムの表面にオイルを塗布したものを使用している。したがって、定着部材の表層が軟らかく傷が付き易く、傷が付くと定着画像にスジ状の傷が生じることから、今ではカラー画像形成装置では接触分離方式がほとんど採用されず、大半が非接触分離方式を用いている。

非接触分離方式では、トナーと定着部材との粘着力が高いと定着後の用紙が定着部材に巻き付くジャムが発生し易い状態になる。特にカラー画像形成では何層ものトナー層が積層されており、粘着力が高まるために巻き付きジャムが発生しやすい。

そこで、現在のカラー画像形成装置では用紙分離において主に次の３つの方式が用いられている。
第１の方式として定着ローラあるいは定着ベルトとの間に微小なギャップ（約０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ）を開け、定着ローラあるいは定着ベルトの幅方向に平行に延在する分離板を用いる非接触分離板方式である。

第２の方式として、定着ローラあるいは定着ベルトとの間に微小なギャップ（約０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ）を開け、所定間隔で配された複数の分離爪を用いる非接触分離爪方式である。

第３の方式として、用紙の腰の強さと定着ローラあるいは定着ベルトの湾曲部弾性とで自然に剥離させるようにしたセルフストリッピング方式である。
しかし、カラー高速機では、定着ローラあるいは定着ベルトと加圧ローラとのニップ部において、トナー層に十分に熱を与えるためにニップ幅を増やす必要がある。このため、各ローラ等の直径が大きくなり、湾曲部弾性による分離が期待できず、また、用紙の腰が弱い薄紙では、第３のセルフストリッピング方式の効果は少ない。

また、第１及び第２の方式に関して、特許文献１，２，３，４，５にそれぞれ開示されている。
特許文献１には、非接触分離板方式において、分離部材が定着部材に面する端部が長手方向に定着部材の撓み曲線に沿って形成されることを特徴とする定着装置が提案されている。該装置では用紙の最大幅より長い１枚の分離板を使用して分離性を確保している。

特許文献２には、分離板の支持部材と分離板をレーザー溶接し、分離板にフッ素樹脂のテープが貼り付けられていることを特徴とする定着装置が提案されている。テープ貼りをした一枚の分離板を利用することで画像品質を向上させている。

特許文献３は、複数の分離板を使用して分離性を確保しているものであって、分離部材の先端部を薄く仕上げ、先端部に樹脂をインサート成型し、非接触でありながら、接触式に近い分離性を有することを特徴とする定着装置が提案されている。

特許文献４は、金属の分離板に、トナーとの離型性のあるフッ素樹脂コーティングを行うことが提案されている。
特許文献５では、分離板を調整して、湾曲させることが提案されている。

図１２は複数の分離板１０１を備える分離部１００の斜視図、図１３は分離板１０１と定着ベルトの関係を示す説明図である。
図１２において、分離部１００に複数の分離板１０１が設けられ、分離板１０１はその先端が定着ベルト１１０の軸線と平行となるように配置されている。この分離板１０１の左右両側には定着ベルト１１０に突き当てる突き当て板１０２が設けられ、突き当て板１０２は図１３に示すように、定着ベルト１１０の通紙領域外で定着ベルト１１０に突き当てられる。この突き当てによって分離板１０１の先端と定着ベルト１１０とのギャップが予め定めた一定幅に保持される。

このような複数の分離板１０１の場合、各分離板毎に図１４に示すようなギャップ調整機構１０３を有しており、ねじ１０４をねじ軸時計回りに廻すとネジが締め込まれ、分離板は、支点１０５を中心に時計回りに回転する。これによって、分離板１０１のギャップの微調整が可能となり、定着ベルト１１０と分離板１０１のギャップを例えば薄紙の分離性確保のため、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍと狭く設定することができる。

このように、特許文献３のように、複数の分離板１０１を用いている場合、分離板１０１を１個ずつを調整することができ、ギャップを０．１ｍｍ〜０．５ｍｍと狭く設定することができるため、先端余白の少ない用紙でも分離することができる。

しかしながら、図１５に示すように、分離板１０１同士の間で隙間が空いているために、紙種によっては、用紙Ｐに変形して分離板１０１に強く当たり、光沢スジやキズ、折り目が発生するなどの画像障害が発生する問題がある。また、このような画像障害を減らすために図１２のように多数の分離板１０１を備えるとギャップ調整に膨大な時間を要することになる。

また、特許文献１，２，４，５のように分離板を１枚の平板等で構成すると、部品の精度の都合上、０．５ｍｍ〜０．７ｍｍとギャップを広めに設定しなければならず、先端余白の少ない用紙に対して、分離性が悪くなってしまう。さらに、画像障害は起こりにくいが、コート紙が通紙された際に、分離板先端と用紙の画像面が線接触し、キズが発生する場合がある。さらにまた、分離板を１枚の平板等で構成すると、定着ローラもしくは定着ベルトが巻き掛けられた定着ローラが熱膨張によって用紙が分離板に均等な力で当たらずに画像障害を引き起こすことがあった。

本発明は、上記した従来の事情に鑑み、１枚の板状の分離部材を用いても装置の大型化を抑えつつ、分離部材の交換が容易な定着装置及び画像形成装置を提案することを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明は、
加熱手段によって加熱される定着部材と、該定着部材に圧接して定着ニップを形成する加圧部材とを有し、該定着ニップに未定着画像を担持した記録媒体を搬送し該画像を記録媒体に定着する定着装置において、
前記定着ニップから搬送されてくる記録媒体を前記定着部材から分離する長手方向の幅が画像領域以上の長さを有する一枚板の分離部材を有し、
前記定着部材の膨張が軸線方向において左右均等である場合には、前記分離部材は、前記定着部材の軸線と平行に平板状態に保持され、また前記定着部材の膨張が軸線方向において左右に傾きをもっている場合には、前記分離部材は、前記膨張が大きい方よりも小さい方の前記定着部材により近づくように、前記定着部材の軸線に対して傾きをもって平板状態に保持され、
前記分離部材と前記定着部材とのギャップが当該定着部材の最も熱膨張する部分に合わせて設定され、
前記分離部材の先端部と前記定着部材とのギャップを調整する位置調整機構を、該定着部材の軸方向に複数有し、
前記加圧部材が前記定着部材に圧接する方向を上方向とし、該上方向と反対方向を下方向とした場合、前記複数の位置調整機構は、前記分離部材を前記下方向または前記上方向に調整可能とすることを特徴とする定着装置を提案する。

本発明によれば、分離部材を定着部材の軸方向に対して、平行もしくはある傾きをもって保持することにより、分離部材と記録媒体が当たるときに局所的な力が働かないようにし、画像障害を防止することができる。

本発明を適用する画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 図１の画像形成装置に用いる定着装置を示す説明図である。 定着装置に用いる分離板の斜視図である。 その分離板の裏面側から見た斜視図である。 その分離板を組み付けた分離部の斜視図である。 分離板の位置調整機構を説明する説明図である。 位置調整機構による分離板のギャップ調整を示す説明図である。 位置調整機構による分離板のギャップ調整を示す説明図である。 定着ローラの熱膨張が軸線方向において左右均等である場合を示す説明図である。 定着ローラの熱膨張が軸線方向において左右に傾きをもっている場合を示す説明図である。 分離板の厚みを説明する図である。 従来の複数の分離板を備える分離部の斜視図である。 従来の分離板と定着ローラの関係を示す説明図である。 従来の分離板のギャップ調整手段を示す説明図である。 従来の分離板の問題点に示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明を適用する画像形成装置の一例としてタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタを示す概略図である。ここに示した画像形成装置は、装置本体１内の中央に画像形成部１０、その下部に給紙部２０、上部にスキャナ部３０を有している。

画像形成部１０には４つの画像形成ユニット１１を横に並べて配置され、各画像形成ユニット１１はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナーで画像を形成し、形成したトナー像を中間転写ベルト１２に重ね転写する。なお、詳しい画像形成の説明は本発明の要旨でないので省略する。

給紙部２０には多段の給紙トレイ２１が設けられ、各給紙トレイ２１には記録媒体としての用紙（図示せず）が積載され、画像形成時には指定された用紙を積載した給紙トレイ２１から用紙が送り出される。

符号１３は中間転写ベルト１２上に担持したトナー像を用紙に転写する２次転写部で、当該２次転写部１３でトナー像が転写された用紙は定着装置４０によって担持したトナー像が定着される。

図２は定着装置を示す概略構成図であって、本定着装置４０はベルト定着方式であり、無端状のベルトである定着ベルト４１に加圧部材としての加圧ローラ４５を押し当てて定着ニップが形成されている。定着ベルト４１は、２つの支持回転体としての支持ローラである加熱ローラ４２と定着ローラ４３とに掛け回されており、加熱ローラ４２には加熱手段として電磁誘導式の加熱装置４４が設けられている。加熱手段は電磁誘導式の加熱装置４４に限らず、ヒータ、ランプでもよく、またその配置は定着ローラ４３を含む定着ベルト４１の周囲ならば任意の位置に設けることができる。なお、符号４６は加圧ローラ４５内に設けた加熱手段である。

定着ベルト４１は定着ローラ４３が図示しない駆動機構で回転駆動されることにより回転し、加圧ローラ４５は定着ベルト４１に連れ回りする。なお、加圧ローラ４５に駆動を掛けて定着ベルト４１を回転するようにしても良い。

また、定着ベルト４１の表面温度は図示しない温度検知素子により検知され、図示しない温度制御部がその温度検知素子の出力値に基づいて加熱装置４４が作動し、定着ベルト４１の表面温度が所定の設定温度になるように制御している。

そして、未定着トナー像を担持した用紙Ｐが定着装置４０に搬入されて定着ベルト４１と加圧ローラ４５との定着ニップＮを通過するとき、所定の温度に制御されている定着ベルト４１と加圧ローラ４５との定着ニップＮでトナー像が溶融定着される。定着後の用紙は両面給紙部２２または装置本体１外に送られる。

定着ベルト４１に加圧ローラ４５を圧接させて構成される定着ニップＮの用紙搬送方向下流側には用紙が定着ベルト４１に巻き付くことを防止する分離部５０が設けられている。分離部５０には分離部材として長手方向の幅が画像領域以上の長さを有する１枚板の分離板５１が設けられている。図３はその分離板５１の斜視図で、図４はその分離板５１の裏面側を示す斜視図、図５は分離板５１を組み付けた分離部５０の斜視図である。なお、符号５２は分離板５１の左右両側に設けられる突き当て板である。

分離板５１は、ピン５３をカシメ装着した分離部５０のステー５４に取り付けられ、ピン５３を介して定着装置４０のユニット側板（図示せず）の所定位置に位置決めされて取り付けられる。この分離板５１には、図６に示すように、バネ５５と調整ネジ５６で構成される位置調整機構が複数設けられ、この位置調整機構を設けた分離板５１はスライド用のピン５７を介してステー５４に位置決め装着されている。なお、スライド用のピン５７によってステー５４に取り付けられた分離板５１は、図２及び図６の上下方向に調整移動できるが、用紙Ｐに搬送方向には動かないように構成されている。

位置調整機構は、図７及び図８に示すように、調整ネジ５６を時計方向に廻すと、ネジが締めこまれて、一枚板の分離板５１が上方に移動し、先端と定着ベルト４１のギャップＧを狭くする調整ができる。この位置調整機構は定着ローラ４３の軸方向に複数有しており、薄手の分離板５１であっても先端の位置の調整が可能となる。よって、定着ベルト４１と分離板５１とのギャップＧは薄紙の分離性確保のため、狭く調整することができる。なお、本実施形態において、ギャップＧは、分離板５１の定着部材との対向面と垂直方向での間隔としている。

上記の如く構成された定着装置４０は、分離板５１が次のように調整されて組み付けられるものであり、その調整方法について詳しく説明する。
まず、定着ローラ４３は熱膨張によって外形が変化する。このため、予め設計評価段階において、レーザー変位計により定着ローラの膨張を確認しておく。次に、確認した膨張が定着ローラ４３の軸線方向において左右均等の膨張である場合には、図９に示すように、分離板５１は平板状態を保ちつつ、その先端縁が定着ローラ４３の軸線に対して平行になるように保持する。また、定着ベルト４１と分離板５１とのギャップＧは最も膨張する軸線方向における中央部を基準として設定することで、膨張しても分離板５１を撓ませる等の変形をすることなく平板状態で使用している。

また、上記した確認した膨張が定着ローラ４３の軸線方向において左右に傾きをもって膨張している場合には、図１０に示すように、分離板５１の先端縁が膨張した定着ローラ４３の軸線に対して傾けて保持している。すなわち、図１０に示すように、定着ローラ４３が右より左がより膨張する場合、分離板５１は平板状態を保ちつつ、その先端縁が左より右が定着ローラ４３に近づくように傾けて配置している。また、定着ベルト４１と分離板５１とのギャップＧも上記同様に、最も膨張する部分である軸線方向における中央部を基準として設定しており、膨張に対応して分離板５１が変形することなく平面性を保ちつつ平板のまま使用している。

かくして、本発明では、分離板５１を定着部材である定着ローラ４３の軸方向に対して、平行ないしはある傾きをもって保持することにより、分離板５１と用紙が当たるときに局所的な力が働かないようにすることができる。

上記した分離板５１は、耐熱性のプラスチック板もしくは金属板からなり、その先端部には図１１に示すように、接着部材５８を用紙対向面から先端部で折り返して用紙対向面の反対面に達するように貼り付けている。このとき、接着部材５８の材質はフッ素樹脂であり、例えばテフロン（登録商標）テープを貼り付けている。そして、分離板５１の先端部における厚みが０．５ｍｍ以下の薄板で構成する。分離板５１をできるだけ薄く構成することで、定着ベルト４１から分離板５１の通紙面側（定着ベルト４１との対向面と逆側）までの距離（ギャップＧ＋分離板の厚み）を狭くすることができ、用紙を剥離することができる。

以上のように、本発明では画像障害が起こりにくい用紙最大幅より長い１枚の分離板の特徴を併せ持つ分離機構を有する定着装置を提供することができる。なお、本実施形態では定着ベルト４１を用いる定着装置４０について説明したが、本分離機構は、ベルトに限られず、例えば、定着ローラと加圧ローラとの組み合わせの定着装置にも適用することができる。

４０ 定着装置
４１ 定着ベルト
４３ 定着ローラ
４４ 加熱装置
４５ 加圧ローラ
５０ 分離部
５１ 分離板
５８ 接着部材

特開２００５−２５７９８８号公報 特許第４０９３７１１号公報 特開２００９−０３１７５９号公報 特開２００６−３１７４９２号公報 特許第３８４９７１４号公報

Claims (7)

1. 加熱手段によって加熱される定着部材と、該定着部材に圧接して定着ニップを形成する加圧部材とを有し、該定着ニップに未定着画像を担持した記録媒体を搬送し該画像を記録媒体に定着する定着装置において、
   前記定着ニップから搬送されてくる記録媒体を前記定着部材から分離する長手方向の幅が画像領域以上の長さを有する一枚板の分離部材を有し、
   前記定着部材の膨張が軸線方向において左右均等である場合には、前記分離部材は、前記定着部材の軸線と平行に平板状態に保持され、また前記定着部材の膨張が軸線方向において左右に傾きをもっている場合には、前記分離部材は、前記膨張が大きい方よりも小さい方の前記定着部材により近づくように、前記定着部材の軸線に対して傾きをもって平板状態に保持され、
   前記分離部材と前記定着部材とのギャップが当該定着部材の最も熱膨張する部分に合わせて設定され、
   前記分離部材の先端部と前記定着部材とのギャップを調整する位置調整機構を、該定着部材の軸方向に複数有し、
   前記加圧部材が前記定着部材に圧接する方向を上方向とし、該上方向と反対方向を下方向とした場合、前記複数の位置調整機構は、前記分離部材を前記下方向または前記上方向に調整可能とすることを特徴とする定着装置。
2. 前記位置調整機構は、少なくとも前記分離部材の軸方向両端に有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記位置調整機構は、前記分離部材の軸方向において左右対称に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の定着装置において、前記分離部材の先端部の厚みが０．５ｍｍ以下であることを特徴とする定着装置。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の定着装置において、前記分離部材には記録媒体対向面から先端部で折り返して記録媒体対向面の反対面に達する接着部材が貼り付けられていることを特徴とする定着装置。
6. 請求項５に記載の定着装置において、前記接着部材の材質がフッ素樹脂を用いることを特徴とする定着装置。
7. 請求項１〜６の何れか一項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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