JP6205748B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、２つの回転体の圧接によって形成されるニップ部の上流側から搬入された記録媒体を加熱、加圧して定着処理する定着装置の、特に記録媒体分離構成に関し、並びに、そのような定着装置を備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真技術を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはそれらの機能を併せ持った複合機等、画像形成装置においては、記録媒体上に転写されたトナー画像を溶融、加圧して記録媒体に定着させる加熱定着装置が用いられている。加熱定着装置は、熱源によって加熱された加熱回転体と、これに圧接する加圧回転体とで形成されるニップ部に、記録媒体を通過させることにより、記録媒体上にトナー画像を定着させる。

トナーは溶融すると粘着性が発生するため、トナー画像を載置した記録媒体は加熱回転体に巻き付きがちである。そのため、加熱回転体の表面には、フッ素樹脂やシリコーンゴム等の材料で構成された離型層を表層として備え、トナーの粘着による加熱回転体への巻き付きを防止している。

更には、分離爪を備えた分離装置を加熱回転体に付設させて、溶融トナーによって加熱回転体に巻き付こうとする記録媒体を強制的に分離することが行われている。図８に従来技術に係る分離装置の一例を示す。不図示のヒータによって加熱される加熱ローラ２とこれに対向配置する加圧ローラ３とを有する加熱定着装置１の記録媒体搬送方向下流側には、分離装置である分離部材５が配置されている。分離部材５は耐熱樹脂製で、支点５ｂを中心に回転自在に支持されており、加熱ローラ２と加圧ローラ３の圧接で形成されるニップ部の出口近傍に延びる分離爪５ａが、加熱ローラ２に接触するようにスプリング４で圧力を与えられている。加熱ローラ２との磨耗を防止するために分離爪５ａはフッ素樹脂でコーティングされている。分離爪５ａの爪幅は２〜１０ｍｍ程度で、通紙範囲内に複数個設置されている。

分離爪５ａは加熱ローラ２に接触しているため、加熱ローラ２に接触している部分が磨耗し、その磨耗傷がトナー画像に現れる不具合があった。また、分離爪５ａの先端角度は、その製法上、２０°程度が限界であり、爪の先端をニップ部出口に近づけることも困難である。記録媒体先端は、ニップ部出口から分離爪５ａの先端まで加熱ローラ２に巻き付きぎみに搬送されるため、この距離が長いほど記録媒体先端の画像が熱量過多となり、異常画像が発生する問題もある。

そこで、近年、図９に示すように、分離部材として分離板６が採用されるようになってきた。分離板６は回転支点６ｄを設けた板金フレーム６ａと、耐熱樹脂製の突き当て部材６ｂと、板金フレーム６ａと突き当て部材６ｂ間を連設する０．３ｍｍ程度の薄板６ｃとで構成されている。薄板６ｃには、加熱ローラ２に接触するようにスプリング４で圧力が与えられている。薄板６ｃは通紙範囲全域に亘って延在しており、突き当て部材６ｂによって加熱ローラ２と薄板６ｃとのクリアランスが０．５ｍｍ程度になるように調整されている。クリアランスは、分離板長手方向（紙面に直交する方向）両端に凸部材を設け、治具等によって分離板６の位置を調整することで変更され、固定することによって決定される。薄板６ｃの先端は、ニップ部出口に接近して設けられているため、記録媒体先端に数ｍｍの余白（外縁）を設けておけば、記録媒体は加熱ローラ２に巻き付く前に分離板６によって加熱ローラ２から確実に分離される。この薄板６ｃは、記録媒体と擦れるので、フッ素樹脂を表面コーティングすることで、トナー付着を防止している。

分離板６の薄板６ｃは加熱ローラ２と非接触に配置され、かつニップ部出口に近いため、図８の構成に関して述べた分離爪の問題を防止することが可能である。このような分離板６では、更にクリアランスを調整できるような構成も提案され、組立時に調整を行うことで、より狭いクリアランスを確保することが可能となっている。

非接触状態の分離手段の先端が、ニップ部直後の回転体表面の変動に反応して、従来の分離爪と同等かそれ以上の分離性能を維持できる位置までニップ部直後での近傍及び回転体表面に近接できるようにするための提案が特許文献１になされている。その構成においては、図１０に部分的に示すような分離板ホルダー８が、分離板（図示せず）やガイド部材（図示せず）と共に備えられている。分離板ホルダー８は板金にて形成されている。このような分離板ホルダー８は、分離部材をスプリングとネジによって、記録媒体搬送方向に直交するネジ締め付け方向に高さ調整可能なように保持している。

分離板ホルダー８では、基体の両端（ホルダーの長手方向両端）が直角に曲げられてフランジ面８’が設けられ、このフランジ面に回転支点のピン９がカシメ加工で取り付けられている。また、ホルダーの長手方向に沿った辺も直角に曲げられ、その両端は更に直角に曲げられて位置決め面８”として、不図示の位置決め部材を締結可能としている。

分離板ホルダー８は、回転支点のピン９を中心として回動し、位置決め部材が定着ローラや定着ベルトである定着部材に接触することで、分離板ホルダー８は定着部材と位置決めされる。この分離板ホルダー８に対して分離板が調整可能なように保持されているため、分離板は定着部材に対してクリアランス調整が可能となり、より狭いクリアランスを得ることができるようになった。クリアランスが狭いほど、薄手の記録媒体でも定着部材から分離することが可能となる効果を奏する。クリアランスが広いほど、その間に記録媒体が潜り込み易くなり、記録媒体詰まりの頻度が増加するので、クリアランスはできるだけ狭く設定するのが好ましい。

このような分離装置においては、分離板ホルダーの回転支点と位置決め面との位置精度が重要である。回転支点や位置決め面は、分離板ホルダーの長手方向（回転軸方向）の両端に設けられているが、これらの位置精度が悪いと、定着部材に対して片方の位置決め面のみしか接触しなくなって、分離板ホルダーの定着部材に対する位置決めが不十分となってしまう。

しかしながら、図１０に示すようなホルダー形態では、回転支点のためのフランジ面から位置決め面までを形成するのに曲げ工程が３回もあるため、各々の位置精度を確保するのが難しかった。また、実機においてこのような分離板ホルダーを用いようとすると、曲げ部分の寸法が約１０ｍｍと小さく、外力によって容易に変形してしまう、という問題もある。

分離板（分離部材）近傍でジャムしてジャバラ状に記録媒体が詰まる場合には、分離板を介して分離板ホルダーに負荷が発生し、分離板ホルダーの曲げ部が変形する場合がある。変形した分離板ホルダーは、定着部材に対して狙いの位置決めが得られず、分離板のクリアランスが変化してしまう。その結果、分離板が定着部材と干渉して定着部材を破損させたり、クリアランスが広がって記録媒体を分離できなくなったり、という不具合が発生する。

本発明の課題は、定着装置に付設される記録媒体分離構成の分離板ホルダーにおける回転支点と位置決め面の位置精度を従来構成に比べて高くすることにある。

上記課題は、２つの回転体の圧接によって形成されるニップ部の記録媒体搬送方向下流側に記録媒体分離構成を備えた定着装置であって、前記記録媒体分離構成が、前記回転体の長手方向に延在し、その長手方向両端に回転支点を有し、且つその長手方向両端の範囲に形成された平面形状の位置決め面で前記回転体の一方にバネ付勢される分離板ホルダーと、前記分離板ホルダーによって前記回転体の一方に対し非接触に保持される分離板とを備えて構成され、前記分離板ホルダーが板金にて形成され、その長手方向に直交する横断面がコの字状であり、前記位置決め面の軸方向延長部分を折り曲げることで前記回転支点を有するフランジ面がもたらされ、前記フランジ面が更に折り曲げられて、その折り曲げ面が、前記回転体に関して前記位置決め面とは反対側に位置する分離板ホルダーの背面に固着されていることによって、解決する。

本発明によれば、位置決め面と回転中心面が１つの曲げ加工のみでもたらされるため、互いの位置精度を確保し易い。

本発明を適用する加熱定着装置の一例を示す概略図である。 分離装置を示す側面図で、図２ａは側面外側から見た図、図２ｂはそれとは逆側から断面で見た図である。 分離装置の装置本体手前側における部分斜視図で、図３ａ，ｂは異なる角度で見た状態の図である。 分離装置の全体的な斜視図で、図４ａ，ｂは異なる角度で見た状態の図である。 分離板ホルダーの端部斜視図である。 分離板のための調整機構を説明する図である。 本発明の実施形態に係る定着装置を適用する画像形成装置を示す概略図である。 従来の分離装置の一例を示す概略図である。 従来の分離装置の別例を示す概略図である。 従来技術に係る分離板ホルダーの端部斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１において、定着装置は、加熱ローラ５１、定着ローラ５２、これらローラに掛け回される定着ベルト５３、加圧ローラ５５から構成され、加熱ローラ５１の内側には熱源たるハロゲンヒータ５４が設けられ、下流側に分離装置５８が付設されている。加熱ローラ５１は金属パイプから成り、定着ローラ５２は金属パイプの表面にシリコーンゴム層を設けている。加圧ローラ５５も金属パイプの表面にシリコーンゴム層を設けられ、加圧ローラ５５が定着ベルト５３を介して定着ローラ５２の方向に圧接され、ニップ部６０を形成する。加圧ローラ５５が不図示の駆動装置によって回転駆動することで、定着ベルト５３、定着ローラ５２、加熱ローラ５１が従動回転する。

定着ベルト５３は、耐熱性のポリイミド基材の表層に、シリコーンゴムかＰＦＡ樹脂の層が形成されることで構成され、溶融した記録媒体（以下、用紙という）上のトナーが付着し難いようになっている。なお、記録媒体の概念には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート等が含まれる。

ハロゲンヒータ５４は、加熱ローラ５１に巻き回されている定着ベルト５３の表面温度を検知する温度検知素子（図示せず）の測定温度が一定になるように、オンオフ制御される。

トナー画像を載置した用紙６１が、図の右側から左方向に搬送され、入口ガイド板５６によって、ニップ部６０に導かれる。ニップ部で加熱、加圧されたトナーは用紙６１上に定着され、分離装置５８、出口上ガイド板５９、出口下ガイド板５７に導かれて排出される。

トナー面と接触する定着ベルト５３側にはトナーの粘着力によって用紙６１が巻き付きぎみとなるため、分離装置５８の分離部材先端をニップ部直後の位置に配置している。更に、分離部材先端と定着ベルト周面のクリアランスが０．３ｍｍとなるよう調整して組み付けている。一方、加圧ローラ５５側は、トナーの粘着力が発生しないため、耐熱樹脂から成る出口下ガイド板５７を加圧ローラ５５とのクリアランスが１〜２ｍｍ程度になるように設定している。

以下に、用紙／記録媒体搬送方向下流側に配された記録媒体分離構成たる分離装置５８を説明する。回転体たる加熱ローラ／定着ベルト／定着ローラ若しくは加圧ローラの長手方向に延在する分離装置５８は、図２〜図４に示されるように、分離板ホルダー１０１に位置決め部材１０７、分離板、スプリング取付部材１０６が取り付けられて構成されている。

分離板ホルダー１０１は、図５に部分的に示すように、その長手方向に沿った２つの辺が下向き直角に折り曲げられることでコの字状横断面となった分離板保持部を、長手方向全域に備えている。その上面の裏面側には、長手方向両端が折り曲げられ、且つそこに分離板支持ピン１０３がカシメ加工で取り付けられた補助ホルダー１０２が溶接されている。補助ホルダー１０２が溶接されることで、分離板ホルダー１０１は、強度向上が図られている。また上面には、分離板用の調整ネジ１１１を固定するための雌ネジ部が長手方向に７箇所設けられている。

分離板保持部の長手方向両端の範囲では、最終組み付け時に定着ニップに向く側（以下、正面ともいう）において、更に９０度の曲げ加工を行うことによって位置決め面１０１ａが形成されている。位置決め面１０１ａには、位置決め部材１０７を取り付けるための位置決めエンボス、雌ねじ部が形成されている。

分離板保持部の両端となる端面よりも外側部分に当たる位置決め面１０１ａの延長部分に対して、端面に当接するように更に９０度の曲げ加工を行うことによって、曲げフランジ面１０１ｂを形成する。つまり、位置決め面１０１ａの一辺を折り曲げて、曲げフランジ面１０１ｂを得るのである。この曲げフランジ面１０１ｂに回転支点のピン１０４がカシメ加工で取り付けられている。

回転支点の面である曲げフランジ面１０１ｂが位置決め面１０１ａからの１回の曲げ加工で形成するので、図１０の従来構成に比べて、回転支点と位置決め面との位置精度を良好にできる。

曲げフランジ面１０１ｂの、最終組み付け時に定着ニップに向く側と反対側（以下、背面ともいう）の延長部分を更に９０度曲げることで、分離板保持部の背面側の折り曲げ面に密着させ、ネジ１０５によって両者を締結する。その結果、位置決め面１０１ａ、曲げフランジ面１０１ｂ、背面側延長部分、分離板保持部の背面側折り曲げ面、分離板保持部の上面、分離板保持部の正面側折り曲げ面と板金面が連結するので、分離板ホルダー１０１の強度は一段と向上する。その結果、分離部材に用紙詰まり等で外力が生じても分離板ホルダー１０１が変形せず、分離板のクリアランスが正確に保たれる。なお、ネジ締結に代えて、背面側延長部分と分離板保持部の背面側の折り曲げ面とを溶接加工によって固着してもよい。

ネジ締結や溶接加工時に、位置決め面１０１ａや回転支点のピン１０４を治具に固定しておくと、部品の僅かな歪みが矯正されて、更に位置精度の良い分離板ホルダー１０１を得ることができる。以上のように製作された分離板ホルダー１０１であれば、十分な強度が確保される。したがって、前述のように、分離装置の近傍で記録媒体がジャバラ状に詰まり、分離板ホルダーに大きな負荷がかかる場合であっても、分離板ホルダー１０１の変形を回避でき、紙詰まりによる分離板のクリアランスが変化する不具合が生じない。

また、分離装置のスプリング取付部材１０６は、回転支点のピン１０４の先端に当該ピンに対して回転しないように固定され、取り付けられるスプリングによって、分離板ホルダー１０１を、したがって分離装置５８を定着ベルト５３の側へバネ付勢されている。

位置決め部材１０７は、図３から分かるように、板状部品であり、その先端が定着ベルト５３に接触して摺擦するもので、分離板保持部の長手方向両端に形成された位置決め面１０１ａにネジ１０８により取り付けられる。位置決め部材１０７は耐熱性樹脂であるＰＰＳで成型され、定着ベルト５３に接触する先端の表層はフッ素樹脂コーティングが施され、定着ベルトの摩耗を防止している。

分離板ホルダー１０１に保持される分離板は、薄板板金１０９とベース部板金１１０が溶接されて形成され、分離板ホルダー１０１の長手方向で正面側に取り付けられ、定着ベルト５３と非接触に保持されている。ベース部板金１１０よりも定着ベルトのほうに突き出る薄板板金１０９の用紙搬送面側にはフッ素樹脂がコーティングされて、用紙上のトナーが付着し難いようになっている。薄板板金１０９は０．３ｍｍ程度のステンレス板であり、薄板であるためニップ部近傍に設置することが可能である。

図２ｂから分かるように、ベース部板金１１０は、その長手方向両端部に曲げフランジ面が形成され、小判形状断面の分離板支持ピン１０３と嵌合する並行溝が加工されている。分離板支持ピン１０３と並行溝とが嵌合することで、分離板１０９，１１０は図２ｂにおける上下方向にのみ移動可能となっている。またベース部板金１１０に、図４ａ、図４ｂから分かるように、分離板ホルダー１０１の上面に設けられた分離板用調整ネジ１１１固定のための雌ネジ部に対応して、その長手方向に７箇所の丸穴が設けられている。それぞれの丸穴は、ネジ１１１のネジ径より大きく、ネジ頭径より小さい寸法である。対応して、補助ホルダー１０２にも丸穴が形成されている。

図６は、分離板１０９，１１０と分離板ホルダ−１０１との上下方向（用紙搬送方向に対して略鉛直方向）調整機構断面である。ベース部板金１１０の７箇所の丸穴と分離板ホルダー１０１の上面の間にはネジ１１１とスプリング１１２が設けられている。分離板ホルダー１０１の上面に雌ネジ部が形成されており、ネジ１１１を締め込むと分離板１０９，１１０は上方向に移動する。ネジ１１１を緩めると、スプリング１１２によってベース部板金１１０がネジ１１１のネジ頭部を押すように付勢される。このように構成することで定着ベルトと分離板とのクリアランスを精密に調整することができる。

本例では、薄板板金１０９とベース部板金１１０が溶接され長手方向に１枚のように形成された分離板を分離板ホルダー１０１で保持しているが、長手方向に複数に分割された分離板を分離板ホルダー１０２に保持することも可能である。また、本例では分離板と分離板ホルダ−が別体で形成されて調整可能となっているが、分離板クリアランスが広くても性能確保できる画像形成装置等では、分離板を調整機構なしで直接分離板ホルダーに取り付けてもよい。更には、分離板と分離板ホルダーが一体となった構成であってもよい。

図７は、上に説明した定着装置を適用する画像形成装置を示す概略図である。図７において、読み取りユニット１２は圧板上に置かれた原稿をスキャンするために設けられており、原稿を載置するコンタクトガラス２０と光学走査系で構成されている。光学走査系は、露光ランプ１３、第１ミラー１４、第２ミラー１７、第３ミラー１８、レンズ１５、ＣＣＤイメージセンサ１６等で構成されている。ＣＣＤイメージセンサ１６によって原稿画像が読み取られ、電気信号に変換されて処理される。

シート原稿を自動的に読み取るためのシート原稿自動読み取り装置Ａにおいて、原稿台Ｂに置かれた原稿（図示せず）は給送ローラＣによって原稿読み取りセンサＧの位置に送り込まれる。原稿はそのまま一定の速度で原稿読み取りセンサＧを通過し、このとき原稿の表面側の画像が原稿読み取りセンサＧによって読み取られる。読み取られた画像データは画像処理（各種補正、圧縮等）を行った後に順次画像メモリ（図示せず）に蓄えられる。

書き込みユニット４９はレーザ出力ユニット１９、結像レンズ２１、ミラー２２で構成され、書き込みユニット４９から出力されるレーザ光が画像作像系の感光体３０に照射される。

感光体３０に作像された画像を印刷する手順はおおよそ以下の通りである。
第１トレイ２３、第２トレイ２４、第３トレイ２５に積載された用紙は、各々第１給紙装置２６、第２給紙装置２７、第３給紙装置２８によって給紙され、縦搬送ユニット２９によって感光体３０の手前位置まで搬送される。

画像メモリ上の画像データは書き込みユニット４９からのレーザ光によって感光体３０上に書き込まれ、現像ユニット３５を通過することによってトナー像が形成される。
用紙（図示せず）はトナー像の移動に合わせて感光体３０の回転と等速で搬送ベルト３１によって搬送されながら、感光体３０上のトナー像が転写される。その後、定着装置１にて画像を定着させ、排紙ユニット３２によって排紙トレイ３３に排出される。

両面に画像を作像する場合は、各給紙トレイ２３〜２５から給紙され、かつ作像された用紙を反転経路切り換え爪（図示せず）を切り換える。これにより用紙を排紙トレイ３３側に導かないで、両面入口搬送路３８に搬送し、両面搬送ユニット３６内に設けてある反転ユニット３７に導き、スイッチバック搬送路４１にいったん収納される。戻し搬送手段により逆方向（再給紙方向）に繰り出され、不図示の反転排紙切り換え爪により下方に導かれ反転し、その下方に設けられた両面中間搬送路４３に送られる。そして、駆動源（モータ；図示せず）に接続された中間搬送手段４０、両面出口搬送手段４２により、再度、縦搬送ユニット２９に送られて、裏面に画像を印刷された後に排紙される。

また、用紙を反転して排出する場合、上記反転ユニット３７でスイッチバック反転した用紙を排紙反転切り換え爪により、両面中間搬送路４３を通さずに反転排紙搬送路３９に送り出して、再び排紙ユニット３２に戻し本体外に排出する。

本体から排紙される用紙は排紙先切り換え爪（図示せず）により本体の排紙トレイ３３、フィニッシャ４４のどちらかに排紙される。フィニッシャ４４に排紙された用紙はパンチ穴処理をするためのパンチユニット４８を通り、ステープル処理をするために、いったんスタックトレイ４５にスタックされる。

すべての用紙がスタックトレイに溜められた後、この用紙束はステープラユニット４６により綴じられて排出トレイ４７に排出される。

１０１ 分離板ホルダー
１０１ａ 位置決め面
１０１ｂ 曲げフランジ面
１０２ 補助ホルダー
１０３ 分離板支持ピン
１０４ 回転支点のピン
１０７ 位置決め部材
１１１ 調整ネジ

特開２０１０−７９２１９号公報

Claims (8)

1. ２つの回転体の圧接によって形成されるニップ部の記録媒体搬送方向下流側に記録媒体分離構成を備えた定着装置であって、前記記録媒体分離構成は、前記回転体の長手方向に延在し、その長手方向両端に回転支点を有し、且つその長手方向両端の範囲に形成された平面形状の位置決め面で前記回転体の一方にバネ付勢される分離板ホルダーと、前記分離板ホルダーによって前記回転体の一方に対し非接触に保持される分離板とを備えて構成され、前記分離板ホルダーは板金にて形成され、その長手方向に直交する横断面がコの字状であり、前記位置決め面の軸方向延長部分を折り曲げることで前記回転支点を有するフランジ面がもたらされ、前記フランジ面が更に折り曲げられて、その折り曲げ面が、前記回転体に関して前記位置決め面とは反対側に位置する分離板ホルダーの背面に固着されていることを特徴とする、定着装置。
2. 前記分離板ホルダーの前記横断面コの字状の裏側には、補助分離板ホルダーが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の定着装置。
3. 前記フランジ面は、前記位置決め面、前記分離ホルダーの背面に固着された前記折り曲げ面に対して９０度に曲がっていることを特徴とする、請求項１に記載の定着装置。
4. ２つの回転体の圧接によって形成されるニップ部の記録媒体搬送方向下流側に記録媒体分離構成を備えた定着装置であって、前記記録媒体分離構成は、前記回転体の長手方向に延在し、その長手方向両端に回転支点を有し、且つその長手方向両端の範囲に形成された位置決め面で前記回転体の一方にバネ付勢される分離板ホルダーと、前記分離板ホルダーによって前記回転体の一方に対し非接触に保持される分離板とを備えて構成され、前記分離板ホルダーは板金にて形成され、前記位置決め面の一辺を折り曲げることで前記回転支点を有するフランジ面がもたらされ、前記フランジ面が更に折り曲げられて、該折り曲げ面が、前記回転体に関して前記位置決め面とは反対側に位置する分離板ホルダーの背面に固着されていることを特徴とする、定着装置。
5. 前記分離板ホルダーに対して記録媒体搬送方向と鉛直な方向での前記分離部材の位置を調整可能な調整機構が備えられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の定着装置。
6. 前記分離板ホルダーの位置決め面に、耐熱性の位置決め部材が取り付けられ、前記位置決め部材が前記回転体に摺擦接触することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の定着装置。
7. 前記位置決め部材は、耐熱性樹脂の表層にフッ素樹脂コーティングが施されていることを特徴とする、請求項６に記載の定着装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。
   

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