JPH09152804A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速の画像形成装置にも組み込むことがで
き、ニップ部から排出される記録媒体を分離爪を用いる
ことなく曲率分離し得る簡素な構造の定着装置を提供す
る。 【解決手段】 定着装置は、熱源としてのコイル・アセ
ンブリ１０と、熱源により加熱されると共にシート１４
の搬送方向に沿って移動自在な加熱部材としての金属ス
リーブ１１と、金属スリーブが摺動接触する固定された
保持部材としてのホルダ１２と、シートの搬送路を介し
てホルダおよび金属スリーブに対向圧接する加圧部材と
しての加圧ローラ１３とを有する。そして、ホルダに
は、ニップ部１５から送り出されたシートを金属スリー
ブから曲率分離させる曲率Ｒ2 を有する断面弧状の分離
部２５を設けてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式の複写
機、プリンタおよびファクシミリなどの画像形成装置に
用いられる定着装置に関し、さらに詳しくは、分離爪を
用いることなく加熱部材から記録媒体を分離させる構造
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真式の複写機などには、搬送され
る記録媒体である記録紙ないし転写材などのシート上に
転写されたトナー像（未定着画像）を、熱によって融解
して当該シート上に融着させる定着装置が設けられてい
る。

【０００３】一般的な定着装置には、シートの搬送路を
介して対向する一対のローラ対が設けられ、一方のロー
ラは、シート上のトナー（現像剤）を熱溶融させる加熱
ローラとされ、他方のローラは、前記加熱ローラに圧接
してシートを挟持しニップ幅を確保する加圧ローラとさ
れている。加熱ローラは中空状に形成され、その中心軸
上には、熱源である発熱体が保持されている。発熱体
は、例えば、ハロゲンランプなどの管状発熱ヒータより
構成され、所定の電圧が印加されることにより発熱す
る。ハロゲンランプから発せられた熱により、加熱ロー
ラの外壁は、定着に適した温度（例えば、１５０〜２０
０℃）になるまで加熱される。この状態で加熱ローラお
よび加圧ローラは摺接しながら互いに逆方向へ回転し、
トナーが付着したシートを挟持する。加熱ローラおよび
加圧ローラがシートを挟持して搬送するニップ部におい
て、シート上のトナーは、加熱ローラの熱によって融解
し、両ローラから作用する圧力によりシート上に融着さ
れる。トナーが定着した後、加熱ローラおよび加圧ロー
ラの回転に伴い、シートは、排紙ローラによって搬送さ
れつつ排紙トレイ上に排出される。

【０００４】ニップ部から排出されたシートは、定着さ
れる際にトナーが融着するのに伴って加熱ローラの外周
面に付着することがあるため、排紙ローラによるシート
排出動作の前に、加熱ローラからシートを分離ないし剥
離する必要がある。加熱ローラからシートを分離する構
造としては、従来より、先端部が加熱ローラの表面に摺
接する分離爪を用いるものと、シートのコシを利用する
曲率分離とが知られている。

【０００５】加熱ローラとして比較的小径のローラを用
いる場合には、加熱ローラの曲率半径が小さいため、シ
ートのコシの強さだけで、当該シートを加熱ローラから
十分に分離させることができる。このような曲率分離
は、分離爪を必要としないので加熱ローラの寿命を縮め
ることがなく、簡単な構成でシートを分離できるという
利点がある。

【０００６】ところで、単位時間当たりのプリントペー
ジ数が多いほどつまり高速であるほど、用紙を加熱する
ニップ幅を十分に確保するために、加熱ローラの外径を
大きくする必要がある。このような高速機にみられるよ
うに、加熱ローラとして比較的大径のローラを用いた場
合には、加熱ローラの曲率半径が大きいため、加熱ロー
ラの外周面に離型層をコーティングしても曲率分離では
シートを分離することができず、分離爪を使用せざるを
得なかった。分離爪を用いた分離構造では、加熱ローラ
外周面に爪跡などの傷が付き易く、加熱ローラの耐久性
が悪くなるばかりでなく、前記傷を要因とする画像みだ
れを招くという問題を生じていた。

【０００７】このため、従来の定着装置には、例えば、
特開平４−２９１３８４号公報に示されるように、シー
トがニップ部から排出されるタイミングに合わせて分離
爪を加熱ローラに圧接させ、その他の時には加熱ローラ
から離間させておくようにしたものがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に示
されるように分離爪を加熱ローラに対して接離自在に構
成した定着装置では、分離爪が存在する以上、爪跡など
の傷の発生を根本的になくすことはできず、加熱ローラ
の長寿命化にも自ずと限度がある。

【０００９】さらには、分離爪およびこの分離爪を接離
させる機構が必要であり、装置構成が複雑なものにな
る。このため、定着装置の小型化、引いては、画像形成
装置の小型化が阻害されるとともに、コストが上昇する
という問題を招来する。

【００１０】本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決
するためになされたものであり、高速の画像形成装置に
も組み込むことができ、ニップ部から排出される記録媒
体を分離爪を用いることなく曲率分離し得る簡素な構造
の定着装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１に記載の本発明は、搬送される記録媒体上に
形成された未定着画像の現像剤を、熱によって融解して
当該記録媒体上に融着させる定着装置であって、熱源
と、前記熱源によって加熱されると共に前記記録媒体の
搬送方向に沿って移動自在に設けられた加熱部材と、前
記加熱部材が摺動接触する固定状態に設けられた保持部
材と、前記記録媒体の搬送路を介して前記保持部材およ
び前記加熱部材に対向し、前記保持部材および前記加熱
部材に圧接する加圧部材と、を有し、前記記録媒体を挟
持して搬送するニップ部から送り出された前記記録媒体
を前記加熱部材から曲率分離させる曲率を有する断面弧
状の分離部を、前記保持部材に設けてなる定着装置であ
る。

【００１２】このように構成した本発明の定着装置によ
れば、保持部材に対して摺動する加熱部材は、保持部材
に設けた弧状の分離部に沿って変形し、分離部の曲率と
ほぼ同じ曲率を有する部位が形成されることになる。し
たがって、ニップ部から排出される記録媒体は、常に、
曲率分離可能な状態で加熱部材に接することになり、当
該記録媒体のコシの強さを利用した曲率分離のみによっ
て加熱部材から分離する。また、高速機にみられるよう
に保持部材の外径寸法が大きい場合でも、分離部の曲率
を適切な値に設定すれば、記録媒体のコシの強さだけ
で、当該記録媒体を加熱部材から十分に曲率分離させる
ことができる。

【００１３】このように保持部材に弧状の分離部を設け
るという極めて簡素な構造でありながら、高速機に適用
した場合も含めて、分離爪を使用することなく記録媒体
を分離できるので、加熱部材外周面に爪跡などの傷が付
くことが根本的になくなり、加熱部材の長寿命化を達成
できる。また、傷を要因とする画像みだれの発生を防止
できる。

【００１４】さらに、分離爪およびこの分離爪を接離さ
せる機構などが不要となるので、これらに要していた費
用を節約でき、しかも、定着装置の構成を簡素化でき、
定着装置の小型化、引いては、画像形成装置の小型化を
も達成できる。

【００１５】また、前記分離部は、前記ニップ部の位置
または前記ニップ部よりも前記記録媒体の搬送方向に沿
って下流側の位置に設けるとよい。

【００１６】さらに、前記下流側位置は、前記ニップ部
における法線と前記分離部上の分離点における法線とが
なす角度をθとして、好ましくは、１７度≦θ≦４５度
の範囲にあるようにするのがよい。

【００１７】上記範囲に分離部を設ければ、記録媒体の
排紙方向の傾きを、排紙ローラなどによる記録媒体の排
出動作を支障なく行い得る角度内に抑えることができ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係
る定着装置を概略で示す断面図である。

【００１９】プリンタなどに組み込まれる定着装置には
種々の方式があるが、本実施の形態にあっては、誘導加
熱方式の定着装置を図示してある。誘導加熱定着装置
は、コイルに高周波電流を流して生じた高周波磁界によ
り金属導体に誘導渦電流を誘起させ、金属導体自体の表
皮抵抗によって金属導体そのものをジュール発熱させる
ようになっている。この種の誘導加熱定着装置は、高周
波誘導の利用により電気−熱変換効率が向上するので、
定着装置の省エネルギ化（低消費電力化）と、ユーザの
操作性向上（クイックプリント）との両立を図り得る。

【００２０】図１に示すように、誘導加熱定着装置は、
高周波磁界を生じるコイル・アセンブリ１０（熱源に相
当する）と、コイル・アセンブリ１０によって加熱され
記録媒体１４の搬送方向に沿って移動自在に設けられた
金属スリーブ１１（加熱部材に相当する）と、金属スリ
ーブ１１が摺動接触する固定されたホルダ１２（保持部
材に相当する）と、記録媒体１４の搬送路を介してホル
ダ１２および金属スリーブ１１に対向してこれらに圧接
する加圧ローラ１３（加圧部材に相当する）と、を有す
る。加圧ローラ１３は図１中矢印ａ方向に回転可能に設
けられ、金属スリーブ１１は、加圧ローラ１３とホルダ
１２との間に挟持され、加圧ローラ１３の回転に伴って
従動回転する。

【００２１】未定着のトナー像が転写されている記録媒
体１４つまりシートは、図１中矢印ｂで示すように左方
向から搬送され、金属スリーブ１１と加圧ローラ１３と
の間のニップ部１５に向けて送り込まれる。シート１４
は、加熱された金属スリーブ１１の熱と、加圧ローラ１
３から作用する圧力とが加えられながら、ニップ部１５
を搬送される。これにより、未定着トナーが定着され、
シート１４上には定着トナー像が形成される。ニップ部
１５を通過したシート１４は、金属スリーブ１１から分
離して、図１中右方向に搬送される。このシート１４
は、図示しない排紙ローラによって搬送され、排紙トレ
イ上に排出される。

【００２２】前記金属スリーブ１１は、可撓性を有する
薄肉の中空金属導体であり、例えばニッケルなどの導電
性磁性材から形成されている。金属スリーブ１１の外周
表面には、フッ素樹脂をコーティングして、耐熱性の離
型層が形成されている。金属スリーブ１１の肉厚は、２
０μｍ〜６０μｍである。

【００２３】金属スリーブ１１の内部には、当該金属ス
リーブ１１に誘導電流（渦電流）を誘起させてジュール
発熱させるために、高周波磁界を生じるコイル・アセン
ブリ１０が配設されている。このコイル・アセンブリ１
０は、ホルダ１２の内部に保持されている。ホルダ１２
は、図示しない定着ユニットフレームに固定され非回転
となっている。

【００２４】コイル・アセンブリ１０は、磁性材からな
るコア１６と、コア１６を挿入するための通孔が形成さ
れたボビン１７と、このボビン１７の周囲に銅線を巻回
して形成され金属スリーブ１１に誘導電流を誘起させて
加熱する誘導コイル１８とを有する。ボビン１７は、コ
ア１６と誘導コイル１８とを絶縁する絶縁部として機能
している。そして、コイル・アセンブリ１０は、ボビン
１７とは別体に形成された前記ホルダ１２内に、外部に
露呈しないように収納されている。

【００２５】加圧ローラ１３は、軸芯１９と、当該軸芯
１９の周囲に形成された表面離型性耐熱ゴム層であるシ
リコンゴム層２０とから構成されている。

【００２６】金属スリーブ１１の上方には、当該金属ス
リーブ１１の温度を検出する温度センサ２１が設けられ
ている。この温度センサ２１は、金属スリーブ１１を隔
てて誘導コイル１８に向かい合うように、金属スリーブ
１１の表面に圧接している。温度センサ２１は、例え
ば、サーミスタより構成され、このサーミスタで金属ス
リーブ１１の温度を検出しつつ、金属スリーブ１１の温
度が最適温度となるように誘導コイル１８への通電が制
御される。

【００２７】金属スリーブ１１の上方にはさらに、温度
異常上昇時の安全機構として、サーモスタット２２が設
けられている。このサーモスタット２２は、金属スリー
ブ１１の表面に接触しており、予め設定された温度にな
ると接点を開放して誘導コイル１８への通電を切断し、
金属スリーブ１１が所定温度以上の高温となることを防
止している。

【００２８】本実施の形態のホルダ１２には、特に、ニ
ップ部１５から送り出されたシート１４を金属スリーブ
１１から曲率分離させる曲率を有する断面弧状の分離部
２５を設けてある。すなわち、ホルダ１２における分離
部２５の曲率半径Ｒ2 を、分離部２５以外の曲率半径Ｒ
1 よりも小さくしてある。分離部２５の長手方向の長さ
寸法は限定されないが、最大通紙幅に合わせて、ホルダ
１２の長手方向の全長にわたって形成するとよい。ある
いは、比較的短い寸法の分離部を１つだけ形成したり、
複数個の分離部を長手方向に沿う適宜箇所に断続的に形
成したりしてもよい。

【００２９】分離部２５の曲率Ｒ2 は、加熱部材として
の金属スリーブ１１の材質やその肉厚などの違いにより
多少異なるものの、分離爪を用いることなくシート１４
を金属スリーブ１１から曲率分離し得るためには、直径
約２５ｍｍ以下程度が好ましい。

【００３０】図示例では、分離部２５は、ニップ部１５
よりもシート１４の搬送方向に沿って下流側の位置に設
けてある。なお、分離部２５は、ニップ部１５の位置に
設けてもよい。

【００３１】図２は、分離部２５の位置と、曲率分離さ
れるシート１４の水平方向からの傾斜角度との関係を示
すグラフである。分離部２５をニップ部１５の下流側に
設ける場合には、その下流側位置は、図２に示すよう
に、ニップ部１５における法線と分離部２５上の分離点
２５ａにおける法線とがなす角度をθとして、１７度≦
θ≦４５度の範囲にあるのが好ましい。この範囲に分離
部２５を設ければ、シート１４の排紙方向の傾斜角度
θ′は、水平な搬送方向に対して約８度上向きになるだ
けであり、排紙ローラによる排出動作を支障なく行い得
る。

【００３２】さらに、前記θが約３０度となる位置に分
離部２５を設ければ、図２から明らかなように、シート
１４の排紙方向の傾斜角度θ′がほぼゼロ（水平）とな
り、分離されたシートを排紙ローラへ導くガイド部材も
必要がなくなり、さらに好ましい。

【００３３】上記構成の定着装置によれば、ホルダ１２
に対して摺動する金属スリーブ１１は、ホルダ１２に設
けた弧状の分離部２５に沿って変形して、分離部２５の
曲率Ｒ2 とほぼ同じ曲率を有する部位が形成されること
になる。したがって、ニップ部１５から排出されたシー
ト１４は、常に、曲率分離可能な状態で金属スリーブ１
１に接することになり、当該シート１４のコシの強さを
利用した曲率分離のみによって金属スリーブ１１から分
離する。また、高速機にみられるようにホルダ１２の外
径寸法が大きい場合でも、分離部２５の曲率を適切な値
に設定すれば、シート１４のコシの強さだけで、当該シ
ート１４を金属スリーブ１１から十分に曲率分離させる
ことができる。

【００３４】このようにホルダ１２に弧状の分離部２５
を設けるという極めて簡素な構造でありながら、高速機
に適用した場合も含めて、分離爪を使用することなくシ
ート１４を分離できるので、金属スリーブ１１外周面に
爪跡などの傷が付くことが根本的になくなり、金属スリ
ーブ１１の長寿命化を達成でき、傷を要因とする画像み
だれの発生を防止できる。

【００３５】図３は、金属スリーブ１１に形成した離型
層の削れ量とコピー枚数との関係を示すグラフである。
この図から明らかなように、曲率分離のみによる本発明
によれば、分離爪を用いる比較例に比べて、１０万枚コ
ピーした後において離型層の削れ量を約１／４に低減で
き、その分、金属スリーブ１１の耐久性が向上すること
がわかった。

【００３６】さらに、分離爪およびこの分離爪を接離さ
せる機構などが不要となるので、これらに要していた費
用を節約でき、しかも、定着装置の構成を簡素化でき、
定着装置の小型化、引いては、画像形成装置の小型化を
も達成できる。

【００３７】なお、図示した実施の形態では、加熱部材
として金属スリーブ１１を用いているが、本発明はこの
構成に限定されるものではなく、ニップ部１５で変形可
能であれば種々の材質、形態を有する加熱部材を使用で
きる。例えば、ベルト状の加熱部材を使用してもよい。
また、熱源としてのコイル・アセンブリ１０をホルダ１
２の外部に配置することもでき、さらには、誘導加熱方
式で加熱部材を加熱する場合に限定されず、ハロゲンヒ
ータ加熱方式など種々の加熱方式を採用することができ
る。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の定着装置
によれば、保持部材に弧状の分離部を設けるという極め
て簡素な構造でありながら、高速の画像形成装置に組み
込んだ場合も含めて、分離爪を使用することなく記録媒
体を分離できるので、加熱部材外周面に爪跡などの傷が
付くことが根本的になくなり、加熱部材の長寿命化を達
成でき、傷を要因とする画像みだれの発生を防止するこ
とが可能となる。さらに、分離爪およびこの分離爪を接
離させる機構などが不要となるので、これらに要してい
た費用を削減してコスト的に優れたものとなり、しか
も、定着装置の構成を簡素化でき、定着装置の小型化、
引いては、画像形成装置の小型化をも達成することが可
能となる。

【００３９】また、分離部を、ニップ部の位置またはニ
ップ部よりも記録媒体の搬送方向に沿って下流側の位置
に設ければ、分離爪を使用することなく記録媒体を加熱
部材から好適に分離できる。

【００４０】さらに、前記下流側位置を、ニップ部にお
ける法線と分離部上の分離点における法線とがなす角度
をθとして、好ましくは、１７度≦θ≦４５度の範囲に
あるようにすれば、記録媒体の排紙方向の傾きを、排紙
ローラなどによる記録媒体の排出動作を支障なく行い得
る角度内に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係る定着装置を概略で
示す断面図である。

【図２】 分離部の位置と、曲率分離されるシートの水
平方向からの傾斜角度との関係を示すグラフである。

【図３】 金属スリーブに形成した離型層の削れ量とコ
ピー枚数との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０…コイル・アセンブリ（熱源） １１…金属スリーブ（加熱部材） １２…ホルダ（保持部材） １３…加圧ローラ（加圧部材） １４…シート（記録媒体） １５…ニップ部 ２５…分離部 ２５ａ…分離点 Ｒ1 …ホルダにおける分離部以外の曲率半径（曲率） Ｒ2 …ホルダにおける分離部の曲率半径（曲率）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 搬送される記録媒体上に形成された未定
   着画像の現像剤を、熱によって融解して当該記録媒体上
   に融着させる定着装置であって、 熱源と、 前記熱源によって加熱されると共に前記記録媒体の搬送
   方向に沿って移動自在に設けられた加熱部材と、 前記加熱部材が摺動接触する固定状態に設けられた保持
   部材と、 前記記録媒体の搬送路を介して前記保持部材および前記
   加熱部材に対向し、前記保持部材および前記加熱部材に
   圧接する加圧部材と、を有し、 前記記録媒体を挟持して搬送するニップ部から送り出さ
   れた前記記録媒体を前記加熱部材から曲率分離させる曲
   率を有する断面弧状の分離部を、前記保持部材に設けて
   なる定着装置。
2. 【請求項２】 前記分離部は、前記ニップ部の位置また
   は前記ニップ部よりも前記記録媒体の搬送方向に沿って
   下流側の位置に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. 【請求項３】 前記下流側位置は、前記ニップ部におけ
   る法線と前記分離部上の分離点における法線とがなす角
   度をθとして、好ましくは、１７度≦θ≦４５度の範囲
   にあることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。