JP4326930B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式の画像形成装置においては、トナー像が形成されている記録媒体を定着ベルトもしくは定着ローラと対向する加圧ローラにより挟みこみ、熱および圧力もしくは圧力のみを加えることによりトナー像を記録媒体上に定着させる定着装置を有する構成とされている。

ところで、従来においては、上述したように定着ベルトもしくは定着ローラと加圧ローラとのニップ部でトナー像を定着された記録媒体がトナーの接着力により定着ベルトもしくは定着ローラに巻き付くことにより、そのままの状態でニップ部より排出され分離不良となるケースが多々発生していた。また、両面印刷時には、逆に加圧ローラ側に巻き付き分離不良となるケースもある。

これらの分離不良に対する解決策の１つとして、ニップ出口直後の定着ベルトあるいは定着ローラ、加圧ローラ等の定着部材表面に分離爪を当接することで巻き付いた状態で排出されてきた記録媒体を強制分離する方法が提案されている。

しかしながら、このような分離爪を用いて記録媒体を強制分離する方法によれば、分離爪を当接させることにより、画像形成装置稼動時の定着部材の回転により分離爪が当たる表面が経時で削られ、定着部材表面に傷（爪跡）が生じるという新たな問題が発生する。このような傷（爪跡）は、画像不良を引き起こす原因となる。

そこで、特許文献１には、分離爪に代えて分離板を用い、定着部材表面に巻き付いた状態で排出されてきた記録媒体を強制分離する方法が提案されている。分離板と分離爪の最も異なる点としては、分離爪は定着部材表面の画像通紙部に複数個当接させるのに対し、分離板は画像通紙部においては定着部材とは非接触であるということである。そのため、分離爪で問題となる画像不良は発生しない。

実開平０５−２００７１号公報

ところで、定着部材表面に巻き付いた状態で排出されてきた記録媒体を分離板を用いて強制分離する方法によれば、分離爪を用いた場合に問題となる画像不良は発生しないが、定着部材表面に巻き付いて搬送されてくる記録媒体を確実に分離させるためには定着部材表面と分離板先端とのギャップを０．１ｍｍ単位で管理する必要がある。

その有効な手段の１つとしては、画像通紙範囲外である分離板の両端部を定着部材に当接させて画像通紙部のギャップを管理する方法が挙げられる。これは、経時で定着部材にわずかに発生する径変化にも追従することができ、他の箇所で分離板の位置決めをする場合に比べてより確実にギャップ管理をすることが可能となる。

しかしながら、この当接部形状を分離板と同一部材で加工した場合、加工性を考慮すると充分な精度が得られないことが考えられる。

本発明は、高精度に分離板と回転体表面とのギャップを管理することができる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明の定着装置は、ニップ部を通過する記録媒体上のトナー画像を定着させる一対の回転体と、一方の前記回転体に巻き付いた状態で排出されてきた画像定着後の前記記録媒体を前記回転体から分離する媒体分離部材と、を備える定着装置において、前記媒体分離部材は、前記記録媒体を前記回転体から分離するための分離板と、この分離板を前記ニップ部側に延出させて保持するベース部材と、このベース部材上に別部材で形成されていて前記回転体表面に当接することで前記分離板先端と前記回転体表面との距離を規定する当接部材と、を備え、前記当接部材は前記ベース部材の両端部にそれぞれ設けられており、これらの前記当接部材間であって当該当接部材よりも前記回転体表面からの距離が離れた位置に予備の当接部材を設置する。

したがって、回転体表面に当接させる当接部材と分離板を保持するベース部材とを別部材で構成したことにより、高精度に分離板と回転体表面とのギャップを管理することが可能になる。さらに、予備の当接部材は、両端の当接部材が回転体表面と当接している場合には回転体とは接触しないようになっており、当接部材と回転体との磨耗によりギャップが狭まる等の問題が発生して両端部の当接部材が機能しなくなった場合に初めて回転体と当接する。これにより、両端部の当接部材でのギャップ管理が不可能となった場合においてもほとんど精度を落とすことなくギャップ管理をすることが可能となる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の定着装置において、前記ベース部材の前記分離板の保持面を基準面とし、前記当接部材は基準面から前記回転体表面に対する当接位置までの距離のみを管理する。

したがって、ベース部材から当接部材までの寸法の積み上げ数を減らすことが可能となり、さらに高精度に分離板の先端位置を決定することが可能となる。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の定着装置において、前記予備の当接部材の取り付け位置は、前記分離板の中央部分である。

したがって、左右どちらか一方の当接部材が機能しなくなっても対応可能で、また回転体の径変化（中央部の径に比べて両端部の径が小さくなる）に対しても有効である。

請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の定着装置において、前記予備の当接部材の取り付け位置は、前記記録媒体の通過範囲外となる場所である。

したがって、記録媒体の通過範囲内の回転体に当接部材のダメージを与えることがなく有効である。

請求項５記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか一記載の定着装置において、前記当接部材は、耐熱性・加工性に優れた材料により形成されている。

したがって、高精度な加工形状が得られ、高温下でも使用できる当接部材を得ることが可能になる。

請求項６記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか一記載の定着装置において、前記当接部材の当接部の形状は、曲面形状である。

したがって、回転体が回転することで当接部材により回転体表面が経時で削られることとはない。

請求項７記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか一記載の定着装置において、前記当接部材の当接部の形状は、平面形状である。

したがって、回転体が回転することで当接部材により回転体表面が経時で削られることとはない。

請求項８記載の発明は、請求項１ないし７のいずれか一記載の定着装置において、前記当接部材と前記回転体との当接箇所における摺動性を向上させる手段を有する。

したがって、当接部材と回転体の当接箇所における摺動性をさらに上げることで回転体の破損を防止し、回転体もスムーズに回転することが可能となる。

請求項９記載の発明の画像形成装置は、電子写真方式でトナー像を形成し、形成したトナー像を記録媒体上に転写する画像形成部と、記録媒体上に転写されたトナー像を定着する請求項１ないし８のいずれか一記載の定着装置と、を備える。

したがって、この画像形成装置では、請求項１ないし９のいずれか一記載の発明と同様の作用を奏する。

請求項１記載の発明によれば、回転体表面に当接させる当接部材と分離板を保持するベース部材とを別部材で構成したことにより、高精度に分離板と回転体表面とのギャップを管理することができる。さらに、予備の当接部材は、両端の当接部材が回転体表面と当接している場合には回転体とは接触しないようになっており、当接部材と回転体との磨耗によりギャップが狭まる等の問題が発生して両端部の当接部材が機能しなくなった場合に初めて回転体と当接することにより、両端部の当接部材でのギャップ管理が不可能となった場合においてもほとんど精度を落とすことなくギャップ管理をすることができる。

請求項２記載の発明によれば、ベース部材から当接部材までの寸法の積み上げ数を減らすことが可能となり、さらに高精度に分離板の先端位置を決定することができる。

請求項３記載の発明によれば、左右どちらか一方の当接部材が機能しなくなっても対応可能で、また回転体の径変化（中央部の径に比べて両端部の径が小さくなる）に対しても有効である。

請求項４記載の発明によれば、記録媒体の通過範囲内の回転体に当接部材のダメージを与えることがなく有効である。

請求項５記載の発明によれば、高精度な加工形状が得られ、高温下でも使用できる当接部材を得ることができる。

請求項６記載の発明によれば、回転体が回転することで当接部材により回転体表面が経時で削られることとはない。

請求項７記載の発明によれば、回転体が回転することで当接部材により回転体表面が経時で削られることとはない。

請求項８記載の発明によれば、当接部材と回転体の当接箇所における摺動性をさらに上げることで回転体の破損を防止し、回転体もスムーズに回転することができる。

請求項９記載の発明の画像形成装置によれば、請求項１ないし８のいずれか一記載の発明と同様の効果を奏する。

本発明の実施の一形態を図１ないし図７に基づいて説明する。本実施の形態は、画像形成装置として複写機を適用したものである。

ここで、図１は本実施の形態の複写機を示す断面図である。本実施の形態の複写機１は、プリンタ２と、プリンタ２の上部に取付けられた画像読取装置３とにより構成されている。

プリンタ２内の略中央部には画像形成部４が設けられ、この画像形成部４は、像担持体であるドラム状の感光体５、この感光体５のまわりに電子写真方式に従って配置された帯電装置６、現像装置７、転写装置８、クリーニング装置９等により形成されている。現像装置７にはトナー補給装置１０が接続されている。この画像形成部４では、感光体５の外周面が帯電装置６により所定の電位に帯電され、帯電された感光体５の外周面が光書込装置１１によって露光されることにより感光体５の外周面に静電潜像が形成され、この静電潜像に対して現像装置７からトナーが供給されることにより静電潜像がトナー像として顕像化され、顕像化されたトナー像が転写装置８により記録媒体Ｓ上に転写される。この転写時に記録媒体Ｓ上に転写されずに感光体５の外周面に残留したトナーは、クリーニング装置９により除去される。

プリンタ２における画像形成部４の下方には、記録媒体Ｓを収納する上下二段の給紙カセット１２、記録媒体Ｓを手差し給紙可能な手差トレイ１３等が設けられている。プリンタ２内には、給紙カセット１２や手差トレイ１３から給紙された記録媒体Ｓがプリンタ２と画像読取装置３との間の空隙部に形成された排紙トレイ１４に向けて搬送される搬送経路１５が形成され、この搬送経路１５に沿って、搬送ローラ１６、レジストローラ１７、画像形成部４、定着装置１８、排紙ローラ１９等が配置されている。さらに、記録媒体Ｓの搬送方向に沿った定着装置１８の下流側には、搬送経路１５から分岐された反転搬送経路２０が設けられている。定着装置１８を通過した記録媒体Ｓを反転搬送経路２０へ送り込み、この反転搬送経路２０を経由して記録媒体Ｓを画像形成部４の上流側へ表裏逆向きにして送り出すことにより、記録媒体Ｓの両面へ画像形成を行える。

画像読取装置３には、読取対象となる原稿を自動送りするＡＤＦ（自動原稿搬送装置）２１、コンタクトガラス２２、原稿の読取面を照明する光源２３、原稿の読取面からの反射光を順次反射させる複数のミラー２４、結像用光学レンズ２５、ＣＣＤ等のイメージセンサ２６などが設けられている。

次に、定着装置１８について詳述する。ここで、図２は定着装置１８を拡大して示す断面図である。定着装置１８は、回転自在な定着ローラ３０と回転自在な加熱ローラ３１との間を定着ベルト３２を巻回した回転体である定着部材３３と、回転体である加圧ローラ３４とを有している。加熱ローラ３１には、加熱用のハロゲンヒータ３５が配設されている。定着部材３３は、定着ローラ３０がモータ等の駆動源（図示せず）によって回転駆動され、この定着ローラ３０の回転によって定着ベルト３２が回転することにより加熱ローラ３１が従動回転することになる。また、定着ローラ３０の回転によって加圧ローラ３４も従動回転する。このような構成により、定着装置１８においては、画像形成部４でトナー像が転写された記録媒体Ｓがこれらの定着部材３３と加圧ローラ３４とのニップ部３６を通過し、その通過過程で熱と圧力とを加えられ、記録媒体Ｓ上のトナー像が記録媒体Ｓに定着される。

加えて、定着装置１８の定着部材３３側であって記録媒体Ｓの搬送方向に沿ったニップ部３６の下流側には、媒体分離部材４０が配置されている。詳細には、媒体分離部材４０は、後述する当接部材４４（図３参照）を定着部材３３の定着ベルト３２の表面に当接させている。なお、特に図示しないが、媒体分離部材４０はスプリングの付勢力によって定着ベルト３２に押し付けられている。この媒体分離部材４０は、概略的には、ニップ部３６でトナー像を定着された記録媒体Ｓがトナーの接着力により定着部材３３の表面に巻き付いた状態で排出されてきた場合、定着部材３３の定着ベルト３２の表面に巻き付いた記録媒体Ｓを後述する分離板４３（図３参照）によって強制分離するものである。

ここで、媒体分離部材４０について詳述する。ここで、図３は媒体分離部材４０を拡大して示す側面図、図４は媒体分離部材４０を部分的に示す斜視図である。媒体分離部材４０は、定着ローラ３０の軸心と平行に配設された支軸３７に嵌合する嵌合部４１を有するベース部材４２により、支軸３７の軸心周りに回動自在に設けられている。このようなベース部材４２上には、別部材で形成された分離板４３がベース部材４２よりもニップ部３６側に延出するように配設されている。媒体分離部材４０においては、この分離板４３と定着部材３３とのギャップを管理することが重要な課題となっている。そこで、ベース部材４２には、分離板４３と定着部材３３とのギャップを管理するために、別部材で形成された当接部材４４が配設されている。すなわち、ベース部材４２の回動は、当接部材４４が定着ベルト３２に突き当たることで停止し、分離板４３の位置が決まるようになっている。

上述したように、定着部材３３に当接させる当接部材４４とベース部材４２とを別部材で構成した方が、より高精度に分離板４３と定着部材３３とのギャップを管理することができる。しかしながら、当接部材４４の定着部材３３に対する当接位置を工夫しないと組み立て構成が複雑となり、各部の寸法が積み重なることで分離板４３先端の位置精度が出にくくなる。そこで、本実施の形態においては、図３に示すように、ベース部材４２の上面（分離板４３の保持面）を基準面とし、基準面から定着部材３３に対する当接位置までの距離Ｘ±ａ（Ｘは図面上の距離、ａは寸法公差）のみを管理するようにし、基準位置からの構成要素を少なくして取り付け位置の精度を出しやすくしている。すなわち、本実施の形態においては、ベース部材４２に取り付ける当接部材４４の取り付け位置は、ベース部材４２の基準面をもとにして決定する方式としている。これにより、ベース部材４２から当接部材４４までの寸法の積み上げ数を減らすことが可能となり、さらに高精度に分離板４３の先端位置を決定することが可能となる。この構成にすることにより、分離板４３の加工工程を減らすことが可能となり、当接部材４４の当接位置から分離板４３先端までの構成が単純となり、寸法の公差が積み重ならない。その結果、精度を上げることが可能となる。

また、当接部材４４の形状を検討した場合、定着部材３３との当接位置に鋭角部があった場合には定着部材３３が回転することで定着部材３３表面は経時で削られることとなり、最終的に破損してしまう。その防止策として、当接部材４４の定着部材３３との当接部分については図３に示すような曲面形状が望ましい。なお、当接部分については図３に示すような曲面形状に限るものではなく、図５に示すような平面形状であっても良い。

さらに、装置稼動時は、未定着の記録媒体Ｓを定着させるため定着部材３３の表面は１５０℃〜１８０℃といった高温となる。よって、そのような定着部材３３に当接する当接部材４４も熱変形温度が１５０℃以上のものが望ましく、なおかつ高精度な寸法で加工可能な材料でなければならない。そこで、当接部材４４を形成する樹脂材料としては、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＢＩ（ポリベンゾイミダゾール）のような樹脂材料などを挙げることができる。樹脂以外では、例えばフッ素ゴムや、シリコーンゴムにフッ素などの摺動性の高い樹脂をコートした部材等でも良い。

ところで、媒体分離部材４０のベース部材４２に高精度で取り付けられた当接部材４４は、稼動初期においては分離板４３の先端と定着部材３３とのギャップを高精度で管理することが可能であるが、経時で当接部材４４と定着部材３３の磨耗によりギャップが狭まるといった問題や、定着ローラ３０の径変化（中央部の径に比べて両端部の径が小さくなる）などといった問題が発生しギャップを一定に管理することが難しい。そこで、本実施の形態においては、図６に示すように、媒体分離部材４０のベース部材４２の定着部材３３側縁部には、その両端部に取り付けた当接部材４４の他に、予備の当接部材４５が複数個設けることにより、上記問題の解決を図るようにしている。なお、予備の当接部材４５は、１個以上あれば良い。より詳細には、予備の当接部材４５は、ベース部材４２の両端部に取り付けた当接部材４４の取り付け位置よりも若干（０．１〜０．２５ｍｍ程度）高い位置（定着部材３３からの距離が離れた位置）に設置することで、両端の当接部材４４が定着部材３３と当接している場合には定着部材３３とは接触しないようになっており、上記問題等が発生して両端部の当接部材４４が機能しなくなった場合に初めて定着部材３３と当接する。予備の当接部材４５の取り付け位置は、ベース部材４２（分離板４３）の中央部分にすることで左右どちらか一方の当接部材４４が機能しなくなっても対応可能で、また定着部材３３の定着ローラ３０の径変化（中央部の径に比べて両端部の径が小さくなる）に対しても有効である。また、ベース部材４２（分離板４３）の中央部分以外であっても、図７に示すような通紙範囲外となる場所に予備の当接部材４５を取り付ける場合は、通紙範囲内の定着ベルト３２に当接部材４５のダメージを与えることがなく有効であるため、予備の当接部材４５は複数個取り付けても良い。これにより、両端部の当接部材４４でのギャップ管理が不可能となった場合においてもほとんど精度を落とすことなくギャップ管理をすることが可能となる。

なお、当接部材４４，４５と定着部材３３の当接箇所における摺動性をさらに上げることで定着部材３３の破損を防止し、定着部材３３もスムーズに回転することが可能となる。具体的な手段としては、当接部材４４，４５に対してフッ素などの摺動性の高い樹脂をコートすることや、当接箇所の定着部材３３の表面に潤滑剤であるオイル（例えばシリコンオイルなど）を塗布する、あるいは当接部材４４，４５の当接箇所に滑らかに接するような表面処理を施すなどといったことが挙げられる。また、当接部材４４，４５の形状については、前述したような曲面・平面形状の他にも、コロ（ローラ形状のもので、接触するときは回転し、定着部材にダメージを与えにくい部材）にするなどといったことも挙げられる。

また、本実施の形態の媒体分離部材４０は、回転体である定着部材３３の定着ベルト３２に当接させて定着ベルト３２に巻き付いた状態の記録媒体Ｓを強制分離する場合について説明したが、これに限るものではなく、回転体として定着ローラや加圧ローラを適用しても良い。すなわち、本実施の形態の媒体分離部材４０は、定着ローラや加圧ローラに巻き付いた状態で排出されてきた記録媒体Ｓを強制分離する場合にも適用可能である。

本発明の実施の一形態の複写機を示す断面図である。 定着装置を拡大して示す断面図である。 媒体分離部材を拡大して示す側面図である。 媒体分離部材を部分的に示す斜視図である。 媒体分離部材の変形例を拡大して示す側面図である。 予備の当接部材を示す斜視図である。 予備の当接部材の取り付け位置を示す説明図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
４ 画像形成部
１８ 定着装置
３３，３４ 回転体
３６ ニップ部
４０ 媒体分離部材
４２ ベース部材
４３ 分離板
４４ 当接部材
４５ 予備の当接部材
Ｓ 記録媒体

Claims (9)

1. ニップ部を通過する記録媒体上のトナー画像を定着させる一対の回転体と、一方の前記回転体に巻き付いた状態で排出されてきた画像定着後の前記記録媒体を前記回転体から分離する媒体分離部材と、を備える定着装置において、前記媒体分離部材は、前記記録媒体を前記回転体から分離するための分離板と、この分離板を前記ニップ部側に延出させて保持するベース部材と、このベース部材上に別部材で形成されていて前記回転体表面に当接することで前記分離板先端と前記回転体表面との距離を規定する当接部材と、を備え、前記当接部材は前記ベース部材の両端部にそれぞれ設けられており、これらの前記当接部材間であって当該当接部材よりも前記回転体表面からの距離が離れた位置に予備の当接部材を設置することを特徴とする定着装置。
2. 前記ベース部材の前記分離板の保持面を基準面とし、前記当接部材は基準面から前記回転体表面に対する当接位置までの距離のみを管理する、ことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 予備の前記当接部材の取り付け位置は、前記分離板の中央部分である、ことを特徴とする請求項１または２記載の定着装置。
4. 予備の前記当接部材の取り付け位置は、前記記録媒体の通過範囲外となる場所である、ことを特徴とする請求項１または２記載の定着装置。
5. 前記当接部材は、耐熱性・加工性に優れた材料により形成されている、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載の定着装置。
6. 前記当接部材の当接部の形状は、曲面形状である、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一記載の定着装置。
7. 前記当接部材の当接部の形状は、平面形状である、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一記載の定着装置。
8. 前記当接部材と前記回転体との当接箇所における摺動性を向上させる手段を有する、ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一記載の定着装置。
9. 電子写真方式でトナー像を形成し、形成したトナー像を記録媒体上に転写する画像形成部と、記録媒体上に転写されたトナー像を定着する請求項１ないし８のいずれか一記載の定着装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

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