説明

定着装置、および画像形成装置

【課題】定着部材から転写材を分離する分離用部材による定着部材への傷つけを防止するとともに、自由なサイズの転写材を定着できるようにする。
【解決手段】定着ローラ110と加圧ローラ120とで形成されるニップ部Nに未定着トナー像Tが形成された記録媒体Pを通過させて定着する定着装置において、ニップ部Nから排出されてきた記録媒体を定着部材の表面から分離するため、前記定着ローラ110の表面と通過した記録媒体Pとの間に、定着ローラ110の軸線に沿って張り渡された可撓性を備える線状部材140と、線状部材140の両端に配置され、定着ローラ110の記録媒体搬送時の挙動に追従して前記線上部材を揺動可能に支持する一対の支持部材130a、130bと、を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は定着装置および画像形成装置に係り、特に2つの定着部材で形成されるニップ部に未定着トナー像が形成された記録媒体を通過させて、前記未定着トナー像を加熱および加圧してトナー像を記録媒体に定着する定着装置およびこの定着装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電子写真方式を採用する複写機やプリンター等の画像形成装置には、像担持体に形成したトナー像を記録媒体に定着するための定着装置が備えられている。この定着装置としては、互いに接触して回転する2つのローラを備えたものの他、加熱側回転体として無端状の定着ベルトを使用するものがある。
【0003】
例えば、2つのローラを使用する定着装置では、内部に熱源を備えた定着ローラと、加圧ばねによって前記定着ローラに圧接された加圧ローラとを備え、これらの加熱ローラと加圧ローラ間の定着ニップに供給される記録媒体上に担持されたトナー像を加熱および加圧してこれを記録媒体に定着する。
【0004】
図8は従来の定着装置を示す模式図、図9は同じく定着装置を示す平面図である。この定着装置6は、加熱ヒータ2を備えた定着ローラ1と、定着ローラ1に加圧されて接触する加圧ローラ3とを備えて構成される。未定着トナー像Tが形成された記録用紙等の記録媒体Pは、定着ローラ1と加圧ローラ3との間に形成されるニップ部Nを通過することにより加熱加圧されて定着される。また、定着装置には、スプリング5でその先端が1に接触するよう押し付けられた分離爪4が配置されている。
【0005】
このとき、定着ローラ1は、加熱ヒータ2でトナー定着に適当な温度へ加熱されている。その後、記録媒体Pは、分離爪4により定着ローラ1から分離される。記録媒体Pのサイズは、例えばA4横送り、A4縦送り、A5縦送り、B4縦送りなど、いろいろな種類がある。これらの紙サイズに対応させるため、図9に示すように、長手方向に渡って、通紙範囲に、複数の分離爪4が設けられる。
【0006】
特許文献1には、分離爪からの未定着トナーの付着を確実に抑えて、記録シートの画像の汚損、紙詰まり、定着ローラの早期摩耗等の不具合の発生を防止して、良質な画像を安定して形成するため、分離爪保持部材の回動により分離爪が、定着ローラの表面に当接する当接位置と、定着ローラの表面から離間している非当接位置との間を変位可能にするように設けられており、分離爪保持部材は、ソレノイドにより、当接位置と非当接位置とに変位するように駆動され、非当接位置は、分離爪保持部材が回転部材に接触することにより位置決めされ、回転部材が回転駆動されることにより、分離爪保持部材および分離爪を振動させて未定着トナーを分離爪から除去するものが記載されている。
【0007】
また、特許文献2には、熱定着装置における加熱部材の外周面に先端部を押し付けられる定着分離爪を設け、この定着分離爪加熱部材に接触する接触部の爪幅を1mm以下とし、記録媒体から加熱部材に付着したトナーが接触部に付着堆積してトナー塊が発生しても、記録媒体上の画像が汚れるという不具合が防止されるものが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかし、上述した従来の定着装置には以下の問題がある。
(1)通紙範囲に分離爪を設け、この分離爪は定着ローラに接触しているので、定着ローラの表面にフッ素樹脂などのPFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)の層を設けることが知られているが、分離爪が定着ローラ表面のPFAの層を摩耗させて傷が生じ、その部分に接触して転写材上のトナーが欠けてしまい、画像に悪影響を生じる。
【0009】
(2)ユーザーが自由なサイズの転写材を使用したいというニーズがあるが、あらかじめ分離爪の位置が決まっているので、通紙可能な転写材のサイズは限られており、それ以外のサイズの紙を通紙すると、定着部材との分離が不良となり、転写材の耳折れ、ジャム等が発生するおそれがあった。一方、決まったサイズの転写材しか使えないのは、画像形成装置の使い勝手が十分であるとはいえない。
【0010】
また、特許文献1に記載のものは、ソレノイド等により、分離爪保持部材および分離爪が回動し、定着ローラに接触したり離間したりするが、分離時には分離爪が定着ローラに接触するので、常に分離爪が定着ローラに当接する場合に比べれば、当接時間が短い分だけ、定着ローラに傷が生じるまでの時間を長くすることはできるかもしれないが、当接、離間を繰り返すだけでは、定着ローラに傷が生じるのを完全に防ぐことはできない。
【0011】
また、特許文献2のものは、爪幅を狭く設定しているため、前記(1)に記載した問題がある。
【0012】
本発明は、このような課題を解決し、定着部材から転写材を分離する分離用部材による定着部材への傷つけを防止するとともに、自由なサイズの転写材を定着できる定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記の課題を解決する請求項1の発明は、2つの定着部材で形成されるニップ部に未定着トナー像が形成された記録媒体を通過させて、前記未定着トナー像を加熱および加圧してトナー像を記録媒体に定着する定着装置において、前記ニップ部から排出されてきた記録媒体を定着部材の表面から分離するため、前記定着部材の表面と通過した記録媒体との間に、前記定着部材の軸線に沿って張り渡された可撓性を備える線状部材と、前記線状部材の両端に配置され、前記定着部材の記録媒体搬送時の挙動に追従して前記線上部材を揺動可能に支持する一対の支持部材と、を備えることを特徴とする定着装置である。
【0014】
同じく請求項2の発明は、請求項1に記載の定着装置において、前記線状部材が、鋼線を含む金属で形成されていることを特徴とする。
【0015】
同じく請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載の定着装置において、前記線上部材が、長辺が前記記録媒体の移動方向に沿い、短辺が前記記録媒体の移動方向と垂直な方向に沿う四角形状の断面を備えることを特徴とする。
【0016】
同じく請求項4の発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載の定着装置において、前記線状部材部材と前記定着部材との間の隙間の寸法を設定する隙間調整部材を備えることを特徴とする。
【0017】
同じく請求項5の発明は、請求項1から請求項4のいずれかに記載の定着装置において、前記支持部材が、前記記録媒体が搬送される領域の外側に配置されていることを特徴とする。
【0018】
同じく請求項6の発明は、請求項1から請求項5のいずれかに記載の定着装置において、前記支持部材が、前記線状部材取り付け用の溝部を備えることを特徴とする。
【0019】
同じく請求項7の発明は、請求項1から請求項6のいずれかに記載の定着装置と、前記記録媒体に未定着トナー像を形成するトナー像形成手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【0020】
本発明に係る定着装置、および画像形成装置によれば、転写材を定着部材から分離するための分離用部品による定着部材への損傷を防止することができるとともに、自由なサイズの転写材を定着することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】実施例に係る画像形成装置を概念的に示す断面図である。
【図2】同じく定着装置を示す側面図である。
【図3】同じく定着装置の分離装置を示す側面図である。
【図4】同じく分離装置を示す側面図である。
【図5】同じく分離装置の支持部材を示す斜視図である。
【図6】同じく定着装置における転写材の分離状態を示す模式図である。
【図7】実施例に係る線状部材と定着ローラとを示す断面図である。
【図8】従来の定着装置を示す模式図である。
【図9】同じく定着装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
実施形態に係る定着装置は、2つの定着部材で形成されるニップ部に未定着トナー像が形成された記録媒体を通過させて、前記未定着トナー像を加熱および加圧してトナー像を記録媒体に定着する定着装置において、前記ニップ部から排出されてきた記録媒体を定着部材の表面から分離するため、前記定着部材の表面と通過した記録媒体との間に、前記定着部材の軸線に沿って張り渡された可撓性を備える線状部材と、前記線状部材の両端に配置され、前記定着部材の記録媒体搬送時の挙動に追従して前記線上部材を揺動可能に支持する一対の支持部材と、を備えるものである。
【実施例】
【0023】
以下、本発明の実施例(以下では単に実施例と記載する)に係る定着装置、および画像形成装置について説明する。以下、いくつかの例について説明するが、本発明はこれらに限定されず、かつ本発明の真の趣旨および範囲から逸脱せずに、数多くの改良、変更、変形、置換をなすことおよび応用例を想到することが当業者には可能であろう。
【0024】
まず実施例に係る画像形成装置について説明する。図1は実施例に係る画像形成装置を概念的に示す断面図である。本例に係る画像形成装置10は、原稿を読み取る読み取りユニット11、画像を形成する画像形成部12、自動原稿搬送装置(ADF)13、ADF13から送り出される原稿をスタックする原稿排紙トレイ14、給紙カセット15ないし18を備える給紙部19、記録用紙をスタックする排紙部(排紙トレイ20)を備えている。
【0025】
この画像形成装置10では、ADF13の原稿台21上に原稿Dをセットして図示せぬ操作部での操作、例えばプリントキーの押下操作をすると、最上位の原稿Dがピックアップローラ22の回転により矢印B1方向へ送り出され、原稿搬送ベルト23の回転により、画像読み取りユニット11に固定されたコンタクトガラス24上へ搬送され、そこで停止する。
【0026】
コンタクトガラス24上に載置された原稿Dの画像は、画像形成部12とコンタクトガラス24の間に位置する読み取り装置25によって読み取られる。読み取り装置25は、コンタクトガラス24上の原稿Dを照明する光源26、原稿画像を結像する光学系27、原稿画像を結像させるCCD等からなる光電変換素子28等を有している。画像読み取り終了後、原稿Dを原稿搬送ベルト23の回転により矢印B2方向へ搬送して原稿排紙トレイ14上へ排出する。このように、原稿Dを1枚ずつコンタクトガラス24上へ給送して原稿画像を画像読み取りユニット11によって読み取る。
【0027】
一方、画像形成部12の内部には、像担持体である感光体30が配置してある。感光体30は、図において時計方向に回転駆動し、帯電装置31によって表面を所定の電位に帯電させる。また、書き込みユニット32からは、読み取り装置25によって読み取った画像情報に応じて光変調したレーザー光Lを照射し、帯電させた感光体30の表面をこのレーザー光Lで露光し、これによって感光体30の表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は、現像装置33を通るとき、対向する転写装置34によって感光体30と転写装置34の間に給送された記録用紙等の記録媒体Pに転写する。トナー像転写後の感光体30の表面は、クリーニング装置35によって清掃する。
【0028】
画像形成部12の下部に配置した複数の給紙カセット15ないし18には、紙等の記録媒体Pを収容してあり、いずれかの給紙カセット15ないし18から記録媒体Pを矢印B3方向へ送り出し、その記録媒体Pの表面に、上述のように感光体30の表面に形成したトナー像を転写する。次に、記録媒体Pを矢印B4で示すように画像形成部12内の定着装置100を通し、熱と圧力の作用によって記録媒体Pの表面に転写されたトナー像を定着させる。定着装置100を通った記録媒体Pを排出ローラ対37によって搬送し、矢印B5で示すように排紙トレイ20へ排出し、スタックする。
【0029】
次に実施例に係る定着装置について説明する。図2は実施例に係る定着装置を示す側面図である。定着装置100は、ハロゲンヒータ等の加熱手段111を内蔵する定着ローラ110と、この定着ローラ110に所定の力で押し付けられる加圧ローラ120と、定着された記録媒体Pを定着ローラ110から分離する分離装置150を備えて構成される。分離装置150は、定着ローラ110の表面近傍に配置され、記録媒体Pと定着ローラ110との間に挿入される線状部材140を2つの支持部材130a、130bで張り渡して配置したものである。
【0030】
図3は実施例に係る定着装置の分離装置を示す斜視図、図4は同じく分離装置を示す側面図、図5は同じく分離装置の支持部材を示す斜視図である。実施例に係る定着装置100において、分離装置150の線状部材140は、可撓性を備えた鋼線で構成される。この線状部材140は、画像形成装置10に固定された2つの支持部材130a、130bにその両端を固定されている。ここで、図5には、支持部材130aのみを記載しているが、支持部材130bはこの支持部材130aと面対称の構造を備える。
【0031】
ここで、線状部材140は、断面が四角形、かつ長辺をおおむね紙の移動方向と一致させ、短辺をおおむね紙の移動方向と垂直になるよう配置される。これにより、同じ厚さ寸法である他の形状の部材に比べて断面積を大きなものとでき、強度を確保できる。
【0032】
各支持部材130a、130bは、柱状の腕部材131a、131bと、この腕部材131a、131bの一端(図5中下側端)にその中央で一体に接合された棒状の揺動部材132a、132bとを備える。前記線状部材140は、揺動部材132a、132bの一端部に形成された溝部135a、135bにはめ込まれ、外れにくくなっている。また、線状部材140の端部は、揺動部材132a、132bに第1のスプリング141a、141bを介して所定の張力を与えられるよう固定される。第1のスプリング141a、141bは、その一端を線状部材140の端部に他端を揺動部材132a、132bのピン137a、137bに固定され、線状部材140に所定の張力が付与される。
【0033】
支持部材130a、130bは、腕部材131a、131bの中央に形成された穴形成部133a、133bに開設された軸孔134a、134bで図示指定いない定着装置100の固定部に回転自在に支持され、線状部材140を定着ローラ110側に移動可能に配置されている。両支持部材130a、130bは、定着装置100の通紙範囲の両外側に配置される。
【0034】
支持部材130a、130bは、第2のスプリング142a、142bで線状部材140を定着ローラ110側に押し付ける。第2のスプリング142a、142bは、腕部材131a、131bの端部に形成されたピン136a、136bと、定着装置100の固定部に取り付けられている。なお、第1のスプリング141a、141bおよび第2のスプリング142a、142bは、異なる大きさ、定数を持つ部材であるが、たまたま同じ大きさ、同じばね定数を持つこともある。
【0035】
そして、支持部材130a、130bの揺動部材132a、132bには、線状部材140が取り付けられた溝部135a、135bを覆うようにして、所定の厚さ寸法tを備える隙間調整部材144a、144bが配置される。この隙間調整部材144a、144bは、支持部材130a、130bが第2のスプリング142a、142bで定着ローラ110に押し付けられたとき定着ローラ110の表面に接触して、線状部材140と定着ローラ110表面との間隔寸法をtに設定する。
【0036】
なお、図3中隙間調整部材144a、144bは支持部材130a、130bと離間して描いてあるが、実際には、揺動部材132a、132bに密着している。このため、図3中隙間調整部材144a、144bの厚さ寸法tが、定着ローラ110と支持部材130a、130bの腕部材131a、131bとの間隔(ギャップ)を決定する。このため、図3中隙間調整部材144a、144bの厚さ寸法tを変更すると、前記間隔が変更される。
【0037】
この寸法tが小さすぎると、記録媒体Pの定着ローラ110からの分離性能は良好となるが、線状部材140と定着ローラ110の間に、トナーや紙粉等がすぐにたまってしまい、画像に影響を及ぼしたり、通紙ができなくなったりして、装置が使えなくなるおそれがあり、使い勝手がよくない。
【0038】
一方厚さ寸法t値が大きすぎると、厚みの薄い転写材が、分離できずにジャムが発生することがあり、やはり使い勝手がよくない。そこで、ギャップ調整部材の厚みを適切に設定することが重要である。実施例では、30〜50μm程度とした。この隙間調整部材144aの厚さ寸法tは、画像形成装置に通紙可能な最も薄い紙の厚さ(通常、40μm〜60μmである)よりもやや小さくするのが好ましい。
【0039】
支持部材130a、130bは、転写材の通る範囲外に配置されるので、隙間調整部材144aは、定着ローラ110の通紙範囲外で直接接触するが、線状部材140は、定着ローラ110と接触しない。したがって、従来の分離爪と異なり、線状部材140は、定着ローラを傷つけることがなく、異常画像の原因となることを防げる。
【0040】
次に線状部材140による記録媒体Pの定着ローラ110からの分離について説明する。図6は転写材の分離状態を示す模式図である。分離前にあっては、図6(a)に示すように、ニップ部Nを通過した記録媒体Pは、定着ローラ110の回転により図中矢印方向に進み、線状部材140に衝突する。
【0041】
同図(b)に示すように、定着ローラ110と線状部材140との間隔が、記録媒体Pの厚さ寸法に比べて十分小さいと、記録媒体Pは、線状部材140により定着ローラ110から分離される。
【0042】
一方同図(c)に示すように、定着ローラ110と線状部材140との間隔が、記録媒体Pの厚さよりも大きいと、記録媒体Pは、両者の間に侵入し、分離が失敗する。
【0043】
このように、分離がうまくいくか、失敗するかは、定着ローラ110と線状部材140との間隔と、紙厚駿府の大小関係による。したがって、線状部材140と定着ローラ110の間隔を一定の値以下に保つことは、確実に分離を行うために重要であり、上述したように、画像形成装置に通紙可能な最も薄い紙の厚さよりもやや小さくしておくと、この最も薄い用紙を含めてすべての用紙を分離することができる。
【0044】
隙間調整部材144a、144bは、線状部材140と異なる材質から構成しても問題ないが、同じ材質でもよい。同じ材質である方が、調達する部品の種類が減り、手間も減り、コスト低減の可能性も増えるので好ましい。
【0045】
実施例では、線状部材140を鋼材で構成した断面形状四角形状の部材として構成した。線状部材は、記録媒体Pが衝突しても切れない程度の強度を持つ他の部材、例えば、綿の糸や、テグス(釣り糸、ナイロン製が一般的)で形成することや、線状部材の断面形状を円形とすることも考えられる。
【0046】
以下、線状部材を、断面が四角形、かつ長辺がおおむね紙の移動方向と一致させ、短辺がおおむね紙の移動方向と垂直にした鋼材で形成した理由を説明する。図7は線状部材と定着ローラとを示す断面図である。図7には、断面形状が円形の線状部材160と、断面が四角形、かつ長辺が紙の移動方向と一致し、短辺がおおむね紙の移動方向とされ、線状部材160と同じ厚さを備えた線状部材140とを示している。
【0047】
このような状態で、分離性能に影響するのは、紙の移動方向に垂直な方向の厚さであり、線状部材160と線状部材140とは同じ厚さdとすると、同じような性能を持つ。分離性能を得るため、紙の移動方向に垂直な方向は一定厚さ以上にはできないが、紙の移動方向に平行な方向の厚みを増やすことで強度が増し、鋼線の取り扱いが比較的容易となる。ここで、細過ぎる線は何かのきっかけですぐ切れやすく取り扱い困難である。また、素材としては鋼線の方が天然繊維や合繊樹脂より切れにくく、寿命も長くなる。
【0048】
なお、前記実施例において画像形成装置は、単一色のトナーを用いてモノクロの画像形成を行うものとして説明したが、各定着装置は、複数色のトナーを使用して画像形成を行うカラー画像形成装置に適用することができる。
【符号の説明】
【0049】
10 画像形成装置
11 読み取りユニット
12 画像形成部
13 自動原稿搬送装置(ADF)
14 原稿排紙トレイ
15〜18 給紙カセット
19 給紙部
20 排紙トレイ
21 原稿台
22 ピックアップローラ
23 原稿搬送ベルト
24 コンタクトガラス
25 装置
26 光源
27 光学系
28 光電変換素子
30 感光体
31 帯電装置
32 ユニット
33 現像装置
34 転写装置
35 クリーニング装置
36 定着装置
37 排出ローラ対
100 定着装置
110 定着ローラ
111 加熱手段
120 加圧ローラ
130 分離装置
130a、130b 支持部材
131a、131b 腕部材
132a、132b 揺動部材
133a、133b 穴形成部
134a、134b 軸孔
135a、135b 溝部
136a、136b ピン
137a、137b ピン
140 線状部材
141a、142b 第1のスプリング
142a、142b 第2のスプリング
144a、144b 隙間調整部材
150 分離装置
160 線状部材

【先行技術文献】
【特許文献】
【0050】
【特許文献1】特開2005−099426公報
【特許文献2】特開2004−271760公報

【特許請求の範囲】
【請求項1】
2つの定着部材で形成されるニップ部に未定着トナー像が形成された記録媒体を通過させて、前記未定着トナー像を加熱および加圧してトナー像を記録媒体に定着する定着装置において、
前記ニップ部から排出されてきた記録媒体を定着部材の表面から分離するため、前記定着部材の表面と通過した記録媒体との間に、前記定着部材の軸線に沿って張り渡された可撓性を備える線状部材と、
前記線状部材の両端に配置され、前記定着部材の記録媒体搬送時の挙動に追従して前記線上部材を揺動可能に支持する一対の支持部材と、を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項2】
前記線状部材が、鋼線を含む金属で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
【請求項3】
前記線上部材が、長辺が前記記録媒体の移動方向に沿い、短辺が前記記録媒体の移動方向と垂直な方向に沿う四角形状の断面を備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の定着装置。
【請求項4】
前記線状部材部材と前記定着部材との間の隙間の寸法を設定する隙間調整部材を備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の定着装置。
【請求項5】
前記支持部材が、前記記録媒体が搬送される領域の外側に配置されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の定着装置。
【請求項6】
前記支持部材が、前記線状部材取り付け用の溝部を備えることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の定着装置。
【請求項7】
請求項1から請求項6のいずれかに記載の定着装置と、前記記録媒体に未定着トナー像を形成するトナー像形成手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2012−189745(P2012−189745A)
【公開日】平成24年10月4日(2012.10.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−52470(P2011−52470)
【出願日】平成23年3月10日(2011.3.10)
【出願人】(000006747)株式会社リコー (37,907)
【Fターム(参考)】