説明

定着装置

【課題】 フィルム加熱方式の定着装置において、ユーザーがジャム処理時に、記録材を記録材搬送方向に対して角度を持った方向に引き抜いた場合、フィルムに定着時よりも大きな寄り力が加わり、フィルムの端部破損が発生する可能性があった。
【解決手段】 規制部材が従来の規制面の形状に加えて、フィルムのラジアル方向でフィルムの端面を含む仮想面との間隔が徐々に大きくなるように、ラジアル方向にも傾斜している形状を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真方式の複写機・プリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置に関する。
【背景技術】
【0002】
複写機やプリンタ等の画像形成装置に用いる定着装置として、クイックスタートや省エネルギーの観点で有利なフィルム加熱方式の定着装置が用いられることがある。
【0003】
上記の定着装置は、耐熱性フィルム(以下、フィルム)と、ヒータと、フィルムを介してヒータと共にニップ部を形成する加圧部材と、を有する。そのニップ部で未定着トナー像を担持した記録材を搬送しながら加熱することによって、トナー像を記録材に定着させる。
【0004】
このフィルム加熱方式においては、フィルムと加圧部材の位置精度のばらつきなどによって、フィルムが記録材搬送方向に直交する方向に寄ってしまう現象(以下、フィルムの寄り)が発生することがある。このフィルムの寄りの対策として、フィルムの端部を規制部材で規制する方法が用いられている。
【0005】
しかしながら、フィルムの端部を規制部材で規制すると、フィルムの寄り力によってフィルムの端部が折れ、シワおよび亀裂(以下「フィルム端部破損)と称する)が生じる場合がある。
【0006】
そこで、規制部材がニップ部直後にフィルムの移動方向下流側に向けてフィルムの長手方向に対し垂直な仮想面との間隔が徐々に小さくなる規制面と、この規制面に続くフィルムの長手方向に対し垂直な規制面と、を有するものが特許文献1に開示されている。上記の規制部材でフィルム端部は、フィルムの寄り力の反力を規制面から徐々に受けることでフィルム端部破損の抑制を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平5−208750号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、上記の構成は、定着装置におけるジャム処理時に、ユーザーが記録材をニップ部から引き抜く際にフィルムに作用する寄り力によって発生するフィルム端部破損を抑制するには十分ではない可能性があった。
【0009】
なぜなら、ジャム処理時のフィルムの寄り力の大きさは、ユーザーが記録材をニップ部から引き抜く力や、引き抜く角度によって左右され、定着時よりも大きい寄り力が発生する可能性があるからである。
【0010】
上記のような状況を鑑み、本発明の目的は、フィルム加熱方式の定着装置において、ジャム処理時に、フィルムに定着時よりも大きな寄り力が発生した場合でも、フィルム端部破損を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記の課題を解決するため、本願発明は、筒状のフィルムと、前記フィルムの内周面と接触するニップ形成部材と、前記フィルムを介して前記ニップ形成部材と共にニップ部を形成する加圧部材と、回転する前記フィルムの端面が前記ニップ部の出口の直後から前記端面との間隔が前記フィルムの回転方向で徐々に小さくなる第1の規制面と、前記回転方向で前記第1の規制面と連続した面であり、前記端面の平行な領域を有する第2の規制面と、を有し、前記フィルムの記録材搬送方向に直交する方向の移動を規制する規制部材と、を有し、前記ニップ部でトナー像を担持した記録材を搬送しながら加熱し、前記トナー像を記録材に定着する定着装置において、前記第1の規制面は、前記フィルムのラジアル方向で前記端面を含む仮想面との間隔が徐々に大きくなるように、前記ラジアル方向にも傾斜していることを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、ジャム処理時にフィルムに定着時よりも大きい寄り力が発生した場合でも、フィルム端部破損を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】従来の定着装置のフィルムの母線に垂直な断面を表した図である。
【図2】従来の定着装置の記録材搬送方向に直交する方向の様子がわかる概略図である。
【図3】(a)従来の規制部材の規制面18aとフィルムの母線がなす角度θを示した図である。(b)定着時にフィルムに加わる寄り力の方向を表した図である。(c)従来の規制部材の斜視図である。
【図4】ジャム処理時にフィルムに加わる引き抜き力及び寄り力の大きさと方向を表した図である。
【図5】(a)従来の定着装置のフィルムの母線に垂直な断面を表した図である。(b)〜(g)従来の定着装置におけるフィルムの端部と規制部材の接触でフィルム端部がフィルムの内周面側に曲げられる状態を表した図である。
【図6】(a)従来の定着装置のフィルムの母線に垂直な断面を表した図である。(b)〜(e)従来の定着装置におけるフィルムの端部と規制部材の接触でフィルム端部がフィルムの外周面側に曲げられる状態を表した図である。
【図7】(a)従来の定着装置のフィルムの母線に垂直な断面を表した図である。(b)〜(d) 従来の定着装置におけるフィルムの端部と規制部材の接触でフィルム端部がフィルムの内周面側と外周面側に曲げられる状態を表した図である。
【図8】(a)実施例1に係る規制部材の斜視図である。(b)実施例1に係る定着装置のフィルムの母線方向の断面図である。(c)実施例1に係る規制部材の規制面19bとフィルムの母線とのなす角度θを示す図である。(d)実施例1に係る規制部材の辺1と規制部材のフィルムの母線と平行な任意断面の断面線と、なす角βを示す図である。(e)実施例1に係る規制面がメッシュ表示された図である。
【図9】(a)〜(e)実施例1に係る定着装置におけるフィルム端部と規制部材の接触状態を表した図である。
【図10】実施例2に係る規制部材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
(実施例1)
実施例1の定着装置について説明する前に、従来の定着装置の構成、及び、課題を図1及び図2に基づいて説明する。図1は従来の定着装置のフィルムの母線に垂直な断面を表した図であり、図2は従来の定着装置の記録材搬送方向に直交する方向の様子を表した概略図である。
【0015】
筒状のフィルム12は耐熱性を有する単層フィルム、又は、所望の表面処理やラミネート処理をした複合層フィルムである。例えば、単層フィルムの材質としては、耐熱処理をした約50μmのポリエステル(PET)やポリイミド(PI)がある。また、複合層フィルムの材質としては、前記フィルム面に、更に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(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)で離型層を付与したものがある。
【0016】
ニップ形成部材としての平板状のヒータ15は、その一面をヒータホルダ13に保持され、ヒータホルダ13に保持される面と反対側の面は、フィルム12の内周面と接触してフィルム12を加熱する。ヒータ15のフィルム12と接触する面上にはスクリーン印刷等で形成された銀パラジウム等の線状または細帯状の発熱抵抗体が設けられている。
【0017】
加圧部材としての加圧ローラ14は、フィルム12を介してヒータ15と共にニップ部Nを形成する。加圧ローラ14は、駆動源(不図示)からの駆動力で回転し、ニップ部Nにおける摩擦力でフィルム12を回転させる。図2に示すように、ニップ部Nにおいて、ヒータ15は加圧バネ16a及び16bにより補強板17及びヒータホルダ13を介して、フィルム12を挟んで加圧ローラ14に所定の当接圧で押圧されている。そのニップ部Nでトナー像が担持された記録材を搬送しながら加圧及び加熱してトナー像を記録材に定着する。
【0018】
従来の規制部材18は、定着時にフィルム12が記録材搬送方向に直交する方向に移動する力(以下、寄り力)を受けて移動するのを規制するためのものである。
【0019】
次に、図3を用いて、規制部材18の構成ついて詳しく説明する。図3(a)は従来の定着装置の記録材搬送方向と直交する方向の様子がわかる図である。規制部材18は、静止状態のフィルム12の母線となす角θが90度よりも小さい規制面18bを有している。規制面18bは、フィルム回転方向でニップ部の出口の直後から、回転するフィルム12の端面を徐々に規制するように、フィルム12の端面との間隔が徐々に小さくなる規制面である。更に、規制部材18は、規制面18bから連続した面で、フィルムの端面と平行な面である規制面18aを有している。
【0020】
ここで、フィルム12の寄り力について説明する。図3(b)は、フィルム12に寄り力が発生した際のフィルム12の状態を示す。フィルム12の寄り力は、フィルム12、ヒータ15、又は、加圧ローラ14などの部品精度又は位置精度のばらつきで、記録材搬送方向に直交する方向でフィルム12の搬送力の差が生じて引き起こされる。その時のフィルム12の状態は、図3(b)のようになる。前述したフィルム12の搬送力の差によって、フィルム12の母線が規制部材18に対してα°傾くとすると、フィルム12は加圧ローラ14によって記録材搬送方向に摩擦力Fを受けるので、フィルム12の寄り力は、Fsinα°で表される。フィルム12の搬送力となる摩擦力Fが大きい程、フィルム12の寄り力は大きくなる。回転するフィルム12の端面は、フィルム回転方向でニップ部の出口近傍から出口直後の規制面にかけてフィルムを記録材搬送方向に直交する方向に急に規制されると、ダメージを受けやすいという課題がある。
【0021】
この課題を解決するために、規制部材18は、ニップ部のフィルム12の出口の直後にフィルム12の回転方向で回転するフィルム12の端面が徐々に規制されるように、フィルム12の端面との間隙が徐々に小さくなる規制面18bを設けている。従って、ニップ部のフィルム12の出口の直後からフィルム12の端面は寄り力に抗する反力を規制面18bより徐々に受けるため、上記課題は解決される。
【0022】
次に、ニップ部に記録材2を挟持したまま装置が停止してしまうジャム時に、ユーザーが記録材搬送方向でニップ部の下流(フィルム回転方向でフィルム12の出口)側から記録材2を引き抜くジャム処理を行う場合について説明する。記録材搬送方向に対して平行な方向に記録材を引き抜いた場合、フィルム12に寄り力は発生しない。しかしながら、記録材2を記録材搬送方向に対して角度を持った方向に引き抜いた場合、フィルム12に定着時よりも大きい寄り力が発生することがある。
【0023】
特に、ユーザーがニップ部の圧力を解除せずに、ジャム処理を行った(記録材2を記録材搬送方向に対して角度を持った方向に引き抜いた)場合、記録材とフィルム12の摩擦力が大きくなるので、フィルムの寄り力は大きくなる。
【0024】
記録材搬送方向でニップ部の下流側から記録材搬送方向に対して角度γを持った方向に記録材2を引き抜いた場合の模式図を図4(a)に示す。引き抜き力Fp(フィルム12が記録材から受ける摩擦力)で記録材2を引き抜いた場合、寄り力は引き抜き力Fpの記録材搬送方向に直交する方向の分力であるFjである。ジャム処理時の寄り力Fjは、引き抜き力Fpと角度γの大きさによって変わるため、これらの値次第で、定着時の寄り力よりも大きくなる場合がある。
【0025】
フィルム12の寄り力Fjが大きい程、フィルム12の端面は規制部材18の規制面18a及び18bにより強く当たることになる。そのため、寄り力Fjがフィルム12の曲げ剛性を上回り、フィルム12の端部が曲がってしまうことがある。フィルム12の端部の曲がり方としては、フィルム12の内周側もしくは外周側に曲がる、又は、フィルム12の端部の一周で内周側と外周側に曲がる部分が混在する場合がある。
【0026】
フィルム12の端部が規制部材18との接触でフィルム12の内周面側に曲がる場合について図5を用いて説明する。図5(a)は従来の定着装置のフィルム12の母線に垂直な断面を表した図である。また、図5(b)及び図5(c)は規制面18aにおける断面(S1−S1)を表した図であり、図5(d)及び図5(e)は規制面18bにおける断面(S2−S2)を表した図である。図5(g)はニップ部における断面(S3−S3)を表した図である。
【0027】
理想的には図5(b)のように、フィルム12の端面と規制面18aが平行な状態で接触するのが望ましい。しかしながら、実際には、フィルム12や規制部材18の位置精度や部品精度等によって、図5(c)のように、フィルム12の端面と規制面18aは平行にならず、フィルム12の内周面側に曲がる方向に抗力を受ける場合がある。ジャム処理時の寄り力がフィルム12の曲げ剛性を上回ると、規制面18aに接触するフィルム12の端部がフィルム12の内周面側に曲げられる。そうなると、フィルム12は寄り力によって更に矢印方向に移動し、フィルム12の端部は規制面18bに接触する(図5(d))。フィルム12の端部は、規制面18aでフィルム12の内周面側に曲げられると、それにつられて規制面18bと接触しているフィルム12の端部もフィルム12の内周面側に曲がりやすくなる(図5(e))。フィルム12の端部でフィルム12の内周面側に曲がった部分は、図5(f)のように、最大で180度曲がった状態になる場合がある。
【0028】
一方、図5(g)に示すように、180度曲がったフィルム12の端部でも、ニップ部の入口に入る前に元に戻る。なぜなら、フィルム12の端部の変形は弾性変形であり、ニップ部の近傍は前述したように、フィルム12の端部を規制する規制面はないので、フィルム12の端部には元に戻る力が働くからである。
【0029】
以上説明したように、フィルム12の端部は回転方向で、規制面18a及び18bでフィルム12の内周面側に曲げられて、ニップ部近傍で元に戻され、この繰り返しで疲労破壊しやすくなる。
【0030】
また、前述したフィルム12の端部がフィルム12の内周面側に曲げられる場合と同じメカニズムによって、フィルム12の端部がフィルム12の外周面側に曲げられる場合もある(図6(a)〜(e))。詳細な説明は、前述したフィルム12の端部がフィルム12の内周面側に曲げられる場合と同じなので省略する。
【0031】
フィルム12の端部が規制面18a又は18bによって曲げられる最大角度については、フィルム12が内周面側に曲げられた場合が180度であるのに対し、外周面側に曲げられた場合は最大90度である(図6(d))。従って、フィルム12の端部がフィルム12の外周面側に曲げられる場合は、フィルム12の内周面側に曲げられるよりも、フィルム12のダメージが小さく、フィルム端部破損が発生し難くなる。
【0032】
次に、フィルム12の端部が規制部材18と接触することで、フィルム12の端部においてフィルム12の内周面側に曲がる箇所と外周面側に曲がる箇所が混在する場合について、図7を用いて説明する。図7(a)は定着装置のフィルム12の母線に垂直な断面を表した図である。また、図7(b)は規制面18aにおける断面(S1−S1)を表した図であり、図7(d)は規制面18bにおける断面(S2−S2)を表した図である。フィルム12の端部の規制面18a及び18bに接触する部分で、フィルム12の端部がフィルム12の外周面側に曲げられる力が働いたとする。フィルム12の端部がフィルム12の外周面側に曲げられたとしても、フィルム12の外周は一定であるため、フィルム12は、図7(c)のように通常時(破線)よりも記録材搬送方向に長い楕円形状となる。そうすると、フィルム回転方向でニップ部の出口の直後において、フィルム12の張力によって、フィルム12の端部をフィルム12の内周面側に曲げようとする力が働く場合がある。そのため、フィルム12の端部が一周の中でフィルム12の外周面側に曲げられる部分と内周面側に曲げられる部分が混在することになる。その結果、フィルム12の端部が曲げられる方向が切り替わる箇所でせん断力が働き、フィルム端部はより破損しやすくなる。
【0033】
従来の規制部材18を有した定着装置が前述したような課題を有していることを踏まえて、実施例1の規制部材19を有した定着装置について図8及び図9を用いて説明する。前述した従来の定着装置と同じ構成の部分は、説明を省略する。
【0034】
図8(a)は実施例1の規制部材19の斜視図であり、図8(b)は実施例1に係る定着装置のフィルム12の母線に垂直な断面を表した図である。図8(c)は実施例1に係る定着装置の記録材搬送方向に直交する方向の様子を表した図である。図8(d)は規制面19bの断面(S5−S5)を表したである。図8(e)は、実施例1の特徴である規制面19bの形状をわかりやすくするために規制面19bをメッシュ表示した図である。図9(a)〜(f)はジャム処理時のフィルム12の挙動を示す図である。
【0035】
規制部材19の第1の規制面としての規制面19aは、フィルム12の端面と平行な領域を有する面である。規制部材19の第2の規制面としての規制面19bは、ニップ部のフィルム12の出口の直後にフィルム12の回転方向でフィルム12の端面を徐々に規制するようにフィルム12の端面との間隙が徐々に小さくなる形状を有する。図8(c)に示すように、規制面19bと静止状態のフィルム12の母線がなす角θは、90度よりも小さい。ここまでの構成は、前述した従来の規制部材18と同じである。実施例1の規制部材19の規制面19bは、更に、フィルム12のラジアル方向でフィルム12の端面を含む仮想面との間隔が徐々に広くなる形状も有している(図8(e)のメッシュ表示された部分)。フィルム回転方向の下流側にある辺1は規制面19aの面上にあり、規制面19bのフィルム12の母線と平行な任意の断面上の断面線と、辺1と、のなす角βが0より大きくなるようにしている(図8(d))。また、規制面19bの導入部である辺2はフィルム回転方向でニップ部の出口に可能な限り近い位置に配置して、フィルム12の端部が内側に曲げられるきっかけを与えないようにしている(図8(b))。
【0036】
この規制面19bは、フィルム12に大きな寄り力が加わった時に、フィルム12の端部が規制面19bから受ける抗力によって曲げられる方向を、常にフィルム12の外周面側にするためのものである。フィルム12の端部が曲げられる方向が規制面19bによって常にフィルム12の外周面側になるメカニズムと、フィルム端部破損が発生し難くなる理由について説明する。
【0037】
ジャム処理によりフィルム12に寄り力が発生した直後は、図9(b)又は(c)に示すようにフィルム12の端部は規制面19aと接触し、フィルム12の内周面側又は外周面側に曲げられる場合がある。そうすると、図5(d)で説明した従来構成の定着装置と同じく、フィルム12の端面は規制面19bに接触する。規制面19bはフィルム12の端面を含む仮想面(又は規制面19a)に対してβの角度をもっているので、フィルム12はその端面を外側に曲げられる力(規制面19bの垂直抗力FNの分力FNsinβ)を受ける(図9(b))。規制面19aで図9(c)のようにフィルム12の端部がフィルム12の外周面側に曲げられている場合は、規制面19bでも外周面側に曲げられやすい。従って、フィルム12の端部は全周でフィルム12の外周面側に曲がった状態になる。次に、規制面19aでフィルム12の端部が図9(b)のようにフィルム12の内周面側に曲げられている場合について説明する。フィルム12の端部が規制面19bに接触すると、フィルム12の端部にはFNsinβの力が働き、フィルム12の外周面側に曲げられる(図9(e))。また、ジャム処理の間、記録材を引き抜かれる方向が変わらない限り、フィルム12に寄り力が加わり続ける。従って、ニップ部でフィルム12の外周面側に曲げられていたフィルム12の端部は、前述したようにニップ部に入ると元に戻るものの、ニップ部から出た直後に、フィルム12の端面は規制面19bと接触して再び外側に曲げられることになる。
【0038】
また、フィルム12の端部が一周の中でフィルム12の外周面側に曲げられる部分と内周面側に曲げられる部分が混在する場合について説明する。そのような場合であっても、規制面19bが規制面19aに対して角度β傾いているため、図9(e)のように、フィルム12の端部をフィルム12の外周面側に曲げる力(FNsinβ)が加わり、フィルム12の端部は外周面側に曲げられる(破線)。従って、フィルム12の端部全周においてフィルム12の端部が曲げられる方向をフィルム12の外周面側にすることができる。そうすることで、フィルム端部が曲げられる角度は最大90度となり、最大180度の曲げが繰り返される可能性のある従来の定着装置よりも、フィルム端部破損を抑制することができる。
【0039】
従って、実施例1によると、ジャム処理時にフィルム12に定着時よりも大きい寄り力が加わった場合でも、フィルム端部破損を抑制する効果がある。
【0040】
尚、実施例1では、熱源として、フィルムの内周面と接触してフィルムを加熱するヒータを用いた。しかしながら、実施例1は、フィルムに内包されたハロゲンヒータでフィルムの内周面と接触するニップ形成部材を加熱する、又は、直接フィルム内面を加熱する構成でも適用できる。
【0041】
(実施例2)
実施例2について図10に基づいて説明する。なお、実施例は、規制部材20以外については実施例1と共通のため説明を省略する。
【0042】
図10は、実施例2の規制部材20の規制面20b及び規制面20dについて、形状をわかりやすくするためにメッシュ表示した図である。
【0043】
規制部材20のうち第1の規制面としての規制面20a及び第2の規制面としての20bについては、それぞれ実施例1の規制面19a及び19bと同じであるので、説明を省略する。実施例2において実施例1と異なる部分は、規制部材20の定着時のフィルム回転方向でニップ部の入口側(記録材搬送方向で上流側)にも第3の規制面としての規制面20dが設けられている部分である。規制面20dは、フィルムの回転方向で規制面20aと連続した面であり、フィルム回転方向でニップ部の入口の直前にかけて、フィルムの端面の規制が徐々に緩和されるように、前記端面との間隔が徐々に大きくなる面である。更に規制面20dはフィルムのラジアル方向でフィルムの端面を含む仮想面との間隔が徐々に大きくなるように、ラジアル方向にも傾斜している。
【0044】
ここで、規制面20dの役割について説明する。ユーザーは、ジャム処理時に、常に定着装置の記録材搬送方向でニップ部の下流側から記録材を引き抜くとは限らず、記録材搬送方向でニップ部の上流側から記録材を引き抜く場合も考えられる。記録材搬送方向でニップ部の上流側から記録材を引き抜いた場合には、フィルムの回転方向は、定着時のフィルム回転方向と逆になる。つまり、定着時に対してニップ部の入口と出口が逆になるのである。従って、フィルムの回転方向によらず、フィルム回転方向でニップ部の出口の直後に実施例1の規制面19bを設ける必要があった。
【0045】
従って、実施例2は、規制面20b及び20dをそれぞれ記録材搬送方向でニップ部の下流側及び上流側の両方に設けることで、記録材がニップ部から引き抜かれる方向によらず、フィルムの端部破壊を抑制することができるという効果がある。
【符号の説明】
【0046】
12 フィルム
13 フィルムガイド
14 加圧ローラ
15 ヒータ
16 加圧バネ
17 補強板
18 従来の規制部材
18a 従来の規制部材の第1の規制面
18b 綬来の規制部材の第2の規制面
19 実施例1の規制部材
19a 実施例1の第1の規制面
19b 実施例1の第2の規制面
20 実施例2の規制部材
20a 実施例2の第1の規制面
20b 実施例2の第2の規制面
20d 実施例2の第3の規制面

【特許請求の範囲】
【請求項1】
筒状のフィルムと、
前記フィルムの内周面と接触するニップ形成部材と、
前記フィルムを介して前記ニップ形成部材と共にニップ部を形成する加圧部材と、
回転する前記フィルムの端面が前記ニップ部の出口の直後から徐々に規制されるように、前記端面との間隔が前記フィルムの回転方向で徐々に小さくなる第1の規制面と、前記回転方向で前記第1の規制面と連続した面であり、前記端面と平行な領域を有する第2の規制面と、を有し、前記フィルムの記録材搬送方向に直交する方向の移動を規制する規制部材と、
を有し、前記ニップ部でトナー像を担持した記録材を搬送しながら加熱し、前記トナー像を記録材に定着する定着装置において、
前記第1の規制面は、前記フィルムのラジアル方向で前記端面を含む仮想面との間隔が徐々に大きくなるように、前記ラジアル方向にも傾斜していることを特徴とする定着装置。
【請求項2】
前記規制部材は、前記フィルムの回転方向で前記第2の規制面と連続した面であり、前記ニップ部の入口の直前にかけて、前記端面の規制が徐々に緩和されるように、前記端面との間隔が徐々に大きくなる第3の規制面を有し、
前記第3の規制面は、前記フィルムのラジアル方向で前記端面を含む仮想面との間隔が徐々に大きくなるように、前記ラジアル方向にも傾斜し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】
前記ニップ形成部材は、ヒータであることを特徴とする請求項1又は2に記載の定着装置。

【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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【図10】
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