(57)【要約】【課題】分離部材との接触による加熱部材の摩耗の影響を低減できる定着装置を提供する。【解決手段】定着装置は、用紙に転写されたトナーを加熱する加熱部材２１と、前記加熱部材２１との間に、トナーが加圧される加圧領域を形成する加圧部材と、前記加熱部材２１の外周面に接触して、前記加圧領域を搬送された用紙を前記加熱部材２１から分離する分離部材３１と、を備える。前記加熱部材２１は、前記分離部材３１との接触領域２１ｘの外径が、該接触領域２１ｘ以外の非接触領域２１ｙの外径よりも大きい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙に転写されたトナーを加熱する加熱部材と、
前記加熱部材との間に、トナーが加圧される加圧領域を形成する加圧部材と、
前記加熱部材の外周面に接触して、前記加圧領域を搬送された用紙を前記加熱部材から分離する分離部材と、を備え、
前記加熱部材は、前記分離部材との接触領域の外径が、該接触領域以外の非接触領域の外径よりも大きいことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記接触領域の半径と前記非接触領域の半径との差が５μｍ〜８μｍであ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】
前記加熱部材は、前記外周面に設けられる離型層を有し、
前記離型層は、前記接触領域の厚さが、前記非接触領域の厚さよりも厚くなるように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記分離部材は、用紙の搬送方向と直交する方向に沿った所定の範囲内を往復移動するように設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
用紙にトナー像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部で形成されたトナー像を用紙に定着する請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー像を用紙に定着する定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置には、用紙に転写されたトナー像を加熱及び加圧して用紙に定着する定着装置が備えられている。定着装置は、熱源によって加熱される回転可能な加熱部材と、加熱部材に押し当てられて加圧領域を形成する加圧部材と、を備えている。トナー像が転写された用紙が加圧領域を通過する際に、トナー像が加熱及び加圧されて用紙に定着される。さらに、定着装置は、加熱部材に接触して、加圧領域を通過した用紙を加熱部材から分離する分離部材を備えている。
【０００３】
この分離部材は加熱部材に接触しているため、加熱部材の表面に付着した微小なオフセットトナーが分離部材に融着し、分離部材が接触する部分の加熱部材が、融着したトナーによって削られる。削られた部分の深さが深くなると、定着装置の寿命以前に筋画像が発生する場合がある。この対策として、加熱部材に対する分離部材の接触圧を低下させた場合、特定の用紙の分離不良が発生することがある。また、別の対策として、分離部材を加熱部材の軸方向に往復移動させて、加熱部材と分離部材との接触位置を分散させた場合、ある程度の効果は得られるが、定着装置の寿命までその効果が持続されない。
【０００４】
また、特許文献１には、離型層とプライマー層との間に高硬度の中間層を円周方向に沿って設けた加熱部材を備える定着装置が記載されている。さらに、特許文献２には、分離爪（分離部材）と加熱部材との非接触箇所に当接して、微小オフセットによる付着物を回収する清掃部材を設けた定着装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１２５９４２号公報
【特許文献２】特開２０１３−１１６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載されているように中間層を設ける場合、加熱部材の製造工程が複雑化する。また、中間層を設けることでは離型層の摩耗を低減する効果は期待できない。また、特許文献２に記載されているように清掃部材を設ける場合、新規な部品の追加が必要になるためコストがかかったり清掃部材の制御が複雑化したりする。また、加熱部材の寿命期間内で清掃能力が低下する虞がある。
【０００７】
そこで、本発明は上記事情を考慮し、分離部材との接触による加熱部材の摩耗の影響を低減できる定着装置及びこの定着装置を備えた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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の定着装置は、用紙に転写されたトナーを加熱する加熱部材と、前記加熱部材との間に、トナーが加圧される加圧領域を形成する加圧部材と、前記加熱部材の外周面に接触して、前記加圧領域を搬送された用紙を前記加熱部材から分離する分離部材と、を備え、前記加熱部材は、前記分離部材との接触領域の外径が、該接触領域以外の非接触領域の外径よりも大きいことを特徴とする。
【０００９】
本発明の定着装置において、前記接触領域の半径と前記非接触領域の半径との差が５μｍ〜８μｍであることを特徴としても良い。
【００１０】
本発明の定着装置において、前記加熱部材は、前記外周面に設けられる離型層を有し、前記離型層は、前記接触領域の厚さが、前記非接触領域の厚さよりも厚くなるように形成されていることを特徴としても良い。
【００１１】
本発明の定着装置において、前記分離部材は、用紙の搬送方向と直交する方向に沿った所定の範囲内を往復移動するように設けられていることを特徴としても良い。
【００１２】
本発明の画像形成装置は、用紙にトナー像を形成する画像形成部と、前記画像形成部で形成されたトナー像を用紙に定着する上記のいずれかに記載の定着装置と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、加熱部材が、分離部材との接触領域の外径が非接触領域よりも大きく形成されているので、定着作業後における接触領域の外周面と、非接触領域の外周面との高さの差の絶対値は小さくなる。したがって、分離部材との接触による摩耗によって生じる凹部の深さを浅くすることができ、筋画像の発生を抑制して定着装置を寿命まで使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るプリンターの内部構造を模式的に示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る定着装置を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る定着装置を示す側面図である。
【図４】比較例に係る定着装置における初期状態と耐久試験後の状態との加熱ローラーを示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る定着装置における初期状態と耐久試験後の状態との加熱ローラーを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明の画像形成装置及び定着装置について説明する。
【００１６】
まず、図１を用いて、画像形成装置としてのプリンター１の全体の構成について説明する。図１はプリンター１の内部構造を模式的に示す正面図である。以下、図１における紙面手前側をプリンター１の正面側（前側）とし、左右の向きはプリンター１を正面から見た方向を基準として説明する。各図のＬ及びＲは、それぞれ左方向及び右方向を示す。
【００１７】
プリンター１の装置本体２には、用紙Ｓが収容される給紙カセット３と、給紙カセット３から用紙Ｓを送り出す給紙装置４と、用紙Ｓにトナー像を形成する画像形成部５と、トナー像を用紙Ｓに定着する定着装置６と、用紙Ｓを排紙する排紙装置７と、排紙された用紙Ｓが受け止められる排紙トレイ８と、が備えられている。さらに、装置本体２には、給紙装置４から、画像形成部５と定着装置６とを通って排紙装置７に向かう用紙Ｓの搬送経路１０が形成されている。
【００１８】
給紙装置４によって給紙カセット３から給紙された用紙Ｓは、搬送経路１０に沿って画像形成部５に搬送され、用紙Ｓにトナー像が形成される。用紙Ｓは搬送経路１０に沿って定着装置６に送られ、トナー像が用紙Ｓに定着される。トナー像が定着された用紙Ｓは排紙装置７から排紙トレイ８に排出される。
【００１９】
次に、図２及び図３を参照して、定着装置６について説明する。図２は定着装置６を示す断面図、図３は定着装置６を示す側面図である。なお、図３において分離部材２７と加熱ローラー２１との位置関係は模式的に示されている。
【００２０】
定着装置６は、トナーを加熱する加熱部材としての加熱ローラー２１と、加熱ローラー２１を加熱するハロゲンヒーター２３と、加熱ローラー２１に下方から押し当てられて、トナーが加圧される加圧領域Ｎを形成する加圧部材としての加圧ローラー２５と、加熱ローラー２１に接触して、加圧領域Ｎを通過した用紙Ｓを加熱ローラー２１から分離する分離部材２７と、を備えている。
【００２１】
加熱ローラー２１は、円筒状の芯金２１ａと、芯金２１ａの外周面にプライマー層２１ｂを介して設けられている離型層２１ｃと、を有している。離型層２１ｃは、例えば、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）チューブによって形成される。加熱ローラー２１は、定着ハウジング（図示省略）に、芯金２１ａを中心として回転可能に支持されて、モーター（図示省略）によって駆動されて回転する。
【００２２】
図３に示されるように、加熱ローラー２１は、芯金２１ａの軸方向中央を中心とする中央部（以降、接触領域２１ｘとする）の外径Ｒ１が、接触領域２１ｘ以外の部分（以降、非接触領域２１ｙとする）の外径Ｒ２よりも大きく形成されている。詳細には、芯金２１ａ及びプライマー層２１ｂは軸方向において一定の厚さを有し、離型層２１ｃは、接触領域２１ｘの厚さが、非接触領域２１ｙの厚さよりも厚く形成されている。一例として、接触領域２１ｘの軸方向における長さは７ｍｍであり、接触領域２１ｘの半径（Ｒ１／２）と非接触領域２１ｙの半径（Ｒ２／２）との差Ｔ（離型層２１ｃの厚さの差）は、５μｍ〜８μｍである。
【００２３】
このような離型層２１ｃは、例えば、以下の方法で形成することができる。通常、離型層はスプレーコート法により形成される。スプレーコート法では、プライマー層が形成された芯金を回転させながら、プライマー層の表面の軸方向の一端から他端へ向けて、ノズルを一定の送り速度で軸方向に移動させる。これにより、軸方向において一定の厚さの離型層が形成される。本実施形態では、接触領域２１ｘにおいて、ノズルの送り速度を非接触領域２１ｙよりも遅くすることで、噴射される離型層の材料が多くなり、接触領域２１ｘの厚さが厚くなる。なお、離型層２１ｃは他の方法で形成しても良い。
【００２４】
再度図２を参照して、ハロゲンヒーター２３は、加熱ローラー２１の芯金２１ａの内部に設けられ、加熱ローラー２１の内周面に対して輻射熱を放射して、加熱ローラー２１を加熱する。
【００２５】
加圧ローラー２５は、回転軸と、回転軸の外周面に設けられる弾性層と、弾性層の外周面に接着層を介して設けられる離型層と、を有している。加圧ローラー２５は、定着ハウジングに回転可能に支持されて、下方から加熱ローラー２１に押し当てられている。これにより、加圧ローラー２５と加熱ローラー２１との間に加圧領域Ｎが形成される。
【００２６】
分離部材２７は、分離爪３１と、分離爪３１が支持される稼働軸３３と、分離爪３１と稼働軸３３との間に介装されるねじりコイルバネ３５と、を有している。分離爪３１は、図２に示されるように、先鋭な先端部を有する側面視にて三角形状の部材である。分離爪３１の軸方向における長さ（幅）は、一例として３ｍｍである。図３に示されるように、稼働軸３３の後端は被押圧板３７が固定され、稼働軸３３の前端部には、ストッパー板３９が固定されている。分離爪３１は、被押圧板３７とストッパー板３９との間のほぼ中心で、稼働軸３３に回転可能に支持されている。
【００２７】
ねじりコイルバネ３５は、例えば、自由角度が９０度であり、コイル部は稼働軸３３に挿通され、一方のアーム部は稼働軸３３に固定され、他方のアーム部は分離爪３１に固定されている。ねじりコイルバネ３５は、分離爪３１を稼働軸３４に対して図２の反時計回り方向に付勢している。
【００２８】
図２に示されるように、分離部材２７は、加圧領域Ｎよりも搬送方向の下流側に配置されている。稼働軸３３は、加熱ローラー２１の芯金２１ａと平行な姿勢で、後述するように、軸方向に移動可能に定着ハウジングに支持されている。分離爪３１は、加熱ローラー２１の回転方向に対してカウンター方向から、ねじりコイルバネ３５の付勢力によって加熱ローラー２１の接触領域に下方から押し当てられている。
【００２９】
稼働軸３３の後端部（被押圧板３７よりも前方の部分）と、前端部（ストッパー板３９よりも前方の部分）とは、それぞれ、定着ハウジングの前側板６ａと後側板６ｂとに回転可能に支持されている。
【００３０】
図３に示されるように、被押圧板３７の前方には、稼働軸３３の軸方向と直交する軸を中心として回転するカム５３が設けられている。ストッパー板３９と後側板６ｂとの間にはバネ５５が介装されている。バネ５５はストッパー板３９、すなわち、稼働軸３３を後側板６ｂに対して前方に付勢して、被押圧板３７をカム５３に当接させている。
【００３１】
稼働軸３３は、カム５３の回転及びバネ５５の付勢力によって被押圧板３７が軸方向に押圧されて軸方向に往復移動する。この際、分離爪３１は加熱ローラー２１に接触しながら、芯金２１ａの軸方向中央を中心とする所定の範囲内を往復移動する。分離爪３１の往復移動範囲（分離爪３１が一方向に移動した際の一方側の側縁と他方向に移動した際の他方側の側縁との間の範囲）は、接触領域２１ｘと同じとなっている。なお、分離爪３１の往復移動範囲は、分離爪３１が一方向及び他方向に移動した際に、必ず接触領域２１ｘに接触する範囲内であれば、接触領域２１ｘより広くても良い。
【００３２】
上記構成を有する定着装置６において、加熱ローラー２１を駆動して回転させると、加圧領域Ｎで加熱ローラー２１に押し当てられている加圧ローラー２５が回転して、用紙Ｓが加圧領域Ｎを通って搬送される。加圧領域Ｎを搬送中に、用紙Ｓに転写されたトナー像が加熱及び加圧されて用紙Ｓに定着する。トナーが定着された用紙Ｓは、加圧領域Ｎから搬送経路１０に沿って搬送される。この際、分離部材２７の分離爪３１によって、用紙Ｓが加熱ローラー２１から分離される。
【００３３】
加熱ローラー２１の駆動と同時に、カム５３の駆動モーター６１が駆動されて、分離部材２７の分離爪３１は、接触領域２１ｘ（往復移動範囲）を軸方向（用紙の搬送方向と直交する方向）に往復移動する。これにより、分離爪３１が加熱ローラー２１に接触する位置が、接触領域２１ｘ内を軸方向に分散される。前述のように、分離爪３１の往復移動範囲は接触領域２１ｘと同じであるので、分離爪３１は接触領域２１ｘの側縁に引っ掛からず、円滑に往復移動できる。
【００３４】
定着作業によって離型層２１ｃは用紙との接触によって徐々に摩耗する。さらに、分離爪３１が往復移動することで、接触領域２１ｘは分離爪３１との接触によっても摩耗する。つまり、接触領域２１ｘは非接触領域２１ｙよりも摩耗が進行する。ただし、接触領域２１ｘは非接触領域２１ｙよりも外径が大きいので、一定の定着作業後において、分離爪３１によって摩耗した後の接触領域２１ｘの外周面と、非接触領域２１ｙの外周面との高さの差の絶対値は小さくなる。つまり、摩耗によって生じる凹部の深さを浅くすることができる。
【００３５】
次に、実験例について図４及び図５を参照して説明する。図４は比較例における離型層の摩耗を説明する断面図、図５は本実施例における離型層の摩耗を説明する断面図である。図４、図５の左側の図が初期状態を示し、右側の図が耐久試験後の状態を示す。
【００３６】
まず、図４を参照して、厚さが一定の離型層２１ｃを有する加熱ローラー２１を備える従来の定着装置について説明する。従来の定着装置を所定の実験機に装着して、３００Ｋ（３０万枚）の耐久試験を行った。その結果、離型層２１ｃ全体に、初期外周面に対して用紙との接触による摩耗が生じた。摩耗の深さ（削れ）Ｄ１は２μｍであった。また、接触領域２１ｘでは、初期外周面に対して、用紙及び分離爪３１との接触による摩耗が生じた。摩耗の深さＤ２は１０μｍであった。この摩耗によって、加熱ローラー２１に環状の凹部Ｇが形成された。つまり、耐久試験後の基準面（用紙との接触による摩耗が生じた後の外周面）に対する凹部Ｇの深さＤ３は８μｍとなる。この定着装置において、ハーフ画像を印字した結果、接触領域２１ｘで筋画像が発生した。
【００３７】
一方、接触領域２１ｘの半径が非接触領域２１ｙの半径よりも５μｍ大きい加熱ローラー２１を備える本実施形態の定着装置６を前記と同様の実験機に装着して、３００Ｋの耐久試験を行った。その結果、図５に示されるように、離型層２１ｃ全体に、初期外周面に対して用紙との接触による摩耗が生じた。摩耗の深さＤ１は２μｍであった。また、接触領域２１ｘでは、初期外周面に対して、用紙及び分離爪３１との接触による摩耗が生じた。摩耗の深さＤ２は１０μｍであった。この摩耗によって、加熱ローラー２１に環状の凹部Ｇが形成された。つまり、耐久試験後の基準面（用紙との接触による摩耗が生じた後の外周面）に対する凹部の深さＤ３は３μｍとなる。この定着装置６において、ハーフ画像を印字した結果、接触領域２１ｘでの筋画像は発生しなかった。
【００３８】
さらに、定着装置６の寿命である５００Ｋの耐久試験を行った結果、耐久試験後の基準面に対する凹部の深さは６μｍであったが、ハーフ画像印字時の筋画像は発生しなかった。
【００３９】
上記説明したように、本発明の定着装置６によれば、摩耗の進行の早い接触領域２１ｘの外径が、非接触領域２１ｙよりも大きい。このため、一定の定着作業後における接触領域２１ｘの外周面と、非接触領域２１ｙの外周面との高さの差の絶対値は小さくなる。つまり、分離爪３１との接触による摩耗によって生じる凹部の深さを浅くすることができる。したがって、凹部に起因する筋画像の発生を抑制でき、定着装置６を寿命まで使用することができる。
【００４０】
また、接触領域２１ｘの半径（Ｒ１／２）と非接触領域２１ｙの半径（Ｒ２／２）との差を５μｍ〜８μｍとすることで、初期状態でも筋画像の発生を抑制できる。
【００４１】
また、加熱ローラー２１の外周面には離型層２１ｃが形成されているので、用紙の分離性能を高めることができる。さらに、離型層２１ｃをスプレーコート法で形成する場合は、ノズルの送り速度を遅くするだけの簡易な方法で、接触領域２１ｘを非接触領域２１ｙよりも厚く形成することができる。
【００４２】
さらに、分離部材２７が往復移動することで、分離爪３１と加熱ローラー２１との接触位置が分散されるので、加熱ローラー２１の局所的な摩耗を低減できる。ただし、分離部材３１が往復移動しない定着装置についても本発明を適用できる。
【００４３】
さらに、上記した本発明の実施形態の説明は、本発明に係る定着装置及び画像形成装置における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【００４４】
１  プリンター（画像形成装置）
５  画像形成部
６  定着装置
２１  加熱ローラー（加熱部材）
２１ｃ  離型層
２１ｘ  接触領域
２１ｙ  非接触領域
２５  加圧ローラー（加圧部材）
２７  分離部材
【図１】
2018189893.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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