(57)【要約】【課題】記録媒体を分離する分離板の定着部材への当接部分の分離ギャップを一定に保ち、かつ劣化を防止できる定着装置を提供する。【解決手段】分離板ユニット８には、分離板８ａと定着ベルト２との隙間を確保する回転部材５がある。回転部材５は分離板８ａと同じ熱膨張率の素材で形成し、定着ベルト２の外側に配置する。定着ローラ１は、定着ベルト２のベルト張架部分の弾性層のほか、その外側に同一軸上に当接ローラ１０１が配置され、この部分が回転部材５と一定圧で当接する。複数箇所設けた分離板８ａと定着ベルト２との間で各々の隙間（ギャップ：Ｇ）を調整して設定する。当接ローラ１０１も定着ローラ１と同じ材質または同じ熱膨張係数をもつ素材で構成する。定着ローラ１のゴム硬度の低下を抑えることで、当接ローラ１０１への食込み量を抑え、その結果、分離板８ａのギャップＧの低減を抑える。【選択図】図３
2011191702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に加熱手段を有する加熱ローラと表層が弾性層で構成された定着ローラ、およびこれらに張架された定着ベルト、該定着ベルトを加圧してニップを形成させる加圧ローラ、および前記ニップの出口部に分離手段を有する熱定着装置において、
前記分離手段は、通紙範囲においては前記定着ベルトに非接触であり、かつ非通紙部には位置決めのための当接部を有し、
該当接部は、前記分離手段と等しいかほぼ等しい熱膨張率の素材からなる回転部材である
ことを特徴とする熱定着装置。
【請求項２】
前記回転部材が前記分離部材側にあることを特徴とする請求項１に記載の熱定着装置。
【請求項３】
前記回転部材を当接させる相手側の部材が、前記定着ローラと同軸上に配置されかつ前記定着ベルトの張架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または２に記載の熱定着装置。
【請求項４】
前記回転部材を当接させる相手側の部材が、前記定着ローラと同じ材質または同じ熱膨張部材を有していることを特徴とする請求項３に記載の熱定着装置。
【請求項５】
前記回転部材を当接させる相手側の部材に前記加圧ローラが当接していることを特徴とする請求項３または４の熱定着装置。
【請求項６】
前記加圧ローラにヒートパイプを内蔵していることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の熱定着装置。
【請求項７】
前記請求項１〜６のいずれかの熱定着装置を備えた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、複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはそれらの複合機などの画像形成装置に関し、詳細には、２つの部材の圧接により形成されるニップ部から送出される記録媒体を２つの部材のうち記録媒体の画像面に対向する部材から分離する分離手段を備えた定着装置、及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱定着装置は、内部に熱源を持つ定着手段（ローラやベルト）に加圧ローラを圧接させ、未定着トナー画像の載った転写紙をローラまたはベルトと加圧ローラとのニップ（圧接部位）を通過させる。トナーを転写紙に定着させるものが主で、定着手段とする部材表面はシリコーンゴムやフッ素コートなど、トナー付着防止のための工夫が施されている。しかし、環境、転写紙などの条件によっては、定着ニップを通過した転写紙の先端の分離性が悪い場合に定着分離ジャムといわれる紙詰まりを起こすことがある。
【０００３】
そのため、定着部材の表面には分離手段として当接タイプの分離爪や非接触タイプの分離板が配置されているのが一般的である。前者の場合、定着部材との間で経時的に磨耗が発生して画像スジやオフセット等の異常画像の原因となる場合があり、その解決手段として、後者のような画像領域において定着部材との隙間を設けて分離を行う方法が有効である。
【０００４】
特許文献１には、分離板を非通紙領域で突き当てて定着部材との隙間を得る方法が開示されている。また、特許文献２および特許文献３には、この部分の隙間の精度を維持させる工夫が記されている。しかし、いずれも通紙領域では非接触分離部材を配置しており、その隙間を得るために非通紙領域で定着部材に突き当て部材を当接させて管理している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そのためこれら従来の方式の場合、当接部分の定着部材の経時劣化、例えばローラの硬度低下による当接部材の食込み量の変化（食込み量増大）や、当接部と定着部材間との磨耗によって食込み量が増え、その結果分離板の隙間が小さくなり、通紙領域の分離板が定着ローラや定着ベルトに接触してその表面にキズをつけたりする場合がある。
【０００６】
またこのほか、当接部分の食込み量増大の別の原因としては、定着ベルトの張架による定着部材へのストレスによる劣化（定着ローラの硬度低下）も挙げられる。
【０００７】
そこで本発明は、分離手段において通紙範囲はベルトに非接触とし、非通紙部には位置決めのための当接部を持ちながら分離ギャップを一定に保ち、かつこの当接部分の劣化を防止させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の熱定着装置のうち請求項１に係るものは、内部に加熱手段を有する加熱ローラと表層が弾性層で構成された定着ローラ、およびこれらに張架された定着ベルト、該定着ベルトを加圧してニップを形成させる加圧ローラ、および前記ニップの出口部に分離手段を有する熱定着装置において、前記分離手段は、通紙範囲においては前記定着ベルトに非接触であり、かつ非通紙部には位置決めのための当接部を有し、該当接部は、前記分離手段と等しいかほぼ等しい熱膨張率の素材からなる回転部材であることを特徴とする。
【０００９】
同請求項２に係るものは、請求項１に記載の熱定着装置において、前記回転部材が前記分離部材側にあることを特徴とする。
【００１０】
同請求項３に係るものは、請求項１または２に記載の熱定着装置において、前記回転部材を当接させる相手側の部材が、前記定着ローラと同軸上に配置されかつ前記定着ベルトの張架領域の外側に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
同請求項４に係るものは、請求項１から３のいずれかに記載の熱定着装置において、前記回転部材を当接させる相手側の部材は定着ローラと同じ材質または同じ熱膨張部材を有していることを特徴とする。  
【００１２】
同請求項５に係るものは、請求項３または４の熱定着装置において、前記回転部材を当接させる相手側の部材に前記加圧ローラが当接していることを特徴とする。
【００１３】
同請求項６に係るものは、請求項１から５のいずれかに記載の熱定着装置において、前記加圧ローラにヒートパイプを内蔵していることを特徴とする。
【００１４】
同請求項７に係る画像形成装置は、前記請求項１〜６のいずれかの熱定着装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、分離板が磨耗によって相手部材を傷つけたりすることがなく、相手部材の劣化を防止させるとともに、分離板と相手部材が熱間時でも同じ熱膨張をすることで分離板のギャップを常に一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用し得る画像形成装置の一例を示す概念的断面図
【図２】本発明に係る定着装置の実施例を示す拡大断面図
【図３】分離板ユニットの詳細を示す斜視図（Ａ）と、分離板の斜視図（Ｂ）
【図４】分離板ユニットの配置関係を示す平面図
【図５】当接ローラの詳細を示す断面図
【図６】加圧ローラの断面図
【図７】ヒートパイプの概略構造を示す図
【図８】本発明の構成採用前後の分離板のギャップの値の推移を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、分離手段である分離板の位置決め部分を回転部材とする。このことによって、磨耗により相手部材を傷つけたりすることがなく、相手部材の劣化を防止する。相手部材を、分離板と同じ熱膨張をもつ回転部材で構成することで、熱間時でも同じ熱膨張をさせることができ、それにより分離板のギャップを常時一定に保つことができることが特徴になっている。
【００１８】
また本発明では、前記回転部材が前記分離板側にあるようにすることで、分離板の当接部における回転部材の精度を確保できる。
【００１９】
また本発明では、前記回転部材を当接させる相手側の部材を、前記定着ローラと同軸上に配置し、また前記定着ベルトの張架領域の外側に配置することで、分離板の当接部の相手部材の精度を確保できる。
【００２０】
また本発明では、前記回転部材を当接させる相手側の部材が、前記定着ローラと同じ材質または同じ熱膨張部材を有して構成として、分離板の当接部の相手部材の仕様を規定して、分離部の隙間（ギャップ）の精度の向上を図り得る。
【００２１】
また本発明では、前記回転部材を当接させる相手側の部材に前記加圧ローラが当接しているようにして、分離板の当接部の相手部材の熱膨張の状態を分離部分と同じ状態として分離部の隙間（ギャップ）の精度を確保可能とする。
【００２２】
また本発明では、前記加圧ローラにヒートパイプを内蔵していることにより、分離板の当接部の相手部材の温度を分離板と同じ状態にする。
【００２３】
さらに本発明の画像形成装置は、上述したいずれかの熱定着装置を備え、経時的にも安定した分離ギャップの維持と、定着分離ジャムのない装置を得るものである。
【実施例】
【００２４】
まず、本発明を適用し得る画像形成装置の一例について図１を参照して説明を行う。図１において、１００は画像形成装置本体、２００はそれを載せる給紙テーブル、３００は画像形成装置本体１００上に取り付けるスキャナ、５００はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置である。
【００２５】
画像形成装置本体１００には、潜像担持体としての感光体４０の周囲に帯電、現像、クリーニング等の電子写真プロセスを実行する各手段を備えた画像形成手段１８を、４つ並列にしたタンデム型画像形成装置２０が備えられている。タンデム型画像形成装置２０の上部には、画像情報に基づいて感光体４０をレーザー光により露光し潜像を形成する露光装置２１が設けられている。また、タンデム型画像形成装置２０の各感光体４０と対向する位置には、無端状のベルト部材からなる中間転写ベルト１９が設けられている。中間転写ベルト１９を介して感光体４０と相対する位置には、感光体４０上に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト１０に転写する一次転写手段６２が配置されている。
【００２６】
画像形成手段１８の現像装置４００には、上記のトナーを含んだ現像剤を用いる。現像装置４００は、現像剤担持体が現像剤を担持、搬送して、感光体４０との対向位置において交互電界を印加して感光体４０上の潜像を現像する。交互電界を印加することで現像剤を活性化させ、トナーの帯電量分布をより狭くすることができ、現像性を向上させることができる。
【００２７】
上記の画像形成装置の動作は以下の通りである。
初めに、原稿自動搬送装置５００の原稿台３０上に原稿をセットする、または、原稿自動搬送装置５００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置５００を閉じてそれで押さえる。
【００２８】
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置５００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動して後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、第一走行体３３および第二走行体３４を走行する。そして、第一走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第二走行体３４に向け、第二走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取センサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
【００２９】
また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ１５、１６、１７の１つを回転駆動して他の２つの支持ローラを従動回転し、中間転写ベルト１９を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段１８でその感光体４０を回転して各感光体４０上にそれぞれ、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の単色画像を形成する。そして、中間転写ベルト１９の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト１９上に合成カラー画像を形成する。
【００３０】
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上のシートを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。
【００３１】
そして、中間転写ベルト１９上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１９と二次転写装置２２との間にシートを送り込み、二次転写装置２２で転写してシート上にカラー画像を記録する。
【００３２】
画像転写後のシートは、二次転写装置２２で搬送して熱定着装置２５へと送り込み、熱定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を熱と圧力で定着させた後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上にスタックする。または、シート反転装置２８に入れ、そこで反転させて再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。
【００３３】
一方、画像転写後の中間転写ベルト１９は、中間転写ベルトクリーニング装置２１で、画像転写後に中間転写ベルト１９上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成装置２０による再度の画像形成に備える。
【００３４】
図２は本発明に係る定着装置の実施例を示す拡大断面図である。図１に係る説明と重複する部分もあるが、本実施例の熱定着装置２５は、定着ローラ１とハロゲンヒータ７を有した加熱ローラ３に張架された定着ベルト２を備え、定着ローラ１は定着ベルト２を介してハロゲンヒータ７を有する加圧ローラ４との間で加圧されてニップ部Ｎを形成している。そして、トナーＴを担持したシート（記録媒体：転写紙等種々のシート材）Ｐがこのニップ部Ｎに導かれて加熱・加圧定着される。定着されたシートＰは定着ローラ１側に配置された分離板ユニット８と加圧ローラ４側に配置された分離爪９によって先端部が分離されて次工程に排出される。
【００３５】
加圧ローラ４には離型剤が含浸された塗布ローラ１０が摺接している。この塗布ローラ１０にはクリーニングローラ６が当接している。一方、定着ベルト２は、ポリイミド樹脂からなる、例えば層厚９０μｍのベース層上に、弾性層、離型層が順次積層された多層構造の無端ベルトである（詳細な図示は省略する）。この定着ベルト２の弾性層は、層厚が例えば２００μｍ程度であって、シリコーンゴム、フッ素ゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性材料で形成されている。定着ベルト２の離型層は、例えば層厚が２０μｍ程度であって、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等で形成されている。定着ベルト２の表層に離型層を設けることにより、トナーＴ（トナー像）に対する離型性（剥離性）が確保されることになる。定着ベルト２は、図中の矢印ｘ方向に走行する。
【００３６】
分離板ユニット８には、分離板８ａと定着ベルト２との隙間を確保する為の位置決めのための回転部材５が配置されている。また、この回転部材５は分離板８ａと同じ熱膨張率の素材、例えばポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）等のいずれかあるいは同様の素材でもって形成されている。
【００３７】
図３（Ａ）は分離板ユニット８の詳細を示す斜視図、図３（Ｂ）は分離板の斜視図、図４は分離板ユニット８の配置関係を示す平面図である。分離板ユニット８は、分離板８ａを有し、その先端部は定着ベルト２の表面と隙間を設けられるように配置されている。分離板８ａの下流側（シートＰの搬送方向で）には分離ガイド５５ａおよび分離コロ５５ｂが配置されている。なお図示の分離板８ａは分割タイプであり、通紙範囲において複数個設置されており（図３参照）、各々独立で上述した隙間の設定が可能となっている。隙間の設定は圧縮スプリング５８を調整ビス５９で高さを調整することで分離板８ａの回動支点８ｂを中心に分離板８ａを回転させることにより管理する。なお、回転部材５は、分離板ユニット８の通紙幅方向の両端部に設けてある。
【００３８】
なお回転部材５は、分離板ユニット８の構成の一部であり、定着ベルト２の外側に配置される。一方、定着ローラ１は、定着ベルト２のベルト張架部分の弾性層のほか、その外側に同一軸上に当接ローラ１０１が配置され、この部分が回転部材５と図示しない加圧手段により、一定圧Ｆで当接している。その結果、複数箇所設けられた分離板８ａと定着ベルト２との間で前述の調整手段により各々、隙間（ギャップ：Ｇ）が設定される。
【００３９】
図５は当接ローラ１０１の詳細を示す断面図である。この当接ローラは、弾性部材１０１ｂ、およびその表層に形成された樹脂被覆材１０１ａから構成されている。弾性部材１０１ｂは、例えばソリッドゴムや発泡ゴム製であり、定着ローラ１と同じ材質または同じ熱膨張係数をもつ素材で構成されている。なお、図４で示すように、加圧ローラ４は定着ローラ１およびその両端部の当接ローラ１０１全体に渡って当接するように構成されている。
【００４０】
図６は加圧ローラ４の断面図である。加圧ローラ４は、中空の芯金４ａ内側に突条部を設け、その中にヒートパイプ４ｂが例えば熱拡管により圧入されている。このヒートパイプ４ｂの概略構造を図７に示す。ヒートパイプ４ｂは熱伝導性の高い銅などの真空化された金属パイプ等であり、加圧ローラ４の芯金４ｂに圧入することで、軸方向に均一な温度分布を得ることができる。
【００４１】
図８は本発明の構成採用前後の分離板８ａのギャップの値の推移を示す。図８（Ａ）中の記号ｘの推移は、分離板突き当て部分に対応する定着ローラのゴム硬度の推移を示し、記号○は本発明の実施例に係る分離板８ａを突き当てる部位の当接ローラ１０１のゴム硬度の推移を示す。
【００４２】
図８（Ｂ）に示すように、従来例では、分離板８ａの突き当て部の定着ローラ１への食込みの増加とともに、分離板８ａは定着ベルト２のほうに接近して分離板８ａのギャップＧが小さくなり、ギャップＧ＝０となって定着ベルトに接触してしまうのに対し（記号×を結ぶ線がギャップ０に近づき、最終的に０になっている）、本発明の実施例により定着ローラ１のゴム硬度の低下を抑えることで、当接ローラ１０１への食込み量が抑えられ、その結果分離板８ａのギャップＧの低減が抑えられる。
【符号の説明】
【００４３】
１：定着ローラ
２：定着ベルト
３：加熱ローラ
４：加圧ローラ
４ａ：加圧ローラの芯金
４ｂ：ヒートパイプ
５：回転部材
６：クリーニングローラ
７：ハロゲンヒータ
８：分離板ユニット
８ａ：分離板
８ｂ：分離板の回動支点
９：分離爪
１０：塗布ローラ
２５：熱定着装置
５５ａ：分離ガイド
５５ｂ：分離コロ
５８：圧縮スプリング
５９：調整ビス
１０１：当接ローラ
１０１ｂ：弾性部材
１０１ａ：樹脂被覆材
１０１ｂ：弾性部材
Ｎ：ニップ部
Ｔ：トナー
Ｐ：シート（記録媒体）
Ｇ：ギャップ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４４】
【特許文献１】特開２００９−１２２６３２号公報
【特許文献２】特開２００５−１７３４４７号公報
【特許文献３】特開２００８−２２４８３３号公報
【図１】
2011191702.tif 000003
【図２】
2011191702.tif 000004
【図３】
2011191702.tif 000005
【図４】
2011191702.tif 000006
【図５】
2011191702.tif 000007
【図６】
2011191702.tif 000008
【図７】
2011191702.tif 000009
【図８】
2011191702.tif 000010