(57)【要約】【課題】高画質画像の画質を損ねないような軽荷重で分離爪を定着部材に接触させるとともに、分離爪が簡単に定着部材から大きく引き離されないようにする。【解決手段】分離爪を定着部材に押圧する押圧手段が、分離爪を定着部材に押圧する押圧力を生じ、分離爪の引き離す力が前記分離爪に作用したときに、前記押圧力よりも所定値以上大きい引き離し抵抗力を生ずる。【選択図】図４
2011027954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材上のトナー像を加熱する定着部材と、
該定着部材に記録材を押圧する加圧部材と、
記定着部材に対して変位可能な先端を有し、記録材を前記定着部材から分離する分離爪と、
該分離爪を前記定着部材に押圧する押圧手段とを有し、
該押圧手段は、前記分離爪の先端と前記定着部材の表面との間の距離が所定距離以内にあるときに、前記分離爪を前記定着部材に押圧する押圧力を生ずるとともに、
前記分離爪に対して前記分離爪を前記定着部材から引き離す力が作用したときに、前記分離爪の先端と前記定着部材の表面との間の距離が前記所定距離より大きくなると前記引き離す力に抵抗する引き離し抵抗力を生じ、
前記引き離し抵抗力は前記押圧力よりも所定値以上大きいことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記所定距離は０．５ｍｍ以下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】
前記所定距離は調整可能であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記押圧手段は、少なくとも前記所定距離内で前記分離爪を押圧する第１押圧手段と前記所定距離の外で前記分離爪を押圧する第２押圧手段とを有す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】
前記押圧手段は、ばねを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記押圧手段は、錘を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
前記押圧手段は、スポンジを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項８】
前記押圧手段は、摩擦部材を有す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９】
前記押圧手段は、粘性抵抗体を有す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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真画像形成プロセスに用いられる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真画像形成プロセスにおいては、帯電、露光及び現像を含む工程によりトナー像が像担持体上に形成され、形成されたトナー像が前記像担持体から記録材に転写される。
【０００３】
転写されたトナー像は定着装置により、加熱されて記録材に定着される。
【０００４】
定着装置においては、画像を形成するトナーが溶融した状態で記録材と定着部材との間に介在するために、トナーが接着剤として作用し記録材が定着部材から分離し難いという問題がある。分離爪は接着する傾向がある記録材を定着部材から分離する手段として用いられる。分離爪の分離性能を良くするには、分離爪の先端が定着部材の表面に確実に接触し、分離爪が定着部材と記録材との間に入ることが必要である。しかしながら、分離爪の先端が定着部材に強く接触すると定着部材の表面を傷つけるという新たな問題が発生する。
【０００５】
このように、分離爪には記録材を確実に分離するという性能と定着部材の表面を傷つけないことが要求される。
【０００６】
これらの要求を満たすために従来から種々の工夫があった。
【０００７】
特許文献１では、分離爪の先端部の腹に凸部材を設け、凸部材が定着部材に接触することにより、分離爪の先端縁が定着部材を傷つけるのを防止している。
【０００８】
特許文献２では、分離爪の支持するホルダーにコロを設け、コロが定着部材の表面に接触することにより、分離爪の先端の位置規制を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−１０７９７８号公報
【特許文献２】特開２００７−３３４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
カラー画像など高画質画像においては画像の表面が均一であることが要求され、表面に微細な凹凸がある画像などは不良画像とされる。したがって、分離爪の接触により定着部材の表面に僅かな凹凸が形成されることも避ける必要がある。
【００１１】
特許文献１、２では、分離爪がばねの弾力により定着部材表面に接触しているが、一定の弾力による接触であるために、定着部材の表面に分離爪による摩耗跡の形成が避けられない。摩耗跡が形成されない程度に分離爪を接触させる弾力を低くすると、分離性能が低下する。
【００１２】
本発明は、分離爪におけるこのような問題を解決し、画質の低下を起こすことなく、確実に記録材を定着部材から分離し、安定して作動する定着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】
前記目的は下記の発明により達成される。
【００１４】
１．記録材上のトナー像を加熱する定着部材と、
該定着部材に記録材を押圧する加圧部材と、
記定着部材に対して変位可能な先端を有し、記録材を前記定着部材から分離する分離爪と、
該分離爪を前記定着部材に押圧する押圧手段とを有し、
該押圧手段は、前記分離爪の先端と前記定着部材の表面との間の距離が所定距離以内にあるときに、前記分離爪を前記定着部材に押圧する押圧力を生ずるとともに、
前記分離爪に対して前記分離爪を前記定着部材から引き離す力が作用したときに、前記分離爪の先端と前記定着部材の表面との間の距離が前記所定距離より大きくなると前記引き離す力に抵抗する引き離し抵抗力を生じ、
前記引き離し抵抗力は前記押圧力よりも所定値以上大きいことを特徴とする定着装置。
【００１５】
２．前記所定距離は０．５ｍｍ以下であることを特徴とする前記１に記載の定着装置。
【００１６】
３．前記所定距離は調整可能であることを特徴とする前記１又は前記２に記載の定着装置。
【００１７】
４．前記押圧手段は、少なくとも前記所定距離内で前記分離爪を押圧する第１押圧手段と前記所定距離の外で前記分離爪を押圧する第２押圧手段とを有することを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【００１８】
５．前記押圧手段は、ばねを有することを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
【００１９】
６．前記押圧手段は、錘を有することを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の定着装置。
【００２０】
７．前記押圧手段は、スポンジを有することを特徴とする前記１〜６のいずれか１項に記載の定着装置。
【００２１】
８．前記押圧手段は、摩擦部材を有することを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【００２２】
９．前記押圧手段は、粘性抵抗体を有することを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、通常の状態では、分離爪は小さい押圧力で定着部材に接触している。したがって、分離爪により定着部材表面に傷ができることが防止される。
【００２４】
そして、分離爪に対して、その先端を定着部材から引き離す力が作用したときに、引き離しに対する抵抗が急激に増大する。
【００２５】
したがって、分離爪に引き離し力が加えられた場合でも、該引き離し力が引き離し抵抗力以下であれば、分離爪が定着部材から引き離されることはない。即ち、分離爪が軽圧接していても、簡単に定着部材から離れることはない。これによって、確実な分離性能が安定して維持される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態に係る定着装置を示す図である。
【図２】加熱ローラと分離爪との間の距離を説明するための図である。
【図３】押圧手段の荷重の、分離爪の先端と加熱ローラの表面との間の距離に対応した変化を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態に係る定着装置の第１例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る定着装置の第２例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る定着装置の第３例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る定着装置の第４例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下図示の実施の形態に基づいて本発明を説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。
【００２８】
図１は本発明の実施の形態に係る定着装置の全体構成を示す図である。
【００２９】
定着装置１は、定着部材としての加熱ローラ１０、加圧部材としての加圧ローラ１１及び熱源としてのハロゲンランプ１２を備えている。
【００３０】
加圧ローラ１１は加熱ローラ１０に圧接し、ハロゲンランプ１２は加熱ローラ１０の内部に設けられ加熱ローラ１０を加熱する。
【００３１】
加熱ローラ１０と加圧ローラ１１との間にニップ部を形成し、ニップ部を通過する記録材Ｓに対して熱と圧力とを加えることにより、記録材Ｓ上のトナー像が定着される。即ち、矢印で示すように搬送される記録材Ｓは未定着のトナー像Ｔをその上面に担持してニップ部を通過し、通過時にトナー像が過熱・加圧されて定着される。
【００３２】
加熱ローラ１０は、金属材料、例えばアルミからなる肉厚５〜２０ｍｍ程度の円筒状の金属パイプ１０Ａ、前記金属パイプ１０Ａの外周面に、例えばシリコンゴムからなる厚さ０．５〜２ｍｍ程度の肉厚で、ゴム硬度が１０Ｈｓ〜５０Ｈｓ（ＪＩＳ、Ａゴム硬度）の弾性層１０Ｂ及び、弾性層１０Ｂの上に形成された厚さ５〜３０μｍ程度のＰＦＡ等の離型性材料からなる表面層１０Ｃからなり、外径５０〜８０ｍｍ程度のローラである。
【００３３】
加熱ローラ１０は、画像形成装置本体からのメイン駆動部からカップリング等を介して駆動される。
【００３４】
加圧ローラ１１は、例えば鉄材を用いた、肉厚５〜１０ｍｍ程度の円筒状の金属パイプ１１Ａ、該金属パイプ１１Ａの外周面に、例えばシリコンゴムを用い、厚さ３〜１５ｍｍ厚の肉厚で、ゴム硬度が３０Ｈｓ〜５０Ｈｓ（ＪＩＳ、Ａゴム硬度）の弾性層１１Ｂ及び、弾性層１１Ｂ上に形成され、厚さ１５〜１００μｍ程度のＰＦＡ等の離型性材料からなる表面層１１Ｃからなり、外径５０〜８０ｍｍ程度のローラである。
【００３５】
加圧ローラ１１は、加熱ローラ１０に従動回転する。
【００３６】
１３は加熱ローラ表面をクリーニングするクリーニングウェブ、１３Ａはクリーニングウェブ１３を加熱ローラ１０に押圧する押圧ローラ、１４は、定着装置に記録材Ｓを案内する進入ガイド、１５は定着装置１から記録材Ｓを排出する排紙ローラ、１６は排紙ガイド、２０は記録材Ｓを加熱ローラ１０から分離する分離爪である。分離爪２０はその基部で、軸２０Ａを中心に回転可能であり、押圧手段により分離爪２０の先端が加熱ローラ１０に圧接している。
【００３７】
図１〜３を用いて、本発明の実施の形態にかかる定着装置における分離爪の作用を説明する。図２は本発明の実施の形態における分離爪２０の模式図、図３は分離爪２０の先端２０Ｂと加熱ローラ１０の表面間の距離Ｄが変化したときに、押圧手段が発生する荷重の変化を示す。
【００３８】
分離爪２０は、押圧手段（後に説明）の押圧による押圧力で加熱ローラ１０の表面に接触している。記録材Ｓが加熱ローラ１０と加圧ローラ１１とにより形成されるニップ部を通過すると、分離爪２０の先端２０Ｂが加熱ローラ１０と記録材Ｓの間に進入して記録材Ｓを加熱ローラ１０から分離する。なお、ジャム等により、分離爪２０に対してこれを加熱ローラ１０から大きく引き離す力が作用したときには、分離爪２０は加熱ローラ１０から大きく離れて、分離作用のない位置に退避する。
【００３９】
図３は押圧手段の荷重の変化を示す。図３において、横軸は、分離爪２０の先端２０Ｂと加熱ローラ１０の表面間の距離Ｄ〔図２（ａ）参照〕である。なお、距離Ｄは、加熱ローラ１０の表面と先端２０Ｂとの最短距離である。縦軸は押圧手段の荷重Ｆである。荷重Ｆは、分離爪２０が加熱ローラ１０に接触している（Ｄ＝０）状態では、分離爪２０を加熱ローラ１０に押圧する押圧力ＰＦとして作用するとともに、分離爪２０を加熱ローラ１０から引き離す力に抵抗する引き離し抵抗力ＲＦとして作用する。また、分離爪２０が加熱ローラ１０から離れた状態（Ｄ＞０）では、荷重Ｆは引き離し力に対して抵抗する引き離し抵抗力ＲＦとしてのみ作用する。
【００４０】
図３に示されるように、荷重Ｆは、所定の距離Ｄ０（図３においては０．４ｍｍ）を境にして、Ｆ１からＦ２に階段状に増加する。距離Ｄが０〜Ｄ０の間では、荷重は線分Ｌ１で示すように変化しないか又は変化しても、連続的で僅かな増加である。そして所定距離Ｄ０において、Ｆ１からＦ２に階段状に急激に増加し、所定距離Ｄ０を超えると荷重Ｆ２は線分Ｌ２で示すように連続的で緩やかに増加する。
【００４１】
距離Ｄが０における荷重Ｆ１（０．００５Ｎ）は、加熱ローラ１０に接触状態にある分離爪２０の押圧力ＰＦである。図３おいて、距離Ｄが０よりも大きな値における荷重Ｆ１、Ｆ２は、引き離し抵抗力ＲＦである。引き離し抵抗力ＲＦは所定距離Ｄ０を境として、Ｆ１からＦ２に階段状に増加する。
【００４２】
このような荷重Ｆの階段状の増加により、分離爪２０は正常な定着動作が行われているときは、小さな力で加熱ローラ１０の表面に接触している。したがって、加熱ローラ１０の表面に分離爪２０による傷が形成されることはない。
【００４３】
また、記録材Ｓの先端が分離爪２０に接触したときなど、分離爪２０に引き離し力が作用したときには、分離爪２０は距離Ｄ０までは、分離爪２０の先端２０Ｂが加熱ローラ１０から離れるが、距離Ｄ０を越えると、引き離し抵抗力ＲＦが急激に増加する。その結果、分離爪２０に対して、小さな引き離し力が作用した場合には、分離爪２０は加熱ローラ１０から大きく離れることはなく、引き戻されて先端２０Ｂは加熱ローラ１０に接触する。
【００４４】
このような引き戻し作用を、図３を参照して説明する。
【００４５】
荷重Ｆ１よりも大きな引き離し力が分離爪２０に作用した場合であっても、引き離し力が荷重Ｆ２を超えない場合は、分離爪２０の先端２０Ｂは距離Ｄ０までは離れるが、距離Ｄ０を超えて離れることはない。そして引き離し力がなくなったときに、分離爪２０は原位置に復帰し先端２０Ｂが加熱ローラ１０に接触する。
【００４６】
引き離し力が線分Ｌ２の上になった場合に、分離爪２０は加熱ローラ１０から大きく引き離される。
【００４７】
このように分離爪２０は、加熱ローラ１０の表面に傷をつけない程度の小さな押圧力ＰＦで加熱ローラ１０に接触しており、引き離し力が小さい場合には、加熱ローラ１０との接触状態を保持する。したがって、小さな引き離し力で分離爪２０が加熱ローラ１０から大きく離れるなど、分離爪２０が分離作用を発揮しない状態が頻発し、ジャムが頻発することが防止される。
【００４８】
引き離し抵抗力ＲＦは押圧力ＰＦよりも所定値以上大きいことが必要であり、該所定値を０．０１Ｎとすることにより、定着ローラ１０１の表面に凹凸を生じさせることなく、且つ、通常の定着動作では、分離爪２０が加熱ローラ１０１から大きく引き離されて分離性能が無くなることが避けられた。
【００４９】
荷重ＦがＦ１からＦ２に階段状に変化する距離Ｄ０は適正な値に設定されることが好ましい。
【００５０】
実験によって、荷重が階段状に増加する所定距離Ｄ０は０．５ｍｍ以下が好ましいことが確認された。
【００５１】
所定距離Ｄ０が０．５ｍｍより大きいと、先端２０Ｂは小さな引き離し力によって、加熱ローラ表面か大きく離れ、分離性能が低下する。その結果、ジャムが発生しやすくなる。
【００５２】
図４〜図６は本発明の実施の形態１における分離爪の種々の例を示す。
【００５３】
図４において、分離爪２０は、軸２０Ａに回転可能に支持されており、分離爪２０に固定された支持部材２０Ｄの先端に押圧手段としての錘２０Ｅが固定されている。
【００５４】
分離爪２０の上方には、荷重部材２１が軸２１Ａに回転可能に支持されている。荷重部材２１は押圧手段を構成する第２押圧手段としての圧縮型のばね２２により時計方向に付勢されている。ねじ２３は荷重部材２１の時計方向の回転を所定位置で止めるストッパであり、ねじ２３を回すことにより、荷重部材２１の停止位置が調整される。荷重部材２１の停止位置の調整により、所定距離Ｄ０が調整される。
【００５５】
分離爪２０は通常の定着動作においては、前記押圧手段を構成する第１押圧手段としての錘２０Ｅが発生する荷重で加熱ローラ１０に接触し、記録材Ｓを加熱ローラ１０から分離する。記録材Ｓによって、分離爪２０に対して、先端２０Ｂを加熱ローラ１０から引き離す力が作用した場合、分離爪２０の当接部２０Ｃが荷重部材２１に当接するまでは、先端２０Ｂの引き離しに対して抵抗する引き離し抵抗力、錘２０Ｅによって付与される荷重である。
【００５６】
当接部２０Ｃが荷重部材２１に当接すると、分離爪２０の先端の荷重は、圧縮型のばね２２の付勢力が付加されたものとなって階段状に増大する。
【００５７】
このように、錘２０Ｅは分離爪２０を軽い荷重で加熱ローラ１０に押圧し、圧縮型のばね２２は錘２０Ｅによる荷重よりも大きな引き離し抵抗力ＲＦで分離爪２０を押圧する。
【００５８】
錘２０Ｅ及び圧縮型のばね２２を設けることにより、分離爪２０に対する引き離し力に対する抵抗力が増して、分離爪２０は、加熱ローラ１０の表面から大きく引き離されることはなく、分離作用を有する状態に保持される。
【００５９】
図５の例では、押圧手段を構成する第１押圧手段として圧引っ張り型のばね２４及び前記押圧手段を構成する第２押圧手段としての板ばね２６が用いられている。分離爪２０は、圧引っ張り型のばね２４により加熱ローラ１０に向けて付勢され、加熱ローラ１０に圧接する、また、分離爪２０が回転して先端２０Ｂが加熱ローラ１０から所定距離以上離れたときは、板ばね２６により押圧される。したがって、記録材Ｓにより分離爪２０に引き離し力が作用した場合、分離爪２０は、板ばね２６により戻される。
【００６０】
板ばね２６はねじ２３により押されており、ねじ２３を回すことによりねじ２３は水平移動する。ねじ２３の移動により板ばね２６の角度が変化し、引き離し抵抗力が階段状に変化する所定距離Ｄ０が調整される。
【００６１】
図６の例では、押圧手段として、押圧手段を構成する第１押圧手段としての圧引っ張り型のばね２４及び前記押圧手段を構成する第２押圧手段としてのスポンジ２５が用いられている。分離爪２０は、シリンダー２８内を移動するプランジャー２７に固定されている。圧引っ張り型のばね２４により加熱ローラ１０に向けて付勢され、加熱ローラ１０に圧接する。分離爪２０が回転して先端２０Ｂが加熱ローラ１０から所定距離以上離れたときは、スポンジ２５により加熱ローラ１０に向けて付勢される。分離爪２０がスポンジ２５に接触する位置から引き離し抵抗力ＲＦが階段状に増加する。ねじ２３を回すことにより、引き離し抵抗力ＲＦが階段状に変化する位置が調整されて所定距離Ｄ０が調整される。
【００６２】
図７は押圧手段が引き離し抵抗力が動的に発生する実施の形態を示す。
【００６３】
分離爪２０は軸２０Ａを中心に回転可能であり、押圧手段としての圧引っ張り型のばね２４により、所定の圧力で加熱ローラ１０に接触し記録材を分離する。前記押圧手段は、また、引き離し抵抗手段２９を有し、分離爪２０に対して、これを加熱ローラ１０から引き離す力が作用したときに、引き離し抵抗手段２９が引き離し抵抗力ＲＦを発生する。
【００６４】
図７の例では、ばね２４により、分離爪２０の加熱ローラ１０に対する押圧力ＰＦが付与され、バネ２４及び引き離し抵抗手段２９により引き離し抵抗力ＲＦが生ずる。
【００６５】
前記所定距離Ｄ０は、図７の例では０である。
【００６６】
引き離し抵抗手段２９としては、摩擦部材又は粘性抵抗体が用いられる。摩擦部材には、ゴムからなる摩擦板等が用いられる。分離爪２０に引き離し力が作用し、分離爪２０が回転しようとするときに、摩擦板による摩擦抵抗で引き離し抵抗力ＲＦが発生して分離爪２０が加熱ローラ１０から大きく離れることはない。また、粘性抵抗体には高粘度のグリスやオイルが用いられ、分離爪２０に引き離し力が作用し、分離爪２０が回転しようとするときに、粘性抵抗体の粘性による引き離し抵抗力ＲＦが発生して分離爪２０が加熱ローラ１０から大きく離れることはない。
【符号の説明】
【００６７】
１  定着装置
１０  加熱ローラ
１１  加圧ローラ
２０  分離爪
２０Ｅ  錘
２２、２４  ばね
２９  引き離し抵抗手段
【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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