(57)【要約】【課題】転写材の加圧ローラへの巻き付きと先端角折れ及び先端カールを防止して安定した定着性を確保した定着装置と、それを装着した画像形成装置。【解決手段】弾性体の耐熱層を有する加熱ローラ及び加圧ローラから構成され、両ローラのニップ部で、トナー像を載せた転写材を挟み、加熱加圧して定着し、定着排紙ローラで排紙する定着装置において、前記両ローラ間では上凸ニップ形状に設定し、Ａ４の転写材を横送りで、転写材の１／３がニップ部から排紙した状態で停止したとき、排紙側ニップ部出口をａ、転写材先端をｂとした場合、ａとｂを結んだ線を基準線として、ｂを中心として１０°〜５０°の傾斜で前記加圧ローラとの最近接点または接点に延びる搬送ガイド手段を配備したことを特徴とする定着装置。【選択図】        図２
2005025025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側に加熱源を設けた円筒状芯金とこの芯金の周囲にライニングされた弾性体と、この弾性体表面を被覆する離型層とを設けた加熱ローラ、及び、この加熱ローラに圧接する加圧ローラから構成され、両ローラの圧接されたニップ部に搬送されて来る未定着のトナー像が転写された転写材を挟み込み加熱加圧してトナー像の定着を行い、定着排紙ローラで排紙する定着装置において、前記両ローラ間では上凸ニップ形状に設定し、Ａ４サイズの転写材を横送りで、転写材の１／３がニップ部から排紙した状態で停止したとき、排紙側ニップ部出口をａ、転写材先端をｂとした場合、ａとｂを結んだ線を基準線として、転写材先端ｂを中心として１０°〜５０°の傾斜で前記加圧ローラとの最近接点または接点に延びる搬送ガイド手段を配備したことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
内側に加熱源を設けた円筒状芯金とこの芯金の周囲にライニングされた弾性体と、この弾性体表面を被覆する離型層とを設けた加熱ローラ及び、この加熱ローラに圧接する加圧ローラから構成され、両ローラの圧接されたニップ部に搬送されて来る未定着のトナー像が転写された転写材を挟み込み加熱加圧してトナー像の定着を行い、定着排紙ローラで排紙する定着装置を有する画像形成装置であって、前記両ローラ間では上凸ニップ形状に設定し、Ａ４サイズの転写材を横送りで、転写材の１／３がニップ部から排紙した状態で停止したとき、排紙側ニップ部出口をａ、転写材先端をｂとした場合、ａとｂを結んだ線を基準線として、転写材先端ｂを中心として１０°〜５０°の傾斜で前記加圧ローラとの最近接点または接点に延びる搬送ガイド手段を配備した定着装置を有する画像形成装置において、前記定着排紙ローラのニップ部出口と本体排紙ローラのニップ部入口を結んだ線が前記基準線の延長にして、且つ、直線となるように、前記定着排紙ローラと前記本体排紙ローラとの間に搬送ガイドを設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記基準線の延長である前記定着排紙ローラのニップ部出口と本体排紙ローラのニップ部入口を結んだ線は、水平であることを特徴とした請求項２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファックス、プリンタ等の画像形成装置に装着される、加熱ローラ、加圧ローラ等によって転写材上の未定着トナー像を定着する定着装置及びそれを装着する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、定着時に転写材上に溶融したトナーが上ローラである加熱ローラにもくっつき剥離不良を生じ巻き付きを起こすことがあった。これを防止する手段として例えばオイル塗布装置を設け、フラットニップでも分離性が確保されるようにしていた。しかし、オイルローラ等を具備したオイル塗布機構は定期的に交換する必要がある交換部品も多く、取り扱いの面倒さと無駄な時間の消費があった。そのため、オイル塗布しないで転写材が熱ローラから剥離しやすい上凸ニップ型のローラが提案されているが、さらに、剥離性能を向上するために爪等の剥離補助部材をニップ部直後の最適な位置に配備する方法（例えば、特許文献１参照。）も開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−８２５６３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、オイル塗布しないで転写材が加熱ローラから剥離しやすい上凸ニップ型では、下ローラである加圧ローラへの巻き付き、または排出された転写材の先端角折れやカール等の不具合がある。
【０００５】
本発明はこのような不具合を排除して、安定した定着性能を確保した定着装置及びそれを装着する画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、下記の構成によって達成される。
【０００７】
（１）内側に加熱源を設けた円筒状芯金とこの芯金の周囲にライニングされた弾性体と、この弾性体表面を被覆する離型層とを設けた加熱ローラ及び、この加熱ローラに圧接する加圧ローラから構成され、両ローラの圧接されたニップ部に搬送されて来る未定着のトナー像が転写された転写材を挟み込み加熱加圧してトナー像の定着を行い、定着排紙ローラで排紙する定着装置において、前記両ローラ間では上凸ニップ形状に設定し、Ａ４サイズの転写材を横送りで、転写材の１／３がニップ部から排紙した状態で停止したとき、排紙側ニップ部出口をａ、転写材先端をｂとした場合、ａとｂを結んだ線を基準線として、ｂを中心として１０°〜５０°の傾斜で前記加圧ローラとの最近接点または接点に延びるガイド板もしくは分離爪を配備したことを特徴とする定着装置（第１の発明）。
【０００８】
（２）内側に加熱源を設けた円筒状芯金とこの芯金の周囲にライニングされた弾性体と、この弾性体表面を被覆する離型層とを設けた加熱ローラ及び、この加熱ローラに圧接する加圧ローラから構成され、両ローラの圧接されたニップ部に搬送されて来る未定着のトナー像が転写された転写材を挟み込み加熱加圧してトナー像の定着を行い、定着排紙ローラで排紙する定着装置を有する画像形成装置であって、前記両ローラ間では上凸ニップ形状に設定し、Ａ４サイズの転写材を横送りで、転写材の１／３がニップ部から排紙した状態で停止したとき、排紙側ニップ部出口をａ、転写材先端をｂとした場合、ａとｂを結んだ線を基準線として、転写材先端ｂを中心として１０°〜５０°の傾斜で前記加圧ローラとの最近接点または接点に延びる搬送ガイド手段を配備した定着装置を有する画像形成装置において、前記定着排紙ローラのニップ部出口と本体排紙ローラのニップ部入口を結んだ線が前記基準線の延長にして、且つ、直線となるように、前記定着排紙ローラと前記本体排紙ローラとの間に搬送ガイドを設けたことを特徴とする画像形成装置（第２の発明）。
【０００９】
【発明の実施の形態】
はじめに、本発明の定着装置及びそれを装着する画像形成装置について説明する。
【００１０】
本発明の実施の形態における説明では、本明細書に用いる用語により本発明の技術範囲が限定されることはない。
【００１１】
図１は画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。
図において、１０は感光体、１１は帯電手段であるスコロトロン帯電器、１２は画像書き込み手段である書き込み装置、１３は現像手段である現像器、１４は感光体１０の表面を清掃するためのクリーニング装置、１５はクリーニングブレード、１６は現像スリーブ、２０は中間転写ベルトを示す。画像形成手段１は感光体１０、スコロトロン帯電器１１、現像器１３、およびクリーニング装置１４等からなっており、各色毎の画像形成手段１の機械的な構成は同じであるので、図ではＹ（イエロー）系列のみの構成について参照符号を付けており、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）およびＫ（黒）の構成要素については参照符号を省略した。
【００１２】
各色毎の画像形成手段１の配置は中間転写ベルト２０の走行方向に対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順になっており、各感光体１０は中間転写ベルト２０の張設面に接触し、接触点で中間転写ベルト２０の走行方向と同方向、かつ、同線速度で回転する。
【００１３】
中間転写ベルト２０は駆動ローラ２１、アースローラ２２、テンションローラ２３、除電ローラ２７、従動ローラ２４に張架され、これらのローラと中間転写ベルト２０、転写器２５、クリーニング装置２８等でベルトユニット３を構成する。
【００１４】
中間転写ベルト２０の走行は不図示の駆動モータによる駆動ローラ２１の回転によって行われる。
【００１５】
感光体１０は、例えばアルミ材によって形成される円筒状の金属基体の外周に導電層、ａ−Ｓｉ層あるいは有機感光体（ＯＰＣ）等の感光層を形成したものであり、導電層を接地した状態で図の矢印で示す反時計方向に回転する。
【００１６】
読み取り装置８０からの画像データに対応する電気信号は画像形成レーザで光信号に変換され、書き込み装置１２によって感光体１０上に投光される。
【００１７】
現像器１３は、感光体１０の周面に対し所定の間隔を保ち、感光体１０の回転方向と最接近位置において同方向に回転する円筒状の非磁性ステンレスあるいはアルミ材で形成された現像スリーブ１６を有している。
【００１８】
中間転写ベルト２０は、体積抵抗率１０６〜１０１２Ω・ｃｍの無端ベルトであり、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚さ０．１〜１．０ｍｍの半導電性フィルム基体の外側に、好ましくはトナーフィルミング防止層として厚さ５〜５０μｍのフッ素コーティングを行った２層構成のシームレスベルトである。ベルトの基体としては、この他に、シリコンゴム或いはウレタンゴム等に導電材料を分散した厚さ０．５〜２．０ｍｍの半導電性ゴムベルトを使用することもできる。
【００１９】
２５は転写器で、トナーと反対極性の直流が印加され、感光体１０上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２０上に転写させる機能を有する。転写器２５としてはコロナ放電器の他に転写ローラを用いることもできる。
【００２０】
２６はアースローラ２２から当接解除可能な転写ローラで、中間転写ベルト２０上に形成されたトナー像を転写材Ｐに再転写する。
【００２１】
２８はクリーニング装置で、中間転写ベルト２０を挟んで従動ローラ２４に対向して設けられている。トナー像を転写材Ｐに転写後、中間転写ベルト２０は、トナーと同極性または逆極性の直流電圧を重畳した交流電圧が印加された除電ローラ２７で残留トナーの電荷が弱められ、クリーニングブレード２９によって周面上に残ったトナーが清掃される。４は本発明に係わる定着装置であり、４１は加熱ローラ、４２は加圧ローラ、４３はガイド板、４４は定着排紙ローラ、４５は搬送ガイド、４６はシリコーンオイルがを含浸した清掃部材であるが、詳細は後述する。７０は紙送り出しローラ、７１はタイミングローラ、７２は紙カセット、７３は搬送ローラである。
【００２２】
ここで、本発明に係る定着装置について説明する。
図２は、定着装置の断面を示す拡大略図である。
【００２３】
図２において、本実施の形態における定着装置は、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との間に転写材Ｐを挟んで加圧、加熱定着する方式である。
【００２４】
加熱ローラ４１は、アルミから形成された円筒状の芯金４１３に弾性体である耐熱層４１２がライニングされ、当該耐熱層４１２の外周に離型層４１１が被覆された構成で作られ、加熱ローラ４１の空洞部に配設された、加熱源であるハロゲンヒータ４９によって所定の温度まで加熱され、その温度は、前記加熱ローラ４１に設置された接触温度センサ４８により検出され、コントロール部Ｂ１（図１参照）に伝達され、不図示のサーモスタットによって規定の温度となるように調整されている。また、加熱ローラ４１は不図示の駆動部からの動力によって矢印方向に回転する。
【００２５】
加圧ローラ４２は、アルミから成形された円筒状の芯金４２３に弾性体であるの耐熱層４２２がライニングされ、当該耐熱層４２２の外周に離型層４２１が被覆された構成で作られされ、加圧ローラ４２の空洞部に配設された、加熱源であるハロゲンヒータ５０によって所定の温度まで加熱され、その温度は、前記加圧ローラ４２に設置された接触温度センサ５１により検出され、コントロール部Ｂ１（図１参照）に伝達され、不図示のサーモスタットによって規定の温度となるように調整されている。加圧ローラ４２は不図示の圧着機構によって、転写材を挟持、搬送しているときのみ所定の圧力で加熱ローラ４１に押し当て、定着処理が完了すると圧着は解除されるようになっている。
【００２６】
加圧ローラ４２の耐熱層４２２の製品硬度は、加熱ローラ４１２の耐熱層４１２のへ製品硬度より高くなっているため（製品硬度とはＡｓｋｅｒＣ硬度をいう。）、上凸ニップ部が形成され、加熱ローラ４１から転写材Ｐが剥離しやすくなるが、前述したように、下ローラである加圧ローラ４２に巻き付き易く、また先端が下方向（加圧ローラ側）にカールし易くなる。転写材先端は同時に剥離するのではなく、主走査方向で部分によっては剥離が遅れるところもあり、遅れた箇所が搬送ガイド手段であるガイド板４３（または、爪）に当接し先端角折れ等の不具合が発生する。したがって、剥離後に転写材を導くガイド板４３の位置を適切な位置に設定する必要がある。
【００２７】
本発明は、ガイド板４３を最適な位置に配備することによって、上記のような不具合を回避できることを特徴としている。
【００２８】
すなわち、図２において、Ａ４サイズの転写材を横送りで、転写材の１／３がニップ部から排紙した状態で停止したとき、排紙側ニップ部出口をａ、転写材先端をｂとした場合、ａとｂを結んだ線を基準線とし、ｂを中心として１０°〜５０°の傾斜で、前記加圧ローラ４２との最近接点または接点に延びる搬送ガイド手段であるガイド板４３もしくは分離爪を配備することによって、表１に示すように、前記不具合を回避できることが確認できた。
【００２９】
前記ガイド板４３の配備に関して、下記の条件で、加圧ローラ巻き付き及び先端角折れについて確認実験を行った。
【００３０】
条件
定着装置
ガイド板角度θ：基準線に対し０°〜７０°の範囲に設定
セルフストリッピング（オイル塗布無し）
線速度：２２０ｍｍ／ｓｅｃ
定着速度：５０枚／分（Ａ４サイズ）
加熱ローラ
外径：φ６５
弾性層厚さ：１．５ｍｍ
弾性層硬度：  ＡｓｋｅｒＣ７２°
加圧ローラ
外径：φ５０
弾性層厚さ：１．０ｍｍ
弾性層硬度：  ＡｓｋｅｒＣ８３°
現像材
トナー：重合トナー
転写材
サイズ：Ａ４（横送り）
斤量：８２ｇ／ｍ２（カラー用記録紙）
ハロゲンヒータ
加熱ローラ：７５０Ｗ×２
加圧ローラ：５５０Ｗ
上記いずれも定格２３０Ｖを２２０Ｖで使用
以下、確認実験の結果について説明する。
【００３１】
表１は、点ｂ（転写材先端）を中心として基準線とガイド板との角度θを変化させた場合、転写材（ｎ＝５）の先端角折れと加圧ローラ巻き付きの発生状況を示している。
【００３２】
【表１】
2005025025.tif 000003
【００３３】
表１において、○は異常なし、△は転写材の先端角折れ、×は加圧ローラ巻き付きを表す。
【００３４】
確認実験の結果によると、角度θが０°〜５°の範囲では、加圧ローラ巻き付きが確認され、角度θが１０°〜５０°では全く異常なしで、角度θが５５°〜７０°の範囲では、先端角折れが発生している。したがって、角度θを１０°〜５０°の範囲内で選択することが好ましい。
【００３５】
次に、上凸ニップ部で形成された転写材のカールの矯正について説明する。
定着排紙ローラのニップ部出口と本体排紙ローラのニップ部入口を結んだ線が前記基準線の延長にして、且つ、直線となるように定着排紙ローラ４４と本体排紙ローラ８１をの間に搬送ガイド４５を設けることによって、上凸ニップ部で発生した転写材のカールを搬送ガイド４５で冷却矯正できることが、表２に示すように、確認できた。
【００３６】
上記カールについての確認実験の結果を表２に示す。
確認実験に際して、定着装置、加熱ローラ、加圧ローラ、現像材、転写材、ハロゲンヒータ等の条件は、前述した巻き付き及び先端角折れの確認実験と同じ故、記載を省略する。但し、各角度でのｎ数は３である。
【００３７】
図３は表２を説明するための図である。
図３（ａ）は搬送ガイドの傾きを示す図である。
【００３８】
図３（ａ）において、搬送ガイドの上向きの角度を＋（正）とし下向きの角度を−（負）とする。
【００３９】
図３（ｂ）は排紙された転写材のカール量を示す図である。
図３（ｂ）において、上凸または下凸にカールした転写材を平坦においた場合の最大高さをｈとし、下凸を＋（正）、上凸を−（負）として測定した。
【００４０】
【表２】
2005025025.tif 000004
【００４１】
表２で示すように、基準線からの角度が±に大きくなるに従ってカール量が大きくなることが確認できた。
【００４２】
一点鎖線Ｒで示したように、定着排紙ローラ４４の出口と本体排紙ローラの入口とを結ぶ線と前記基準線とに上側に角度をつけた搬送ガイドにすると、カールの補正が不十分となり、本体排紙ローラ４４から排出した転写材は加熱ローラ４１向きにカールした状態のままとなりがちである。また、逆に下側に角度をつけた搬送ガイドにすると転写材は加圧ローラ４２向きにカールした状態のままとなりがちである。したがって、前記基準線の延長にして、且つ、直線となる搬送ガイドが好ましい。因みに、カール量としてはｈ＜±１ｍｍ程度が好ましい。
【００４３】
次に、図１に基づいて画像形成プロセスを説明する。
画像記録のスタートと同時に不図示の感光体駆動モータの始動により色信号Ｙの感光体１０は矢印で示す反時計方向に回転され、同時にスコロトロン帯電器１１の帯電作用により感光体１０に電位の付与が開始される。
【００４４】
感光体１０は電位を付与されたあと、書き込み装置１２によってＹの画像データに対応する画像の書き込みが開始され、感光体１０の表面に原稿画像のＹの画像に対応する静電潜像が形成される。
【００４５】
前記の静電潜像はＹの現像器１３により非接触の状態で反転現像され、感光体１０の回転に応じＹのトナー像が感光体１０上に形成される。
【００４６】
当該感光体１０上に形成されたＹのトナー像は、Ｙの転写器２５の作用により中間転写ベルト２０上に転写される。
【００４７】
その後、前記感光体１０はクリーニング装置１４によって清掃され、次の画像形成サイクルにはいる（以下、Ｍ、Ｃ、Ｋのクリーニングプロセスにても同様故、説明を省略する）。
【００４８】
次いで、書き込み装置１２によってＭ（マゼンタ）の色信号すなわちＭの画像データに対応する画像書き込みが行われ、感光体１０の表面に原稿画像のＭの画像に対応する静電潜像が形成される。当該静電潜像は、Ｍの現像器１３により感光体１０上にＭのトナー像となり、Ｍの転写器２５において、中間転写ベルト２０上の前記Ｙのトナー像と同期が取られ、前記Ｙのトナー像の上に重ね合わされる。
【００４９】
同様のプロセスにより、Ｙ、Ｍの重ね合わせトナー像と同期が取られ、Ｃ（シアン）のトナー像が、Ｃの転写器２５において、前記のＹ、Ｍの重ね合わせトナー像上へ重ね合わされ、更にＹ、Ｍ、Ｃの重ね合わせトナー像と同期が取られ、Ｋ（黒）のトナー像が、Ｋの転写器２５において、前記のＹ、Ｍ、Ｃの重ね合わせトナー像上へ重ね合わされ、中間転写ベルト２０上にＹ、Ｍ、ＣおよびＫの重ね合わせトナー像が形成される。
【００５０】
重ね合わせトナー像が担持されている中間転写ベルト２０は矢印のように時計方向に送られ、転写材Ｐが紙カセット７２より、紙送り出しローラ７０によって送り出され、搬送ローラ７３を経て、タイミングローラ７１へ搬送され、当該タイミングローラ７１の駆動によって、中間転写ベルト２０上の重ね合わせトナー像と同期がとられて、トナーと反対極性の直流電圧が印加されている転写ローラ２６（中間転写ベルト２０に当接状態にある）の転写領域Ｓに給送され、中間転写ベルト２０上の重ね合わせトナー像が転写材Ｐに転写される。
【００５１】
その後、中間転写ベルト２０は走行し、除電ローラ２７で残留トナーの電荷が弱められ、当該中間転写ベルト２０に当接したクリーニングブレード２９により清掃され、次の画像形成サイクルに入る。
【００５２】
重ね合わせトナー像が転写された転写材Ｐは、更に定着装置４へと送られ、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２に挟持、加圧されトナー像が溶融定着され、ガイド板４３に導かれ、定着排紙ローラ４４から搬送ガイド４５を経て冷却され、先端カールが正常に矯正され、本体排紙ローラ８１によって排紙皿８２へ排紙される。
【００５３】
【発明の効果】
上凸ニップ型の加熱、加圧ローラの加熱ローラから剥離した転写材がガイド板を適切な範囲の位置に配備することによって、加圧ローラへの巻き付き及び先端折れ防止が回避でき、定着排紙ローラと本体排紙ローラの位置を規制する搬送ガイドを設けることによってカールも回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。
【図２】定着装置の断面を示す拡大略図である。
【図３】表２を説明するための図である。
【符号の説明】
１  画像形成手段
４  定着装置
４０  定着ベルト
４１  加熱ローラ
４２  加圧ローラ
４３  ガイド板
４４  定着排紙ローラ
４５  搬送ガイド
４８，５１  接触温度センサ
４９，５０  ハロゲンヒータ
８１  本体排紙ローラ
【図１】
2005025025.tif 000005
【図２】
2005025025.tif 000006
【図３】
2005025025.tif 000007