(57)【要約】【課題】定着装置に使用する分離爪によって加熱ローラの表面に傷が発生し、複写画像に不良が発生するという問題が生じる。【解決手段】上下ローラの圧接解除と同期して、分離爪を加熱ローラから退避させ、かつ加熱ローラの軸方向に揺動するようにした機構を有することにより、加熱ローラの傷発生確率を従来方式の定着装置に比べて１０分の１にすることができる定着装置を提供する。【選択図】図１
2007225754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に加熱部材を有する加熱ローラと、前記加熱ローラに圧接する加圧ローラと、により形成された定着ニップ部に、未定着トナー像を担持した転写材を通過させて、トナー像を転写材に定着する定着装置において、
前記加熱ローラと前記加圧ローラとの圧接を解除する圧接解除手段と、
前記転写材を前記加熱ローラから分離させる分離爪と、
を有し、
前記分離爪は、前記圧接解除手段が圧接をおこなう動作と同期して前記加熱ローラに当接し、前記圧接解除手段が圧接を解除する動作と同期して前記加熱ローラから離れ、
さらに前記分離爪は、前記加熱ローラから離れた後、前記加熱ローラの軸方向に揺動することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記分離爪が前記加熱ローラに当接、又は圧接を解除する動作をおこなう駆動手段は、前記圧接解除手段が圧接、又は解除する動作をおこなう駆動手段と同一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】
前記加熱ローラと前記加圧ローラとの圧接を解除する動作は、トナー像を転写材に定着して画像形成をおこなう画像形成ジョブの終了後におこなうことを特徴とする請求項１又は２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、未定着トナー像を担持した転写材を通過させて加熱定着する定着装置に関し、特に分離爪と圧接解除の動作に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられている定着装置として、弾性層を有して芯金内部に設置された発熱体によって所定の温度に維持された加熱ゴムローラと、加熱ゴムローラに圧接し、弾性層を有する加圧ゴムローラとによって、未定着のトナー画像が形成された転写材を挟持搬送しつつ加熱する熱ローラ定着方式が多用されている。
【０００３】
しかし、加熱ローラと加圧ローラの圧接力によりトナー粒子がつぶされて、粒子径が大きくなり写真画質を要求する画像に対してきれいに複写できないという問題があった。
【０００４】
そこで、加熱ローラの表面硬度と加圧ローラの表面硬度を低くすることにより、加熱ローラと加圧ローラが圧接するときに生じるニップ部の幅を広くし、定着時間を長くして定着させる方式が、近来多く用いられるようになってきている。
【０００５】
しかし、ニップ幅を広くすることにより画像の再現性は向上するが、各ローラの表面硬度を低くした結果、定着後の転写材が加熱ローラに巻き付くことを防止する分離爪によって加熱ローラの表面に傷をつけ易くなり、複写画像に不良が発生するという問題が生じる。
【０００６】
この分離爪によるローラ傷発生を防止するための対策手段が従来から提案されている。
【０００７】
例えば特許文献１には、加熱ローラ（特許文献では定着ローラという）に当接させる分離爪を支点を中心に揺動自在に配設し、分離爪の非当接端部側とソレノイドのプランジャとの間に引張りばねを掛け渡す。そして、ソレノイドをＯＦＦしたときに、上記プランジャと当接して引張りばねの作動長を規制するストッパ部を設ける。これにより、分離爪を定着ローラから大きく離間させることなく定着ローラに対する当接圧を軽減させ、または零にすることができることが記載されている。
【０００８】
また、特許文献２には、搬送されるシートにより分離爪保護部材の突出部を持ち上げることにより、接続部によって連動して分離爪の先端部を持ち上げ、分離爪を定着ローラから離間させる。このように定着ローラに接している分離爪および分離爪保護部材は、シートが搬送される度に確実に定着ローラから離間するので、分離爪および分離爪保護部材により定着ローラの表面を削る量が激減し、結果定着装置の寿命を延ばすことができることが記載されている。
【０００９】
特許文献３には、像担持体または定着装置の定着ローラ、加圧ローラからなる回転体の表面から転写材を分離するために、回転体表面に接離可能に配置された分離爪を有する画像形成装置において、画像形成時以外には分離爪先端を回転体表面と非接触状態とする分離爪接離機構を備えたことが記載されている。
【００１０】
特許文献４には、分離爪保持部材の回動により分離爪が、定着ローラの表面に当接する当接位置と、定着ローラの表面から離間している非当接位置との間を変位可能するように設けられている。分離爪保持部材は、ソレノイドにより、当接位置と非当接位置とに変位するように駆動されるようになっている。非当接位置は、分離爪保持部材が回転部材に係当することにより位置決めされ、回転部材が回転駆動されることにより、分離爪保持部材及び分離爪を振動させて未定着トナーを分離爪から除去することが記載されている。
【特許文献１】特開平６−２０２５１９号公報
【特許文献２】特開２００４−６７３２９号公報
【特許文献３】特開２００４−２７９９２７号公報
【特許文献４】特開２００５−９９４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら上記方法の何れにおいても、定着ローラに当接する分離爪を解除する手段について記載されているが、分離爪が再び同位置に当接するため、分離爪による定着ローラ傷の発生確率は高いといえる。
【００１２】
本発明の目的は、分離爪を加熱ローラから解除するとともに、加熱ローラの軸方向へ揺動することにより、分離爪が加熱ローラに当接する位置が変化するので、分離爪による加熱ローラ傷の発生確率を低く抑えることができる定着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記問題は、下記構成により達成できる。
１．内部に加熱部材を有する加熱ローラと、前記加熱ローラに圧接する加圧ローラと、により形成された定着ニップ部に、未定着トナー像を担持した転写材を通過させて、トナー像を転写材に定着する定着装置において、
前記加熱ローラと前記加圧ローラとの圧接を解除する圧接解除手段と、
前記転写材を前記加熱ローラから分離させる分離爪と、
を有し、
前記分離爪は、前記圧接解除手段が圧接をおこなう動作と同期して前記加熱ローラに当接し、前記圧接解除手段が圧接を解除する動作と同期して前記加熱ローラから離れ、
さらに前記分離爪は、前記加熱ローラから離れた後、前記加熱ローラの軸方向に揺動することを特徴とする定着装置。
２．前記分離爪が前記加熱ローラに当接、又は圧接を解除する動作をおこなう駆動手段は、前記圧接解除手段が圧接、又は解除する動作をおこなう駆動手段と同一であることを特徴とする１に記載の定着装置。
３．前記加熱ローラと前記加圧ローラとの圧接を解除する動作は、トナー像を転写材に定着して画像形成をおこなう画像形成ジョブの終了後におこなうことを特徴とする１又は２に記載の定着装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、分離爪が、圧接解除手段が圧接をおこなう動作と同期して加熱ローラに当接し、圧接解除手段が圧接を解除する動作と同期して加熱ローラから離れ、さらに加熱ローラから離れた後、加熱ローラの軸方向に揺動するようにすることで、分離爪による加熱ローラの傷の発生を低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。
〈画像形成装置概要〉
図１は本発明のトナー補給装置を有する画像形成装置の全体構成を示す模式図である。
【００１６】
図１において、自動原稿搬送装置２０ではその原稿給紙台上に載置された原稿を１枚ずつ読取位置に搬送して読取後の原稿を原稿排紙皿に集積する。
【００１７】
原稿読取部２１は原稿の画像を読み取ってデジタル画像データを生成する。
【００１８】
画像形成部２２は電子写真方式により記録紙に画像を形成する。
【００１９】
画像形成部２２において、ドラム状の感光体１の周囲に帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装置５、分離装置６及びクリーニング装置７が配置される。画像形成部２２の下方には、複数の記録紙収納部を備えた給紙部２３が設けられ記録紙を画像形成部２２に給紙する。１０は手差し給紙部である。給紙部２３又は手差し給紙部１０から給紙された記録紙はレジストローラ１１により感光体１と転写装置５の間に供給され、定着装置１７で定着処理されて排紙皿１２に排紙される。
【００２０】
感光体１の時計方向の回転に対応して、帯電装置２による帯電、露光装置３による像露光及び現像装置４による現像で感光体１上にトナー像が形成される。形成されたトナー像は転写装置５により記録紙に転写される。トナー像が転写された記録紙は定着装置１７において定着処理された後に排紙皿１２に排紙される。
【００２１】
現像装置４はトナーとキャリアを含む二成分現像剤又はキャリアを含まずトナー或いはトナー及び添加剤を含む一成分現像剤で感光体１上の静電潜像を現像する。現像装置４には所定量の現像剤が収納されており、二成分現像剤を用いる場合には、現像により消費されたトナーはトナー貯留部２４から補給されて、現像装置中の現像剤のトナー濃度が常に所定値に維持される。また、一成分現像剤を用いた現像装置では、同様のトナー補給により現像装置中の現像剤量が常に所定量に維持される。
【００２２】
トナー貯留部２４にはトナー容器３１が装着される。トナー貯留部２４はトナーホッパ３０及び漏斗状の、トナーの搬送元である、トナーと空気の混合室３５を有し、現像装置４の近傍に配置された、搬送先であるトナー分離部６０と、現像装置４から離れた位置に設けられたトナー貯留部２４とは輸送管であるパイプ４０〜４３により連結される。当該パイプ４０〜４３の材質は、少なくとの一部がシリコーン系ゴムまたはフッ素系樹脂の可撓性の部材であって、当該パイプは少なくとも一部が金属製のパイプよりなっている。
〈定着装置〉
本発明に係わる定着装置１７は、図２に示す構成となっている。図２の実線は定着装置の略断面図、２点鎖線は圧接解除部を表している。加熱ローラ部材として加熱ローラ１７ａと、加圧ローラ部材としての加圧ローラ１７ｂを用い、加熱ローラ１７ａの内部に加熱部材としてのハロゲンランプＨＬａを備えている。
【００２３】
加熱ローラ１７ａと加圧ローラ１７ｂとの間にニップ部Ｎを形成し、ニップ部Ｎを通して熱と圧力とを加えることにより、図１にて説明した記録紙Ｐ上のトナー像を定着するものである。図２において記録紙Ｐは矢印方向へ搬送される。上記において、加圧ローラ１７ｂの内部にも加熱部材としてのハロゲンランプＨＬａ（不図示）を配設するようにしてもよい。
【００２４】
内部に加熱部材としてのハロゲンヒータＨＬａが設けられる加熱ローラ１７ａは、基体として金属部材、例えばアルミ材を用いた、肉厚５〜２０ｍｍ程度の円筒状の金属パイプ１７１ａと、前記金属パイプ１７１ａの外周面に、例えばシリコーン材からなる厚さ０．５〜２ｍｍ程度の肉厚で、ゴム硬度が３０Ｈｓ〜５０Ｈｓ（ＪＩＳ、Ａゴム硬度）の軟らかめのゴム部材からなる弾性体としてのゴムローラ層１７２ｂと、ゴム層１７１ｂを設け、その外周面に厚さ５〜３０μｍ程度のＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）コーティング、或いはＰＦＡチューブを被覆した離型層１７３ａとを形成した、外径５０〜８０ｍｍ程度のハードローラとして構成される。加熱ローラ１７ａ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ＣＰ等を介して駆動されている。又は駆動減速系を介して加熱ローラ駆動モータによて独立に駆動しても良い。
【００２５】
加圧ローラ１７ｂとしては、基体として例えば鉄材を用いた、肉厚５〜１０ｍｍ程度の円筒状の芯金としての金属パイプ１７１ｂと、該金属パイプ１７１ｂの外周面に、例えばシリコーン材を用い、厚さ３〜１５ｍｍ厚の肉厚で、ゴム硬度が３０Ｈｓ〜５０Ｈｓ（ＪＩＳ、Ａゴム硬度）の軟らかめのゴム部材からなる弾性体としてのゴムローラ層１７２ｂと、該ゴムローラ層１７２ｂの表面に厚さ１５〜１００μｍ程度のＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブ、或いはＰＦＡチューブを被覆した離型層１７３ｂとを形成した、外径５０〜８０ｍｍ程度の軟らかめのソフトローラとして構成され、加熱ローラからの駆動により従動回転する。
【００２６】
また、加熱ローラ１７ａに接触または非接触の温度センサＴＳ１を設け、加熱ローラ１７ａの温度制御を行うための情報を本体制御手段に伝える。
【００２７】
図２〜図４を用いて本発明に係る定着装置の分離爪解除機構と、圧接解除機構と分離爪揺動機構について説明する。
【００２８】
図３は概略分解斜視図であり、蓋、ガイド板などは省略してある。図４は揺動機構を示す図である。
【００２９】
図２において、複数個の分離爪１８１（本実施例では６個）が爪ホルダ１８２に爪軸１８３を介して取り付けられている。また分離爪１８１は爪ばね１８５によって加熱ローラ１７ａに当接するようになっている。爪ホルダー１８２は、支点１８６を中心に回動し、ホルダ押しばね１８７によって加熱ローラ１７ａ方向へ押し付けられるようになっている。さらに爪ホルダ１８２の両端にはカムＣＡＭ１に当接する突起が設けられ、カムＣＡＭ１の回転によりホルダ押しばね１８７に抗して、加熱ローラ１７ａから離れる方向へ移動する。１９０は分離爪１８１が加熱ローラ１７ａから離れても、分離爪１８１も同時に退避できるようにする爪ストッパである。
【００３０】
１８９はカム軸であり、カム軸１８９には、カムＣＡＭ１と、加圧ローラ１７ｂを上下に移動させるためのカムＣＡＭ２が取り付けられている。
【００３１】
圧接解除機構は、支点１９１を中心として回転する圧接板１９と、圧接板１９の半穴状の溝部に加圧ローラ１７ｂの両端軸を担持し、圧接ばね１９２により加熱ローラ１７ａに圧接させる。そして圧接を解除するときは、カム軸１８９に取り付けられているカムＣＡＭ２が回転して圧接板１９を下方に押し下げることによりおこなう。
【００３２】
カム軸１８９は圧接モータＰＭとジョイントを介して接続されており、圧接モータＰＭの回転により、カム軸１８９に取り付けられているカムＣＡＭ１、ＣＡＭ２が回転し、圧接解除と、分離爪解除を同時におこなうことができる。
【００３３】
つぎに揺動機構について図４を用いて説明する。図４（ａ）において、１９３はラチェットであり、爪ホルダ１８２の突起部１９４がラチェット１９３の歯底と噛み合っており、カムＣＡＭ１が１回転する毎に、爪ホルダ１８２が揺動してラチェット１９３の１歯分進むようになっている。
【００３４】
図４（ｂ）に示すように、ラチェット１９３は、軸を介して揺動ローラ１９５と直結されている。揺動ローラ１９５はローラ表面にループ軌道の溝を有した円筒カムであり、爪ホルダ１８２に設けられた突起部１９６がループ軌道の溝に噛み合い、揺動ローラ１９５の回転に伴って、爪ホルダ１８２が往復移動するようになっている。
【００３５】
さらに、加熱ローラ１７ａと加圧ローラ１７ｂの圧接タイミングは、画像形成動作が終了する毎におこなうことにより、ローラが圧接状態で保持されるときに発生するローラ径の変形を防止できる。
〈実施例〉
実験機としてＳｉｔｉｏｓ７０８５（コニカミノルタ社製）を使用して、図２の本発明の定着装置と、分離爪を回避するのみで、ローラ軸方向への揺動をおこなわない方式の定着装置とを用て、図１にて説明した画像形成装置のプロセスにより、加熱ローラの耐久テストを行った。評価方法は、加熱ローラに傷が発生して画像に影響がでた時までの枚数とした。
【００３６】
環境条件としては、Ｌ．Ｌ．（１０℃／２０％ＲＨ）と、Ｎ．Ｎ．（２０℃／５０％ＲＨ）と、Ｈ．Ｈ．（３０℃／８０％ＲＨ）との３環境にて行った。
【００３７】
加熱ローラと加圧ローラの外径は、加熱ローラ１７ａの外径を７０ｍｍとし、加圧ローラ１７ｂの外径を６０ｍｍとし、加圧ローラ１７ｂに用いるゴムローラ層（ゴムローラ層１７２ｂ）のゴム硬度（アスカーＣ硬度）を６５°（アスカーＣ）に設定した。
【００３８】
加熱ローラと加圧ローラとを押圧する荷重としては、１００Ｎ／ｍに設定した。また、普通紙コピー時の定着線速度は、加熱ローラ、加圧ローラとも４２０ｍｍ／ｓｅｃに設定した。
〈結果〉
本発明の定着装置では、約１５０万枚まで加熱ローラ表面の傷による画像不良は発生しなかった。
分離爪の揺動をおこなわない方式では、約１５万枚で加熱ローラ表面に傷による画像不良が発生した。
【００３９】
以上説明したように、本発明の定着装置は、加熱ローラと加圧ローラとの圧接を解除する圧接解除手段が圧接をおこなう動作と同期して分離爪が加熱ローラに当接し、圧接を解除する動作と同期して加熱ローラから離れ、さらに分離爪は、加熱ローラから離れた後、加熱ローラの軸方向に揺動するので、分離爪が加熱ローラに当接している位置がずれ、加熱ローラの分離爪による傷の発生確率を従来と比べて１０分の１と、低く抑えることができる。
【００４０】
また分離爪が加熱ローラに当接、又は解除する動作をおこなう駆動手段と、圧接解除手段が圧接、又は解除する動作をおこなう駆動手段が同一であるので駆動手段に要するコストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る定着装置を備える画像形成装置の概要断面構成図である。
【図２】本発明に係る定着装置の実施の形態を示す図である。
【図３】本発明に係る実施の形態に基づく定着装置の概略分解斜視図である。
【図４】図４（ａ）は本発明に係る定着装置のラチェット部を示す図であり、図４（ｂ）は分離爪揺動部を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  感光体ドラム
２  帯電手段
３  露光手段
４  現像装置
５  転写装置
６  分離装置
７  クリーニング装置
１７  定着装置
１７ａ  加熱ローラ
１７ｂ  加圧ローラ
１９  圧接解除部
１８１  分離爪
１８２  爪ホルダ
１９３  ラチェット
１９５  揺動カム
ＰＳ  紙検知センサ
Ｐ  記録紙（転写紙）
ＰＭ  モータ
ＣＡＭ  カム
【図１】
2007225754.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2007225754.tif 000006