(57)【要約】【課題】画像加熱装置において記録材上の画像Ｔをニップ部Ｎで挟持搬送して加熱する部材からの記録材の分離性能を簡易な構成で向上させる。【解決手段】記録材上の画像を加熱するためのニップ部を形成する第１の回転体および第２の回転体と、前記第１の回転体の長手方向に沿って張設され、前記第１の回転体から記録材を分離するための糸状部材と、を有することを特徴とする画像加熱装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材上の画像を加熱するためのニップ部を形成する第１の回転体および第２の回転体と、
前記第１の回転体の長手方向に沿って張設され、前記第１の回転体から記録材を分離するための糸状部材と、
を有することを特徴とする画像加熱装置。
【請求項２】
前記第１の回転体は記録材の画像担持面に接する回転体であることを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
【請求項３】
前記第１の回転体は記録材の画像担持面とは反対側の面に接する回転体であることを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
【請求項４】
前記糸状部材は、２ｍｍ以下の直径を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像加熱装置。
【請求項５】
前記糸状部材は、弾性率が１０ＧＰａ以上の材料からなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像加熱装置。
【請求項６】
前記糸状部材には滑性材料によるコーティング処理が施されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の画像加熱装置。
【請求項７】
前記糸状部材にはテンションがかけられていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の画像加熱装置。
【請求項８】
前記テンションの強さは前記糸状部材の撓み量が１ｍｍ以下となる強さ以上で、前記糸状部材の降伏応力未満の強さであることを特徴とする請求項７に記載の画像加熱装置。
【請求項９】
前記糸状部材は前記第１の回転体から離間していることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の画像加熱装置。
【請求項１０】
前記糸状部材と前記第１の回転体と間の間隙は２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項９に記載の画像加熱装置。
【請求項１１】
前記糸状部材は前記第１の回転体に対して当接していることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の画像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像加熱装置に関する。この画像加熱装置は、例えば、複合機、複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置において、記録材上の形成された未定着トナー像を加熱定着する定着装置として使用され得る。
【背景技術】
【０００２】
回転体対で形成されるニップ部で記録材を挟持搬送して加熱定着する構成の定着装置においてはニップ部を出た記録材が回転体に巻きつく分離不良を防ぐための手段が講じられている。
【０００３】
例えば、回転体の外周面に分離板を近接して配設し回転体から記録材を剥がして分離する分離板構成（特許文献１）、回転体に分離爪を当接させて記録材を剥がして分離する分離爪構成（特許文献１）が挙げられる。また、回転体としての定着フィルムの内部に分離ローラを有し、定着フィルムの軌道を矯正することで記録材を分離する分離ローラ構成（特許文献３）が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１９５６８３号公報
【特許文献２】特開平７−２８３５２号公報
【特許文献３】特開２００７−１６４０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、分離板構成においては、分離板の厚みや厚み公差、また、長手方向や記録材の搬送方向の撓み等により、回転体と分離板間の距離を精度高く近接させるのは難しいし、長手で均一な分離性能を確保することも難しい。分離板構成は分離性能は良いが回転体を傷つける虞もある。分離ローラ構成においては、定着装置の大型化や熱容量の増大により、小型化や省エネといった性能を低下させることに繋がってしまう。
【０００６】
本発明は上記の従来技術に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、簡易な構成で記録材の分離性能を向上させることが出来る画像加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、記録材上の画像を加熱するためのニップ部を形成する第１の回転体および第２の回転体と、前記第１の回転体の長手方向に沿って張設され、前記第１の回転体から記録材を分離するための糸状部材と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、簡易な構成で記録材の分離性能を向上させることが出来る画像加熱装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例の定着装置の要部の拡大横断面模式図である。
【図２】（ａ）は図１における（ａ）−（ａ）矢視の断面図模式図、（ｂ）は制御系統のブロック図である。
【図３】（ａ）はベルトユニットを記録材搬送方向の下流側から見た外観斜視図、（ｂ）は加圧ローラユニットを同じく記録材搬送方向の下流側から見た外観斜視図、（ｃ）は糸状部材の拡大横断面模式図である
【図４】比較例の定着装置の説明図である。
【図５】画像形成装置例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例（実施例）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００１１】
《実施例１》
［画像形成装置］
図５は画像形成装置の一例の概略断面図である。この画像形成装置１は、タンデム方式−中間転写方式のフルカラーの電子写真プリンタであり、Ｙ（イエロ）色、Ｍ（マゼンタ）色、Ｃ（シアン）色、Ｂｋ（ブラック）色のトナー像を形成する４つの画像形成部ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＢｋを有する。
【００１２】
各画像形成部は、それぞれ、感光ドラム１１、帯電器１２、レーザスキャナ１３、現像器１４、一次転写帯電器１５、ドラムクリーナ１６を有する。なお、図の煩雑を避けるため画像形成部ＵＹ以外の画像形成部ＵＭ、ＵＣ、ＵＢｋにおけるこれらの機器に対する符号の記入は省略した。また、これら画像形成部の電子写真プロセスや作像動作は公知であるからその説明は割愛する。
【００１３】
各画像形成部のドラム１１から回動する中間転写ベルト１７に対して各色のトナー像が所定に重畳されて一次転写される。これによりベルト１７上に４色重畳のトナー像が形成される。一方、カセット１８又は１９、或いは手差しトレイ２０から記録材（シート）Ｐが一枚宛給送されて搬送路２１を通って所定の制御タイミングでベルト１７と二次転写ローラ２２との圧接部である二次転写ニップ部に導入される。これにより、記録材Ｐに対してベルト１７上の４色重畳のトナー像が一括して二次転写される。その記録材Ｐが定着装置４０に導入されてトナー像の定着処理を受ける。
【００１４】
定着装置４０を出た記録材Ｐは片面画像形成モードの場合はフラッパ２３の制御により搬送路２４に導入されて排出トレイ２５上にフェイスダウン（画像面が下向き）で排出される。或いは、搬送路２６に導入されて排出トレイ２７上にフェイスアップ（画像面が上向き）で排出される。
【００１５】
両面画像形成モードの場合は、定着装置４０を出た記録材Ｐはフラッパ２３の制御により搬送路２６の側に一旦導入された後にスイッチバック搬送されて両面搬送路２８に導入される。そして、表裏反転された状態で再び搬送路２１を通って二次転写ニップ部に導入されて他方の面にトナー像が形成される。以後は片面画像形成の場合と同様に定着装置４０に導入され、排出トレイ２５又は２７に両面画像形成物として排出される。
【００１６】
［定着装置］
図１は画像形成装置１に搭載した画像加熱装置としての定着装置４０の要部の拡大横断面模式図横断面図である。この定着装置４０はベルト（フィルム）加熱方式−加圧部材駆動方式（テンションレスタイプ）のオンデマンド定着装置（ＯＭＦ定着器）である。この定着装置４０の基本的な機構構成や定着動作は公知であるからその説明は簡単にとどめる。
【００１７】
定着装置４０は、加熱部材としてのベルトユニット（フィルムユニット）１００を有する。また、ベルトユニット１００と協働してニップ部（定着ニップ）Ｎを形成する加圧部材としての加圧ローラユニット２００を有する。また、ベルトユニット１００と加圧ローラユニット２００を収容している装置本体としての筐体（フレームユニット）３００（図５）を有する。
【００１８】
図２の（ａ）は図１における（ａ）−（ａ）矢視の断面模式図、同図の（ｂ）は制御系統のブロック図である。図３の（ａ）はベルトユニット１００を記録材搬送方向の下流側から見た外観斜視図、（ｂ）は加圧ローラユニット２００を同じく記録材搬送方向の下流側から見た外観斜視図、（ｃ）は糸状部材５０の拡大横断面模式図である。
【００１９】
（ベルトユニット）
ベルトユニット１００は、記録材上の画像を加熱する無端状（エンドレス）である定着ベルト（定着フィルム：第１の回転体）４１を有する。ベルト４１は可撓性を有する耐熱性部材であり、自由状態においてはほぼ円筒状を呈する。ベルト４１は、加熱体としてのセラミックヒータ４２、ヒータホルダ４３、ステイ４４、一端側および他端側の定着フランジ４５Ｌ・４５Ｒ等を含む内部部材に対してルーズに外嵌している。
【００２０】
本実施例におけるベルト４１は基層４１ａと表層（離型層）４１ｂの２層複合構造である。基層４１ａと表層４１ｂの間に弾性層を形成してもよい。基層４１ａはクイックスタート性を向上させるために、厚さとして１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性材料を使用できる。例えば、ＳＵＳ、ニッケルなどの金属フィルムやＰＩ等の樹脂フィルムを使用できる。本実施例では、厚さが３０μｍ、直径が２５ｍｍの円筒状のニッケル金属フィルムを用いた。
【００２１】
表層４１ｂは厚さ１００μｍ以下、好ましくは２０〜７０μｍのフッ素樹脂材料を使用できる。フッ素樹脂層としてはＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡなどが挙げられる。本実施例では、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブを用いた。
【００２２】
セラミックヒータ４２は、細長い薄板状のセラミック基板と、この基板面に具備させた通電発熱抵抗体層を合わせたものを基本構成とするもので、発熱抵抗体層に対する通電により全体に急峻な立ち上がり特性で昇温する低熱容量の加熱体である。
【００２３】
ヒータホルダ４３は、ヒータ４２のベルト４１へのバックアップ、加圧ローラ４７と圧接することで形成されるニップ部Ｎの加圧、ベルト４１の回転時の搬送安定性を図る。摺動、耐熱及び断熱特性が求められるので液晶ポリマー樹脂を使用している。
【００２４】
ステイ４４は、ホルダ４３のヒータ４２の無い面に押し当てることでホルダ４３及びヒータ４２に強度を持たせ、ニップ部Ｎを確保する。これとともに、フランジ４５Ｌ・４５Ｒと結合することでベルトユニット１００の強度を確保するためのものである。
【００２５】
フランジ４５Ｌ・４５Ｒは、ステイ４４の長手方向の一端側と他端側にそれぞれはめ込まれて装着されている。ベルト４１はこの２つのフランジ４５Ｌ・４５Ｒの間に位置している。フランジ４５Ｌ・４５Ｒはベルト４１の端部の内周面と摺擦し、ベルト４１の回転方向軌跡を決定付ける。これと共に、ベルト４１の両端面を規制してベルト４１の定着装置内の長手方向の位置決めも行う。フランジ４５Ｌ・４５Ｒの材質は耐熱性と摺動性を兼ね備えた液晶ポリマー樹脂を用いている。
【００２６】
４６は温度センサである。この温度センサ４６はホルダ４３の長手方向のほぼ中央部に設けられた穴部４３ａに差し込まれて付勢部材（不図示）によりヒータ４２の裏面に対して当接されている。本実施例においてこの温度センサ４６は接触式サーミスタである。
【００２７】
（加圧ローラユニット）
加圧ローラユニット２００は加圧ローラ（第２の回転体）４７を有する。加圧ローラ４７は、芯金４７ａと、芯金４７ａの外周に同心一体的に成形被覆させた弾性層４７ｂとから構成される。更に表層（離型層）４７ｃを設けることもできる。弾性層４７ｂはシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴム、あるいはシリコーンゴムの発泡体などである。表層４７ｃはＰＦＡチューブなどである。加圧ローラ４７は筐体３００の長手方向の一端側と他端側の側板３００Ｌ・３００Ｒにそれぞれベアリング４８を介し回動可能に支持されている。
【００２８】
ベルトユニット１００はこの加圧ローラ４７の上側においてヒータ４２の側を下向きにして加圧ローラ４７に平行に配置されている。一端側と他端側のフランジ４５Ｌ・４５Ｒはそれぞれ筐体３００の一端側と他端側の側板３００Ｌ・３００Ｒのスリット状の係合部３００ａに上下方向へのスライド移動が可能な状態で保持されている。そして、一端側と他端側のフランジ４５Ｌ・４５Ｒの頂部にそれぞれ加圧機構（不図示）により下方に所定の加圧力（荷重）Ｆが加えられる。
【００２９】
この加圧力Ｆによりステイ４４およびホルダ４３が押し下げられてヒータ４２がベルト４１を介して加圧ローラ４７に対して弾性層４７ｂの弾性に抗して圧接する。これにより、ベルト４１と加圧ローラ４７との間に記録材搬送方向ａに関して所定幅のニップ部Ｎが形成される。
【００３０】
ここで、本実施例においては、記録材Ｐの画像担持面に接するベルト４１を第１の回転体、記録材の画像担持面とは反対側の面に接する加圧ローラ４７を第２の回転体としている。これとは逆に、記録材の画像担持面とは反対側の面に接する加圧ローラ４７を第１の回転体とし、記録材Ｐの画像担持面に接するベルト４１を第２の回転体とすることもできる。
【００３１】
（定着動作）
加圧ローラ４７の芯金４７ａに装着されているギア４９に対して制御部４００により所定の回転数に制御された駆動モータ（駆動手段）Ｍの駆動力が伝達される。これにより加圧ローラ４７が図１において矢印Ｒ４７の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。加圧ローラ４７が回転駆動されることで、ベルトユニット１００のベルト４１は内面がヒータ４２に密着して摺動しながら矢印Ｒ４１の時計方向に従動して回転する。ホルダ４３はこのベルト４１の回転ガイド部材としても機能している。
【００３２】
ヒータ４２には制御部４００で制御される給電部４０１からヒータ４２の一端部に装着されたＡＣコネクタ（不図示）を介して給電される。この給電によりヒータ４２が発熱して急峻な立ち上がり特性で昇温する。
【００３３】
ヒータ４２の温度はサーミスタ４６で検知され、その検知温度情報がＤＣ回路（不図示）を介して制御部４００にフィードバックされる。制御部４００はそのフィードバックされる検知温度情報に基づいてヒータ４２の温度が所定の制御温度に維持されるように給電部４０１からヒータ４２への供給電力を制御する。本実施例では長手幅サイズが大小異なる各種の記録材Ｐの搬送は所謂中央基準で行われ、ヒータ４２は使用される記録材Ｐの長手幅サイズに応じて通電領域を切り替える構成となっている。
【００３４】
画像形成部の側から定着装置４０に搬送された未定着トナー像Ｔを担持した記録材Ｐはニップ部Ｎに進入して挟持搬送される。これにより、ニップ部Ｎで記録材Ｐの加熱と加圧が同時に行われ、トナー像Ｔは記録材Ｐに固着像として定着される。ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐはベルト４１の面から曲率分離して排出搬送されていく。
【００３５】
（記録材分離部材）
ニップ部Ｎを出た記録材Ｐがベルト４１からスムーズに分離可能なように、ニップ部Ｎよりも記録材搬送方向ａの下流側の所定の位置に記録材分離部材としての糸状部材（細線部材）５０がベルト４１の長手に沿って直線状に配設されている。この糸状部材５０は、ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐがベルト４１から自然分離できなかった際に強制的に分離させ、ベルト４１に巻きついてジャムにならないように設けるものである。
【００３６】
本実施例において糸状部材５０は、図３の（ａ）のように、ベルトユニット１００の一端側のフランフランジ４５Ｌと他端側のフランフランジ４５Ｒとの間の所定の位置にベルト４１の長手に沿ってベルト４１ほぼ平行に直線状に配設されている。
【００３７】
これに限られず、糸状部材５０は筐体３００においてフランジ４５Ｌ・４５Ｒをそれぞれ保持する一端側と他端側の側板３００Ｌ・３００Ｒ間の所定の位置にベルト４１の長手に沿ってベルト４１ほぼ平行に直線状に配設されてもよい。また、糸状部材５０は側板３００Ｌ・３００Ｒ以外の他の固定の部材間の所定の位置にベルト４１の長手に沿ってベルト４１ほぼ平行に直線状に配設されてもよい。
【００３８】
糸状部材５０の材料としては、金属・樹脂・ゴム等の細長く加工出来るものならば何でもよい。糸状部材５０の断面形状は直径２ｍｍ以下のもの、さらに０．５ｍｍ以下のものが分離性能を確保する上で望ましいが、円形・楕円形に限らず、いびつな凸凹形状をしていてもよい。
【００３９】
記録材Ｐの厚みが薄い場合は、記録材Ｐをベルト４１から分離するために要する力が小さいため、弾性率が１ＧＰａ程度あれば、樹脂やゴムであっても記録材分離部材としての糸状部材５０として使用可能である。しかし、記録材Ｐの厚みが厚い場合などはベルト４１から分離する際に糸状部材５０に大きな力がかかり、糸状部材５０の変形やそれによる記録材Ｐの分離不良が発生するため、変形しづらい材料が良い。望ましくは、弾性率が１０ＧＰａを超えるステンレス鋼や硬質樹脂のような硬い材料の糸状部材５０が良い。これは、定着されるトナー種やトナー量によっては１０ＧＰａを超えるものであれば所望の機能が得られるためである。従って、糸状部材５０は１０ＧＰａ以上の弾性率を有する材料であれば金属や樹脂等の材料は何でもよい。
【００４０】
糸状部材５０の撓みは、糸状部材５０の両端部５０Ｌ・５０Ｒ間（図３の（ａ））にテンションをかけることで解消できる。また、弾性率の小さな軟らかい材料の糸状部材５０を用いる場合でも、糸状部材５０の両端部５０Ｌ・５０Ｒ間にテンションをかけることで、直線状に配設して記録材Ｐの分離による変形を低減できる。この時、糸状部材５０の両端部５０Ｌ・５０Ｒ間にかけるテンションとしては、糸状部材５０の撓み量が１ｍｍ以下になる強さ以上で、材料の塑性変形しない降伏応力未満にすることが望ましい。
【００４１】
糸状部材５０は予め所定のテンションを与えた状態で直線状に配設することもできるし、引張りばねや重錘を用いて所定のテンションを与えた状態で直線状に配設することもできる。
【００４２】
糸状部材５０は、間隙を設けずにベルト４１に当接させて配設してもよいが、その場合はベルト４１に傷がつかないよう糸状部材５０にフッ素樹脂コーティング等の滑性材料によるコーティング処理５０ａ（図３の（ｃ））を施すことが望ましい。
【００４３】
糸状部材５０をベルト４１から離間させて、即ち、糸状部材５０をベルト４１との間に間隙αを設けて配設する場合も、糸状部材５０へのトナー・異物の付着も防止するためにもフッ素樹脂コーティングは有効である。間隙αは広すぎると、記録材Ｐを分離出来ず記録材Ｐがベルト４１に巻きついてしまう可能性がある。そのため、２ｍｍ以下の間隙α、望ましくはベルト４１から１ｍｍ以下の微小な間隙αを保つことが望ましい。
【００４４】
（実験１）
本実施例のように定着装置４０において記録材分離部材として上記のように糸状部材５０を直線状に配設して用いた場合と、比較例として、図４のように、記録材分離部材として分離板５１を用いた場合の各々の分離性能の比較を行った。
【００４５】
本実験では、上記の実施例の定着装置４０を用いた。また、実験条件としては、加圧力Ｆを総圧で３００Ｎ、加圧ローラ４７の回転速度を２００ｍｍ／ｓとした。記録材ＰとしてＣＳ−８１４（日本製紙（株）社製）を用いた。
【００４６】
本実施例としては、糸状部材５０に直径０．３ｍｍの円形細線で材料はＳＵＳ３０４を用い、それをフランジ４５Ｌ・４５Ｒ間にテンションを１Ｎに設定して張設した。
【００４７】
比較例としては、厚さ０．３ｍｍで記録紙搬送方向ａの幅が１０ｍｍの平板状の分離板５１を用いた。
【００４８】
糸状部材５０、分離板５１共にニップ部Ｎの記録材出口からの最接距離が３ｍｍ、ベルト４１からの最接距離（間隔α）を０．７ｍｍとして同じ距離とした。
【００４９】
評価方法としては、ＣＳ−８１４上に１．２ｍｇ／ｃｍ2のベタトナー画像を載せ、先端余白を３ｍｍとし、記録材Ｐと接触する領域のベルト４１の外周温度を変えていき、ベルト４１に巻きつくか否かを検討した。
【００５０】
その結果、本実施例における糸状部材５０の場合も比較例における分離板５１の場合もほぼ同様のベルト４１の外周温度まで分離が可能であるという結果が得られた。これは、分離位置が同じであれば、糸状部材５０の場合も分離板５１の場合も同じ分離性能を表すことを意味している。
【００５１】
しかし、実際は、分離板５１に関しては、長手方向や記録材搬送方向の撓みや寸法公差・取り付け公差の観点から、ベルト４１からの距離は離さざるを得ない。これは、例えば距離を短くし過ぎると撓んだ際に分離板５１がベルト４１に接触して傷をつける可能性があるからである。
【００５２】
この観点から、テンションをかけて直線状に張設された糸状部材５０もしくはほぼたるみが無く直線状に配設された糸状部材５０はベルト４１により接近することが出来る。ベルト４１と糸状部材５０との距離が近いほど分離性能は良化するため、撓み等の影響がなくベルト４１により近接できる糸状部材５０は、比較例のような分離板５１よりもベルト４１との距離を近接できる分、記録材の分離性能がより高められる。
【００５３】
《他の実施形態》
（１）記録材分離部材として上記の糸状部材５０は加圧ローラ４７の側に配設する装置構成であってもいし、ベルト４１の側と加圧ローラ４７の側の両方に配設する装置構成であってもよい。
【００５４】
即ち、記録材分離部材として糸状部材５０は、記録材上の画像Ｔをニップ部Ｎで挟持搬送して加熱する第１の回転体４１および第２の回転体４７を有する画像加熱装置においてその両回転体４１、４７の少なくとも一方の回転体の側に配設することができる。
【００５５】
（２）実施例の画像加熱装置においては、第１の回転体４１としてエンドレスベルトを用い、第２の回転体４７としてローラ体を用いた装置構成であるが、この構成に限られない。
【００５６】
第１の回転体４１と第２の回転体４７が共にローラ体であるローラ対方式の装置構成でも本発明は実施可能である。また、第１の回転体４１と第２の回転体４７が共にエンドレスベルトであるベルト対方式の装置構成でも本発明は実施可能である。また、第１の回転体４１がローラ体であり、第２の回転体４７がエンドレスベルトである装置構成でも本発明は実施可能である。
【００５７】
（３）実施例では、画像加熱装置として、記録材上に形成された未定着トナー像を加熱して定着する定着装置を例にして説明したがこれに限られない。記録材上に定着もしくは仮定着されたトナー像を再加熱して画像のグロス（光沢度）を増大させる装置にも本発明を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５８】
４０・・画像加熱装置（定着装置）、４１・・第１の回転体（定着ベルト）、４７・・第２の回転体（加圧ローラ）、Ｎ・・ニップ部、５０・・記録材分離部材（糸状部材）、Ｐ・・記録材、Ｔ・・画像、ａ・・記録材搬送方向
【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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