(57)【要約】【課題】定着ローラ１６の温度に関わらず、定着ローラ１６の表面と用紙分離部材２０の先端部２０３とのギャップを常にほぼ一定となるようにして、用紙分離部材２０の定着ローラ１６への接触による傷で発生する画像不良を防止し、かつ、それによってスペースやコストを増大させることなく、ウォームアップ短縮による省エネ、耐久性向上を実現する、画像形成装置における定着装置の用紙分離装置を提供することが課題である。【解決手段】用紙分離部材２０を軸２０１を支点に回動可能に構成し、定着ローラ側先端２０３と定着ローラ１６との間隔を調節する部材２１を設けて、この間隔調節部材２１が定着ローラ１６からの熱による膨張で、用紙分離部材２０の先端２０３を定着ローラ１６から離反させる方向に回動させるようにすると共に、間隔調節部材２１の熱膨張による膨張長さが、定着ローラ１６の熱膨張による径の膨張分と略同一となる部材で間隔調節部材２１を構成した。【選択図】図１
2009115869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にヒータが配され、電子写真方式で感光体上に形成されて用紙に転写されたトナー画像を加熱・溶融して定着する定着ローラの回転方向下流側に、先端が前記定着ローラ表面に非接触となるよう設けられた用紙分離部材を有する画像形成装置における定着装置の用紙分離装置において、
前記用紙分離部材は、前記定着ローラ側先端と定着ローラとの間隔調節部材が設けられて定着装置フレームもしくは筐体に固定された軸を支点に回動可能に構成され、前記間隔調節部材は、前記定着ローラからの熱による膨張で前記用紙分離部材先端を定着ローラから離反させる方向に回動させるよう設けられて、前記定着ローラの熱膨張による径の変化分と、前記間隔調節部材の熱膨張による長さの変化量とが略同一となる部材で前記間隔調節部材が構成されていることを特徴とする画像形成装置における定着装置の用紙分離装置。
【請求項２】
前記間隔調節部材は、前記用紙分離部材先端を熱膨張により定着ローラから離反させる方向に回動させる部分の長さをＬ、定着ローラの温度に対する径方向の線熱膨張係数をα、定着ローラの温度をＴ、定着ローラが温度Ｔの時の前記間隔調節部材温度をｔとしたとき、その線熱膨張係数βが下記（１）式を満足する部材を用いることを特徴とする、請求項１に記載した画像形成装置における定着装置の用紙分離装置。
α×Ｔ＝β×Ｌ×ｔ  ……………………（１）
【請求項３】
前記用紙分離部材先端は前記定着ローラ側に付勢され、前記間隔調節部材は棒形状をなして前記用紙分離部材とは逆側端が、熱膨張係数が５×１０−５／Ｋ以下の材料で構成される当接部に当接または固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載した画像形成装置における定着装置の用紙分離装置。
【請求項４】
前記間隔調節部材先端は前記定着ローラ側に付勢され、前記間隔調節部材はネジ形状をなして前記用紙分離部材に設けられた雌ネジ部への螺合、または当接部に設けられた雌ネジ部への螺合により、前記用紙分離部材における定着ローラ側先端と定着ローラとの間隔を調節可能に設けられていることを特徴とする請求項３に記載した画像形成装置における定着装置の用紙分離装置。
【請求項５】
前記用紙分離部材は板状をなし、前記間隔調節部材が少なくとも、前記定着ローラの軸方向両端側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載した画像形成装置における定着装置の用紙分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置における定着装置の用紙分離装置に係り、特に、内部に配されたヒータからの熱で膨張する定着ローラを傷つけることなく、用紙を分離することのできる画像形成装置における定着装置の用紙分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置においては、電子写真方式で感光体上に形成されたトナー画像を用紙に転写した後、例えばヒータを内蔵した定着ローラと加圧ローラとで構成した定着装置により転写したトナーを溶融し、用紙に定着させている。そしてこの定着装置に用いられる定着ローラは、トナーのオフセット現象を防止すると共に耐熱特性を考慮し、テフロン（登録商標）加工等を施したものが多い。
【０００３】
しかし、定着ローラと加圧ローラとで挟持した用紙上のトナーが定着ローラの熱で溶融した時、この定着ローラに少なからず付着し、用紙が定着ローラの表面に巻き付いてしまうといったことがある。
【０００４】
そのため例えば特許文献1には、定着部材によって定着処理が施された記録媒体の剥離補助用として、定着部材の回転方向下流側に先端が定着部材の表面に非接触状態となるように剥離ガイド部材を設けた剥離装置において、剥離ガイド部材をトナーの離型性及び耐熱性に優れた合成樹脂によって一体的に形成すると共に、剥離ガイド部材の定着部材表面に近接した先端部が所定の曲率半径を有するように構成し、かつ、剥離ガイド部材を取り付けるためのサポート部材を定着部材を回転自在に軸支する軸受部材に当接させ、剥離ガイド部材の定着部材に対する位置決めがなされるようにして、定着部材の表面に傷を付けたり、表面の平滑性及び光沢度が高い記録媒体や定着画像に傷を付けることなく、しかも、結露によって記録媒体上の画像を乱したり、二次転写不良などが発生することがないようにした剥離装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１２２１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながらこの特許文献１に示された剥離装置では、記録材を定着させるために定着部材の温度を上昇させた時に定着部材が熱膨張するのに対し、サポート部材がほとんど熱膨張しないため、定着部材の温度上昇と共に剥離ガイド部材の先端部と定着部材表面とのギャップが狭くなるという問題がある。特に定着部材として熱膨張係数の大きなシリコンゴム等の弾性層を用いた場合、弾性層の厚みによっては０．５ｍｍ以上膨張する場合があり、ギャップを設定する際に予めこの定着部材の膨張分を考慮する必要があるが、用紙種類によって定着温度を変更すると温度でギャップが変わってしまい、高温域では用紙を剥離することができても低温域で剥離ができず、最悪、定着部材に記録材が巻きついてしまう可能性がある。
【０００７】
特に薄くてコシの無い記録材は剥離不良がおきやすいが、通常薄い記録材の定着温度は低く設定されるため、この特許文献１の構成では剥離不良の危険性が高くなる。逆に低温域で剥離性を向上させるためにギャップを小さく設定すると、今度は高温域で剥離ガイド部材の先端部と定着部材表面が接触してしまい、定着部材が傷つくなどして画像不良が発生する可能性が高くなる。
【０００８】
また、一般的に剥離ガイド部材の先端部と定着部材表面とのギャップを確保する方法として、剥離ガイド部材の一部をもしくは別の接触部材を介して定着部材表面に当接させる方法があるが、画像領域に当接させると定着部材が傷つくなどして画像不良が発生し、画像領域外に当接させるためには定着部材をその分だけ長くしなければならず、省スペース及びコストに対して不利になってしまう。
【０００９】
そのため本発明においては、定着部材（以下、定着ローラと称する）の温度に関わらず、定着ローラ表面と剥離ガイド部材（以下、用紙分離部材と称する）の先端部とのギャップを常にほぼ一定となるようにして、用紙分離部材の定着ローラへの接触による傷で発生する画像不良を防止し、かつ、それによってスペースやコストを増大させることなく、ウォームアップ短縮による省エネ、耐久性向上を実現する、画像形成装置における定着装置の用紙分離装置を提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明になる画像形成装置における定着装置の用紙分離装置は、
内部にヒータが配され、電子写真方式で感光体上に形成されて用紙に転写されたトナー画像を加熱・溶融して定着する定着ローラの回転方向下流側に、先端が前記定着ローラ表面に非接触となるよう設けられた用紙分離部材を有する画像形成装置における定着装置の用紙分離装置において、
前記用紙分離部材は、前記定着ローラ側先端と定着ローラとの間隔調節部材が設けられて定着装置フレームもしくは筐体に固定された軸を支点に回動可能に構成され、前記間隔調節部材は、前記定着ローラからの熱による膨張で前記用紙分離部材先端を定着ローラから離反させる方向に回動させるよう設けられて、前記定着ローラの熱膨張による径の変化分と、前記間隔調節部材の熱膨張による長さの変化量とが略同一となる部材で前記間隔調節部材が構成されていることを特徴とする。
【００１１】
このように間隔調節部材として、定着ローラの熱による径の膨張分と略同一の長さの膨張をなし、用紙分離部材先端を定着ローラから離反する方向に回動させるようにしたことで、用紙分離部材先端は定着ローラの温度に関わらず常に定着ローラから一定の距離を保つことができ、用紙分離部材の定着ローラへの接触による傷で発生する画像不良を防止し、かつ、それによってスペースやコストを増大させることなく、ウォームアップ短縮による省エネ、耐久性向上を実現することができる。
【００１２】
そして、前記間隔調節部材は、前記用紙分離部材先端を熱膨張により定着ローラから離反させる方向に回動させる部分の長さをＬ、定着ローラの温度に対する径方向の線熱膨張係数をα、定着ローラの温度をＴ、定着ローラが温度Ｔの時の前記間隔調節部材温度をｔとしたとき、その線熱膨張係数βが下記（１）式を満足する部材を用いることが本発明の好適な実施形態である。
α×Ｔ＝β×Ｌ×ｔ  ……………………（１）
【００１３】
また、前記用紙分離部材先端は前記定着ローラ側に付勢され、前記間隔調節部材は棒形状をなして前記用紙分離部材とは逆側端が、熱膨張係数が５×１０−５／Ｋ以下の材料で構成される当接部に当接または固定されていることで、間隔調節部材が当接または固定される当接部は熱膨張の影響が僅少となり、間隔調節部材の熱膨張による用紙分離部材の定着ローラ側先端と定着ローラとの間隔調節を正確に行うことができる。
【００１４】
さらに、前記間隔調節部材先端は前記定着ローラ側に付勢され、前記間隔調節部材はネジ形状をなして前記用紙分離部材に設けられた雌ネジ部への螺合、または当接部に設けられた雌ネジ部への螺合により、前記用紙分離部材における定着ローラ側先端と定着ローラとの間隔を調節可能に設けられていることで、間隔調節部材を簡単に用紙分離部材に固定することができると共に、間隔調節部材による用紙分離部材の定着ローラ側先端と定着ローラとの間隔調節も容易に行うことができる。
【００１５】
そして、前記用紙分離部材は板状をなし、前記間隔調節部材が少なくとも、前記定着ローラの軸方向両端側に設けられることが、本発明の好適な実施形態である。
【発明の効果】
【００１６】
以上記載のごとく本発明になる画像形成装置における定着装置の用紙分離装置は、用紙分離部材先端が定着ローラの温度に関わらず常に定着ローラから一定の距離を保つことができ、スペースやコストを増大させることなく、用紙分離部材の定着ローラへの接触による傷で発生する画像不良を防止し、それによってウォームアップ短縮による省エネ、耐久性向上を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明になる定着装置の用紙分離装置の実施例１を備えた画像形成装置の構成概略断面図である。前記したように画像形成装置においては、電子写真方式で感光体１０上に形成された静電潜像を現像装置１１で現像してトナー画像となし、このトナー画像をレジストローラ対１２、１３により、例えば転写ローラ１４のある転写部に送られてくる記録用紙（以下単に用紙と呼ぶ）に転写する。その後この用紙上のトナー画像を、ヒータ１５が配され、表面の非通紙領域に設けられたサーミスタなどの温度センサ１８が検出する温度に基づき、温度を制御する定着ローラ１６と加圧ローラ１７とで構成される定着装置のニップ部で溶融し、用紙に定着して図示していない排紙トレイに排紙する。
【００１９】
この定着装置における定着ローラ１６は、肉厚１．０ｍｍ程度のアルミニウム等の芯金１６１の外周に、肉厚０．３ｍｍのシリコンゴム等の弾性層１６２を設け、更に弾性層１６２の表面にＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）等のフッ素樹脂の離型層１６３をコートし、芯金１６１の内部に熱源としてのヒータ１５を設けて外径２５ｍｍとしたものである。
【００２０】
加圧ローラ１７は、直径１４ｍｍのアルミニウムや鉄等の芯金１７１の外周に、肉厚５．５ｍｍのシリコンゴム等の弾性層１７２を設け、更に弾性層１７２の表面に、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂の離型層１７３をコートして外径２５ｍｍとしたもので、不図示の加圧手段により、定着ローラ１６に圧接して定着ローラ１６との間にニップ部を形成しつつ回転するようになっている。なお、定着ローラ１６、加圧ローラ１７に関するこれらの数値は一例であって、本発明がこれらの数値に限定されないことは自明である。
【００２１】
また、定着ローラ１６と加圧ローラ１７とのニップ部における用紙搬送方向出口側、すなわち定着ローラ１６の回転方向下流側には、画像形成装置筐体、または定着装置フレームなどに固定された軸２０１を支点に矢印２０２で示した方向に回動可能に軸支され、金属や耐熱樹脂等で構成されて定着ローラ１６には非接触とした用紙分離板たる用紙分離部材２０が設けられている。この用紙分離部材２０の用紙搬送側表面には、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂の離型層がコートされ、図示していないがバネなどで定着ローラ１６方向に付勢されている。なお、図示の例では用紙分離部材として、定着ローラ１６に非接触とした用紙分離板の場合を示したが、耐熱樹脂等で構成された分離爪を用いても構わない。
【００２２】
そしてこの用紙分離部材２０には、定着装置フレーム１９に設けられた当接部１９１に一端側を当接され、定着ローラ１６２のヒータ１５からの熱で膨張したとき、用紙分離部材２０を定着ローラ１６から離間させる方向に回動させる間隔調節部材２１が固定されている。なお、この間隔調節部材２１の固定は、当接部１９１側で行って用紙分離部材２０は当接させるだけとしたり、逆に用紙分離部材２０側に固定して当接部１９１側は単に当接させるだけとしたり、また、間隔調節部材２１にネジ部を設け、当接部１９１側、または用紙分離部材２０側に雌ネジを設けて螺合させ、用紙分離部材先端２０３と定着ローラ１６との間隔を調節できるようにしても良い。
【００２３】
この用紙分離部材２０、間隔調節部材２１、定着装置フレーム１９に設けられた当接部１９１の概略構成を示した斜視図が図３である。この図３では、前記した間隔調節部材２１の固定を図１と同様、用紙分離部材２０側で行い、当接部１９１側は当接させるだけとした場合を示しており、まず用紙分離部材２０は、厚さ１．０ｍｍ程度のＳＵＳ等の板金を図のように断面「く」の字状に加工し、両端側に回動軸となる部分２０１を突出させて形成する。定着装置フレーム１９に設けられた当接部１９１は、図では断面「く」の字状に加工された部分のみが示されており、間隔調節部材２１は棒状としてこの当接部１９１に固定されている。
【００２４】
間隔調節部材２１の用紙分離部材２０への固定は、前記したように間隔調節部材２１にネジ部を設け、用紙分離部材２０側に雌ネジを設けて螺合させ、用紙分離部材先端２０３と定着ローラ１６との間隔を調節できるようにしたり、調節の必要がなければそのまま接着剤などで固定するようにしても良い。なお、ネジ形状の接触による固定箇所の固定が弱い場合、耐熱タイプの接着剤等を使って固定を補助しても良く、また、用紙分離部材２０の先端２０３は別部材として、厚み０．２ｍｍのＳＵＳ等の板金をレーザースポット溶接するようにしても良い。
【００２５】
そして本発明においては、前記したように間隔調節部材２１は、定着ローラ１６からの熱による膨張で用紙分離部材２１の先端２０３を定着ローラ１６から離反させる方向に回動させるよう設けられているが、そのため、間隔調節部材２１の材料としては、間隔調節部材２１の熱膨張による膨張長さが、定着ローラ１６の熱膨張による径の膨張分と略同一となる部材を用いる。
【００２６】
これは、間隔調節部材２１における、用紙分離部材先端２０３を熱膨張により定着ローラ１６から離反させる方向に回動させるために用いる部分、すなわち、間隔調節部材２１の用紙分離部材２０への固定位置から当接部１９１と当接する一端部までの距離、または当接部１９１の固定位置から用紙分離部材２０への距離をＬ、定着ローラ１６の温度に対する線熱膨張係数をα、定着ローラ１６の温度をＴ、定着ローラ１６が温度Ｔの時の間隔調節部材２１の温度をｔとしたとき、間隔調節部材２１の線熱膨張係数βが下記（１）式を満足する材料を用いるわけである。
α×Ｔ＝β×Ｌ×ｔ  ……………………（１）
【００２７】
これを例えば図１、図３のように、間隔調節部材２１が用紙分離部材２０に固定されている場合を例に説明すると、間隔調節部材２１の用紙分離部材２０への固定位置から当接部１９１と当接する一端部までの距離をＬとした場合、前記した定着ローラ１６における半径の熱膨張係数は約５．５×１０−７／Ｋであり、定着ローラ１６の定着温度が１８０℃であるとすると、（１）式におけるα×Ｔは下記のようになる。
α×Ｔ＝５．５×１０−７×１８０＝９．９×１０−５
【００２８】
そして、定着ローラ１６の温度が１８０℃の時に間隔調節部材２１の温度が１２０℃であるとし、間隔調節部材２１の用紙分離部材２０への固定位置から当接部１９１に当接する一端部までの距離、すなわちＬを４０ｍｍとすると、間隔調節部材２１の材料の線熱膨張係数βは前記（１）式より、
９．９×１０−５＝β×４×１０−２×１２０
∴β＝２．０６×１０−５
となる。
【００２９】
従って、間隔調節部材２１の材料として線膨張係数が２．０６×１０−５／Ｋのものを選択すれば、用紙分離部材２０の先端２０１と定着ローラ１６との間隔を、常にほぼ一定の間隔に保つことが可能となる。このような膨張係数を持つ材料としては、例えばポリイミド樹脂や上記値に熱膨張係数を調整した耐熱樹脂等で構成することができる。また、逆に間隔調節部材２１の材料が耐熱温度等で制約される場合は、上記Ｌの長さを変更して同様の効果を得るようにしても良い。
【００３０】
なおこの場合、図１に示した間隔調節部材２１の一端部が当接する定着装置フレーム１９は、熱膨張係数の大きな材料を使うと当接部１９１自体が膨張して用紙分離部材２０の先端２０３と定着ローラ１６との間隔を一定に保つことができなくなる。そのため少なくともこの定着装置フレーム１９の当接部１９１は、熱膨張の大きい樹脂等ではなく、熱膨張の小さい熱膨張係数が５×１０−５／Ｋ以下の材料、例えばＳＵＳやＦｅ等を用いることが好ましい。
【実施例２】
【００３１】
図２は、本発明になる定着装置の用紙分離装置の実施例２を備えた画像形成装置の構成概略断面図である。この図２において、図１と同様な構成要素には同一番号が付してあって説明は省略するが、３０は用紙分離部材、３１は間隔調節部材、３２は定着ローラ１６を回転自在に軸支するベアリングであり、３０１は用紙分離部材３０の軸、３０２は用紙分離部材３０の回動方向を示す矢印、３０３は用紙分離部材先端である。
【００３２】
この図２の実施例２では、前記した図１の実施例１において、定着装置フレーム１９に設けられた当接部１９１に一端側を当接または固定していた間隔調節部材２１を、定着ローラ１６を回転自在に軸支する軸受部材、ここではベアリング３２に当接させるようにして、図１の場合と同様の効果を得られるようにしたものである。
【００３３】
この構成の場合、前記図１の場合と異なり、間隔調節部材３１の固定は用紙分離部材３０側のみで行い、前記したように間隔調節部材３１にネジ部を設け、用紙分離部材３０側に雌ネジを設けて螺合させ、用紙分離部材先端２０３と定着ローラ１６との間隔を調節できるようにしたり、直接接着剤などで固定する。
【００３４】
それ以外の部分は前記図１に示した実施例１と同様であり、説明は省略するが、このようにすることにより、間隔調節部材３１の周囲に定着装置フレーム１９がない場合でも全く同様に構成することができ、また、ベアリング３２は一般的に膨張率が小さい部材で構成されるから、用紙分離部材３０の先端３０３と定着ローラ１６との間隔を一定に保つことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明によれば、定着ローラ１６の温度に関わらず定着ローラ１６の表面と用紙分離部材２０の先端部２０３とのギャップを常にほぼ一定とすることができ、用紙分離部材２０の定着ローラ１６への接触による傷を発生させることなく、常に綺麗な画像を出力できる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明になる定着装置の用紙分離装置の実施例１を備えた画像形成装置の構成概略断面図である。
【図２】本発明になる定着装置の用紙分離装置の実施例２を備えた画像形成装置の構成概略断面図である。
【図３】用紙分離部材２０、間隔調節部材２１、定着装置フレーム１９に設けられた当接部１９１の概略構成を示した斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  感光体
１１  現像装置
１２、１３  レジストローラ対
１４  転写ローラ
１５  ヒータ
１６  定着ローラ
１６１  芯金
１６２  シリコンゴム等の弾性層
１６３  離型層
１７  加圧ローラ
１８  温度センサ
１９  定着フレーム
１９１  当接部
２０  用紙分離部材
２０１  軸
２０２  矢印
２０３  用紙分離部材先端
２１  間隔調節部材
【図１】
2009115869.tif 000003
【図２】
2009115869.tif 000004
【図３】
2009115869.tif 000005