JP2009122147A - 画像形成装置における定着装置の用紙分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着部材の温度に関わらず、定着部材表面と用紙分離部材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部材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、画像形成装置の定着装置における用紙分離装置を提供することが課題である。
【解決手段】用紙分離部材は先端が前記定着ローラ側に付勢されて前記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、用紙分離部材に固定された位置決め部材または用紙分離部材における位置決め部が、定着ローラ表面に接触して従動回転する用紙分離部材とは別に設けられた回転部材に当接して用紙分離部材先端と定着ローラとの間隔を一定に保つようにした。
【選択図】図１

Description

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。

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で転写したトナー画像を溶融し、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。

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。

そのため、例えば特許文献１には、定着ローラに対して接近、離反移動自在な本体部と、この本体部に定着ローラ表面に対向するように設けられて記録紙を定着ローラから分離する爪部と、本体部に回転自在に取り付けられて定着ローラ表面に当接して回転すると共に、爪部を定着ローラ表面から所定距離だけ隔てた位置に保持するコロ部材とからなり、簡単な機構で記録紙を確実に定着ローラから分離して、ローラ表面を削る等の不具合を確実に防止し得る記録紙分離爪が開示されている。

特開平６−１５６８４５号公報

しかしながらこの特許文献１に示された構成では、分離爪の形状が複雑であるからコストが高くなるばかりでなく、分離爪に用いることができる材料が耐熱樹脂の一部の種類に限られてしまう。また、分離爪本体に直接、回転自在のコロ部材を取り付ける構造のため、分離爪本体のコロ部材の取り付け部とコロ部材の間にはある程度の隙間（ガタ）が必要であり、特に熱膨張係数の高い樹脂にて分離爪本体及びコロ部材を構成するとこの隙間を大きくしてやらなければならないから、ローラが定着温度に制御されている時の爪部とローラ表面のギャップを所定値に設定すると、ローラ温度の低い時には爪部とローラ表面のギャップが所定の値よりも小さくなり、最悪、接触してしまう可能性がある。

そのため、本発明においては定着部材の温度に関わらず、定着部材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部材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、画像形成装置の定着装置における用紙分離装置を提供することが課題である。

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、
前記用紙分離部材先端は前記定着ローラ側に付勢さ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、前記用紙分離部材に固定された位置決め部材または用紙分離部材における位置決め部が、前記定着ローラ表面に接触して従動回転する回転部材に当接し、前記用紙分離部材先端と前記定着ローラとの間隔を一定に保つようにしたことを特徴とする。

このように、用紙分離部材における位置決め部材または位置決め部を、定着ローラ表面に接触して従動回転する用紙分離部材とは別に設けられた回転部材に当接させることで、定着ローラが熱により膨張してその径が大きくなっても、定着ローラ表面に接触して従動回転する回転部材が用紙分離部材をその分押し上げるから、用紙分離部材先端と前記定着ローラとの間隔を一定に保つことができ、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。また、用紙分離部材と回転部材を一体とせず、別部材として構成することによってそれぞれの形状を単純化することが可能となり、それぞれを構成する材料の種類が限定されることも少なくなる。

そして、前記回転部材はその熱膨張係数が、５×１０^−５／Ｋ以下の材料で構成することで、定着ローラからの熱がこの回転部材に伝わっても回転部材が大きく膨張することが無く、安定して用紙分離部材先端と前記定着ローラとの間隔を一定に保つことができる。

また、前記用紙分離部材は板状をなし、前記位置決め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螺合し、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、位置決め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、用紙分離部材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。

さらに、前記用紙分離部材は、前記回転部材側に位置決め部を有して先端部を爪状とし、所定間隔をおいて配置された分離爪であり、前記回転部材は前記分離爪設置位置に対応して設けられたコロ形状の部材とすることで、回転部材を定着ローラと同様な長さとすると、１本だけ備えればよいから製造や組立が楽であるが、回転部材もしくは定着ローラが真円になっていないときは、ふらつきが出てしまう。それに対し、このように用紙分離部材を分離爪とし、回転部材を分離爪設置位置に対応して設けられたコロ形状の部材とすることで、製造が楽であると共に真円でない場合にもふれが出にくくなって、精度良く用紙分離部材先端と定着ローラとの間隔を保つことができる。

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、耐久性の向上、画質の向上などを実現することができる。

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。

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。

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。

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。

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、軸１９１を支点に矢印１９２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部材１９が設けられている。この用紙分離部材１９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用紙分離部材先端１９３が定着ローラ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１９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、後記するように耐熱樹脂等で構成された分離爪を用いても構わない。

そしてこの用紙分離部材１９には、この実施例１では棒状またはネジを切って棒状とした位置決め部材２１が固定され、その定着ローラ１６側には、定着ローラ１６表面に接触して従動回転する回転部材としてのローラやコロ２０が設けられて、その回転部材２０に位置決め部材２１の一端が当接している。

そのため、定着ローラ１６が熱により膨張してその径が大きくなっても、定着ローラ１６の表面に接触して従動回転する回転部材２０が用紙分離部材１９をその分押し上げるから、用紙分離部材１９の先端１９３と定着ローラ１６との間隔は一定に保たれ、用紙分離部材１９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ことができる。また、用紙分離部材１９と回転部材２０とを一体とせずに別部材として構成したから、それぞれの形状を単純化することが可能となり、それぞれを構成する材料の種類が限定されることが少なくなる。

この用紙分離部材１９、位置決め部材２１、回転部材２０の概略構成を示した斜視図が図２である。用紙分離部材１９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１９１を突出させて形成する。そして棒状またはネジを切って棒状とした位置決め部材２１をこの用紙分離部材１９に固定し、回転部材２０は定着ローラ１６と軸方向長さをほぼ同じとして、位置決め部材２１の一端をこの回転部材２０に当接させている。

なお、位置決め部材２１の用紙分離部材１９への固定は、位置決め部材２１にネジ部を設け、用紙分離部材１９側に雌ネジを設けて螺合させ、用紙分離部材先端１９３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。また、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、用紙分離部材１９の先端１９３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。

回転部材２０は、一例として外径５ｍｍ のＳＵＳ材でできたローラ形状であり、材質としては、熱膨張の大きい樹脂等ではなく、熱膨張係数が５×１０^−５／Ｋ以下の材料、例えばＳＵＳやＦｅ、ガラス、セラミック等を用いるのがよい。また、図示の例では無垢のＳＵＳ材としているが、これを中空に構成しても良い。さらに、回転部材表面にＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂でコーティングもしくはチューブ被覆することも好ましい。このように低膨張率の材料を用いることで、定着ローラ１６からの熱がこの回転部材２０に伝わっても回転部材２０が大きく膨張することが無く、安定して用紙分離部材先端１９３と定着ローラ１６との間隔を一定に保つことができる。

図３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３における実施例２では、用紙分離部材として分離爪３０を用いたもので、この分離爪３０を構成する材質としては例えば耐熱樹脂やセラミック等が挙げられるが、なるべく熱膨張係数の小さいものを用いるのが好ましい。この図３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、３１は定着ローラ１６表面に接触して従動回転する回転部材としてのローラやコロであり、分離爪３０における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、３０４は位置決め部である。

この実施例２においても、前記した実施例１の場合と同様、分離爪３０はその先端３０３が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、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ている。また、分離爪３０における回転部材３１への当接部は位置決め部３０４として形成され、この位置決め部３０４は分離爪先端３０３が定着ローラ１６表面と一定の距離を保つよう、精度良く形成されている。

そのため実施例１の場合と同様、定着ローラ１６が熱により膨張してその径が大きくなっても、定着ローラ１６の表面に接触して従動回転する回転部材３１が分離爪３０をその分押し上げ、分離爪３０の先端３０３と定着ローラ１６との間隔は一定に保たれるから、分離爪３０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ことができる。また、分離爪３０と回転部材３１とを一体とせずに別部材として構成したから、それぞれの形状を単純化することが可能となり、それぞれを構成する材料の種類が限定されることが少なくなる。

図４は、分離爪３０と回転部材３１との関係を示した図で、（Ａ）は回転部材３１を定着ローラ１６の軸方向長さと略同一のローラで構成した場合、（Ｂ）はそれぞれの分離爪３５_１、３５_２、３５_３、３５_４に対応させてコロ状の回転部材３６_１、３６_２、３６_３、３６_４を設けた場合である。分離爪３５_１、３５_２、３５_３、３５_４の数は、ここに示された例には限らないが、画像形成装置で扱う最大サイズの用紙が例えばＡ４である場合、通紙領域左右の端側と例えばＡ６程度の小サイズ用紙に対応させた位置などに、所定間隔をおいて設けることが好ましい。

回転部材３１、３６は、一例として外径５ｍｍ のＳＵＳ材で作るが、前記図１に示した実施例１の場合と同様、材質としては熱膨張の大きい樹脂等ではなく、熱膨張係数が５×１０^−５／Ｋ以下の材料、例えばＳＵＳやＦｅ、ガラス、セラミック等を用い、また、無垢のＳＵＳ材としても、中空に構成しても良い。このように低膨張率の材料を用いることで、定着ローラ１６からの熱がこの回転部材３１に伝わっても回転部材３１が大きく膨張することが無く、安定して用紙分離部材先端３０３と定着ローラ１６との間隔を一定に保つことができる。

図５、図６は、図３に示した実施例２の回転部材３１、３６の保持構造であり、図５は図４（Ａ）に示したような定着ローラ１６の軸方向長さと略同一のローラの場合、図６は図４（Ｂ）に示したような分離爪３５_１、３５_２、３５_３、３５_４に対応させて、コロ状の回転部材３６を設けた場合である。これら図５、図６において、前記図１〜図３に示したものと同一の構成要素には同一番号が付してある。

まず図５において（Ａ）は定着ローラ１６の軸方向に直角な方向から見た図、（Ｂ）は軸受部材５２の斜視図、（Ｃ）は定着装置の側板５０の平面図、（Ｄ）は定着ローラ１６の軸方向から見た図であり、１６は定着ローラ、１６１は芯金、１６２は表面に離型層が設けられたシリコンゴム等の弾性層、１６４はベアリング、３１は回転部材としてのローラ、３１１はローラ部、３１２は回転軸、５０は定着装置の側板で、この図５にはその一部を示してある。５１はスプリング、５２は軸受部材である。

軸受部材５２は、回転部材３１の回転軸３１２を保持して略半円形状に設けられた軸受部５２１を有し、定着装置側板５０に嵌め込む溝５２２、スプリング５１を嵌め込むスプリング保持部５２３を有して本体が略直方体状に形成されている。一方、定着装置側板５０には、定着ローラ１６の芯金１６１を回転させるベアリング１６４を嵌め込む円形の孔５０１と、軸受部部材５２に設けられた溝５２２を嵌め込む長方形状の部位５０２、スプリング保持部５２３を受けるやはり長方形状の部位５０３、スプリング５１を受ける突起状のスプリング保持部５０４とが設けられている。

この回転部材３１の保持構造では、図５（Ｄ）に示したように、まずスプリング５１を定着装置側板５０のスプリング保持部５０４に嵌め、次に回転部材３１の回転軸３１２を嵌め込んだ軸受部材５２における、スプリング保持部５２３にこのスプリング５１が嵌るようにしながら、軸受部材５２における装置側板に嵌め込む溝５２２を長方形状の部位５０２に嵌め込む。そして軸受部材５２を、スプリング５１の押圧力に抗してスプリング保持部５０４方向に押しつけながら定着ローラ１６のベアリング１６４を、ベアリングを嵌め込む孔５０１に嵌め込むことで回転部材３１を回転可能に保持する。

次の図６は、（Ａ）が分離爪の設置部位に設ける回転部材保持板６０の平面図、（Ｂ）は定着ローラ１６の軸方向から見た図であり、図５の場合と同様、５１はスプリング、５２は軸受部材で、３６は回転部材としてのコロ、３６１は回転軸、６０は回転部材保持板、６０２は軸受部部材５２に設けられた溝５２２を嵌め込む長方形状の部位、６０３はスプリング保持部５２３を受けるやはり長方形状の部位、６０４はスプリング５１を受ける突起状のスプリング保持部である。

この図６に示した回転部材３１の保持構造では、図６（Ｂ）に示したように、まずスプリング５１を回転部材保持板６０のスプリング保持部６０４に嵌め、次に回転部材３６の回転軸３６１を嵌め込んだ軸受部材５２における、スプリング保持部５２３にこのスプリング５１が嵌るようにしながら、軸受部材５２におけるの溝５２２を長方形状の部位６０２に嵌め込む。そして軸受部材５２を、スプリング５１の押圧力に抗してスプリング保持部６０４方向に押しつけながら、定着ローラ１６を装着して回転部材３６を回転可能に保持する。

このようにすることで、分離爪３０をどの位置に設置しても、前記したように定着ローラ１６が熱により膨張してその径が大きくなったとき、定着ローラ１６の表面に接触して従動回転する回転部材３１、３６が分離爪３０をその分押し上げるから、実施例１の場合と同様、分離爪３０の先端３０３と定着ローラ１６との間隔は一定に保たれ、分離爪３０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ことができる。

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。

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。 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。 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。 分離爪３０と回転部材３１との関係を示した図で、（Ａ）は回転部材３１を定着ローラ１６の軸方向長さと略同一のローラで構成した場合、（Ｂ）はそれぞれの分離爪３５_１、３５_２、３５_３、３５_４に対応させてコロ状の回転部材３６_１、３６_２、３６_３、３６_４を設けた場合である。 実施例２の、定着ローラ１６の軸方向長さと略同一の長さの回転部材３１の保持構造であり、（Ａ）は定着ローラ１６の軸方向に直角な方向から見た図、（Ｂ）は軸受部材５２の斜視図、（Ｃ）は定着装置の側板５０の平面図、（Ｄ）は定着ローラ１６の軸方向から見た図である。 実施例２の、分離爪３０の設置部位に設ける回転部材３６の保持構造であり、（Ａ）は分離爪の設置部位に設ける回転部材保持板の平面図、（Ｂ）は定着ローラ１６の軸方向から見た図である。

符号の説明

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
１６４ ベアリング
１７ 加圧ローラ
１７１ 芯金
１７２ 弾性層
１７３ 離型層
１８ 温度センサ
１９ 用紙分離部材
１９１ 軸
１９２ 矢印
１９３ 用紙分離部材先端
２０ 回転部材
２１ 位置決め部材

Claims (4)

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、
   前記用紙分離部材先端は前記定着ローラ側に付勢さ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、前記用紙分離部材に固定された位置決め部材または用紙分離部材における位置決め部が、前記定着ローラ表面に接触して従動回転する回転部材に当接し、前記用紙分離部材先端と前記定着ローラとの間隔を一定に保つようにした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。
2. 前記回転部材はその熱膨張係数が、５×１０^−５／Ｋ以下の材料で構成されて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。
3. 前記用紙分離部材は板状をなし、前記位置決め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螺合し、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。
4. 前記用紙分離部材は、前記回転部材側に位置決め部を有して先端部を爪状とし、所定間隔をおいて配置された分離爪であり、前記回転部材は前記分離爪設置位置に対応して設けられたコロ形状の部材であることを特徴とする請求項１乃至３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。

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