JP3695343B2

JP3695343B2 - 定着装置及び定着方法

Info

Publication number: JP3695343B2
Application number: JP2001114490A
Authority: JP
Inventors: 克仁五味
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2001-04-12
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2021-04-12
Also published as: JP2002311740A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリなどの電子写真方式の画像形成装置における定着装置及び定着方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の定着装置として、ニップ部から排出される記録材に接触して該記録材を回転体から剥離させる剥離板を備えた定着装置が知られている。例えば特開昭５３−８１２４１号公報には、回転体に対し所定のクリアランスをもって配置される剥離板（非接触式の剥離板）を備えた定着装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の定着装置の場合、剥離板によって回転体から記録材が剥離される際に、記録材上の定着直後のトナー像に剥離板が触れるため、そのトナー像を傷付けて画像欠陥を招くおそれがある。
【０００４】
また、非接触式の剥離板の場合、その剥離性能を向上させるために、剥離板の回転体側の側縁と回転体との間のクリアランスを可及的に小さくすることが要求される。しかし、そのためには非常に高い精度で剥離板を回転体に対して組付ける必要があって極めて困難性が高い。
【０００５】
本発明は、上記のような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、剥離板によって回転体から記録材が剥離されるときの記録材と剥離板との間の接触圧を低減することにより両者の接触に起因する画像欠陥の発生を抑制することができるとともに、剥離板の回転体側の側縁と回転体との間のクリアランスがたとえ大きくても良好な剥離性能を発揮することができる定着装置及び同定着装置を用いた定着方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、第１の回転体と、該第１の回転体との間にニップ部を形成する第２の回転体とを備え、前記ニップ部で記録材を挟持搬送して該記録材上の未定着トナー像を定着する定着装置において、前記ニップ部から排出される記録材に接触して該記録材を第１の回転体から剥離させる剥離板と、前記ニップ部から排出される記録材に対して前記剥離板の第１の回転体側の側縁と前記第１の回転体との間のクリアランスから空気を吹付けて第１の回転体からの記録材の剥離を補助する送風手段と、前記送風手段によって送出される空気の流路を、前記剥離板の第１の回転体側の側縁と前記第１の回転体との間のクリアランスに向かう方向に規制する規制手段とを備え、前記規制手段は、前記第１の回転体、前記剥離板、前記第１の回転体を覆うように配設されているカバー、及び前記第１の回転体と前記カバーとの間に介装させたシール部材によって構成されていることを要旨とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記送風手段が温風を送出することを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の定着装置において、前記送風手段により、第１の回転体の軸方向両端部に比べて同中央部でより強く記録材に対し空気を吹付けるようにしたことを要旨とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の定着装置において、前記第１の回転体が加熱源を有するとともに、前記送風手段が第１の回転体の鉛直上方の空気を送出することを要旨とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の定着装置において、前記第１の回転体側と前記第２の回転体との間に前記記録材が挟まれた際の、前記第１の回転体側の雰囲気に比べて第２の回転体側の雰囲気が負圧となるように構成したことを要旨とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の定着装置を用いた定着方法であって、前記送風手段の動作のタイミングを、記録材がニップ部を通過するタイミングに同期させることを要旨とする。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の定着装置を用いた定着方法であって、ウォームアップ時において、前記送風手段を、第１の回転体に対し温風を吹付けて第１の回転体を加熱する加熱手段として機能させることを要旨とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を電子写真方式の画像形成装置における定着装置に具体化した第１実施形態について図面に基づき説明する。
【００１４】
電子写真方式の画像形成装置には、電子写真プロセスを実行する各ユニットとして、感光体を一様に帯電させる帯電装置、前記帯電装置により帯電された感光体を選択的に露光して原画像に基づく潜像を同感光体上に形成する露光装置、前記潜像からトナー像を形成する現像装置、及び前記トナー像を用紙（記録材）上に転写する転写装置が備えられている。定着装置は、これらの装置の下流に配置され、転写装置によって用紙上に転写された未定着トナー像を用紙上に定着する定着プロセスを実行すると同時に、用紙搬送機能も兼ねている。
【００１５】
図１（ａ）及び図２は、本実施形態における定着装置を示す概略構成図である。これらの図に示すように、定着装置には、加熱源としてハロゲンランプ１１ａを内蔵した第１の回転体としての定着ローラ１１と、第２の回転体としての加圧ローラ１２とが備えられている。定着ローラ１１と加圧ローラ１２は略平行に配置され、図示しない付勢手段によって所定の押圧力でもって互いに接触されている。そして、定着ローラ１１と加圧ローラ１２の間には、両ローラ１１，１２の接触面によりニップ部１３が形成されている。
【００１６】
定着ローラ１１は、図示しない駆動手段により図１（ａ）に示す矢印Ａ方向に回転駆動され、加圧ローラ１２は、定着ローラ１１に従動して回転されるようになっている。このため、用紙Ｐは、図示しない転写装置から定着装置へ搬送されて定着ローラ１１と加圧ローラ１２の間に送り込まれると、ニップ部１３で挟持されて図１（ａ）に示す矢印Ｂ方向に搬送されるようになっている。
【００１７】
前記定着ローラ１１の近傍には、ニップ部１３から排出される用紙Ｐを定着ローラ１１から剥離させるための剥離板１４が設けられている。剥離板１４は平板状をなし、ニップ部１３よりも定着ローラ１１の回転方向下流となる位置において定着ローラ１１の軸方向に沿って、すなわち定着ローラ１１の中心軸と略平行に配置されている。この剥離板１４は、定着ローラ１１の表面に接触しない、いわゆる非接触式のものであり、その定着ローラ１１側の側縁と定着ローラ１１との間には所定幅のクリアランスが設けられている（図１（ｂ）参照）。また、剥離板１４は後述のカバー１５に対して取付けられて上記の所定位置に支持固定されている。
【００１８】
前記定着ローラ１１の上方には、同ローラ１１を覆うようにしてカバー１５が設けられており、定着ローラ１１と剥離板１４とカバー１５とによって送風室１６が区画形成されている。送風室１６は、用紙搬送方向における中間部で用紙搬送方向上流側のスペース１６ａと用紙搬送方向下流側のスペース１６ｂの二つに大きく区画されている。ただし、両スペース１６ａ，１６ｂは連通部１６ｃを介して連通している。
【００１９】
前記スペース１６ａは定着ローラ１１の鉛直上方に位置しており、同スペース１６ａを満たす空気は定着ローラ１１からの放射熱で温められるようになっている。
【００２０】
一方、前記スペース１６ｂには、送風手段としての送風ファン１７が配設されている。この送風ファン１７は、スペース１６ａの空気を剥離板１４の定着ローラ１１側の側縁と定着ローラ１１との間のクリアランスに向かって送出するようになっている。また、送風ファン１７の送風方向下流には、送風ファン１７から送出される空気を加熱するための加熱源としてヒータ１８が配設されている。このため、送風ファン１７とヒータ１８とを同時に動作させることで、送風ファン１７から送出される空気を温風とすることができるようになっている。さらに、送風ファン１７よりも送風方向下流においては、定着ローラ１１とカバー１５との間の隙間が、両者の間に介装させたシール部材１９ａ，１９ｂによって閉塞されている。このため、送風ファン１７から送出される空気が定着ローラ１１とカバー１５との間の隙間から送風室１６の外に漏れ出るおそれはない。
【００２１】
尚、送風ファン１７から送出される空気の流路を剥離板１４の定着ローラ１１側の側縁と定着ローラ１１との間のクリアランスに向かう方向に規制する規制手段は、本実施形態の場合、定着ローラ１１、剥離板１４、カバー１５及びシール部材１９ａ，１９ｂとによって構成されている。
【００２２】
次に、上記のように構成された定着装置の作用を説明する。
図示しない転写装置から定着装置へと搬送された用紙Ｐは、定着ローラ１１と加圧ローラ１２との間に送り込まれる。そして、ニップ部１３で挟持されて加圧及び加熱されることで用紙Ｐ上の未定着トナー像が定着固定される。この定着プロセスの後、溶融したトナーによって用紙Ｐが定着ローラ１１に付着して同ローラ１１に巻き付くようにしてニップ部１３から排出された場合には、その用紙Ｐに対して剥離板１４の定着ローラ１１側の側縁が接触することで定着ローラ１１から用紙Ｐが剥離される。
【００２３】
この剥離に際して送風ファン１７が動作すると、図１（ｂ）に示すように、剥離板１４の定着ローラ１１側の側縁と定着ローラ１１との間のクリアランスから用紙Ｐに対して空気が吹付けられる。その結果、定着ローラ１１から離間する方向の力が用紙Ｐに作用して用紙Ｐの定着ローラ１１からの剥離が補助（促進）されると同時に、剥離板１４から離間する方向の力が用紙Ｐに作用して剥離板１４と用紙Ｐとの間の接触圧が低減される。
【００２４】
本実施形態によって得られる効果について、以下に記載する。
・本実施形態によれば、剥離板１４によって定着ローラ１１から用紙Ｐが剥離されるときに、剥離板１４の定着ローラ１１側の側縁と定着ローラ１１との間のクリアランスから用紙Ｐに対して空気を吹付けることで、剥離の際の剥離板１４と用紙Ｐとの間の接触圧を低減させることができる。従って、剥離板１４と用紙Ｐとの接触に起因する画像欠陥の発生を抑制することができる。
【００２５】
・本実施形態によれば、送風ファン１７から送出される空気によって定着ローラ１１からの用紙Ｐの剥離が補助（促進）されるので、剥離板１４の定着ローラ１１側の側縁と定着ローラ１１との間のクリアランスがたとえ大きくても良好な剥離性能を発揮することができる。しかも、高い組付け精度が必要とされないので、剥離板１４の組み付けが容易である。
【００２６】
・実開昭６２−１６４３６４号公報及び実開平３−６７３６２号公報には、定着ローラに巻き付いた用紙に空気を吹付けて剥離させるようにした定着装置が開示されている。ところが、これらの定着装置においては、空気を吹付ける方向が定着ローラの接線方向となるように吹き出しノズルの先端部の位置を正確に位置決めする必要がある。それに対して、本実施形態によれば剥離板１４の定着ローラ１１側の側縁と定着ローラ１１との間のクリアランスが、上記公報における吹き出しノズルの先端部に相当しているので、前記クリアランスから吹き出される空気のうち少なくとも一部は必ず定着ローラ１１に沿って流れる。従って、剥離板１４、送風ファン１７等について厳密な位置決めをしなくても、定着ローラ１１に巻き付いた用紙Ｐに対して必ず定着ローラ１１の接線方向に空気を吹付けることができる。
【００２７】
また、上記公報に開示される定着装置では、吹き出しノズルから吹き出された空気が吹き出しノズルと定着ローラの隙間に逆流して用紙を巻き込むおそれがあるのに対して、本実施形態によればその隙間に相当する箇所自体がないので、そうしたおそれがない。
【００２８】
・本実施形態によれば、送風ファン１７から送出される空気の流路は、定着ローラ１１、剥離板１４、カバー１５及びシール部材１９ａ，１９ｂとによって、剥離板１４の定着ローラ１１側の側縁と定着ローラ１１との間のクリアランスに向かう方向に規制される。従って、送風ファン１７から送出される空気をニップ部１３から排出される用紙Ｐに対して効率良く吹き付けることができる。
【００２９】
・本実施形態によれば、送風ファン１７から送出される空気をヒータ１８によって加熱して温風にすることができる。従って、送風ファン１７から送出される空気に触れたときの定着ローラ１１及び剥離板１４の熱損失を抑制することができる。
【００３０】
・本実施形態によれば、送風ファン１７から送出される空気は、定着ローラ１１からの放射熱によって温められるスペース１６ａの空気であるので、送風ファン１７から送出される空気を加熱するヒータ１８の負担を軽減することができる。しかも、前記スペース１６ａが定着ローラ１１の鉛直上方に位置しているので、定着ローラ１１及び剥離板１４の熱損失の抑制に、定着ローラ１１から放射される熱エネルギを有効に利用することができる。
【００３１】
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態について説明する。尚、以下の各実施形態においては、第１実施形態の構成と同一又は相当する構成については同一の符号を付してその説明を一部省略し、異なる構成を中心に説明する。
【００３２】
図４は、本実施形態の定着装置を備えた画像形成装置を示す概略構成図である。同図に示すように、この画像形成装置には、定着装置２０に加えて、第１実施形態の画像形成装置と同様、感光体２１、帯電装置２２、露光装置２３、現像装置２４、及び転写装置２５が備えられているほか、転写プロセス後の感光体２１上に残留するトナーを除去回収するクリーニング装置２６、転写装置２５に用紙Ｐを供給する給紙部２７、定着プロセス後の用紙Ｐを画像形成装置の外に排出する排紙部２８などが備えられている。また、画像形成装置の上部側面には画像形成装置内の空気を外部に排出する排気ファン２９が設けられている。
【００３３】
定着装置２０は、前記排気ファン２９の近傍に設けられている。そして、定着装置２０は、同定着装置２０を通過する用紙Ｐを挟んで、排気ファン２９側に加圧ローラ１２が位置するように構成されている。
【００３４】
図３は、本実施形態における定着装置を示す概略構成図である。同図に示すように、本実施形態においては、前記第１実施形態におけるカバー１５、送風ファン１７、ヒータ１８等が省略されている。また、剥離板１４は、支持部材３０に対して取付けられて所定位置に支持固定されている。
【００３５】
次に、上記のように構成された定着装置の作用を説明する。
剥離に際して排気ファン２９が動作して画像形成装置内の空気が外部に排出されると、図５に示すように、剥離板１４の定着ローラ１１側の側縁の近傍の雰囲気について、用紙Ｐを間に挟んだ定着ローラ１１側（図５では上方）の雰囲気に比べて加圧ローラ１２側（図５では下方）の雰囲気が負圧となる。その結果、前記第１実施形態の場合と同様、定着ローラ１１から離間する方向の力が用紙Ｐに作用して用紙Ｐの定着ローラ１１からの剥離が補助（促進）されると同時に、剥離板１４から離間する方向の力が用紙Ｐに作用して剥離板１４と用紙Ｐとの間の接触圧が低減される。
【００３６】
本実施形態によって得られる効果について、以下に記載する。
・本実施形態によれば、剥離板１４によって定着ローラ１１から用紙Ｐが剥離されるときに、用紙Ｐを間に挟んだ定着ローラ１１側の雰囲気に比べて加圧ローラ１２側の雰囲気を負圧とすることで、剥離の際の剥離板１４と用紙Ｐとの間の接触圧を低減させることができる。従って、剥離板１４と用紙Ｐとの接触に起因する画像欠陥の発生を抑制することができる。
【００３７】
・本実施形態によれば排気ファン２９の動作によって生じる圧力差によって定着ローラ１１からの用紙Ｐの剥離が補助（促進）されるので、剥離板１４の定着ローラ１１側の側縁と定着ローラ１１との間のクリアランスがたとえ大きくても良好な剥離性能を発揮することができる。
【００３８】
尚、前記実施形態を次のように変更して構成することもできる。
・前記第１実施形態において、定着ローラ１１の軸方向両端部に比べて同中央部でより強く用紙Ｐに対し空気を吹付けるようにするなど、用紙Ｐに対して吹付けられる空気の強さを定着ローラ１１の軸方向で不均一としてもよい。定着ローラ１１の軸方向両端部に比べて同中央部でより強く用紙Ｐに対し空気を吹付けるようにした場合には、定着ローラ１１の軸方向中央部で付着する用紙Ｐを効果的に剥離させることができる。通常、ニップ部１３から排出される用紙Ｐは、定着ローラ１１の軸方向両端部に比べて同中央部でより定着ローラ１１に付着しやすい傾向にあるので、定着ローラ１１の軸方向中央部で付着する用紙Ｐを効果的に剥離させられることで、定着ローラ１１への用紙Ｐの巻き付きを効果的に防止することができる。
【００３９】
尚、定着ローラ１１の軸方向両端部に比べて同中央部でより強く用紙Ｐに対し空気を吹付けるようにする方法としては、例えば次の二つの方法が挙げられる。一つ目は、図６に示すように、剥離板１４をその幅方向（定着ローラ１１の軸方向）における中央部が定着ローラ１１側とは反対側に凸となるように湾曲形成することで、剥離板１４の定着ローラ１１側の側縁と定着ローラ１１との間のクリアランスについて、定着ローラ１１の軸方向両端部に比べて同中央部を大きくする方法である。二つ目の方法は、定着ローラ１１の軸方向に複数の送風ファン１７を配置して、定着ローラ１１の軸方向両端部に対向する送風ファン１７に比べて同中央部に対向する送風ファン１７からより強く送風を行うようにする方法である。
【００４０】
・送風ファン１７の動作のタイミングを、用紙Ｐがニップ部１３を通過するタイミングに同期させるようにしてもよい。具体的には、図７に示すように、二次転写ローラの離接クラッチがオフとなったときに送風ファン１７の動作が開始され、排紙センサからの信号がオフとなったときに送風ファン１７の動作が停止されるようにする。このようにすれば、送風ファン１７の無駄な動作をなくすことができる。
【００４１】
・ヒータ１８の動作のタイミングを、送風ファン１７と同様、用紙Ｐがニップ部１３を通過するタイミングに同期させるようにしてもよい。このようにすれば、ヒータ１８の無駄な動作をなくすことができる。
【００４２】
・前記第１実施形態の送風ファン１７及びヒータ１８を、図８に示すようにウォームアップ時に動作させて、定着ローラ１１及び剥離板１４を温める加熱手段として機能させるようにしてもよい。このようにすれば、ウォームアップに要する時間を短縮することができる。
【００４３】
・前記第１実施形態においてヒータ１８を省略してもよい。送風ファン１７から送出される空気は、定着ローラ１１からの放射熱によって温められるスペース１６ａの空気であるので、ヒータ１８がなくても送風ファン１７からは温風が送出される。従って、この場合も定着ローラ１１及び剥離板１４の熱損失をある程度抑制することができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項１に記載の発明によれば、剥離板によって回転体から記録材が剥離されるときの記録材と剥離板との間の接触圧を低減することにより、両者の接触に起因する画像欠陥の発生を抑制することができる。加えて、剥離板の回転体側の側縁と回転体との間のクリアランスがたとえ大きくても良好な剥離性能を発揮することができる。
【００４５】
さらに、送風手段によって送出される空気を、ニップ部から排出される記録材に対して効率良く吹付けることができる。
【００４６】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、第１の回転体の熱損失を抑制することができる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、第１の回転体の軸方向中央部で付着する記録材を効果的に剥離させることができる。
【００４７】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明の効果に加え、第１の回転体から放射される熱エネルギを第１の回転体の熱損失の抑制に有効に利用することができる。
【００４８】
請求項６に記載の発明によれば、送風手段の無駄な動作をなくすことができる。
請求項７に記載の発明によれば、ウォームアップに要する時間を短縮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は第１実施形態における定着装置を概略的に示す一部破断側面図、（ｂ）は剥離の際の剥離板と用紙の接触部位を示す要部断面図。
【図２】同じく定着装置を概略的に示す斜視図。
【図３】第２実施形態における定着装置を概略的に示す一部破断側面図。
【図４】同実施形態の定着装置を備えた画像形成装置を示す概略構成図。
【図５】剥離の際の剥離板と用紙の接触部位を示す要部断面図。
【図６】別の実施形態における定着装置を概略的に示す要部断面図。
【図７】定着プロセスの際の送風ファンの動作を示すタイミングチャート。
【図８】ウォームアップ時の送風ファン及びヒータの動作を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
Ｐ用紙
１１第１の回転体としての定着ローラ
１１ａ加熱源としてのハロゲンランプ
１２第２の回転体としての加圧ローラ
１３ニップ部
１４剥離板
１５規制手段を構成するカバー
１７送風手段としての送風ファン
１９ａ，１９ｂ規制手段を構成するシール部材

Claims

第１の回転体と、該第１の回転体との間にニップ部を形成する第２の回転体とを備え、前記ニップ部で記録材を挟持搬送して該記録材上の未定着トナー像を定着する定着装置において、
前記ニップ部から排出される記録材に接触して該記録材を第１の回転体から剥離させる剥離板と、
前記ニップ部から排出される記録材に対して前記剥離板の第１の回転体側の側縁と前記第１の回転体との間のクリアランスから空気を吹付けて第１の回転体からの記録材の剥離を補助する送風手段と、
前記送風手段によって送出される空気の流路を、前記剥離板の第１の回転体側の側縁と前記第１の回転体との間のクリアランスに向かう方向に規制する規制手段と
を備え、前記規制手段は、前記第１の回転体、前記剥離板、前記第１の回転体を覆うように配設されているカバー、及び前記第１の回転体と前記カバーとの間に介装させたシール部材によって構成されていることを特徴とする定着装置。
前記送風手段が温風を送出することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記送風手段により、第１の回転体の軸方向両端部に比べて同中央部でより強く記録材に対し空気を吹付けるようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
前記第１の回転体が加熱源を有するとともに、前記送風手段が第１の回転体の鉛直上方の空気を送出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の定着装置。
前記第１の回転体側と前記第２の回転体との間に前記記録材が挟まれた際の、前記第１の回転体側の雰囲気に比べて前記第２の回転体側の雰囲気が負圧となるように構成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の定着装置。
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の定着装置を用いた定着方法であって、前記送風手段の動作のタイミングを、前記記録材が前記ニップ部を通過するタイミングに同期させることを特徴とする定着方法。
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の定着装置を用いた定着方法であって、ウォームアップ時において、前記送風手段を、前記第１の回転体に対し温風を吹付けて該第１の回転体を加熱する加熱手段として機能させることを特徴とする定着方法。