JP4075382B2 - 記録媒体剥離装置ならびにそれを用いた定着装置、電子写真装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばプリンタ、複写機、ファクシミリ装置等の電子写真装置に係り、特に簡単な構成で高画質、高信頼性を保つことのできる定着装置における記録媒体剥離装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に電子写真装置では、感光体に静電潜像を形成し、これをトナーによって現像し、この現像したトナー像を用紙などの記録媒体に転写し、熱により記録媒体に定着させる構成になっている。このうちの定着過程においては、発熱体を備えた加熱部材を未定着のトナー像が形成された記録媒体の未定着画像面と接触するような位置に設置し、また記録媒体の他方の面からは、加圧部材によって記録媒体を加熱部材に押付け、これによりトナー像を加熱溶融しながら圧着し、記録媒体へ定着させている。この定着過程で高い画質を得るには、トナー像の加熱温度、加圧力ならびにトナー像が熱および圧力を受ける定着時間が重要な因子となる。
【0003】
また、電子写真装置の高速化や高画質化、省電力化が進むにつれ、低い加熱量を安定してトナー像へ供給し、発熱体からトナー像への伝熱効率を向上させた上で、定着時間を確保する必要性が増してくる。そこで、特開平10-161464号公報や特開2001-117397号公報に記載されているように、加熱部材や加圧部材をベルト状部材とし、定着装置全体の熱容量を下げ、更に発熱体からトナー像への伝熱効率を向上すると共に、記録媒体と加熱部材、加圧部材との密着距離を増やすよう構成されることが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記構成の定着装置では、溶融圧縮されたトナー像が加熱部材と記録媒体の間でホットメルト型の接着剤となるため、加熱部材側に着いて、記録媒体の詰まり(ジャム)の原因となる。特に特開平10-161464号公報に記載されているように、加熱部材をローラとして加圧部材であるベルトの一部を巻き掛ける方式であると、記録媒体が加熱部材側へカールするから、より密着し易く、定着装置内のジャム発生率が高い。
【0005】
そこで加熱部材上に剥離爪を設け、記録媒体を加熱部材より強制的に剥離させる方式が用いられているが、記録媒体の剥離時、剥離爪がトナー像に接触して擦れるため、画質を劣化する。また、溶融トナーが剥離爪に付着して堆積し、その付着した溶融トナーが記録媒体と接触して着いて、記録媒体詰まりの原因になるなどの欠点を有している。
【0006】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、簡単な構成で高画質、高信頼性を保つことのできる記録媒体剥離装置ならびにそれを用いた定着装置、電子写真装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の第1の手段は、加熱圧着でトナー像を定着した記録媒体を回転する加熱部材から強制剥離する記録媒体剥離装置において、
使用する複数種類の前記記録媒体の幅方向のサイズに対応して剥離爪が前記加熱部材の幅方向に沿って複数個所定の間隔をおいてそれぞれ左右対になってシャフトに支持され、
各対における剥離爪の内側の間隔W1は、剥離しようとする前記記録媒体における画像形成領域の横幅W2よりも広く、かつ記録媒体の横幅W3よりも狭くなるように(W2<W1<W3)、各剥離爪対毎に個別に設定され、
かつ各剥離爪の爪先端部の位置が、前記シャフトの幅方向外側にある剥離爪から幅方向内側にある剥離爪に沿って前記記録媒体の定着出口部より順に遠くなるように設定されることにより、
各サイズの記録媒体はそのサイズに対応した剥離爪対のみによって剥離されることを特徴とするものである。
【0008】
本発明の第2の手段は前記第1の手段において、前記各剥離爪の剥離傾斜角度が、前記シャフトの幅方向外側にある剥離爪から幅方向内側にある剥離爪に沿って順に小さくなっていることを特徴とするものである。
【0009】
本発明の第3の手段は前記第1または第2の手段において、前記各剥離爪が一体に形成されていることを特徴とするものである。
【0010】
本発明の第4の手段は前記第1ないし第3の手段の記録媒体剥離装置を、定着出口部から出る記録媒体を加熱部材から剥離する位置に配置したことを特徴とするものである。
【0011】
本発明の第5の手段は前記第4の手段において、前記加熱部材の一部に対して加圧ベルトの一部を巻き掛けして、その加圧ベルトにより記録媒体を加熱部材側に圧着する定着器の定着出口部近傍に前記記録媒体剥離装置を配置したことを特徴とするものである。
【0012】
本発明の第6の手段は前記第4または第5の手段の定着装置を電子写真装置用いたことを特徴とするものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図とともに説明する。図1は第1実施形態に係る定着装置の記録媒体剥離装置周辺の斜視図、図2はその定着装置を用いた電子写真装置の概略構成図、図3はその定着装置の概略構成図である。
【0015】
まず図2を用いて電子写真装置の全体の概略構成とその動作について説明する。電子写真装置のほぼ中央部にドラム状またはベルト状(本実施形態ではドラム状)の中間転写装置11が配置され、その周辺に感光装置12、転写装置13、分離装置14、中間転写装置清掃手段15などが配置されている。
【0016】
ベルト状またはドラム状(本実施形態ではベルト状)の感光装置12の周辺に帯電器16、感光体清掃手段17、残像除去手段18などが配置されている。4色の異なる色の微小着色粉体であるトナーを封入した現像器19K(クロ)、19Y(イエロー)、19M(マゼンタ)、19C(シアン)が重ねて配置され、その下方に露光手段20、更にその下方に用紙やOHPなどのシート状の記録媒体9を積載した記録媒体保持手段21と記録媒体供給装置22が配置されている。電子写真装置の上部に本発明に係る定着装置10と記録媒体排出装置23が配置されている。
【0017】
この構成において、帯電器16は感光装置12の表面を一様に帯電する。次にパソコンやイメージスキャナ等からの画像、文字などの印刷情報に基づいて露光手段20によりドット単位で露光が行われ、感光装置12の表面に静電潜像を形成する。
【0018】
その後静電潜像は、現像装置19K、19Y、19M、19Cのいずれかによりトナーが供給されて、現像されることによりトナー像として可視化され、感光装置12と中間転写装置11が接触する第一転写位置T1へ搬送される。第一転写位置T1では、図示しない電源から供給される感光装置12と中間転写装置11との電位差によりトナー像が中間転写装置11の表面へ転写される。
【0019】
第一転写位置T1を通過した後、感光装置12の表面は残像除去手段18による光照射で電位を一定以下に落とされ静電潜像が消去され、また感光体清掃手段17により第一転写位置T1で転写されずに表面に残ったトナーが清掃され、次のトナー像の形成に備えられる。
【0020】
この工程を色毎に必要回数繰り返すことにより、中間転写装置11の表面に画像、文字の情報に見合う各色のトナー像が重ねて形成される。その後、トナー像は第二転写位置T2で転写装置13によって、記録媒体供給装置22で記録媒体保持手段21から供給された記録媒体9に一括して転写される。トナー像を転写された記録媒体9は、分離装置14により中間転写装置11から剥離され、定着装置10に運ばれトナー像を記録媒体9に定着し、記録媒体排出装置23にて排出される。
【0021】
定着装置10は図3に示すように、加熱ローラ1、加圧ローラ2、引張ローラ3、加圧ベルト4、加熱源5、剥離爪6、温度制御手段用のサーミスタ7などで構成されている。
【0022】
加熱ローラ1は、中空のアルミニウム等の芯金上に四フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニールエーテル共重合体(PFA)やふっ素樹脂等の離型層を設けるか、または芯金と離型層の間にシリコーンゴム等の耐熱弾性層を設けるか、あるいは芯金上に耐熱弾性層のみを設け、その内部にヒータランプ等の加熱源5が設置され、加熱源5の熱は加熱ローラ1を通してトナー像8および記録媒体9に伝えられる。
【0023】
加圧ローラ2は、アルミニウム等の金属ローラ、もしくは金属ローラの表面にシリコーンゴム等の耐熱弾性層が設けており、図示しないバネ等により加圧ベルト4を挟んで加熱ローラ1に加圧されている。引張ローラ3は、中空または中実のアルミニウム等の金属ローラで、加圧ベルト4に張力を与えるため、引張ローラ3は図示しないバネ等により図中左下方向へ弾性付勢されている。
【0024】
加圧ベルト4は、例えば厚さ30〜50μmの電鋳による無端状のニッケルベルトや、厚さ40〜100μmのポリイミド樹脂の無端状ベルトが用いられる。また、それらの無端ベルトの外周面に厚さ50〜300μmのシリコーンゴム層を設けるか、PFAやふっ素樹脂によって外周面を離型化処理したものが使用される。
【0025】
加圧ベルト4は加圧ローラ2と引張ローラ3の間に掛け渡され、加圧ローラ2により加圧ベルト4は加熱ローラ1側に圧着される。加熱ローラ1は、図示しない駆動源によってP方向に回転駆動され、この加熱ローラ1の回転により、加圧ローラ2,引張ローラ3,加圧ベルト4がQ方向に従動回転する。これらの回転で未定着のトナー像8が載った記録媒体9は、トナー像8面が加熱ローラ1に接する向で、加熱ローラ1に加圧ベルト4の一部が巻き掛かっているニップ部を通過し、定着出口部Oから矢印方向に搬出される。
【0026】
サーミスタ7が加熱ローラ1の外周面に摺接しており、サーミスタ7で加熱ローラ1の表面温度を検出して加熱源5への通電量を調整することで、定着温度が制御される。
【0027】
記録媒体剥離装置24は図3に示すように、定着出口部Oから出る記録媒体9を加熱ローラ1から強制剥離する位置に配置され、剥離爪6とそれを支持するシャフト60とを有している。剥離爪6は例えば耐熱性合成樹脂などで形成され、側面形状がほぼ三角形をしており、それの爪先端部25は定着出口部O近傍にあって、加熱ローラ1の外周面に摺接あるいは近接している。
【0028】
剥離爪6は図1と図5に示すように複数対の剥離爪6a〜6dからなり、最も外側に剥離爪6aが、その内側に剥離爪6bが、さらにその内側に剥離爪6dが、最も内側に剥離爪6dが、所定の間隔をおいてそれぞれ左右対になってシャフト60に支持されている。各剥離爪6a〜6dの爪先端部25a〜25dは順に定着出口部O(図3参照)より遠ざかる位置に設定されている。従って加熱ローラ1の軸方向において最も外側にある剥離爪6aの爪先端部25aが最も定着出口部Oに近い位置にあり、最も内側にある剥離爪6dの爪先端部25dが最も定着出口部Oから離れた位置にある。
【0029】
図4に示すように、一般に使用される記録媒体9はその種類により決められた用紙幅となっている。そして図5に示すように軸方向において最も間隔が広く、爪先端部25aが最も定着出口部Oに近い剥離爪6a,6aはレターサイズとリーガルサイズの記録媒体9aを剥離するのに、剥離爪6b,6bはA4サイズの記録媒体9bを剥離するのに、剥離爪6c,6cはB5サイズの記録媒体9cを剥離するのに、軸方向において最も間隔が狭く、爪先端部25dが最も定着出口部Oより遠い剥離爪6d,6dはA5サイズの記録媒体9dを剥離するのに、それぞれ使用される。
【0030】
剥離爪6の間隔と爪先端部25の位置を前述のように設定することで、大きいサイズの例えば記録媒体9aは剥離爪6a,6aのみによって剥離され、小さいサイズの例えば記録媒体9dは剥離爪6d,6dのみによって剥離されるように、記録媒体のサイズに対応して剥離爪の位置を移動させなくても、記録媒体9のサイズに応じて自動的にかつ確実に剥離できる。
【0031】
図6に示すように剥離爪6(6a〜6d)の内側の間隔W1は、剥離しようとする記録媒体9における画像形成領域26の横幅W2よりも広く、かつ記録媒体9の横幅W3よりも狭くなるように設計されている(W2<W1<W3)。この寸法関係は、各剥離爪6a〜6dで個別に設定されている。
【0032】
W2<W1の寸法関係にすることにより、記録媒体9の剥離時に剥離爪6(6a〜6d)は常に記録媒体9の画像形成領域26外の位置だけに接触することができ、剥離爪6(6a〜6d)は定着した直後のトナー像を傷つけることなく、かつ溶融トナー等の異物を剥離爪6(6a〜6d)表面に堆積させることがなくなる。
【0033】
次にこの定着装置10の動作について図1と図3を用いて説明する。電子写真の各プロセスにより形成された未定着のトナー像8が転写された記録媒体9は、トナー像8面が加熱ローラ1に接する向きでR方向より加熱ローラ1の軸方向中央部に向けて進入し、加熱ローラ1と加圧ベルト4のニップ部に挟まれ搬送される。その後記録媒体9は、加熱ローラ1に密着したまま加熱ローラ1の回転と共に加熱、加圧されながら移動し、加熱ローラ1を通過する間にトナー像8は記録媒体9に溶融、圧着され定着過程が終了する。
【0034】
この記録媒体9は、記録媒体出口Oより出される際、溶融圧着されたトナー像が加熱ローラ1と記録媒体9との間で接着剤となるため、記録媒体9が加熱ローラ1から剥離されない場合が発生する。加熱ローラ1に密着した記録媒体9は、剥離爪6a〜6dにより強制的に剥離される。
【0035】
前述のように剥離爪6a〜6dは、各種記録媒体9の幅寸法に応じてそれの端部と対応する位置に設置され、かつ爪先端部25〜25dは記録媒体出口Oより遠ざかる位置に順次を設置されているから、記録媒体9のサイズに応じて自動的に、しかも定着した直後のトナー像を傷つけることなく剥離できる。
【0036】
図7は本発明の第2実施形態を示す図で、図1に示す記録媒体剥離装置24と相違する点は、剥離爪6a〜6dを一体化し、剥離爪6d,6dの内側を連結部27で連結した点である。なお記録媒体9が記録媒体出口Oを通過する際、連結部27は記録媒体9の画像形成領域26には接触しないように剥離爪6a〜6cの爪先端部25よりも凹んでいる。
【0037】
このように剥離爪6(6a〜6d)を一体型とすることで、剥離爪6(6a〜6d)の組付け精度が上がり、しかも部品点数が減って剥離爪6(6a〜6d)の組付け作業が簡略化でき、安価である。
【0038】
図8は本発明の第3実施形態を示す図で、図7に示す記録媒体剥離装置24と相違する点は、剥離爪6(6a〜6d)の先端傾斜角度(剥離傾斜角度)θを、加熱ローラ1の軸方向中央部に向かうに従って順次小さくした点である。すなわち、剥離爪6aの先端傾斜角度θa>剥離爪6bの先端傾斜角度θb>剥離爪6cの先端傾斜角度θc>剥離爪6dの先端傾斜角度θdとなっている。本実施形態は剥離爪6a〜6dが一体型の例を示したが、図1に示したように各剥離爪6a〜6dが分離したタイプの記録媒体剥離装置24にも適用可能である。
【0039】
本実施形態によれば、幅寸法の大きな記録媒体9は、剥離爪6の外側の部分(例えば剥離爪6aの部分)により大きな剥離角度で剥離され、幅寸法の小さな記録媒体9は剥離爪6の内側の部分(例えば剥離爪6dの部分)により小さな剥離角度で剥離されるため、前記実施形態と同様、剥離時には記録媒体9の端部のみを剥離爪6と接触させることができる。
【0040】
図9は本発明の第4実施形態を示す図で、本実施形態ではシャフト60の一方側に個別の剥離爪6a〜6dが分離して、または一体型で設けられ、シャフト60の他方側に共通剥離爪6eが設けられている。共通剥離爪6eの爪先端部25eの位置は剥離爪6aの爪先端部25aとほぼ一致しており、共通剥離爪6eの先端傾斜角度θeは例えば中間位置にある剥離爪6cの先端傾斜角度θcと同程度になっている。本実施形態は、記録媒体9が片側基準で搬送されるタイプの電子写真装置に適用される。
【0041】
前記実施形態では先端部の側面形状が三角形の剥離爪について示したが、例えば先端部の側面形状を放物線状など他の形状に変更することも可能である。
【0042】
前記実施形態では剥離爪をシャフトに固定した場合を説明したが、剥離爪をシャフトに支持してバネ部材などにより剥離爪の先端部を加熱ローラの周面に軽く弾性付勢することもできる。
【0043】
前記実施形態では各種サイズの記録媒体が適用可能な電子写真装置について説明したが、例えばA4サイズ専用の電子写真装置などのように、使用する記録媒体のサイズが定まっている場合、剥離爪は一対設けるだけでよい。
【0044】
前記実施形態では定着装置に加熱ローラを使用したが、加熱ベルトなど他の構成の加熱部材を使用することもできる。加熱ベルトを使用する場合、加圧部材として前記実施形態のように加圧ベルトを用いても、また加圧ローラを用いてもよい。
【0045】
前記実施形態のように加圧ベルトの一部を加熱部材の一部に巻き掛けする構造では記録媒体の剥離時にそれが加熱ローラ側へカールする傾向にあるため、特に本発明が有効である。
【0046】
【発明の効果】
請求項1記載(第1の手段)の本発明は、加熱圧着でトナー像を定着した記録媒体を回転する加熱部材から強制剥離する記録媒体剥離装置において、使用する複数種類の前記記録媒体の幅方向のサイズに対応して剥離爪が前記加熱部材の幅方向に沿って複数個所定の間隔をおいてそれぞれ左右対になってシャフトに支持され、各対における剥離爪の内側の間隔W1は、剥離しようとする前記記録媒体における画像形成領域の横幅W2よりも広く、かつ記録媒体の横幅W3よりも狭くなるように(W2<W1<W3)、各剥離爪対毎に個別に設定され、かつ各剥離爪の爪先端部の位置が、前記シャフトの幅方向外側にある剥離爪から幅方向内側にある剥離爪に沿って前記記録媒体の定着出口部より順に遠くなるように設定されることにより、各サイズの記録媒体はそのサイズに対応した剥離爪対のみによって剥離されることを特徴とするものである。
このように構成することにより、記録媒体のサイズに対応して剥離爪の位置を移動させなくても、記録媒体のサイズに応じて自動的にかつ確実に剥離でき、また定着した直後のトナー像を傷つけることなく、しかも溶融トナー等の異物が剥離爪に堆積することがないから記録媒体の詰まりもなく剥離でき、高画質、高信頼性を保つことのできる。
【0047】
請求項2記載(第2の手段)の本発明は、各剥離爪の剥離傾斜角度が、前記シャフトの幅方向外側にある剥離爪から幅方向内側にある剥離爪に沿って順に小さくなっていることを特徴とするものである。このように構成することにより、各記録媒体は常に端部の印刷領域外で剥離させるようになり、剥離爪がトナー像に接触して擦れることが無く、画質の劣化が防止できる。
【0048】
請求項3記載(第3の手段)の本発明は、各剥離爪が一体に形成されていることを特徴とするものである。このように構成することにより、各剥離爪の組付け精度が上がり、しかも部品点数が減って剥離爪の組付け作業が簡略化でき、安価であるなどの特長を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る定着装置の記録媒体剥離装置周辺の斜視図である。
【図2】その定着装置を用いた電子写真装置の概略構成図である。
【図3】その定着装置の概略構成図である。
【図4】各種記録媒体のサイズを示す図表である。
【図5】第1実施形態に係る記録媒体剥離装置の各剥離爪と記録媒体との対応関係を示す図である。
【図6】その剥離爪と記録媒体の画像形成領域との対応関係を示す図である。
【図7】本発明の第2実施形態に係る定着装置の記録媒体剥離装置周辺の斜視図である。
【図8】本発明の第3実施形態に係る定着装置の記録媒体剥離装置周辺の斜視図である。
【図9】本発明の第4実施形態に係る記録媒体剥離装置の平面図である。
【符号の説明】
1 加熱ローラ
2 加圧ローラ
3 引張ローラ
4 加圧ベルト
5 加熱源
6、6a〜6d 剥離爪
6e 共通剥離爪
7 サーミスタ
8 トナー像
9、9a〜9d 記録媒体
10 定着装置
11 中間転写装置
12 感光装置
13 転写装置
14 分離装置
15 中間転写装置清掃手段
16 帯電器
17 感光体清掃手段
18 残像除去手段
19K、19Y、19M、19C 現像器
20 露光手段
21 記録媒体保持手段
22 記録媒体供給装置
23 記録媒体排出装置
24 記録媒体剥離装置
25、25a〜25d 爪先端部
26 画像形成領域
27 連結部
60 シャフト
O 定着出口部
P 加熱ローラ回転方向
Q 加圧ベルト走行方向
R 記録媒体走行方向
T1 第一転写位置
T2 第二転写位置
W1 剥離爪の内側間隔
W2 画像形成領域の横幅
W3 記録媒体の横幅
Claims (6)
- 加熱圧着でトナー像を定着した記録媒体を回転する加熱部材から強制剥離する記録媒体剥離装置において、
使用する複数種類の前記記録媒体の幅方向のサイズに対応して剥離爪が前記加熱部材の幅方向に沿って複数個所定の間隔をおいてそれぞれ左右対になってシャフトに支持され、
各対における剥離爪の内側の間隔W1は、剥離しようとする前記記録媒体における画像形成領域の横幅W2よりも広く、かつ記録媒体の横幅W3よりも狭くなるように(W2<W1<W3)、各剥離爪対毎に個別に設定され、
かつ各剥離爪の爪先端部の位置が、前記シャフトの幅方向外側にある剥離爪から幅方向内側にある剥離爪に沿って前記記録媒体の定着出口部より順に遠くなるように設定されることにより、
各サイズの記録媒体はそのサイズに対応した剥離爪対のみによって剥離されることを特徴とする記録媒体剥離装置。 - 請求項1記載の記録媒体剥離装置において、前記各剥離爪の剥離傾斜角度が、前記シャフトの幅方向外側にある剥離爪から幅方向内側にある剥離爪に沿って順に小さくなっていることを特徴とする記録媒体剥離装置。
- 請求項1または請求項2記載の記録媒体剥離装置において、前記各剥離爪が一体に形成されていることを特徴とする記録媒体剥離装置。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項記載の記録媒体剥離装置を、定着出口部から出る記録媒体を加熱部材から剥離する位置に配置したことを特徴とする定着装置。
- 請求項4記載の定着装置において、前記加熱部材の一部に対して加圧ベルトの一部を巻き掛けして、その加圧ベルトにより記録媒体を加熱部材側に圧着する定着器の定着出口部近傍に前記記録媒体剥離装置を配置したことを特徴とする定着装置。
- 請求項4または請求項5記載の定着装置を用いたことを特徴とする電子写真装置。
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