定影装置和图像形成装置的制作方法

本发明涉及一种使调色剂图像定影在纸张上的定影装置和具有该定影装置的图像形成装置。

背景技术：

作为使调色剂定影于纸张的定影装置的结构，已知如下一种结构，即，具有加压辊、旋转部件(定影辊、定影带等)、加热机构和加压机构，其中，加压辊具有芯棒和弹性层；旋转部件与加压辊的外周面接触；加热机构对旋转部件进行加热；加压机构通过将加压辊推压于旋转部件而在加压辊与旋转部件之间形成纸张被夹持着输送的加压区域。在旋转部件的外周面上，为了促进调色剂的离型而形成有使用了氟树脂等的离型层。

在上述定影装置中，已知一种将贴附于旋转部件的纸张从旋转部件分离的技术。例如，有如下一种结构：将楔状或板状的分离部件配置在加压区域的下游侧，通过使分离部件的顶端碰触旋转部件的外周面来分离纸张。但是，如果使分离部件碰触旋转部件的话，离型层会被分离部件刮削而产生磨损。如果离型层的磨损加剧的话，则存在引起调色剂偏移的担忧，该调色剂偏移例如为：熔融的调色剂附着于旋转部件，或者附着的调色剂被转印到随后的纸张上。

因此，对保护旋转部件的表面的技术进行了研究。例如，有如下一种结构：在打印介质(纸张)的端部通过剥离爪(分离部件)与定影辊的抵接位置的时间点，提高剥离爪与定影辊的抵接压力，在打印介质的端部已通过了剥离爪与定影辊的抵接位置的时间点，降低剥离爪与定影辊的抵接压力。

但是，加压辊的弹性层的材料通常使用硅橡胶，但其硬度随着时间而下降。特别是，近年来，由于节能的要求，使用热容量低的泡沫硅橡胶的情况增多。由于泡沫硅橡胶与不含气孔的实心橡胶相比橡胶相对于总体积的体积比较低，因此，硬度容易过度下降。当弹性层的硬度下降时，弹性层的变形量增加，因此，在纸张的输送方向上加压区域变长，传递到调色剂的热量增加。于是，调色剂的凝聚力下降，因此，纸张容易从旋转部件分离。

然而，在上述的结构中，即使加压辊的弹性层的硬度下降，使分离部件碰触旋转部件的载荷也不会发生变化，因此，因额外的载荷而导致旋转部件的磨损加剧。

技术实现要素：

考虑到上述情况，本发明的目的在于，提供一种能够抑制加压辊的弹性层的硬度下降时的旋转部件的磨损的定影装置和图像形成装置。

本发明的一技术方案所涉及的定影装置具有加压辊、旋转部件、加热机构、加压机构、分离部件、第一施力部件和移动机构。所述加压辊具有芯棒和形成于所述芯棒的外周面的弹性层。所述旋转部件与所述加压辊的外周面接触。所述加热机构对所述旋转部件进行加热。所述加压机构通过将所述加压辊推压到所述旋转部件，而在所述加压辊与所述旋转部件之间形成纸张被夹持着输送的加压区域。所述分离部件配置在比所述加压区域靠所述纸张的输送方向下游侧的位置。所述分离部件具有与所述加压辊的旋转轴平行的旋转轴部、和与所述旋转部件的外周面接触的接触部，所述分离部件将所述纸张从所述旋转部件分离。所述第一施力部件对所述分离部件施力，以使所述分离部件向使所述接触部碰触所述旋转部件的外周面的方向旋转。所述第一施力部件具有使施加力作用于所述分离部件的第一端部、和位于与该第一端部相反侧的第二端部。所述移动机构与随着所述加压辊的弹性层的硬度下降而使所述芯棒向所述旋转部件的接近动作联动，使所述第一施力部件的所述第二端部向减弱所述施加力的方向移动。

本发明的一技术方案所涉及的图像形成装置具有：图像形成部，其在所述纸张上形成调色剂图像；和所述定影装置，其将所述调色剂图像定影在所述纸张上。

附图说明

图1是示意性地表示本发明的一实施方式所涉及的打印机的内部结构的主视图。

图2是本发明的一实施方式所涉及的定影装置的立体图。

图3是本发明的一实施方式所涉及的定影装置的剖视图。

图4是本发明的一实施方式所涉及的定影装置的主视图。

图5是本发明的一实施方式所涉及的分离部件支架的分解图。

图6是本发明的一实施方式所涉及的支承部件的立体图。

图7是本发明的一实施方式所涉及的定影装置的主视图。

图8是表示本发明的一实施方式的实验结果的图。

图9是本发明的一实施方式所涉及的定影装置的变形例的主视图。

图10是本发明的一实施方式所涉及的定影装置的变形例的主视图。

图11是本发明的一实施方式所涉及的第一施力部件的变形例的主视图。

具体实施方式

下面，边参照附图边对本发明的一实施方式所涉及的图像形成装置和定影装置进行说明。

首先，参照图1，对作为图像形成装置的打印机1的整体结构进行说明。图1是示意性地表示打印机1的内部结构的主视图。以下，将图1中的纸面近前侧作为打印机1的正面侧(前侧)，左右的朝向以从正面观察打印机1时的方向为基准进行说明。在各图中，u、lo、l、r、fr、rr分别表示上、下、左、右、前、后。

在打印机1的装置主体2中具有：供纸盒3，其收纳纸张s；供纸装置5，其将纸张s从供纸盒3送出；图像形成部7，其在纸张s上形成调色剂图像；定影装置9，其将调色剂图像定影在纸张s上；排纸装置11，其将纸张s排出；和出纸盘13，其接住被排出的纸张s。在装置主体2中形成有纸张s的输送路径15，该纸张s的输送路径15从供纸装置5经由图像形成部7、定影装置9朝向排纸装置11。

由供纸装置5从供纸盒3供给的纸张s沿着输送路径15被输送到图像形成部7，在纸张s上形成有调色剂图像。纸张s沿着输送路径15被送至定影装置9，调色剂图像被定影在纸张s上。定影有调色剂图像的纸张s从排纸装置11排出到出纸盘13。

接着，参照图2～图6，对定影装置9的结构进行说明。图2是定影装置9的前侧部分的立体图。图3是定影装置9的剖视图。图4是定影装置9的主视图。图5是分离部件支架53的前侧部分的分解图。图6是收纳有分离部件51的支承部件55的立体图。以下，对定影装置9的前侧部分进行说明，后侧部分除了前后颠倒以外，也具有与前侧部分共同的结构。

如图2和图4所示，定影装置9具有：定影辊21(旋转部件的一例)；卤素加热器23(加热机构的一例)，其对定影辊21进行加热；加压辊27，其具有芯棒271和弹性层272；加压机构30，其将加压辊27推压到定影辊21；分离部件51，其将纸张从定影辊21分离；拉伸螺旋弹簧59(第一施力部件的一例)，其对分离部件51施力；和移动机构70，其使拉伸螺旋弹簧59的上端移动。在以下的说明中，轴向x是指定影辊21及加压辊27的轴向(前后方向)。在本实施方式中，示出了以加压辊27位于定影辊21的下侧的姿势配置定影装置9的例子，但是，定影装置9也可以以任意的姿势配置。

如图3所示，定影辊21具有圆筒状的芯棒211和形成于芯棒211的外周面的离型层(图示省略)。芯棒211由铝合金或不锈钢等金属形成。离型层由ptfe或pfa等形成。虽然省略了图示，但在定影辊21的长边方向上的端部设置有端帽和旋转轴，旋转轴被固定于定影装置9的壳体的轴承支承。

卤素加热器23是以轴向x为长边方向的棒状的卤素灯，其配置在定影辊21的内部空间，对定影辊21进行加热。

加压辊27具有芯棒271、设置在芯棒271的外周面的弹性层272、和设置在弹性层272的外周面的离型层(图示省略)。芯棒271由不锈钢或铝合金等金属形成。弹性层272由泡沫硅橡胶等形成。离型层由ptfe或pfa等形成。从马达等驱动源(图示省略)经由齿轮等传动机构(图示省略)向加压辊27传递驱动力。芯棒271由轴承37支承。

加压机构30通过将加压辊27推压到定影辊21，而在加压辊27和定影辊21之间形成纸张s被夹持着输送的加压区域n。具体而言，如图2和图4所示，加压机构30具有支承加压辊27的芯棒271的芯棒支承部件31、和将芯棒支承部件31向定影辊21侧施力的压缩螺旋弹簧33(第二施力部件的一例)。

芯棒支承部件31是以左右方向为长边方向、以中央部位于比左端部和右端部靠下方的位置的方式弯曲的部件。芯棒支承部件31被固定于定影装置9的壳体的框架35支承。设置在框架35的比加压辊27靠左侧的部分的支点35f支承芯棒支承部件31的左端部。压缩螺旋弹簧33的下端部结合于设置在框架35的比加压辊27靠右侧的部分的台座35b。芯棒支承部件31的右端部结合于压缩螺旋弹簧33的上端部。加压辊27的轴承37被嵌入到形成于比芯棒支承部件31的中央部靠左端部的位置的凹部31u。

分离部件51配置在比加压区域n靠纸张s的输送方向下游侧的位置，通过碰触定影辊21的外周面来将纸张s从定影辊21分离。具体而言，如图3～图5所示，分离部件51具有：旋转轴部51a；柱状部51p，其从旋转轴部51a垂直延伸；楔形的接触部51c，其以从柱状部51p向与柱状部51p的长边方向交叉的方向突出的方式形成；和钩形的连接部51j，其形成于比旋转轴部51a的旋转中心靠定影辊21侧的位置。

分离部件51由分离部件支架53支承。如图5所示，分离部件支架53具有对分离部件51的旋转轴部51a进行支承的支承部件55和对支承部件55进行支承的支撑件57。

支承部件55具有收纳分离部件51的两个收纳部55s。收纳部55s具有底板部55f和形成于右侧、前侧和后侧的壁部55w，并形成有由底板部55f和壁部55w围成的以前后方向为长边方向的空间。在前侧和后侧的壁部55w上形成有孔55h，分离部件51的旋转轴部51a的两端部被嵌入到该孔55h。在底板部55f的前后方向上的中央形成有开口部55o。

如图6所示，以前后方向为旋转轴部51a的轴向，旋转轴部51a的两端部被嵌入到收纳部55s的孔55h，分离部件51以柱状部51p从开口部55o突出的姿势被收纳在收纳部55s中。

两个收纳部55s前后排列设置，在支承部件55中前后收纳有两个分离部件51。两个分离部件51中的后侧(定影辊21的长边方向上的中央侧)的分离部件51配置在小尺寸的纸张的通过范围(例如，jisb5尺寸的长边的范围)内，两个分离部件51中的前侧(定影辊21的长边方向上的端部侧)的分离部件51配置在小尺寸的纸张的通过范围的外侧。

如图2和图5所示，支撑件57是以前后方向为长边方向的、与定影辊21同等长度的板状部件，支承部件55通过螺钉58固定于支撑件57。在支撑件57的长边方向上与分离部件51的柱状部51p对应的位置形成有缺口部57k。

拉伸螺旋弹簧59的第一端部591(下端部)连接于分离部件51的连接部51j，第二端部592(上端部)连接于后述的保持部件61。连接部51j是对分离部件51施加的施加力的作用点，拉伸螺旋弹簧59将连接部51j向离开加压辊27的方向施力。换言之，拉伸螺旋弹簧59对分离部件51施力，以使分离部件51向使接触部51c碰触定影辊21的外周面的方向旋转。

如图2和图4所示，移动机构70具有：保持部件61，其保持拉伸螺旋弹簧59的第二端部592；引导部件71，其引导保持部件61在上下方向(与纸张s的输送方向交叉的方向)移动；压缩螺旋弹簧73(第三施力部件的一例)，其将保持部件61向加压辊27侧施力；线材75，其连结芯棒支承部件31和保持部件61；和带轮77，其卷挂线材75。

保持部件61是以前后方向为长边方向的棱柱状部件，并以从前侧的端面突出的方式形成有突起部61p。在保持部件61的下表面形成有u字形的连接部61j，拉伸螺旋弹簧59的第二端部592连接于连接部61j。

引导部件71是固定在定影装置9的壳体上的板状部件，并形成有以上下方向为长边方向的引导孔71h。保持部件61的突起部61p被插入到引导部件71的引导孔71h，保持部件61以能够在上下方向上移动的状态被保持于引导部件71。分离部件支架53的支撑件57的前端部结合于引导部件71。

压缩螺旋弹簧73的上端结合于固定在定影装置9的壳体上的台座73b，压缩螺旋弹簧73的下端结合于保持部件61的上表面。保持部件61被压缩螺旋弹簧73向下(加压辊27侧)施力。

在芯棒支承部件31的长边方向上的不同位置(距支点35f的距离不同的多个位置)形成有被切出螺纹的多个孔31h，在多个孔31h的任一个孔中安装有吊环螺栓(eyebolt)79。线材75的第一端部751连接于吊环螺栓79，线材75的第二端部752连接于保持部件61的突起部61p。

带轮77设置于引导部件71。在该例子中，设置有两个带轮77，但带轮77的数量可以是任意数量。但是，至少在线材75的路径上与保持部件61的突起部61p相邻的带轮77配置在比突起部61p靠上侧的位置。换言之，至少在线材75的路径上与保持部件61的突起部61p相邻的带轮77在压缩螺旋弹簧73的施力方向上配置在比突起部61p靠上游侧的位置。

接着，参照图2～图4，对定影装置9的定影动作进行说明。芯棒支承部件31的右端部被压缩螺旋弹簧33向上(定影辊21侧)施力。于是，芯棒支承部件31以支点35f为中心逆时针旋转，通过杠杆作用，加压辊27被推压到定影辊21上。如此一来，在加压辊27和定影辊21之间形成有纸张s被夹持着输送的加压区域n。

当加压辊27被驱动而旋转时，定影辊21向与加压辊27的旋转方向相反的方向从动旋转。在定影辊21被卤素加热器23加热而达到规定的温度后，转印有调色剂的纸张s被输送到加压区域n。在加压区域n中，纸张s被定影辊21和加压辊27夹持着向已确定的输送方向y输送。此时，调色剂被定影辊21加热、加压，调色剂被定影在纸张s上。定影有调色剂的纸张s以贴附于定影辊21的状态从加压区域n向下游侧输送，但通过碰触定影辊21的分离部件51，纸张s从定影辊21分离，并沿着输送路径15输送。

随着上述定影动作的反复进行，加压辊27的弹性层272的硬度下降。于是，芯棒支承部件31被压缩螺旋弹簧33向定影辊21侧施力，因此，弹性层272的变形量增加，在纸张s的输送方向y上加压区域n变长。当加压区域n变长时，被传递到纸张s的热量增加，因此，被传递到调色剂的热量增加。于是，调色剂的凝聚力下降，因此，纸张s容易从定影辊21分离。但是，在现有技术的定影装置中，即使加压辊27的弹性层272的硬度下降，使分离部件51碰触定影辊21的载荷(以下称为分离部件51的碰触载荷)也不会发生变化，因此，因多余的载荷而使定影辊21的磨损加剧。

接着，参照图4和图7对本实施方式的作用进行说明。图7是表示弹性层272的硬度下降时的定影装置9的情况的主视图。另一方面，图4示出了弹性层272的硬度下降之前的状态。在本实施方式中，由于硬度下降，而使弹性层272的变形量增加，伴随于此，吊环螺栓79接近定影辊21。由于保持部件61被压缩螺旋弹簧73向加压辊27侧施力，因此，随着吊环螺栓79接近定影辊21，保持部件61被下压。于是，拉伸螺旋弹簧59的第二端部592的位置下降，因此，使拉伸螺旋弹簧59的施加力减弱。即，移动机构70与随着加压辊27的弹性层272的硬度下降而使芯棒271向定影辊21的接近动作联动，使拉伸螺旋弹簧59的两个端部(第一端部591、第二端部592)中的、不是对分离部件51施加的施加力的作用点侧的端部(第二端部592)向减弱施加力的方向移动。如此一来，分离部件51的碰触载荷下降。

根据本实施方式，与随着加压辊27的弹性层272的硬度下降而使芯棒271向定影辊21的接近动作联动，分离部件51的碰触载荷下降。根据该结构，与分离部件51的碰触载荷不发生变化的结构相比，能够抑制加压辊27的弹性层272的硬度下降时的定影辊21的磨损。

另外，由于多个孔31h距支点35f的距离不同，因此，第一端部751相对于芯棒支承部件31的旋转角度的移动量在每个孔31h均不同。因此，通过改变第一端部751的位置，能够调整分离部件51的碰触载荷相对于芯棒271的移动量的下降率。

接着，参照图8对实施方式的实验结果进行说明。图8是实验结果的一览表。对基重52g/m²的用纸连续执行定影处理，测定初始状态、通过15万张纸后、通过30万张纸后的弹性层272的变形量、相对于初始状态的变形量增量、分离部件51的碰触载荷、纸张s的输送方向y上的加压区域n的长度。关于磨损量，测定定影辊21的离型层在分离部件51所碰触的位置处凹进的深度，如果深度为8μm以下的话，则评价为良好(〇)。关于分离性，执行10次从纸张的输送方向前侧的端部起的规定长度的实心图像的调色剂图像的定影处理，如果没有发生因纸张对定影辊21的卷绕而引起的卡纸的话，则评价为良好(〇)。实验中所使用的装置的定影辊21和加压辊27的尺寸如下。

·定影辊21的外径：35mm

·定影辊21的芯棒211的厚度：0.7mm

·加压辊27的外径：35mm

·加压辊27的弹性层272(混炼发泡橡胶)的厚度：9mm

弹性层272的变形量在初始状态时为1.2mm，在通过15万张纸后为1.5mm(增加了0.3mm)，在通过30万张纸后为1.8mm(增加了0.6mm)。分离部件51的碰触载荷在初始状态时为6g，在通过15万张纸后为4g，在通过30万张纸后为2g。加压区域的长度在初始状态时为7mm，在通过15万张纸后为7.5mm，在通过30万张纸后为8mm。磨损性和分离性在初始状态、通过15万张纸后、通过30万张纸后均被评价为良好。

定影装置9也可以如下变形。图9是表示定影装置9的变形例的主视图。在该例子中，带轮77设置在芯棒支承部件31的下方，代替实施方式的压缩螺旋弹簧73而设置了拉伸螺旋弹簧74。通过拉伸螺旋弹簧74对保持部件61向上方施力。因硬度下降而使弹性层272的变形量增加，伴随于此，吊环螺栓79接近定影辊21，吊环螺栓79抗拒拉伸螺旋弹簧74的施加力而拉伸线材75，据此，保持部件61被下拉。于是，拉伸螺旋弹簧59的第二端部592(不是对分离部件51施加的施加力的作用点侧的端部)的位置下降，因此，拉伸螺旋弹簧59的施加力减弱，分离部件51的碰触载荷下降。

另外，定影装置9也可以如下变形。图10是表示定影装置9的变形例的主视图。该例子是具有使用了连杆机构的移动机构80来代替移动机构70的例子。在移动机构80中，连杆部件81的一端与芯棒支承部件31的孔31h销结合，连杆部件81的另一端与连杆部件82的一端销结合，连杆部件82的另一端与连杆部件83的一端销结合，连杆部件83的另一端与保持部件61的突起部61p销结合。连杆部件82的中央部与固定在壳体上的悬挂部件84销结合。因硬度下降而使弹性层272的变形量增加，伴随于此，连杆部件81向上方移动，连杆部件82顺时针旋转，连杆部件83向下方移动，其结果，保持部件61被下压。于是，拉伸螺旋弹簧59的第二端部592(不是对分离部件51施加的施加力的作用点侧的端部)的位置下降，因此，拉伸螺旋弹簧59的施加力减弱，分离部件51的碰触载荷下降。

第一施力部件也可以如下变形。图11是表示第一施力部件的变形例的主视图。该例是代替拉伸螺旋弹簧59而具有扭转螺旋弹簧91来作为第一施力部件的例子。扭转螺旋弹簧91的第一端部911和第二端部912形成为钩形，第一端部911以卷绕在分离部件51的柱状部51p上的形式安装，第二端部912安装在保持部件61的连接部61j上。柱状部51p是对分离部件51施加的施加力的作用点，扭转螺旋弹簧91对分离部件51施力，以使分离部件51向使接触部51c碰触定影辊21的外周面的方向旋转。当保持部件61被下拉时，扭转螺旋弹簧91的第二端部912(不是对分离部件51施加的施加力的作用点侧的端部)的位置下降，因此，扭转螺旋弹簧91的施加力减弱，分离部件51的碰触载荷下降。另外，也可以具有板簧来代替扭转螺旋弹簧91。

在上述的实施方式和变形例中，也可以构成为：不具有芯棒支承部件31，而通过压缩螺旋弹簧对芯棒271的轴承37向上方施力。

作为代替卤素加热器23的加热机构，也可以配置陶瓷加热器、ih加热器等热源。

本发明也可以适用于如下结构：具有定影带来代替定影辊21，设置与定影带的内周面接触的推压部件(推压垫或面状加热器)，推压部件和加压辊27夹持定影带21。