(57)【要約】【課題】  分離性を損なうことなくローラ表面の摩耗を抑制してローラの高寿命化を図る分離装置を提供する。【解決手段】  分離装置１０は、互いに圧接して回転する一対のローラ４，８によって形成されるニップ部６で挟持搬送される用紙をニップ部の通過後にローラから分離する。ローラの少なくとも一方４は、トナー離型性を有する表面層を有する。分離装置１０は、ニップ部６の用紙搬送方向の下流側でローラ４の表面層と当接し、ローラ４からニップ部を通過した用紙を分離する分離爪１２と、分離爪を保持するホルダ１４と、を備える。分離爪１２のローラ４の表面層と当接する先端の幅は、２．６ｍｍ以上に設定されている。【選択図】図１
2006098903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに圧接して回転する一対の回転体によって形成されるニップ部で挟持搬送される用紙をニップ部の通過後に回転体から分離する分離装置において、
上記回転体の少なくとも一方は、トナー離型性を有する表面層を有し、
分離装置は、
ニップ部の用紙搬送方向の下流側で上記回転体の少なくとも一方の表面層と当接し、上記回転体の少なくとも一方からニップ部を通過した用紙を分離する分離爪と、
分離爪を保持するホルダと、
を備え、
分離爪の上記表面層と当接する先端の幅が２．６ｍｍ以上所定の値以下に設定されていることを特徴とする分離装置。
【請求項２】
ホルダは、上記回転体の少なくとも一方の回転中心軸線にほぼ平行に伸び分離爪を支持するピンを備え、
分離爪には、ピンと隙間嵌合するピン穴が形成されており、
ピンとピン穴の最大嵌め合い隙間が０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項１記載の分離装置。
【請求項３】
分離爪は、上記回転体の少なくとも一方の回転中心軸線にほぼ平行に伸びたピンを備え、
ホルダには、ピンと隙間嵌合するピン穴が形成されており、
ピンとピン穴の最大嵌め合い隙間が０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項１記載の分離装置。
【請求項４】
上記所定の値が１８ｍｍであることを特徴とする請求項２または３に記載の分離装置。
【請求項５】
互いに圧接して回転する一対の回転体によって形成されるニップ部で用紙を挟持搬送しながら加熱および加圧することによりトナー画像を用紙に定着する定着装置において、請求項１〜４のいずれか一つに記載の分離装置を備えた定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに圧接して回転する一対の回転体によって形成されるニップ部で挟持搬送される用紙を該ニップ部の通過後に回転体から分離する分離装置に関する。本発明はまた、分離装置を組み込んだ定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、プリンタなどの画像形成装置の定着装置として、互いに圧接して回転する一対のローラによって形成されるニップ部で用紙を挟持搬送しながら加熱および加圧することで、未定着の画像を用紙に定着させる構成が広く利用されている。ローラの少なくとも一方の表面には、ニップ部を通過後の用紙を該ローラから分離するための分離爪が当接されている。
【０００３】
また、ローラにトナー離型層を備えたものが知られている。このようなローラに分離爪を当接させた場合、表面が摩耗して傷付き易いため、ローラを通過した用紙にローラの表面の傷に起因する画像ノイズが発生する恐れがある。
【０００４】
分離爪を表面に当接した場合に摩耗するローラの膜厚は、分離爪先端がローラに接触する線圧が大きいほど大きくなるため、特許文献１には、先端線圧を０．０２Ｎ／ｍｍ以下にしできるだけ小さい力で分離爪をローラに当接させる方法が開示されている。
【０００５】
一方、ローラの熱膨張を考慮して、先端をローラにできるだけ近づけた非接触式の分離爪による傷対策も一般的に行われている。
【特許文献１】特開２００２−１４５６５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、分離爪をローラに当接させる機構（例えばバネ）の力を単に弱めることで、線圧を特許文献１に記載した値に設定すると、爪先端荷重が確保できなくなり分離性が損なわれる。また、非接触式の分離爪の場合、ローラ表面の摩耗による画像ノイズの発生を防止できるが、爪先端とローラの間の隙間を厳密に規定する必要があるため、部品精度を高めたり、隙間を調整できるように構成する必要がある。また、接触式に比べると分離性が劣るため、分離できずに用紙がローラに巻き付く可能性が高く、したがって巻き付いた用紙を取り除くための手段を定着装置に設ける必要があり、接触式に比べて高価となる。
【０００７】
そこで、本発明は、低コストを実現するのに有利な接触式の分離爪を備えた分離装置において、分離性を損なうことなくローラ表面の摩耗を抑制してローラの高寿命化を図ることを目的とする。
【０００８】
本発明はまた、分離装置の分離性を損なうことなく分離爪が当接したローラ表面の摩耗を抑制して高寿命化を図る定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る分離装置は、
互いに圧接して回転する一対の回転体によって形成されるニップ部で挟持搬送される用紙をニップ部の通過後に回転体から分離する分離装置において、
上記回転体の少なくとも一方は、トナー離型性を有する表面層を有し、
分離装置は、
ニップ部の用紙搬送方向の下流側で上記回転体の少なくとも一方の表面層と当接し、上記回転体の少なくとも一方からニップ部を通過した用紙を分離する分離爪と、
分離爪を保持するホルダと、
を備え、
分離爪の上記表面層と当接する先端の幅が２．６ｍｍ以上所定の値以下に設定されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る定着装置は、互いに圧接して回転する一対の回転体によって形成されるニップ部で用紙を挟持搬送しながら加熱および加圧することによりトナー画像を用紙に定着する定着装置において、用紙をニップ部の通過後に回転体から分離する分離装置を備え、
上記回転体の少なくとも一方は、トナー離型性を有する表面層を有し、
分離装置は、
ニップ部の用紙搬送方向の下流側で上記回転体の少なくとも一方の表面層と当接し、上記回転体の少なくとも一方からニップ部を通過した用紙を分離する分離爪と、
分離爪を保持するホルダと、
を備え、
分離爪の上記表面層と当接する先端の幅が２．６ｍｍ以上所定の値以下に設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、分離爪の先端幅を２．６ｍｍ以上とすることで、分離爪先端のローラに対する接触総圧を分離性を損なわない程度に確保すると同時に、接触線圧をローラ表面の摩耗を抑制する程度に小さくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る分離装置の一実施形態を備えた定着装置を示す。この定着装置２は、電子写真方式による画像形成装置（例えば、複写機、プリンタなど）、すなわち、像担持体（例えば感光体ドラム）上に潜像を形成した後、トナーで潜像を顕像化してトナー画像を形成し、続いてトナー画像を用紙に転写する装置に着脱可能に組み込まれるようになっている。
【００１４】
詳しくは、定着装置２は、内部に加熱用のハロゲンヒータ（図示せず）を有する加熱ローラ４、加熱ローラ４と圧接して用紙が通過するニップ部６を形成する加圧ローラ８、および用紙の搬送方向に関してニップ部６の上流側および下流側に配置され、用紙を案内するためのガイド（図示せず）を備えている。
【００１５】
加熱ローラ４は、（内部にハロゲンヒータを設けた）中空の金属（例えばアルミニウム）を基体（芯金）とし、その表面にトナー離型性を有する層（例えばＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）樹脂）を設けたローラである。加圧ローラ６は、金属（例えばアルミニウム）を基体とし、その表面に弾性層（例えばシリコーンゴム）、さらにその表面にトナー離型性を有する層（例えばＰＦＡ（perfluoroalkoxy)樹脂）を設けたローラである。
【００１６】
定着装置２はまた、ニップ部６の下流側に分離装置１０を備えており、ニップ部６を通過した用紙を加熱ローラ４から分離するようになっている。用紙上に形成されたトナー画像を加熱定着する場合、印字面側に加熱ローラ４を配置するが、用紙が加熱ローラに巻き付き易いため、分離装置１０は加熱ローラ側に設けている。なお、分離された用紙は、ガイドに沿って定着装置２の下流側に配置された排紙部に案内されることになる。
【００１７】
分離装置１０は、加熱ローラ４の軸方向（図１紙面表裏方向）に沿って一つまたはそれ以上配置された分離爪１２と、これら分離爪１２を保持するホルダ１４とを備える。分離爪１２は、ホルダ１４が定着装置２に組み込まれた状態で加熱ローラ４の軸方向とほぼ垂直な方向（図１紙面水平方向）に伸びた細長形状を有する。ホルダ１４は、加熱ローラ４の軸方向（回転中心軸線）にほぼ平行に伸びたピン１６を備える。分離爪１２の中央部には、図２（ａ）に示すように、分離爪の幅方向両端でホルダ１４側に突き出た突起部１５が設けてある。突起部１５には、ピン１６の外径Ｄｏより僅かに内径Ｄｉが大きくピン１６が隙間嵌合されたピン穴１８［図２（ｂ）］が形成されており、これにより分離爪１２がピン１６に回転自在に支持されるようにしてある。
【００１８】
分離爪１２の一端側（後端側）には、ホルダ１４に対向して突起部（図示せず）が設けてある。他方、ホルダ１４の分離爪１２の該突起部に対向する部分にも突起部（図示せず）が設けてある。これら突起部にバネ２０（図１）の一端および他端が固定され、これにより分離爪１２をピン１６を中心として加熱ローラ４の回転方向とは逆の方向（図１時計回り方向）に付勢するようにしてある。したがって、分離爪１２の他端すなわち先端が加熱ローラ４に当接することになる。分離爪１２の先端幅Ｗ［図２（ｃ）］は、以下に示すように所定の値に規定されている。
【００１９】
かかる構成を備えた定着装置２において、画像形成時、トナー画像が転写された用紙は、加熱ローラ４と加圧ローラ８で形成するニップ部６を挟持搬送されながら加圧および加熱され、これにより未定着のトナーが定着される。ニップ部６を通過した用紙は、分離装置１０の分離爪１２により加熱ローラ４から分離された後、排紙部に搬送される。
【００２０】
本発明者は、分離爪の所望の先端幅Ｗを以下の実験により見いだした。
【００２１】
実験１
図１の定着装置を用い、以下の条件の下で、複数の爪先端荷重それぞれについて、用紙を５０枚通紙させたときの分離不良の発生確率を求めた。
【００２２】
実験条件
室温３０℃、湿度８５％
用紙の種類：５４ｇ／ｍｍ２の紙
画像：搬送方向先端から形成
【００２３】
実験結果を図３に示す。図に示すように、加熱ローラ４に巻き付こうとする用紙を分離する能力（分離性）は、分離爪１２先端が加熱ローラに接触する総圧に依存しており、実験により約０．０８Ｎ以上であれば、分離性が確保されていることがわかった。
【００２４】
実験２
図１の定着装置を用い、以下の条件の下で、複数の分離爪１２先端線圧それぞれについて、１２万枚相当走行距離後（加速耐久試験）の加熱ローラ４表面の摩耗量を表面粗さ計で計測した。その後、サンプル画像を目視判断した。
【００２５】
実験条件
加熱ローラ４の周速：３９０ｍｍ／秒
加熱ローラ４の表面温度：１９０℃
【００２６】
実験の結果を図４に示す。分離爪１２先端線圧が大きければ摩耗量も増加するが、摩耗量が約３μｍ以下、したがって線圧が約０．０３Ｎ／ｍｍ以下であれば、画像不良が目視判断できなかった。
【００２７】
実験１，２の結果より、分離爪１２先端幅が約２．６ｍｍ（≒０．０８Ｎ÷０．０３Ｎ／ｍｍ）以上であれば、分離性を確保しつつ加熱ローラ４したがって定着装置２の高寿命化を実現できることがわかった。
【００２８】
ところで、分離爪１２先端は、加熱ローラ４表面と完全に平行となるのが望ましいが、分離爪先端を幅広にすると、ホルダ１４を定着装置２に組み込んだ際に例えば図５（ａ）に示すようにホルダのピン１６が加熱ローラ表面に対し僅かに傾いた場合に、爪先端が加熱ローラと全面で当接せずに先端の幅方向一端１２Ｓで方当たりする恐れがある。その結果、摩耗量が増加し、加熱ローラ４の寿命が低下する。
【００２９】
そこで、分離爪１２先端を加熱ローラ４表面と平行となるようにするために、分離爪を支持するピン１６の外径に対し分離爪のピン穴１８の内径を僅かに大きくしてピンとピン穴との間に所定の大きさの遊びを設けることで、図５（ｂ）に示すようにピン１６が傾いていても分離爪先端を方当たりなく加熱ローラ表面に当接させることができる。図２（ｂ）を参照して、本実施形態において、ピン１６とピン穴１８との最大嵌め合い隙間Ｌ（ピン穴の内径Ｄｉとピン穴の外径Ｄｏの差）は、所定の値に規定されている。なお、図２（ｂ）および図５において、ピン１６の外径とピン穴１８の内径の差を実際よりも大きく示してある。
【００３０】
本発明者は、複数の最大嵌め合い隙間それぞれについて爪幅を変えて、ピン１６（ホルダ１４）が傾いていても分離爪１２先端が加熱ローラ４表面と平行に保つことができる限界の角度（ピンの軸方向と加熱ローラの軸方向とのなす角度）を数値シミュレーションにより求めた。図６にシミュレーション結果を示す。
【００３１】
ホルダ１４を定着装置２に組み込んだ場合に、ピン１６の軸方向の加熱ローラ４の軸方向に対する傾きは、約１度（組立と部品公差を含めた実力値）以内であることが本発明者により確認されている。そこで、分離爪幅が約２．６ｍｍ以上の場合に、ピン１６の軸方向の加熱ローラ４の軸方向に対する傾きが約１度以内となるような最大嵌め合い隙間は、図６から０．０５ｍｍである（例えば、最大嵌め合い隙間が０．０３ｍｍだと、爪幅が２．６ｍｍでは許容できる角度が１度より小さいので、ホルダ１４を定着装置２に組み込んだ場合に角度が１度程度であれば、方当たりが発生することになる。）。
【００３２】
最大嵌め合い隙間を大きくすることで爪先端が幅広でも方当たりなく分離爪を加熱ローラに当接させることが可能であるが、本発明者による実験により、最大嵌め合い隙間が約０．４ｍｍ以上では、加熱ローラ４を駆動する際に分離爪１２と加熱ローラとの間でスリップスティックが発生し、安定した当接状態を保つことができないことがわかった。そこで、最大嵌め合い隙間の上限を約０．３ｍｍとする。このときの角度が１度以内であるためには、使用できる爪幅は、図６から最大で約１８ｍｍである。
【００３３】
以上の説明は、本発明の一実施形態にかかるもので、本発明はこれに限らず種々改変可能である。例えば、上記実施形態では、加熱ローラ側に分離爪を設けたが、代わりにまたはこれに加えて加圧ローラ側に設けてもよい。加圧ローラについても当接する分離爪に関し上述の議論が成り立つ。また、分離爪を当接させる回転体および該回転体に当接させる回転体は、ローラ形状に限らず、例えばベルト形状でもよい。
【００３４】
さらに、上記実施形態では、分離爪１２にピン穴１８、分離爪を保持するホルダ１４にピン１６を設けたが、代わりに、分離爪にピンを設け、ホルダにピンを隙間嵌合するためのピン穴を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る定着装置の一実施形態を示す側面図。
【図２】（ａ）図１のＩＩａ−ＩＩａ線に沿った分離装置の断面図。（ｂ）図１の分離装置の部分拡大側面図。（ｃ）図１の分離爪の先端部を示す部分図。
【図３】実験１において求めた、分離爪の先端荷重と分離不良発生率との関係を示すグラフ。
【図４】実験２において求めた、分離爪の先端線圧と加熱ローラ表面の摩耗量との関係を示すグラフ。
【図５】（ａ）ホルダのピンの向きが傾いたときに分離爪が加熱ローラに方当たりする状態を示す図。（ｂ）ホルダのピンの向きが傾いても分離爪の先端が幅方向にわたって加熱ローラに当接する状態を示す図。
【図６】数値シミュレーションより求めた、分離爪の幅とホルダのピンの軸方向−加熱ローラの軸方向間の角度の方当たりが発生しない限界値との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３６】
２  定着装置
４  加熱ローラ
６  ニップ部
８  加圧ローラ
１０  分離装置
１２  分離爪
１４  ホルダ
１６  ピン
１８  ピン穴
Ｌ  最大嵌め合い隙間
【図１】
2006098903.tif 000003
【図２】
2006098903.tif 000004
【図３】
2006098903.tif 000005
【図４】
2006098903.tif 000006
【図５】
2006098903.tif 000007
【図６】
2006098903.tif 000008