(57)【要約】【課題】分離爪先端に接触圧を検知する部材を配置することにより、定着不良を引き起こす原因を防止し、結果的に加熱定着ローラの寿命を延ばす定着分離装置を提供すること。【解決手段】未定着トナー画像が転写された転写紙にトナーを定着させる定着装置における定着分離装置において、加熱定着部材１の離型層２から転写紙５を分離するための分離爪４を備え、前記加熱定着部材１が当接する前記分離爪４の先端に圧力を検知する圧力検知手段１１を備えたことを特徴とする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
未定着トナー画像が転写された転写紙にトナーを定着させる定着装置における定着分離装置において、加熱定着部材の離型層から転写紙を分離するための分離爪を備え、前記加熱定着部材が当接する前記分離爪の先端に圧力を検知する圧力検知手段を備えたことを特徴とする定着分離装置。
【請求項２】
前記圧力検知手段に圧電素子を用いることを特徴とする請求項１記載の定着分離装置。
【請求項３】
前記圧力検知手段の検知結果に応じて、前記加熱定着部材と前記分離爪の当接、前記加熱定着ローラの回転を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の定着分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機、ファクシミリ、レーザービームプリンタの定着装置に使用される定着分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、例えば、特公平７−８６７２６号公報は分離爪先端に特定の共重合体を含有してなる層で被服することにより、高速複写機に用いた際の紙詰まりを防止する技術を開示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリには転写紙に静電付着している未定着トナーを転写紙に溶融接着させるための定着装置が設置されている。図２は従来の定着装置の構成を略示する概略図である。
【０００４】
この定着装置は主として金属からなる加熱定着ローラ１、この加熱定着ローラ１に転写紙５を密着させるため弾性層を保持する加圧ローラ８、転写紙５を定着した後、転写紙５が加熱定着ローラ１に付着することによる転写紙５の詰まりを防止するために、転写紙５を加熱定着ローラ１から分離する機能を有する分離爪４、および加熱定着ローラ１の温度制御に用いるサーミスタ９によって構成される。６は未定着トナー、７は定着済みトナーを略示している。
【０００５】
前記加熱定着ローラ１は、通常アルミもしくは鉄系の金属製芯金の表面を荒らす加工を行ない（たとえばサンドブラスト）、離型性、絶縁性、熱化学的安定性の良いフッ素樹脂（たとえばＰＦＡやＰＴＦＥに充填材を入れ、耐摩耗性を上げたもの）を、あるいはプライマ層を下地として乾燥後、その上にフッ素樹脂を（たとえばＰＦＡやＰＴＦＥに充填材を入れ、耐摩耗性を上げたもの）を離型層２として被覆塗装し、焼成、冷却の後、表面突起物を除去（たとえばテープ研磨）することからなっている。
【０００６】
また加熱定着ローラ１はハロゲンランプ３により熱せられ、約１６５〜２３０℃に保持され、未定着トナー６を溶融し、加圧ローラ８との間で圧力をかけることにより接着せしめる。このため加熱定着ローラ１の表面温度制御のためにサーミスタ９が常に加熱定着ローラ１に接して表面温度を検知する。
【０００７】
加熱定着ローラ１の表面温度が高い場合にはハロゲンランプ３の出力を下げる信号を、表面温度が低い場合にはハロゲンランプ３の出力を上げる信号を、ハロゲンランプ３の電源制御部（図示せず）に送る。これにより表面温度はある一定の温度幅に抑えられ、転写紙５の安定した定着を実現する。
【０００８】
しかしながら、加熱定着ローラ１に接している分離爪４は加熱定着ローラ１の離型層２の材料を摩耗させる。通常、離型層２の材料の硬度は分離爪４よりも劣るため、加熱定着ローラ１上で分離爪４のある部分のみ摩耗が急速に進行する。
【０００９】
その結果、その部分のみ離型層２の表面粗さが大きくなり、溶融トナーの固着、アブレシブ摩耗の増加による段差、突起物の発生などにより溶融トナーを転写紙５に定着させる十分な熱を未定着トナー６に伝えることができなくなり、定着不良を引き起こす原因の一つとなり、結果的に加熱定着ローラ１の寿命を縮めることになる。
【００１０】
分離爪４の位置の摩耗防止策として分離爪４が加熱定着ローラ１に接する圧力を下げる方策が実施されたが、転写紙５と加熱定着ローラ１の分離性も低下し、転写紙５のジャム、あるいは分離爪４の振動によるキズ発生などの原因となる。
【００１１】
また、分離爪４の先端を、特定の共重合体を含有してなる層で被覆することにより、高速複写機に用いたさいの紙詰まりを防止する（特公平７−８６７２６号公報）ことが公知であるが、被覆膜がすぐに剥がれてしまい、結果として分離爪の下地（例えばＰＩ）で離型層２の表面を摩耗させてしまう。
【００１２】
本発明の目的は、分離爪先端に接触圧を検知する部材を配置することにより、定着不良を引き起こす原因を防止し、結果的に加熱定着ローラの寿命を延ばす定着分離装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、未定着トナー画像が転写された転写紙にトナーを定着させる定着装置における定着分離装置において、加熱定着部材の離型層から転写紙を分離するための分離爪を備え、前記加熱定着部材が当接する前記分離爪の先端に圧力を検知する圧力検知手段を備えた定着分離装置を最も主要な特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明では、前記圧力検知手段に圧電素子を用いる請求項１記載の定着分離装置を主要な特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明では、前記圧力検知手段の検知結果に応じて、前記加熱定着部材と前記分離爪の当接、前記加熱定着ローラの回転を制御する制御手段を備えた請求項１記載の定着分離装置を主要な特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は圧力検知手段を備えた分離爪を設けた本発明による定着分離装置の実施の形態を示す概略図である。
【００１７】
この定着分離装置は、主として金属からなる加熱定着ローラ１、この加熱定着ローラ１に転写紙５を密着させるため弾性層を保持する加圧ローラ８、転写紙５を定着した後、転写紙５が加熱定着ローラ１に付着することによる転写紙５の詰まりを防止するために、転写紙５を加熱定着ローラ１から分離する機能を有する分離爪４、および加熱定着ローラ１の温度制御に用いるサーミスタ９によって構成される。６は未定着トナー、７は定着済みトナーを略示している。
【００１８】
また加熱定着ローラ１はハロゲンランプ３により熱せられ、約１６５〜２３０℃に保持され、未定着トナー６を溶融し、加圧ローラ８との間で圧力をかけることにより接着せしめる。このため加熱定着ローラ１の表面温度制御のためにサーミスタ９が常に加熱定着ローラ１に接して表面温度を検知する。
【００１９】
分離爪４は圧力検知センサ１１を加熱定着ローラ１との接触領域に設け、この圧力検知手段１１は圧電素子から構成されている。分離爪４には、さらに制御手段１０、爪分離手段１３、および分離爪４に作用するばね１２を備えている。
【００２０】
転写紙分離爪４による離型層２の表面材の摩耗が問題になっており、離型層２の表面材が摩耗することにより、均一な定着が困難になり部分的に定着不良を起こす原因の一つとなっている。離型層２の摩耗は基材の硬度の影響を受け、硬度が高いほど表層の摩耗が低減される。
【００２１】
また、表層に形成されるフッ素樹脂層は定着温度域（約２００℃）においてビッカース硬度で２以下になることが知られている。通常加熱定着ローラ１は接着層と離型層２の２層構造で構成されている。本件では表層よりも硬度が高い中間層を直接摩耗部に配置することにより摩耗を低減している。
【００２２】
中間層はビッカース硬度２以上とし、例えばカーボンファイバーを摩耗部接着層上に巻き付け形成し、その上にフッ素樹脂層を塗装することにより構成している。これにより中間層の膜厚は一定に保たれ、中間層の表面に巻き付けによる凹凸を残すことにより中間層と離型層２との密着力を確保する。
【００２３】
摩耗に起因する溶融トナーの固着、アブレシブ摩耗の増加による段差、摩耗筋などによる突起物の発生などにより溶融トナーを転写紙５に定着させる十分な熱を未定着トナー６に伝えることができないなどの、定着不良を引き起こす原因を防止し、結果的に加熱定着ローラ１の寿命を延ばす。
【００２４】
３００Ｋ通紙試験を行った時の詳細を以下の実施例１および２で説明する。
［実施例１］
加熱定着ローラを定着ユニット（図示せず）に取り付け、分離爪４の先端爪圧力をふって、３００Ｋ通紙試験を行った時の離型層皮膜の平均爪摩耗量、通紙試験時のジャム有無を以下に示す。分離爪４は通常の分離爪４（ＰＩを基材とし、分離爪先端にフッ素樹脂層を被覆したもの）を用いた。
【００２５】
定着ユニットに取り付けた加熱定着ローラ１はΦ４０のアルミ金属製芯金の表面を荒らす加工（たとえばサンドブラスト）を行ない、接着層を下地として乾燥後、中間層を形成し、その上からフッ素樹脂層（パーフロロアルコキシエチレン（以下ＰＦＡ））を被覆塗装し、３８０℃にて４０分焼成後、放冷、研磨、２次焼成したものを用いた。この結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
結果として、分離爪接触部圧力２０−６０ｇｆの範囲で画像不良発生率は許容できる。また転写紙ジャムは分離爪接触部圧力３０−７０ｇｆの範囲で許容できることが判明した。以上より分離爪先端圧力は３０−６０ｇｆで制御すれば、画像不良、転写紙ジャムの発生率が低くできることが確認された。
【００２８】
［実施例２］
実施例１に用いた加熱定着ローラにて、３００Ｋの通紙試験を行った結果をいかに示す。サンプル１は通常の分離爪４を用い、爪荷重は４０ｇｆになるように設定してある。サンプル２−４は分離爪４の先端に圧力を感知する圧電素子を組み込み、３０−６０ｇｆの間で分離爪４の接触圧を検知できる手段を具備した分離爪を用いた。ただし、サンプル２には分離爪４の当接を制御できる手段は設けていない。サンプル３には分離爪４の当接を制御できる制御手段を設けた。また、サンプル４にはサンプル５に設けた手段に加えて、加熱定着ローラ１の回転も制御できる制御手段を設けた。表２に結果を示す。
【００２９】
【表２】
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【００３０】
サンプル１と２の比較より圧電素子を組み込むことによる、分離性能の低下は認められないことが確認された。またサンプル２と３の結果より、分離爪４の当接を制御することにより画像不良の発生率は低減されることが確認されたが、ジャムの発生率は若干の低減にとどまった。
【００３１】
サンプル２と４の結果により、分離爪４と加熱定着ローラ１の制御を設けることにより、画像不良発生率とジャム発生率を大幅に低減させることが可能であることが判明した。
【００３２】
以上により、分離爪４の先端に接触圧を検知する部材（圧電素子）１１を配置することにより、離型層２の表面に対する分離爪４の異常加圧を検知し、分離爪４の接触を制御することによって離型層４の表面の分離爪４に対する摩耗を低減し、溶融トナーの固着、アブレシブ摩耗の増加による段差、摩耗筋などによる突起物の発生などにより溶融トナーを転写紙に定着させる十分な熱を未定着トナー６に伝えることができないなどの、定着不良を引き起こす原因を防止し、結果的に加熱定着ローラ１の寿命をのばす。
【００３３】
同時に転写紙５のジャムなどによる異常状態を検知し、分離爪６の接触、あるいは加熱定着ローラ１の回転を制御することにより、転写紙５の巻き付きによる発煙やコピー不良を未然に防止し、また、ジャムをおこした転写紙５によって加熱定着ローラ１上にキズが発生することも防止し、結果的に加熱定着ローラ１の寿命を延ばすことができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、分離爪先端に接触圧を検知する部材を配置することにより、離型層表面に対する分離爪の異常加圧を検知し、転写紙のジャムなどによる異常状態を検知することができる。
【００３５】
請求項３によれば、検知結果により分離爪の当接あるいは定着ローラの動作を制御できる。その結果、離型層表面の分離爪に対する摩耗を低減し、定着不良を引き起こす原因を防止し、転写紙の巻き付きによる発煙やコピー不良を未然に防止し、ジャムをおこした転写紙による定着ローラ上のキズを防止し、結果的に加熱定着ローラの寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧力検知手段を備えた分離爪を設けた本発明による定着分離装置の実施の形態を示す概略図である。
【図２】従来の定着装置の構成を略示する概略図である。
【符号の説明】
１　加熱定着部材（加熱定着ローラ）
２　離型層
４　分離爪
５　転写紙
１０　制御手段
１１　圧力検知手段（圧電素子）
１３　爪分離手段
【図１】
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【図２】
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