(57)【要約】      （修正有）【課題】弱い巻き付き（静電力や分子間力等）でも測定を行なうことができ、幅広い評価が可能な分離搬送性測定装置を提供すること。【解決手段】ローラもしくはベルトによって記録材を搬送する機構を有する画像形成装置の条件に沿って、前記記録材が前記ローラもしくは前記ベルトに巻き付きながら搬送される際に巻き付く力を測定し、分離搬送性の測定値として比較評価を行なう分離搬送性測定装置において、回動中心軸Ｂで回動可能に保持された分離部材２と、該分離部材２の一端に当接する圧力検知器３と、を備え、前記分離部材２と前記記録材Ｐが接触する箇所を分離接触部とする時、該分離接触部と前記回動中心軸Ｂと前記圧力検知器３接触部の位置関係が、前記圧力検知器３の微小出力も検知可能な、（分離接触部と回動中心軸間の距離)≧（圧力検知器接触部と回動中心軸間の距離）である分離搬送性測定装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラもしくはベルトによって記録材を搬送する機構を有する画像形成装置の条件に沿って、前記記録材が前記ローラもしくは前記ベルトに巻き付きながら搬送される際に巻き付く力を測定し、分離搬送性の測定値として比較評価を行なう分離搬送性測定装置において、回動中心軸で回動可能に保持された分離部材と、該分離部材の一端に当接する圧力検知器と、を備え、前記分離部材と前記記録材が接触する箇所を分離接触部とする時、該分離接触部と前記回動中心軸と前記圧力検知器接触部の位置関係が、前記圧力検知器の微小出力も検知可能な、（分離接触部と回動中心軸間の距離)≧（圧力検知器接触部と回動中心軸間の距離）であることを特徴とする分離搬送性測定装置。
【請求項２】
前記記録材の搬送方向と直交する方向に任意に移動させる移動機構を有することを特徴とする請求項１記載の分離搬送性測定装置。
【請求項３】
前記記録材の搬送方向と平行な方向に任意に移動させる移動機構を有することを特徴とする請求項１又は２記載の分離搬送性測定装置。
【請求項４】
前記記録材の搬送方向と直交する平面上で角度を任意に変化させる角度調整機構を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の分離搬送性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローラもしくはベルトによって記録材を搬送する機構を有するレーザビームプリンタ、デジタル複写機等の画像形成装置の条件に沿った分離搬送性測定システムで使用する、記録材がローラもしくはベルトに巻き付きながら搬送される際に巻き付く力を測定する分離搬送性測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機／プリンタの市場における不具合には様々なものがあるが、その中の１つとして定着、転写等のプロセスにおいて発生するジャム（巻き付き要因によるジャム）が挙げられる。巻き付きジャムが発生すると画像形成プロセスが全てストップするため著しい生産性の低下に繋がる。
また、ジャムが発生した記録材はユーザが除去する必要があるが、定着部では高温となっているためユーザが火傷をする危険性があり、転写部では定着されていない粉末状のトナーが飛散することでユーザが肺に吸い込む危険性もあるため、環境や健康面において好ましくない。
さらに、ジャムの除去を適切に行なえなかった場合、複写機／プリンタ内に記録材の一部が残ってしまい、異臭や発火、故障等につながる可能性がある。巻き付きはトナーの静電力や分子間力、溶融した際の粘着力などにより発生する。
【０００３】
上記不具合を解消するため、複写機／プリンタ内の各ユニットには巻き付き防止のための分離部材が備えられているが、確実に巻き付きを防止しているとは言い難い。その要因として２つ挙げられるが、一方はユーザの不適切な操作や想定外の条件（紙種や環境等）での動作に起因するもので、記録材のセットミス、仕様外の記録材の使用、異物混入などがある。もう一方は、搬送性能を左右する部品の経時劣化（接触部材や記録材による摺擦磨耗、紙粉の固着等）や故障、トナーの巻き付く力が大きい、等に起因する要因である。後者の場合は、ジャムを除去しても再度ジャムが発生する可能性が高い。
上記不具合、とくに、搬送性能を左右する部品の経時劣化（接触部材や記録材による摺擦磨耗、紙粉の固着等）や故障、トナーの巻き付く力が大きい、等に起因する不具合を解消するために、従来から種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
巻き付きに対する技術として、特許文献１には、トナーを支持体に付着させ、加熱した受け板に加圧体を用いて所定圧力で一定時間密着させて前記支持体に前記トナーを溶融定着させ、その後に前記受け板から前記支持体を剥離し、剥離時の剥離力を計測する、トナーの接着力測定装置及び測定方法が開示されている。
また、特許文献２には、加熱定着部材とこの加熱定着部材に当接する分離爪先端の間に圧力を検知する圧力検知手段を備えることによりトナーの接着力を測定できる構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−４０８７８公報
【特許文献２】特開２００４−５３８４２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では実機条件（ローラ対から排出されつつ巻き付く状態や加圧／加熱時間、定着では紙の裏表同時に加熱される等）と異なっており、加熱されたトナー単体の接着力を測定することはできるが、実際のシステムの状態を捉えているとは言い難い。また、一般的に静電力や分子間力はトナーの溶融した時の粘着力より小さいため、転写など定着以外の加熱／溶融されない条件では測定が困難である。
さらに、特許文献２の構成では、加熱定着部材は高温になるため、圧力検知手段は高い耐熱性が要求される。また、加熱定着部材は回転しており、当接している分離爪との間で検知部材は摺動されるため、高い耐久性、耐磨耗性が要求される。そのうえ、加熱定着部材の表面は摺動により劣化し、測定条件が変化することが考えられるためデータの信頼性が損なわれる。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、テコの原理を利用して、力点（分離接触部）と支点（回転中心軸）と作用点（圧力検知器接触部）が、『力点／支点間距離≧作用点／支点間距離力』となるように構成することにより、弱い巻き付き（静電力や分子間力等）でも測定を行なうことができ、幅広い評価が可能な分離搬送性測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ローラもしくはベルトによって記録材を搬送する機構を有する画像形成装置の条件に沿って、前記記録材が前記ローラもしくは前記ベルトに巻き付きながら搬送される際に巻き付く力を測定し、分離搬送性の測定値として比較評価を行なう分離搬送性測定装置において、回動中心軸で回動可能に保持された分離部材と、該分離部材の一端に当接する圧力検知器と、を備え、前記分離部材と前記記録材が接触する箇所を分離接触部とする時、該分離接触部と前記回動中心軸と前記圧力検知器接触部の位置関係が、前記圧力検知器の微小出力も検知可能な、（分離接触部と回動中心軸間の距離）≧（圧力検知器接触部と回動中心軸間の距離）である分離搬送性測定装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記記録材の搬送方向に垂直な方向に任意に移動させる移動機構を有する請求項１記載の分離搬送性測定装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記記録材の搬送方向に平行な方向に任意に移動させる移動機構を有する請求項１又は２記載の分離搬送性測定装置を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記記録材の搬送方向に垂直な平面上で角度を任意に変化させる角度調整機構を有する請求項１乃至３のいずれか１項記載の分離搬送性測定装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、分離部材と記録材が接触する箇所を分離接触部とする時、この分離接触部と回動中心軸と圧力検知器接触部の位置関係が、（分離接触部と回動中心軸間の距離）≧（圧力検知器接触部と回動中心軸間の距離）であるため、画像形成装置の実機条件と同等の環境で測定が行なえるとともに、テコの原理により微小な力でも検出することが可能であるので、例えば、静電力が原因の巻き付きであっても測定が可能である。また、出力を増幅できると言うことは感度を上げられると言うことであり、これまで検出し難かった測定条件間の比較でも容易に違いを検出し易くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明による分離搬送性測定装置の第１の実施の形態を示す概略図である。本分離搬送性測定装置１０を用いた、画像形成装置の１部分である定着ユニット３１での巻き付き測定例として、まず、一般的な定着ユニット構成及び巻き付きジャムについて説明する。
定着ユニット３１の機能は未定着トナーＴを転写紙Ｐ上に永久定着させることである。定着ヒータ３４が定着サーミスタ３６と図示してないコントローラによって制御されることで定着ローラ３２は一定の温度に保たれる。
同様に、加圧ヒータ３５が加圧サーミスタ３７と図示してないコントローラにより制御されることによって加圧ローラ３３は一定の温度に保たれる。定着ローラ３２及び加圧ローラ３３は図示してないモータによって回転駆動されており、定着ローラ３２及び加圧ローラ３３によって定着ニップＤが形成されている。定着ニップＤに導かれた記録材である転写紙Ｐを搬送しつつ熱と圧力を加えることにより未定着トナーＴを融解し転写紙Ｐに圧着する。
この時、溶融したトナーＴは粘着力を有しており、転写紙Ｐと定着ローラ３２間で糊のような役割を果たす。そのため、転写紙Ｐは定着ローラ３２に貼り付きながら定着ニップＤより排出される。排出された転写紙Ｐは、分離部材（図１では、測定用分離爪２）に接触することによって、定着ローラ３２から分離される。
【０００８】
次に、本分離搬送性測定装置１０の測定治具について説明する。定着ユニット３１のケース３１ａに治具である測定用分離爪２を固定する治具固定フレーム１が固定ネジ７で固定されている。治具固定フレーム１は回転中心である軸Ｂによって測定用分離爪２を回動可能に保持している。
弾性部材であるばね４で測定用分離爪２の他端部が押えられることにより、このばね４と対向する側の測定用分離爪２に圧力検知器であるロードセル３が接触している。ロードセル３には、制御解析用装置１３、例えば、パソコン（ＰＣ）が接続され、ロードセル３の出力を演算処理する。
制御解析用装置１３は、装置のパラメータを設定し、測定動作を指示する機能、及びデータ転送、データ処理及び解析の機能を有している。なお、圧力の検知が可能なセンサであれば、ロードセル以外の、例えば、ひずみゲージや圧電センサ等でも良い。
【０００９】
ばね４は測定用分離爪２とロードセル３を常時接触状態に保持する以外に、チャタリング防止の機能も持っている。ばね４は、その一端をばねケース５によって保持されており、ばねケース５は治具固定フレーム１を介してばねケース調整ネジ６により保持されている。ばねケース５は図中のロードセル３に対して進退する方向に変動可能な構成になっており、接触用分離爪２とロードセル３の接触状態を調整可能となっている。
ここで、定着ニップＤより排出された転写紙Ｐが接触する測定用分離爪２上の点を力点Ａとし、ロードセル３と接触する測定用分離爪２上の点を作用点Ｃとした時、力点Ａ、支点Ｂ、作用点Ｃ間の比は、『力点Ａ−支点Ｂ：作用点Ｃ−支点Ｂ＝２：１』となっている。
このように、テコの原理により微小な力でも検出することが可能であるので、例えば、静電力が原因の巻き付きであっても測定が可能である。また、出力を増幅できると言うことは感度を上げられると言うことであり、これまで検出し難かった測定条件間の比較でも容易に違いを検出し易くなる。さらに、圧力検知手段であるロードセル３が加熱定着部材である定着ローラ３２と接触していないため耐熱性、耐久性、耐磨耗性に優れている。
【００１０】
図２は図１の分離搬送性測定装置の第１の実施の形態の測定用分離爪の変形例を示す概略図である。図２において、全体の構成は図１に示した第１の実施の形態と同じであるので、同一部分に同一符号を付して、ここで必要以外の説明は省略する。
図１に示した測定用分離爪２は、このような直線形状でなくとも、上記比の関係を満たしていれば良く、例えば、図２のようなＬ字形状の測定用分離爪１２を用いても良い。図２では、このＬ字形状の測定用分離爪１２は、Ｌ字形状の短いアーム１２ａ及び長いアーム１２ｂからなり、図１の支点Ｂから上方をＬ字形状の短いアーム１２ａとして、これにばね４及びロードセル３が配置される構成になっている。
続いて、図１を参照して、測定時の流れを説明する。転写紙Ｐは溶融した未定着トナーＴによって定着ローラ３２に貼り付きながら定着ニップＤから排出される。転写紙Ｐの先端は測定用分離爪２により分離されるが、この時、力点Ａに力が加わる。
テコの原理と力点Ａ、支点Ｂ、作用点Ｃの関係により、力点Ａで受けた力は支点Ｂを介して作用点Ｃ（すなわち、ロードセル３）に２倍に増幅されて伝わる。ロードセル３に伝わった力は制御解析用装置１３の図示してない増幅器及び記録装置によって記録され、測定が完了する。
【００１１】
図３はロードセルの出力と時間の関係をグラフで示す図である。図１及び図３を参照して説明すると、この図３は時間に対するロードセル３の出力の例を示している。排出された転写紙Ｐが測定用分離爪２に接触し、力がロードセル３に伝わり始める点がＳｔａｒｔの位置で、転写紙Ｐと測定用分離爪２が離れた点がＥｎｄとなる。
縦軸の出力が瞬間の力の大きさであり、面積（斜線部）が力積である。ここでは、分離搬送性の測定値として面積で比較評価を行なう。なお、分離搬送性の測定値として用いる値は、上記の面積ではなく、図３中のＭＡＸ値又は他の値でも良い。
図４は本発明による分離搬送性測定装置の第２の実施の形態を示す概略図である。図５は図４の第２の実施の形態における定着ニップＤの出口近傍を示す詳細図である。図４において、全体の構成は図１に示した第１の実施の形態とほぼ同じであるので、同一部分に同一符号を付して、ここで必要以外の説明は省略する。
【００１２】
図４及び図５を参照して説明すると、定着ローラ３２及び加圧ローラ３３は金属軸上にゴム層が形成されるのが一般的であるが、加熱により未定着トナーＴ（図１）を溶融させる関係上、温度変化が激しいためローラの径が変動する。図５（ａ）は定着ローラ３２が熱膨張する前の一例を、図５（ｂ）は定着ローラ３２が熱膨張して径が大きくなった状態の一例を示している。
図５（ｂ）の場合、熱膨張していない図５（ａ）に比べ、定着ニップＤの位置が図中で右方向に変位している。この場合、定着ローラ（熱膨張後）３２’と測定用分離爪２が接触したり、排出された転写紙Ｐ（図１）と測定用分離爪２の当たり方が変わることにより測定値が変化してしまう。
これに対し、図４の第２の実施の形態ではＸステージ８を設け、このＸステージ８によって転写紙搬送方向に直交する方向（すなわち、図中の左右方向）に治具位置が任意に調整可能な構成となっている。Ｘステージ８は定着ユニット３１のフレーム３１ａに固定ネジ７で固定されている治具固定フレーム１に取り付けられ、Ｘステージ８から治具固定フレーム１’を水平方向に延在させてこの治具固定フレーム１’に測定用分離爪２を含む測定治具を配置している。
【００１３】
図５（ｂ）の例では、Ｘステージ８を調整することで測定用分離爪２を図中の右方向へ変位させて、定着ローラ（熱膨張後）３２’及び排出された転写紙Ｐとの当たり方を補正できる。
転写紙Ｐの搬送方向に対して直交する方向に任意に移動させる移動機構であるＸステージ８を有することによって、温度変化によりローラ径が変動して定着ニップＤの位置が変わっても、排出された転写紙Ｐと測定用分離爪２の当たり方を一定に保つことができるため、安定した測定が行なえる。
【００１４】
図６は本発明による分離搬送性測定装置の第３の実施の形態を示す概略図である。図６において、全体の構成は図１に示した第１の実施の形態とほぼ同じであるので、同一部分に同一符号を付して、ここで必要以外の説明は省略する。
定着ユニットの開発においては、定着ローラ３２及び加圧ローラ３３のローラ径やゴム層厚さなど部分的な小変更が行なわれる場合がある。図５（ａ）はニップ幅を広げる前の一例を、図５（ｃ）はニップ幅Ｄを広げた後の一例を示している。
図５（ｃ）では定着ローラ（大径）４２と加圧ローラ（大径）４３によりニップ幅Ｄが広がっており、このニップ幅Ｄが広がる前の図５（ａ）に比べ、定着ニップＤの出口位置が図中で上方向に変位している。この場合、定着ローラ（大径）４２と測定用分離爪２が接触したり、排出された転写紙Ｐと測定用分離爪２の当たり方が変わることにより測定値が変化してしまう。
これに対し、図６の第３の実施の形態ではＸＹステージ９によって転写紙搬送方向に対して平行（すなわち、図中の上下方向）に治具位置が任意に調整可能な構成となっている。ＸＹステージ９は、第２の実施の形態のＸステージ８と同様に、定着ユニット３１のフレーム３１ａに固定ネジ７で固定されている治具固定フレーム１に取り付けられ、ＸＹステージ９から治具固定フレーム１’を水平方向に延在してこの治具固定フレーム１’に測定用分離爪２を含む測定治具を配置している。
【００１５】
図５（ｃ）の例では、ＸＹステージ９を調整することで測定用分離爪２を図中の上方向へ変位させて、定着ローラ（大径）４２及び排出された転写紙Ｐとの当たり方を補正できる。
このように、第３の実施の形態の分離搬送性測定装置においては、転写紙搬送方向に対して平行方向に任意に移動させる移動機構であるＸＹステージ９を有するため、ローラ径やゴム硬度などの変更により定着ニップ部Ｄの位置が変わっても、排出された転写紙Ｐと測定用分離爪２の当たり方を一定に保つことができるため、安定した測定が行なえる。
【００１６】
図７は本発明による分離搬送性測定装置の第４の実施の形態を示す概略図である。図８は図７の第４の実施の形態における定着ニップＤの出口近傍を示す詳細図である。図７において、全体の構成は図１に示した第１の実施の形態とほぼ同じであるので、同一部分に同一符号を付して、ここで必要以外の説明は省略する。
定着ニップＤから転写紙Ｐ（図８）が排出される角度は定着ローラ３２及び加圧ローラ３３の食い込み方によって変化し、排出された転写紙Ｐと測定用分離爪２の当たり方が変わるため測定値が変化してしまう。
【００１７】
図８（ａ）は、定着ニップがＤである膨張した定着ローラ（大径）４２と加圧ローラ（大径）４３が同硬度の場合の一例を、図８（ｂ）は、定着ニップがＤ’である定着ローラ（低硬度）４４に加圧ローラ（高硬度）４５が食い込んでいる場合の一例を、図８（ｃ）は、定着ニップがＤ’’である加圧ローラ（低硬度）４７に定着ローラ（高硬度）４６が食い込んでいる場合の一例を示している。
図８（ｂ）では、転写紙Ｐが図８（ａ）に比べ加圧ローラ（高硬度）４５寄りに排出されている。この場合、排出された転写紙Ｐと測定用分離爪２の距離が遠くなることで当たり方が変わるため測定値が変化してしまう。
また、図８（ｃ）では、転写紙Ｐが図８（ａ）に比べ、定着ローラ（高硬度）４６寄りに排出されている。この場合、排出された転写紙Ｐと測定用分離爪２が接触したり、当たり方が変わることにより測定値が変化してしまう。
【００１８】
以上の問題に対し、第４の実施の形態では回転ステージ１１によって転写紙搬送方向に対して直交する平面上（すなわち、図の平面上）で測定用分離爪２の角度が任意に調整可能な構成となっている。
回転ステージ１１は、第２の実施の形態のＸステージ８と同様に、定着ユニット３１のフレーム３１ａに固定ネジ７で固定されている治具固定フレーム１に取り付けられている。回転ステージ１１から治具固定フレーム１’を水平方向に延在させてこの治具固定フレーム１’に測定用分離爪２を含む測定治具を配置している。詳しくは図示してないが、治具固定フレーム１’を回動可能な回転ステージ１１と連動して回動し、測定用分離爪２の先端の角度を変える構成になっている。
【００１９】
図８（ｂ）及び（ｃ）の例では、回転ステージ１１を調整することで測定用分離爪２の角度を変位させて定着ローラ４４、４６及び排出された転写紙Ｐとの当たり方を補正できる。
このように、第４の実施の形態の分離搬送性測定装置においては、転写紙搬送方向に対して平行方向に任意に移動させる移動機構である回転ステージ１１を有するため、定着ローラ４２、４４、４６及び加圧ローラ４３、４５、４７の食い込み方によって排出角度が変わっても、排出された転写紙Ｐと測定用分離爪２の当たり方を一定に保つことができるため、安定した測定が行なえる。
上述した本発明による分離搬送性測定装置の実施の形態では、定着ユニット３１の定着ローラ３２及び加圧ローラ３３によって形成されている定着ニップＤに関連して定着プロセスについて説明したが、本発明は、もちろん、図示はしてないが、転写プロセスにおいても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による分離搬送性測定装置の第１の実施の形態を示す概略図である。
【図２】図１の分離搬送性測定装置の第１の実施の形態の測定用分離爪の変形例を示す概略図である。
【図３】ロードセルの出力と時間の関係をグラフで示す図である。
【図４】本発明による分離搬送性測定装置の第２の実施の形態を示す概略図である。
【図５】図４の第２の実施の形態における定着ニップＤの出口近傍を示す詳細図である。
【図６】本発明による分離搬送性測定装置の第３の実施の形態を示す概略図である。
【図７】本発明による分離搬送性測定装置の第４の実施の形態を示す概略図である。
【図８】図７の第４の実施の形態における定着ニップＤの出口近傍を示す詳細図である。
【符号の説明】
【００２１】
Ａ  力点（分離部材転写紙接触部）、Ｂ  支点（回転中心軸）、Ｃ  作用点（圧力検知器接触部）、Ｄ  定着ニップ、Ｄ’  定着ニップ（定着ローラ（低硬度）４４に加圧ローラ（高硬度）４５が食い込んでいる）、Ｄ’’  定着ニップ（加圧ローラ（低硬度）４７に定着ローラ（高硬度）４６が食い込んでいる）、Ｐ  記録材（転写紙）、Ｔ  トナー、１  治具固定フレーム、２  分離部材（測定用分離爪）、３  圧力検知器（ロードセル）、８  移動機構（Ｘステージ、転写紙に対して分離部材が垂直方向）、９  移動機構（ＸＹステージ、転写紙に対して分離部材が水平方向）、１０  分離搬送性測定装置、１１  角度調整機構（回転ステージ、転写紙に対して分離部材が角度変化）、１３  制御解析用装置（パソコン）、３１  定着ユニット、３２  定着ローラ、３２’    定着ユニット（熱膨張後の）、３３  加圧ローラ、４２  定着ローラ（大径）、４３  加圧ローラ（大径）
４４  定着ローラ（低硬度）、４５  加圧ローラ（高硬度）、４６  定着ローラ（高硬度）、４７  加圧ローラ（低硬度）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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