JP2002055560A

JP2002055560A - 定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置

Info

Publication number: JP2002055560A
Application number: JP2000240552A
Authority: JP
Inventors: Yasunari Obara; 泰成小原; Tomoyuki Makihira; 朋之牧平; Takashi Narahara; 隆史楢原; Takayasu Yunamochi; 貴康弓納持
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-08-09
Filing date: 2000-08-09
Publication date: 2002-02-20
Also published as: US6587662B2; US20020044803A1

Abstract

(57)【要約】【課題】定着体又は加圧体に離型剤を塗布しない場合
であっても、分離爪の当接による定着体又は加圧体の表
面の損傷の防止を図ると共に、定着体及び加圧体の寿命
を短縮させることなく、ニップ部通過後の記録材を定着
体又は加圧体から確実に分離することができる定着装置
及びこの定着装置を備える画像形成装置を提供する。【解決手段】分離爪８の当接部たる先端の定着ローラ
１の軸線方向に垂直な断面における曲率半径をＲ［ｍ
ｍ］、分離爪８が当接する定着ローラ１の表面のマイク
ロ硬度をＡ［°］としたときに、Ａ≧−３２５０．０Ｒ
²＋９０．５Ｒ＋８２．５の関係を満たし、且つ、上記
曲率半径Ｒを０．０２ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式のプ
リンタ、複写機等の画像形成装置に備えられる定着装置
及びこの定着装置を備える画像形成装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式のプリンタ、複写機
等の画像形成装置に備えられる定着装置にあっては、内
部に加熱源を有する定着体たる定着ローラと該定着ロー
ラに圧接する加圧体たる加圧ローラとによって形成され
るニップ部で、未定着トナー像を担持する記録材たる転
写材を挟持搬送しながら加熱及び加圧することにより、
上記未定着像を上記転写材に定着させる定着装置が知ら
れている。

【０００３】上記定着ローラは、比較的高速の画像形成
装置に用いられる場合、芯金上にゴム弾性層を設けて構
成されることが多い。画像形成装置に用いられる転写材
は、紙のように表面に凹凸のあるシート状をなしている
場合が多いので、転写材上の未定着トナー像との密着性
を高め効率的に該未定着トナー像を溶融させるために、
定着ローラの表面が柔軟性を有しているほうが好ましい
ためである。又、定着ローラの表面には、トナーとの離
型性を向上させるため、フッ素樹脂が被覆される。更
に、定着ローラには、シリコーンオイル等の離型剤を含
浸したウェブが当接され、定着ローラ上に薄いオイル層
を形成することにより、トナーに対する耐オフセット性
の向上が図られる。

【０００４】加圧ローラは、定着ローラに圧接して所定
のニップを形成するため、定着ローラに比べて比較的厚
さのあるゴム弾性層を有したものが多い。加圧ローラの
表面も、トナーとの離型性を向上させるためフッ素樹脂
が被覆されている場合が多い。

【０００５】又、近年、かかる定着装置におけるオフセ
ット問題を解決するため、定着ローラ及び加圧ローラの
表面に紙上の未定着トナー像を紙に押し付ける向きに電
位差を誘起させることにより、定着ローラへのオフセッ
トの防止を図り、上記ウェブ等のオイル塗布部材を廃止
したオイルレス定着装置がある。

【０００６】その結果、定着装置の小型化を達成し、オ
イル漏れや転写材へのオイルの染みだし等の事故が発生
することもなく、又、ユーザーがクリーニング部材を定
期的に交換するといった手間も省けるようになった。

【０００７】一方、定着ローラ或いは加圧ローラの表面
には、転写材の巻き付きを防止する手段として、分離爪
が当接配置されている。この分離爪は、厚さ１００μｍ
前後の転写材を定着ローラ又は加圧ローラの表面から分
離するために、定着ローラ又は加圧ローラとの当接部で
ある分離爪先端の上記定着ローラ又は上記加圧ローラの
軸線方向に直角な断面における曲率半径（以下、曲率半
径Ｒという）が０.０７ｍｍ〜０.１ｍｍとなるよう微小
な曲面をなしている。このような分離爪を所定の圧力で
定着ローラ又は加圧ローラに当接させることで紙等の通
常の転写材に対して良好な分離性能を発揮できることと
なる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来、上述のようなオ
イル塗布部材を備える定着装置においては、厚さ１００
μｍ前後の転写材を定着ローラ又は加圧ローラの表面か
ら分離するためには、曲率半径Ｒが０.０７〜０.１ｍｍ
である分離爪を該定着ローラ又は該加圧ローラの表面に
線圧０.１９６Ｎ/ｍｍ以上で当接する必要があった。し
かし、上述のようなオイルレス定着装置にあっては、分
離爪と定着ローラ又は加圧ローラの表面との間に潤滑剤
となるオイルがないので、分離爪による当接圧が高い
と、定着ローラ又は加圧ローラの表面が分離爪により磨
耗しやすく定着ローラ又は加圧ローラの寿命が短縮する
虞があった。

【０００９】これを回避するためには、分離爪先端の曲
率半径Ｒを１０μｍ以下の極めて鋭利な形状とし、分離
爪の定着ローラ又は加圧ローラに対する当接圧を小さく
すれば良いことが経験的に知られている。しかし、単純
に分離爪先端の曲率半径Ｒを小さくすると、弾性層を有
する定着ローラ又は加圧ローラを用いた場合、当然のご
とく定着ローラ又は加圧ローラに突き刺さり易く、転写
材の先端まで画像が印字された場合や、カラー用のＯＨ
Ｔのように表面に樹脂層がコートされ、定着ローラ又は
加圧ローラと密着して分離爪先端に侵入するといった定
着ローラ又は加圧ローラからの分離が困難な場合に、分
離爪先端に過大な力がかかり、定着ローラ又は加圧ロー
ラが致命的な損傷を受けてしまう虞があった。

【００１０】又、分離爪は回動可能に支持されており、
その回動軸の遊びの分だけ分離不良時に分離爪先端が傾
き、定着ローラ又は加圧ローラの軸線方向における分離
爪先端の両端部（角部）が定着ローラ又は加圧ローラの
表面と接触する、所謂片当たりが発生し、定着ローラ又
は加圧ローラの表面が傷つく虞があった。

【００１１】上述したように、従来では、弾性層を有す
る定着ローラ又は加圧ローラに分離爪を当接させて転写
材の分離をおこなう定着装置（特にオイルレス定着装
置）において、分離爪の当接の磨耗による定着ローラ又
は加圧ローラの寿命を満足しながら、定着ローラ又は加
圧ローラの致命的な損傷を防止できる条件が見出されて
いなかった。

【００１２】そこで、本発明は、定着体又は加圧体に離
型剤を塗布しない場合であっても、分離爪の当接による
定着体又は加圧体の表面の損傷の防止を図ると共に、定
着体及び加圧体の寿命を短縮させることなく、ニップ部
通過後の記録材を定着体又は加圧体から確実に分離する
ことができる定着装置及びこの定着装置を備える画像形
成装置の提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本出願によれば、上記目
的は、互いに圧接回転する定着体及び加圧体によって形
成されるニップ部で、未定着像を担持する記録材を挟持
搬送しながら加熱及び加圧することにより、上記未定着
像を上記記録材に定着させる定着装置であって、ニップ
部通過後の記録材を定着体又は加圧体の表面から分離す
る分離爪を備え、該分離爪は、上記定着体及び上記加圧
体の少なくとも一方の周面で上記定着体又は上記加圧体
の軸線方向に延びて上記定着体又は上記加圧体に当接す
る当接部を有し、上記分離爪が当接する定着体又は加圧
体の表面が弾性を有している定着装置において、分離爪
の当接部の上記軸線方向に垂直な断面における曲率半径
をＲ［ｍｍ］、該分離爪が当接する定着体又は加圧体の
表面のマイクロ硬度をＡ［°］としたときに、Ａ≧−３
２５０．０Ｒ²＋９０．５Ｒ＋８２．５の関係を満た
し、且つ、上記曲率半径Ｒが０．０２ｍｍ以上０．０５
ｍｍ以下であるという第一の発明によって達成される。

【００１４】又、本出願によれば、上記目的は、第一の
発明において、分離爪は、当接部のニップ部側に隣接す
る面の定着体又は加圧体の軸線方向に垂直な断面が凸湾
曲面をなし、該凸湾曲面の曲率半径をＲ₁［ｍｍ］とし
たときに、Ｒ＞Ｒ₁の関係を満たし、且つ、上記曲率半
径Ｒ₁が０．０２ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下であるとい
う第二の発明によっても達成される。

【００１５】更に、本出願によれば、上記目的は、第一
の発明又は第二の発明において、分離爪は、当接部の定
着体又は加圧体の軸線方向における両端部の当接方向に
おける断面が凸湾曲面をなし、該凸湾曲面の曲率半径を
Ｒ₂［ｍｍ］としたときに、Ａ≧−３２５０．０Ｒ₂ ²＋
９０．５Ｒ₂＋８２．５の関係を満たすという第三の発
明によっても達成される。

【００１６】又、本出願によれば、上記目的は、一連の
画像形成プロセスによって形成された画像を記録する画
像形成装置であって、第一の発明の定着装置を備えると
いう第四の発明によっても達成される。

【００１７】更に、本出願によれば、上記目的は、第四
の発明において、分離爪は、当接部のニップ部側に隣接
する面の定着体又は加圧体の軸線方向に垂直な断面が凸
湾曲面をなし、該凸湾曲面の曲率半径をＲ₁［ｍｍ］と
したときに、Ｒ＞Ｒ₁の関係を満たし、且つ、上記曲率
半径Ｒ₁が０．０２ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下であると
いう第五の発明によっても達成される。

【００１８】又、本出願によれば、上記目的は、第四の
発明又は第五の発明において、分離爪は、当接部の定着
体又は加圧体の軸線方向における両端部の当接方向にお
ける断面が凸湾曲面をなし、該凸湾曲面の曲率半径をＲ
₂［ｍｍ］としたときに、Ａ≧−３２５０．０Ｒ₂ ²＋９
０．５Ｒ₂＋８２．５の関係を満たすという第六の発明
によっても達成される。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に関し
て、添付図面に基づき説明する。

【００２０】（第一の実施形態）先ず、本発明の第一の
実施形態について説明する。

【００２１】図１は、本実施形態にかかる画像形成装置
の一例たるレーザービームプリンタ（以下、プリンタと
いう）の概略構成を示す断面図である。

【００２２】本実施形態にかかるプリンタは、ネガトナ
ーを使用し、反転現像をおこなう形態の、プロセススピ
ード２００ｍｍ/ｓの比較的高速なレーザービームプリ
ンタである。

【００２３】かかるプリンタは、図１に示すように、画
像情報に応じて発信されるレーザー光を照射及び走査す
る光学手段及び走査手段を有したスキャナユニット１０
１と、主たる画像形成手段を内蔵したプロセスカートリ
ッジ１００とを備えている。

【００２４】プロセスカートリッジ１００は、画像形成
手段として、潜像を担持する潜像担持体たる感光ドラム
３０と、半導電性のゴムからなるローラ帯電器４０と、
トナー６０を感光ドラム３０上に付与することにより上
記潜像を現像する現像装置５０と、廃トナーを感光ドラ
ム３０上から除去するクリーナ８０とを備えている。

【００２５】このプロセスカートリッジ１００内の感光
ドラム３０は、矢印の方向に回転しており、ローラ帯電
器４０により、その表面を一様に帯電された後、スキャ
ナユニット１０１で発信されたレーザー光を、ミラー２
０を介して照射されることにより、その表面上に静電潜
像が形成されるようになっている。

【００２６】そして、この静電潜像は、現像装置５０に
よりトナーが供給され、トナー像として可視像化され
る。

【００２７】一方、給紙カセット１２０内の紙６は、給
紙ローラ１３０と給紙ローラ１３０に対向して設けられ
た分離パッド（図示せず）とにより、一枚ずつ分離され
て給送され、給紙された紙６は、上下のガイド１３０ａ
に沿って、一対のレジストローラ１５０に搬送される。
レジストローラ１５０は、紙６が来るまで停止してお
り、これに紙６の先端が突き当たることにより、紙６の
斜行を補正する。次いで、レジストローラ１５０は、上
記感光ドラム３０上に形成された画像の先端と同期する
ように、紙６を転写部へと搬送する。尚、本実施形態で
は、このレジストローラ１５０の近くに給紙センサー
（図示せず）が設置されており、通紙状態やジャム、紙
の長さを検知できるようになっている。

【００２８】以上のようにして転写部に搬送された紙６
は、転写ローラ７からトナーと逆極性の電荷を紙６の裏
側から与えられ、上記感光ドラム３０上に形成されたト
ナー像が上記紙６に転写される。このトナー像を転写さ
れた紙６は、搬送ローラ１６０ａ及び搬送ガイド１６０
ｂにより定着装置１７０へ搬送され、上記定着装置１７
０は、紙６上のトナー像を熱及び圧力で、紙６上に溶
解、固着させることにより記録画像とする。そして、画
像定着後の紙６はフラッパ（図示せず）により選択され
た各搬送ローラを経て排出トレイ１８０に排出される。

【００２９】次に、定着装置１７０について図２に基づ
き詳細に説明する。

【００３０】図２は、本実施形態の定着装置１７０の概
略構成を示す断面図である。

【００３１】定着装置１７０は、図２に示すように、定
着体たる定着ローラ１と、加圧体たる加圧ローラ２と、
加熱手段たるハロゲンヒータ３と、分離爪８とを備えて
いる。

【００３２】定着ローラ１は、表面に弾性層を備え、外
径がφ５０に形成されており、厚さ３ｍｍのアルミニウ
ム製の芯金１１上に弾性層としてシリコンゴム層１２を
２５０μｍの厚さでコーティングし、その上にフッ素樹
脂層１２としてＰＦＡチューブ３０μｍが被覆されてい
る。定着ローラ１の内部には、ハロゲンヒータ３が配設
され、ハロゲンヒータ３が定着ローラ１を内部より加熱
するようになっている。

【００３３】加圧ローラ２は、外径がφ４０に形成され
ており、加圧手段（図示せず）によって定着ローラ１に
６００Ｎで押圧され、定着ニップ幅７ｍｍを形成するよ
うになっている。加圧ローラ２は、φ３０の鉄製の芯金
２１上に、厚さ５ｍｍの導電性シリコンゴム弾性層２２
を、更にその上にフッ素樹脂層２３として厚さ５０μｍ
のＰＦＡチューブが被覆され、硬度６６°の弾性ローラ
としている（Ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度計、９.８Ｎ荷重）。

【００３４】本実施形態では、定着ローラ１が弾性層を
備えたソフトローラであるので、比較的高速な画像形成
装置に用いても定着性を満足することができるようにな
っている。

【００３５】本実施形態にかかる定着装置１７０は、定
着ローラ又は加圧ローラにオイル等の離型剤を塗布する
ためのオイル塗布部材を備えていない。その代わりに、
オフセットを防止するため、定着ローラ１の芯金には、
直流電源１５によりトナーと同極性のバイアス−６００
Ｖが印加されており、一方、加圧ローラ２の芯金はダイ
オード１６を介して接地され、定着ローラ１の表面と加
圧ローラ２の表面との間に−６００Ｖの電位差が設けら
れている。

【００３６】又、定着装置１７０にあっては、定着ロー
ラ１の表面に所定の当接圧で当接しているサーミスタ５
によって定着ローラ１の表面温度が検知され、電気回路
（図示せず）によって、この検知温度に基づきプリント
中に定着ローラ１の表面の温度が一定となるようにハロ
ゲンヒータ３への通電がオン・オフされる。

【００３７】よって、定着装置１７０にあっては、未定
着トナー像７が形成された紙６が、入り口ガイド４によ
って安定して定着ニップＮに導かれる。

【００３８】そして、未定着トナー像７を担持した紙６
は、定着ニップＮにおいて加熱及び加圧されることで、
未定着トナー像７が紙６上に定着される。

【００３９】本実施形態においては、定着ニップＮを通
過した後の転写材が定着ローラ１に巻き付くのを防止す
るために、先端の尖った分離爪８が定着ローラ１に当接
されている。分離爪８は、母材としてポリイミドＰＩ、
ポリアミドＰＡ、ポリエーテルケトンＰＥＫ、ポリエー
テルエーテルケトンＰＥＥＫ等の樹脂材料に各種ウィス
カの補強短繊維を混合して射出成形され、表面にＰＦＡ
のコーティングを数１０μｍ施してトナーが付着し難い
ように成形される。分離爪８の当接部である先端は、図
３に示すように拡大すると微小な曲面をなしている。以
後、分離爪８の鋭さを表す尺度として、図３に示すよう
に分離爪８の先端の二つの稜線８ａ，８ｂに対してスム
ーズに繋がる仮想円を描き、この仮想円の半径（曲率半
径）Ｒを用いることにする。

【００４０】この分離爪８は、回動軸９によって定着装
置１７０本体に回動自在に支持され、定着装置１７０本
体に固定された引っ張りバネ１０により分離爪８の上方
端を引っ張ることにより、分離爪８の先端が定着ローラ
１の表面に所定の圧力で当接するようになっている。

【００４１】本実施形態では、定着ローラ１（ソフトロ
ーラａ）に当接する分離爪８として、母材としてポリイ
ミドＰＩを用いた分離爪を使用している。又、本実施形
態では、分離爪８が定着ローラ１に当接する当接幅を２
ｍｍとしている。

【００４２】又、本実施形態にかかる定着装置１７０
は、分離爪８の当接による定着ローラ１の磨耗スピード
を緩和するため、分離爪８、分離爪支持部（図示せず）
及び引っ張りバネ１０はユニット化され、駆動手段（図
示せず）により定着ローラ１の長手方向に往復運動可能
な、所謂レシプロ機構を備えている。該レシプロ機構に
おける長手方向の往復運動する量（レシプロ量）は５ｍ
ｍとなっている。

【００４３】ここで、上記定着装置１７０と同様の構成
の定着装置を用いて、分離爪８と同様の構成の分離爪の
先端の曲率半径Ｒを変えて定着ローラからの分離が困難
な表面が樹脂コートされたＯＨＴを定着ニップに通紙し
たところ、表１に示す結果となった。

【００４４】

【表１】

【００４５】分離爪の先端の曲率半径Ｒが０.０２ｍｍ
である分離爪を当接圧が０.０５８８Ｎとなるように取
り付け、表面が樹脂コートされたＯＨＴを定着ニップに
通紙したところ、定着ローラから分離できず、分離爪に
より定着ローラの表面のチューブ層及びゴム層が剥がれ
てしまった。同様な実験を数回おこなったが、１００％
の確率で再現した。

【００４６】次に、分離爪の先端の曲率半径Ｒが０.０
４ｍｍである分離爪を当接圧が０.１９６Ｎとなるよう
に交換して同様な実験をおこなったところ、定着ローラ
からの分離はやはりできなかったが、定着ローラの表面
が損傷を受けることはなかった。

【００４７】ここで、分離爪の先端の曲率半径Ｒに従っ
て当接圧を変えている理由は、普通紙の分離性能を一定
とするために、定着ローラの表面への爪の侵入量を変え
る必要があるためである。本実施形態では、普通紙のジ
ャム率が５/１００００以内となるように設定されてい
る。

【００４８】又、分離爪の先端の曲率半径Ｒが０.０２
ｍｍである分離爪を当接圧が０.０５８８Ｎとなるよう
に取り付けた定着装置において、定着ローラの構成を変
えて表面が樹脂コートされたＯＨＴを通紙したところ、
表２に示す結果となった。

【００４９】

【表２】

【００５０】表１及び表２に示すように、従来から経験
的に分離爪先端の曲率半径Ｒをある程度大きくする、或
いは分離爪を当接する弾性ローラ（定着ローラ又は加圧
ローラ）の硬度を硬くすれば、分離爪による定着ローラ
表面への損傷を回避できることは分かっている。そこ
で、弾性ローラの硬度測定として一般に使用されている
Ａｓｋｅｒ-Ｃゴム硬度計（高分子計器株式会社製）を
用いて、弾性ローラの硬度と分離爪の先端の曲率半径Ｒ
との関係を調べたが何の相関も得られなかった。

【００５１】そこで、分離爪による弾性ローラの損傷が
弾性ローラの表面の微小硬度に関与していると考え、マ
イクロゴム硬度計ＭＤ−１（高分子計器株式会社製）に
より定着ローラの表面の微小硬度の測定をおこなった。

【００５２】定着ローラの表面硬度として、定着ローラ
の長手方向中心位置における円周方向５箇所を測定し、
その平均値をそのローラの表面硬度（以後、マイクロ硬
度と呼ぶ）とした。上記定着装置１７０の定着ローラ１
（ソフトローラａとする）の場合、マイクロ硬度は８２
°であった。

【００５３】先ず、分離爪先端の曲率半径Ｒと上記のよ
うに測定したローラのマイクロ硬度との間にどのような
関係があるか調べるために、分離爪先端の当接圧を変え
ながらローラ表面の損傷を観察した。

【００５４】ここで、その実験方法を示す。

【００５５】図４は、本実験における定着装置１７０と
同様の定着装置に組み込まれた定着ローラと分離爪の当
接部とを拡大した断面図である。

【００５６】本実験にあっては、図４に示すように、バ
ネ１０の一方１０ａが分離爪８の上方端に掛けられ、バ
ネ１０の他端１０ｂにフォースゲージ１１により張力を
加えることで、分離爪８の先端に所定の当接圧を加える
ように構成する。定着ローラ１を一定の速度で回転させ
ながら、フォースゲージ１１を本来バネ１０の端部が固
定されている方向に張力を増していくことで、定着ロー
ラ１の回転中において分離爪８の当接圧を自由にかえる
ことができる。フォースゲージ１１の張力がある値にな
ると、定着ローラ１の表面に当接された分離爪８によ
り、定着ローラ１上の表層が歪み、該表層が破損する様
子が観測できる。このときのフォースゲージ１１の値を
読み、分離爪８先端の当接線圧に変換した値をＦｃ（Ｎ
/ｍｍ）とする。該当接線圧への変換は、フォースゲー
ジ１１の値から簡単な幾何変換を施すことにより求める
ことができる。

【００５７】これを分離爪先端の曲率半径Ｒを変えて繰
り返しおこなったところ、図５に示すように、Ｆｃは分
離爪先端の曲率半径Ｒに対して線形に増大することがわ
かった。即ち、分離爪先端の曲率半径Ｒが小さいほど、
分離爪によるローラの損傷が起こり易いという従来の経
験に合致した結果が得られた。

【００５８】又、図５とソフトローラａにおけるＯＨＴ
を定着ニップに通紙したときの実験結果から、表面が樹
脂コートされたＯＨＴが分離爪先端に侵入したときにロ
ーラ表面が受ける力（線圧）は、最大で約０.９８Ｎ/ｍ
ｍであることがわかった。

【００５９】次に、表２に示すように、定着ローラの構
成が異なるソフトローラｂ、ソフトローラｃを用意し、
上記と同様な観察をおこなった。

【００６０】その結果、マイクロ硬度が硬いローラほ
ど、ローラが損傷を受け始める力であるＦｃは大きくな
った。図５から、横軸にローラのマイクロ硬度、縦軸に
Ｆｃをとると図６に示すようになる。

【００６１】今、表面が樹脂コートされたＯＨＴが分離
爪先端に侵入したときに分離爪先端によりローラ表面が
受ける力（線圧）は、約０.９８Ｎ/ｍｍであることがわ
かっている。従って、図６において、曲率半径Ｒの分離
爪がローラ損傷を起こさないためには、Ｆｃ＝０.９８
Ｎ/ｍｍのラインと各々の分離爪先端の曲率半径Ｒのラ
インが交差したローラのマイクロ硬度以上が少なくとも
必要になることがわかる。

【００６２】図７は、Ｆｃ＝０.９８Ｎ/ｍｍを一定とし
て横軸に分離爪先端の曲率半径Ｒ、縦軸にローラのマイ
クロ硬度Ａをとったものである。図７は、分離爪先端に
一定の力が加わった場合に、ローラ表面が傷つかないた
めには、分離爪先端の曲率半径Ｒとローラのマイクロ硬
度Ａとの間に次に示すような不等式の関係が成り立てば
よいことを示している。Ａ≧−３２５０.０Ｒ２+９０.５Ｒ+８２.５（１）この関係は、分離爪先端にかかる力を線圧で表している
ことからも分かるように、分離爪の大きさ（当接幅）や
形状に依存するものではない。

【００６３】上記の式（１）により、ローラ表面が傷つ
かないために必要な分離爪先端の曲率半径Ｒとローラの
マイクロ硬度Ａとの関係が明確になった。

【００６４】図７からわかるように、分離爪先端の曲率
半径Ｒが大きければ、ローラ表面の損傷を回避できるロ
ーラのマイクロ硬度の範囲は拡大する。しかし、曲率半
径Ｒが大きい場合、普通紙の分離性能を確保するために
は分離爪先端のローラへの侵入量を増やす必要があり、
分離爪の当接圧（線圧）が強くなる。その結果、表１に
示すように普通紙通紙のローラ寿命が極端に縮まってし
まう。従って、分離爪先端の曲率半径Ｒとしては、０.
０５ｍｍ以下が好ましい。ここで、普通紙通紙の場合の
ローラ寿命とは、分離爪の当接によりローラ表面のＰＦ
Ａチューブ層が磨耗し、その下に露出したシリコーンゴ
ム層の表面にトナーが付着し、そのトナーが転写材上に
付着してトナー汚れとなって現れる通紙枚数である。

【００６５】又、分離爪先端の曲率半径Ｒが小さい場合
には、ローラのマイクロ硬度を式（１）に従って、硬く
設定すればよいが、表２に示すようにローラのマイクロ
硬度が８８°以上になると、凹凸のある紙の定着性が悪
化する。これは、芯金の上に弾性層がないフッ素樹脂の
みの所謂ハードローラのマイクロ硬度が９０°であり、
ローラのマイクロ硬度が８８°以上になると、紙の凹凸
に密着するという弾性ローラの効果がなくなるためであ
る。

【００６６】従って、ローラのマイクロ硬度の振れ±
２.５°を考慮すると、図７から分離爪先端の曲率半径
Ｒとしては、０.０２ｍｍ以上が好ましい。

【００６７】上述したように、定着ローラの構成形態に
係わらず、ローラ表面のマイクロ硬度と、分離爪先端の
曲率半径とが測定できれば、従来不明確であった分離爪
によるローラ表面への損傷を回避できる条件を満足させ
ることができるようになる。特に、オイル塗布部材を配
置しない、本実施形態のような定着装置の場合、従来よ
りも分離爪先端が尖った分離爪を軽圧でローラ表面に当
接させることで、普通紙によるローラ寿命を短縮するこ
となく、ローラ表面への損傷を回避できるようになる。

【００６８】尚、本実施形態では、分離爪が当接する弾
性ローラ（定着ローラ又は加圧ローラ）として、シリコ
ーンゴム弾性層の上に離型層としてＰＦＡチューブ層を
設けたローラについて説明してきたが、その他の離型層
としてＰＴＦＥ層を焼成したローラを用いても良いし、
芯金上にフッ素ゴム層のみを形成した単層の弾性ローラ
でも良い。

【００６９】又、定着ローラと同様にシリコーンゴム弾
性層の上にフッ素樹脂層を被覆した加圧ローラに本実施
形態を適用しても良い。

【００７０】（第二の実施形態）次に、本発明の第二の
実施形態について説明する。尚、第一の実施形態と同様
の構成に関しては、同一符号を付し、その説明を省略す
る。

【００７１】本実施形態では、少なくとも分離爪先端が
弾性ローラたる定着ローラ１の表面に侵入した部分の曲
面の曲率半径Ｒが定着ローラ１のマイクロ硬度Ａ（°）
との間に上記関係式（１）を満たし、転写材が分離爪先
端の曲面に衝突する位置の曲面の曲率半径Ｒ₁がＲより
も小さいように分離爪先端形状を構成したことを特徴と
する。図８は、本実施形態の分離爪が定着ローラ１の表
面に当接した状態を示す断面図である。図８に示すよう
に、定着ローラ１表面に接触した分離爪曲面の曲率半径
Ｒは、第一の実施形態で説明したように、ローラのマイ
クロ硬度Ａとの間に式（１）の関係を満足するように形
成される。一方、定着ローラ１表面には接触せず、分離
爪先端が衝突する位置である、通紙面側（ニップ部側）
の曲面の曲率半径ＲはＲよりも小さく、転写材の分離が
容易になるように形成されている。

【００７２】上記のような分離爪を作る具体的な方法
は、母材を分離爪先端の曲率半径が均一にＲとなるよう
に成形し、その後、通紙面側を曲率半径Ｒ₁となるよう
に研磨した後、表面にＰＦＡ樹脂をスプレーコーティン
グをおこなう。

【００７３】本実施形態では、定着ローラ１のマイクロ
硬度Ａが８４°であり、分離爪先端のローラに接触する
面側の曲率半径Ｒが０.０４ｍｍ、通紙面側の曲面の曲
率半径Ｒ₁が０.０２ｍｍである分離爪を用い、この分離
爪を引張バネにより０.０７８４Ｎ（線圧０.０３９２Ｎ
/ｍｍ）で当接させている。

【００７４】その結果、表面が樹脂コートされたＯＨＴ
を通紙した場合においてもローラ表面が損傷を受けるこ
とはなかった。又、定着ローラの寿命は５０万枚まで延
命した。その理由は、第一の実施形態の分離爪に比べ、
引張バネによる当接圧０.９８Ｎから０.０７８４Ｎに弱
くできたので、分離爪によるローラ表面の磨耗が減った
ためである。

【００７５】（第三の実施形態）次に、本発明の第三の
実施形態について説明する。尚、第一の実施形態と同様
の構成に関しては、同一符号を付し、その説明を省略す
る。

【００７６】図９中、Ｃは定着ローラの回転中心に平行
な線分であり、ＤはＣに垂直な線分である。即ち、分離
爪は通常、回転軸中心を通る線分Ｅが線分Ｃに平行とな
るように配置され、分離爪先端の当接部が片当たりしな
いように取り付けられている。しかし、従来、転写材の
分離爪による分離不良時には、図９のように転写材によ
って力を加えられた分離爪先端が回転軸の遊びの分だけ
傾き、ローラ表面と分離爪先端角部で接触する、所謂片
当たりが発生し、ローラ表面が傷つく虞があった。

【００７７】特に、分離爪の当接によるローラの磨耗ス
ピードを緩和するため、分離爪が定着ローラの長手方向
に往復運動可能なようにレシプロ機構を備えた定着装置
では、この片当たりが発生し易くローラ表面を損傷する
原因になっていた。

【００７８】本実施形態では、図１０に示すように、分
離爪先端の当接幅方向（図中の矢印方向）の両端部に曲
率半径Ｒ₂の円弧部を設け、この円弧部の曲率半径Ｒ₂が
弾性ローラたる定着ローラ１のマイクロ硬度Ａ（°）と
の間に上記関係式（１）を満たすように分離爪を形成し
たことを特徴とする。

【００７９】この場合、ポリイミドＰＩのように耐熱性
のある樹脂をプレスする方法では、上記のような微細な
円弧部を形成することは困難であるので、母材としてポ
リエーテルケトンＰＥＫを用いた。この母材に導電性Ｐ
ＦＡ樹脂のスプレーコートを施すことにより、分離爪先
端の当接部の曲率半径Ｒを０.０４ｍｍ、円弧部の曲率
半径Ｒ₂＝０.０３５ｍｍを有する分離爪を得た。

【００８０】この分離爪をローラ表面のマイクロ硬度が
８４°である定着ローラに当接させ、表面が樹脂コート
されたＯＨＴの通紙及び、レシプロ機構を使った通紙試
験を行ったが、定着ローラ表面が損傷することはなかっ
た。

【００８１】本実施形態は、分離爪先端の片当たりが起
こりやすい上記レシプロ機構を備えた定着装置や、分離
不良時に分離爪が定着ローラ回転方向の下流側に移動
し、ジャム紙による分離爪先端の押圧を軽減するように
構成した、比較的分離爪の支持に遊びを必要とする定着
装置に有効である。

【００８２】更に、本実施形態を用いると分離爪先端の
幅をローラの損傷が起こらない必要最小限に抑えること
ができるので、分離爪先端部の大きさを大きくする必要
がない。その結果、分離爪に付着するトナー量を最小限
に抑えることができ、分離爪のローラ表面からの浮き上
がりを防止できるようになった。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように、本出願にかかる第
一の発明によれば、分離爪の当接部の定着体又は加圧体
の軸線方向に垂直な断面における曲率半径をＲ［ｍｍ］
と、該分離爪が当接する定着体又は加圧体の表面のマイ
クロ硬度をＡ［°］との適正化が図られているので、定
着体又は加圧体に離型剤を塗布しない場合であっても、
分離爪の当接による定着体又は加圧体の表面の損傷の防
止を図ると共に、定着体及び加圧体の寿命を短縮させる
ことなく、ニップ部通過後の記録材を定着体又は加圧体
から確実に分離することができる。

【００８４】又、本出願にかかる第二の発明によれば、
分離爪の当接部の定着体又は加圧体の軸線方向に垂直な
断面における曲率半径をＲ［ｍｍ］と、該分離爪が当接
する定着体又は加圧体の表面のマイクロ硬度をＡ［°］
との適正化が図られていると共に、当接部のニップ部側
に隣接する面の定着体又は加圧体の軸線方向に垂直な断
面が凸湾曲面をなし、該凸湾曲面の曲率半径Ｒ₁［ｍ
ｍ］の適正化が図られているので、定着体又は加圧体に
離型剤を塗布しない場合であっても、分離爪の当接によ
る定着体又は加圧体の表面の損傷の防止を図ると共に、
定着体及び加圧体の寿命を短縮させることなく、ニップ
部通過後の記録材を定着体又は加圧体からより確実に分
離することができる。

【００８５】更に、本出願にかかる第三の発明によれ
ば、分離爪の当接部の定着体又は加圧体の軸線方向に垂
直な断面における曲率半径をＲ［ｍｍ］と、該分離爪が
当接する定着体又は加圧体の表面のマイクロ硬度をＡ
［°］との適正化が図られていると共に、当接部の定着
体又は加圧体の軸線方向における両端部の当接方向にお
ける断面が凸湾曲面をなし、該凸湾曲面の曲率半径Ｒ₂
［ｍｍ］の適正化が図られているので、定着体又は加圧
体に離型剤を塗布しない場合であっても、分離爪の当接
による定着体又は加圧体の表面の損傷の防止を図ると共
に、定着体及び加圧体の寿命を短縮させることなく、ニ
ップ部通過後の記録材を定着体又は加圧体から確実に分
離することができ、更に、分離爪の分離不良による定着
体又は加圧体への片当たり時においても分離爪の当接に
よる定着体又は加圧体の表面の損傷の防止を図ることが
できる。

【００８６】又、本出願にかかる第四の発明によれば、
分離爪の当接部の定着体又は加圧体の軸線方向に垂直な
断面における曲率半径をＲ［ｍｍ］と、該分離爪が当接
する定着体又は加圧体の表面のマイクロ硬度をＡ［°］
との適正化が図られているので、定着体又は加圧体に離
型剤を塗布しない場合であっても、分離爪の当接による
定着体又は加圧体の表面の損傷の防止を図ると共に、定
着体及び加圧体の寿命を短縮させることなく、ニップ部
通過後の記録材を定着体又は加圧体から確実に分離する
ことができる。

【００８７】更に、本出願にかかる第五の発明によれ
ば、分離爪の当接部の定着体又は加圧体の軸線方向に垂
直な断面における曲率半径をＲ［ｍｍ］と、該分離爪が
当接する定着体又は加圧体の表面のマイクロ硬度をＡ
［°］との適正化が図られていると共に、当接部のニッ
プ部側に隣接する面の定着体又は加圧体の軸線方向に垂
直な断面が凸湾曲面をなし、該凸湾曲面の曲率半径Ｒ₁
［ｍｍ］の適正化が図られているので、定着体又は加圧
体に離型剤を塗布しない場合であっても、分離爪の当接
による定着体又は加圧体の表面の損傷の防止を図ると共
に、定着体及び加圧体の寿命を短縮させることなく、ニ
ップ部通過後の記録材を定着体又は加圧体からより確実
に分離することができる。

【００８８】又、本出願にかかる第六の発明によれば、
分離爪の当接部の定着体又は加圧体の軸線方向に垂直な
断面における曲率半径をＲ［ｍｍ］と、該分離爪が当接
する定着体又は加圧体の表面のマイクロ硬度をＡ［°］
との適正化が図られていると共に、当接部の定着体又は
加圧体の軸線方向における両端部の当接方向における断
面が凸湾曲面をなし、該凸湾曲面の曲率半径Ｒ₂［ｍ
ｍ］の適正化が図られているので、定着体又は加圧体に
離型剤を塗布しない場合であっても、分離爪の当接によ
る定着体又は加圧体の表面の損傷の防止を図ると共に、
定着体及び加圧体の寿命を短縮させることなく、ニップ
部通過後の記録材を定着体又は加圧体から確実に分離す
ることができ、更に、分離爪の分離不良による定着体又
は加圧体への片当たり時においても分離爪の当接による
定着体又は加圧体の表面の損傷の防止を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態にかかる画像形成装置
の概略構成を示す断面図である。

【図２】図１の画像形成装置に備えられた定着装置の概
略構成を示す断面図である。

【図３】図２の定着装置に備えられた分離爪の当接部た
る先端の拡大断面図である。

【図４】定着体の表面の分離爪による損傷を観察する方
法を説明するための図である。

【図５】分離爪の当接部たる先端の曲率半径と該分離爪
によって該分離爪が当接する定着体又は加圧体に傷が発
生する該分離爪の当接圧との関係を示すグラフである。

【図６】定着体又は加圧体の表面のマイクロ硬度と該定
着体又は該加圧体に当接する分離爪によって該定着体又
は該加圧体に傷が発生する該分離爪の当接圧との関係を
示すグラフである。

【図７】分離爪の当接部たる先端の曲率半径と該分離爪
によって該分離爪が当接する定着体又は加圧体の表面の
マイクロ硬度との関係を示すグラフである。

【図８】本発明の第二の実施形態における分離爪の定着
体に対する当接状態を示す図である。

【図９】分離爪が定着体又は加圧体の表面に片当たりし
た状態を説明するための図である。

【図１０】本発明の第三の実施形態における分離爪の当
接部たる先端の長手方向での拡大図である。

【符号の説明】

１定着ローラ（定着体）２加圧ローラ（加圧体）６紙（記録材）７未定着トナー像（未定着像）８分離爪１７０定着装置Ａマイクロ硬度Ｎ定着ニップ（ニップ部）Ｒ曲率半径Ｒ₁ 曲率半径Ｒ₂ 曲率半径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者楢原隆史東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者弓納持貴康東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2H033 AA26 BA16 BA20 BB14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに圧接回転する定着体及び加圧体に
よって形成されるニップ部で、未定着像を担持する記録
材を挟持搬送しながら加熱及び加圧することにより、上
記未定着像を上記記録材に定着させる定着装置であっ
て、ニップ部通過後の記録材を定着体又は加圧体の表面
から分離する分離爪を備え、該分離爪は、上記定着体及
び上記加圧体の少なくとも一方の周面で上記定着体又は
上記加圧体の軸線方向に延びて上記定着体又は上記加圧
体に当接する当接部を有し、上記分離爪が当接する定着
体又は加圧体の表面が弾性を有している定着装置におい
て、分離爪の当接部の上記軸線方向に垂直な断面におけ
る曲率半径をＲ［ｍｍ］、該分離爪が当接する定着体又
は加圧体の表面のマイクロ硬度をＡ［°］としたとき
に、Ａ≧−３２５０．０Ｒ²＋９０．５Ｒ＋８２．５の
関係を満たし、且つ、上記曲率半径Ｒが０．０２ｍｍ以
上０．０５ｍｍ以下であることを特徴とする定着装置。
【請求項２】分離爪は、当接部のニップ部側に隣接す
る面の定着体又は加圧体の軸線方向に垂直な断面が凸湾
曲面をなし、該凸湾曲面の曲率半径をＲ₁［ｍｍ］とし
たときに、Ｒ＞Ｒ₁の関係を満たし、且つ、上記曲率半
径Ｒ₁が０．０２ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下であること
とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】分離爪は、当接部の定着体又は加圧体の
軸線方向における両端部の当接方向における断面が凸湾
曲面をなし、該凸湾曲面の曲率半径をＲ₂［ｍｍ］とし
たときに、Ａ≧−３２５０．０Ｒ₂ ²＋９０．５Ｒ₂＋８
２．５の関係を満たすこととする請求項１又は請求項２
に記載の定着装置。
【請求項４】一連の画像形成プロセスによって形成さ
れた画像を記録する画像形成装置であって、請求項１に
記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装
置。
【請求項５】分離爪は、当接部のニップ部側に隣接す
る面の定着体又は加圧体の軸線方向に垂直な断面が凸湾
曲面をなし、該凸湾曲面の曲率半径をＲ₁［ｍｍ］とし
たときに、Ｒ＞Ｒ₁の関係を満たし、且つ、上記曲率半
径Ｒ₁が０．０２ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下であること
とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】分離爪は、当接部の定着体又は加圧体の
軸線方向における両端部の当接方向における断面が凸湾
曲面をなし、該凸湾曲面の曲率半径をＲ₂［ｍｍ］とし
たときに、Ａ≧−３２５０．０Ｒ₂ ²＋９０．５Ｒ₂＋８
２．５の関係を満たすこととする請求項４又は請求項５
に記載の画像形成装置。