JP5081043B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着分離爪を有する定着装置及び該定着装置を用いた画像形成装置に関するものである。

未定着トナーを記録材に永久定着するための定着装置において、定着ニップ部の搬送方向下流側には、定着ローラ（あるいは定着ベルト）表層に巻きつきながら定着ニップを出た記録材を分離させるための分離爪（分離板）が設置されている。この分離爪の先端部は定着ローラ（定着ベルト）と接触もしくは微小ギャップを設けて非接触で設置されている。

このため、この分離爪は耐熱性の樹脂材を用いており、トナーが付着しないように、その表層にはＰＴＦＥ(ポリテトラフルオロエチレン)もしくはＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）の樹脂材をコーティングしてあるのが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。このコーティング方法としては静電紛体塗装後に焼成する方式が多く用いられている。ただし、この方法ではコーティングの膜厚としては数μｍから数十μｍ程度しか確保することができず、このため耐久性に乏しく記録材を大量に通紙させるとこのコーティングが剥がれてしまい、結果として分離爪表面にトナーが堆積し、記録材上の画像にそのトナーによる擦れ跡がでてしまうといった不具合があった。

また、トナー離型性の高いたとえばＰＦＡ樹脂のみ一体でこの分離爪形状を形成した場合（例えば、特許文献２参照。）、ＰＦＡは柔らかい材質であるため十分な剛性を確保することが出来ず、分離爪に紙先端が激しくぶつかると分離爪全体が変形してしまうといった不具合があった。

また、特許文献３には、定着ローラと分離爪との位置関係を一定に保つストッパを有して調整機構によりそのギャップ調整が可能な構成が記載されているが、分離爪材質・構成については特に記載されていない。分離性能向上のために調整機構で定着ローラと分離爪のギャップの極小まで詰めた場合、爪先端が定着ローラに当る場合が考えられるが、このとき、定着分離爪が従来型の樹脂＋離型材コーティング構成であった場合、定着ローラを分離爪が攻撃して傷つけてしまう恐れが十分考えられる。

特開２００４−１９１７８４号公報 特開２００３−２４１５５７号公報 特開平６−２３０６９９号公報

本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、優れた耐熱性、剛性（機械的強度）、トナー離型性、通紙に対する耐久性を有し、ジャム時などに定着部材を傷つける可能性の低い定着分離爪を備えた定着装置及び該定着装置を用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。
〔１〕 表面が加熱手段により加熱される定着部材と、該定着部材に対して回転自在に圧接し未定着トナーをシート上に熱融着させるニップ部を形成する加圧部材と、前記ニップ部のシート排出側に配置され該定着部材へのシートの巻き付きを防止する定着分離爪を有する分離手段と、を備える定着装置において、前記定着分離爪は、フッ素樹脂より硬い材料からなる板状のベース及び該ベースの少なくともシート排出経路に面する主面に設けられたフッ素樹脂層からなるボディ部と、フッ素樹脂のみからなり前記定着部材の幅方向に沿って幅をもち断面が鋭角な先端を有する先端部と、からなり、該先端部の断面が鋭角な先端が前記定着部材に近接して配置されているとともに、少なくとも前記先端部のシート排出経路側の面に、該先端部の先端から後方に延びる筋状の突起であるリブを複数有することを特徴とする定着装置。
〔２〕 表面が加熱手段により加熱される定着部材と、該定着部材に対して回転自在に圧接し未定着トナーをシート上に熱融着させるニップ部を形成する加圧部材と、前記ニップ部のシート排出側に配置され該定着部材へのシートの巻き付きを防止する定着分離爪を有する分離手段と、を備える定着装置において、前記定着分離爪は、フッ素樹脂より硬い材料からなる板状のベース及び該ベースの少なくともシート排出経路に面する主面に設けられたフッ素樹脂層からなるボディ部と、フッ素樹脂のみからなり前記定着部材の幅方向に沿って幅をもち断面が鋭角な先端を有する先端部と、からなり、該先端部の断面が鋭角な先端が前記定着部材に近接して配置されているとともに、前記分離手段は、前記定着分離爪を前記定着部材の幅方向に複数配置し、該定着分離爪ごとに前記先端部の先端と定着部材との間隔を任意の値に設定可能な調整機構を有することを特徴とする定着装置。
〔３〕 前記定着分離爪は、前記ベースをインサート部材として前記フッ素樹脂層及び先端部が一体成型されてなることを特徴とする前記〔１〕または〔２〕に記載の定着装置。
〔４〕 前記フッ素樹脂層の厚みは、０．１ｍｍ以上であることを特徴とする前記〔１〕または〔２〕に記載の定着装置。
〔５〕 前記フッ素樹脂は、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）であることを特徴する前記〔１〕または〔２〕に記載の定着装置。
〔６〕 前記先端部の断面が鋭角な先端の曲率半径が０．０１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下であることを特徴とする前記〔１〕または〔２〕に記載の定着装置。
〔７〕 前記リブの筋は、シート排出方向に対して斜行していることを特徴とする前記〔１〕に記載の定着装置。
〔８〕 前記リブの斜行の角度は、ニップ部から排出されるシート上の任意の１点が前記定着分離爪を通過する際に１つのリブのみを通過する状態となる角度であることを特徴とする前記〔７〕に記載の定着装置。
〔９〕 前記リブの少なくとも突起頂上が粗面化されていることを特徴とする前記〔１〕に記載の定着装置。
〔１０〕 前記〔１〕〜〔９〕のいずれか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。

本発明に係る定着装置のうち、請求項１の発明によれば、定着分離爪のボディ部を構成するベース（第１層目）には耐熱性が高くかつ強度のある樹脂（フッ素樹脂よりも硬い材料）を用い、かつ表層（第２層目（フッ素樹脂層））にはトナー離型性の高い材料（フッ素樹脂）を用いるので、定着分離爪に求められる機能「耐熱性と剛性（機械的強度）」かつ「トナー離型性」の両者を十分満足するものとなる。また、先端部はトナー離型性の高く、柔らかい樹脂（フッ素樹脂）のみからなるため、分離性能を上げるために非接触で定着部材とのギャップを極小にまで詰めた場合に万が一、定着部材表面と接触しても該定着部材を攻撃することがなく、傷つけることはない。
また、シートが接触する部分がリブの突起表面部分のみとなることにより経時で定着分離爪表面にトナーが堆積・付着しにくくなるため、より良好な画像品質を得ることができる。
請求項２の発明によれば、定着分離爪のボディ部を構成するベース（第１層目）には耐熱性が高くかつ強度のある樹脂（フッ素樹脂よりも硬い材料）を用い、かつ表層（第２層目（フッ素樹脂層））にはトナー離型性の高い材料（フッ素樹脂）を用いるので、定着分離爪に求められる機能「耐熱性と剛性（機械的強度）」かつ「トナー離型性」の両者を十分満足するものとなる。また、先端部はトナー離型性の高く、柔らかい樹脂（フッ素樹脂）のみからなるため、分離性能を上げるために非接触で定着部材とのギャップを極小にまで詰めた場合に万が一、定着部材表面と接触しても該定着部材を攻撃することがなく、傷つけることはない。
また、定着分離爪の先端と定着部材との間隔（すきま）が調整可能となるため、より精密に両者のギャップを微小値にまで追い込むことができ、定着部材に巻き付いたシート先端も容易に分離させることができるので、分離性能の向上が図れる。また、万が一、定着分離爪の先端が定着部材に装置稼動中に接触したとしても、定着分離爪の先端はトナー離型性の高い柔らかい樹脂（フッ素樹脂）からなるため相手を攻撃しにくく傷つけにくい。
請求項３の発明によれば、コーティングとは異なり一体成型であるため、フッ素樹脂層及び先端部の形状の自由度が高く、任意の形状を作り出すことが可能である。
請求項４の発明によれば、フッ素樹脂層の厚みを０．１ｍｍ以上とすることで耐久性を高め、経時でも良好な分離性能を維持することができる。
請求項５の発明によれば、フッ素樹脂層及び先端部の材料が離型性に非常に優れたＰＦＡ樹脂であるため、定着分離爪表層へのトナー堆積・付着がしにくいため、該定着分離爪に堆積したトナーが画像面と擦れて異常画像となることがなく、良好な画像品質を得られる。また、分離性能についても、トナーが定着分離爪先端に堆積・付着することがないため、良好となる。
請求項６の発明によれば、先端部の先端の曲率半径が０．０１〜０．５ｍｍと鋭利であるため、非常に優れた分離性能を得ることが出来る。
請求項７の発明によれば、斜行により画像（シート上のトナー）とリブとの接触面積が低減するため、定着分離爪表面にトナーがより堆積・付着しにくくなり、更に良好な画像品質を得ることができる。
請求項８の発明によれば、リブの斜行の角度を制限することにより画像（シート上のトナー）とリブとの接触面積・回数が低減するため、定着分離爪表面にトナーが堆積・付着しにくくなり、より良好な画像品質を得ることができる。
請求項９の発明によれば、リブの突起表面の粗面化により画像（シート上のトナー）とリブとの接触面積が低減するため、定着分離爪表面にトナーが堆積・付着しにくくなり、より良好な画像品質を得ることができる。
本発明に係る画像形成装置（請求項１０の発明）によれば、本発明の定着装置を用いるので、より高度な定着機能を持った画像形成装置が提供可能となる。

発明者は、前述した定着装置における定着分離爪の検討を行っていたが、高速通紙や厚紙通紙の場合にさらに問題になることに気がついた。すなわち、通紙速度３００ｍｍ／ｓｅｃ以上の高速画像形成装置（高速機）では従来の２００ｍｍ／ｓｅｃ以下の中低速機よりも定着ローラあるいは定着ベルトを駆動するローラのローラ径が大きくなるため（中低速機では３５〜５０ｍｍφのところ、例えば通紙速度４００ｍｍ／ｓｅｃのときに８０ｍｍφ）、ニップ部出側おいて記録媒体（シート）の曲率分離がしにくくなる傾向にあった。また、高速機には様々な紙種への対応性求められているが、紙質としてタック性の強いコート紙や薄紙が使用されることがあり定着部材にこれらのシートが巻きつきやすかった。あるいは、高画質化が求められているが、そのために分離性の悪い重合トナーを用いることがありそのトナーが定着分離爪に付着して汚れ等の不具合が発生することがあった。これらのことから、分離手段の分離機能をより高めることが求められ、具体的には、定着分離爪の先端部と定着部材とのギャップをより詰める必要があった。しかしながら、定着分離爪の先端部が従来使われていたような硬い材質であると定着部材に接触したときに定着部材表面を傷つけてしまうことになりギャップを詰めることが不可能であった。また、ＰＦＡ樹脂などの軟らかい材料で一体成形されたものでは、定着部材とのギャップを詰めることは可能であるが、その定着分離爪に高速で送られてきたシートが衝突すると変形して使い物にならなくなることがあった。例えば、通常使用時あるいはジャム発生時にシートがその定着分離爪に衝突することがあるが、このとき該定着分離爪は大きく変形して永久変形すること（元の形状に戻らない状態となること）があり、その結果、定着部材とのギャップを一定に保つことができなくなった。このような場合、そのたびに定着分離爪を交換しなくてはならず実用的ではない。また、このことは２００ｇ／ｍ^２以上の厚紙を通紙した際にジャムが発生する場合にも同様であった。

そこで、発明者は、低速機に比して分離要求特性が不利となる高速機においても対応可能に、より高い分離機能を有するとともに、トナー離型性、通紙に対する耐久性を有し、ジャム時などに定着部材を損傷する可能性の低い定着装置について鋭意検討を行い、本発明を成すに至った。

以下に、本発明に係る定着装置の一実施の形態における構成について説明する。
図１は、本発明に係る定着装置の構成を示す概略図である。
図１に示すように、本発明に係る定着装置１００は、定着ローラ１及び駆動ローラ４に一定のテンションで架け渡され、表面が加熱手段（図示せず）により加熱される定着部材（定着ベルト２）と、該定着部材（定着ベルト２）に対して回転自在に圧接しニップ部Ｎを形成する加圧部材（加圧ローラ３）と、前記ニップ部Ｎのシート排出側であって後述する先端部１０ｂの断面が鋭角な先端が定着部材（定着ベルト２）に近接して配置され該定着部材（定着ベルト２）へのシートＰの巻き付きを防止する定着分離爪１０を有する分離手段（分離装置３０）と、を備える。

ここで、定着ベルト２は、無端ベルトであり、断面構造としては、例えばポリイミド（ＰＩ）基材にシリコンゴム層を形成した２層構造、またはさらにその上にＰＦＡ層を形成した３層構造となっている。定着装置１００の駆動の際には、駆動ローラ４の回転駆動により定着ベルト２がシートＰを排出する方向（図１では時計回り方向）に駆動される。また、定着の際には、定着ベルト２は、定着ローラ１内部の配置されたハロゲンヒータあるいは定着ベルト２の表面に配置されたハロゲンランプによりトナー定着に適する温度まで加熱される。なお、本発明では、定着部材として、図１に示す定着ベルト２（無端ベルト）の形態を示したが、これに限定されるものではなく、中空円筒形状のローラ（定着ローラ）としてもよい。

加圧ローラ３は、通常はその表面がシリコンゴム等の弾性部材で構成された円筒形状のローラである。また、加圧ローラ３の定着ベルト２への押し当ては、図示していない加圧手段により一定の圧力で定着ベルト２の方向へ押されることにより行われる。また、加圧ローラ３も、シートＰが通される場合には不図示の駆動機構により図中反時計回り方向に回転する。なお、ニップ部Ｎの排出側で加圧ローラ３の近傍には、排出されたシートＰを案内するガイド板５が設けられている。

定着装置１００では、定着ベルト２、加圧ローラ３が回転駆動された状態で、定着ベルト２の表面は所定の温度まで加熱されており、ニップ部Ｎに未定着トナーＴが形成されたシートＰが通され（図中、左側から右側方向への通紙）、ニップ部Ｎにおける加圧及び加熱により未定着トナーＴをシートＰ上に熱融着させて定着を行なう。ついで、トナー定着されたシートＰはニップ部Ｎから排出されるが、このときシートＰが定着ベルト２に巻き付いたまま出てくることがある。その場合には、分離装置３０の定着分離爪１０の先端１０ｒがシートＰの先頭端部に当接することにより、該シートＰを定着ベルト２から分離させるようになっている。ニップ部Ｎから排出されたシートＰは、定着分離爪１０の底面とガイド板５とで形成される排出経路を通過して定着装置から送り出される。
なお、ここではローラタイプの加圧部材（加圧ローラ３）を例に本発明の構成を示しているがこれに限定されるものではなく、ベルト状の加圧部材（例えば、２つのローラに架け渡した無端ベルト（加圧ベルト））により定着部材とニップ部Ｎを形成するようにしてよい。この場合、定着ローラ１と加圧ベルト側の１つのローラとが定着ベルト２及び加圧ベルトを挟んで圧接することによりニップ部Ｎを形成する。

図２は、本発明の根幹をなす定着分離爪１０の構成を示す断面図である。
定着分離爪１０は、フッ素樹脂より硬い材料からなる板状のベース１１及び該ベース１１の少なくともシート排出経路に面する主面に設けられたフッ素樹脂層１２からなるボディ部１０ａと、フッ素樹脂のみからなり定着ベルト２の幅方向に沿って幅をもち断面が鋭角な先端１０ｒを有する先端部１０ｂと、からなるものである。これにより、ボディ部１０ａはベース１１に基づいた剛性を有することとなり、シートＰが衝突しても変形することなく良好な形状が保たれる。また、先端部１０ｂはフッ素樹脂のみからなることにより、定着ベルト２に接触しても該定着ベルト２を傷つけることがない。さらに、ボディ部１０ａのシート排出経路側及び先端部１０ｂはフッ素樹脂からなるため、トナー離型性にも優れるものとなっている。

また、定着分離爪１０は、ベース１１をインサート部材としてフッ素樹脂層１２及び先端部１０ａが射出成形により一体成型されてなることが好ましい。これにより、先端部１０ｂはボディ部１０ａに支持されることから、適度な可撓性（あるいはバネ特性）を有し、シートＰが衝突してもその衝撃を吸収した後に元の形状に戻ることができる。そのために、先端部１０ｂの長さ（排紙経路方向の長さ）を調整するとよい。また、フッ素樹脂層１２及び先端部１０ａだけではベース１１から外れ易いので、ベース１１の上部までフッ素樹脂材を被せて、ベース１１からの抜け止めとしている。なお、射出成形の方法や条件は従来公知のものでよい。

ここで、ベース１１の材質としては、耐熱性の高い樹脂であることが望ましく、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ポリフェニルスルファド（ＰＰＳ）が挙げられる。あるいは、アルミニウムなどの金属材料を用いてもよい。これらの材料は機械的強度を十分備えているため、定着分離爪１０の母材（第一層目）として十分な剛性があり、望ましい。

ベース１１は図２では平板形状となっているが、これに限定されずシート排紙経路側の面を曲面、例えば該経路に沿った凹面としてもよい。また、ベース１１の先端断面が鋭利な形状（例えば、先端角度１０〜３０度程度）になっており、その形状に沿うようにフッ素樹脂材が成型されることから、先端部１０ｂの先端がベース１１の先端形状を反映して鋭角なもの（例えば、先端角度１０〜３０度程度）となっている。このとき、先端部１０ｂの先端１０ｒの曲率半径は、０．０１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、非常に優れた分離性能を得ることができる。

フッ素樹脂層１２及び先端部１０ｂは、耐熱性、トナー離型性に優れるフッ素樹脂からなる。とくに、離型性の高いテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）とすることにより、トナー堆積・付着に対してより有利になる。また、それ以外に使用可能なフッ素系樹脂としては、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合樹脂（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン・エチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ）、ビニリデンフルオライド樹脂（ＰＶＤＦ）、ビニルフルオライド樹脂（ＰＶＦ）及びエチレン−クロロトリフルオロエチレン樹脂（ＥＣＴＦＥ）等が挙げられる。前記ＰＦＡとしては、例えば三井・デュポン株式会社のテフロン（登録商標）ＰＦＡ、ＦＥＰとしては、例えば三井・デュポン株式会社のテフロン（登録商標）ＦＥＰ、ＥＴＦＥとしては、例えば旭硝子株式会社のアフロン（登録商標）ＣＯＰ、ＰＶＤＦとしては、例えばアトフィナ・ジャパン株式会社のカイナー（登録商標）、更にＥＣＴＦＥとしては、例えばアウジモント株式会社のヘイラー（登録商標）等が挙げられる。なお、フッ素樹脂層１２及び先端部１０ｂの成形用樹脂中には、フッ素樹脂等にアラミド繊維、タルク、マイカ、黒鉛等の、定着ベルト２への攻撃性の低い充填材を、本発明の目的を損なわない範囲で添加することができる。

また、フッ素樹脂層１２の厚みｔは、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。この厚さｔが０．１ｍｍ以上あれば、トナー排紙経路をかなりの枚数のシートＰが通過したとしても、フッ素樹脂層１２が剥がれたり磨耗したりすることがなく、トナー離型性能を維持することが出来る。フッ素樹脂層１２を安定して成型するためには厚さｔが０．３ｍｍ以上であることがより望ましく、最大で２ｍｍ程度までの厚さが実用的でもっとも望ましい。ただし、ベース１１や射出成形の型の形状次第でそれ以上の厚さになることもありうる。一方、フッ素樹脂層１２があまりに薄すぎると、定着分離爪１０としての耐久性の面で不十分となるばかりか、樹脂成型の際に溶融樹脂の流れに弊害が生じ、インサート部材であるベース１１が浮き出てしまうなどの成型不良を起こす可能性が高くなるため、望ましくない。

また、図２には、定着ベルト２と定着分離爪１０の先端部１０ｂとの間隔（ギャップ）を調整可能な調整機構を示している。
定着分離爪１０のベース１１は、該ベース１１から先端部１０ｂとは反対方向に延びるアーム１１ｐを有しているとともに、ベース１１の全長（アーム１１ｐの端部から先端部１０ａ側の先端までの距離）の中間点に支点Ｓを有している。また、アーム１１ｐにはその雄ねじ部分がアーム１１ｐから上向きに突き出るようにギャップ調整用の調整ねじ２１が取り付けられている。さらに、後述する可動ブラケット２４に固定される固定ブラケット２３が、その先端が支点Ｓに回動可能に連結されるとともに、該連結部分から一定距離離れた部分に調整ねじ２１がねじ込まれるねじ穴が設けられている。

定着分離爪１０は、ベース１１に設けられた支点Ｓを中心にして調整ねじ２１を固定ブラケット２３のねじ穴へねじ込みあるいは緩めることにより、固定ブラケット２３に対してシーソーのように回転可動され、その先端部１０ｂの先端１０ｒの位置を微調整することが出来る。すなわち、この調整ねじ２１の締め込み加減により先端部１０ｂの先端１０ｒの位置を定めることができ、結果として分離装置３０において定着ベルト２と先端部１０ｂの先端１０ｒとのギャップを極小値にまで詰めることができる。

また、調整ねじ２１には、アーム１１ｐと固定ブラケット２３との間に圧縮スプリング２２が入れられており、定着分離爪１０と定着ベルト２とのわずかな隙間（ギャップ）に万が一、シートＰが入り込んだとき(分離部ジャム)には、圧縮スプリング２２が大きく収縮することで定着分離爪１０の先端部１０ｂが定着ベルト２に対して逃げる（離れる）方向に動くような構成となっている。このため、分離部ジャム時に定着分離爪１０の先端１０ｒが定着ベルト２に突き刺さることを回避することができる。

なお、ここでは定着分離爪１０の先端１０ｒと調整ねじ２１との間に支点Ｓがある構成を示したがこの限りではなく、支点Ｓと定着分離爪１０の先端１０ｒとの間に調整ねじ２１を備えていてもよい。ただし、支点と力点・作用点の関係で、支点を中心にしたほうがレバー比の関係でねじ締め込み量に対する定着分離爪１０の先端１０ｒの動きの量を微調整することが可能であるため、支点Ｓが先端１０ｒと調整ねじ２１との間の中心にあるほうが望ましい。

また、フッ素樹脂層１２の厚さｔは、図２に示したような一定厚さでなくてもよく、部分的に厚肉にしたような偏肉状態としてもよい。厚肉にすることで耐磨耗性に対して余裕度が向上する。また、定着分離爪１０の表層材が樹脂材料となっているため、定着装置における搬送レイアウトなどに対してフレキシブルに対応することができ、定着分離爪１０の形状の自由度が増す。一例としては、フッ素樹脂層１２の一部にリブ形状を設けることで、面全体でシートＰと接触することがなくなり、定着分離爪１０表層へのトナー付着をより回避することが可能となる。

すなわち、図２に示した構成の定着分離爪１０では、定着分離爪１０のシート搬送面側（主面側）の面が平滑な平面であり、面積も広いため、シートＰ上のトナーの付着した画像面が繰り返し強く擦れると定着分離爪１０の表面に経時にトナーが堆積・付着して画像擦れ・異常画像が発生する可能性がある。そこで、本発明では、定着分離爪１０のシート搬送経路側の面に筋状突起のリブを設けることで定着分離爪表面とシートの画像面が接触・擦れる面積を微小化し、上記不具合を回避する構成とする。
以下、本発明の定着分離爪１０の変形例として定着分離爪１０Ａを説明する。

図３は、本発明で用いる定着分離爪１０の変形例を示す断面図である。図３（ａ）は定着分離爪１０Ａの断面図、図３（ｂ）は定着分離爪１０Ａをシート搬送経路側から見た定着分離爪１０Ａの底面（先端部１０ｂ、ボディ部１０ａの底面である搬送面（主面）１２ｍ）の外観図であり、定着分離爪１０と同じ部分には図２と同じ符号を付して示している。ここでは、定着分離爪１０Ａの特徴的な部分を中心に説明する。

定着分離爪１０Ａは、少なくとも先端部１０ｂのシート排出経路側の面（底面）に、該先端部１０ｂの先端１０ｒから後方に延びる直線の筋状突起であるリブ１２を複数有することが好ましい。図３では、搬送面（主面）１２ｍの先端１０ｒから最終端（ボディ部１０ａの後端）までシート搬送方向と平行に筋状に延びる４本のリブ１２ａを示しているが、この限りではなく、搬送面（主面）１２ｍにおいて少なくとも先端部１０ｂのシート排出経路側の面（底面）にリブ１２ａがあればよい。より好ましくは、リブ１２ａを最後端まで設けなくともよく、先端１０ｒからニップ部Ｎから排出される各種シートがこの定着分離爪１０Ａの搬送面において接触する搬送面（主面）１２ｍの途中の箇所まで設けるとよい。

リブなしだと搬送面１２ｍの全面にシートのトナーのついた画像面が接触する可能性があるが、リブ１２ａを設けることで定着分離爪１０Ａと画像面が接触する面積が減る（リブ１２ａの頂点のみが接触する）ため、経時においても定着分離爪１０Ａ表面にトナーが堆積・付着しにくく、良好な画像品質を維持することができる。

ここで、リブ１２ａの本数は少なく、かつリブ高さ（リブのない搬送面１２ｍからの最大高さ）は高いほうがシート上の画像面と定着分離爪１０Ａ表面との接触総面積を低減できるので好ましい。例えば、リブ高さを１〜３ｍｍ程度とするとよい。ただし、リブ１２ａの先端はＲ形状として（すなわち、図３（ａ）に示すように、先端１０ｒ側のリブ１２ａの厚みは薄くして）、ニップ部Ｎから排出されるシートの搬送に対して引っかかり等の不具合なき形状とするとよい。さらに、図３（ｂ）に示すように、リブ１２ａの先端（先端１０ｒ側）を先のとがった形状とするとよい。

また、リブ１２ａは先端部１０ｂやフッ素樹脂層１２と別体でもよいが、先端部１０ｂ及びフッ素樹脂層１２と同一材料のフッ素樹脂からなり、先端部１０ｂやフッ素樹脂層１２と一体成型されている（別材質・別部材ではない）ことがもっとも望ましい。リブ１２ａの先端・頂点もフッ素樹脂からなれば、トナー離型性にもっとも優れるものとなる。なお、リブ１２ａを先端１０ｒから形成しても、先端１０ｒにおける稜線（図３（ｂ）における先端１０ｒ部分の直線状態）は確保されているため、分離性の悪い紙が定着ベルト２に巻き付き気味にきても、分離性能はリブなしの定着分離爪１０と同等を維持することが可能である。

また、前記リブ１２ａの筋は、シート排出方向に対して斜行していることが好ましい。図４にその構成例を示す。
図４は、定着分離爪１０Ａを搬送面（主面）１２ｍ側から見た図であるが、複数本（図４では５本）のリブ１２ａがシート搬送方向に対して斜めに設置されていることを示している。シート搬送方向とリブ１２ａが平行の場合（図３（ｂ）の配置状態）、リブ位置に来たシート上の任意の１点の画像はリブ１２ａの先端から後端までずっとリブ頂点（突起表面）を擦りつつ通過する可能性があり、その影響でそのリブ１２ａにトナーが付着したり、あるいはシート上のその画像位置に擦れ跡がついたりすることが懸念される。これに対して、図４のようにリブ１２ａをシート搬送方向に対して斜めに設置することで、シート上の画像とリブ１２ａとの擦れ（接触）を低減するので擦れ跡等の不良画像を防止することができる。

また、図４のように前記リブ１２ａの筋をシート排出方向に対して斜行して配置する場合、該リブ１２ａの斜行の角度θは、ニップ部Ｎから排出されるシート上の任意の１点が当該定着分離爪を通過する際に１つのリブ１２ａのみを通過し２つ目のリブ１２ａを通過しない状態となる角度であることが好ましい。図５にその構成例を示す。

図５は、定着分離爪１０Ａを搬送面（主面）１２ｍ側から見た図であるが、複数本（図５では４本）のリブ１２ｃがシート搬送方向に対して斜めに設置されていることを示している。また、搬送面１２ｍの任意の箇所に画像ｇが来た場合（あるいはシート上の任意の点の画像ｇが来た場合）の搬送面１２ｍにおけるその画像ｇの通過経路を破線で示してある。

図４の構成の場合、斜行させたリブ１２ａの配置において、「リブ間隔が狭い」、「斜行角度θが大きい」、「リブ本数が多い」場合、画像上の任意の点はシート搬送時に複数本のリブを渡っていくことになる。そこで本発明では、定着分離爪１０Ａにおいて斜めに設置したリブ１２ａの本数（あるいはリブ１２ａの隣接する間隔）及び／又は斜め角度θを規定することで、シート上の任意の位置（１点）の画像ｇは複数本のリブ１２ａを跨って通過しなくなる。これにより、よりリブ１２ａとシート上の画像ｇとの接触総面積を減らすことができ、リブ１２ａへのトナー堆積・付着を低減でき、かつ良好な画像品質を経時でも維持することが可能になる。

また、前記リブ１２ａの少なくとも突起頂上が粗面化されていることが好ましい。すなわち、定着分離爪１０Ａ表面を形成するフッ素樹脂はトナー離型性の高い材質であるが、表面が滑らかいために、シート上に形成された画像がトナー付着量の高いベタのような画像では画像面とフッ素樹脂からなる表面（リブ１２ａの突起表面）とが、「面」と「面」で接触・擦れるため、トナー付着に対して不利である。そこで、画像面と擦れるリブ１２ａの突起頂上表面を粗面化することで画像面が面で擦れて行くことを回避し、トナーが付着しにくい効果が得られ、より良好な画像品質を維持することができる。

リブ１２ａの突起表面を粗面化する加工方法としては、例えば微細加工法として挙げられる「シボ加工」がある。これにより、フッ素樹脂成型のための「型」にシボ加工を施すことで、フッ素樹脂の一体成型時にその表面を粗く成型することが可能となる。このほかにはフッ素樹脂層成型後の２次加工としてサンドブラスト加工が挙げられる。

図６に、本発明で使用する分離装置の構成を示す。図６は、分離装置３０を上から見た図である。なお、ここでは定着分離爪１０を用いた場合を例に説明するが、前述した定着分離爪１０Ａを用いてもよい。
分離装置３０は、複数の定着分離爪１０（図６では５個）を定着ベルト２の幅方向（あるいは定着ローラの場合にはローラ軸方向）に配置してなるものである。なお、図６では定着分離爪１０が複数個設けられた例を示したがこの限りではなく、１つの定着分離爪１０を備えた構成でもよい。ただし、複数個の定着分離爪１０を配置して、個々に定着部材（定着ローラ／定着ベルト）とのギャップを調整できるようにしたほうがより分離性能を高めることが可能となるため望ましい。

分離装置３０は、定着ベルト２の幅方向両端部に突き当てられている突き当て板２０を有している。
図７は、分離装置３０の側面図であり、突き当て板２０の設置の様子を示している。突き当て板２０の先端は定着ベルト２に接触しており、可動ブラケット２４の一端に固定されている。それと同時に定着分離爪１０を調整する際の固定ブラケット２３もこの可動ブラケットに固定されている。この可動ブラケット２４はそのほぼ中央にある支点を中心に可動し、他端には引張スプリング２６の一端が取り付けられてある。また、この引張スプリング２６の他端には定着装置１００へ固定されているブラケット２５がある。
これにより、突き当て板２０は定着装置１００のフレームを基準として配置され、引張スプリング２６による一定の圧力で定着ベルト２の幅方向両端部に突き当てられている。その結果、複数の定着分離爪１０と定着ベルト２との間の大まかな間隔が設定されることになる。なお、突き当て板２０は定着装置１００の最大通紙幅よりも外側に設置してあるため、シートPの搬送に対しては悪影響を及ぼさない。

また、分離装置３０では、前述した調整機構により、定着分離爪１０ごとに先端部１０ｂの先端１０ｒと定着ベルト２との間隔が適宜調整されており、全ての定着分離爪１０の先端１０ｒと定着ベルト２とは非接触となっている。このときの先端１０ｒと定着ベルト２との間隔は、例えば０．２ｍｍ程度とする。

次に、本発明に係る画像形成装置について説明する。
図８に、本発明に係る画像形成装置であるタンデム型のカラー複写機の構成を示す。
カラー複写機２００は、装置本体中央部に位置する画像形成部２００Ａと、該画像形成部２００Ａの下方に位置する給紙部２００Ｂと、画像形成部２００Ａの上方に位置する図示しない画像読取部を有する高速機であり、画像形成部２００Ａに本発明の定着装置１００を組み込んでいる。

画像形成部２００Ａには、水平方向に延びる転写面を有する定着ベルト２０２が配置されており、該定着ベルト２０２の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による像を担持可能な像担持体としての感光体２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋが定着ベルト２０２の転写面に沿って並置されている。

各感光体２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋはそれぞれ同じ方向（反時計回り方向）に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置、光書き込み装置、１次転写装置、現像装置及びクリーニング装置が配置されている。また、各現像装置には、それぞれのカラートナーが収容されている。

転写ベルト２０２は、駆動ローラと従動ローラに掛け回されて感光体２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を有している。また、従動ローラの１つであるローラ２１０に対向する位置に転写ローラ２１１が設けられている。また、転写ローラ２１１から転写装置１００までのシートＰの搬送経路は横パスとなっている。

給紙部２００Ｂは、記録媒体としてのシートＰを積載収容する給紙トレイ２１５と、該給紙トレイ２１５内のシートＰを最上のものから順に１枚ずつ分離して、転写ローラ２１１の位置まで搬送する搬送機構を有している。

本発明の画像形成装置２００における画像形成に当たっては、感光体２０３Ｙの表面が帯電装置により一様に帯電され、画像読取部からの画像情報に基づいて感光体２０３Ｙ上に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置によりトナー像として可視像化され、該トナー像は所定のバイアスが印加される１次転写装置により転写ベルト２０２上に１次転写される。他の感光体２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｂでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が定着ベルト２０２上に静電気力で順に転写されて重ね合わせられる。

つぎに、感光体２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋから定着ベルト２０２上に１次転写されたトナー像Ｔは、ローラ２１０、転写ローラ２１１により搬送されてきたシートＰに転写される。トナー像Ｔが転写されたシートＰは、さらに定着装置１００まで搬送され、定着ベルト２と加圧ローラ３とのニップ部Ｎにて定着が行なわれる。

ついで、ニップ部Ｎから排出されたシートＰは排出経路に沿って送り出される。このとき、定着ベルト２に巻き付いたままでてきたシートＰは定着分離爪１０（あるいは１０Ａ）の先端１０ｒにて定着ベルト２から分離されて排出経路に戻される。

以上のように、本発明に係る定着装置１００を有する画像形成装置により、より高度な定着分離機能が得られ、さまざまな紙種(薄紙から厚紙まで)・画像(画像先端余白をより少なくすることが可能)への対応が可能となる。また、定着分離爪１０Ａを用いることにより、画像擦れといった不良画像を抑えることができる。

以下、本発明の定着装置における分離性能を評価した結果を説明する。
ここでは、以下の条件で試験を行ない、分離性能の評価を行なった。
（１）試験条件
・画像形成装置２００；図８に示す高速機を用いて、通紙速度４００ｍｍ／ｓｅｃでシートを通紙した。
・定着装置１００；図１に示すものであって、定着ローラ径８０ｍｍφ、加圧ローラ径８０ｍｍφとしたものを使用した。また、分離装置３０を調整して、５つの定着分離爪１０それぞれの先端１０ｒと定着ベルト２との間隔を０．２ｍｍとした。
・定着分離爪１０；図２に示すものであって、フッ素樹脂としてＰＦＡを用い、以下の５つの区分範囲で先端１０ｒの曲率半径を変化させて射出成形したものを用意した。
（ｉ）０．０１ｍｍ未満、（ii）０．０１ｍｍ以上・０．２ｍｍ未満、（iii）０．２ｍｍ以上・０．５ｍｍ以下、（iv）０．５ｍｍ超・１．０ｍｍ以下、（ｖ）１．０ｍｍ超
・シートＰ；４５ｋ用紙で、紙先端にトナーベタ画像を載せたものを用いた。

（２）評価方法
（イ）ベルト傷評価
前記定着分離爪１０それぞれの先端１０ｒを定着ベルト２に接触した状態で、該定着ベルト２を回転駆動させた後、定着ベルト２の表面の傷付き状態を観察した。このとき、定着ベルト２に傷付きも痕も残らなかった場合を評価優（◎）、傷付きはないが痕が残った場合を評価良（○）、傷付いた場合を評価不可（×）とした。
（ロ）分離性能
画像形成装置２００において前記シートＰを１０００枚通紙し、前記定着分離爪１０それぞれを用いた定着装置１００におけるジャム発生率（ニップ部Ｎの排出側での紙詰まり発生率）を求めて、定着装置１００の分離性能とした。このとき、ジャム発生率０％の場合を評価優（◎）、１％以下の場合を評価良（○）、５０％以下の場合を評価不可（△）、１００％の場合を評価不可（×）とした。
以上の評価結果を表１に示す。

ベルト傷評価に関しては、定着分離爪１０の先端１０ｒの曲率半径が大きい方が定着ベルト２の傷付き防止に有利であり、分離性能に関しては、曲率半径が小さい方が有利であった。これを総合的に見ると、先端１０ｒの曲率半径が（ii）０．０１ｍｍ以上・０．２ｍｍ未満のときがもっとも好ましく、定着ベルト２に対する攻撃性もなく、また高い分離性能が得られた。次に好ましくは、（iii）０．２ｍｍ以上・０．５ｍｍ以下のときであった。また、先端１０ｒの曲率半径が（ｉ）０．０１ｍｍ未満のときには先端が鋭利すぎて、定着ベルト２に接触した際に該定着ベルトに傷を与えてしまった。また、（ｖ）１．０ｍｍ超であると、接触時の定着ベルト２に対する攻撃性はないものの、分離性能としては最も悪く、定着ベルト２に巻きつき気味に来たシートＰを分離することが困難であった。

なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

本発明に係る定着装置の構成を示す概略図である。 本発明で用いる定着分離爪の構成を示す断面図である。 本発明で用いる定着分離爪の構成（２）を示す断面図である。 図３の定着分離爪におけるリブの配置状態（１）を示す平面図である。 図３の定着分離爪におけるリブの配置状態（２）を示す平面図である。 本発明に係る定着装置における分離装置の構成を示す上面図である。 本発明に係る定着装置における分離装置の構成を示す側面図である。 本発明に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。

符号の説明

１ 定着ローラ
２ 定着ベルト
３ 加圧ローラ
４ 駆動ローラ
５ ガイド板
１０ 定着分離爪
１０ａ ボディ部
１０ｂ 先端部
１０ｒ 先端
１１ ベース
１１ｐ アーム
１２ フッ素樹脂層
１２ａ リブ
１２ｍ 搬送面（底面）
２０ 突き当て板
２１ 調整ねじ
２２ 圧縮スプリング
２３ 固定ブラケット
２４ 可動ブラケット
２５ ブラケット
２６ 引張スプリング
３０ 分離装置
１００ 定着装置
２００ 画像形成装置
２００Ａ 画像形成部
２００Ｂ 給紙部
２０２ 転写ベルト
２０３Ｙ，２０３Ｍ，２０３Ｃ，２０３Ｂ 感光体
２１０ ローラ
２１１ 転写ローラ
２１５ 給紙トレイ
ｇ 画像
Ｓ 支点

Claims (10)

1. 表面が加熱手段により加熱される定着部材と、該定着部材に対して回転自在に圧接し未定着トナーをシート上に熱融着させるニップ部を形成する加圧部材と、前記ニップ部のシート排出側に配置され該定着部材へのシートの巻き付きを防止する定着分離爪を有する分離手段と、を備える定着装置において、
   前記定着分離爪は、フッ素樹脂より硬い材料からなる板状のベース及び該ベースの少なくともシート排出経路に面する主面に設けられたフッ素樹脂層からなるボディ部と、フッ素樹脂のみからなり前記定着部材の幅方向に沿って幅をもち断面が鋭角な先端を有する先端部と、からなり、該先端部の断面が鋭角な先端が前記定着部材に近接して配置されているとともに、
   少なくとも前記先端部のシート排出経路側の面に、該先端部の先端から後方に延びる筋状の突起であるリブを複数有することを特徴とする定着装置。
2. 表面が加熱手段により加熱される定着部材と、該定着部材に対して回転自在に圧接し未定着トナーをシート上に熱融着させるニップ部を形成する加圧部材と、前記ニップ部のシート排出側に配置され該定着部材へのシートの巻き付きを防止する定着分離爪を有する分離手段と、を備える定着装置において、
   前記定着分離爪は、フッ素樹脂より硬い材料からなる板状のベース及び該ベースの少なくともシート排出経路に面する主面に設けられたフッ素樹脂層からなるボディ部と、フッ素樹脂のみからなり前記定着部材の幅方向に沿って幅をもち断面が鋭角な先端を有する先端部と、からなり、該先端部の断面が鋭角な先端が前記定着部材に近接して配置されているとともに、
   前記分離手段は、前記定着分離爪を前記定着部材の幅方向に複数配置し、該定着分離爪ごとに前記先端部の先端と定着部材との間隔を任意の値に設定可能な調整機構を有することを特徴とする定着装置。
3. 前記定着分離爪は、前記ベースをインサート部材として前記フッ素樹脂層及び先端部が一体成型されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記フッ素樹脂層の厚みは、０．１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
5. 前記フッ素樹脂は、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）であることを特徴する請求項１または２に記載の定着装置。
6. 前記先端部の断面が鋭角な先端の曲率半径が０．０１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
7. 前記リブの筋は、シート排出方向に対して斜行していることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
8. 前記リブの斜行の角度は、ニップ部から排出されるシート上の任意の１点が前記定着分離爪を通過する際に１つのリブのみを通過する状態となる角度であることを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
9. 前記リブの少なくとも突起頂上が粗面化されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
10. 請求項１〜９のいずれか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。

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