JP5332310B2

JP5332310B2 - シート分離部材、定着装置および画像形成装置

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Publication number: JP5332310B2
Application number: JP2008135913A
Authority: JP
Inventors: 正道山田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2007-06-25
Filing date: 2008-05-23
Publication date: 2013-11-06
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Also published as: JP2009031759A; US20090003897A1; EP2009507A2; EP2009507A3; EP2009507B1; US7890039B2

Description

本発明は、レーザビームプリンタ、デジタル複写機、普通紙ファックス等のＯＡ機器のシート分離部材、定着装置および画像形成装置に関する。

可視像形成のためにトナーを用いる画像形成装置においては、トナー画像を転写紙等の記録媒体に永久画像として定着するために定着装置が備えられている。その定着装置では、加熱され回転している定着ローラや定着ベルトと、それに圧接・回転している加圧ローラや加圧ベルト等によって形成された圧接部を記録媒体が通過することによって、記録媒体上に担持されたトナーが溶融され記録媒体上にトナー画像が定着される。主に、樹脂で構成されているトナーは圧接部で溶融し、定着ローラや定着ベルトと粘着する性質があるため、トナーへワックス成分付加、定着ローラや定着ベルト表面を離型性の材質で被覆、定着ローラや定着ベルト表面にシリコーンオイル等の離型剤を塗布する等の様々な手段を用いて定着ローラや定着ベルトとトナーが粘着することを防止している。
さらには、分離爪を備えたシート分離機構を定着ローラや定着ベルトに付設して、溶融したトナーによって定着ローラや定着ベルトに巻き付こうとしている用紙を強制的に分離している。

しかしながら、上記分離爪による分離手段では、分離爪と定着ベルトや定着ローラ等の定着部材と摺接しているために、接触個所にトナーが溜まり易く、あるときその溜まったトナーがとれ、記録媒体を汚す等の不具合が発生している。さらに分離爪と定着部材である回転体とが摺動している為に、摺動跡が回転体に発生し、寿命低下、更にはその摺動跡が記録媒体に異常画像として発生する等の課題が生じている。
近年、定着装置の離型剤は取り扱い性が悪い等の理由でトナーにワックス成分を付加し、定着部材である回転体表面にシリコンオイル等の離型剤を塗布することを無くす傾向にある為、上記課題は益々顕著になってきている。
上記課題を鑑み、分離手段として分離爪を使用しなければならない場合でも、その材質には定着部材に傷を付けないような非攻撃性や、トナーが分離爪上に固着しないような非粘着性が求められている。

その両者要求に対して優れている材質がフッ素系樹脂である。
例えば、フッ素系樹脂を用いた分離爪の発明では特許文献１がある。この発明では分離爪全てをフッ素系樹脂で一体成形し分離爪が回動するための支軸もフッ素系樹脂で成形されている。フッ素系樹脂は非攻撃性および非粘着性には優れているが、剛性は乏しく、紙詰まりが発生した等で外圧が加わると変形してしまい定着部材に傷を付けてしまう不具合や、紙詰まり後分離爪が変形してしまい分離性能低下が起きる等の不具合がある。
また、フッ素系樹脂は熱膨張や熱による変形もＰＰＳ系樹脂やポリイミド等の耐熱性樹脂と比較すると大きい為に、分離板等の分離部先端の位置精度に厳しい分離手段には使用できない課題がある。
また一方、分離板先端と回転体との間にギャップ（隙間）を設ける構成を突き当て部材によって行っている例がある（例えば、特許文献２参照。）。
確かに、分離手段と定着部材との間にギャップ（隙間）を確保した分離手段なら定着部材に傷を付けたり、トナー等が分離手段に多少固着しても、分離手段と定着部材が接触していないので、再び固着トナーが定着部材に再転写して画像を汚す等の不具合を防止することができる。

しかしながら、分離板は板金でできているため、紙詰まり発生時に紙に押されて撓んだ時などに分離板先端が定着部材に触れると、とたんに傷を付けてしまう課題がある。
近年では小スペースでも定着性を確保する為に定着ローラの弾性部材として発泡シリコン材質等のスポンジ部材を用いて、加圧ローラとの食い込み量を増やしニップ幅を広げたものが多くなってきている。更に発泡シリコン材質の定着ローラを用いると立ち上がり時間も短くなり、消費電力も少なくなる。このような定着ユニットにおいて、紙詰まり発生時の外圧によって突き当て部材が弾性に富んだ定着ローラに食い込んでしまうので上記課題は特に顕著である。
更に、定着ニップ後の分離手段として、剥離部の構成をポリイミドの基材にプライマ層を介してフッ素系コートを施し、さらにそれをより硬質な樹脂でインサート成型により支持部を構成した分離爪が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
剥離部は支持部より硬度が比較的低いとしているが、剥離部の基材はポリイミド樹脂の為、定着部材上に摺動跡を発生させる不具合がある。
特に近年、ベルト定着において内部に弾性に富んだ発泡シリコンのローラを使用し、離型剤としてシリコーンオイル等を殆ど使用しない定着装置においては顕著である。

分離板等のように定着部材である回転体と非接触状態で分離爪と同等以上に分離性能を維持するには分離部先端と定着部材である回転体とのギャップ（隙間）を極力微小にし０．１ｍｍ単位でその隙間を管理しなければならない。更に、分離部先端をニップ直後の極力近傍に配置しなければならない。
上記位置に分離板先端を配置するには、分離板先端を配置するニップ直後の回転体表面の位置や駆動時の微小な変動、さらにはニップ直後であるために、非常に狭い空間が課題となる。
分離ガイド先端と回転体とのギャップ（隙間）の管理を最大画像領域外の位置決め部材によって行っている例がある（例えば、特許文献４参照。）。
しかしながら、この構成では分離ガイドが耐熱樹脂で一体成型された構成であるが、この分離ガイドは少なからずソリが発生し、軸方向全域に渡って０．１〜０．６ｍｍのギャップ（隙間）を維持するのは困難である。特に近年は定着性向上や断熱性向上を目的に、定着ローラに発泡性の弾性層を用いることが多くなってきており、分離ガイドのみならず、定着ローラにも高精度にブレや撓みを抑えることが難しくなってきている。

また同様に、特許文献２の発明でも分離板先端と回転体とのギャップ（隙間）の管理を位置決め部材によって行っている。しかしながら位置決め部材は最低１ｍｍ以上の厚みが必要なため、分離板先端を狭いニップ直後の空間に配置するためには、位置決め部材と定着部材である回転体との接触位置と分離板先端との間に６ｍｍ以下程度の距離が発生してしまう。
この構成だと、分離板先端と近接する定着部材である回転体表面の変動に感度良く分離板先端位置が反応することが難しく、分離板先端が回転体表面を傷つけたり、ある一定値よりも分離板先端と回転体表面とのギャップ（隙間）を狭くできないという課題がある。
近年では小スペースでも定着性を確保する為に定着ローラの弾性部材として発泡シリコン材質等のスポンジ部材を用いて、加圧ローラとの食い込み量を増やしニップ幅を広げたものが多くなってきている。更に発泡シリコン材質の定着ローラを用いると立ち上がり時間も短くなり、消費電力も少なくなる。このような定着ユニットにおいて、上記課題は顕著である。

特開２００３−２４１５５７号公報特開２００６−１１１９３号公報特公平０７−０８６７２６号公報特許２８２３１６８号公報

本発明は上記課題を鑑み、発泡シリコン性の定着ローラを使用していても、非攻撃性や非粘着性に優れた分離手段を用いると共に紙詰まり等が発生した場合でも定着部材に傷を付けることも無く、その後の分離性能低下も起こらない分離手段を提供することを目的としている。非接触状態の分離手段先端がニップ直後の回転体表面の変動に追従し、従来の分離爪以上に分離性能を維持できる位置までニップ直後近傍および、回転体表面に近接できる分離手段を提供する。
さらに上記分離手段を用いることによって画質に優れた画像形成装置を提供することを目的とするものである。

請求項１に記載の発明では、定着ローラまたは定着ベルトを含む定着部材と、加圧ローラまたは加圧ベルトを含む加圧部材との間に形成されるニップ部にシート状の記録媒体を導入して、記録媒体上の未定着トナー像を定着する定着装置に用いられるシート分離部材であって、前記ニップ部の記録媒体移動方向下流に支軸を有し、該支軸から前記ニップ部側に延びた先端部が圧延加工により薄く形成された、厚さ１ｍｍ程度の金属板基材と、前記先端部を覆うようにインサート成形により形成された樹脂製の分離爪と、からなり、前記分離爪の前記金属板基材の先端からの長さは、５ｍｍ以下であり、前記分離爪の先端部の側断面形状は、Ｒ０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍであることを特徴とする。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のシート分離部材において、前記樹脂はフッ素系樹脂であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のシート分離部材において、前記定着部材または加圧部材と前記分離爪の先端とのギャップが調整可能あることを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、定着ローラまたは定着ベルトを含む定着部材と、加圧ローラまたは加圧ベルトを含む加圧部材とを有し、該定着部材と加圧部材間に形成されるニップ部に未定着トナー像を担持したシート状の記録媒体を導入して、前記未定着トナーを記録媒体に定着する定着装置であって、前記ニップ部の前記記録媒体移動方向下流に、記録媒体を前記定着部材または加圧部材から剥離するため、回動支点を中心に回動可能な分離手段が設けられており、該分離手段は前記定着部材とほぼ同等の長さを有する基体と、該基体に保持され、最大画像領域より外側両端に、前記定着部材の長さ方向に延び、断面が曲率形状をなし、且つ前記定着部材もしくは加圧部材のいずれかの表面に接触可能な先端部を有する位置決め部材を有し、両位置決め部材の間には、前記最大画像領域内において、先端部の断面が曲率形状を有し、前記位置決め部材の先端部が接触する表面（以下先端部接触面という）に対し微小ギャップを有する非接触状態に保持されたシート分離部材が少なくとも１個前記基体に保持され、該シート分離部材は付勢手段により前記先端部が前記先端部接触面側に付勢され、前記位置決め部材先端部が前記先端部接触面に接触する接触点から、前記定着部材の長手方向に垂直な断面内で前記先端部接触面から記録媒体搬送方向下流側に引いた接線Ｈと、該接線Ｈに対し、前記先端部接触面と反対側の面の方向に角度３０°の直線Ｋを記録媒体搬送方向下流側に引いたとき、前記回動支点は前記接線Ｈと前記直線Ｋとに挟まれた角度３０°の領域にある定着装置において、前記シート分離部材は、請求項１ないし３の何れか一つに記載のシート分離部材であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の定着装置において、請求項２に記載の前記フッ素系樹脂の表層は、微小な凹凸形状をしていることを特徴とする。
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の定着装置において、前記凹凸形状は高さ５〜３０μｍ、勾配１〜３０°の凸形状が１ｍｍ ^２あたりに５〜２０個存在することを特徴とする。

請求項７に記載の発明では、請求項４ないし６のいずれか１つに記載の定着装置において、前記位置決め部材の先端部の曲率形状は、曲率半径０．２〜０．８ｍｍの範囲であることを特徴とする。

請求項８に記載の発明では、潜像形成手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段と、を有する画像形成装置において、前記定着手段は、請求項４ないし７のいずれか１つに記載の定着装置であることを特徴とする。

図１は本発明の分離手段の構成を示す図である。
同図において符号１は分離部材、１ａは基材、１ｂは支軸、１ｃは分離部材頭部をそれぞれ示す。
支軸１ｂを有した基材１ａの先端（支軸から一方側に最も離れた部分）に分離部材先端部１ｃとして基材１ａより柔らかい樹脂がインサート成形によって一体的に成形された構成である。
同図に示す分離部材１を用いることによって、紙詰まり等の外圧によっても変形することが無く、非攻撃性に優れた樹脂を分離部材先端部１ｃに使用しているので、相手部材に傷を付ける等の不具合を防ぐことができる。
また、基材１ａと分離部材先端部１ｃとはインサート成形により一体的に成形されているので、基材１ａが有する支軸と分離部材先端部１ｃとの位置精度は精度良く成形することができる。そのため同一材料で成形された分離部材同様に分離性能にも優れている。

図２は分離部材を説明するための図である。同図（ａ）は分離部材全体図、同図（ｂ）は分離部材先端部の詳細図である。
同図（ｂ）に太線で外形を示した分離部材頭部１ｃは、基材先端部を囲むようにインサート成形によって一体化した樹脂製の爪形状をなしている。分離部材頭部１ｃの側断面で見た先端（分離部材先端部と呼ぶ）はＲ０．０５ｍｍからＲ０．２ｍｍの範囲の形状になっている。
板金性の分離板等と違い、頭部１ｃが樹脂性の為、同図に示すように尖らすことができる。頭部１ｃ側断面の半径Ｒが小径であればあるほど分離性には優れている。非攻撃性に富んだ樹脂性ではあるが先端があまりに小径であると相手部材に傷を付けてしまうのでＲ０．０５ｍｍ以上は確保している。先端ＲをＲ０．０５ｍｍ〜Ｒ０．２ｍｍとすることによって分離性能と非攻撃性とを両立することができる。
同図（ｂ）は同図（ａ）に示した範囲Ｂを部分拡大した図である。同図に示すように分離部材頭部１ｃに使用されている柔かい樹脂の最長部（基材１ａ先端からの飛び出し量）は同図に示すように、５ｍｍ以下に設定されている。
この構成によって、熱膨張や熱による変形が比較的大きいフッ素系樹脂等を使用していても、熱膨張や熱による変形の絶対量が小さくなり、分離板等の先端位置精度が０．１ｍｍオーダで必要な分離手段においても充分に使用可能となる。

分離部材頭部１ｃの材質はフッ素系樹脂を使用している。
フッ素系樹脂は摺動性に優れているため、接触しても相手に傷を付けることも無く、トナーに対する離型性にも優れている為にトナー固着を起こすことも無い。
以上から、分離手段頭部１ｃの材質をフッ素系樹脂にすることによって、相手部材に対する非攻撃性に優れ、さらにトナーに対する非粘着性にも優れた分離部材１を提供できる。

基材１ａと分離部材頭部１ｃとがインサート成形によって一体的に成形された分離部材１において、基材１ａの材質は剛性に富んだものであれば、耐熱・剛性樹脂であっても、アルミや焼結によるダイキャストであっても良いが、同図の実施例では板金に支軸１ｂとして軸をカシメた基材１ａを使用している。板金が通常、最もコスト的メリットが高い為である。また同図（ｂ）の詳細図に示すように、基材１ａである厚みが１ｍｍの板金は先端部が圧延加工によって薄く加工され、ｔ＝０．１〜０．４ｍｍの厚さまで薄くなっている。この形状によって樹脂性の分離部材頭部１ｃ内部の奥深くまで届く為に分離部材頭部１ｃまで剛性が高くなり、先端部での外圧に対しても変形しにくくなる。
支軸１ｂは、軸部を固定部材の側に形成して、基材１ａの側は単に孔、若しくは軸受けであっても良い。ここでは両者を含めて支軸と呼ぶことにする。

図３は本発明の定着装置を説明するための図である。同図（ａ）は定着装置全体図、同図（ｂ）は分離部詳細図である。
同図において符号２は定着ローラ、３は定着ベルト、４は加熱ローラ、５は加圧ローラ、６はハロゲンヒータ、７は分離ユニット、８はギャップをそれぞれ示す。
同図（ａ）において、定着ベルト３内に定着ローラ２と加熱ローラ４を備え、定着ベルト３を介して定着ローラ２に対して加圧ローラ５が加圧しニップ部を形成している。加熱ローラ４と加圧ローラ５の内部には熱源であるハロゲンヒータ６を内蔵していて、図の右側から搬送されてきた未定着トナー像を担持した記録媒体を、ニップ部で挟持・加熱し、定着する構成である。

定着ベルト３の構成は内径７５ｍｍで厚み９０μｍのポリイミド樹脂で形成された基体表層に厚み２００μｍのシリコンゴム、更に最外層には厚さ２０μｍの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）コートを施している。
定着ベルト３内に外形５２ｍｍの定着ローラ２と外形３５ｍｍで厚み０．６ｍｍのアルミ製中空円筒からなる加熱ローラ４によって巻き掛けられている。定着ローラ２の構成は外形５２ｍｍで厚み１４ｍｍの発泡シリコンゴムからなる耐熱・弾性層を有した構成である。
加圧ローラ５の構成は鋼製で厚み１ｍｍの中空芯金に厚み１．５ｍｍのシリコンゴムが覆っており、最外層には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）チューブを備えた外形５０ｍｍのローラである。

加圧ローラ５は定着ベルト３を介して定着ローラ２に対して３ｍｍ食い込み、およそ１４ｍｍのニップ幅を備えた構成である。
上記ニップ部下流には転写紙を定着ベルト３から分離するための分離部材１を備えている。同図の実施例では分離部材１を定着ベルト３の軸方向に複数個備えた構成である。ただし、分離部材頭部１ｃは分離すべきシートの幅方向最大幅に一様な爪状に形成しても良い。このような形状を分離板と呼ぶこともあるが、ここでは一般化して分離爪と呼ぶことにする。
分離部材１の働きで分離された記録媒体は、その後、定着側ガイド板と加圧側ガイド板の案内によって排紙部へ搬送される。
同図（ｂ）は分離部材１の構成を更に詳しく示した詳細図である。
分離部材１は支軸１ｂを中心に回動自在な構成となっている。更に、分離部材１は圧縮スプリング７ｂと調整ネジ７ａによってその分離部材頭部１ｃの位置を定着ベルト３に対して調整可能な構成となっている。調整ネジ７ａは固定部材としての分離ユニット７に設けられたねじ穴に対して進退可能に構成されていて、調整ネジ７ａの回動により、分離部材１が支軸１ｂを中心として揺動できる。

上記構成によって、分離部材先端部と定着ベルト３とのギャップ８は０．１〜０．６ｍｍの隙間を確保でき、非接触式の分離部材１によって接触式の分離爪同等以上の分離性能を確保できるようになる。
定着ベルト３と分離部材１とが非接触状態を確保できるので確実に定着ベルト３に傷をつけることを防止でき、更に分離部材１に固着トナーが溜まることもなく、仮に溜まったとしても定着ベルト３に再転写するような不具合も防止できる。
さらに紙詰まり等が発生しても分離部材１が変形することも無い。
以上の説明では、本分離部材１を定着装置に適用する場合で説明してきたが、ベルトやローラ類からシート状の媒体を剥離する場面というのは定着装置に限らず種々存在する。本発明の分離部材１、および分離ユニット７は定着装置以外にも、例えば転写装置などにも用いることができる。

図４は本実施例で示した定着装置を設けた画像形成装置の略図である。
給紙ユニット３１によって、用紙が転写部へ搬送される。
一方、書き込みユニット３２によってスキャナによる信号もしくはプリンタによる信号によって、作像ユニット３３内の感光体上に露光される。感光体上に露光された潜像は作像ユニット３３によって転写ベルトに作像され、転写ユニット３４によって、搬送されてきた転写紙に未定着トナー像が転写される。そして未定着トナー像は定着ユニット３５で定着される。また、両面時には両面ユニット３６で記録媒体が反転され、再び転写部へ搬送される。トナー像が定着された転写紙は、分離ユニット７によって定着ベルトから剥離され、排紙される。
本発明によれば、定着部材に傷を付ける不具合を防止でき、さらに分離手段に固着トナーが発生することも無く、例え固着トナーが発生しても再び定着部材を汚すような不具合も防止でき、また、紙詰まり等が発生しても分離部材は変形したりする等の不具合も防止できる定着ユニットを備えているために、画質および搬送性に優れた画像形成装置を提供できる。

図５は定着装置側面図である。
同図において符号７ｃは分離板ユニットの回動支点、７ｄは位置決め部材、７ｇは位置決め部材先端部、９は記録媒体、１０は未定着トナー、１１はレバー、１２は引っ張りスプリング１３は加圧側分離爪をそれぞれ示す。
同図は定着ローラおよび加圧ローラの回転軸に対して垂直な断面を示しているが、以下の説明で単に断面と呼ぶときはこの断面を意味する。
定着ローラ２の表面に巻き付けられた定着ベルト３（以下定着ローラおよび定着ベルトを総称して定着部材と呼ぶ）側には記録媒体である転写紙９を定着ベルト３から剥離するための分離手段として分離板ユニット７を備えている。分離板ユニット７は、長手方向両端部に位置決め部材７ｄを有し（図６参照）、同図に示すように回動支点７ｃを中心に断面内で回動自在な構成であり、位置決め部材先端部７ｇが、定着ベルト３方向へ引張スプリング１２の付勢力によって、分離手段回転レバー１１の働きで付勢される構成である。
上記定着側分離手段７と加圧側分離爪１３の働きで分離された記録媒体５は、その後、図示省略の定着側ガイド板と加圧側ガイド板の案内によって排紙部へ搬送される。
同図においては、便宜上、定着部材として定着ローラに定着ベルトを巻き付けた例で示しているが、どちらか一方を単独で用いる場合もある。
逆に、同図においては、便宜上、加圧ローラを単独のローラで示しているが、ベルトを介した加圧ローラの構成にする場合もある。このような構成を含めて、一般に加圧部材と呼ぶことにする。
同図においては、便宜上、位置決め部材先端部７ｇが定着ベルト３に接触する図で示してあるが、加圧部材の側に接触する構成にすることもできる。位置決め部材先端部７ｇが接触する方の面を先端部接触面と呼ぶ。

図６は定着側分離板ユニットの構成を更に詳しく示した斜視図である。
同図において符号１ｃ’は分離部材先端部の曲率形状部、７ｅは基体、７ｆは板バネ部材をそれぞれ示す。
同図では、分離部材１を７個に分割して示しているが、全体をつないだような１個の分離板であってもかまわない。一般的には複数に分割しておいた方がきめ細かな調整ができる。
分離板ユニット７の分離部材先端部１ｃは最大画像領域外に配置された位置決め部材７ｄの働きによって、ニップ直後極近傍に配置することができる。

図７は図５に示すＡ部の詳細図である。
ただし、回動中心７ｃは理解しやすくするため近づけて示してある。
同図において符号Ｇは位置決め部材７ｄの先端部７ｇと定着ベルト３との接触点、Ｈは接触点Ｇにおいて前記加圧ローラ回転軸に垂直な断面内で前記定着部材表面から記録媒体搬送方向下流側に引いた接線、Ｋは接線Ｈから加圧ローラのある側に角度３０°回した仮想直線、Ｑはその角度、Ｖｔはニップ出口部の接線ベクトルをそれぞれ示す。
図５に示す非接触式の分離板ユニット７で分離性能を確保するためには、分離部材先端部１ｃを極力定着ベルト３に近づけ、且つニップ下流部近傍に近づけなければならない。
具体的には図７に示すように、ニップ下流点と位置決め部材先端部７ｇとの距離は、機械仕様で定められた転写紙先端余白よりも同等以下でなければならない。且つニップ出口部の接線ベクトルＶｔより、位置決め部材先端部７ｇは定着ベルト３側に位置していなければならない。
通常、転写紙９先端余白の最小値は画像形成装置の仕様から２〜５ｍｍであり、最大画像領域外両端部の位置決め部材７ｄの曲率半径と各々の分離部材１の調整によって定められる分離部材１の先端部１ｃと定着ベルト３とのギャップは０．１〜０．６ｍｍで管理しないと分離品質を確保できない。上記構成を満足する為に、位置決め部材７ｄの断面内における曲率形状の半径は０．８ｍｍ以下に設定していて、軸方向において位置決め部材７ｄの先端部７ｇの曲率中心と分離部材先端部１ｃの曲率形状部１ｃ’の曲率中心は略一致した位置に配置されている。

また図６に示すように、軸方向に本実施例では７個設けられた先端部１ｃを有する分離部材１は同図に示すように、基体７ｅに対して一体的にカシメ止めされた板バネ部材７ｆの穴形状に分離部材１のボス形状が勘合して、分離部材１は基体７ｅに対して分離部材の支点１ｂを中心に回動自在な構成となっている（図３（ｂ）参照）。更に、図３および図６に示すように分離部材１は圧縮スプリング７ｂと調整ネジ７ａによって分離部材先端部１ｃを基体７ｅおよび位置決め部材７ｄに対して調整可能な構成となっている。分離部材の支軸１ｂはこの調整のための回動軸としての機能を有するので、分かりやすくするため調整軸とも呼んでいる。
上記構成によって、分離部材先端部１ｃと定着ベルト３とのギャップ（隙間）は０．１〜０．６ｍｍの隙間を確保でき、非接触式の分離板ユニット７によって分離爪１３と同等以上の分離性能を確保できるようになる。
上記構成により、位置決め部材先端部を有する分離板ユニットは最大画像領域外両端の位置決め部材を有する基体に対して軸方向に分離部材が複数個備えてあり、各々基体に対して調整可能な為、分離手段の基体に多少の撓みやソリが発生したり、定着部材である回転体にブレや撓みが生じてもそれに応じて調整でき、高精度に最大画像領域内の分離部材先端部と定着部材である回転体とのギャップ（隙間）を管理することができる。

図８は記録媒体巻き込みの説明をするための図である。同図（ａ）は記録媒体に対する摩擦力とモーメントの関係を示す図、同図（ｂ）は巻き込みが生じたときの図である。
同図において符号Ｆｐは記録媒体によって生ずる摩擦力、Ｍｐは同摩擦力によって生ずるモーメントをそれぞれ示す。
図９は定着ベルトに対する摩擦力とモーメントの関係を示す図である。
同図において符号Ｆｂは定着ベルトによって生ずる摩擦力、Ｍｂは同摩擦力によって生ずるモーメントをそれぞれ示す。
また、図７に示すように、位置決め部材７ｄの先端部７ｇの曲率形状部と定着ベルト３との接触点Ｇにおいて定着ベルト３表層曲面に対して引いた接線Ｈと、同じ接触点Ｇにおいて接線Ｈに対してなす角Ｑ＝３０°で引いた直線Ｋとの挟まれた領域（角度の狭い側）に分離板ユニット７の回動中心７ｃが位置している。分離部材１と記録媒体９との最近接点Ｇ’は上記の接触点Ｇに対して前記ギャップ分だけの違いで、実質同じと見て良いので、以下、最近接点Ｇ’を接触点Ｇで代用する。

図８（ａ）に点線で示すように、仮に分離板ユニット７の回動中心７ｃが上記接線Ｈより定着ベルト３側にあると、同図に示すように、記録媒体９と分離部材１との摺動による摩擦力Ｆｐによって発生するモーメントＭｐが大きくなってしまい、分離部材１の先端部１ｃが、回動中心７ｃに対し定着部材である定着ベルト３との隙間が広がる方向に回動してしまい、その隙間に記録媒体が巻き込まれることによって発生する用紙詰まりが発生しやすくなる（同図（ｂ）参照。）。
逆に分離板ユニット７の回転中心７ｃが上記直線Ｋより定着部材である定着ベルト３と反対側（加圧ローラ側）にあると、図９に示すように、分離部材１と定着ベルト３との接触点Ｇで発生する摩擦力Ｆｂによって発生するモーメントＭｂが大きくなり、分離部材１が記録媒体を介して定着ベルト３に食い込む方向へ働く力によって、定着部材が傷ついてしまう不具合が発生する可能性が高くなる。
上記、分離板ユニット７の回動中心７ｃが接線Ｈと直線Ｋとに挟まれた領域に位置することによって（図７参照）上記不具合の発生を防ぐことができる。

上記構成により、分離手段先端をニップ直後極近傍に配置することができる。また最大画像領域外両端の位置決め部材先端部７ｇの曲率形状中心と分離部材先端部１ｃとが軸方向に垂直な断面で略一致している為、ニップ直後の定着部材表面の微小な変動にも追従し、安定性の高い分離性能を確保できる。
また、上記最大画像領域外両端に設けた位置決め部材の曲率形状と上記定着部材である回転体表層との接触点を始点として、該回転体表層曲面に対する接線Ｈを搬送方向下流へ引き、更に該接触点Ｇを始点として該接線Ｈに対してなす角３０度の直線Ｋを該回転体とは反対側且つ搬送方向下流に引いたとき、上記分離手段の回動中心である回動支点は、該接線Ｈと直線Ｋとに挟まれた領域にあるため、記録媒体と分離板との摺動による摩擦力によって発生するモーメントによって、回転体表層との隙間が広がる方向に分離部材が回転してしまい、その隙間に記録媒体が巻き込まれることによって発生する用紙詰まりや、逆に位置決め部材と回転体との接触点で発生する摩擦力によって発生するモーメントによって、位置決め部材が回転体に食い込む方向へ働く力によって、回転体が傷ついてしまう不具合が共に発生する可能性が最も少ない領域である。

また、図６に示すように、分離板ユニット７の構成は、最大画像領域外である両端に位置決め部材７ｄが配置してある為、仮に位置決め部材７ｄの摺動跡が発生しても画像に影響することも無い。
上記構成によって、図３に示すように定着ベルト３に対して分離部材先端部１ｃが付勢されていても、先に最大画像領域外両端の位置決め部材先端部７ｇが接触し、分離部材先端部１ｃと定着ベルト３とは非接触状態を保つことができる。
以上の構成によって、定着ベルト３と分離板ユニット７は最大画像領域内では摺動していないので、摺動跡が発生することも無く、それが画像に与える不具合も起こらない。
同様に、分離爪１３のように摺動していないので分離部材先端部１ｃと定着ベルト３との間には固着トナーが溜まることも無い。
加圧側は非画像面の為に上記課題は殆ど発生しないので、本実施例では分離爪１３を採用している。
また、上記構成によって、分離部材先端部１ｃ近傍の定着ベルト３表面の変動に分離部材先端部１ｃがギャップを保った状態で追従できるようになる。

図１０は分離板の構成を示す図である。
図示しない支軸１ｂを有した基材１ａの先端に分離部材先端部１ｃとして基材１ａより柔らかいフッ素樹脂がインサート成形によって一体的に成形された構成である。
同図に示す分離板１を用いることによって、紙詰まり等の外圧によっても変形することが無く、非攻撃性に優れた樹脂を分離部材先端部１ｃに使用しているので、相手部材に傷を付ける等の不具合を防ぐことができる。
また、基材１ａと分離部材先端部１ｃとはインサート成形により一体的に成形されているので、基材１ａが有する支軸１ｂと分離部材先端部１ｃとの位置精度は精度良く成形することができる。そのため同一材料で成形された分離手段同様に分離性能にも優れている。

フッ素系の樹脂はトナーに対する離型性が良く、トナーで分離板が汚れない効果がある。また、定着部材である定着ベルト３との摺動性にも優れている為、万が一分離部材１と定着部材である定着ベルト３とが接触、摺動しても定着ベルト３に傷が付き難い効果がある。
しかしながら、フッ素系樹脂は非常に柔らかく外圧によって変形したり、熱によっても変形するために狙いの隙間に調整するのが非常に困難であるが、全体の剛性は基材１ａが確保している為にシート材９の詰まり等の外圧が加わっても変形することがない。また分離部材先端部１ｃ近傍まで基材１ａがいきわたっているため、熱による変形によって分離部材１と定着ベルト３との隙間が狂うことも無い。

紙詰まりが発生するメカニズムの一つとして、図８で説明したように、記録媒体９と分離部材１との接触によって発生する摩擦力Ｆｐ、詳しくは該摩擦力Ｆｐによって発生する、分離手段７の回動支点７ｃにおいて分離手段先端部１ｃが定着ベルト３から離れる方向へ発生するモーメントＭｐの働きで紙詰まりが発生するメカニズムがある。
上記、紙詰まりを防ぐには、分離部材１と記録媒体９との接触によって発生する摩擦力Ｆｐを小さくすることも有効である。摩擦力Ｆｐを小さくする手段として、分離部材１表層、特に記録媒体９が通紙する面を微小な凹凸形状にして、記録媒体９との接触面積を小さくすることが効果的である。

図１１は図１０に示した分離板の通紙面側表層Ｂ部の詳細図である。
同図に示した構成によって、摩擦力Ｆｐが小さくなって、紙詰まりの発生を防げると共に、特にベタ画像等の高トナー付着量の画像において、分離部材１と記録媒体９との接触跡が発生する不具合を防ぐことができる。
同図に示すように、分離部材１の通紙面側表層のフッ素樹脂の凹凸形状は高さ５〜３０μm、勾配１〜３０°の凸形状が１ｍｍ^２あたりに５〜２０個存在する形状である。
上記構成によって、分離部材１と記録媒体９との接触面積を小さくすることができ、記録媒体９による摩擦力Ｆｐを小さくし、また分離板１表層の凹凸形状が粗すぎることによる用紙９の引っ掛かりを防ぐことができる。

図９に示すように、上記最大画像領域外両端に設けた位置決め部材先端部７ｇの曲率形状の曲率半径は０．２〜０．８ｍｍの範囲である。
図６に示す構成より、分離手段回動中心７ｃが同図に示す接線Ｈより定着部材である定着ベルト３と反対側（加圧ローラ側）にあると、少なからず分離部材１は、定着ベルト３との接触点Ｇで発生する摩擦力Ｆｂによって、定着ベルト３に食い込む方向へモーメントＭｂが発生する。このモーメントＭｂを小さくするために、接線Ｈに対してなす角Ｑ＝３０°の直線Ｋと接線Ｈとに挟まれた領域に分離板ユニット７の回動支点７ｃを配置する構成も重要であるが、接触点Ｇで発生する摩擦力Ｆｂを小さくすることも効果的である。該摩擦力Ｆｂを小さくする方法として、位置決め部材先端部７ｇの曲率形状の半径Ｒを大きくするのが効果的である。しかしながら、あまり大きくしすぎると、非常に狭いニップ部極近傍に配置することができなくなる。そこで、位置決め部材先端部７ｇの曲率半径は０．２〜０．８ｍｍの範囲にすることによって、摩擦力Ｆｂも小さくすることができ、ニップ部極近傍に配置することもできるようになる。分離部材先端部１ｃの曲率形状部１ｃ’の曲率半径を０．０５〜０．２ｍｍとしており、分離部材先端部１ｃと先端部接触面とのギャップ（隙間）を０．１〜０．６ｍｍとするために、上記先端部７ｃと上記曲率形状部１ｃ’曲率中心をほぼ一致させておくので、両者の曲率半径差を少なくともこの範囲になるように設定する必要がある。
分離部材先端部と位置決め部材先端部を型を異ならせて、同じ工程による樹脂部材で形成することにより、両者の曲率半径も所定の曲率半径の差に形成することができる。

図４で示した画像形成装置は本実施例に示した定着装置を備えることができる。
動作その他は基本的に図４で説明した通りであるので、ここでの説明は省略する。
本実施例によれば、定着部材に傷を付ける不具合を防止でき、さらに分離手段に固着トナーが発生することも無く、例え固着トナーが発生しても再び定着部材を汚すような不具合も防止でき、また、紙詰まり等が発生しても分離部材は変形したりする等の不具合も防止できる定着ユニットを備えているために、画質および搬送性に優れた画像形成装置を提供できる。

本発明により、分離手段先端をニップ直後極近傍に配置することができる。また最大画像領域外両端の位置決め部材先端部の曲率形状中心と分離部材先端部とが軸方向に垂直な断面で略一致している為、ニップ直後の定着部材表面の微小な変動にも反応し、安定性の高い分離性能を確保できる。
また、上記最大画像領域外両端に設けた位置決め部材の曲率形状と上記定着部材である回転体表層との接触点を始点として、該定着部材である回転体表層曲面に対する接線Ｈを搬送方向下流へ引き、更に該接触点を始点として該接線Ｈに対してなす角３０度の直線Ｋを該定着部材である回転体とは反対側且つ搬送方向下流に引いたとき、上記分離手段の回動中心である支点は、該接線Ｈと直線Ｋとに挟まれた領域にあるため、記録媒体と分離板との摺動による摩擦力によって発生するモーメントによって、分離手段が回動中心に分離手段先端部が定着部材である回転体表層との隙間が広がる方向に回動してしまい、その隙間に記録媒体が巻き込まれることによって発生する用紙詰まりや、逆に位置決め部材と定着部材である回転体との接触点で発生する摩擦力によって発生するモーメントによって、位置決め部材が定着部材である回転体に食い込む方向へ働く力によって、定着部材である回転体が傷ついてしまう不具合が共に発生する可能性が最も少ない領域である。

本発明により、分離部材先端部を有する分離部材は最大画像領域外両端の位置決め部材を有する基体に対して軸方向に複数個備えてあり、各々基体に対して調整可能な為、分離手段の基体に多少の撓みやソリが発生したり、定着部材である回転体にブレや撓みが生じてもそれに応じて調整でき、高精度に最大画像領域内の分離手段先端と定着部材である回転体とのギャップ（隙間）を管理することができる。

フッ素系の樹脂はトナーに対する離型性が良く、トナーで分離部材が汚れない効果がある。また、定着部材である回転体との摺動性にも優れている為、万が一分離部材と定着部材である回転体とが接触、摺動しても定着部材に傷が付き難い効果がある。
しかしながら、フッ素系樹脂は非常に柔らかく外圧によって変形したり、熱によっても変形するために狙いの隙間に調整するのが非常に困難である。
本発明により、全体の剛性は基材が確保している為にシート材の詰まり等の外圧が加わっても変形することがない。また分離部材先端部近傍まで基材がいきわたっているため、熱による変形によって分離部材と定着部材との隙間が狂うことも無い。

紙詰まりが発生するメカニズムの一つとして、記録媒体と分離部材との接触によって発生する摩擦力。詳しくは該摩擦力によって発生する、分離手段の回動中心において分離板先端が定着部材から離れる方向へ発生するモーメントの働きで紙詰まりが発生するメカニズムがある。
上記、紙詰まりを防ぐには、上記に示した構成も重要であるが、本発明の構成により、分離部材と記録媒体との接触によって発生する摩擦力を小さくすることも有効である。摩擦力を小さくする手段として、分離部材表層特に記録媒体が通紙する面を微小な凹凸形状にして、記録媒体との接触面積を小さくすることが効果的である。上記構成によって、摩擦力が小さくなって、紙詰まりの発生を防げると共に、特にベタ画像等の高トナー付着量の画像において、分離部材と記録媒体との接触跡が発生する不具合を防ぐことができる。

本発明によって、上記に示した効果を維持し、また分離部材表層の凹凸形状が粗すぎることによる用紙の引っ掛かりを防ぐことができる。

前記に示す構成により、分離手段回転中心が請求項４に示す接線Ｈより定着部材である回転体と反対側にあると、少なからず最大画像領域外両端に設けられた曲率形状を有する位置決め部材は、定着部材である回転体との接触点で発生する摩擦力によって、定着部材である回転体に食い込む方向へモーメントが発生する。このモーメントを小さくするために、接線Ｈに対してなす角３０°の直線Ｋと接線Ｈとの挟まれた領域に分離手段の回転中心を配置する請求項４の構成も重要であるが、接触点で発生する摩擦力を小さくすることも効果的である。該摩擦力を小さくする方法として、位置決め部材の曲率形状の半径Ｒを大きくするのが効果的である。しかしながら、あまり大きくしすぎると、位置決め部材の曲率半径部が大きくなりすぎて、非常に狭いニップ部極近傍に配置することができなくなる。そこで、曲率形状の曲率半径は０．２〜０．８ｍｍの範囲にすることによって、摩擦力も小さくすることができ、ニップ部極近傍に配置することもできるようになる。

本発明によって、分離爪による不具合を発生せずに分離性能を確保し、更に長寿命化を達成した画像形成装置を提供することができる。

本発明の本発明の分離手段の構成を示す図である。分離部材を説明するための図である。本発明の定着装置を説明するための図である。本実施例で示した定着装置を設けた画像形成装置の略図である。定着装置側面図である。定着側分離板ユニットの構成を更に詳しく示した斜視図である。図５に示すＡ部の詳細図である。記録媒体巻き込みの説明をするための図である。定着ベルトに対する摩擦力とモーメントの関係を示す図である。分離板の構成を示す図である。図１０に示した分離板の通紙面側表層Ｂの詳細図である。

符号の説明

１分離部材
１ａ基材
１ｂ支軸
１ｃ分離部材先端部
２定着ローラ
３定着ベルト
４加熱ローラ
５加圧ローラ
７分離ユニット

Claims

定着ローラまたは定着ベルトを含む定着部材と、加圧ローラまたは加圧ベルトを含む加圧部材との間に形成されるニップ部にシート状の記録媒体を導入して、記録媒体上の未定着トナー像を定着する定着装置に用いられるシート分離部材であって、
前記ニップ部の記録媒体移動方向下流に支軸を有し、該支軸から前記ニップ部側に延びた先端部が圧延加工により薄く形成された、厚さ１ｍｍ程度の金属板基材と、
前記先端部を覆うようにインサート成形により形成された樹脂製の分離爪と、からなり、
前記分離爪の前記金属板基材の先端からの長さは、５ｍｍ以下であり、
前記分離爪の先端部の側断面形状は、Ｒ０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍであることを特徴とするシート分離部材。
請求項１に記載のシート分離部材において、前記樹脂はフッ素系樹脂であることを特徴とするシート分離部材。
請求項１または２に記載のシート分離部材において、前記定着部材または加圧部材と前記分離爪の先端とのギャップが調整可能であることを特徴とするシート分離部材。
定着ローラまたは定着ベルトを含む定着部材と、加圧ローラまたは加圧ベルトを含む加圧部材とを有し、該定着部材と加圧部材間に形成されるニップ部に未定着トナー像を担持したシート状の記録媒体を導入して、前記未定着トナーを記録媒体に定着する定着装置であって、
前記ニップ部の前記記録媒体移動方向下流に、記録媒体を前記定着部材または加圧部材から剥離するため、回動支点を中心に回動可能な分離手段が設けられており、該分離手段は前記定着部材とほぼ同等の長さを有する基体と、該基体に保持され、最大画像領域より外側両端に、前記定着部材の長さ方向に延び、断面が曲率形状をなし、且つ前記定着部材もしくは加圧部材のいずれかの表面に接触可能な先端部を有する位置決め部材を有し、両位置決め部材の間には、前記最大画像領域内において、先端部の断面が曲率形状を有し、前記位置決め部材の先端部が接触する表面（以下先端部接触面という）に対し微小ギャップを有する非接触状態に保持されたシート分離部材が少なくとも１個前記基体に保持され、該シート分離部材は付勢手段により前記先端部が前記先端部接触面側に付勢され、前記位置決め部材先端部が前記先端部接触面に接触する接触点から、前記定着部材の長手方向に垂直な断面内で前記先端部接触面から記録媒体搬送方向下流側に引いた接線Ｈと、該接線Ｈに対し、前記先端部接触面と反対側の面の方向に角度３０°の直線Ｋを記録媒体搬送方向下流側に引いたとき、前記回動支点は前記接線Ｈと前記直線Ｋとに挟まれた角度３０°の領域にある定着装置において、
前記シート分離部材は、請求項１ないし３の何れか一つに記載のシート分離部材であることを特徴とする定着装置。
請求項４に記載の定着装置において、請求項２に記載の前記フッ素系樹脂の表層は微小な凹凸形状をしていることを特徴とする定着装置。
請求項５に記載の定着装置において、前記凹凸形状は高さ５〜３０μｍ、勾配１〜３０°の凸形状が１ｍｍ ^２あたりに５〜２０個存在することを特徴とする定着装置。
請求項４ないし６のいずれか１つに記載の定着装置において、前記位置決め部材の先端部の曲率形状は、曲率半径０．２〜０．８ｍｍの範囲であることを特徴とする定着装置。
潜像形成手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段と、を有する画像形成装置において、前記定着手段は、請求項４ないし７のいずれか１つに記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置。