JP2000259027A

JP2000259027A - 定着装置

Info

Publication number: JP2000259027A
Application number: JP11062051A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kamiya; 裕二神谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 1999-03-09
Publication date: 2000-09-22
Also published as: DE60028852T2; EP1037121A3; US6456817B1; EP1037121A2; US20020098018A1; DE60028852D1; EP1037121B1

Abstract

(57)【要約】【課題】転写材の分離性の向上とローラの長寿命化を
達成した定着装置を提供することである。【解決手段】定着ローラ２は芯金上にシリコーンゴム
層２２、その上にＰＴＦＥ層２３を設けてなっており、
この定着ローラ２に対して先端が微小な曲面で尖った分
離爪５１が１３０°の配設角（θ０）で配設され、先端
が定着ローラ表面に当接して侵入している。この先端の
侵入量δを、先端の曲面上を通る曲率円の半径Ｒ以上か
つ直径以下の大きさとした。侵入した分離爪先端の定着
ローラ表面との交差角θ＝９０°は侵入量δ＝曲率半径
Ｒであり、このとき転写材１００は分離爪５１に衝突す
る形になるが、鋭利な先端面を持つ転写材でもごく先端
は完全な鋭利といえず、交差角θが９０°以上の鈍角で
あれば分離することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式等を
利用した画像形成装置において、転写材上に転写したト
ナー像を定着するのに使用する定着装置に関し、特に転
写材の分離性向上と定着ローラおよび加圧ローラの弾性
層の長寿命化とを図った定着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の定着装置は、熱源を有
し、転写材に転写されたトナー像を熱および圧力で転写
材に固着させる定着ローラと、転写材の裏面側から圧力
を加える加圧ローラとを備えて構成される。

【０００３】定着ローラは、トナー像と接触して熱を加
えるため、ゴム層に代表される弾性層を有する場合が多
い。転写材は紙に代表される凹凸のあるシートであるこ
とが多く、凹凸のある転写材上のトナーとの密着性は弾
性層を有している方が優れる。したがって定着ローラに
弾性層を持たせると、弾性によって転写材上のトナー像
に効率よく熱を伝達することができる。定着ローラの表
面には、トナーとの離型性を向上するために、弾性層の
有無にかかわらず、フッ素樹脂等を被覆する場合が一般
的である。

【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。加圧ローラは、熱の伝達時間を稼
ぐ意味から、定着ローラと同様、ゴム層などの弾性層を
有する場合が多い。転写材上のトナーは定着ローラとの
接触により固着されるものの、両面画像形成時における
トナーとの接触および定着ローラからのトナー等の異物
の付着を防止するために、加圧ローラについても表面に
フッ素樹脂等を被覆する場合が通例である。

【０００５】また定着ローラ、もしくは定着ローラおよ
び加圧ローラには、転写材の巻き込み防止手段として先
端が尖った分離爪が配置されている。この分離爪は、厚
さ１００μｍ前後の転写材に対して有効に分離性能を果
たすため、一般に先端を曲率半径１００μｍ以下の微小
な曲面にしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような分離爪を持
った定着装置は、通常の転写材に対しては良好な分離性
能を有している。しかし、熱に弱い転写材や先端面の断
面形状が鋭利な転写材、あるいは厚さが極めて薄い転写
材に対しては分離性能が不足し、定着ローラまたは加圧
ローラに転写材の巻き付きを生じることがあった。

【０００７】この対策には、分離爪の先端を曲率半径１
０μｍ以下の極めて鋭利なものにすると有効であること
が、経験的に知られている。しかし、分離爪の先端を単
純に鋭利化すると、弾性層を有する定着ローラまたは加
圧ローラの場合、ローラの表面に分離爪が突き刺さりや
すく、このため紙詰まり時にローラ表面の剥がれが生じ
て、ローラの寿命が短縮する問題があった。

【０００８】また曲率半径５μｍ以下の鋭利な先端を持
つ分離爪では、ローラ表面への力学的負担が大きく、ロ
ーラ表面が大きく摩耗して削れ、これもローラの寿命を
短縮する原因となっていた。

【０００９】このように、従来の定着装置では、ローラ
に巻き付きやすい転写材に対する良好な分離性とローラ
の長寿命化とを両立することはできなかった。

【００１０】本発明の目的は、転写材の分離性の向上と
ローラの長寿命化を達成した定着装置を提供することで
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
定着装置にて達成される。要約すれば、本発明は、トナ
ー像が転写された転写材をニップ部で挟持して搬送する
ことにより前記トナー像を前記転写材に定着する、前記
ニップ部を協同して形成した回転する定着ローラおよび
加圧ローラと、前記定着ローラおよび加圧ローラの少な
くとも一方のローラに配置され、該ローラの表面に微小
な曲面に形成された先端で当接して侵入した転写材巻き
込み防止用の分離爪とを備え、前記定着ローラおよび加
圧ローラのうちの少なくとも前記分離爪が当接したロー
ラは弾性層を有する定着装置において、前記分離爪が当
接したローラの表面における前記分離爪の先端の侵入量
は、前記分離爪の先端の曲面上を通る曲率円の半径以上
かつ直径以下の大きさであることを特徴とする定着装置
である。

【００１２】本発明によれば、好ましくは、前記分離爪
の先端の前記侵入量は、前記曲率円の半径に近接した半
径を上回る量である。前記分離爪の先端の前記曲率円の
半径が５μｍ以上１００μｍ以下である。前記分離爪の
先端の前記侵入量を、前記分離爪が当接したローラへの
前記分離爪の先端の当接圧を調節することにより、ある
いは前記分離爪が当接したローラの弾性層を含む被覆層
の厚さまたは硬度を調節することによって実現すること
ができる。また前記前記分離爪の前記ローラの表面に侵
入した先端の、前記ローラの表面の前記分離爪が当接す
る前の面と交わる位置における接線が、前記ローラの表
面の前記分離爪が当接する前の面に対してなす交差角θ
が９０°以上であり、好ましくは、前記分離爪の先端の
前記交差角が９０°に近接した９０°を上回る値であ
る。前記定着ローラもしくは加圧ローラまたはその両者
に前記分離爪が配置される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施例を図面
に則して更に詳しく説明する。

【００１４】実施例１図１は、本発明の定着装置の一実施例を示す断面図であ
る。定着装置は、熱源としてハロゲンヒータ１を内蔵
し、転写材１００上のトナー像１０１を熱および圧力で
転写材１００に固着させる定着ローラ２と、転写材１０
０の裏面側から圧力を加える加圧ローラ３とを備える。

【００１５】定着ローラ２は、アルミニウムを主体とす
る合金からなる芯金２１上に、弾性体であるシリコーン
ゴム層２２を３００μｍの厚さでコーティングし、さら
にその上に表層として四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦ
Ｅ）の層２３を２０μｍの厚さで焼成により被覆して構
成されている。

【００１６】芯金２１は、定着ローラ２の構造体の基礎
であるととともに、ハロゲンヒータ１からの輻射熱を受
けて加熱されることにより蓄熱し、トナーと接触するＰ
ＴＦＥ層２３の温度を安定させる作用も有している。定
着ローラ２は、図示しない温度調整用サーミスタによる
測定温度を基に１６０〜２００℃に温度調整される。

【００１７】加圧ローラ３は、鉄を主体とする合金から
なる芯金３１上に、弾性体のシリコーンゴム層３２を５
ｍｍの厚さで積層し、その上に四フッ化エチレン−パー
フルオロビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）の層３３を
１００μｍの厚さに被覆して構成されている。この加圧
ローラ３は定着ローラ２に圧接して、転写材１００を挟
持搬送する所定のニップを形成している。

【００１８】定着装置には、転写材１００がスムーズに
通過するように、ニップの入り口側に入り口ガイド板７
０が、ニップの出側に排紙ガイド板７１がほぼ転写材の
幅分だけ設けられている。また排紙ガイド７１の上方に
は分離爪ガイド７２が設けられている。

【００１９】定着ローラ２には、転写材１００上のトナ
ー像１０１をできるだけ定着ローラ２へ付着させないよ
うにするために、ウェブ（不織布）４がシリコーンゴム
を有するウェブローラ５により当接され、ウェブ４に含
浸した１０，０００ｃｓの粘度を有するシリコーンオイ
ルが定着ローラ２の表面に塗布される。ウェブ４は、転
写材の通過ごとに微小量ずつ送りローラ６から巻き出さ
れて進行し、巻き取りローラ７に巻き取られる。このウ
ェブ４によるシリコーンオイルの塗布と同時に、定着ロ
ーラ２上の汚れが除去される。定着ローラ２上の汚れ
は、転写材から付着して残留したトナーや紙粉、不要オ
イルである。

【００２０】定着ローラ２には、定着ローラ２に密着し
た転写材１００が巻き込まれるのを防止するために、先
端が尖った分離爪５１が配設されている。分離爪５１は
ポリイミドを主体とする基材に、ＰＦＡを主体とするコ
ート層を厚さ２０μｍ程度に被覆してなっている。

【００２１】分離爪５１の先端は、図２に示すように、
微小な曲面に形成されており、この曲面は、分離爪５１
の先端に至る先端部を画する上下２つの稜線５１ａ、５
１ｂに対してスムーズな円弧を描くように設けられてい
る。本実施例では、分離爪５１の先端の曲面の半径、つ
まり曲面上を通る曲率円の半径（曲率半径）を５０μｍ
としている。

【００２２】この分離爪５１は、軸５３により分離爪ガ
イド７２付近で装置本体に揺動可能に取り付けられ、装
置本体に固定した引っ張りバネ５２で分離爪５１の上方
端を引っ張ることにより、分離爪５１の先端を定着ロー
ラ２の表面に所定の当接圧で当接されている。

【００２３】分離爪５１の先端の定着ローラ２の長手方
向に沿う幅は２ｍｍであり、この２ｍｍの幅で先端が均
一に定着ローラ２に接触される。分離爪５１は、転写材
のサイズに応じて有効な個数だけ、定着ローラ２の長手
方向に複数個配置されている。本実施例では、分離爪５
１を４個配置した。

【００２４】分離爪５１は定着ローラ２に対して、分離
爪５１の先端部の底面（稜線５１ｂの部分）と定着ロー
ラ２の表面の接線とが鈍角の角度θ０（配設角）をなす
ように配設され、その配設角θ０で定着ローラ２の表面
に当接して、ローラ２の表面に所定量侵入している。本
実施例では配設角θ０＝１３０°とした。

【００２５】本発明は、分離爪５１の定着ローラ２の表
面への侵入量を規定したことに大きな特徴がある。本発
明者は、分離爪５１の定着ローラ２の表面への当接圧と
侵入量との関係を調べるために、つぎのような実験を行
った。

【００２６】図３に示すように、分離爪５１の先端部の
底面に金属片１２０を取り付け、その分離爪５１を引っ
張りバネ５２で引っ張って軸５３を中心に揺動し、定着
ローラ２の表面に押圧させて、定着ローラ２の表面に侵
入させた。そして定着装置本体に取り付けたギャップセ
ンサ１２１により、ギャップセンサ１２１と金属片１２
０との間の距離を計測することにより、分離爪５１の先
端の侵入量を測定した。

【００２７】ギャップセンサ１２１は、金属片１２０と
の距離を非接触で計測できる渦電流式で、ギャップセン
サ１２１の距離計測方向は、定着ローラ２の中心軸方向
に向いていないが、計測距離に単純な幾何変換を施すこ
とにより、分離爪５１先端の侵入量を求めることができ
る。この分離爪５１の先端の侵入量の測定を、引っ張り
バネ５２のバネ力を異なるものに種々変更して行った。

【００２８】また引っ張りバネ５２を用いない場合につ
いても、分離爪５１先端の侵入量の測定を行った。この
場合、分離爪５１は自重により定着ローラ２から離れて
しまうので、図３に示した測定系全体の上下を逆にし
て、分離爪５１の自重を利用して定着ローラ２の表面に
接触させた。なお、分離爪５１の自重による当接圧は、
引っ張りバネ５２の引っ張りによる当接力に比べて微小
で、無視できる程度の値である。

【００２９】このようにして、分離爪５１先端の定着ロ
ーラ２への当接圧Ｆと侵入量δの関係を調べた結果が図
４である。図４から明らかなように、当接圧Ｆは侵入量
δに対して放物線に近い関係があることがわかった。す
なわち２倍の侵入量を得るには、約４倍の当接圧を必要
とすることになる。

【００３０】さて、転写材の端面を顕微鏡で観察する
と、転写材は、図５（ａ）に示すように、端面が直角な
切断面を有する断面形状を持つのが一般的であるが、な
かには、図５（ｂ）に示すように、端面が傾斜した鋭利
な切断面を持つ断面形状を有するものも見られ、本発明
者の観察によれば、鋭利な端面を有するものは、とりわ
けＯＨＴフィルムに多く認められている。

【００３１】このような鋭利な端面を持つ転写材は、定
着ローラおよび加圧ローラからの分離性が悪いことが観
察されており、定着装置に通紙すると、定着ローラに巻
き付いたり、紙詰まり状態を引き起こすことが多い。こ
のような転写材でも、図５（ａ）のように端面を直角な
切断面とすると分離性は良好になること、あるいは図５
（ｂ）の上下を逆さにして通紙すると分離性に問題ない
ことから、転写材の組成に依存するものではなく、端面
の形状に依存していることがわかる。

【００３２】表１は、図５（ｂ）のような端面が鋭利な
転写材を通紙した際の分離性、定着ローラの傷、および
図５（ａ）のような端面が直角の普通紙を通した際の定
着ローラの寿命を、図４の当接圧Ｆと侵入量δとの関係
から、当接圧Ｆの調節により侵入量δを種々変更した条
件で調べた結果である。

【００３３】

【表１】表１において、侵入量δと先端の曲率半径Ｒの比はδを
Ｒで除した値、つまりδ／Ｒである。紙詰まり頻度は、
鋭利な端面を有する転写材を２０枚通紙して、定着ロー
ラへの巻き付きを含めた紙詰まり状態が発生した回数を
百分率で表したものである。紙詰まり頻度が０％のみの
ときが安定して通紙される状態で、表１から侵入量δが
５４μｍ程度に大きくなれば、既に通紙が安定領域にあ
るといえる。この侵入量５４μｍは、分離爪先端の曲率
半径Ｒとの比δ／Ｒが１．０に近く、この値を境に比が
大きくなる側で紙詰まり頻度が激減し、安定化すること
がわかった。また紙詰まりを起こした場合は、１００％
の確率で定着ローラの傷を発生することもわかった。

【００３４】一方、端面が直角の普通紙に代表される転
写材を通紙した場合は、表１に示されるように、定着ロ
ーラの寿命は、当接圧Ｆの増加により急速に低下するこ
とがわかった。この定着ローラ寿命は、分離爪５１の当
接により定着ローラ２のＰＴＦＥ層２３が完全に剥げ落
ち、その下の露出したシリコーンゴム層２２の表面にト
ナーが永続的に付着し、そのトナーが転写材の白地部に
付着してトナー汚れを引き起こす状態を契機として、寿
命が尽きたものと決定される。

【００３５】このように、転写材の分離性を重視して単
純に分離爪５１先端の侵入量δを多くとると、普通紙の
通紙に対して定着ローラ寿命の短縮を招くことがわか
る。侵入量δを５０μｍ未満にすれば、普通紙の通紙に
対し定着ローラの長寿命を得ることができるが、先端面
の鋭利な転写材の紙詰まりによる定着ローラの傷発生が
ある。この傷は、定着ローラの寿命を一瞬にして奪うこ
とがあり、１枚目の先端面が鋭利な転写材の通紙によ
り、１枚で定着ローラの交換を余儀なくされる場合さえ
ある。

【００３６】つまり、この鋭利な転写材の紙詰まりによ
る定着ローラの寿命消尽は、普通紙の通紙による寿命消
尽とは異なり、分離爪５１近傍に紙詰まりした転写材が
分離爪５１を下から押し上げて、定着ローラ２に通常の
当接圧を大きく上回る数１００ｇｆもの力が加わること
により生じることがわかっている。その結果、分離爪５
１の先端が定着ローラ２のＰＴＦＥ層２３およびシリコ
ーンゴム層２２を突き破り、定着ローラ２が突然用をな
さなくなる。したがって、侵入量５０μｍ未満も万全な
条件とはいえない。

【００３７】このようなことから、本発明では、分離爪
５１の先端の定着ローラ２の表面への侵入量δと曲率半
径Ｒの比を１．０以上、２．０以下、換言すれば、侵入
量δを先端の曲面の曲率円の半径（Ｒ）以上、直径以下
にした。そして本実施例では、これを、引っ張りバネ５
２により分離爪先端の定着ローラへの当接圧を調節する
ことで実現した。

【００３８】これにより、先端面が鋭利な転写材に対し
て良好な分離性を確保して、定着ローラの突然の寿命終
了を防止し、先端面が直角な普通紙に代表される転写材
の通紙に対して定着ローラの寿命を適度に維持すること
が可能となる。より好ましくは、分離爪先端の侵入量δ
を曲率半径Ｒを少し上回る程度とすることであり、さら
に良好な分離性を発揮させつつ、定着ローラ寿命を最も
長期に維持することが可能となる。

【００３９】分離爪５１先端の定着ローラ２の表面への
侵入量δと先端の曲率半径Ｒとの関係のいくつかを、図
６（ａ）、（ｂ）および図７（ａ）、（ｂ）に掲げて、
分離爪先端の侵入量と分離性のメカニズムを説明する。
分離爪５１の先端は、定着ローラ２のシリコーンゴム層
２２上のＰＴＦＥ層２３に対して当接している。

【００４０】図６（ａ）は、侵入量δが０の場合であ
る。前述したように、分離爪５１の定着ローラ２に対す
る配設角θ０、すなわち分離爪５１の先端部の底面と定
着ローラ２の表面の接線とがなす角度を、鈍角の１３０
°としている。

【００４１】図６（ｂ）は、侵入量δが分離爪先端の曲
率半径Ｒより小さい場合で、分離爪５１の定着ローラ２
表面に侵入した先端が、定着ローラ２表面の分離爪５１
が当接する前の面（図に点線で示す）と交わる位置にお
ける分離爪先端の接線が、上記の定着ローラ２の当接す
る前の面に対してなす角度（交差角）θが９０°より小
さい鋭角になっていることがわかる。

【００４２】図７（ａ）は、侵入量δが分離爪先端の曲
率半径Ｒと等しい場合で、分離爪先端の定着ローラ２の
表面との交差角θが９０°であることが見て取れる。さ
らに図７（ｂ）は、侵入量δが分離爪先端の曲率半径Ｒ
の２倍になっている場合で、分離爪先端の定着ローラ２
表面との交差角θは９０°以上あり、分離爪の配設角θ
０（１３０°）と等しくなっていることがわかる。

【００４３】本発明によれば鋭利な先端面を持つ転写材
に対して分離性を確保できるメカニズムを、本発明者は
以下のように考えた。

【００４４】図７（ａ）のような分離爪先端の侵入量δ
が先端の曲率半径Ｒと等しい場合、分離爪５１の定着ロ
ーラ２表面との交差角θは９０°である。転写材１００
が分離爪５１の先端に突入する際、転写材１００は図の
点線のように定着ローラ２の表面に沿って下から進行す
る。このとき、図６（ｂ）のように、交差角θが鋭角で
あると、鋭利な転写材１００の先端面が交差角θに引き
込まれる形で、分離爪５１の先端と定着ローラ２の表面
との間に割り込む結果になる。これが、図７（ａ）のよ
うに交差角θが９０°のときは、転写材１００は分離爪
５１に衝突する形になるが、図５（ｂ）で示したよう
に、鋭利な先端面を持つ転写材でもごく先端は完全な鋭
利といえず、交差角θが９０°以上の鈍角であれば分離
することが可能となるのである。したがって、メカニズ
ム的に交差角θは９０°以上の鈍角であることが重要な
条件となり、この角度を境にして分離性に差が出る。

【００４５】表２は、分離爪の先端の曲率半径Ｒをいく
つかに変えて当接力４０ｇｆで定着ローラ２へ当接した
ときの、分離性、定着ローラの傷および普通紙通紙の定
着ローラの寿命等を調べた結果である。

【００４６】

【表２】表２に示されるように、分離爪５１の先端の曲率半径Ｒ
を変更しても、定着ローラ２への侵入量δは大きく変化
しなかった。これは、本実施例の定着ローラ２が、弾性
層のシリコーンゴム層２２上にＰＴＦＥ層２３というシ
リコーンゴム層よりも変形の少ない表層を有しているか
らであると考えられる。

【００４７】表２によれば、侵入量δと曲率半径Ｒの比
δ／Ｒが１．０以上の範囲では先端面の鋭利な転写材の
通紙に対し、紙詰まり現象が発生しなかった（紙詰まり
頻度０％）。δ／Ｒが１．０未満では紙詰まりが発生
し、詰まった転写材が分離爪を押し上げてローラ傷を生
じていた。また普通紙通紙時の定着ローラの寿命は、侵
入量δが少ない方が長かった。

【００４８】したがって、分離爪先端の曲率半径Ｒを変
更しても、侵入量δと曲率半径Ｒの比δ／Ｒを１．０以
上、２．０以下、つまり侵入量δを分離爪の先端の曲率
円の半径以上、直径以下にすることを確保しさえすれ
ば、先端面が鋭利な転写材に対して良好な分離性を確保
して、定着ローラの突然の寿命終了を防止し、先端面が
直角な普通紙に代表される転写材の通紙に対して定着ロ
ーラの寿命を適度に維持することが可能となる。

【００４９】表２では、分離爪の当接圧Ｆを固定したた
め、分離爪先端の曲率半径Ｒは５０μｍ程度が最適であ
ったが、当接圧Ｆを変更すれば、曲率半径Ｒを５μｍか
ら１００μｍ程度まで変化させることが可能である。現
実的な製品を考えると、曲率半径が５μｍ以下では分離
爪の先端は極めて鋭利となり、先端の曲率半径を議論す
ることが事実上不可能である。また曲率半径Ｒが１００
μｍ以上では、その曲率半径Ｒ以上の侵入量を得るため
に、図４からわかるように、当接圧Ｆを著しく大きくす
る必要があり、定着ローラへの負荷が大きくなってロー
ラ寿命を延ばすことが不可能である。

【００５０】したがって、本発明では、分離爪先端の曲
率半径Ｒは５〜１００μｍの範囲とし、この範囲に設定
することによりとりわけ有効な効果を発揮させることが
できる。

【００５１】表３は、定着ローラ２のシリコーンゴム層
２２の膜厚を変更した場合の分離性、定着ローラの傷お
よび普通紙通紙の定着ローラの寿命等の結果である。分
離爪先端の当接圧Ｆは４０ｇｆ、曲率半径は５０μｍに
固定している。

【００５２】

【表３】表３に示されるように、定着ローラ２のシリコーンゴム
層２２の膜厚を１５０μｍに小さくすると、分離爪先端
の定着ローラへの侵入量δが減少し、侵入量δと先端の
曲率半径Ｒの比δ／Ｒが小さくなって、先端面の鋭利な
転写材に対して紙詰まりが発生しやすくなった。シリコ
ーンゴム層の膜厚を６００μｍに大きくすると、侵入量
δは多く得られるものの、普通紙の通紙による定着ロー
ラ寿命が低下してしまった。これは、弾性層であるシリ
コーンゴム層２２が厚いために、図７（ｂ）に示したよ
うに、その上のＰＴＦＥ層２３に多きな窪みを招いた結
果であると考えられる。

【００５３】しかし、シリコーンゴム層の膜厚が１５０
μｍの場合には、先端面の鋭利な転写材を通紙したとき
の紙詰まりによって、定着ローラに一瞬にして傷が発生
する。したがってシリコーンゴム層の膜厚の調節によっ
て侵入量δを変える場合についても、侵入量δと曲率半
径Ｒの比が１．０から２．０以内、好ましくは１．０以
上のごく近くとなるようにすることが、分離性と定着ロ
ーラの寿命に対し最適条件となる。

【００５４】表４は、定着ローラ２のＰＴＦＥ層２３の
膜厚を変更して、分離性、定着ローラの傷および普通紙
通紙の定着ローラの寿命等の結果である。分離爪先端の
当接圧Ｆは４０ｇｆ、曲率半径は５０μｍに固定してい
る。

【００５５】

【表４】表４に示されるように、定着ローラ２のＰＴＦＥ層２３
の膜厚を３０μｍとすると、分離爪先端の定着ローラへ
の侵入量δが減少し、侵入量δと先端の曲率半径Ｒの比
が小さくなって、先端面の鋭利な転写材の紙詰まりが発
生しやすくなってしまった。ＰＴＦＥ層の膜厚を１０μ
ｍとすると、侵入量δは得られるものの、普通紙の通紙
によるローラ寿命が低下した。これも、図７（ｂ）に示
したようなＰＴＦＥ層の大きな窪みを招いた結果である
と考えられる。

【００５６】同じ侵入量δにしても、ＰＴＦＥ層自身の
厚さは厚いほど、摩耗による消失に対しては当然有利で
あることから、ＰＴＦＥ層の厚い方が、普通紙を通紙し
た場合のローラ寿命は極端によい結果となっている。

【００５７】しかし先端面の鋭利な転写材を通紙した場
合の紙詰まりにより、定着ローラには瞬時に傷が発生す
る。したがってＰＴＦＥ層の膜厚の調節によって侵入量
δを変える場合についても、侵入量δと分離爪先端の曲
率半径Ｒの比が１．０から２．０以内、好ましくは１．
０以上のごく近傍となるようにすることが、分離性と定
着ローラの寿命に対し最適な条件となる。

【００５８】表５は、定着ローラ２のシリコーンゴム層
２２のゴム硬度を変更して、分離性、定着ローラの傷お
よび普通紙通紙の定着ローラの寿命等の結果である。分
離爪先端の当接圧Ｆは４０ｇｆ、曲率半径は５０μｍに
固定している。ゴム硬度はＪＩＳ−Ａにしたがって測定
した値である。

【００５９】

【表５】表５に示されるように、定着ローラ２のシリコーンゴム
層２２のゴム硬度を８０°とすると、分離爪先端の定着
ローラへの侵入量δが減少し、侵入量δと先端の曲率半
径Ｒの比が小さくなって、先端面の鋭利な転写材の紙詰
まりが発生しやすくなってしまった。これも、図７
（ｂ）に示したようなＰＴＦＥ層の大きな窪みを招いた
結果であると考えられる。

【００６０】しかし、シリコーンゴム層のゴム硬度が８
０°の場合にも、先端面の鋭利な転写材を通紙した場合
の紙詰まりにより、定着ローラには直ちに傷が発生す
る。したがってＰＴＦＥ層の膜厚の調節により侵入量δ
を変える場合についても、侵入量δと分離爪先端の曲率
半径Ｒの比が１．０から２．０以内、好ましくは１．０
以上のごく近傍となるようにすることが、分離性と定着
ローラの寿命に対し最適な条件となる。

【００６１】実施例２実施例１では、分離爪５１の先端形状が図２に示したよ
うな２つの稜線を結ぶ単一の曲率半径Ｒの曲面を有して
おり、この曲面の曲率半径Ｒを基準として、これを侵入
量δと関係づけることにより、分離性の向上と定着ロー
ラの長寿命化の両立を図った。

【００６２】これに対し、本実施例では、図８に示すよ
うに、分離爪５１の先端の曲面を、分離爪の２つの稜線
５１ａ、５１ｂから曲率半径がＲ１、Ｒ５＜Ｒ２、Ｒ４
＜Ｒ３と徐々に増すような形状とした。このように分離
爪先端が単一の曲率半径で表せない曲面の場合、分離爪
先端の侵入量δを１つの曲率半径を用いて決定すること
は困難である。

【００６３】そこで、本実施例では、侵入量δと分離性
のメカニズムを説明した図６（ａ）〜図７（ｂ）から明
らかなように、分離爪５１の定着ローラ２表面との交差
角θは、９０°以上でかつ分離爪５１の定着ローラ２に
対する配設角θ０（分離爪５１の先端部の底面と定着ロ
ーラ２の表面の接線とがなす角度）未満であることが重
要だとの点に着目した。

【００６４】表６は、図８に示した、曲率半径が複数に
変化する先端曲面を有する分離爪５１を使用した場合
の、先端面が鋭利な転写材を通紙した際の分離性、定着
ローラの傷および普通紙通紙の定着ローラの寿命等の結
果である。分離爪の配設角θ０は実施例１と同様１３０
°とした。交差角θは、図３の方法により分離爪先端の
定着ローラ２への侵入量δを測定し、定着ローラ２の形
状と幾何学配置により算出した。

【００６５】

【表６】表６から明らかなように、分離爪先端の定着ローラ表面
との交差角θが９０°未満では、先端面が鋭利な転写材
の通紙で紙詰まりが生じ、それ以上の範囲では紙詰まり
が生じていない。これは、図９に示すように、分離爪先
端の交差角θが９０°であるか否かが、定着ローラ２と
分離爪５１の先端間に転写材１００が割り込むかどうか
の境目になるからである。交差角θが９０°未満では、
紙詰まり時のローラ傷は１００％発生し、鋭利な先端面
を持つ転写材の通紙に対しても定着ローラ寿命は短命で
ある。

【００６６】普通紙の通紙に対しては定着ローラ寿命
は、分離爪先端の交差角θが大きくなると短くなり、か
つ定着ローラに対する分離爪の配設角θ０の１３０°以
上に交差角θがなると、特に寿命が短くなることがわか
る。

【００６７】これは図７（ｂ）の状態で、分離爪５１先
端の侵入量δが十分大きい場合は、交差角θは、分離爪
先端の曲面と図に点線で示す定着ローラ２表面の元の面
とがなす角度ではなく、分離爪の底面と定着ローラ表面
の元の面とがなす配設角θ０と同一となり、これ以上の
鈍角にはならない領域である。このときは、図７（ｂ）
からわかるように、定着ローラ２のＰＴＦＥ層２３は大
きく窪んで、力学的に負荷の高い形になっており、結
局、普通紙を通紙させた場合の定着ローラ寿命が短くな
る様子が理解される。

【００６８】つまり、交差角θが配設角θ０と同一とな
り、これ以上鈍角にならない領域では、先端面が鋭利な
転写材に対する分離性に差がなく、分離爪先端の侵入量
δの増加に応じて定着ローラの寿命が短くなる一方であ
る。したがって、先端の曲面が曲率半径の複数に変化す
る分離爪５１を用いた場合、分離爪先端の交差角θが分
離爪の定着ローラに対する配設角θ０未満であること
が、定着ローラの長寿命化を図る上で重要ある。

【００６９】さらに言えば、表６に示されるように、交
差角θを増加させると普通紙を通紙した場合の定着ロー
ラ寿命が短命化する。したがって、好ましくは、分離爪
先端の定着ローラ表面との交差角θを９０°以上のごく
近傍の値とすると、転写材の良好な分離性と定着ローラ
の長寿命化の両立を図ることが可能となる。

【００７０】実施例３本実施例では、図１０に示すように、加圧ローラ３に本
発明を適用した。

【００７１】本実施例の加圧ローラ３は、実施例１の加
圧ローラ３と基本構成は同じで、鉄を主体とする合金か
らなる芯金３１上に、弾性体である硬度３０°（ＪＩＳ
−Ａ）のシリコーンゴム層３２を５ｍｍの厚さで積層
し、その上に厚さ１００μｍのＰＦＡチューブを被せ
て、ＰＦＡ層３３を厚さ１００μｍに被覆してなってい
る。加圧ローラ３には、定着ニップの出口側に分離爪６
１が設置されており、この分離爪６１は装置本体に軸６
３により揺動可能に取り付けられるとともに、引っ張り
バネ６２で引っ張って軸６３の周りに回転することによ
り、加圧ローラ３の表面に所定の当接圧で当接されてい
る。図１０において、図１に付した符号と同一の符号は
同一の要素を示す。

【００７２】表７は、分離爪６１の先端の曲率半径Ｒを
いくつかに変えて加圧ローラ３へ当接したときの分離爪
先端の侵入量δ、両面時の紙詰まり頻度および普通紙通
紙時の加圧ローラ寿命等の結果である。

【００７３】通常、転写材の紙詰まりは、トナー像を乗
せている定着ローラ２側への巻き付いて起こりやすい。
そこで、加圧ローラ３での転写材の紙詰まりを調べるた
めに、転写材の１面目にベタ黒画像を乗せ、２面目には
画像を乗せない（ベタ白）条件で両面画像形成を行い、
２面目の定着時に、定着ローラ２側を転写材が巻き込ま
れにくいベタ白面とし、加圧ローラ３側を転写材が巻き
込まれやすいベタ黒面とした。表７の両面時の紙詰まり
頻度は、このときの紙詰まりを言う。

【００７４】

【表７】表７に示されるように、両面時の紙詰まり頻度は、分離
爪先端の加圧ローラ表面への侵入量δと先端の曲率半径
Ｒとの比δ／Ｒが１．０以上で、少ないことがわかる。
本実施例では、加圧ローラ３のＰＦＡ層３３は厚さ１０
０μｍであり、定着ローラ２に比べて膜厚強度が十分に
ある。このため分離爪６１先端の曲率半径Ｒを多少変更
しても、先端の侵入量δ大きく変わらなかった。

【００７５】侵入量δと曲率半径Ｒの比が１．０未満で
は紙詰まりが発生するが、ＰＦＡ層が１００μｍと厚い
ので、加圧ローラの表面に致命的な傷は発生せず、傷が
直ちに加圧ローラの交換を要することにはならなかっ
た。

【００７６】普通紙の通紙時の加圧ローラ寿命は、普通
紙を通常の画像形成条件で通紙して調べているが、δ／
Ｒの相違による特別な大差はついていない。したがって
加圧ローラにあっても、紙詰まりを起こさず、加圧ロー
ラ寿命を全うする条件は、分離爪先端の加圧ローラ表面
への侵入量δと先端の曲率半径Ｒの比が１．０から２．
０位内、好ましくは１．０を少し上回る程度が最適とな
る。

【００７７】以上の実施例では、いずれも、分離爪を定
着ローラまたは加圧ローラの一方に配設したが、定着ロ
ーラおよび加圧ローラの両方に分離爪を配設した場合に
も、本発明を等しく適用できる。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
定着に使用する弾性層を有するローラに対して配設さ
れ、ローラ表面に当接して侵入した先端が微小な曲面に
形成された分離爪について、その先端のローラ表面に対
する侵入量δを先端の曲面の曲率円の半径（曲率半径）
Ｒ以上で直径以下としたので、ローラの長寿命化を図る
ことができ、侵入量δを曲率半径Ｒに近接した半径を上
回る量としたときには、さらに良好な効果を発揮させる
ことが可能となる。また分離爪のローラ表面に侵入した
先端の、ローラ表面の分離爪が当接する前の面と交わる
位置における接線が、ローラ表面の分離爪が当接する前
の面に対してなす交差角θが９０°以上で、かつ分離爪
のローラ表面に対する配設角θ０未満としたので、好ま
しくは、交差角θが９０°に近接した９０°を上回る値
としたので、曲率半径が複数に変化する先端曲面を有す
る分離爪に対しても対応が可能となる。さらに、分離爪
先端の侵入量は、分離爪先端のローラ表面への当接圧を
調節し、あるいはローラの弾性層を含む被覆層の厚さま
たは硬度を調節することによって容易に実現することが
できる。

【００７９】したがって、本発明によれば、熱に弱い転
写材や先端面の鋭利な転写材、厚さの極めて薄い転写材
など、ローラに巻き付きやすい転写材に対して、その良
好な分離性を維持しつつ、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】本発明の定着装置の一実施例の概略構成を示す
断面図である。

【図２】図１の定着装置の定着ローラに配設された分離
爪の先端を示す断面図である。

【図３】図２の分離爪先端の定着ローラ表面への侵入量
δを測定する方法を示す説明図である。

【図４】図３の方法で測定された分離爪先端の侵入量δ
と当接圧Ｆとの関係を示すグラフである。

【図５】図１の定着装置に通紙される端面が直角な一般
的な転写材および端面が鋭利な転写材とを示す断面図で
ある。

【図６】図２の分離爪先端の定着ローラ表面への侵入量
δと先端の曲率半径Ｒとの関係の２つの例を示す断面図
である。

【図７】さらに２つの例を示す断面図である。

【図８】本発明の他の実施例で使用した分離爪の曲面の
曲率半径が複数に変化する先端を示す断面図である。

【図９】図８の分離爪の定着ローラ表面に侵入した先端
の定着ローラ表面との交差角θが９０°である場合の様
子を示す断面図である。

【図１０】本発明のさらに他の実施例における分離爪を
配設した加圧ローラを示す断面図である。

【符号の説明】

２定着ローラ３加圧ローラ２１、３１芯金２２、３２シリコーンゴム層２３ＰＴＦＥ層３３ＰＦＡ層５１、６１分離爪５２、６２引っ張りバネ１００転写材Ｆ分離爪先端の当接圧Ｒ分離爪先端の曲率半径 δ 分離爪先端の侵入量 θ 分離爪先端の交差角 θ０分離爪の配設角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー像が転写された転写材をニップ部
で挟持して搬送することにより前記トナー像を前記転写
材に定着する、前記ニップ部を協同して形成した回転す
る定着ローラおよび加圧ローラと、前記定着ローラおよ
び加圧ローラの少なくとも一方のローラに配置され、該
ローラの表面に微小な曲面に形成された先端で当接して
侵入した転写材巻き込み防止用の分離爪とを備え、前記
定着ローラおよび加圧ローラのうちの少なくとも前記分
離爪が当接したローラは弾性層を有する定着装置におい
て、前記分離爪が当接したローラの表面における前記分離爪
の先端の侵入量は、前記分離爪の先端の曲面上を通る曲
率円の半径以上かつ直径以下の大きさであることを特徴
とする定着装置。
【請求項２】前記分離爪の先端の前記侵入量は、前記
曲率円の半径に近接した半径を上回る量である請求項１
の定着装置。
【請求項３】前記分離爪の先端の前記曲率円の半径が
５μｍ以上１００μｍ以下である請求項１または２の定
着装置。
【請求項４】前記分離爪の先端の前記侵入量を、前記
分離爪が当接したローラへの前記分離爪の先端の当接圧
を調節することによって実現する請求項１〜３のいずれ
かの項に記載の定着装置。
【請求項５】前記分離爪の先端の前記侵入量を、前記
分離爪が当接したローラの弾性層を含む被覆層の厚さま
たは硬度を調節することによって実現する請求項１〜３
のいずれかの項に記載の定着装置。
【請求項６】前記前記分離爪の前記ローラの表面に侵
入した先端の、前記ローラの表面の前記分離爪が当接す
る前の面と交わる位置における接線が、前記ローラの表
面の前記分離爪が当接する前の面に対してなす交差角θ
が９０°以上である請求項１〜５のいずれかの項に記載
の定着装置。
【請求項７】前記分離爪の先端の前記交差角が９０°
に近接した９０°を上回る値である請求項６の定着装
置。
【請求項８】前記定着ローラに前記分離爪が配置され
た請求項１〜７のいずれかの項に記載の定着装置。
【請求項９】前記加圧ローラに前記分離爪が配置され
た請求項１〜７のいずれかの項に記載の定着装置。
【請求項１０】前記定着ローラおよび加圧ローラのそ
れぞれに前記分離爪が配置された請求項１〜７のいずれ
かの項に記載の定着装置。