JP2000335804A

JP2000335804A - 剥離装置

Info

Publication number: JP2000335804A
Application number: JP11145122A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Takeuchi; 寧竹内; Osamu Watanabe; 督渡辺
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-05-25
Filing date: 1999-05-25
Publication date: 2000-12-05

Abstract

(57)【要約】【課題】分離爪を回転体に長期間摺接させておくと、
分離爪と接している回転体の表面は摩耗して傷痕が付い
てしまい、この削れた箇所で画像形成不良や、定着不良
が発生する。【解決手段】分離爪の表面上に中間層を介して水素化
アモルファス炭素膜もしくはダイヤモンド状炭素膜、ダ
イヤモンド膜、または硬質炭素膜を気相合成法で形成し
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ＬＢＰな
どの画像形成装置に用いられる感光体ドラム、感光体ベ
ルト、定着ローラのような回転表面から転写材を剥離す
る分離爪を備えた剥離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機やレーザプリンタでは、画像に対
応した静電潜像を感光体上に形成し、これを現像してト
ナー像を作成するようになっている。トナー像は転写、
分離装置を通過し、転写材に転写され、この後、トナー
の定着が行われるようになっている。

【０００３】このような記録装置で、転写材は感光体と
転写装置の間を通過する際に静電的に感光体表面に吸着
されるのが通常である。このため、通常の状態で、転写
材がトナー像と感光体上で密着することになる。これは
画像の定着にとっては好ましいことである。

【０００４】ところが、吸着した転写材が剥がれずにそ
のまま感光体ドラムに巻きついてしまうことがある。感
光体ドラムに転写材が巻きついたままでは、次の画像形
成を行うことができない。また、この転写材が現像装置
やクリーニング装置内に進入する場合もあり、このよう
なときには、これらの装置の正常な機能を阻害してしま
う。また、熱加圧方式の定着装置でも定着ローラに転写
材が巻きついてしまうことがあり、この場合にも定着装
置としての機能を阻害するという問題がある。

【０００５】そこで従来から、感光体ドラムや定着ロー
ラには、１つまたは複数の分離爪がこれらの表面に摺接
している。特に複数の分離爪を摺接させておいて、転写
材の両端に分離爪を同時に作用させるようにすると、幅
の広い転写材や剥離しにくい転写材でも、感光体ドラム
等の回転体から確実に分離させることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、分離爪を回
転体に長期間摺接させておくと、分離爪と接している回
転体の表面は摩耗して、傷痕が付いてしまい、この削れ
た箇所で画像形成不良や、定着不良が発生してしまって
いた。現在、分離爪表面の摩擦抵抗を下げるために、感
光体ドラムのための分離爪の表層はカーボンエポキシ、
定着ローラのための分離爪の表層にはＰＦＡコートなど
が用いられているが、十分な効果は得られていない。

【０００７】そこで、分離爪による削れを防止するため
に、レシプロ機構などを分離爪ユニットに取り付けるこ
とで、摩耗を低減させてきた。しかし、これは分離機構
ユニットのコストアップにつながってしまう。

【０００８】本発明の目的は、長画像形成装置におい
て、感光体ドラムや定着ローラ等の回転体に摺接して、
回転体から転写材を剥離する剥離装置において、長期間
にわたって優れた摺動性を保持する分離爪を有し、長期
にわたって回転体の表面を傷つけることがない転写材剥
離装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、分離爪の表面
上に中間層を介して水素化アモルファス炭素膜（以下、
ａ−Ｃ：Ｈ膜）もしくはダイヤモンド状炭素膜（以下、
ＤＬＣ膜）、ダイヤモンド膜、または硬質炭素膜を気相
合成法で形成することにより、上述の問題を解決したも
のである。

【００１０】すなわち本発明の剥離装置は、回転体の回
転表面の移動方向と直交する方向に一列に配置され、前
記回転体を通過した転写材を、回転体から剥離させるた
めにそれぞれの先端を前記回転体の表面に摺接された複
数の剥離爪を有する剥離装置において、前記剥離爪の表
面上に設けられた、Ｓｉ、Ｂ、周期律表の４Ａ族（Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ）、５Ａ族（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）及び６Ａ
族（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ）の金属からなる群より選択された
元素、前記元素の酸化物、炭化物、窒化物、炭窒化物、
炭酸化物または炭酸窒化物、Ｂを除く前記元素の硼化物
または硼窒化物、前記元素の複数を含む化合物、または
これらの物質の複数からなる混合物で構成された中間層
と、この中間層上に設けられた、水素化アモルファス炭
素膜、ダイヤモンド状炭素膜、ダイヤモンド膜、または
硬質炭素膜からなる潤滑保護膜とを具備することを特徴
とする。

【００１１】本発明の他の態様においては、剥離爪の表
面上に設けられた中間層と、中間層上に設けられた潤滑
保護膜とを具備し、潤滑保護膜が、水素化アモルファス
炭素膜、ダイヤモンド状炭素膜、ダイヤモンド膜、また
は硬質炭素膜からなり、剥離爪表面上から中間層、及び
この中間層から潤滑保護膜にかけて組成が連続的に変化
していることを特徴とする。

【００１２】好ましくは、ダイヤモンド膜が、ダイヤモ
ンドの多結晶膜、あるいはダイヤモンド結晶とグラファ
イト結晶とアモルファス状カーボンとからなる混合膜で
ある。

【００１３】本発明のさらに他の態様においては、剥離
爪はその表面上に絶縁保護膜を介して設けられた水素化
アモルファス炭素膜からなる潤滑保護膜を具備し、この
潤滑保護膜中の水素濃度が、絶縁保護膜側で高く、剥離
爪の表面側で低いことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。

【００１５】本発明の剥離装置に適用されるａ−Ｃ：Ｈ
膜もしくはＤＬＣ膜は、熱伝導率が２００〜６００Ｗ／
ｍ・Ｋ、電気抵抗（体積抵抗率）１０⁸〜１０¹¹Ωｃ
ｍ、硬度２０００〜５０００ｋｇ／ｍｍ²、摩擦係数が
０．２より小さい等に代表される物理的性質を有するも
のである。同様に、本発明に係わる硬質炭素膜は、巨視
的にはアモルファス構造でｓｐ２、ｓｐ３結合の炭素か
らなり、膜中に水素をほとんど含有していない。含有す
る場合でもその量は１ａｔｏｍ％よりも少ない。硬質炭
素膜の密度は、グラファイトの密度（２．２６ｇ／ｃｍ
³）よりも大きく、ダイヤモンドの密度（３．１５ｇ／
ｃｍ³）よりも小さい範囲にある。また、硬度は２００
０〜５０００ｋｇ／ｍｍ²、摩擦係数μ＜０．２、電気
抵抗（体積抵抗率）１０⁵〜１０¹¹Ωｃｍ等に代表され
る物理的性質を有するものである。

【００１６】ダイヤモンド膜は、結晶性の良好な膜か
ら、膜中にアモルファス状カーボンやグラファイト結晶
を少量含有するものまで、硬度は２０００〜１００００
ｋｇ／ｍｍ²、摩擦係数μ＜０．２、電気抵抗（体積抵
抗率）１０⁵〜１０¹³Ωｃｍ等に代表される物理的性質
を有するものである。

【００１７】本発明で用いるａ−Ｃ：Ｈ膜もしくはＤＬ
Ｃ膜は、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、直流プラズマＣ
ＶＤ法、高周波プラズマＣＶＤ法、有磁場マイクロ波プ
ラズマＣＶＤ法、イオンビーム・スパッタ法、イオンビ
ーム蒸着法、イオンプレーティング法、反応性プラズマ
・スパッタ法、イオン注入法、レーザープラズマＣＶＤ
法等により形成される。このとき用いる原料ガスは、含
炭素ガスであるメタン、エタン、プロパン、エチレン、
ベンゼン、アセチレン等の炭化水素；塩化メチレン、四
塩化炭素、クロロホルム、トリクロルエタン等ハロゲン
化炭化水素；メチルアルコール、エチルアルコール等の
アルコール類；（ＣＨ₃）₂ＣＯ、（Ｃ ₆Ｈ₅）₂ＣＯ
等のケトン類；ＣＯ、ＣＯ₂等のガス、及びこれらのガ
スにＮ₂、Ｈ₂、Ｏ₂、Ｈ₂Ｏ、Ａｒ等のガスを混合し
たのが挙げられる。固体炭素源としては、高純度のグラ
ファイトやガラス状炭素等を用いることができる。

【００１８】また、硬質炭素膜は、プラズマ・スパッタ
法、イオンビーム・スパッタ法、イオンビーム蒸着法、
イオンビーム・ミキシング法、イオンプレーティング
法、クラスター・イオンビーム法、イオン注入法、アー
ク放電法、レーザー蒸着法等により形成される。

【００１９】原料としては、前述の材料の他にアシスト
・イオンビームを用いる場合には、Ｈｅ、Ｎ₂、Ｈ₂、
Ｏ₂、Ｈ₂Ｏ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ等のガスを用い
る。同様にダイヤモンド膜は、マイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ法、直流プラズマＣＶＤ法、高周波プラズマＣＶＤ
法、有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ法、イオンビーム
・スパッタ法、イオンビーム蒸着法、反応性プラズマ・
スパッタ法、レーザープラズマＣＶＤ法、熱フィラメン
トＣＶＤ法、プラズマジェット法（ＤＣ、ＲＦ）、燃焼
炎法等により形成される。このときの原料としては、前
述の気体あるいは固体源が用いられる。

【００２０】ダイヤモンド結晶グラファイト結晶及びア
モルファス状カーボンの混合物からなるダイヤモンド膜
は、図３のラマンスペクトルや図４のＸ線回折により特
定できる。すなわち、１５５０ｃｍ^-1付近に二重結合炭
素によるラマン線が、１３６０ｃｍ^-1付近にランダムな
グラファイト微結晶に起因するラマン線が、１１５０ｃ
ｍ^-1付近にポリエン構造に起因するラマン線が特徴的に
見られる。また、１３３３ｃｍ^-1付近に、わずかにダイ
ヤモンドによるラマン線が認められる。一方、Ｘ線回折
によれば、２θ＝４４°にダイヤモンド微結晶による回
折線が認められる。

【００２１】この膜の表面粗さは、アモルファス状カー
ボンを含むため、多結晶のダイヤモンド膜に比べ格段に
良好で、最大面粗さ５０ｎｍ以下である。膜の密度は、
グラファイトの密度（２．２６ｇ／ｃｍ³）よりも大き
く、ダイヤモンドの密度（３．５１ｇ／ｃｍ³）よりも
小さい範囲にあり、膜中水素濃度は最大でも１０ａｔｏ
ｍ％である。また、膜硬度２０００〜１００００ｋｇ／
ｍｍ²、摩擦係数μ＜０．２、電気抵抗（体積抵抗率）
１０⁵〜１０¹¹Ωｃｍ等に代表される物理的性質を有し
ている。但し、膜中のグラファイト結晶及びアモルファ
ス状カーボン成分が増えるに従い、膜硬度、電気抵抗、
熱伝導率等が低下する。従って、膜中のグラファイト結
晶及びアモルファス状カーボン成分は表面粗さを低下さ
せない範囲で可能な限り少ない方が良く、特にグラファ
イト結晶成分は含まない方が好適である。

【００２２】ａ−Ｃ：Ｈ膜あるいはＤＬＣ膜は、膜中に
水素を数十ａｔｏｍ％含有しており、この水素の含有量
によって膜の性質は大きく異なる。例えば、水素を５０
ａｔｏｍ％以上含む膜は、光学バンドギャップが大きく
透明で電気抵抗が高いものの、膜硬度が低く熱伝導率の
低いポリマーライクな膜である。一方、水素を１０〜４
５ａｔｏｍ％含む膜は、ピッカース硬度で２０００〜５
０００ｋｇ／ｍｍ²と非常に硬く、電気抵抗が１０⁸Ω
ｃｍより大きく、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋより大き
く、摩擦係数が０．２より小さい、高熱伝導率と高絶縁
性、高硬度を兼ね備えた膜である。これらの性質は、膜
中に４０〜７０％存在するｓｐ３結合に由来しているも
のと考えられる。

【００２３】従って、本発明の潤滑保護膜として用いら
れるのは、水素含有量が１０〜４５ａｔｏｍ％であるａ
−Ｃ：Ｈ膜やＤＬＣ膜である。ａ−Ｃ：Ｈ膜とＤＬＣ膜
を明確に区別することは難しい。いずれの膜も巨視的に
はアモルファスで、膜中に水素を含有し、ｓｐ２結合と
ｓｐ３結合炭素からなり、その物理的性質も前述の通り
類似している。本発明で言うＤＬＣ膜は、微視的に見た
ときダイヤモンドの結晶構造、例えば電子線回折により
ダイヤモンドと特定される回折パターンを有しているも
のである。

【００２４】分離爪の絶縁保護膜上に高硬度、低摩擦係
数のａ−Ｃ：Ｈ膜もしくはＤＬＣ膜、ダイヤモンド膜、
硬質炭素膜を形成することにより、従来問題であったト
ライポロジー的問題を解決することができる。しかしな
がら、これらの炭素膜は高硬度である一方、膜の内部応
力（圧縮応力）が大きく、下地との密着性が必ずしも良
好ではない。

【００２５】そのため、以下の手段により炭素膜の密着
性を向上させ、厚膜化に対応した。まず、第１の方法と
して、いずれの炭素膜においても下地と炭素膜の間にそ
の物質を中間層として形成するものである。

【００２６】Ｓｉ、Ｂ、Ａｌ、周期律表４Ａ族（Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ）、５Ａ族（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）、及び６
Ａ族（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ）からなる群より選択された元
素、前記群より選択された元素の酸化物、炭化物、窒化
物、炭窒化物、炭酸化物または炭酸窒化物、前記群より選択されたＢを除く元素の硼化物または硼
窒化物、前記群より選択された元素のうち少なくとも複数の元
素による化合物、（例．Ｓｉ、Ａｌの酸化物とか窒化物
等．）またはこれまで〜に挙げた物質のうち複数の物質
による混合物。

【００２７】これらは、炭素原子と結合し易い（密着性
の良い）材料であり、このうち下地材料の主要構成元素
と結合し易い（密着性が良好な）物質を選択すれば良
い。中間層の膜厚は必要最小限の厚さで良く、数オング
ストロームから数１０００オングストロームの範囲が好
適である。また、炭素膜の内部応力が圧縮応力であるた
め、中間層は内部応力が引っ張り応力である物質が理想
的である。中間層の形成は、ＥＢ蒸着法、スパッタ法、
イオンプレーティング法等により炭素膜の形成と独立し
て（別個に）行っても良いし、炭素膜の形成装置にＥＢ
蒸着等を組み込んだ装置により中間層、炭素膜の形成を
連続して行っても良い。

【００２８】第２の方法は、下地材料の界面において炭
素膜と下地材料との遷移層（または混合層ともいう）を
形成するものである。遷移層は、炭素原子濃度が炭素膜
側で高く、下地側で低いのに対し、下地構成元素の濃度
が下地側で高く、炭素膜側で低い濃度勾配を有するもの
である。この遷移層の厚さは、１ｎｍ以上１００ｎｍ以
下であれば良い。１ｎｍに満たない薄い場合には、十分
な遷移層が形成されず膜の密着力が低下する。一方、１
００ｎｍを越えて厚い場合には膜応力が大きくなり、膜
剥離を生じ易くなる。

【００２９】また、下地上に中間層を形成する場合も中
間層と炭素膜の界面において遷移層を形成することによ
り同様の効果を得ることができる。遷移層は、イオンビ
ーム蒸着法、イオンプレーティング法、イオンビームミ
キシング法、イオン注入法等により形成する。

【００３０】第３の方法は、下地材料、中間層、炭素膜
の界面において組成を連続的に傾斜させるものである。
すなわち、下地、中間層、炭素膜間を連続的な傾斜組成
とすることにより、各層間の結合を強固な状態にするこ
とができる。

【００３１】第４の方法は、ａ−Ｃ：Ｈ膜及びＤＬＣ膜
に係わるもので、下地上に水素濃度の高いａ−Ｃ：Ｈ膜
もしくはＤＬＣ膜を形成した後、水素濃度の低いａ−
Ｃ：Ｈ膜もしくはＤＬＣ膜を形成するものである。この
とき、水素濃度の異なる二層の膜であっても良いし、膜
中の水素濃度が連続的に高い状態から低い状態に変化し
ていても良い。

【００３２】前述したように、ａ−Ｃ：Ｈ膜、ＤＬＣ膜
は膜中の水素濃度により、膜質が大きく異なる。特に、
水素濃度が高い膜は膜硬度は比較的低いものの内部応力
が小さく、水素濃度の小さい膜は高硬度であるが内部応
力が大きいという特徴がある。従って、下地と高硬度な
ａ−Ｃ：Ｈ膜、ＤＬＣ膜との間に内部応力の小さい比較
的柔らかい膜を形成することにより、内部応力の大きい
膜の応力を吸収、調整することができる。水素濃度の高
い膜における水素含有率は４５〜６０ａｔｏｍ％であ
り、水素濃度の低い膜の水素含有率は５〜４５ａｔｏｍ
％である。以上の方法により炭素膜と下地との密着性を
改善することができる。

【００３３】ａ−Ｃ：Ｈ膜あるいはＤＬＣ膜の摩擦係数
は、真空中や乾燥窒素雰囲気中ではμ〜０．０２と非常
に低摩擦係数であるが、相対湿度が高くなるに従い摩擦
係数は大きくなる傾向にある。通常状態における摩擦係
数はμ＜０．２であるが、相対湿度の高い状態や接触摺
動距離が長くなるに従い、摩擦係数の劣化を生じる。こ
れに対し、ａ−Ｃ：Ｈ膜、ＤＬＣ膜中にＴａ、Ｗ、Ｍ
ｏ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｂ、Ｓｉあるいはフッ素
を含有させることにより、湿度や接触摺動距離に影響さ
れない摩擦係数を有するａ−Ｃ：Ｈ膜やＤＬＣ膜を得る
ことができる。これらの元素の膜中濃度は、３０ａｔｏ
ｍ％以下であれば良い。濃度が３０ａｔｏｍ％を越える
とａ−Ｃ：Ｈ膜あるいはＤＬＣ膜本来の有する性質が低
下する。特に膜硬度の低下が顕著であり、分離爪との密
着性も低下するため適さない。

【００３４】これらの元素を含有するａ−Ｃ：Ｈ膜ある
いはＤＬＣ膜の摩擦係数が、環境（特に湿度）や使用状
況（接触摺動距離）に因らず一定である理由は不明であ
るが、ａ−Ｃ：Ｈ膜やＤＬＣ膜に存在するダングリング
・ボンドがこれらの元素でターミネートされることによ
り、ダングリング・ボンドが減少して環境や使用状況に
対して安定な膜になっているものと推測される。

【００３５】ａ−Ｃ：Ｈ膜、ＤＬＣ膜、硬質炭素膜、ダ
イヤモンド膜の厚さは、分離爪上に形成する場合、数ｎ
ｍ〜数１０μｍの範囲であれば良く、所望の電気抵抗と
なるように膜圧を決定してやれば良い。膜厚が数ｎｍに
満たず薄いときには、十分な潤滑性能が得られず、数１
０μｍを越えて厚いときには膜応力により膜が分離爪か
ら剥離し易くなる。

【００３６】本発明は、分離爪上に、密着性の良好なａ
−Ｃ：Ｈ膜、ＤＬＣ膜、硬質炭素膜、ダイヤモンド膜を
潤滑保護層として形成することにより、ローラと分離爪
間の摺動性を改善し、ローラの長寿命化を実現するもの
である。

【００３７】

【実施例】以下に、本発明の定着装置の実施例について
図面を参照しながら説明する。

【００３８】（実施例１）図１は本発明の剥離装置を使
用した記録装置の中で、定着装置の構成を示す概略縦断
面図である。

【００３９】定着装置は図１に示すように、定着ローラ
１を備える。定着ローラ１は、表層に絶縁接着層２と離
型層３を有する中空の芯金４からなる。定着ローラ１内
部にはヒーター５が配置されている。定着ローラ１は芯
金を介して接地されている。また、定着装置の出口側の
定着ローラ表面には、定着ローラ１表面の回転方向に対
して直交するように分離爪１０が摺接している。

【００４０】定着ローラ１に圧接して回転する加圧ロー
ラ６は、アルミニウムの芯金７を導電性シリコンゴムの
弾性層８が覆っている構造をもつ。ゴム弾性層８の表層
は、離型性を高めるため離型層９で被覆されている。

【００４１】転写材１１上の未定着画像は、定着装置中
の定着ニップ部で熱加圧され、転写紙１１上に定着され
る。その後、定着画像を載せた転写材１１は、定着装置
の出口で分離爪１０によって定着ローラから分離され、
排紙される。

【００４２】図２は、分離爪の部分斜視図である。図
中、符号１２はガラス質の絶縁保護層、１３は中間層、
１４はＤＬＣ膜である。

【００４３】本実施例における分離爪は、材質がセラミ
ックの本体の表面に、絶縁性保護膜１２としてケイ酸鉛
系の低軟化点ガラスをスクリーン印刷により塗工し、大
気焼成して形成したものである。この絶縁性保護膜１２
上にａ−Ｓｉ膜１３をＥＣＲ−ＰＣＶＤ法により１５ｎ
ｍ形成した。引き続き、ＤＬＣ膜１４をＥＣＲ−プラズ
マＣＶＤ法により５００ｎｍ形成した。

【００４４】図６は、ａ−Ｓｉ膜、ＤＬＣ膜を形成する
ために用いたＥＣＲプラズマＣＶＤ装置の概略的縦断面
図である。図中、符号１５は空洞共振器タイプのプラズ
マ室、１６はガス導入系、１７はマイクロ波導入窓、１
８はマイクロ波導波管、１９は電磁石、２０はマイクロ
波発振器、２１は分離爪、２２は真空槽、２３は排気系
である。真空槽を１×１０^-7Ｔｏｒｒまで排気した後、
ガス導入系よりＳｉＨ ₄：２００ｃｃｍ、Ｈ₂：４０ｃ
ｃｍを導入し、ガス圧を６．０×１０^-3Ｔｏｒｒとした
後、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を７００Ｗ投入してプ
ラズマ室内にプラズマを生成した。このとき、電磁石に
より導入窓で１２００Ｇａｕｓｓ、空洞共振器出口で８
７５ＧａｕｓｓのＥＣＲ条件とし、分離爪２１位置で６
０００Ｇａｕｓｓとなるよう外部磁場を形成してａ−Ｓ
ｉ膜を１５ｎｍ形成した。

【００４５】分離爪２１温度は、３５０℃とした。引き
続き、原料ガスとしてＣＨ₄：１５ｃｃｍ、Ｈ₂：３５
ｃｃｍを導入し、ガス圧を３．０×１０^-3Ｔｏｒｒとし
た後、マイクロ波を１２００Ｗ投入し、不図示のＤＣ電
源により分離爪に−５００Ｖの電圧を印加して、図２中
１４のＤＬＣ膜を５００ｎｍ形成した。同一条件で作製
したＤＬＣ膜をＨＦＳ（Hydrogen Forwardscattering S
pectoroscopy）法により水素濃度を分析した結果、水素
含有量は２５ａｔｏｍ％であった。

【００４６】この膜の硬度を薄膜硬度計で測定した結
果、ピッカース硬度換算で３０００ｋｇ／ｍｍ²であっ
た。ピン・オン・ディスク法により摩擦特性を評価し
た。測定は相対湿度５０％の空気中で行い、ピンとして
軸受け鋼（ＳＵＪ２）の球（直径５ｍｍ）を用い加重
１．０Ｎ、摺動速度０．０４ｍ／ｓで行った結果、摩擦
係数は０．１１であった。また、同一条件で２００００
回摺動をさせたが膜の剥離や傷等の顕著な損傷は見られ
なかった。

【００４７】以上のようにして得られた分離爪を用いた
剥離装置を定着装置に取り付け、耐久実験を行ったとこ
ろ、分離爪と定着ローラ間の摺動に対して、定着ローラ
上に傷の発生がなく、安定した摺動性能を長期間保持す
ることができた。

【００４８】なお、中間層としては、Ｓｉ、Ｂ、Ａｌ、
周期律表の４Ａ族（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ）、５Ａ族（Ｖ、
Ｎｂ、Ｔａ）及び６Ａ族（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ）の金属から
なる群より選択された元素、前記元素の酸化物、炭化
物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、炭酸窒化物、Ｂを除
く前記元素の硼化物または硼窒化物、前記元素のうち少
なくとも複数の元素による化合物またはこれまでに挙げ
た物質のうち複数の物質の混合物を中間層として形成し
た場合も、Ｓｉと同様の結果が得られた。

【００４９】（実施例２）次に他の剥離装置について説
明する。

【００５０】実施例１と同様にして、絶縁性保護膜上に
ａ−Ｃ：Ｈ膜を形成した。実施例１と同様に図６に示す
ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用い、真空槽２２を１×１
０^-7Ｔｏｒｒまで排気した後、ガス導入系１６よりＡ
ｒ：３０ｃｃｍを導入してガス圧を３．０×１０^-4Ｔｏ
ｒｒした後、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を５００Ｗ投
入してプラズマ室１５内にＡｒプラズマを生成した。こ
のとき、電磁石により導入窓１７で１５００Ｇａｕｓ
ｓ、空洞共振器出口で８７５ＧａｕｓｓのＥＣＲ条件と
し、分離爪位置で６５０Ｇａｕｓｓとなるよう外部磁場
を形成した。

【００５１】さらに、空洞共振器出口に設けた不図示の
引き出し電極（グリッド）に−５００Ｖの電圧を印加し
てイオン電流密度０．５ｍＡ／ｃｍ²のＡｒイオンビー
ムを分離爪に１分間照射して分離爪表面のクリーニング
を行った。次に、Ｃ₂Ｈ₂：２５ｃｃｍ、Ｈｚ：５０ｃ
ｃｍを導入し、ガス圧を４．０×１０^-4Ｔｏｒｒとした
後、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を１．２ｋＷ投入して
プラズマ室１５内にプラズマを生成した。このとき、電
磁石により導入窓１７で１５００Ｇａｕｓｓ、空洞共振
器出口で８７５ＧａｕｓｓのＥＣＲ条件とし、分離爪２
１位置で６５０Ｇａｕｓｓとなるよう外部磁場を形成し
た。

【００５２】さらに、空洞共振器出口に設けた不図示の
引き出し電極（グリッド）に−７ｋＶの電圧を印加し
て、イオンビームを引き出すと同時に、引き出し電極と
分離爪間に配設したニュートラライザーにより中性化し
た粒子線を分離爪に照射した。この状態を３分間続けた
後、引き出し電極の電圧を−７００Ｖまで変化させ、ニ
ュートラライザーをオフにしてａ−Ｃ：Ｈ膜を４００ｎ
ｍ形成した。同様にして分離爪上に形成したａ−Ｃ：Ｈ
にＡＥＳ（Auger Electron Spectroscopy）でデプスプ
ロファイルを分析した結果を図５に示した。図より明ら
かなように遷移層の厚さは５０ｎｍで、遷移層における
Ｃ濃度は膜表面側で高く分離爪表面側で低くなってお
り、Ｓｉ濃度は膜表面側で低く分離爪表面側で高くなっ
ている。なお、遷移層の厚さは、分離爪界面の前後にお
いてＣ濃度が極大から極小となる変化量の５０％の深さ
からＣ濃度が極大となるまでの厚さとした。

【００５３】以上のようにして得られた分離爪を装着し
た定着装置を用い、実施例１と同様に耐久実験を行った
結果、実施例１と同様に長期にわたって定着ローラに分
離爪による傷は発生しなかった。

【００５４】（実施例３）次に他の剥離装置について説
明する。

【００５５】本実施例における分離爪材質がセラミック
で、まず絶縁性保護膜としてケイ酸鉛系の低軟化点ガラ
スをスクリーン印刷により塗工し、大気焼成して形成し
た。この後、ＳｉＣからなる中間層１３とダイヤモンド
結晶、グラファイト結晶及びアモルファス状カーボンの
混合物からなるＤＬＣ膜１４を実施例１と同様のＥＣＲ
マイクロ波プラズマＣＶＤ法によりそれぞれ１００ｎ
ｍ、１μｍ形成した。

【００５６】分離爪を、有磁場マイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ装置に設置し、真空槽を１×１０ ^-7Ｔｏｒｒまで排気
した後、ガス導入系よりＳｉＨ₄：２０ｃｃｍ、Ｃ
Ｈ₄：２０ｃｃｍ、Ｈｚ：４０ｃｃｍを導入し、ガス圧
を８．０×１０^-3Ｔｏｒｒとした後、２．４５ＧＨｚの
マイクロ波を７００Ｗ投入してプラズマ室内にプラズマ
を生成した。このとき、電磁石により導入窓で１２００
Ｇａｕｓｓ、空洞共振器出口で８７５ＧａｕｓｓのＥＣ
Ｒ条件とし、分離爪位置で６００Ｇａｕｓｓとなるよう
外部磁場を形成してＳｉＣ膜を分離爪温度５００℃で１
００ｎｍ形成した。引き続き、粒径１〜１０μｍのダイ
ヤモンド砥粒を分散させたアルコール溶液中で超音波を
印加することにより傷つけ処理を行った（核発生密度１
×１０⁹〜１０¹⁰／ｃｍ²）。

【００５７】この分離爪を再び装置に設置し、真空槽を
１×１０^-7Ｔｏｒｒまで排気した後、ガス導入系よりＣ
Ｈ₄とＨ₂ガスを全ガス流量で１５０ｃｃｍ、｛ＣＨ₄
／（Ｈ₂＋ＣＨ₄）｝：２ｖｏｌ％になるよう調節して
導入し、真空槽の全圧（ガス圧）を５０Ｔｏｒｒとした
後、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を２．０ｋＷ投入して
プラズマ室内にプラズマを生成した。このとき、電磁石
により導入窓で２０００Ｇａｕｓｓ、空洞共振器出口で
８７５ＧａｕｓｓのＥＣＲ条件となるよう外部磁場を形
成した。さらに、不図示のＲＦ電源により分離爪に１ｋ
Ｗの電力を供給して、図２中１４の炭素膜を形成した。
このとき、分離爪は空洞共振器の出口付近に配置し、分
離爪は５００℃に加熱した。同一条件で作製した膜の表
面粗さを評価したところ、最大面粗さ５０ｎｍであっ
た。

【００５８】この膜の硬度を薄膜硬度計で測定した結
果、ビッカース硬度換算で８０００ｋｇ／ｍｍ²であっ
た。ピン・オン・ディスク法により相対湿度４５％の空
気中で、ピンとして軸受け鋼（ＳＵＪ２）の球（直径５
ｍｍ）を用い加重２Ｎ、摺動速度０．０４ｍ／ｓで摩擦
特性を評価した結果、摩擦係数は０．０６であった。さ
らに、ラマン分光分析法、Ｘ線回折法で分析した結果、
図３、図４と同様なスペクトル並びに回折図が得られ
た。ＨＦＳ（Hydrogen Forwardscattering Spectometr
y）法により膜中の水素濃度を分析したところ、水素濃
度は４ａｔｏｍ％以下であった。

【００５９】以上のようにして得られた分離爪を装着し
た加熱定着装置を用い、実施例１と同様に耐久実験を行
った結果、実施例１と同様に長期にわたって定着ローラ
に分離爪による傷は発生しなかった。

【００６０】（実施例４）本実施例における分離爪は、
まず、絶縁性保護膜としてケイ酸鉛系の低軟化点ガラス
をスクリーン印刷により塗工し、大気焼成して形成し
た。その後、中間層１３と硬質炭素膜１４をＤＣスパッ
タリング法によりそれぞれ５０ｎｍ、５００ｎｍ形成し
た。

【００６１】図７は、ＤＬＣ膜を形成するために用いた
ＤＣマグネトロン・スパッタリング装置の模式図であ
る。図中２４は真空槽、２５は分離爪、２６は純度９
９．９９％のＳｉＯ₂ターゲットとグラファイト・ター
ゲット、２７はガス導入系、２８はＤＣ電源、２９は排
気系である。真空槽４０を１×１０^-7Ｔｏｒｒまで排気
した後、ガス導入系３３よりＡｒを導入しガス圧を０．
９Ｐａとした。このとき、分離爪２５温度を室温、放電
パワー５０Ｗ、分離爪ターゲット間距離を４０ｍｍとし
た。なお、成膜に先立ち、３００Ｗで２０ｍｉｎ．間タ
ーゲットのプレスパッタリングを行った。まず、最初に
ＳｉＯ₂ターゲットを用い、絶縁保護膜上に、ＳｉＯ₂
膜を５０ｎｍ形成した後、ターゲットを反転させて、グ
ラファイト・ターゲットを用い硬質炭素膜を５００ｎｍ
形成した。

【００６２】同一条件で作製した膜をＨＦＳ（Hydrogen
Forwardscattering Spectometry）法により水素濃度を
分析したところ水素含有量は０ａｔｏｍ％であった。膜
硬度を薄膜硬度計測定した結果、ピッカース硬度換算で
２０００ｋｇ／ｍｍ²であった。ピン・オン・ディスク
法により摩擦特性を評価した。測定は相対湿度４５％の
空気中で行い、ピンとして軸受け鋼（ＳＵＪ２）の球
（直径５ｍｍ）を用い加重１．２Ｎ、摺動速度０．０４
ｍ／ｓで行った結果、摩擦係数は０．１５であった。な
お、ＲＢＳ（Rutherford Backscattering Spectrometr
y）で評価した密度は、２．８ｇ／ｃｍ³であった。

【００６３】以上のようにして得られた分離爪を装着し
た加熱定着装置を用い、実施例１と同様に転写材の熱定
着を行った結果、実施例１と同様に長期にわたって定着
ローラに分離爪による傷は発生しなかった。

【００６４】（実施例５）実施例１と同様にして、絶縁
保護膜上にＤＬＣ膜を形成した。実施例１と同様に図６
に示すＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用い、真空槽を１×
１０^-7Ｔｏｒｒまで排気した後、ガス導入系よりＡｒ：
３０ｃｃｍを導入してガス圧を３．０×１０^-4Ｔｏｒｒ
した後、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を５００Ｗ投入し
てプラズマ室内にＡｒプラズマを生成した。このとき、
電磁石により導入窓で１５００Ｇａｕｓｓ、空洞共振器
出口で８７５ＧａｕｓｓのＥＣＲ条件とし、分離爪位置
で６５０Ｇａｕｓｓとなるよう外部磁場を形成した。

【００６５】さらに、空洞共振器出口に設けた不図示の
引き出し電極（グリッド）に−５００Ｖの電圧を印加し
てイオン電流密度０．５ｍＡ／ｃｍ²のＡｒイオンビー
ムを分離爪に１分間照射して分離爪表面のクリーニング
を行った。次に、ＳｉＨ₄：２０ｃｃｍ、Ｏ₂：４０ｃ
ｃｍを導入し、ガス圧を４．０×１０^-4Ｔｏｒｒとした
後、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を１ｋＷ投入してＳｉ
Ｏ₂膜を２０ｎｍ（３分間）形成した後、Ｏ₂流量を徐
々に減少させる一方、ＣＨ₄とＨ₂を徐々に増加させて
ＣＨ₄：２０ｃｃｍとＨ₂：４０ｃｃｍとしてＳｉＣ膜
を１００ｎｍ（１０分間）形成した後、ＳｉＨ₄流量を
徐々に減少させて最終的には０ｃｃｍとした。この状態
で実施例１と同様にしてＤＬＣ膜を７００ｎｍ形成し
た。

【００６６】分離爪上に同様に作製したＤＬＣ膜をＥＳ
ＣＡにより化学結合状態を深さ方向に分析した結果、分
離爪側からＳｉＯ₂、ＳｉＣ、Ｃ（ＤＬＣ）膜と組成が
傾斜していることを確認した。また、ＤＬＣ膜をＨＦＳ
（Hydrogen Forwardscattering Spectoroscopy）法によ
り水素濃度を分析した結果、水素含有量は３０ａｔｏｍ
％であった。また、この膜の硬度を薄膜硬度計で測定し
た結果、ピッカース硬度換算で２５００ｋｇ／ｍｍであ
った。ピン・オン・ディスク法により摩擦特性を評価し
た。測定は相対湿度５０％の空気中で行い、ピンとして
軸受け鋼（ＳＵＪ２）の球（直径５ｍｍ）を用い加重
１．０Ｎ、摺動速度０．０４ｍ／ｓで行った結果、摩擦
係数は０．１１であった。また同一条件で２００００回
摺動をさせたが膜の剥離や傷等の顕著な損傷は見られな
かった。

【００６７】以上のようにして得られた分離爪を装着し
た定着装置を用い、実施例１と同様に転写材の熱定着を
行った結果、実施例１と同様に長期にわたって定着ロー
ラに分離爪による傷は発生しなかった。

【００６８】（実施例６）絶縁保護膜上に潤滑保護膜と
してａ−Ｃ：Ｈ膜を形成した。図８は、イオンビーム蒸
着（ＩＢＤ）装置の模式図である。図中３０は真空層、
３１はイオンビーム源、３２はイオン化室、３３はガス
導入系、３４はイオンビーム引き出し電極、３５は分離
爪、３６は排気系である。真空槽３０を１×１０^-7Ｔｏ
ｒｒまで排気した後、ガス導入系３３よりＡｒ：３０ｃ
ｃｍを導入しガス圧を３．０×１０ ^-4Ｔｏｒｒした後、
引き出し電極３４に５００Ｖの電圧を印加して、イオン
電流密度０．５ｍＡ／ｃｍ²のＡｒイオンビームを１分
間照射して表面をクリーニングした。次に、ガス供給系
３３からＣＨ₄：５ｃｃｍ、Ｈ₂：４０ｃｃｍを導入
し、ガス圧を２．０×１０^-4Ｔｏｒｒとしてプラズマ室
内にプラズマを生成した。引き出し電極３４に０．６ｋ
Ｖの電圧を印加して、イオンビームを引き出し分離爪に
照射してａ−Ｃ：Ｈ膜を１００ｎｍ形成した後、ＣＨ₄
流量を徐々に増加させて２０ｃｃｍとして、さらにａ−
Ｃ：Ｈ膜を４５０ｎｍ形成した。このとき、分離爪を３
００℃に加熱した。

【００６９】分離爪上に同様に形成したａ−Ｃ：Ｈ膜を
ＨＦＳ（Hydrogen Forwardscattering Spectoroscopy）
法により水素濃度を分析した結果、水素含有量は分離爪
側で５０ａｔｏｍ％、表面側で３０ａｔｏｍ％であっ
た。また、この膜の硬度を薄膜硬度計で測定した結果、
ピッカース硬度換算で２０００ｋｇ／ｍｍ²であった。
ピン・オン・ディスク法により摩擦特性を評価した。測
定は相対湿度５０％の空気中で行い、ピンとして軸受け
鋼（ＳＵＪ２）の球（直径５ｍｍ）を用い加重１．０
Ｎ、摺動速度０．０４ｍ／ｓで行った結果、摩擦係数は
０．１１であった。また、同一条件で２００００回摺動
をさせたが膜の剥離や傷等の顕著な損傷は見られなかっ
た。

【００７０】以上のようにして得られた分離爪を装着し
た定着装置を用い、実施例１と同様に転写材の熱定着を
行った結果、実施例１と同様に長期にわたって定着ロー
ラに分離爪による傷は発生しなかった。

【００７１】また、実施例では定着ローラから転写材を
剥離する剥離装置について説明したが、感光体ドラムや
感光体ベルト等の他の回転体から転写材を剥離する装置
についても本発明を適用することができる。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、熱定着
を用いた画像形成装置の定着ローラなどの回転体で使用
される転写材剥離装置において、回転体と摺接する分離
爪上に高硬度、低摩擦係数であるａ−Ｃ：Ｈ膜、ＤＬＣ
膜、ダイヤモンド膜、または硬質炭素膜を潤滑保護膜と
して形成するとき、分離爪上に中間層を設けたり、分離
爪上の保護層と炭素膜の界面に遷移層を設けたり、絶縁
保護層から中間層、炭素膜にかけて組成を連続的に傾斜
させたり、水素濃度の異なるａ−Ｃ：Ｈ膜、ＤＬＣ膜を
積層することにより、密着性の良好な潤滑保護膜を実現
することができる。この結果、優れた摺動特性の分離爪
を有する転写材剥離装置を長期間にわたって提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる定着装置の平面図である。

【図２】本発明における分離爪の部分拡大図である。

【図３】本発明に係わる炭素膜のラマン・スペクトル図
である。

【図４】本発明に係わる炭素膜のＸ線回折図である。

【図５】本発明の実施例で、ａ−Ｃ：Ｈ膜をＡＥＳによ
り深さ方向分析した図である。

【図６】本発明の実施例でＤＬＣ膜形成に用いたＥＣＲ
プラズマＣＶＤ装置の模式図である。

【図７】本発明の実施例でＤＬＣ膜形成に用いたＤＣマ
グネトロン・スパッタリング装置の模式図である。

【図８】本発明の実施例でａ−Ｃ：Ｈ膜形成に用いたイ
オンビーム蒸着装置の模式図である。

【符号の説明】

１定着ローラ２絶縁接着層３離型層４芯金５ヒーター６加圧ローラ７芯金８弾性層９離型層１０分離爪１１転写材１２絶縁保護層１３中間層１４ＤＬＣ膜または炭素膜１５プラズマ室１６ガス導入系１７マイクロ波導入窓１８マイクロ波導入管１９電磁石２０マイクロ波発振器２１分離爪２２真空槽２３排気系２４真空槽２５分離爪２６ターゲット２７ガス導入系２８ＤＣ電源２９排気系３０真空槽３１イオンビーム源３２イオン化室３３ガス導入系３４イオンビーム引き出し電極３５分離爪３６排気系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転体の回転表面の移動方向と直交する
方向に一列に配置され、前記回転体を通過した転写材
を、回転体から剥離させるためにそれぞれの先端を前記
回転体の表面に摺接された複数の剥離爪を有する剥離装
置において、前記剥離爪の表面上に設けられた、Ｓｉ、
Ｂ、周期律表の４Ａ族（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ）、５Ａ族
（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）及び６Ａ族（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ）の金
属からなる群より選択された元素、前記元素の酸化物、
炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物または炭酸窒化
物、Ｂを除く前記元素の硼化物または硼窒化物、前記元
素の複数を含む化合物、またはこれらの物質の複数から
なる混合物で構成された中間層と、この中間層上に設け
られた、水素化アモルファス炭素膜、ダイヤモンド状炭
素膜、ダイヤモンド膜、または硬質炭素膜からなる潤滑
保護膜とを具備することを特徴とする剥離装置。
【請求項２】回転体の回転表面の移動方向と直交する
方向に一列に配置され、前記回転体を通過した転写材
を、回転体から剥離させるためにそれぞれの先端を前記
回転体の表面に摺接された複数の剥離爪を有する剥離装
置において、前記剥離爪の表面上に設けられた中間層
と、前記中間層上に設けられた潤滑保護膜とを具備し、
前記潤滑保護膜が、水素化アモルファス炭素膜、ダイヤ
モンド状炭素膜、ダイヤモンド膜、または硬質炭素膜か
らなり、前記剥離爪表面上から前記中間層、及びこの中
間層から前記潤滑保護膜にかけて組成が連続的に変化し
ていることを特徴とする剥離装置。
【請求項３】前記ダイヤモンド膜が、ダイヤモンドの
多結晶膜、あるいはダイヤモンド結晶とグラファイト結
晶とアモルファス状カーボンとからなる混合膜である請
求項１または２に記載の剥離装置。
【請求項４】回転体の回転表面の移動方向と直交する
方向に一列に配置され、前記回転体を通過した転写材
を、回転体から剥離させるためにそれぞれの先端を前記
回転体の表面に摺接された複数の剥離爪を有する剥離装
置において、前記剥離爪はその表面上に絶縁保護膜を介
して設けられた水素化アモルファス炭素膜からなる潤滑
保護膜を具備し、この潤滑保護膜中の水素濃度が、前記
絶縁保護膜側で高く、前記剥離爪の表面側で低いことを
特徴とする剥離装置。