JP2004077894A

JP2004077894A - 定着装置

Info

Publication number: JP2004077894A
Application number: JP2002239338A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Fujino; 藤野　猛
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-08-20
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】定着ローラへの分離爪による傷の発生やトナー汚れ等の防止。
【解決手段】定着ローラに接する分離爪に超音波周波数域の微小振動を与える。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザービームプリンタや複写機等の電子写真装置に装着される加圧型あるいは加熱型、もしくは両形式を併せた定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図Ａに上記定着装置の具体例の縦断面図を示す。図Ａにおいて上側の定着ローラ１１は、アルミニウム・鉄等で構成された中空芯金１０１とその外周に被覆されたシリコーンゴム等よりなる定着ローラ弾性層１０２より構成されており、中空芯金１０１の内側に配設されたハロゲンランプ等のヒータ１０３により定着ローラ１１の加熱がなされる。定着ローラ弾性層１０２は定着ローラ１１の表面性を向上させるために外周に離型層が被覆してあり、離型層にはフッ素樹脂のコーティングあるいはチューブ等が一般的に用いられている。
【０００３】
下側の加圧ローラ１２は、鉄やステンレス等の芯金１０５の外周にシリコーンゴム等の離型性を有する加圧ローラ弾性層１０６を被覆したものである。
【０００４】
上記定着ローラ１１と加圧ローラ１２は不図示のバネ等の加圧手段により互いに所定の加圧力で接触させてあり、矢印方向に回転駆動され、記録材Ｐに加圧加熱定着処理を施すとともに、排紙方向に搬送する役割も果たす。
【０００５】
１３は定着ローラ１１の外周面に接触させたサーミスタ等の感温素子であり、定着ローラ１１の表面温度を検知する。この感温素子１３の検出温度に応じて不図示の温調回路と電源によりヒータ１０３への通電が制御され、定着ローラ１１の表面温度が所定の熱定着温度に自動管理される。
【０００６】
１４は定着ローラ１面上に押圧接触させたフェルト等の清掃部材であり、定着ローラ１面上に付着したトナーや紙粉等の汚れを清掃除去する。
【０００７】
１５は記録材の入口ガイド、１６は記録材の出口ガイドであり、それぞれ記録材Ｐの適切な搬送を助ける役目を果たす。
【０００８】
１は定着ローラ１１の外周面から記録材Ｐを分離する分離爪であり、先端エッジ部を定着ローラ１１の外周面に適当な圧力をもって接触させて配設してある。
【０００９】
以上のような定着装置において、入口ガイド１６を通って進入してきた記録材Ｐは、互いに加圧接触して回転駆動している定着ローラ１１と加圧ローラ１２のニップ部に搬送され、該ニップ部を通過する過程で未定着トナー像を熱及び圧力により永久固着像として定着される。
【００１０】
その後、定着ローラ１１と加圧ローラ１２のニップ部を通過し像定着を施された記録材Ｐは、その先端部が分離爪１０により定着ローラ１１面より分離され、出口ガイド１７を通って定着装置外へと排出される。
【００１１】
ここで、分離爪１０がなかった場合、記録材Ｐが定着ローラ１１より分離されない、いわゆる分離不良が発生する可能性がある。
【００１２】
分離不良により定着ローラに張り付いた紙は、画像形成装置の稼動を停止させる原因となるため、この分離不良は発生率をほぼ完全にゼロにする必要がある。
【００１３】
このように、加熱・加圧により定着を行う定着装置において、分離爪は不可欠な部材であり、一般的には図Ｂに示すような鋭利な先端部を有しており、該先端部を直接に定着ローラ１１に当接させて記録材Ｐを分離させる構成になっている。
【００１４】
また、上記分離爪７には記録材Ｐを確実に分離するため先端精度が要求されるので、一般的には耐熱性高硬度部材であるポリイミド系（ＰＩ）、あるいはポリアミドイミド系（ＰＡＩ）等の材料が用いられる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例においては、以下のような問題点があった。
【００１６】
先ず図Ａに示した従来例によれば、従来の高硬度部材からなる分離爪１０は、定着ローラ１１に接触している鋭利な先端部によってローラ表面を傷つけてしまい、傷該当位置の定着性を下げることで画像欠陥を生じさせ、最終的には定着ローラの寿命を下げてしまうという問題点があった。
【００１７】
この対策として、分離爪１０の表面にフッ素樹脂層等の高離型性物質をコーティングして離型性を上げることで、定着ローラ１１に発生する傷を低減させ、また分離爪１０に付着するトナーを低減させる方法が一般的に用いられているが、フッ素樹脂のコーティング層が定着ローラとの摩擦で剥がれることにより次第に効果が減衰することや、フッ素樹脂のコーティングを施すことで分離爪の先端の鋭利度が低下しやすくなり、それを補うために高精度の成形技術が必要となってコストが増大するという問題があった。
【００１８】
また、定着ローラ１１から分離爪１０に転移して蓄積したトナー塊が、何らかのきっかけで再び定着ローラ１１に転移し、記録材上に乗って画像不良を引き起こすという問題点も発生した。
【００１９】
この対策として、一般的には定着ローラもしくは加圧ローラに清掃部材（ウェブや清掃ローラなど）を接触させ、ローラ表面上のトナー隗を清掃しているが、これもまたコストの増大や定着器の大型化などの原因となってしまっていた。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するための本発明の手段は、定着ローラが回転している間で、かつ記録材の先端が分離爪に接触する瞬間以外の時間、定着装置の分離爪に超音波振動を発生させることである。
【００２１】
本発明の第１の目的は、記録材の定着装置への巻きつきを防止しつつ、定着ローラを傷つけない定着装置を提供することにある。
【００２２】
本発明の第２の目的は、記録材の定着装置への巻きつきを防止しつつ、分離爪のトナー等による汚れを防止することの容易な定着装置を提供することにある。
【００２３】
本発明の第３の目的は、分離爪のトナー等による汚れを防止することで、定着ローラおよび加圧ローラの清掃部材等を配設することなく、画像汚れの発生しない定着器を提供することである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
本発明の実施形態１を図１及び図２に基づいて説明する。
【００２５】
図１の（ａ）は本発明の微小振動型分離部材を示す図である。
【００２６】
１はポリエチレンテレフタレートから成る微小振動型分離板であり、厚み１００ｕｍ、幅１０ｍｍ、長さ２５ｍｍである。
【００２７】
ここで分離板１は、長期の微小振動および屈曲に対し十分な耐久性を持つ材質であれば何であってもよい。
【００２８】
微小振動発生装置２は、２枚の金属電極と、その間に挟まれた振動子より成るラジュバン型振動子であり、不図示の高周波電源から金属電極間に高周波電圧を印加する。
【００２９】
振動子の材料としては、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス等のファインセラミックスや、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムなどの単結晶、または酸化亜鉛スパッタ薄膜など、振動周波数、装置の寿命等を鑑みて適用範囲内にある圧電素子であればいずれであってもよい。
【００３０】
１と２は片側端部で接着されており、微小振動発生装置２で発生された微小振動が微小振動型分離板１に直接伝達される仕組みとなっている。
【００３１】
この微小振動型分離板を実際に定着装置に設置した図が、図１の（ｂ）および図２である。
【００３２】
微小振動型分離板１が屈曲して定着ローラ１１の表面上に接するように配設されることで、加圧部材無しで一定の押圧を維持することが可能になっている。
【００３３】
このような状態で、定着ローラ１１および加圧ローラ１２の回転駆動に伴い、微小振動装置２に周波数２０ｋＨｚ以上の超音波振動を発生させると、分離板１にそれが伝達される。
【００３４】
非常に振幅の小さい振動が分離板１に発生すると、定着ローラ１１との摩擦抵抗が限りなく０に近くなるため、定着ローラ１１に対する磨耗が極めて小さくなり、傷や磨耗の発生量が低下する。
【００３５】
本実施形態では、分離板１の振動振幅が１０ｕｍ程度となるように微小振動発生装置に印加する高周波電圧の周波数および交流振幅を調整した。
【００３６】
本発明における分離工程を、図１の（ｂ）を用いて説明する。
【００３７】
まず、定着ローラ１１に巻きついて搬送された記録材Ｐが、記録材Ｐの先端部が分離板１に接触した時点で、分離板１が発生させている超音波振動によって記録材Ｐ自体も高速で微小振動する。その結果、定着ローラ１１と記録材Ｐの間の接触抵抗が低下し、分離板に沿って記録材Ｐが定着ローラ１１から剥離し、最終的には記録材Ｐ自体の重さで自重分離されて搬送される。
【００３８】
ここで、記録材Ｐ上の定着処理を施されているトナー像部分は、十分に記録材上に固着していれば、超音波振動による画像の乱れ等は発生しない。また、定着処理を施されていない部分の領域に関しては、記録材Ｐが定着ローラ１１と加圧ローラ１２の間において一定以上の圧力で挟まれていれば影響しないことも分かっている。
【００３９】
以下、従来のＰＩ樹脂等からなる分離爪と、本実施形態の微小振動型分離板を用いた場合の、定着ローラの削れ量、トナー汚れ、分離不良発生率等の比較を、表１を用いて説明する。
【００４０】
定着ローラには厚さ３００ｕｍのＰＦＡチューブ被覆層を持つ直径３０ｍｍのものを用い、画像比率５％の黒トナー画像を、Ａ４サイズの同一のコピー用紙を用いて連続して１０万枚通紙した。
【００４１】
トナー汚れ量の欄に記した値は、耐久後の分離爪および分離板の重量から初期重量を引いた値であり、耐久磨耗による分離爪および分離板自体の質量変動がないことを確認した上での値である。
【００４２】
表１から、本発明の微小振動型分離板は汚れの蓄積量、定着ローラ削れ量ともに殆ど０に近く、特にローラ削れ量に関しては、削れ量１ｕｍ以下は殆ど測定誤差範囲内であることから、全く定着ローラ表面を磨耗させていないことが推測される。
【００４３】
また、トナー汚れの蓄積量は実際には耐久中に蓄積したものが剥離し、再び蓄積するという変動が発生していることが予想されるが、最終的な量が１００倍以上違うことから、トナー等の付着そのものが全くないことが推測される。
【００４４】
【表１】

【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来の高硬度部材からなる分離爪のようにローラ表面に傷をつけて定着ローラの寿命を短くしたり画像欠陥を発生させたりすることのない定着装置を提供することが可能となる。
【００４６】
また、定着ローラもしくは加圧ローラの清掃部材（ウェブや清掃ローラなど）などの装置無しで、分離部材に蓄積したトナー塊による画像不良を引き起こすことのない定着装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明による分離装置の断面図。
（ｂ）は定着ローラに接している分離装置が記録材を剥離する様子を示した断面図。
【図２】本発明における定着装置の断面図。
【図３】従来例における定着装置の断面図。
【符号の説明】
１　微小振動型分離板
２　微小振動発生装置
１０　分離爪（分離部材）
１１　定着ローラ
１２　加圧ローラ
１３　サーミスタ（感温素子）
１０１　中空芯金
１０２　定着ローラ弾性層
１０３　ヒータ
１０５　加圧ローラ芯金
１０６　加圧ローラ離型層

Claims

未定着現像剤を担持した記録材を挟持搬送し、該未定着現像剤像を該記録材上に溶融固着せしめる回転部材と、該回転部材の記録材狭持部よりも回転部材の正回転方向側に配設され、定着処理を施された記録材を該回転部材から分離せしめる分離部材と、該分離部材を所定の加圧力で上記回転部材に圧接させる加圧部材を備えた定着装置において、該分離部材に微小振幅振動を与える振動発生装置を備えることを特徴とする定着装置。
上記振動発生装置がチタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス等の強誘電体セラミックス圧電素子を用いた超音波振動子であることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
上記振動発生装置がニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の単結晶圧電素子を用いた超音波振動子であることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
上記振動発生装置が酸化亜鉛スパッタ薄膜の圧電素子を用いた超音波振動子であることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
上記振動発生装置の発生する微小振幅振動周波数が周波数２０ｋＨｚ以上の超音波域であることを特徴とする請求項１記載の定着装置。