JP2008052080A - 定着装置に用いる分離爪及び定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分離爪によって加熱ローラ表面が傷つくこと及び加熱ローラと分離爪の摺擦によって異常音が発生することを防止するとともに、分離爪の用紙の当たる部分の削れを抑えて分離爪の耐久性を向上させる。
【解決手段】被覆層322を、加熱ローラ1の離型性層12よりも低い硬度とし、被覆層323を、加熱ローラ1の離型性層12の硬度と同じかそれ以上の硬度とする。ここで加熱ローラ1の離型性層12をＰＦＡで構成した場合、被覆層322をＰＦＡとＰＴＦＥの混合物で構成し、被覆層323をＰＦＡで構成するのが好ましい。ＰＦＡとＰＴＦＥの混合割合は重量比で３０：７０〜７５：２５の範囲であるのが好ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は、プリンターやファクシミリ、複写機などの画像形成装置に内蔵される定着装置に用いられる分離爪に関するものである。

画像形成装置においてトナー像を用紙に定着させるために、加熱ローラと加圧ローラとが圧接してなる定着装置がこれまでから広く用いられている。この定着装置では、加熱ローラと加圧ローラで形成されるニップ部に用紙を通して、トナー像に熱と圧力を加えて用紙上にトナー像を溶融定着させる。

このような定着装置では、溶融したトナーによって用紙が加熱ローラに付着して、そのまま巻き付いてしまうことがある。加熱ローラへの用紙のこのような巻付きを防止するため、加熱ローラ表面に離型剤を塗布したり、加熱ローラ表面に分離爪を当接させたりしている。

加熱ローラ表面に分離爪を当接させることによって、用紙の加熱ローラへの巻付きは効果的に防止されるものの、加熱ローラの回転によって加熱ローラ及び分離爪の双方の表面が削られる。そして分離爪の表面被覆層が削り取られて分離爪の基体が露出すると、分離爪の基体はその表面被覆層よりも通常は硬いため、基体によって加熱ローラ表面が傷つけられる。加熱ローラ表面に傷がつくと、定着後のトナー画像に筋となって現れ、画像品質が著しく低下する。また加熱ローラの回転によって加熱ローラと分離爪が摺擦するため、回転速度が速くなると”鳴き”と呼ばれる異常音が発生することがある。

そこで例えば特許文献１では、分離爪を、加熱ローラの表面被覆層よりも硬度の低い材料で構成することが提案されている。
特開２００３−４３８４７号公報

前記提案技術によれば、分離爪によって加熱ローラ表面が傷つくこと及び加熱ローラと分離爪の摺擦によって異常音が発生することは防止できると考えられる。しかしながら、分離爪の全体を硬度の低い材料で構成すると、用紙の当たる部分の削れが大きくなりすぎ、耐久性の点で問題が生じやすくなる。

本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、分離爪によって加熱ローラ表面が傷つくこと及び加熱ローラと分離爪の摺擦によって異常音が発生することを防止するとともに、分離爪の用紙の当たる部分の削れを抑えて分離爪の耐久性を向上させることにある。

また本発明の目的は、定着後のトナー画像に筋が現れず優れた画像品質が得られ、また加熱ローラの回転速度が速くなっても異常音が発生せず、しかも高い耐久性を備えた定着装置を提供することにある。

本発明によれば、加熱回転体によって用紙上のトナー像を加熱・溶融させて用紙に定着させる定着装置において用いられる、加熱回転体と当接して加熱回転体から用紙を分離する分離爪であって、加熱回転体に当接する部分を、加熱回転体の表面硬度よりも低い硬度とし、用紙の当たる部分を、加熱回転体の表面硬度と同じかそれ以上の硬度としたことを特徴とする分離爪が提供される。

ここで加熱回転体からの用紙の剥離を高めるために、加熱回転体が、ＰＦＡからなる被覆層が表面に形成されたものである場合、分離爪の、加熱回転体に当接する部分を、ＰＦＡとＰＴＦＥの混合物で被覆するのが好ましい。また分離爪の、用紙の当たる部分の耐久性を向上させるためには、当該部分をＰＦＡで被覆するのが好ましい。ＰＦＡとＰＴＦＥの混合割合は重量比で３０：７０〜７５：２５の範囲であるのが好ましい。

また加熱回転体と分離爪の摺擦による異常音の発生を一層防止する観点から、加熱回転体に当接する部分の十点平均粗さＲｚを２〜３５μｍの範囲とするのが好ましい。なお、本明細書における十点平均粗さＲｚは「JIS B 0601-1994」に準拠して測定した値をいう。

また本発明によれば、前記のいずれかに記載の分離爪を備えたことを特徴とする定着装置が提供される。

本発明の分離爪では、加熱回転体に当接する部分を、加熱回転体の表面硬度よりも低い硬度としたので、分離爪によって加熱ローラ表面が傷つくこと及び加熱ローラと分離爪の摺擦によって異常音が発生することが防止される。また本発明の分離爪では用紙の当たる部分を、加熱回転体の表面硬度と同じかそれ以上の硬度としたので、用紙が当たることによる削れが効果的に抑えられ分離爪の耐久性が向上する。

加熱回転体が、ＰＦＡからなる被覆層が表面に形成されたものである場合、分離爪の、加熱回転体に当接する部分を、ＰＦＡとＰＴＦＥの混合物で被覆すると、加熱回転体からの用紙の剥離が高められるとともに、分離爪による加熱回転体の削れが抑えられる。またこのとき分離爪の、用紙の当たる部分をＰＦＡで被覆すると、分離爪の耐久性を格段に向上させることができる。

また、加熱回転体に当接する部分の十点平均粗さＲｚを２〜３５μｍの範囲とすると、加熱回転体と分離爪の摺擦による異常音の発生を一層防止することができるようになる。

また本発明の定着装置では、前記のいずれかに記載の分離爪を備えるので、定着後のトナー画像に筋が現れず優れた画像品質が得られる。また加熱ローラの回転速度が速くなっても異常音が発生しない。さらに用紙の接触による削れが少なく高い耐久性が得られる。

以下、本発明に係る分離爪および定着装置について図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

図１に、本発明の分離爪と定着装置の一例を示す側断面図を示す。定着装置は、加熱ローラ１と加圧ローラ２とが圧接してなる。加熱ローラ１は、基体１１とその外周に形成された離型性層１２とを有する。そして加熱ローラ１の軸芯部には、棒状のハロゲンヒータＨが加熱ローラ１の軸方向に取り付けられている。ハロゲンヒータＨは、加熱ローラ１の表面温度が所定温度を維持するように入切制御される。一方、加圧ローラ２は、芯金２１と、その外周に形成された弾性層２２、そして弾性層２２の外周に形成された離型性層２３とを有する。なお、ハロゲンヒータＨは複数本設けても勿論構わない。

また、加熱ローラ１の外側には分離爪３が軸部３１２によって揺動可能に取り付けられている。そしてバネ４によって分離爪３は時計回りの方向に付勢され、その鋭角な先端部が加熱ローラ１の表面に当接している。なお、分離爪３は軸方向に所定間隔で複数個取り付けられている。

このような構成の定着装置において、搬送されてきた用紙Ｐは加熱ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部に案内され、このニップ部において加熱ローラ１からの熱と、加熱ローラ１と加圧ローラ２による圧力とを受けて、用紙Ｐ上の未定着トナー像が用紙Ｐ上に溶融定着する。用紙Ｐは、溶融したトナーによって加熱ローラ１の表面に付着して、加熱ローラ１と共に回転することがある。この場合は用紙Ｐの先端が分離爪３に当たることによって用紙Ｐは加熱ローラ１から分離する。

図２に、分離爪３の拡大図を示す。分離爪３は、バネ４の一方端部が引っ掛けられる掛止部３１１と、分離爪３を不図示の装置本体に揺動可能に取り付ける軸部３１２とを有する保持部材３１と、この保持部材３１の下端部に固着された爪部材３２とを備える。爪部材３２は、略台形状の基体３２１とその表面に形成された被覆層３２２と被覆層３２３と有する。

被覆層３２２は、加熱ローラ１に当接する部分を含む領域に形成されている。具体的には、略台形状の基体３２１の鋭角を形成する斜面全体と底面の一部に被覆層３２２が形成されている。加熱ローラ１に当接するのは爪部材３２の斜面の下端部であるが、分離爪３の加工精度や取付け精度、使用による被覆層３２２の摩耗等を考慮して、爪部材３２の下端部を含む前記領域に被覆層３２２が形成されている。

ここで被覆層３２２の硬度は、加熱ローラ１の表面硬度すなわち離型性層１２の硬度よりも低いことが重要である。被覆層３２２の硬度を離型性層１２の硬度よりも低くすることにより、分離爪３によって離型性層１２が削られること、そして離型性層１２と分離爪３の摺擦によって異常音が発生することが防止される。このように被覆層３２２の硬度は、加熱ローラ１の表面硬度によって相対的に決定されるべきものである。例えば加熱ローラ１の離型性層１２が、表面平滑性の高いＰＦＡである場合には、分離爪３の被覆層３２２はＰＦＡよりも硬度の低いＰＴＦＥあるいはＰＦＡとＰＴＦＥの混合樹脂で構成するのが好ましい。この中でも、混合割合によって硬度を調整できる点で、ＰＦＡとＰＴＦＥの混合樹脂の使用が望ましい。後述する実施例の結果によれば、ＰＦＡとＰＴＦＥの混合割合は３０：７０〜７５：２５の範囲が好ましい。

また被覆層３２２の十点平均粗さＲｚは２〜３５μｍの範囲が好ましい。被覆層３２２の十点平均粗さＲｚが２μｍよりも小さいと、異常音の発生が十分には抑えられないおそれがある一方、十点平均粗さＲｚが３５μｍよりも大きいと、被覆層３２２の表面凹部にトナーが溜まることによって用紙の裏汚れが生じるおそれがあるからである。

一方、被覆層３２３は用紙Ｐが接触する部分を含む領域に形成されている。具体的には略台形状の基体３２１の、加熱ローラ側の一部を除く底面に形成されている。図１に示したように、加熱ローラ１に付着した状態で回転してきた用紙Ｐは、分離爪３によって加熱ローラ１から剥がされる。このとき用紙Ｐの先端は分離爪３の底面に当たる。本発明に係る分離爪３では、用紙が当たる分離爪３の底面を、加熱ローラ１の表面硬度と同じかそれ以上の硬度としているので、用紙Ｐが当たることによる分離爪３の摩耗は低く抑えられる。例えば前述と同様に、加熱ローラ１の離型性層１２がＰＦＡである場合には、分離爪３の被覆層３２３はＰＦＡで構成するのが好ましい。

被覆層３２２と被覆層３２３の基体３２１への形成は、従来公知の方法を用いることができる。例えば、スプレーコーティングによりこれらの被覆層を形成することができる。被覆層３２２の層厚としては５〜５０μｍの範囲が好ましく、被覆層３２３の層厚としては５〜５０μｍの範囲が好ましい。層厚の制御は例えばスプレーコーティングによって層形成する場合には、コーティングの処理回数や処理時間によって制御すればよい。

爪部材３２の基体３２１の材料については耐熱性を有するものであれば特に限定はなく、例えばポリイミドやポリアミドイミド、ＰＥＥＫなどの耐熱性樹脂が挙げられる。

（実施例１〜１０，比較例１，２）
京セラミタ社製の複写機「ＫＭ２５５０」（紙線速：１３０ｍｍ／ｓｅｃ）を用い、図２に示した分離爪３の被覆層３２２と被覆層３２３の材料を変えて、異常音及び被覆層３２３の削れ、用紙の裏汚れの有無を調べた。結果を表１に示す。なお、使用した加熱ローラ１の離型性層１２はＰＦＡからなるものである。また「異常音」は、無音響室内で複写機を動作させた初期に、小野測器社製の音響パワーレベル測定器「DS-2000」で測定したものである。「被覆層の削れ」はＡ４の用紙を横方向で３０万枚印刷した後、用紙が当たる被覆層３２３（図２を参照）の状態を顕微鏡によって観察したものである。「用紙の裏汚れ」は、Ａ４の用紙を横方向で３０万枚印刷した後、用紙の裏面にトナーによる汚れがあるかどうかを目視観察したものである。

表１から理解されるように、加熱ローラに当接する被覆層３２２（図２を参照）の材料をＰＦＡとＰＴＦＥの混合樹脂とし、その混合割合を７５：２５〜３０：７０の範囲とし、被覆層３２２の十点平均粗さＲｚを５〜３５μｍの範囲とした実施例１〜８の複写機では、いわゆる”鳴き”と呼ばれる異常音は発生しなかった。また被覆層３２３の削れも、用紙の裏汚れも見られなかった。また、十点平均粗さＲｚを１μｍとした実施例９の複写機では、若干の異常音が発生したものの実用上問題のない範囲であった。また十点平均粗さＲｚを４０μｍとした実施例１０の複写機では、若干の用紙の裏汚れが見られたが実用上問題のない範囲であった。

これに対して、被覆層３２２の材料を、加熱ローラ１の離型性層１２と同じＰＦＡとした比較例１の複写機では異常音が発生した。また被覆層３２３の材料を、加熱ローラ１の離型性層（ＰＦＡ）１２よりも硬度の低いＰＴＦＥとした比較例２の複写機では、被覆層３２３に用紙の接触による削れが見られた。

本発明に係る定着装置の一実施形態を示す概説図である。 図１で使用する分離爪の拡大構成図である。

符号の説明

１ 加熱ローラ（加熱回転体）
２ 加圧ローラ
３ 分離爪
Ｈ ハロゲンヒータ
１１ 基体
１２ 離型性層
２１ 芯金
２２ 弾性層
２３ 離型性層
３１ 保持部材
３２ 爪部材
３１１ 掛止部
３１２ 軸部
３２１ 基体
３２２ 被覆層
３２３ 被覆層

Claims (6)

1. 加熱回転体によって用紙上のトナー像を加熱・溶融させて用紙に定着させる定着装置において用いられる、加熱回転体に当接して加熱回転体から用紙を分離する分離爪であって、
   加熱回転体に当接する部分を、加熱回転体の表面硬度よりも低い硬度とし、用紙の当たる部分を、加熱回転体の表面硬度と同じかそれ以上の硬度としたことを特徴とする分離爪。
2. 加熱回転体が、ＰＦＡ（パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）からなる被覆層が表面に形成されたものである場合、加熱回転体に当接する部分を、ＰＦＡとＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）の混合物で被覆した請求項１記載の分離爪。
3. 用紙の当たる部分をＰＦＡで被覆した請求項２記載の分離爪。
4. ＰＦＡとＰＴＦＥの混合割合が重量比で３０：７０〜７５：２５の範囲である請求項２又は３記載の分離爪。
5. 加熱回転体に当接する部分の十点平均粗さＲｚを２〜３５μｍの範囲とした請求項１〜４のいずれかに記載の分離爪。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の分離爪を備えたことを特徴とする定着装置。

Images