JP2015092297A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チリ現象の発生を抑制することが可能なガイド部材を備えた定着装置及びこれを用いる画像形成装置を提供する。【解決手段】転写材上に転写されたトナー像を定着する定着手段３０を備えた定着装置２４において、転写材を定着手段３０に案内するガイド部材３１を有し、ガイド部材３１は板金製の基材３３上に１層以上のコーティング層３４，３５を有する構成とした。【選択図】図７

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に適用されトナーを用いて画像を形成する電子写真方式の画像形成装置の定着装置に関する。

現像されたトナー像を転写装置により転写材に転写させ、圧力や熱等を用いる定着装置に転写材を送ってトナー像を定着し、定着された転写材を機外に排出する電子写真方式の画像形成装置が知られている。トナー像が転写された転写材は直接定着装置へは向かわず、定着装置の入口部に設けられたガイド部材によって定着ニップへと導かれ、加熱及び加圧されることによりトナー像を定着される。このガイド部材は、転写装置から定着装置までの間で安定して転写材を搬送することが求められ、ガイド部材の形状及びその表面の電気的特性が重要となる。

上述したガイド部材と転写材との摺擦が強くなると、ガイド部材と転写材との摩擦帯電によって転写材の保持電荷を乱したりすることにより、未定着トナーが飛び散るいわゆるチリ現象という不具合が発生する。これは、低湿環境において抵抗の高い紙種（ＴＰペーパ、マイペーパ等；図３３参照）を使用した際に特に発生し易い。つまり、特にガイド部材の先端が摩擦帯電しすぎてしまい帯電電位が高くなると、ガイド部材と定着ローラとの間の電界が強くなり転写材進入時にガイド部材と定着ローラとの間で放電（リーク）が発生し、トナー像が散って搬送チリが発生してしまう。ガイド部材は、経時（１００枚程度の通紙時）において摩擦帯電しやすい。また、２Ｃ画像（赤、緑、青等の画像）等の付着量が多い場合には転写材の電位とガイド部材との電位差（例えばガイド部材の表面電位０Ｖ等）で画像が散ってしまういわゆる２Ｃチリという不具合現象がある。これは、ガイド部材が板金製で接地されていると０Ｖであるため、０Ｖと転写材との電位差で画像が散ってしまうのである。特に転写材との吸着力（接触力）が強い場合にはガイド部材上において画像が乱れ易い。

上述した不具合を解消すべく、通紙及び搬送部材に金属粉体とセラミック粉体との複合被膜や体積抵抗値を制御したフッ素樹脂被膜を形成することにより、通紙及び搬送部材表面の電気的特性を制御して転写材の電気的特性が変化する高低湿環境下で安定した転写材の搬送状態を創出する技術が「特許文献１」、「特許文献２」に開示されている。また、ガイド部材の転写材ガイド部表面に弾性シートと離型・高滑性シートとを積層して設け、転写材がガイド部材の転写材ガイド部に衝突する際の衝撃を緩和して定着画像の画質劣化を防止する技術が「特許文献３」に開示されている。さらに、転写材の搬送路上方にガイド部材を設ける技術が「特許文献４」にそれぞれ開示されている。

しかし上述した技術では、通紙及び搬送部材表面の電気的特性を制御して転写材の摩擦帯電によるトナーのチリを防ぐ目的でガイド部材の基材に塗装を施す場合には、加工工程での基材の加工、焼入、加熱乾燥、冷却、塗装、焼成といった多くの工程を必要とし、さらに多層のコーティングを施す場合には、塗料の種類や塗装時間、塗装速度、角度等の様々な条件を必要とし、狙いの電気的特性や機械的特性を得ることができないという問題点がある。
本発明は上述の問題点を解決し、チリ現象の発生を抑制することが可能なガイド部材を備えた定着装置及びこれを用いる画像形成装置の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、転写材上に転写されたトナー像を定着する定着手段を備えた定着装置において、前記転写材を前記定着手段に案内するガイド部材を有し、前記ガイド部材は板金製の基材上に１層以上のコーティング層を有することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の定着装置において、さらに前記コーティング層はフッ素樹脂からなることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の定着装置において、さらに前記コーティング層は前記ガイド部材の先端以外の平面部に設けられていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の定着装置において、さらに前記ガイド部材は少なくとも先端から１〜３ｍｍの部位が板金製であることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１ないし４の何れか１つに記載の定着装置において、さらに前記コーティング層はその層厚が４６μｍ以下であることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、転写材上に転写されたトナー像を定着する定着手段を備えた定着装置において、前記転写材を前記定着手段に案内する板金製の基材を有するガイド部材を備え、前記ガイド部材と前記転写材との摩擦帯電により前記ガイド部材と前記定着手段との間に生じる電界を２．３２×１０^２ｋＶ／ｍ以下に制御することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、転写材上に転写されたトナー像を定着する定着手段を備えた定着装置において、前記転写材を前記定着手段に案内する板金製の基材を有するガイド部材を備え、前記ガイド部材と前記転写材との摩擦帯電により前記ガイド部材の先端に生じる電位を８４０Ｖ以下とすることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、転写材上に転写されたトナー像を定着する定着手段を備えた定着装置において、前記転写材を前記定着手段に案内する板金製の基材上にコーティング層を有するガイド部材を有し、前記ガイド部材と前記転写材との摩擦帯電により前記コーティング層上に生じる電荷量を３．４０×１０^−４Ｃ／ｍ^２以下とすることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、転写材上に転写されたトナー像を定着する定着手段を備えた定着装置において、前記転写材を前記定着手段に案内する板金製の基材上にコーティング層を有するガイド部材を有し、前記ガイド部材の平面部における前記コーティング層の層厚が２０〜５０μｍ以下であることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項９記載の定着装置において、さらに前記基材の表面粗さがＲｚ７５μｍ以下であることを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、請求項９または１０記載の定着装置において、さらに前記コーティング層が有するピンホールの直径が１７０μｍ以下であることを特徴とする。

請求項１２記載の発明は、請求項１ないし１１の何れか１つに記載の定着装置において、さらに前記基材が接地されていることを特徴とする。

請求項１３記載の発明は、請求項１ないし１１の何れか１つに記載の定着装置において、さらに前記基材が抵抗体を介して接地されていることを特徴とする。

請求項１４記載の発明は、請求項１ないし１１の何れか１つに記載の定着装置において、さらに前記基材がバリスタを介して接地されていることを特徴とする。

請求項１５記載の発明は、請求項１ないし１４の何れか１つに記載の定着装置を有する画像形成装置であることを特徴とする。

本発明によれば、ガイド部材の先構成及び先端形状、ガイド部材から定着手段までの電界、ガイド部材上での電位、ガイド部材の材質、ガイド部材の先端部におけるコーティング層の層厚、ガイド部材上の電荷量、ガイド部材の平面部におけるコーティング層の層厚、ガイド部材上のコーティング層に形成されるピンホール径をそれぞれ規定することにより、チリ現象の発生を防止して良好な画像形成を継続的に行うことができる。

本発明の一実施形態を採用した画像形成装置の概略正面図である。 本発明の一実施形態における先端チリを示す概略図である。 本発明の一実施形態におけるピンホールチリを説明する概略図である。 本発明の一実施形態におけるピンホールチリを説明する概略図である。 本発明の一実施形態における基材の表面粗さとチリ現象発生率との関係を示す図である。 本発明の一実施形態におけるピンホール径とコーティング層層厚とピンホールチリとの関係を説明する表である。 本発明の一実施形態に用いられるガイド部材を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に用いられるガイド部材を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に用いられるガイド部材を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に用いられるガイド部材を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に用いられるガイド部材の先端形状を示す概略図である。 本発明の一実施形態に用いられるガイド部材へのフッ素樹脂層の塗布方法を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に用いられるガイド部材のエッジ部における電位と転写材の通紙枚数との関係を示す図である。 本発明の一実施形態に用いられるガイド部材のエッジ部における電位と電界とチリ現象発生との関係を示す表である。 本発明の一実施形態に用いられるガイド部材の配設位置とコーティング層の層厚とチリ現象発生との関係を示す図である。 本発明の一実施形態に用いられるガイド部材の先端からの位置とコーティング層の層厚とを説明する概略図である。 本発明の一実施形態に用いられるガイド部材の先端からの位置とコーティング層の層厚とを説明する概略図である。 本発明の一実施形態に用いられるガイド部材のエッジ部における電位と電界とガイド板位置とチリ現象発生との関係を示す図である。 本発明の一実施形態に用いられるガイド部材の配設位置とコーティング層の層厚とチリ現象発生との関係を示す図である。 本発明の一実施形態におけるガイド部材のコーティング層の層厚と電位と電界とチリ現象発生との関係を示す表である。 本発明の一実施形態におけるガイド部材のコーティング層の層厚及び加速条件を変化させたときの片面通紙時の画像及び両面通紙時の各面の画像評価結果を示す表である。 本発明の一実施形態におけるガイド部材の先端層厚電位の測定を説明する概略図である。 本発明の一実施形態におけるガイド部材の先端層厚電位の測定を説明する概略図である。 本発明の一実施形態におけるガイド部材の先端層厚電位の測定を説明する概略図である。 本発明の一実施形態におけるガイド部材の先端層厚電位の測定を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に用いられる定着手段を示す概略図である。 本発明の一実施形態の変形例に用いられる定着手段を示す概略図である。 本発明の一実施形態におけるガイド部材から定着手段への電界を説明する概略図である。 本発明の一実施形態におけるガイド部材に生じたピンホールを示す拡大写真である。 本発明の一実施形態におけるガイド部材に生じたピンホールを示す拡大写真である。 本発明の一実施形態におけるピンホールがない状態のガイド部材を示す写真である。 本発明の一実施形態におけるピンホールチリを示す写真である。 各紙種における表面抵抗率とチリ現象発生との関係を示すグラフである。

図１は、本発明の一実施形態を適用したフルカラーの画像形成が可能な画像形成装置を示している。この画像形成装置１は、装置本体３の内部に黄色（イエロ）画像を形成する作像装置２Ｙ、赤色（マゼンタ）画像を形成する作像装置２Ｍ、青色（シアン）画像を形成する作像装置２Ｃ、黒色（ブラック）画像を形成する作像装置２Ｋを有しており、各作像装置２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋは装置本体３に設けられた画像形成ステーションに対してそれぞれ着脱自在に構成されている。各作像装置２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの下方には、各作像装置２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋに対してレーザ光を照射する光学ユニット４が配設されている。

各作像装置２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋはそれぞれ同様に構成され、感光体ドラム５、及び感光体ドラム５の周囲に配設された帯電装置６、クリーニング装置７、現像装置８等をそれぞれ有しており、装置本体３に対してそれぞれ感光体ドラム５の軸方向に着脱される。各作像装置２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの上方には、黄色トナーを貯容したトナーボトル２９Ｙ、赤色トナーを貯容したトナーボトル２９Ｍ、青色トナーを貯容したトナーボトル２９Ｃ、黒色トナーを貯容したトナーボトル２９Ｋが配設されており、各トナーボトル２９Ｙ，２９Ｍ，２９Ｃ，２９Ｋ内の各色トナーはそれぞれ対応する現像装置８に供給される。

各作像装置２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの上方には中間転写ユニット９が配設されている。中間転写ユニット９は、中間転写体である転写ベルト１０、転写ベルト１０を走行可能に支持する４個のローラ１１，１２，１３，１４、各感光体ドラム５の表面に形成された各色のトナー像を転写ベルト１０に転写させる各作像装置２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋに対応して設けられた４個の１次転写ローラ１５、転写ベルト１０上に転写されたトナー像を転写材に転写させる２次転写ローラ１６等を有している。２次転写ローラ１６は、図示しない接離機構により転写ベルト１０に対して接離自在となるように構成されている。上述の構成のうち、転写ベルト１０、ローラ１１、２次転写ローラ１６によって転写手段１７が構成されている。なお、転写手段１７としては上述した構成の他、２軸の転写ユニット９を有する構成、転写ベルト１０に代えて転写ローラを用いる構成、２次転写ローラ１６に代えて転写ベルトを用いる構成等、周知の構成を採用可能である。

転写ベルト１０は、ベース層を伸びの少ない材質で構成し、ベース層の表面を平滑性の良好な材質によって覆ったコート層とし、ベース層にコート層を重ねて形成した多層構造を呈している。ベース層の材質としては、例えばフッ素樹脂、ＰＶＤシート、ポリイミド系樹脂等が挙げられる。表面を構成するコート層の材質としては、平滑性の良好な例えばフッ素系樹脂等が挙げられる。また、図示してはいないが転写ベルト１０の縁部には寄り止めとして機能する寄り止めガイドが設けられている。寄り止めガイドは、転写ベルト１０が走行するときに転写材の幅方向に転写ベルト１０が偏倚することを防止するために配設されており、その材質としてはウレタンゴム、シリコーンゴム等の各種ゴム材料が用いられる。

光学ユニット４の下方には給紙ユニット１８が配設されている。給紙ユニット１８は複数の給紙トレイ１９、手差しトレイ２０、レジストローラ対２１等を有しており、各給紙トレイ１９は貯容する転写材をレジストローラ対２１に向けて給紙する給紙ローラ２２を、手差しトレイ２０は載置された転写材をレジストローラ対２１に向けて給紙する給紙ローラ２３をそれぞれ有している。

中間転写ユニット９の右上方には定着装置２４が配設されている。定着装置２４は、内部に熱源を有する定着ローラ２５及び定着ローラ２５に圧接された加圧ローラ２６を有する定着手段３０を有しており、転写手段１７によって転写材上に転写されたトナー像を熱と圧力とによって定着させる。定着装置２４には後述するガイド部材が設けられている。

上述した画像形成装置１における画像形成動作を説明する。先ず、１色目の作像装置２Ｙにおいて感光体ドラム５が帯電装置６によって一様に帯電された後、光学ユニット４から照射されたレーザ光によって感光体ドラム５の表面に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像装置８によって顕像化され、感光体ドラム５の表面に黄色のトナー像が形成される。感光体ドラム５の表面に形成された黄色のトナー像は、１次転写ローラ１５により転写ベルト１０に１次転写される。１次転写後の感光体ドラム５はクリーニング装置７によってクリーニングされ、次の画像形成に備えられる。クリーニング装置７によって回収された残留トナーは、作像装置２Ｙの取り出し方向に配設された図示しない廃トナー回収ボトル内に貯容される。この廃トナー回収ボトルは、満杯時に交換可能となるように装置本体３に対して着脱可能に構成されている。

作像装置２Ｙと同様の画像形成工程が作像装置２Ｍ，２Ｃ，２Ｋにおいてもそれぞれ行われ、各作像装置２Ｍ，２Ｃ，２Ｋに設けられた各感光体ドラム５の表面には各色のトナー像がそれぞれ形成される。形成された各トナー像は、黄色、赤色、青色、黒色の順にそれぞれ重ねられて転写ベルト１０の同一箇所に１次転写される。

一方、給紙ユニット１８からは各給紙トレイ１９の何れかまたは手差しトレイ２０から転写材が１枚分離給送され、この転写材はレジストローラ対２１によって所定のタイミングを取られた後に転写ベルト１０上の１次転写画像と合致するタイミングで転写手段１７に送られる。転写手段１７に送られた転写材は、２次転写ローラ１６によって転写ベルト１０上の１次転写画像を一括して２次転写され、その表面にフルカラーのトナー像を転写される。フルカラーのトナー像が転写された転写材は定着装置２４に送られ、定着装置２４の定着手段３０によってトナー像を定着された後、排出ローラ対２７によって各作像装置２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの上方に設けられた排紙トレイ２８上に排出される。

ここで、本発明の特徴部であるガイド部材について説明する。ガイド部材３１は、図１に示すように転写手段１７と定着装置２４との間であって、転写手段１７によってトナー像が転写された転写材を定着手段３０に案内すべく、定着装置２４の入口側に設けられている。本実施形態では転写紙を縦搬送する構成を採用しているが、転写紙を横搬送する構成であってもよい。また、本実施形態では中間転写システムを採用しているが、直接転写システムを採用してもよい。さらに本実施形態では図１に示すようにガイド部材３１の転写材搬送方向上流側に転写ガイド板３２を設けているが、ガイド部材３１と転写ガイド板３２とを一体とし、１つのガイド部材によって転写の出口ガイドと定着の入口ガイドとを兼用する構成としてもよい。また、以下の説明ではガイド部材として凸形状のものを説明するが、凸部を有していないフラット形状のガイド部材でもよい。

先ず、上述したガイド部材３１を用いることにより発生する、「発明が解決しようとする課題」の欄に示したチリ現象について説明する。このチリ現象において、図２に示すように転写材進行方向側に向かってトナーが散ることで発生する現象が前チリである。転写材がガイド部材先端に強く当たることによりガイド部材が摩擦帯電し、ガイド部材先端部におけるコーティング層の層厚が厚い場合（例えば最大で１４０μｍ程度）には、下式のように表面電位は膜厚に比例することから表面電位が高くなる。
Ｖ＝Ｑｄ／（εＳ）・・・（式１）
Ｖ：ガイド部材上表面電位 ｄ：ガイド部材コーティング層厚 ε：比誘電率 Ｑ：ガイド部材上の電荷量
表面電位が高くなるとガイド部材３１から定着手段３０に向かう進行方向前側への電界が発生し、この電界の影響により転写材上のトナーが前方に散る前チリ（搬送チリ）が発生する。ここで、定着ローラ２５の表面電位は０Ｖ〜４００Ｖであり、ガイド部材３１の表面電位よりも低く、ガイド部材３１と定着ローラ２５との間での電位差が大となり、高い電界が発生している。また、本実施形態におけるプロセス線速は２３０ｍｍ／ｓｅｃ、２次転写電流は単色モード（Ｂｋ等）で３４μＡ、カラーモードで５０μＡである。

また、「背景技術」の欄にも記載したように、２Ｃ画像等の付着量が多い場合には２Ｃチリという不具合現象が発生し易く、これは付着量が多くなると電界や接触力の影響を受け易くなるためである。転写材は、ガイド部材３１とガイド部材３１の平面部（先端部から１〜３ｍｍを除く）において最初に接触するため、接触した時点での電界等の影響を最初に受け易い。前チリが経時で転写材により帯電されたガイド部材先端部の電位上昇（転写材が擦ることでガイド部材の電位が上昇する）による影響を受けたチリ現象であるのに対し、２Ｃチリは接触した瞬間での接触力や電界の影響を受けたチリ現象であるため、前チリが経時で発生するのに対し２Ｃチリは１枚目から発生する。

ガイド部材３１がステンレス製であり接地された状態等では、電位を有する転写材が０Ｖであるガイド部材に接触することでチリ現象が発生し易く、特に付着量が多い場合等に発生し易い。これは、０Ｖであるガイド部材３１に転写材が接触することにより急激な電界の乱れが生じるためである。従って、ガイド部材３１の平面部（先端部から１〜３ｍｍを除く）ではステンレス＋接地の構成ではなく、ある程度の表面電位の維持が可能なコーティング層を設ける必要があり、その最低層厚は２０μｍ程度である必要がある。

次に、ピンホールチリについて説明する。図３に厚いコーティング層を有するガイド部材３１を、図４に薄いコーティング層を有するガイド部材３１をそれぞれ示す。コーティング層が厚い場合にはコーティング層の表面電位が高くなり、表面電位が高い状態でコーティング層にピンホール（欠損穴部；基材まで貫通していることが多い）が存在する（図２９，３０参照；図３１はピンホールなし）と基材とコーティング層との間の電界が強くなり、結果としてピンホール部でのチリ現象（図３２参照）が発生する。また、コーティング層の電位が高く基材の表面粗さが粗い場合には、基材表面の粗い部分が避雷針のように働き電荷のリークが集中する役割を果たし、チリ現象が発生する。この基材の表面粗さとチリ現象（ピンホールチリ、２Ｃチリ、後端チリ）発生率との関係を調査した結果を図５に示す。図５に示すように、基材の表面粗さが十点平均粗さＲｚ７５μｍ以下であればチリ現象の発生率が０であることが判明した。このことから、基材の表面粗さはＲｚ７５μｍ以下である必要がある。

一方、コーティング層が薄い場合には、コーティング層が厚い場合に比してコーティング層の表面電位は低く、図４に示すように基材とコーティング層との間の電界は弱い。従って、基材にまで貫通するピンホールがあったとしてもチリ現象は発生しない。また、ピンホール直径の大きさ及びコーティング層の層厚を変化させた際のチリ発生率の関係を調査した。調査結果を示す図６から明らかなように、ピンホールの直径を１７０μｍ以下、コーティング層の層厚を４０μｍ以下であればチリ現象が発生しないことが判明した。

以下にガイド部材３１の具体例を説明する。ガイド部材３１は、図７に示すように、アルミニウム、ステンレス、鉄等の板金製の基材３３の上面に絶縁性のコーティング層３５を接着させる目的で絶縁性のコーティング層３４を塗装することにより、基材３３とは異なる性質、例えばフッ素樹脂等の特性である電気的絶縁性、非粘着性、耐酸性、摺動性、腐食防止等の特性を付与することができ、異なる性質を有する表面を積層することができる。この例において、基材３３としては防食の目的から表面に亜鉛めっきを施した新日鉄製クロメートフリー電気亜鉛めっき鋼板を用いた。またコーティング層３４としては、導電性、塗装性、コーティング層３５との密着性を考慮し、無機系のものを塗装してもよい。

図８、図９に示すように基材３３は接地されており、上述した電界、電位、電荷量を満たすことによりチリ現象の発生を防止することができる。ガイド部材３１としては、上述の電界、電位、電荷量を満たせるのであれば、図１０に示すように抵抗体３６（あるいはバリスタ）等を介して接地する構成としてもよい。

基材３３の上に形成するコーティング層としては少なくとも１層以上が必要であり、本実施形態では四フッ化エチレン樹脂を用いて２層のフッ素樹脂層であるコーティング層３４，３５を形成している。各コーティング層３４，３５は、先端部を除く平面部の層厚を、コーティング層３４では１０〜２０μｍ、コーティング層３５では２０〜３０μｍ程度に形成し、合計で５０μｍ以下となるように形成している。フッ素樹脂層の抵抗は、絶縁性の抵抗である四フッ化エチレン樹脂で板金の上にコーティング層を形成することで、ガイド部材３１としての抵抗を中抵抗〜高抵抗領域の抵抗とすることができるという利点があり、これに対して先端部の層厚は薄くする必要がある。本実施形態ではコーティング層３４，３５の２層を有する構成を示したが、層厚が薄く電位が低くなり上述した電界、電位、電荷量を得ることができれば１層であってもよい。しかし、先端部の電位を凸部（図１１参照）以外の平面部よりも低くすることが重要である。

本実施形態に使用するコート液は、各コーティング層３４，３５共に三井デュポンフロロケミカル製のテフロン（登録商標）をモデュファイ（変性）して使用している。特にコーティング層３４には基材３３と接着させることも必要であるため、接着成分を追加してモデュファイしている。しかし、所定の電位と層厚とが保てるのであれば、他のフッ素樹脂を用いてもよい。

次に、各コーティング層３３，３４の機能について説明する。フッ素樹脂塗料は、機能で分類するとプライマ（下塗り、本実施形態ではコーティング層３４）とトップコート（上塗り、本実施形態ではコーティング層３５）の２つに分けられる。プライマの成分は接着成分とフッ素樹脂からなり、基材３３とトップコートとを接着する役割を果たす。一方、トップコートはフッ素樹脂そのものからなり、フッ素樹脂の優れた特性を基材３３に付与する。

フッ素樹脂層の塗布方法は、図１２に示すように任意の書き出し位置から矢印Ｃで示す経路で塗布し、書き出し位置ｘ、超過距離ｙ、ピッチ等は任意に設定可能である。ただしコーティング層の表面に亀裂が生じないように塗布する必要がある。また、コーティング層の乾燥時に発生するボイド等にも注意を要し、表面にピンホールのような欠陥が生じないように塗布速度を管理する必要もある。例えば、塗布速度５０ｍｍ／ｓｅｃ〜１００ｍｍ／ｓｅｃ、塗装ガンと基材３３との距離３０〜１２０ｍｍ、エア圧０．１〜０，４ＭＰａ等に設定すればよい。また、クラックやボイド等の発生がなく基材３３との接着に問題がなければ１層塗りであってもよい。ガイド板３１の加工工程は、基材３３の加工、空焼き、１層塗装、乾燥、２層塗装、乾燥、焼成の順に行う。焼成温度は使用するフッ素樹脂により異なるが、概ね２００〜３００℃に設定して焼成する。

本実施形態に示したガイド部材３１では板金製の基材３３上にフッ素樹脂からなるコーティング層３４，３５を設けており、「特許文献２」に開示されたモールド樹脂の上にフッ素樹脂を被膜したものとはその構成が異なり、「特許文献２」に開示された構成では経時（１００枚以上）において電荷が溜まり帯電されてしまうという問題点がある。また、「特許文献２」の段落番号「００１８」には「保持力が強まる。」という記載があり、さらに「表面の電荷を弊害なく緩和させることができる」旨の記載があるが、これは転写紙１枚の場合であって例えば１００枚以上の転写紙が通紙された場合にはガイド板はモールド樹脂のために帯電されてしまう。これに対して本実施形態で示したガイド部材３１では板金＋フッ素樹脂の構成であるため、経時（例えば１００以上）での通紙時においてもガイド部材３１が帯電することはなく、安定した帯電状態に制御させることが可能である。また、「特許文献４」に開示された案内部材は転写紙搬送路の上側にあり、本実施形態で示した転写紙搬送経路の下側に設けられた（転写紙が接触しながら搬送される）ガイド部材３１とは構成が異なっている。

図１３は、転写材の通紙枚数とガイド部材３１のエッジ部における電位との関係を調査した実験結果を示している。図１３に示すように、エッジ部における電位が２ｋＶまで上昇するとチリ現象が発生した。また、１６０枚ほど通紙しても６００Ｖまでしか上昇しない状態であればチリ現象は発生しなかった。このことから、ガイド部材３１のエッジ部における電位を６００Ｖ以下とすることによりチリ現象は発生しないことが判明した。さらに実験を継続してチリ現象が発生しない範囲を絞ったところ、図１４に示す結果が得られた。図１４に示すように、最終的にはガイド部材３１のエッジ部における電位を８４４Ｖ以下とすることによりチリ現象は発生しないことが判明した。

図１４におけるガイド部材３１の先端と定着手段３０との距離は３．６４ｍｍであり、このときの電界は８４４Ｖ／３．６４ｍｍ＝２．３２×１０^２ｋＶ／ｍとなり、少なくとも電界が２．３２×１０^２ｋＶ／ｍ以下であればチリ現象は発生しない。一方、ガイド部材３１のエッジ部における電位が９５１Ｖのときの電界は９５１Ｖ／３．６４ｍｍ＝２．６１×１０^２ｋＶ／ｍとなり、このレベルの電界となるとチリ現象が発生する。

また、図１４の最下段に記載したようにガイド部材３１の位置を上記条件よりも３ｍｍ下げてガイド部材３１の先端と定着手段３０との距離を６．０４ｍｍとすると、３．３１×１０^２ｋＶ／ｍの電界でもチリ現象の発生は△レベル（ラインからのはみ出しが１ｍｍ程度）のチリが２０枚中１〜２枚発生し、完璧とは言えなかった。この条件においてチリが完全に発生しない電界は、図１８に示すように少なくとも２．３２×１０^２ｋＶ／ｍ以下とする必要がある。さらにガイド部材３１の保持電荷量は、ガイド部材３１上の電位−８４０Ｖ、真空誘電率８．８５×１０^−１２、フッ素樹脂の比誘電率２．１、層厚４６μｍのときにコーティング層３５上の帯電量Ｑ＝εε０・Ｓ・Ｖ／ｄから、３．４０×１０^−４Ｃ／ｍ^２以下であれば異常放電は発生しない。

ガイド部材３１のエッジ部におけるコーティング層の層厚は、図１５に示すようにガイド部材３１の先端部の位置「５」（図１２に示す丸５で示す位置；端部から２〜３ｍｍ付近）における層厚が５０μｍ以上の場合にチリ現象が発生している。図１５に示すように位置「５」における層厚が４６μｍ以下であればチリ現象は発生しない。図１５における凸部は図１２におけるガイド部材３１の凸部を、凹部は図１２におけるガイド部材３１の凹部をそれぞれ示している。コーティング層の層厚が４６μｍ以下である範囲は、図１６に符号ｂで示す範囲あるいは図１７に符号ｘで示す範囲である１〜３ｍｍ程度の範囲である必要がある。また、図１６に符号ｃで示す部位あるいは図１７に符号ｔ２で示す部位にはコーティングをしてもしなくてもよく、コーティングをしない状態で実機にて通紙実験を実施した結果、特に大きな問題は発生しなかった。

上述したようにガイド部材３１のエッジ部におけるコーティング層の層厚は４６μｍ以下とする構成が望ましいが、エッジ部（ガイド部材３１の定着手段側先端部）のみであれば層厚が０μｍであるコーティング層を有さない構成としてもよい。つまり、電位が上昇しないのであれば塗装しない構成のガイド部材を用いてもよく、エッジ部におけるコーティング層の層厚は０〜４６μｍでよい。エッジ部の層厚が０μｍのときのチリのデータを図１９に示す。このとき層厚が０μｍである範囲は、先端エッジ部から３〜４ｍｍ程度（図１６に符号ｂで示す範囲あるいは図１７に符号ｘで示す範囲が３〜４ｍｍであるサンプルを使用した）である。

図２０は、図１３に示した実験よりもさらに詳細な実験を行った結果を示している。この実験は、コーティング層の層厚、電位、電界、チリ現象の発生の有無を調査しており、各条件とも１６０枚通紙後のデータである。図２０に示す結果から、電界が２．３２×１０^２ｋＶ／ｍ以下、ガイド部材３１の表面電位が８４４Ｖ以下、コーティング層の層厚が４６μｍ以下であればチリ現象が発生しないことが判明した。このときのガイド部材３１におけるコーティング層の層厚分布は、図１６に示すようにフラットな分布であっても図１７に示すように先端に近付くに連れて薄くなるように傾斜した分布であってもよい。

図２１は、ガイド部材３１のコーティング層の層厚を４０μｍとした場合と８０μとした場合との比較試験結果及び機械側の条件としてチリ現象が発生し易い加速条件としたときのデータを示しており、条件として片面通紙時の画像、両面通紙時の１面、２面の画像評価結果を示している。９種類のチャートを通紙し、各チャート２０枚ずつ通紙した中で、○は良好、×は図２に示した程度のチリが５〜１０枚程度発生、△は図２に示したようなラインから１ｍｍ程度はみ出たほとんど軽微な程度のチリが１〜２枚程度発生していることを示している。図２１に示す結果から明らかなように、デフォルト条件であればチャートＡの両面時に１箇所のみ△が見られたが、他のチャートでは問題ない状況であった（なお、各チャートについては敢えて記載しないが、チャートＡはライン画像のみのチャートであり、チリ現象に対しては加速条件的なチャートである）。

上記実験において、コーティング層の層厚は渦電流式の膜厚計（ケット化学社製ＬＺ−２００）を使用して測定している。測定時には板金のガイド部材の厚みを加味して計測器の校正を行っている。例えばガイド部材先端部では板金の厚みが薄く平面部では厚いため、それぞれの厚みに応じて校正して測定している。

先端層厚電位の測定は、図２２、図２３、図２４、図２５に示すように、ガイド部材の先端部から２〜３ｍｍの位置に５ｍｍ角プローブ（測定器）を設置してトレック表面電位計により電位を測定した。測定器として５ｍｍ角プローブを用いているのでガイド部材の先端エッジ部における微小な電位を測定でき、また通常のプローブとは異なり定着手段近傍の領域まで測定可能である。

本実施形態に用いられる定着手段３０を図２６に、また定着手段３０に代えて用いられ定着ベルトを用いる定着手段３７を図２７にそれぞれ示す。定着手段３０において定着ローラ２５は非導電体であり表面層に発泡シリコーンゴムを使用している。加圧ローラ２６はローラ材質の中間層（ゴム層）に非導電体であるシリコーンゴムを有し、表面層には導電体であるＰＦＡチューブを有しており、表面抵抗率は１０^６台以下に構成されている。定着手段３７において定着ベルトはその表面材質がＰＦＡであり、ゴム層である中間層の材質はシリコーンゴム、基材にはポリイミドを使用している。

上述の構成より定着ローラ２５は非導電系でありその表面電位は０〜−数百（４００程度）Ｖ程度の範囲内にある。加圧ローラ２６は導電タイプであるためその表面電位はほぼ０Ｖ付近である。以上のような電位であることから、上述したようにガイド部材３１の電位が高い場合には、図２８に示すようにガイド部材３１から定着ローラ２５側への電界が生じている。

上述した構成により、本発明によればガイド部材の先構成及び先端形状、ガイド部材から定着手段までの電界、ガイド部材上での電位、ガイド部材の材質、ガイド部材の先端部におけるコーティング層の層厚、ガイド部材上の電荷量、ガイド部材の平面部におけるコーティング層の層厚、ガイド部材上のコーティング層に形成されるピンホール径をそれぞれ規定することにより、チリ現象の発生を防止して良好な画像形成を継続的に行うことができる。

上記実施形態では、画像形成装置としてカラー複写装置を用いた例を示したが、本発明が適用可能な画像形成装置はこれに限定されず、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、これらの複合機等の他の画像形成装置にも本発明は適用可能である。

１ 画像形成装置
２４ 定着装置
３０，３７ 定着手段
３１ ガイド部材
３３ 基材
３４，３５ コーティング層
３６ 抵抗体

特開平４−１６４４２号公報 特開２００８−１５２１２６号公報 特開２００７−１３３０４６号公報 特開平８−１５２７９４号公報

請求項１記載の発明は、転写手段により転写材上に転写されたトナー像を定着する定着手段を備えた定着装置において、前記転写材を前記定着手段に案内するガイド部材を有し、前記ガイド部材は板金製の基材上に１層以上のコーティング層を有し、該コーティング層はその厚みが前記転写手段側から前記定着手段側に向けて徐々に薄く形成されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の定着装置において、さらに前記ガイド部材と前記転写材との摩擦帯電により前記ガイド部材と前記定着手段との間に生じる電界を２．３２×１０ ^２ ｋＶ／ｍ以下とすることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の定着装置において、さらに前記ガイド部材と前記転写材との摩擦帯電により前記ガイド部材の先端に生じる電位を８４０Ｖ以下とすることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の定着装置において、さらに前記ガイド部材と前記転写材との摩擦帯電により前記コーティング層上に生じる電荷量を３．４０×１０ ^−４ Ｃｍ ^２ 以下とすることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の定着装置において、さらに前記ガイド部材の平面部における前記コーティング層の層厚が２０〜５０μｍであることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１ないし５の何れか一つに記載の定着装置において、さらに前記ガイド部材はその前記定着側端部が凸形状となるように形成されていることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか一つに記載の定着装置において、さらに前記ガイド部材は少なくとも先端から１〜３ｍｍの部位が板金製であることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項１ないし７の何れか一つに記載の定着装置において、さらに前記コーティング層はその層厚が４６μｍ以下であることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項１ないし８の何れか一つに記載の定着装置を有する画像形成装置であることを特徴とする。

基材３３の上に形成するコーティング層としては少なくとも１層以上が必要であり、本実施形態では四フッ化エチレン樹脂を用いて２層のフッ素樹脂層であるコーティング層３４，３５を形成している。各コーティング層３４，３５は、先端部を除く平面部の層厚を、コーティング層３４では１０〜２０μｍ、コーティング層３５では２０〜３０μｍ程度に形成し、合計で５０μｍ以下となるように形成している。フッ素樹脂層の抵抗は、絶縁性の抵抗である四フッ化エチレン樹脂で板金の上にコーティング層を形成することで、ガイド部材３１としての抵抗を中抵抗〜高抵抗領域の抵抗とすることができるという利点があり、これに対して先端部の層厚は薄くする必要がある。本実施形態ではコーティング層３４，３５の２層を有する構成を示したが、層厚が薄く電位が低くなり上述した電界、電位、電荷量を得ることができれば１層であってもよい。しかし、先端部の電位を凸部３１ａ（図１１参照）以外の平面部よりも低くすることが重要である。

Claims (15)

1. 転写材上に転写されたトナー像を定着する定着手段を備えた定着装置において、
   前記転写材を前記定着手段に案内するガイド部材を有し、前記ガイド部材は板金製の基材上に１層以上のコーティング層を有することを特徴とする定着装置。
2. 請求項１記載の定着装置において、
   前記コーティング層はフッ素樹脂からなることを特徴とする定着装置。
3. 請求項１または２記載の定着装置において、
   前記コーティング層は前記ガイド部材の先端以外の平面部に設けられていることを特徴とする定着装置。
4. 請求項３記載の定着装置において、
   前記ガイド部材は少なくとも先端から１〜３ｍｍの部位が板金製であることを特徴とする定着装置。
5. 請求項１ないし４の何れか１つに記載の定着装置において、
   前記コーティング層はその層厚が４６μｍ以下であることを特徴とする定着装置。
6. 転写材上に転写されたトナー像を定着する定着手段を備えた定着装置において、
   前記転写材を前記定着手段に案内する板金製の基材を有するガイド部材を備え、前記ガイド部材と前記転写材との摩擦帯電により前記ガイド部材と前記定着手段との間に生じる電界を２．３２×１０^２ｋＶ／ｍ以下に制御することを特徴とする定着装置。
7. 転写材上に転写されたトナー像を定着する定着手段を備えた定着装置において、
   前記転写材を前記定着手段に案内する板金製の基材を有するガイド部材を備え、前記ガイド部材と前記転写材との摩擦帯電により前記ガイド部材の先端に生じる電位を８４０Ｖ以下とすることを特徴とする定着装置。
8. 転写材上に転写されたトナー像を定着する定着手段を備えた定着装置において、
   前記転写材を前記定着手段に案内する板金製の基材上にコーティング層を有するガイド部材を有し、前記ガイド部材と前記転写材との摩擦帯電により前記コーティング層上に生じる電荷量を３．４０×１０^−４Ｃ／ｍ^２以下とすることを特徴とする定着装置。
9. 転写材上に転写されたトナー像を定着する定着手段を備えた定着装置において、
   前記転写材を前記定着手段に案内する板金製の基材上にコーティング層を有するガイド部材を有し、前記ガイド部材の平面部における前記コーティング層の層厚が２０〜５０μｍ以下であることを特徴とする定着装置。
10. 請求項９記載の定着装置において、
    前記基材の表面粗さがＲｚ７５μｍ以下であることを特徴とする定着装置。
11. 請求項９または１０記載の定着装置において、
    前記コーティング層が有するピンホールの直径が１７０μｍ以下であることを特徴とする定着装置。
12. 請求項１ないし１１の何れか１つに記載の定着装置において、
    前記基材が接地されていることを特徴とする定着装置。
13. 請求項１ないし１１の何れか１つに記載の定着装置において、
    前記基材が抵抗体を介して接地されていることを特徴とする定着装置。
14. 請求項１ないし１１の何れか１つに記載の定着装置において、
    前記基材がバリスタを介して接地されていることを特徴とする定着装置。
15. 請求項１ないし１４の何れか１つに記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。

Images