JP3184749B2 - 熱定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱定着する方式
の画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、転写材上にトナー像を転写し、こ
れを加熱定着させて永久画像を得る画像形成装置におい
て、使用される定着装置は図７に示すような構造となっ
ている。図７において１は定着ローラーであり、一例と
して、アルミニウムや鉄などの芯金１１上にPFA、PTFE
等の離型性樹脂層１２を設け、また、内部はヒーター４
によって加熱されるようになっている。定着ローラー１
の温度は、該定着ローラー１に当接される温度検知素子
３によって、該定着ローラー１の表面温度として検出さ
れ、温度制御回路（不図示）によってヒーター４を断続
的に作動させることで、上記表面温度は所定の温度に制
御される。クリーニング手段を有する定着装置はこの温
度検知素子を通紙域内に設置することが可能であるが、
クリーニング手段を持たない定着装置においては画像汚
れを避けるために非画像域に設置することが一般的であ
る。

【０００３】一方、２は上記定着ローラー１に圧接回転
する加圧ローラーであり、一例として、アルミニウムや
鉄等の金属芯金１３上に、耐熱性を有しかつ硬度の低い
シリコーンゴムやシリコーンスポンジ等の弾性層１４を
設け、その表面にPFA、PTFE等の離型性の高い樹脂によ
る被覆層１５を有した構造をなしている。

【０００４】また、トナー像Ｔを担持した転写材Ｐは、
入口ガイド６によって定着ローラー１と加圧ローラー２
の間のニップ部に導かれ、加熱かつ加圧されることで定
着される。この入口ガイド６はＰＢＴ等の抵抗制御材
（１０⁸から１０¹⁰Ω）で作るか、もしくはステンレス
等の金属でガイド面を構成し、定着フレームとの接点に
前記抵抗制御材を用いることが一般的である。これは、
絶縁物等で入口ガイドを形成すると、転写材との摺擦に
よりガイド面が帯電し、トナーの飛び散り等の弊害が生
じるためである。また、転写材Ｐがニップ部を通過する
ときにシワが発生しないように、前記定着ローラー１及
び加圧ローラー２の長手方向に適正な逆クラウン形状を
付けるとともに、入口ガイド６により定着ニップへの侵
入位置を適正化することが一般的に行われている。定着
ローラー１と加圧ローラー２によって加熱、加圧され
て、トナー像Ｔが定着された転写材Ｐは分離爪５によっ
て定着ローラーから剥離され、不図示の搬送経路を通り
機外へ排出される。一般に分離爪５は表面のトナーの付
着を防止するため、離型性の優れるＰＦＡやＰＴＦＥ等
のフッ素樹脂をコーティングされたものを使用してい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】クリーング手段を持た
ない定着装置を構成する場合、定着ローラー１上には未
定着トナー、あるいはオフセットトナー等が付着し、温
度検知素子３や分離爪５のように定着ローラーに当接す
る部材にそのトナーが堆積する。そして、ある程度堆積
したトナーは、温度検知素子３や分離爪５から定着ロー
ラーへと転移し、転写材Ｐ上に汚れトナーとして再付着
する。分離爪５から定着ローラー１への転移は、朝一や
スタンバイからの起動時、つまり定着ローラー１が動き
始めるときに生じ易い現象であり、定着ローラー１に転
移したトナーは転写材が通過するときに転写材に再転移
される。温度検知素子３に関しては前述のように非画像
域に設置することでトナーの付着や転写材Ｐの汚れを防
止することが可能であるが、分離爪５については画像域
に当接させる必要があるため、分離爪の定着ローラー当
接部にトナーが付着堆積しにくい対策が取られている。
その手段として、分離爪表層はＰＦＡやＰＴＦＥ等の離
型性の優れるフッ素樹脂材料でコーティング（絶縁コー
ティング１６）されている。一般にフッ素樹脂は電気絶
縁性に優れており、それゆえに摩擦や摺擦により帯電し
易い特性を示す。例えば、定着ローラー表層１２と分離
爪表層が共にＰＦＡである場合、摺擦による摩擦帯電に
より分子量の小さい方がマイナスに帯電する傾向があ
る。よって、定着ローラー１側はプラス側に帯電するこ
とになり、定着ローラー１上の分離爪５の当接部分はマ
イナス帯電しているトナーが付着し易い状態となる。つ
まり、分離爪５の定着ローラー当接部分はトナーを付着
し易い状態に帯電され、付着してきたトナーを分離爪５
でかき取るような電位関係になっている。よって、現状
のコーティングでは定着ローラーに付着してくるトナー
量を減らすことはできないため、分離爪５の離型性を上
げるだけでは分離爪先端部分に付着堆積するトナーを減
らす効果が不十分であり、転写材へ再付着されるトナー
汚れを減らすことができない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、定着ローラと、定着ローラと共にニップを形成す
る加圧ローラと、定着ローラに接触しており定着ローラ
から転写材を剥離するための転写材剥離手段と、を有
し、転写材にトナー像を加熱定着する熱定着装置におい
て、前記転写材剥離手段の前記定着ローラと対向する面
が表面抵抗１０⁸Ω以下のフッ素樹脂で形成されてお
り、転写材搬送側の面のうち少なくとも前記定着ローラ
との接触端から外れた領域が表面抵抗１０¹⁴Ω以上のフ
ッ素樹脂で形成されていることを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の参考例とし
て、図１に定着装置の断面図を示す。ヒーター４は７５
０Ｗの定格電力でる。定着ローラー１はアルミニウムを
芯金１１とする直径４０ｍｍ、厚さ３．０ｍｍのローラ
ーであり、表層にはＰＦＡの離型層１２を被覆してい
る。加圧ローラー２はステンレス芯金１３上にシリコー
ンスポンジの弾性層１４、表層にＰＦＡの離型層１５を
有し、直径３０ｍｍ、製品硬度５０゜の物を用いてお
り、２００Ｎの加圧力をかけることで定着ローラーとの
間に５．０ｍｍのニップ幅を作ることができる。温度検
知素子は画像域外に設置しているため、温度検知素子へ
のトナー付着がなく、クリーニング手段を不要としてい
る。

【０００８】分離爪５に関しては 、図１の斜線部（通
常表面抵抗１０¹⁴Ω以上のＰＦＡコーティング）は、カ
ーボン等の導電材を分散させた表面抵抗１０⁸Ω以下の
ＰＦＡコーティング１７を行う。これにより、分離爪先
端と定着ローラーとの摩擦帯電はなくなり、分離爪当接
部分へのトナー付着量も減少するため、分離爪へのトナ
ーの堆積、および記録材である転写材へのトナーの再付
着も防止できる。

【０００９】（実験例）図１に示す定着装置を備えた画
像形成装置を用いて、分離爪のコーティングとトナーの
付着量を比較した。この画像形成装置はＡ４横送りで２
０枚／分のスピードでプリント可能であり、４％の印字
率で連続プリントを行った。プリント方法は500枚連続
プリント毎に５分間の休止時間を入れて、休止直後の紙
の汚れレベルを表１に示す。レベルの比較は500枚、100
0枚、10000枚、100000枚で行った。表１に示すように、
コーティングが１０⁸Ω以下の場合、プリント枚数によ
る付着トナーのレベルはほとんど増加しないのに対し
て、１０¹⁴Ω以上の場合はプリント枚数が増加するにつ
れて急激にレベルが悪化した。これは、数万枚通紙後に
トナーが付着し易い状態となり、連続プリント時に溜ま
ったトナーが再起同時に転写材に再付着するものであ
る。つまり、後者のコーティング１６は分離爪先端に付
着したトナーが核となり雪だるま式に付着量が増加する
のに対し、前者のコーティング１７は先端の付着トナー
が増加するスピードが極めて遅くなる特徴がある。これ
は、先端に付着する量が少なくなるため、転写材への再
付着量も少なく、先端部に残るトナーも少ないためであ
る。この対策は通常のコーティング材の材料を変更する
だけなので、塗工工程を変更することがなく安価に対応
できる。

【００１０】

【表１】

【００１１】図２の排紙ローラー対７による転写材Ｐの
引っ張り方向が分離爪５に対して角度をとれない場合の
実施の形態を示す。分離爪５により分離された転写材
は、転写材後端が定着ニップを抜けた後、分離爪５に沿
うように排出される。このとき、転写材Ｐが持っている
電荷が分離爪５のコーティングを通して定着ローラー表
面に移動し、帯電防止目的のコーティングが逆に帯電を
助長させる働きをすることになる。

【００１２】こういう場合は、分離爪の通紙域側をのコ
ーティングを無くすとよいが、コーティングが定着ロー
ラー１側のみに行われ、通紙域側にコーティングがなさ
れない場合、先端部の通紙域側にトナーＴ’が付着する
（図３）。そのため、転写材Ｐが分離爪５により剥離さ
れるときに分離爪５の先端に付着したトナーが転写材に
付着し汚れとなるばかりか、転写材Ｐが付着トナーに引
っかかりジャムとなる等の弊害が生じる。そこで、分離
爪先端部分のコーティング領域を変えて通紙テストを行
った結果、通紙側に３ｍｍ以上コーティング領域があれ
ばトナーの付着状態が良好であった。また、コーティン
グ領域広すぎる場合は前述のような弊害が生じる為、分
離爪先端に３ｍｍ以上でできるだけ小さい範囲にコーテ
ィングを行う分離爪の製造方法が必要である。これによ
り分離爪先端部のトナー付着と分離爪を介して定着ロー
ラーに電荷が移動することを防止する。図４に示すよう
にコーティング材１７のスプレー領域にマスキングをか
けると図５に示すようなコーティング状態となる。ここ
で、スプレー塗工によるコーティング領域の端部はグラ
デーションのかかったような仕上がりとなるため、離型
性を十分に発揮できる領域はコーティング材の表面抵抗
が１０⁸Ω以下を満足できる領域となる。つまり、この
コーティング塗布領域が３ｍｍ以上あれば良く、逆にこ
の抵抗値よりも高い場合はコーティング材が十分に塗布
されていないため、本来コーティング材の持つ離型性を
発揮することはできない。また、直線的に塗り分けられ
る場合はその境界からの距離が３ｍｍ以上あれば良いの
はもちろんである。

【００１３】また、分離爪５の基材そのものを表面抵抗
１０¹⁴Ω以上のフッ素樹脂により形成する場合、図３に
示すように定着ローラーと接触する面側のみに表面抵抗
が１０⁸以下となるフッ素樹脂をコーティングしても良
い。

【００１４】分離爪５を介して転写材Ｐから定着ローラ
ー１への電荷の移動を防止するための別の手段として、
図６に示すように転写材搬送側を表面抵抗１０¹⁴Ω以上
の絶縁性のコーティング１６を行うことで解決される。
これにより、排出される転写材Ｐと分離爪５の搬送面の
摺擦によるトナーの付着をほぼなくすことが可能とな
る。

【００１５】また、分離爪５の基材を表面抵抗が１０⁸
Ω以下となるフッ素樹脂で形成する場合、転写材搬送側
の面にのみ表面抵抗が１０¹⁴Ω以上となるフッ素樹脂を
コーティングしても良い。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、転写材剥離手段の定着
ローラと対向する面が表面抵抗１０⁸Ω以下のフッ素樹
脂で形成されており、転写材搬送側の面のうち少なくと
も定着ローラとの接触端から外れた領域が表面抵抗１０
¹⁴Ω以上のフッ素樹脂で形成されているので、定着ロー
ラへのトナー付着防止効果を向上させることができる。

【００１７】

【００１８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の参考例の定着器の構成図。

【図２】転写材の排紙方向が分離爪に近い場合の定着機
の構成図。

【図３】図２の分離爪の通紙域側のコーティングをなく
した場合の分離爪先端のトナー付着の状態を示す図。

【図４】分離爪先端の通紙域側コーティングを先端３ｍ
ｍ以上を残してマスキングを行いスプレー塗工する場合
の製造方法を示す図。

【図５】図４の製造方法によりコーティングされた分離
爪先端のコーティング状態を示す図。

【図６】分離爪の定着ローラー側を１０⁸Ω以下のコー
ティング、通紙域側を１０¹⁴Ω以上のコーティングをす
る場合の製造方法を示す図。

【図７】従来の定着器の構成図。

【符号の説明】

１ 定着ローラー ２ 加圧ローラー ３ 温度検知素子 ４ ヒーター ５ 分離爪 ６ 定着入口ガイド Ｐ 転写材 Ｔ トナー １６ １０¹⁴Ω以上のフッ素樹脂コーティング １７ １０⁸Ω以下のフッ素樹脂コーティング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定着ローラと、定着ローラと共にニップ
   を形成する加圧ローラと、定着ローラに接触しており定
   着ローラから転写材を剥離するための転写材剥離手段
   と、を有し、転写材にトナー像を加熱定着する熱定着装
   置において、 前記転写材剥離手段の前記定着ローラと対向する面が表
   面抵抗１０⁸Ω以下のフッ素樹脂で形成されており、転
   写材搬送側の面のうち少なくとも前記定着ローラとの接
   触端から外れた領域が表面抵抗１０¹⁴Ω以上のフッ素樹
   脂で形成されていることを特徴とする熱定着装置。
2. 【請求項２】 前記転写材剥離手段の転写材搬送側の面
   のうち、前記定着ローラとの接触端側は表面抵抗１０⁸
   Ω以下のフッ素樹脂で形成されていることを特徴とする
   請求項１記載の熱定着装置。
3. 【請求項３】 前記転写材剥離手段の転写材搬送側の面
   の表面抵抗１０⁸Ω以下のフッ素樹脂部分は転写材搬送
   方向に少なくとも３ｍｍ以上あることを特徴とする請求
   項１記載の熱定着装置。