JP4974069B2 - Recording material separating member of fixing device - Google Patents
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Description
本発明は、複写機やプリンター等の画像形成装置等のトナー定着装置に好適に用いられる定着ローラーや定着ベルト等の定着部材から記録材(定着体)を分離させるための記録材分離部材関するものである。 The present invention relates to a recording material separating member for separating a recording material (fixing member) from a fixing member such as a fixing roller or a fixing belt which is preferably used in a toner fixing device such as an image forming apparatus such as a copying machine or a printer. It is.
従来、トナー定着装置には、定着ローラー等の定着部材から記録材(定着体)を分離するために分離爪が用いられているが、このような分離爪を用いたトナー定着装置においては、局部的な加圧による定着ローラー等の定着部材の寿命低下が懸念されている。それを考慮し、分離爪に代わり板状の記録材分離部材が使われ、定着ローラー等の定着部材に対し近接配置、または線接触させて寿命低下を防ぐ提案がなされている。 Conventionally, in a toner fixing device, a separation claw is used to separate a recording material (fixing member) from a fixing member such as a fixing roller. In a toner fixing device using such a separation claw, a local part is used. There is a concern that the life of a fixing member such as a fixing roller may be shortened due to a constant pressure. In view of this, a plate-shaped recording material separating member is used instead of the separating claw, and a proposal has been made to prevent the life from being shortened by being arranged close to or in line contact with a fixing member such as a fixing roller.
具体的に、板状の分離部材として、0.05mm以上の厚みのプラスチックシートを金属板に固定させた装置が提案されている(特許文献1参照)。しかしながら、この提案のように、プラスチックシートのみでは剛性が低く記録材の分離機能の低下が懸念される。 Specifically, an apparatus in which a plastic sheet having a thickness of 0.05 mm or more is fixed to a metal plate as a plate-like separating member has been proposed (see Patent Document 1). However, as in this proposal, the plastic sheet alone has low rigidity and there is a concern that the recording material separation function may be lowered.
また、別の板状の分離部材として、金属板にフッ素樹脂フィルムを貼り付けた分離部材が提案されている(特許文献2参照)。しかしながら、この提案では、金属板にフッ素樹脂フィルムを異物を除き、皺なく貼り付けることは難しく歩留まりが悪く、また接着剤の厚みコントロールが難しくトナーの非粘着性が低下が課題である。 As another plate-like separation member, a separation member in which a fluororesin film is attached to a metal plate has been proposed (see Patent Document 2). However, in this proposal, it is difficult to apply a fluororesin film to a metal plate without removing foreign matter, and the yield is difficult, and the thickness of the adhesive is difficult to control, and the non-adhesiveness of the toner is reduced.
また、別の板状の分離部材として、金属の芯材にエラストマー層を成形し、その表面にフッ素樹脂フィルムが形成されている分離部材が提案されてる(特許文献3参照)。しかしながら、この提案でも、特許文献2の提案と同様にフィルムの貼り付けの歩留まりとエラストマー層の厚みコントロールの難しさによるトナーの非粘着性の低下に問題がある。
本発明の目的は、複写機や画像形成装置等の定着装置に用いられる板状の記録材分離部材において、耐熱性と非トナー付着性に優れ、耐久性の良い定着装置の記録材分離部材を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a recording material separating member for a fixing device that is excellent in heat resistance and non-toner adhesion and has excellent durability in a plate-shaped recording material separating member used in a fixing device such as a copying machine or an image forming apparatus. It is to provide.
本発明の定着装置の記録材分離部材は、定着装置における記録材を定着部材から分離させるための板状の分離部材であって、該分離部材は、芯材の表面に溶融したフッ素樹脂が成形にて固定され一体化されてなるものであり、分離部材の表面がフッ素樹脂であって、分離部材には被覆層が存在しない。 The recording material separating member of the fixing device of the present invention is a plate-shaped separating member for separating the recording material in the fixing device from the fixing member, and the separating member is formed of a fluororesin melted on the surface of the core material. der which fixed are integral at is, the surface of the separating member is a fluororesin, the separating member does not exist covering layer.
本発明の定着装置の記録材分離部材の好ましい態様によれば、前記の芯材には溶融させたフッ素樹脂が流入して固化して固定するための穴または溝または凹凸が形成されており、そして前記の芯材は、金属材料、プラスチック材料ガラス材料で構成されている。 According to a preferred aspect of the recording material separating member of the fixing device of the present invention, the core material is formed with holes, grooves or irregularities for allowing the molten fluororesin to flow and solidify and fix , And the said core material is comprised with the metal material and the plastic material glass material.
また、本発明の定着装置の記録材分離部材の好ましい態様によれば、前記の芯材は、記録材を分離する側の厚みを肉薄に形成した形状のものである。 According to a preferred aspect of the recording material separating member of the fixing device of the present invention, the core material has a shape in which the thickness on the side for separating the recording material is thin.
また、本発明の定着装置の記録材分離部材の好ましい態様によれば、前記のフッ素樹脂は、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体またはテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体である。 According to a preferred aspect of the recording material separating member of the fixing device of the present invention, the fluororesin is a tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer. It is a polymer or a tetrafluoroethylene-ethylene copolymer.
本発明の定着装置の記録材分離部材は、芯材に溶融したフッ素樹脂を直接成形にて固定するものであるため、芯材の選定により必要な剛性を得ることができる。芯材にフッ素樹脂を直接成形することから、フッ素樹脂の特性により、耐熱性およびトナーの非粘着性という両方の目的を達成することができる。また、芯材にフッ素樹脂を直接成形し寸法精度を管理できることから、従来の事例のような分離機能部分に接着剤やエラストマー厚みの不均一によるトナーの非粘着性の低下を防止することができる。さらに、成形されるフッ素樹脂の形状については自由度があるため、記録材との磨耗による耐久性にも優れている。 Since the recording material separating member of the fixing device of the present invention fixes the fluororesin melted to the core material by direct molding, the necessary rigidity can be obtained by selecting the core material. Since the fluororesin is directly molded on the core material, both the heat resistance and the non-adhesiveness of the toner can be achieved depending on the characteristics of the fluororesin. In addition, since fluororesin can be directly molded on the core material and the dimensional accuracy can be controlled, it is possible to prevent a decrease in non-tackiness of the toner due to uneven thickness of the adhesive or elastomer at the separation function portion as in the conventional case. . Furthermore, since the shape of the molded fluororesin has a degree of freedom, it is excellent in durability due to abrasion with the recording material.
本発明の記録材分離部材は、定着ローラー等の定着部材に近接または接触する部分が所定厚みのフッ素樹脂で覆われている構造となっているので、記録材の分離性能と高温耐久性および非トナー付着性を兼ね備えている。また、記録材との接触による磨耗に対しても成形されるフッ素樹脂の形状にて耐久性を持たせられる。芯材として、金属等の剛性を有する素材を選択することにより、分離部材自体に剛性を持たせることができ、長期の高温条件下においても剛性を維持することが可能で耐久性を備えている。 The recording material separating member of the present invention has a structure in which a portion close to or in contact with a fixing member such as a fixing roller is covered with a fluororesin having a predetermined thickness. Combines toner adhesion. Further, durability is imparted by the shape of the fluororesin that is molded against wear due to contact with the recording material. By selecting a material having rigidity such as metal as the core material, the separation member itself can be made rigid, and the rigidity can be maintained even under long-term high-temperature conditions and has durability. .
本発明の定着装置の記録材分離部材の例を、図面に基づいて説明する。図1は、本発明の定着装置分離部材を用いた定着装置を例示説明するための概要側面図である。 An example of the recording material separating member of the fixing device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic side view for illustrating the fixing device using the fixing device separating member of the present invention.
図1において、定着装置は、定着ローラ等の定着部材2とこの定着部材2に接触して回転する加圧ローラ等の加圧部材3とで基本的に構成されている。定着部材2は、通常、ヒーター2aで加熱されている。矢印方向に回転する定着部材2と加圧部材3から送り出される用紙等の記録材4を、定着部材2から分離するため記録材分離部材1が、定着部材2の下流側に近接または接触して配置されている。図1では、矢印方向に回転する定着部材2と加圧部材3にて送り出される記録材4を、定着部材2から分離するため分離部材1が、定着部材2に近接または接触して配置されており、記録材分離部材1が、定着部材2と加圧部材3の間から排出されてくる記録材4と定着部材2との間に介在して、走行する記録材4を定着部材2から剥離している。
In FIG. 1, the fixing device basically includes a
また、機種によって異なるが、定着装置は150℃〜250℃程度の高温雰囲気に曝され使用されることがあるので、出きるだけ耐熱性の部材で構成することが好ましい。 Although it varies depending on the model, the fixing device may be used by being exposed to a high temperature atmosphere of about 150 ° C. to 250 ° C. Therefore, it is preferable that the fixing device is composed of a heat-resistant member as much as possible.
図2は、本発明の定着装置の分離部材を例示説明するための斜視図であり、図2の例では、芯材5のまわりに射出成形にてフッ素樹脂6が成形され、固化一体化されている。
FIG. 2 is a perspective view for illustrating the separation member of the fixing device of the present invention. In the example of FIG. 2, the
また、芯材5がフッ素樹脂6と融着しない素材の場合は、後述する図4に示したように芯材5に穴を開けてフッ素樹脂6をまわり込ませて固定する方法が考えられる。固定方法に関しては、後述する図5に示したように、芯材5の表面に機械加工で溝を彫ってフッ素樹脂6をもぐり込ませても良い。芯材5がフッ素樹脂6等で表面が溶融して一体化する場合は、芯材5に特に加工する必要はない。
Further, when the
図3は、本発明の他の定着装置の記録材分離部材を例示説明するための斜視図である。記録材の分離機能があれば、図3のように、芯材5の上に成形されるフッ素樹脂6が3箇所に分割されていてもよい。また、この例では3箇所に分割されているが、定着装置のスペース等の都合により2分割や5分割等複数に分割することができる。また、それぞれのフッ素樹脂6の幅は均一であってもよいが必ずしも均一にする必要がなく、フッ素樹脂6の間隔も自由に設定することができる。
FIG. 3 is a perspective view for illustrating a recording material separating member of another fixing device of the present invention. If there is a function of separating the recording material, the
図4は、本発明の定着装置の記録材分離部材を構成する芯材に、穴あけ加工してフッ素樹脂を固定した記録材分離部材を例示説明するための拡大部分断面斜視図である。図4においては、記録材分離部材を構成する芯材5に、穴あけ加工が施され削穴が形成されており、その芯材5にフッ素樹脂6が固定されている。
FIG. 4 is an enlarged partial cross-sectional perspective view for illustrating the recording material separating member in which the core material constituting the recording material separating member of the fixing device of the present invention is punched and fixed with a fluororesin. In FIG. 4, the
図5は、本発明の定着装置の記録材分離部材を構成する芯材の表面に、機械加工してフッ素樹脂を固定した記録材分離部材を例示説明するための拡大部分断面斜視図である。 図5においては、記録材分離部材を構成する芯材5の表面に、機械加工が施され溝状の凹凸が形成されており、その芯材5にフッ素樹脂6が固定されている。
FIG. 5 is an enlarged partial cross-sectional perspective view illustrating the recording material separating member that is machined and fixed with a fluororesin on the surface of the core material constituting the recording material separating member of the fixing device of the present invention. In FIG. 5, the surface of the
図6は、本発明の記録材分離部材を構成する芯材の例であり、芯材5にプレス加工やレーザー加工等により、穴7が設けられている。図6に示した芯材5を、金型内に設置し溶融したフッ素樹脂6を流し込み、冷却して固化させて穴7にフッ素樹脂を回り込むようにすることにより、芯材5とフッ素樹脂6が強固に一体化した図4に示した記録材分離部材となる。
FIG. 6 is an example of a core material constituting the recording material separating member of the present invention, and the
図7は、本発明の他の記録材分離部材を構成する芯材の例であり、芯材5にフライス加工またはレーザー加工等により溝8が設けられている。図7に示した芯材5を、金型内に設置し溶融したフッ素樹脂6を流し込み冷却して固化させて溝8にフッ素樹脂が入り込むことにより、芯材5とフッ素樹脂6が強固に一体化した図5に示した記録材分離部材となる。
FIG. 7 shows an example of a core material constituting another recording material separating member of the present invention. The
本発明の記録材分離部材の強度については、芯材の材質を選択することで最適な状態にすることができる。本発明で用いられる芯材としては、金属材料、繊維強化プラスチック材料またはガラス材料等で構成することができる。 About the intensity | strength of the recording material separation member of this invention, it can be made into an optimal state by selecting the material of a core material. The core material used in the present invention can be composed of a metal material, a fiber reinforced plastic material, a glass material, or the like.
本発明で用いられる金属材料としては、例えば、鉄、ステンレス、アルミニウムおよび銅を挙げることができ、また、真鍮やりん青銅等の合金を用いることもできる。中でも、剛性および錆びにくい等の特性から、ステンレスが最も好ましい金属材料である。また、金属材料からなる芯材の厚みは、好ましくは0.05〜0.5mm位であり、特に好ましくは0.1〜0.2mm位である。 Examples of the metal material used in the present invention include iron, stainless steel, aluminum, and copper, and alloys such as brass and phosphor bronze can also be used. Of these, stainless steel is the most preferred metal material because of its rigidity and resistance to rust. Moreover, the thickness of the core material made of a metal material is preferably about 0.05 to 0.5 mm, particularly preferably about 0.1 to 0.2 mm.
本発明で用いられるプラスチック材料としては、例えば、プラスチック材料、繊維強化プラスチック材料および無機強化プラスチック材料等が挙げられる。プラスチック材料としては、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルおよびポリイミド系材料、ポリエーテルエーテルケトンおよびポリエーテルサルファイド等からなるものが挙げられる。 Examples of the plastic material used in the present invention include plastic materials, fiber reinforced plastic materials, and inorganic reinforced plastic materials. Examples of the plastic material include polyesters such as polyamide, polyphenylene sulfide, and polyethylene terephthalate, and polyimide materials, polyether ether ketone, polyether sulfide, and the like.
また、繊維強化プラスチック材料としては、例えば、ガラス繊維や炭素繊維等の強化繊維と、エポキシ樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルおよびポリイミド系材料、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルファイド等のマトリックス樹脂からなるものが挙げられる。 Examples of fiber reinforced plastic materials include reinforced fibers such as glass fibers and carbon fibers, and polyester resins such as epoxy resins, polyphenylene sulfide, and polyethylene terephthalate, and polyimide resins, and polyether resins such as polyether ether ketone and polyether sulfide. The thing which consists of is mentioned.
また、無機強化プラスチック材料としては、例えば、タルク等の無機鉱物とエポキシ樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルおよびポリイミド系材料、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルファイド等のマトリックス樹脂からなるものが挙げられる。 Examples of the inorganic reinforced plastic material include inorganic minerals such as talc and epoxy resins, polyesters such as polyphenylene sulfide and polyethylene terephthalate, and polyimide-based materials, and matrix resins such as polyether ether ketone and polyether sulfide. It is done.
定着装置は、既述のように150℃〜250℃程度の高温雰囲気に曝され使用されることがあるので、芯材を構成するプラスチック材料も、出きるだけ耐熱性の素材で構成することが好ましい。好ましいプラスチック材料としては、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂が挙げられる。 Since the fixing device may be used by being exposed to a high-temperature atmosphere of about 150 ° C. to 250 ° C. as described above, the plastic material constituting the core material may be made of a heat-resistant material as much as possible. preferable. Preferable plastic materials include heat-resistant resins such as polyphenylene sulfide, polyimide, and liquid crystal polymer.
また、本発明で用いられるガラス材料としては、例えば、普通ガラス、強化ガラスおよび複合ガラス等が挙げられる。 Examples of the glass material used in the present invention include ordinary glass, tempered glass, and composite glass.
本発明では、成形されるフッ素樹脂6の形状を適切に設計することにより、記録材との磨耗に対する耐久性が良好となる。本発明で用いられる芯材は、図2〜図5に示したように、定着部材から記録材を分離する機能を向上させるために、フッ素樹脂6の形状を記録材を分離する端部側のみ厚みを薄くすることが好ましい。例えば、図2の端部厚みdは、薄ければ薄いほど好ましく、好ましくは0.5mm未満とすることができる。先端部の厚みdは、望ましくはゼロであるが、現実的には0.05mm〜0.2mmくらいである。先端部の形状については、任意であるが、例えば、記録材側が端部から5mm〜10mmぐらいの範囲で芯材の基本厚みから徐変して、先端部の厚みdが0.05mm〜0.2mmくらいになるように構成することができる。
In the present invention, by appropriately designing the shape of the
本発明では、このように成形されるフッ素樹脂6の形状を適切に設計することにより、記録材との磨耗に対する耐久性が良好となり、記録材の分離機能を有する形状を直接成形で形成することができる。
In the present invention, by appropriately designing the shape of the
また、本発明で用いられる芯材は、成形されるフッ素樹脂との強固な固定一体化を図るため、芯材に穴(もしくは孔)または溝または凹凸が形成されていることが好ましい。例えば、図4や図6のように芯材に穴あけ加工したり、図5や図7のように芯材の表面に機械加工したり、あるいは、芯材表面を薬品等で表面処理して芯材表面に凹凸を形成させることにより、アンカー効果にて成形されたフッ素樹脂を芯材に強固に固定するようにすることができる。具体的に、図4や図6では、形成された穴7にフッ素樹脂6を潜り込ませてフッ素樹脂6を固定しており、図5や図7では、溝8にフッ素樹脂6を潜り込ませてフッ素樹脂6を固定している。
In addition, the core material used in the present invention is preferably formed with holes (or holes), grooves, or irregularities in the core material in order to achieve strong fixation and integration with the molded fluororesin. For example, the core material is drilled as shown in FIGS. 4 and 6, or the core material is machined as shown in FIGS. 5 and 7, or the core surface is surface-treated with chemicals or the like. By forming irregularities on the surface of the material, the fluororesin molded by the anchor effect can be firmly fixed to the core material. Specifically, in FIGS. 4 and 6, the
本発明で好適に用いられるフッ素樹脂としては、例えば、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)およびテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(ETFE)等が挙げられるか、耐熱性および非トナー付着性を満足すれば、他のフッ素樹脂を用いても良い。また、帯電防止機能を持たせたいときは、フッ素樹脂にカーボン微粉末等を配合することにより、目的を達成することができる。 Examples of the fluororesin suitably used in the present invention include tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE), and tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP). In addition, other fluororesins may be used as long as heat resistance and non-toner adhesion are satisfied. When it is desired to have an antistatic function, the object can be achieved by blending carbon fine powder or the like with a fluororesin.
射出成形にて本発明の記録材分離部材を形成する際には、溶融フッ素樹脂のガスにより腐食しないように耐腐食性に優れた専用射出成形機を用い、金型にも耐腐食加工を施す。まず、ペレット状のフッ素樹脂をホッパーから供給し、予め約350℃〜400℃の温度に加熱されたシリンダ内に配置されたスクリュの回転によってフッ素樹脂を溶融しながら一定量計量する。 When forming the recording material separating member of the present invention by injection molding, a special injection molding machine with excellent corrosion resistance is used to prevent corrosion due to molten fluororesin gas, and the mold is also subjected to corrosion resistance processing. . First, a pellet-shaped fluororesin is supplied from a hopper, and a predetermined amount is measured while the fluororesin is melted by the rotation of a screw disposed in a cylinder heated to a temperature of about 350 ° C. to 400 ° C. in advance.
また別に、200℃〜230℃の温度に加熱された金型内に芯材を配置する。金型を閉じた後、一定計量されたフッ素樹脂をスクリュの前進にて金型内に流し込み、芯材と一体化させる。溶融したフッ素樹脂は、金型に熱を奪われ固化していくので、適当な時間を金型内で保持し、しかる後金型を開き芯材と一体化したフッ素樹脂を取り出す。 Separately, a core material is placed in a mold heated to a temperature of 200 ° C to 230 ° C. After closing the mold, a fixed amount of fluororesin is poured into the mold by the advance of the screw and integrated with the core material. Since the melted fluororesin is deprived of heat by the mold and solidifies, the appropriate time is held in the mold, and then the mold is opened and the fluororesin integrated with the core material is taken out.
形成された記録材分離部材は、定着装置の保持具に固定され使用されるが、保持具への固定方法に関しては記録材の通過を妨げない構造であれば、ねじ止め、カシメおよび接着等の方法が可能である。また、固定手段として接着を行う際には、接着部のフッ素樹脂との接着性を向上させるためのコロナ放電処理、プラズマエッチング処理およびプライマーによる極性の付加等の表面処理等が必要となる。 The formed recording material separating member is used by being fixed to the holder of the fixing device. However, with respect to the fixing method to the holder, if the structure does not hinder the passage of the recording material, screwing, caulking, adhesion, etc. A method is possible. Further, when bonding is performed as a fixing means, surface treatment such as corona discharge processing, plasma etching processing, and addition of polarity with a primer for improving the adhesion of the bonded portion to the fluororesin is required.
本発明の記録材分離部材は、トナー像転写式の乾式静電複写機、湿式静電複写機、レーザービームプリンターおよび液晶プリンター、ファクシミリ用プリンター等の画像形成装置等の定着装置に好適に用いられる。 The recording material separating member of the present invention is suitably used for fixing devices such as toner image transfer type dry electrostatic copying machines, wet electrostatic copying machines, laser beam printers, liquid crystal printers, facsimile printers, and other image forming apparatuses. .
本発明の定着装置の記録材分離部材は、定着ローラーや定着ベルト等の定着部材に近接または接触する部分が成形されたフッ素樹脂で構成されているので、記録材(定着体)の分離性能と高温耐久性および非トナー付着性を兼ね備えている。フッ素樹脂成形体で構成されているので、耐熱性に優れ、トナーの非粘着性という目的を達成することができるので、複写機やプリンター等の画像形成装置等の定着装置に有用である。 Since the recording material separating member of the fixing device of the present invention is made of a fluororesin molded at a portion close to or in contact with a fixing member such as a fixing roller or a fixing belt, the recording material (fixing member) separation performance and Combines high temperature durability and non-toner adhesion. Since it is composed of a fluororesin molded product, it can be used for fixing devices such as image forming apparatuses such as copying machines and printers because it has excellent heat resistance and can achieve the purpose of non-adhesiveness of toner.
1 :分離部材
2 :定着部材
2a:ヒーター
3 :加圧部材
4 :記録材
5 :芯材
6 :フッ素樹脂
7 :穴
8 :溝
1: Separation member 2: Fixing
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