JPH04170566A - 定着装置用弾性ローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は複写機等の画像形成装置、印刷装置において、
未定着トナー画像を支持した転写材を定着するために用
いられる主熱源を内部に持つ定着ローラ（一般に配置上
、上側にあるので以下上ローラという）とニップを形成
する為に適宜な圧力を回転軸両端部から加えられる加圧
ローラ（以下、下ローラという）とで構成される定着装
置に関し、特に該定着装置に用いられるローラの構成に
関するものである。

「従来の技術」 従来、定着装置については、種々の形態が考案され実施
されているが、現状では熱効率の観点から少なくとも一
方に熱源を有するローラ対からなる。所謂熱ローラ定着
装置が主流を成している。第３図にその基本形態を示す
。熱源（ここではハロゲンヒータ）３を有し未定着トナ
ーと接する上ローラ１と、−船釣に弾性層を有する下ロ
ーラ２とが、適切なニップ幅を以って圧接し、不図示の
駆動手段により図中矢印方向に回転駆動される。上ロー
ラ１はサーミスタ４によりその表面温度が検知され、適
当な表面温度に維持される。上記一対のローラ１，２間
を転写材が通過する事により転写材上の熱溶融性トナー
が、加熱・加圧され定着される仕組である。この様にト
ナーと加熱源を有する上ローラ１とが直接接触するため
他の方法に比べ熱伝導効率が極めて優れるか、その反面
、い（つかの弊害もある。この弊害の最たるものがオフ
セット現象と呼ばれるトナーの上ローラ１への転移現象
である。オフセット現象は通常、定着不良気味で起きる
低温オフセットと上ローラ１の昇温に伴う高温オフセッ
トに分かれるが必ずしもそのメカニズムは明らかではな
い。ただ、近年はこのオフセット現象に対して上ローラ
１上に付着したオフセットトナーを機械的に除去する方
法、例えば図中にある様なりリーニング手段５による離
型剤を塗布するのみならず、オフセットトナーそのも°
のをぬぐい取って減少させる対策が考えられている。特
に上ローラ１が転写材、下ローラ２との摩擦帯電により
数ＫＶに帯電するため転写材上の荷電トナーが静電的に
上ローラｌに引き寄せられているという観点から上ロー
ラ１及び下ローラ２の表面電位を下げる事が有効とされ
る。そのためにローラに対して除電ブラシを用いたり、
低抵抗離型剤を塗布したり、あるいはローラの表層を低
抵抗化し、かつ芯金を介してその表層を接地する等の手
段か講じられている。

また、上ローラ１側に低抵抗物質を含有する離型性材質
（例えばフッ素樹脂等）で表層を形成し、アルミ等の芯
金によりその表層を接地させている構成のものが考えら
れている。しかしながら、前述オフセット現象は環境条
件（温度、湿度条件）、用紙の種類、原稿条件（原稿密
度、原稿イメージパターン等）及び両面、多重コピーモ
ード等によっても現状の構成技術では未だ解決には到っ
ていないのが実状である。

また、下ローラ２は機能的にそれ自身やはりトナーとの
離型性に優れた表層を持っていなければならず、さらに
加圧時に自分自身が撓んで上ローラ１との間で定着に必
要な適宜な二・ツブを形成する必要がある。

この未定着トナーと接しない側の回転体である下ローラ
２も摩擦帯電によりチャーシア・ノブする。この下ロー
ラ２のチャージアップによっても静電的なオフセット現
象を発生する。下ローラ２のチャージアップを防止する
為、除電針等の接地手段をローラ面に対して、接触ある
いは非接触状態で配置し、ローラ表面上の電位を０■に
近づけ様とする工夫が成されているが、実際に本発明者
等による電位測定では絶対値で７００Ｖ〜１００ＯＶで
あり、゛この構成では完全には除電されないのが現状で
ある。さらに、原稿イメージパターンにより、弾性体材
料で作られる下ローラ２は正あるいは負側のどちらにも
帯電が可能であり、前記、除電針構成のものはらまり−
１０００ｖ〜＋１０００■の範囲で下ローラ２が帯電し
てしまうのが実状である。

又、耐久的に、紙粉、トナー等が除電針に付着′　し、
初めに持っていた除電機能を維持できな（なり、除電手
段を持たない装置と同等のオフセット防止性能しか出せ
な（なってしまうという欠点があった。

又、近年、印刷装置の高速化にともない、定着性を維持
する事が増々難しくなり、その解決手段として上、下ロ
ーラ↓、２共表層より下層にシリコンゴム等の厚さの大
きい耐熱ゴム層を設け、上、下ローラ１，２で形成され
るニップの幅を増やす事が行われる。この事により、定
着性及び紙カールは改善されるが、反面、上ローラｌの
表面も摩擦帯電しやすくなり、構成上、以前はアルミニ
ウムの芯金を介して逃げていた帯電電荷もゴム層がある
為逃げられず前述のオフセット現象を発生しやす（なっ
てしまった。

前述の問題点を解決する為に前記、定着装置のローラ構
成として、表面離型層をカーボンブラック等の低抵抗物
質を含有させたフッ素樹脂で形成し、芯金の上位層に弾
性限度内で撓んでニップ形成に寄与するシリコンゴム等
の材料で作られる弾性体層を持つ定着装置用弾性体ロー
ラにおいて、前記、表層の少なくとも一端面を芯金と接
続させ芯金を接地し弾性体ローラ表面の帯電電荷を除去
することにより静電オフセットを防止するという考案が
なされている。

「発明が解決しようとしている課題Ｊ しかし前記導電性を付した表層と芯金を接続する考案に
おいて、もう一方のローラの加圧力によって使用中に該
弾性体ローラの端部において表面離型層が芯金からはく
すし表面離型層と芯金の間で電気的導通がとれなくなり
静電オフセットが再発してしまうという欠点があった。

そのため、表層を導電性とし表層と芯金を接続すること
による静電オフセット防止の有効性は認められ乍ら、耐
久的に実用性が充分でないという課題が生じている。

本発明は一方が低抵抗物質を含有した側と芯金上に弾性
体層を有し、かつ少なくとも一端部において該表層と芯
金とが直接接続して電気的に導通している弾性体ローラ
からなるローラ対を有する定着装置において、表層と芯
金との接続部分が離れ難い弾性体ローラを提供すること
を目的とするものである。

「課題を解決するための手段」 本発明は低抵抗物質を含有した表層と芯金上に弾性体層
を有し、かつ少なくとも一端部において該表層と芯金部
とが直接接続して電気的に導通している定着装置用弾性
体ローラにおいて、少な（とも一端部がテーバ形状をな
して表層と芯金がデーパの小端側において接続している
ことを特徴とする定着装置用弾性体ローラである。

「実　施　例ｊ 以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の定着装置の一例を示す断面図である。

上ローラ１はハロゲンヒータのような熱源３を内包し、
その両端部は耐熱導電樹脂部材８．８′を介して、ボー
ルベアリング９．９′により定着装置の側板１０．１０
’に回転自在に支持されている。上ローラ１の奥側（第
１図で左側）は手前側に比べ側板１０′より伸延し、上
ローラ１の芯金に耐熱性絶縁樹脂製のギア１１が嵌合固
定されている。そして、ギア１１は不図示の駆動手段に
連結された駆動ギア１２とかみ合い、駆動力を受けて上
ローラ１を回転させる。

一方、下ローラ２は、摺動自在の軸受１３゜１３′によ
り保持され、該軸受を介して両側板１０．１０’　に回
転自在に保持されている。さらに、下ローラ２は不図示
の加圧手段により、適正な圧力で上ローラ１に圧接され
ており、上ローラ１に従動して回転する。

第２図に第１図の上ローラ１の一方の端部Ａの拡大図を
示す。ここで、表層１ａにカーボンブラック等の低抵抗
物質（例えば炭素繊維、グラファイトフィス力あるいは
炭化珪素繊維、炭化珪素フィスカや酸化チタン等の金属
酸化物、ニッケル等）を２０％〜４０％含有せしめたフ
ッ素系樹脂層を使用し、トナーとの離型性を向上し、さ
らに熱伝導率の高いＳｕｓ　（ステンレス鋼）あるいは
Ａｌ２（アルミニウム）を芯金１０として使い、その上
にシリコンゴム等の弾性体で形成された弾性体層１ｄ、
この弾性体層１ｄと表層１ａとを接着するプライマー層
ｌｂとで構成されている。

第２図でわかる様に上ローラ１の端部は角度θなる傾き
をもつテーバ形状をとり、それぞれの層１ａ、ｌｂ、ｌ
ｄは芯金１０に端部な接地出来る様になっている。

このようにテーバ形状の角度θを形成するため、芯金１
ｃは円筒部１ｃｍ１から円錐形状部１ｃｍ２を介して端
部の縮径円筒部１ｃｍ３とし、円筒部１ｃｍ１と円錐形
状部１０−２の接続している部分と軸方向のほぼ同位置
で、表層１ａは円筒部１ａ−１から円錐形状部１８〜２
が会する角部Ｂとなっており、表層１ａの円錐形状部１
ａ−２の小端側が芯金１ｃの縮径円筒部１ｃｍ３と直接
接続されている。そして、両日錐形状部１ｃｍ２，１ａ
−２は同じ円錐角を有し、円錐形状部１ｃｍ２，１ａ−
２間における弾性体層１ｄは等厚となっている。芯金１
ｃの両端縮径円筒部１ｃｍ３の両方には第１図で前述し
た耐熱導電樹脂部材８，８′が導通するように固定され
、一方にはギア１工が固定されている。

上下ローラ１，２が圧接して回転すると、上下ローラ１
，２は圧接部が弾性変形してニップ部を形成する。そし
て上ローラ１の芯金の円筒部１ｃｍ１上の弾性体層１ｄ
及び表層の円筒部１ａ−１は該ニーツブ部において変形
する。然し乍ら、表層１ａ、弾性体層１ｄ、芯金１０が
円錐形状部１ａ−２，１ｃ−２においてテーパ形状で次
第に縮径しているため、表層の円錐形状＠　１　ａ　−
２の小端部には上下ローラ１，２間の圧接力は及ばず、
該小端部は変形しないので芯金１ｃとの接続部において
表層１ａがはがれるということがなくなる。゛ 前記テーパ形状の角度θは大きすぎると角部Ｂにおいて
、表層１ａにき裂や塗装ムラを生じやすくなり、表層１
ａに帯電した電荷が移動しにくくなる。又、角度θが小
さすぎると、上ローラｌのテーパ部長さが長くなり、定
着装置自身を大きくしてしまう。したがって、２ｏ°〈
θ〈５０°が最適な角度θを与える事が実験でわかった
。

実施例は上ローラについてのべたが、下ローラについて
も同様に実施できる。そして上下ローラ何れか一方に実
施してもよ（、両方のローラ共に実施してもよい。

〔発明の効果〕

本発明は低抵抗物質を含有した表層と芯金上に弾性体層
を有し、かつ少なくとも一端部において該表層と芯金部
とが直接接続して電気的に導通している定着装置用弾性
体ローラにおいて、少なくとも一端部がテーパ形状をな
していることを特徴とする定着装置用弾性体ローラとし
たから、弾性体ローラのニップ部の負荷による表層の変
形が表層と芯金の接続部に及ばずはく離を防止すること
ができ、弾性体ローラの寿命をのばすことができるよう
になった。

本発明は上述の様なローラ除電効果を狙う場合以外に、
逆に芯金部から加電して、ローラ表面に適宜な電荷を印
加させた場合、例えば、定着ローラ側にトナーと同極性
の電荷を又、加圧ローラ側にはトナーと逆極性の電荷を
印加させたい（これによってオフセットを大幅に防止出
来る。）場合に、芯金部から直接に表層へ電荷を耐久的
に安定して加える事が可能となり、従来の様な絶縁層（
例えばシリコンゴム層）を介する効率の悪い大電圧を要
する方法をとる必要がな（なった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の縦断面図、第２図は第１図の
定着ローラの一端部Ａを拡大した縦断面図、第３図は定
着装置の縦断面図である。 １・・上ローラ　２・・下ローラ　１ａ・・表層　１ｄ
・・弾性体層。 特許出願人　　キャノン株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、低抵抗物質を含有した表層と芯金上に弾性体層を有
   し、かつ少なくとも一端部において該表層と芯金部とが
   直接接続して電気的に導通している定着装置用弾性体ロ
   ーラにおいて、少なくとも一端部がテーパ形状をなして
   表層と芯金がテーパの小端側において接続していること
   を特徴とする定着装置用弾性体ローラ。