JPH0687183B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電子写真複写装置、プリンタその他種々の画
像形成装置において使用される定着装置、特に、未定着
材を有するシート状転写材又は記録材を加熱・加圧通過
して定着せしめる定着装置に関する。

（従来の技術及び問題点） 従来、電子写真複写装置等の画像形成装置において、未
定着像を有する記録材、例えば、未定着トナー像を有す
る転写紙に熱を付与しかつ該溶融トナーのオフセットを
防止しながら該転写紙を所定経路へと搬送しなければな
らない定着ローラには、きわめて厳しい条件下での搬送
性、離型性、耐摩耗性、定着性及び、耐久性が要求され
る。

上記要求を満たすために、芯金上に弾性層を設け更に、
該弾性層の上表面に薄い樹脂層を形成した構造の定着用
の弾性回転体、つまり弾性ローラが知られている。

このような構造の定着用ローラは、単にシリコンゴムの
みより成る定着ローラに比較した場合、耐久性及び耐摩
耗性において優れ、また芯金上に弾性層をもつことなく
フッソ樹脂等の樹脂層を被覆したローラと比較した場
合、定着性、搬送性（特にシワとカール）において優れ
たものである。

しかし、上記従来より知られている弾性ローラは、シー
トの巻きつき性（ローラに記録材としてのシートが巻き
ついてしまわないこと）特にベタクロ画像時の巻きつき
性に劣るものである。シートが巻きつきを起こした場
合、定着装置内でのジャム率（紙詰りを生じる率）を増
加させるという不具合をもたらす。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記従来の弾性ローラの欠点を改善するもの
で、紙等のシート状搬送物の搬送性、離型性、耐摩耗
性、耐久性は勿論のこと特に定着装置用として使用した
場合のシートの巻きつき性、定着性及び画像性が良好な
弾性回転体及び該弾性回転体を用いた定着装置を提供す
ることをその目的としている。

本発明の他の目的は、低温オフセット、画像潰れをなく
し定着性及び画像性を向上せしめ、又搬送定着される転
写材、記録材等のカール及びシワの発生を大幅に低減し
た定着装置を提供することである。

本発明は、上記目的の達成のために、 互に圧接させる一対をなす回転体と、少なくとも一方の
回転体を加熱する加熱体とを有し、該一対の回転体間
に、未定着像を有する記録材を通過せしめることにより
定着を行なう定着装置において、 少なくとも一方の回転体は、芯金材の上に弾性層そして
その上に離型層としての樹脂層を有し、 上記弾性層及び離型層の熱抵抗の和が1.1センチメート
ル・秒・度／カロリー以下である、 ことにより構成される。

（実施例） 以下に、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明
する。

第３図は、本発明を適用した画像形成装置の一実施例全
体を示す構成断面図である。

図において、ドラム１の表面は光導電体、導電体を用い
たシームレス感光体より成り、回動可能に軸支され、コ
ピー開始キーの押下に応答して作動するメインモータ３
により、矢印の方向に回転を開始する。そして、ドラム
１の所定回転および電位制御処理（前処理）が終了する
と、原稿台ガラス34上に置かれた原稿は、第１走査ミラ
ー39と一体に構成された照明ランプ40により照明され、
その反射光は第１ミラー39、第２ミラー36、第３ミラー
37、レンズ35、第４ミラー38を経てドラム１上に結像す
る。

ドラム１は高圧ユニット２によりコロナ帯電される。そ
の後、露光ランプ40により照射された像がスリット露光
され、公知の方法でドラム１上に静電潜像が形成され
る。

次に、感光ドラム１上の静電潜像は、現像器７の現像ロ
ーラにより現像され、トナー像として可視化され、その
トナー像が転写帯電器５により転写される。

上段カセット13もしくは下段カセット14内の転写紙は、
給紙ローラ11もしくは12により本体装置内に送られ、レ
ジストローラ15により正確なタイミングをもって感光ド
ラム１の方向に送られ、潜像先端と転写紙の先端とが一
致される。その後、転写帯電器５とドラム１との間を転
写紙が通過することにより、ドラム１上のトナー像が転
写される。

転写終了後、転写紙はドラム１から分離帯電器８により
分離され、搬送ベルト17により定着器32に導かれ、加圧
および加熱により定着され、その後、排出ローラ19によ
り機外へ排出される。

転写後のドラム１は、回転続行してクリーニングローラ
および弾性ブレードで形成されたクリーニング装置６に
より、その表面が清掃される。

ペディスタル200は、本体100から切り離すことができ、
転写紙2000枚を収納し得るデッキ54および両面コピー用
中間トレイ59を有している。また、2000枚収納可能なデ
ッキ54のリフタ54Lは、給紙ローラ50に常に転写紙が当
接するように、転写紙の量に応じて上昇する。

両面コピー時や多重コピー時には、まず本体100の排紙
フラッパ33を上げてコピーされた転写紙をペディスタル
200の搬送路57を介して中間トレイ59に格納する。この
とき両面コピー時は多重フラッパ52を下げておき、多重
コピー時は多重フラッパ52を上げておく。この中間トレ
イ59は、99枚までの転写紙を格納することができる。格
納された転写紙は中間トレイおもり53により押えられ
る。

次に行う裏面コピー時、または多重コピー時には、中間
トレイ59に格納されている転写紙が下から１枚づつ給紙
ローラ51、おもり53との作用により、経路58を介して本
体100のレジストローラ15へ導かれる。

300は循環式原稿給送装置（RDF）で、301は原稿をセッ
トする積載トレイ、302,303は原稿サイズ検知センサ
で、紙面と垂直方向に所定の間隔をもって設けられてい
る。原稿の巾方向のサイズはセンサ302と303の両方が原
稿を検知しているかセンサ303（303が紙面の奥側にある
とする）のみが原稿を検知しているかを調べることによ
り判断できる。なお、センサの数を増すことにより、よ
り正確なサイズを判定できる。また、長さ方向のサイズ
はセンサ303（302）が原稿を検知している時間により判
定できる。

また、このRDF300では積載トレイ301からシートパス304
を通って露光面に送られた原稿をシートパス305を通し
て送ることにより再び積載トレイ301へ積載することが
できる。

尚、RDFのくわしい動作は本出願人が出願した特願昭59
−206619号に詳細に記載されているのでここでは省略す
る。

400はフィニッシャーで、本体より排出されたコピーは
指定により紙折り部450で半折り、Ｚ折りされ、首振り
コピートレイ401へ出力されるか、又はステープルトレ
イ402へ出力され、一部ごとにステープル403で綴じられ
てスタッカトレイ404へ落とされる。

紙折り部450はＺ折りが指定されるとフラッパー454がON
しコピー紙を下のパスへ導き、451で紙先端部が止めら
れローラ453を通して1/4に折られた部分が452へ突き当
たり1/2に折られて再び453から455を通して400へ導びか
れる。半折りの時は451の部分で1/2に折られ452へはい
かずにそのまま455から400へ出力される。折りなし時は
フラッパー454がOFFしそのままストレートに400へ出力
される。

フィニッシャー400はステープルモードが選択されてい
るとステープルトレイ402へコピーを出力し、本体から
の指示でステープル403をONし、ステープルで綴じられ
る。その後スタッカトレイ404へ落とされる。このくり
かえしで丁合されて綴じられた複数部のコピーが完成す
る。ステープルが選択されていないとコピーは首振りコ
ピートレイ401へ出力され、本体からの指示によりくぎ
りのよい所で左右へ30mmずらして複数部のコピーをとる
事が出来る。

第１図は本発明に係る定着装置の一実施例を示す説明図
である。

図において、トナー像Ｔが転写されたコピー用紙等の転
写材Ｐは、分離帯電器８によって像担持体１から分離さ
れ、搬送ベルト17によって定着装置32まで搬送される。

上記定着装置32は、加熱ローラ3201と加圧ローラ3202を
有しており、該加圧ローラ3202は加熱ローラ3201に公知
の加圧手段によって少なくとも定着時に圧接する。この
加熱ローラ3201は、アルミニウム、ステンレス、銅等か
らなる金属製中空円筒状のローラ芯金の外周面に、シリ
コンゴム、フッソゴム、フロロシリコンゴム等の耐熱弾
性体層を、0.11mm厚以下に設け、好ましくは、更にその
上層に、PFA,PTFE等の耐熱離型性樹脂層を50μｍ厚以
下、更に好ましくは７〜25μｍ厚に設けたものでる。上
記加熱ローラ3201の中空内部には、ハロゲンヒータ等の
加熱用ヒータ3203と補助ヒータ3203′が配設されてお
り、該補助ヒータ3203′は通常OFF状態であって電源投
入後の立上り時にのみ作動する。一方、加圧ローラ3202
は、アルミニウム、ステンレス、銅等からなる金属製中
空円筒状のローラ芯金の外周面に、シリコンゴム、フッ
ソゴム、フロロシリコンゴム等の耐熱弾性体層を、２〜
10mm厚に設け、好ましくは、更にその上層に、３〜100
μｍ厚のPFA,PTFE等の耐熱離型性樹脂層を設けたものよ
りなっている。耐熱離型性樹脂層としては、ダイキン工
業（株）のダイエルGLS−213（フッソゴムラテックス）
やグンゼ（株）のPFAチューブ等が好適である。このよ
うに、加圧ローラ3202の耐熱弾性体層が厚いのは、加熱
ローラ3201との間に圧接領域（ニップ部）を形成するた
めのものである。上記加圧ローラ3202の中空内部には、
ハロゲンヒータ等の低加熱用のヒータ3203″が設けられ
ている。

上記加熱ローラ3201の外周面には、サーミスタ、熱電対
等の温度検知素子3204が接触配置されており、その検出
信号を公知の制御手段（図示せず）に導き、該制御手段
によりヒータ3203の印加電圧等を制御することによっ
て、加熱ローラ3201の外周面の温度をトナー像溶融温度
に保持している。

また、上記加熱ローラ3201の外周には、該加熱ローラ32
01表面へ付着したオフセットトナーや紙粉等の異物をロ
ーラ表面から除去するためのクリーニング部材3205が設
けられている。このクリーニング部材3205は、ノーメッ
クス、ヒメロン、ポリエステル等の耐熱不織布よりなる
クリーニングウェブ32051を、供給ローラ32054から巻取
ロール32053に巻取りつつ押当てローラ32052によって加
熱ローラ3201に接触させるよう構成されている。このク
リーニングウェブ32051は、駆動手段（図示せず）によ
って回転駆動される巻取ロール32053の巻取りで、供給
ロール32054から微量ずつその当接位置を変えるように
引出され、常にクリーニングウェブ32051の新しい面が
加熱ローラ3201に接触する。また、クリーニングウェブ
32051にジメチルシリコンオイル等のオフセット防止液
を含浸させておくと、クリーニング効果をさらに高める
ことができる。

さらに、加熱ローラ3201の周囲には、熱反射性を有する
曲面状の反射板3206,3206′が長手方向全体にわたって
近接配置されている。反射板3206は、加熱ローラ3201の
周囲にあって押当てローラ32052と転写材Ｐの進入開口
部との間の加熱ローラ表面全体を覆うように配設され、
反射板3206′は、押当てローラ32052と後述する分離爪3
208との間の加熱ローラ表面全体を覆うように配設され
ている。上記反射板3206,3206′の外周面には、グラス
ウール等の断熱材からなる放熱防止用の厚みのあるカバ
ー3207,3207′が被着されており、該反射板3206,3206′
からの無駄な放熱を防止している。すなわち、反射板32
06,3206′とカバー3207,3207′とで加熱ローラ3201の覆
い部材を構成している。

また、定着装置32の上側には、断面略コ字形状のケーシ
ング部材3209が設けられ、クリーニング部材3205、反射
板3206,3206′、カバー3207,3207′及び温度検知素子32
04を包囲している。このケーシング部材3209の外側に
は、空気層3210を介して断面Ｌ字形状の別のケーシング
3211が設けられている。

一方、加熱ローラ3202側にも、反射板3206と同様の反射
板3212及びカバー3207と同様のカバー3213が、夫々加圧
ローラ3202の周囲の大部分を覆うように設けられてい
る。また、カバー3213の外側には、ケーシング3209と同
様のケーシング3214が設けられている。

これらの反射板3206,3206′,3212及びカバー3207,320
7′,3213を設けることによって、加熱ローラ3201及び加
圧ローラ3202の表面から無駄に失なわれる熱を減少させ
ることができると共に、温度検知素子3204の測温性を安
定化させることができる。それ故、加熱ローラ3202の設
定温度に対する温調を安定化し、かつ消費電力を低減で
きる。

上記反射板3206と反射板3212の互いに近接した端部近傍
には、転写材Ｐを加熱ローラ3201側に導く案内板3215が
設けられており、該案内板3215はPBT（ポリブチレンテ
レフタレート）等の断熱性樹脂によって形成されてい
る。

ところで、未定着トナー像Ｔを有する転写材Ｐは、加
熱、加圧両ローラ3201,3202間で挟持搬送され、加熱さ
れたローラ3201,3202による印加熱によって、上記トナ
ー像Ｔが紙面に永久像として定着され、その排紙ローラ
3217,3218によって挟持されながら装置外へ排出され
る。

上記加熱ローラ3201の排出口側には、転写材Ｐを加熱ロ
ーラから確実に分離するため、ローラ軸方向に沿って複
数個の分離爪3208がローラ表面に接触するよう設けられ
ている。また、加圧ローラ3202の排出口側にも分離爪32
08′がローラ3202の表面に接触するよう設けられてい
る。分離爪3208は、ケーシング3209,3211と離間状態に
配置された支持板3219に保持され、分離爪3208′もケー
シング部材3214と離間状態の支持板3220に保持されてい
る。これら分離爪3208,3208′は、ジャム処理時等に322
0′を回動支点として、支持板3219,3220及び排紙ローラ
対3217,3218と一体的に、ローラ対3201,3202から離間す
るように移動可能となっている。

前記反射板3206,3206′,3212としては、表面を研摩した
アルミニウム、銅板、あるいはクロムメッキ等の表面処
理を施した鉄板等のように光沢面を有する金属板を用い
るのが望ましい。また、反射板3206,3206′,3212の形状
は、ローラ周面と同心円になるような曲率を有するもの
が好ましく、その厚さは比較的薄いものが好ましい。

また、前記カバー3207,3207′,3213としては、グラスウ
ール、ロックウール、セラミックファイバー、あるいは
フェノールフォーム、エポキシフォームなどの発泡体等
によって、単独構成または複合構成されたものが好まし
い。

ところで、本実施例では、前記支持板3219に開口部321
9′が形成されており、該開口部3219′には空冷手段と
しての排熱ファン3221が連結されている。また、像担持
体１の近傍にはドラム回りの排熱を行なう排熱ファン32
30が配置されている。

第２図は第１図のＸ−Ｘ線断面を示すものである。

加熱ローラ3201の回転軸3224,3224′には、耐熱性断熱
スリーブ3223,3223′が夫々嵌着されており、該断熱ス
リーブ3223,3223′は、定着装置の枠体3225,3225′に夫
々装着されたベアリング3226,3226′に支持されてい
る。上記回転軸3224,3224′には、耐熱性断熱ギア3227,
3227′が夫々嵌着され、一方の耐熱性断熱ギア3227′
は、駆動源Ｍに連結された駆動力伝達ギア3228に歯合さ
れている。しかして、加熱ローラ3201は、駆動源Ｍの駆
動力が駆動力伝達ギア3228及び耐熱性断熱ギア3227′を
介して伝達され、回転駆動される。また、他方の耐熱性
断熱ギア3227には、手動ノブ3229に固着されたギア322
9′が歯合されている。従来の定着装置においては、駆
動系を通しての熱損失が大半を占めていたが本構成のよ
うにすることにより駆動系への熱損失を減少又は無なら
しめることができるので、高度に熱効率を向上でき消費
電力も減少できる。又、本構成では耐熱性ギア3227,322
7′に加えて耐熱性スリーブ3224,3224′を用いているた
め、ローラ端部からの枠体も3225,3225′への熱損失を
防止できさらに熱効率を向上できる。

上記耐熱性断熱スリーブとしては、ポリイミド、ポリア
ミドイミド、ポリアミド、PPS（ポリフェニレンサルフ
ァイド）、PBT（ポリブチレンテレフタレート）樹脂、
フェノール樹脂，四弗化エチレン樹脂等の熱遮断部材で
あるもの、或いはこの種の混合材からなる熱遮断性の材
料から構成されるもの等が好ましい。

又上記ギア3227,3227′としては、ポリイミド、ポリア
ミドイミド、PPS、変性フェノール、四弗化エチレン補
強充てん材を加えたもの等の熱遮断性の良好な耐熱性材
料で構成されるものが好ましい。

上述のごとく、加熱ローラ3201は耐熱性スリーブ3224,3
224′及び耐熱性ギア、3227,3227′により機械本体及び
枠体3225,3225′から熱的に孤立状態となり、これらを
伝わっての熱損失は非常に少ないものとなる。このよう
に、ローラを駆動力伝達系路から熱的に孤立状態とする
こたが、熱効率向上に非常に有効である。

（実験例） 以上の構成において、本出願人は、次に示すような定着
装置を用いて実際に定着性の試験を行なった。

加熱ローラ3201としては、外径φ59.3mm、逆クラウン量
150μｍ、アルミ（A5056）製ローラ芯金の肉厚12mm、表
層に0.065mm厚のシリコンゴム及び10μｍ厚のPTFEを被
覆したローラを、加熱ローラ3202として、外径φ60mm、
φ50mmのステンレス製ローラ芯金上に肉厚5mmの熱加硫
型シリコンゴム層及び20μｍ厚のフッソゴムラテックス
層を被覆した硬度40゜（JISA）のローラを夫々用いた。

加熱ローラ3201のシリコンゴムとしては、ゴム100部に
対して、充填剤として酸化チタン、酸化ニッケル、酸化
コバルト、シリカを合計して55部混入せしめ、熱伝導率
ＫがＫ＝2.0×10^-3cal/cm・sec・Ｋ、ゴム硬度（JISA）
が68度のものを使用した。

トナーとしては、バインダー樹脂であるスチレンアクリ
ル100部に対して、磁性体60部、荷電制御剤（CA剤）２
部を混練して、平均粒径10μｍに粉砕したものに乾式シ
リカを0.4％外添したものを使用した。

また、加熱ローラ内のヒータ3203は870W、ヒータ3203′
は350Wのハロゲンヒータを夫々用い、ヒータ3203′は立
上り時（ウエイト中）のみ点灯させた。一方、加圧ロー
ラ内のヒータ3203″は70Wのシーズヒータを用い、コピ
ー動作時以外のときのみ点灯させた。

なお、ニップ巾は9.0mm、加熱ローラ表面温度は195℃と
した。

第４図は上記具体例の実験のための各ローラ表面温度の
時間に対する変化図を説明するものである。時間ｔ＝t1
で電源がONされると、ヒータ3203,3203′及びヒータ320
3″が点灯する。加熱ローラ表面温度は図示の如く上昇
して加熱ローラ表面温度が170℃に達すると（Ａ点，時
間t1）、停止していた両ローラ3201,3202は圧接回転を
始め、加圧ローラ表面温度も急激に上昇する。

加熱ローラ表面温度が195℃に達すると（Ｂ点，時間t
2）定着可能状態となり両ローラ3201,3202は回転を停止
する。そして加熱ローラ3201は、不図示の制御手段によ
って195℃前後の表面温度となるように保持される。一
方加圧ローラ3202は定着ローラからの熱の供給がなくな
るため表面温度は下降する。そして定着可能状態から約
５分後（Ｃ点）で加圧ローラ温度は最低となり、その後
内部からのヒータ3203″の熱を受けて徐々に温度上昇す
る。故に、Ｃ点における定着能力が最も低い。従ってこ
のＣ点で連続コピーを行えば定着性の比較実験としては
極めて好ましいものとなる。本図ではＣ点において250
枚連続コピーを行った際の温度変化を250枚終了時（Ｄ
点）を含めて表してある。

以下に示す実験結果は上記Ｃ−Ｄ間で以下の条件の基に
行ったものである。つまり15℃の環境下でコピースピー
ド445mm/sec（A3サイズ紙,43枚／分）、秤量80g/m²A3紙
上に縦横に等間隔をおいて３個ずつ格子状に配列された
φ24mmのベタクロを形成し、250枚連続コピーしたもの
から、１枚目、25枚目、50枚目、……250枚目というよ
うに、25枚毎にサンプルを抽出し、各紙に対して９箇所
のベタクロを定着性の評価対象とした。

この定着性の評価は、シルボンＣ（商品名、（株）興
人、シルボン紙）を用いて、圧力40g/cm2で10往復こす
り、こする前後の濃度差をマクベス反射濃度計で測定し
て数値化した。

すなわち D:φ24ベタクロ画像をこする前の反射濃度（1.0≦Ｄ≦
1.1となるように画像濃度を調整する。） Ｄ′：φ24ベタクロ画像をこすった後の反射濃度 △D:濃度低下率 そして、９箇所のベタクロ部分の濃度低下率の平均をも
って、定着性の評価とした。

また、本実施例での、排熱ファン3221、及び3230の動作
シーケンスを第５図に示す。第５図でt0は電源投入時、
t1は前多回転開始時、t2は前多回転が終了したウエイト
解除時、t2〜t3はスタンバイ時（コピー可能な状態であ
るが非コピー時）、t4はコピー開始時、t4〜t5はコピー
時、t5はコピー終了時、t5〜はスタンバイ時である。

t0で電源が投入されると、排熱ファン3221及び3230はOF
F状態を保ち、時間t3になってはじめてON状態となる。
本実験例では、排熱ファン3221はスタンバイ時は半速状
態のONでコピー時に全速状態のONとなる。

また、排熱ファン3230は時間t3からは常時全速状態のON
となる。

排熱ファン3221をスタンバイ時に半速状態のONとしてい
るのは、騒音防止が主目的である。

また、本実験例では電源を投入してから排熱ファン322
1,3230を動作させるまでの時間t3を電源投入時の定着ロ
ーラ温度に応じて可変とするものである。

本実験例では、t3を以下のように設定した。

なお、時間t3分経過後は排熱ファン3221,3230を所定時
間毎に間欠的に作動させても、あるいは加熱ローラ3201
周辺に温度検知素子3222を設け、検知温度が所定温度以
上の時強く所定温度より低い場合は弱く作動させたり、
所定温度以上の時のみ作動させるようにしても良い。ま
た、排熱ファン3221及び3230を必ずしも同期させてON−
OFFさせなくても良い。

上記の条件下での定着性の試験結果を第６図の曲線
（ａ）に示す。

上記定着評価方法で、通常のライン画像で良好な定着性
を示す範囲は、濃度低下率が20〜25％以下の場合である
ので、電源投入直後の最悪条件下においても、250枚す
べて良好な定着性を示した。

また、このときのクリーニングウエブ32051へ付着した
オフセットトナーは、非常に少なく、クリーニングウエ
ブ32051（クリーニングウエブの厚さ55μｍ）の移動速
度を30枚コピー/1mmに設定しても、充分クリーニングで
きる程度の軽微な量であった。

また、定着ローラの温度を160℃から230℃まで10゜づつ
上昇させてゆき、各々の温度におけるオフセットトナー
量を確認したところ、どの温度範囲においても、オフセ
ットトナー量は非常に少なかった。

次いで、32.5℃,85％の高湿環境下で、A3（サイズ）紙
（紙のスキ方向は進行方向に対して横スキ）,B4紙（縦
スキ）,A4（Ｒ）紙（縦送り，縦スキ）,A4紙（横送り，
横スキ）を使用して、両面コピーを行なったところ、全
ての紙は良好に搬送され、中間トレイ59や、首振りコピ
ートレイ401等の各種トレイ上への積載不良や、シワの
発生は全くなかった。また、カールが少ないため２面目
の転写・分離の不良（分離不良や再転写）も全く生じな
かった。次いで15℃,15％の低湿下で、画像ズレを確認
したが全く問題は無かった。

上述した画像ズレとは以下の現像のことを言う。すなわ
ち、加熱ローラが高湿環境下での紙シワ防止のために逆
クラウン形状をしており、中央部と両端部とに外径の差
があるために両部間で、コピー紙の搬送速度が異なるこ
とによって（すなわち、端部の搬送速度の方が中央部の
搬送速度よりも大きい）コピー紙と加熱ローラ間でズレ
が生じ、コピー紙後端側の両端部に画像のにじみが出る
ことを言う。この現象が顕著になると、コピー紙に横シ
ワが発生する。

次いで、20℃環境下で、ベタクロ画像を50枚連続通紙し
たが、コピー紙の分離性は、非常に良好で、分離爪3208
へ、ほとんど頼らずにコピー紙は排出された。このとき
のウエブからのオイル塗布量は約1.0×10^-4g/枚であっ
た。また、各環境下におけるコピー画質は光沢のないし
っとりした感じの高画質が維持できた。前述した本発明
の実施例の有効性をより明確にするために、以下の比較
例を行なったのでこれを示す。

（比較例１） 加熱ローラ3201として、逆クラウン量150μm,肉厚12mm
のアルミ芯金上に35μｍ厚のPFA又は、PTFEを被覆し
て、中心部外径を59.3mmとしたローラを用いた。（それ
以外は、前出の実験例における条件と同一である。） （比較例２） 加熱ローラ3201として、逆クラウン量150μm,肉厚12mm
で外径58.8mmのアルミ芯金上に、0.3mmのシリコンゴム
を被覆し、更にその外周に、10μｍ厚のPTFEを被覆した
ローラを用いた。上記シリコンゴムとしては、ゴム硬度
（JISA）が60度のものを使用した。なお、ここでシリコ
ンゴムの熱伝導率K_Rは、 K_R＝0.5×10^-3［cal/cm・sec・deg］ PTFEの熱伝導率K_TFは、 K_TF＝0.6×10^-3［cal/cm・sec・deg］ である。

（実験例）と同様の実験を行なったところ、（比較例
１）では、第６図の（ｂ）線で示すように、連続通紙の
途中から定着性が悪化した。これは、実際の使用上にお
いても問題となるレベルである。

また、ウエブへのオフセットトナーの付着も多く、ウエ
ブでクリーニングしきれないトナーが次のコピー紙上に
付着して、コピー画質を著しく低下させた。

また、高湿下では、A3紙,B4紙,A4（Ｒ）紙において、シ
ワが発生した。A4紙においては、シワの発生は無かった
が、紙のカールが大きく、各種トレイで、積載不良が生
じた。

そこで、逆クラウン量を200μｍにしたところ、高湿下
での紙シワの発生は無くなったが、低湿環境下で顕著な
像ズレが発生し、コピー画質が著しく低下した。また。
各環境下ともに、コピー画質は光沢がありかつ、つぶれ
ぎみであった。

次に、（比較例２）では、定着性，トナーオフセット，
シワ，カール，像ズレ，画質については、比較的良好の
結果が得られたが、ベタクロ画像の通紙においては、加
熱ローラヘの巻きつき力が強くそれを分離爪3208で強制
的に剥がすために、分離爪の跡（以下爪跡と記す）が顕
著に現われた。この現像の極度な場合はコピー紙が全面
的にシワを発生することもあり、分離爪がトナーで汚れ
たりすると、ジャムを惹起すこともあった。

上述の現象を防止するためには、低粘度（例えば、25℃
における粘度が100Cs又は300Cs品）のシリコンオイルを
多量に塗布すると良い結果が得られたが、コピー紙にオ
イルすじ等のオイル汚れが発生しやすくなり、コピー品
質を低下させてしまった。

また、常時適量の低粘度オイルを塗布することは難かし
く装置の大型化，コストアップや、両面コピー時にドラ
ム表面に適度のオイルが付着したりすると、カブリ等の
異常画像が発生したり、再給紙ローラ51がスリップし
て、給紙不良が生じたりして、好ましくない。

上記の結果をまとめると、下表のごとくである。

上記のごとく、比較例２では爪跡についてを除くと良好
な結果が得られている。

そこで、爪跡に関して、シリコンゴムそして樹脂（PTF
E）の厚さを次表のごとく変えることによって種々の熱
抵抗のもとに詳しく実験を行なってみた。

なお、上表において、K_TFはすべての試ローラについて
0.6×10^-3［cal/cm・sec・deg］のものを用い、ゴム層
と樹脂層の熱抵抗の和R_Hは、 R_H＝（２πK_R）^-1.ln（r₂/r₁） ＋（２πK_TF）^-1.ln（r₃/r₂）［cm・sec・deg/cal］ として算出したもので、ここでr₁,r₂,r₃は芯金、ゴム層
そして樹脂層の外側面での半径である。また、アルミ芯
金の外径は58.8mm、シリコンゴムの硬度は60゜（JISA）
である。

このように、熱抵抗の視点からみると、弾性層（ゴム
層）と離型層（樹脂層）の熱抵抗の和が1.1［cm・sec・
deg/cal］以下であるならば、爪跡に関して良結果であ
り、前表の他の項目に関する結果と統合して、良好であ
ることがわかる。

以下上記結果に対する理由を述べることとする。

（実験例）と（比較例２）は、爪跡を除くと類似した結
果となっている。両者に共通した点は、ローラが弾性を
有していることである。

一方、（比較例１）は、ほとんど剛性ローラと言っても
良いものである。

両者のローラのニップ部におけるトナーの定着の様子を
模式的に図示したものが第７図（ａ）（ｂ）である。第
７図で3201は定着ローラ,Tはトナー,Pはコピー紙であ
る。第７図（ａ）が、弾性タイプ，（ｂ）が剛性タイプ
である。第７図（ａ）に示すように弾性タイプのローラ
はトナーの凹凸に依って、自身が変形するためトナーと
の接触面積が大きく、熱の伝達効率が高く（図において
矢印は熱流を示す）、かつ、単位接触面積当りの接触圧
力が比較的弱いため、トナー画像のつぶれが少ない。

一方、第７図（ｂ）に示すように、剛性タイプのローラ
は、自身の変形が殆ど無いために、トナーとの接触面積
は、弾性タイプと比較して小さい。故に、熱の伝達効率
が低くかつ単位接触面積当りの接触圧力は、弾性タイプ
より大きく、トナー画像のつぶれが大きくかつ非画像部
分にトナーが飛散するいわゆるトビチリ等も生じやす
い。弾性タイプのローラの方が定着性，トナーオフセッ
ト，画質が良好なのは、上記した特性に依るところが大
である。

また、ベタクロ時の巻きつき性については、トナーの粘
弾性に依るところが大きいと考えられる。すなわち、ト
ナーを加熱すると当然のことながらその温度は上昇する
が、一定温度に達すると引続き加熱しているにも拘らず
一時昇温しない吸熱時期がある。したがって、その時期
の熱エネルギはトナーに吸収されて粘弾性の変化に用い
られていると考えられる。そして、さらに加熱を続ける
と、トナーは再び昇温する。発明者は、詳細な原理は未
だ解明していないが、巻きつき性が上記吸熱時期の温度
以上においてきわめて良好で巻きつきが生じないことを
確認した。したがって、加熱量が定められている場合に
は、弾性を伴いかつ伝達熱量の大なるローラによれば、
上記吸熱時期の温度以上に容易に達することとなる。

（比較例１）におけるPFAローラの爪跡が良好な理由
は、接触面積が少ないため、剥しやすいことばかりでな
く、ローラの離型層（これは熱絶縁層とも言える）の厚
みが35μｍと薄いために、ローラとトナーが接触した場
合に単位接触面積当りへ多量の熱量が流れ、その結果、
接触面近傍でのPPの溶融度及び表面への折出度が高く、
巻きつき性が小さいと言える。

一方、（比較例２）の場合は、離型層の厚み（すなわ
ち、熱絶縁層の厚み）が0.310mmと厚いのでローラの熱
抵抗が高く、ローラとトナーが接触した場合に、単位接
触面積当りへ流れる熱量が比較的小さいためにトナーの
粘弾性を十分得られずまたPPが溶融しづらく、その結果
として離型効果が不充分で、爪跡が顕著に発生する。
（本実施例）のローラの場合、離型層の厚みを弾性を確
保できる範囲内でできるだけ減少させることとしたの
で、離型層の熱伝導を大きくすることができ、単位接触
面積当りへのトナーへの供給熱量が充分なものとなり良
好な結果が得られた。また、弾性効果のために、定着
性，オフセット性，シワ，カール，像ズレすべてにおい
て良好な結果が得られた。シワ，カール，像ズレが弾性
ローラで良好な理由は、ソフトに挟圧するところに依る
ものが大きいと思われる明確なメカニズムは判っていな
い。

（発明の効果） 本発明は、以上のごとく加熱・加圧定着を行なう回転ロ
ーラを、芯金の上に弾性層そしてその上に樹脂層を形成
して構成する際に、上記弾性層及び樹脂層の熱抵抗の和
を1.1cm・sec・deg/cal以下としたので、弾性を確保し
ながら熱伝達性が良くなり、その結果コピーの仕上がり
具合そして装置のトラブルの低減等装置全体の性能を向
上せしめる、という効果を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例としての定着装置の断面図、第
２図は第１図装置のＸ−Ｘ線断面図、第３図は第１図装
置を適用した画像形成装置の全体を示す構成断面図、第
４図は第１図装置の各ローラの表面の時間に対する温度
変化を示す線図、第５図は第１図装置の排熱ファンの動
作シーケンス図、第６図は第１図装置の試験結果を示す
線図、第７図はローラとトナーとの接触状態を示す概要
図である。 3201……回転体（加熱ローラ）

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−89785（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−205560（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−138272（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−19178（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−263979（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−41163（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−84671（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互に圧接せる一対をなす回転体と、少なく
   とも一方の回転体を加熱する加熱体とを有し、該一対の
   回転体間に、未定着像を有する記録材を通過せしめるこ
   とにより定着を行なう定着装置において、 少なくとも一方の回転体は、芯金材の上に弾性層そして
   その上に離型層としての樹脂層を有し、 上記弾性層及び離型層の熱抵抗の和が1.1センチメート
   ル・秒・度／カロリー以下である、 ことを特徴とする定着装置。