JPH11231704A

JPH11231704A - 定着装置

Info

Publication number: JPH11231704A
Application number: JP10036242A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Kusumoto; 保浩楠本
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-02-18
Filing date: 1998-02-18
Publication date: 1999-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】高い離型性能及び優れた画質を得られ、離型
層の摩擦磨耗や皺発生による定着ロールの劣化の少ない
定着装置を得る。【解決手段】定着ロール１２は、円筒体１６とその外
周に巻装された耐熱性弾性体層１８及び耐熱性弾性体層
１８の外周のフッ素系樹脂のチューブ２０とで構成され
る。圧力印加部材１４は、支持体２４と搬送ベルト２８
とを有し、支持箱３２内には、耐熱性ゴム体３４と加圧
体３６とが取り付けられている。チューブ２０及び耐熱
性弾性体樹脂層１８が径方向内側に押されることで、フ
ッ素樹脂系チューブ２０に径方向内側への歪みＷが生じ
ており、定着ロール１２の離型性能が向上されると共に
画質が向上している。加圧体３６の長手方向の長さがチ
ューブ２０の軸方向長さより長くされており、チューブ
２０の摩耗及び皺発生が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は定着装置に関し、さ
らに詳しくは、未定着のトナー像が転写された転写材を
挟持搬送することによりトナー像を転写材に定着させる
定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像形成装置、例えば、電子写真
プロセスを利用した複写機等においては、紙等の記録体
上に転写された未定着のトナー像を定着する方法とし
て、溶剤定着法、加圧定着法、加熱定着法、及び加熱加
圧定着法等が知られている。

【０００３】これらの定着法のうち、加熱加圧定着法を
採用した定着装置について説明する。

【０００４】図８には、加熱加圧定着法の１つである熱
ロール方式の定着装置が示されている。この定着装置７
０では、加熱ローラ７２と加圧ローラ７４と、を有して
おり、加熱ローラ７２は、円筒状の芯金７６と、芯金７
６の内部に配設されたヒータ７８及び、芯金７６の外周
に被覆された耐熱性樹脂層あるいは、耐熱性ゴム層によ
る離型層７９、で構成されている。一方、加圧ローラ７
４は、円筒状の芯金８０と、芯金８０の外周に形成され
た耐熱弾性体層８２及びヒータ８４と、で構成されてい
る。加圧ローラ７４は加熱ローラ７２に対して圧接され
ており、加熱ローラ７２と加圧ローラ７４との間で、未
定着のトナー像が形成された用紙Ｐを挟持搬送する。こ
れにより、未定着のトナーＴを溶融させた後、用紙Ｐに
浸透させて定着させる。

【０００５】このように、加熱加圧方式の定着装置で
は、トナーＴを熱で溶融させ、さらに用紙Ｐに押しつけ
て定着させるため、熱風定着方式やオーブン定着方式と
較べて熱効率が高く、現在最も広く利用されている。

【０００６】これに対し、トナーを熱で溶融させること
なく、用紙Ｐに押しつけるだけで定着させることができ
る場合には、上記構成のヒータ７８、８４を省略した方
式（加圧方式）によって、定着装置が構成される。この
加圧方式では、トナーを加熱する必要がないので低電力
となる。

【０００７】ところで、離型層７９としては、定着済の
トナーＴを加熱ローラ７２から引き離すために、耐熱性
樹脂や耐熱性ゴム等を被覆して構成されている。一般的
には、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥ）
や、パーフルオロアルキルビニールエーテル共重合樹脂
（以下、ＰＦＡ）、四フッ化エチレン六フッ化プロピレ
ン共重合樹脂（以下、ＦＥＰ）に代表されるフッ素系耐
熱性樹脂の方が、シリコーンゴムやフッ素ゴムに代表さ
れる耐熱性ゴムよりも、離型剤（いわゆる離型オイル）
を用いることなく高い離型性を得られることが知られて
いるため、白黒複写機においては耐熱性樹脂が用いられ
ている。

【０００８】しかし、金属性の芯金７６に離型層７９と
してフッ素系耐熱性樹脂を被覆した場合、フッ素系耐熱
性樹脂は材質そのものが硬く、トナーとの微小な密着性
が低いために、定着画像のいわゆるベタ部に、細かい濃
度ムラが発生することがある。これに対し、耐熱性ゴム
を金属性の芯金７６に被覆した場合は、耐熱性ゴム自体
の柔らかさのために、ゴムが伸展してトナーと確実に密
着する。このため、濃度ムラのない優れた画質を得るこ
とができる。

【０００９】また、例えば特開平５−１５０６７９に記
載されているように、耐熱性ゴムを被覆した場合、ゴム
の歪みが発生することで高い剥離性能を有することが知
られている。この「歪み」とは、定着ロールを圧力ロー
ル等の加圧手段で加圧した時、定着ロール表面に表れる
内側への局部的な弾性変形のことを言う。定量的には、
歪みを生じた加熱ロールを使用して用紙を挟持搬送する
場合の、加熱ロール一回転当りの用紙の搬送長をＭ_W、
歪みを生じていない加熱ロールを使用して用紙を挟持搬
送する場合の、加熱ロール一回転当りの用紙の搬送長を
Ｍ_Nとしたとき、歪み率εは、 ε＝（Ｍ_W／Ｍ_N−１）×１００（％）によって定義される。

【００１０】一般には、歪みが生じた定着ロール一回転
で送り出される用紙の長さは、歪みが生じていない定着
ロール一回転で送り出される用紙の長さより長くなる。

【００１１】さて、特開平５−１５０６７９に開示され
る定着ロールは、ＬＴＶシリコーンゴムの上層に、ＲＴ
Ｖシリコーンゴムが配置されて構成されており、最上層
のＲＴＶシリコーンゴム自身も伸展性があることから、
歪みは発生しやすい。しかし、ＲＴＶシリコーンゴムは
離型性がそれほど高いものではなく、また、それ自身の
摩擦係数が高く磨耗しやすいため、離型剤塗布手段を別
途設ける必要があった。

【００１２】従って、高い離型性能を有するフッ素系樹
脂を耐熱性ゴムの表面に被覆すればさらに高い離型性能
を有し、特別な離型剤塗布手段を用意する必要もなくな
ることが考えられる。

【００１３】この点に関しては、特開昭６１−２２３７
６、特開昭６１−２４８７３１等に開示されるように、
耐熱性ゴムの表面にフッ素樹脂ディスパージョンを塗布
焼成したロールを用いれば、容易に高い離型性能および
優れた画質を得られるようになる。しかし、塗布焼成膜
はその厚みが高々２〜３μｍ程度であるため、用紙を通
紙したときに離型層の磨滅（特に、用紙端部の磨滅）が
生じてしまうおそれがある。

【００１４】そこで、特開昭５７−８９７８５、特開昭
５３−１４４７４７、特公平７−３４９、特開平４−４
２１８３等に開示されるように、あらかじめ製造された
いわゆるフッ素樹脂チューブを耐熱性ゴムの表面に被覆
することで、これらの問題は解決される。

【００１５】ところが、一般的なフッ素樹脂チューブの
厚さは５０〜１００μｍ程度であることからチューブ自
体が硬く、上記した歪みを十分に発生させて高い離型性
を得るということは困難であった。さらに、フッ素系樹
脂チューブを弾性体の上層に被覆させることで歪みを発
生させることにより離型性を向上させかつ、画質を向上
させることに対してはこれまで着目されてはいなかっ
た。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事実を
考慮し、高い離型性能及び優れた画質を得ながら、離型
層の摩擦磨耗や皺発生による定着ロールの劣化の少ない
定着装置を得ることを課題とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
は、円筒状又は円柱状に形成され少なくとも径方向内側
に弾性変形可能な弾性部材と、前記弾性部材の外周に円
筒状に形成され径方向の肉厚が１０μｍ乃至４０μｍと
されたフッ素系樹脂層と、を備えた定着ロールと、前記
定着ロールに対向して配置され定着ロールとの間で未定
着のトナー像が転写された転写材を挟持搬送してこのト
ナー像を転写材に定着させると共に、定着ロールに対し
て径方向内側に向かって加圧することにより定着ロール
に０．１％以上の歪みを発生させる加圧手段と、を有
し、前記フッ素系樹脂層の軸方向両端がそれぞれ前記転
写材の幅方向両端よりも外側に位置し、前記加圧手段の
幅方向両端がそれぞれ前記フッ素系樹脂層の軸方向両端
よりも外側に位置していることを特徴とする。

【００１８】従って、未定着のトナー像が転写された転
写材は、定着ロールと加圧手段との間で挟持搬送されな
がら、トナーが転写材に押しつけられて定着される。こ
のとき、定着ロール又は加圧手段にヒータ等の加熱手段
を設け、トナーを溶融させて転写材に定着させるように
してもよい。

【００１９】加圧手段は、定着ロールを径方向内側に加
圧する。定着ロールを構成する弾性部材の外周に被覆さ
れたフッ素系樹脂層は、１０μｍ乃至４０μｍの肉厚と
されているため、加圧手段からの加圧で径方向内側に変
形可能となっている。従って、加圧手段からの加圧によ
り、弾性部材が径方向内側に弾性変形すると共にフッ素
系樹脂層に歪みが生じる。この歪みにより、定着ロール
の離型性能が向上し、定着後の転写材が定着ロールから
容易に分離される。また、歪みにより、未定着のトナー
像との密着性が高くなるので、光沢ムラのない高画質の
画像を得ることができる。フッ素系樹脂層は、１０μｍ
以上の厚みを有するので、磨滅により画質が低下してし
まうことがなく、フッ素系樹脂層の耐久性も向上する。

【００２０】加圧手段の幅方向両端はそれぞれフッ素系
樹脂層の軸方向両端よりも外側に位置しているので、フ
ッ素系樹脂層は軸方向で全域にわたって加圧手段により
均一に加圧され、歪み率が軸方向でほぼ一定となる。こ
のため、定着ロールに部分的な皺が生じない。

【００２１】さらに、フッ素系樹脂層の軸方向両端がそ
れぞれ転写材の幅方向両端よりも外側に位置しているの
で、転写材の幅方向全域にわたってトナー画像を転写材
に定着させることができる。

【００２２】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記加圧手段が、無端状に形成され
て少なくとも外側に変形可能とされ前記定着ロールに対
向して配置された搬送ベルトと、前記搬送ベルトを前記
定着ロールに接触させた状態で循環可能に支持し、搬送
ベルトを外側に部分的に変形させることで定着ロールに
前記歪みを発生させる支持部材と、を有することを特徴
とする。

【００２３】従って、支持部材が搬送ベルトを部分的に
変形させ、この変形部分が定着ロールを径方向内側に加
圧する。これにより、定着ロールに局所的な歪みを発生
させて、定着ロールの剥離性能を向上させることができ
る。

【００２４】請求項３に記載の発明では、請求項２に記
載の発明において、前記搬送ベルトの幅方向両端がそれ
ぞれ前記支持部材の幅方向両端よりも外側に位置してい
ることを特徴とする。

【００２５】これにより、加圧手段の搬送ベルトからの
露出を防止できるため、フッ素系樹脂層の摺擦による磨
滅を防止して、定着ロールの定着性能を維持することが
できる。

【００２６】請求項４に記載の発明では、請求項１〜請
求項３のいずれかに記載の発明において、前記定着ロー
ルと前記加圧手段とに挟持搬送された転写材が幅方向に
最大幅を有する部分での定着ロールの歪み率をε_RO、定
着ロールの軸方向略中央での歪み率をε_RIとしたとき、
０．５≦ε_RO／ε_RI≦１．０に設定されていることを特
徴とする。

【００２７】このようにε_ROのε_RIに対する比を設定す
ることで、転写材を定着ロールと加圧手段との間に挟持
搬送してトナー像を転写材に定着させる際に、転写材に
皺が発生しない。

【００２８】また、転写材の幅方向略中央部分と比較し
て、幅方向幅方向両端部分の歪みが小さくなっているの
で、転写材の幅方向両端部分に相当する位置の近傍での
定着ロールの磨滅を低減でき、定着ロールの耐久性を向
上させることができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】（定着装置の構成）図１及び図２
には、本発明の一実施の形態に係る定着装置１０が示さ
れている。この定着装置１０は、円筒状に形成された定
着ロール１２と、この定着ロール１２に対向して配置さ
れ、定着ロール１２との間に用紙Ｐを挟持して搬送する
圧力印加部材１４と、で構成されている。

【００３０】用紙Ｐには、図示しない転写手段によって
トナーＴが未定着で転写されている。用紙Ｐが定着ロー
ル１２と圧力印加部材１４との間で挟持搬送されると、
用紙Ｐの未定着のトナーＴが定着される。

【００３１】定着ロール１２は、軸方向に所定長さを有
する円筒体１６と、この円筒体１６の外周に巻装された
円筒状の耐熱性弾性体層１８、及び耐熱性弾性体層１８
の外周に巻装されたフッ素系樹脂層としてのチューブ２
０と、で構成されている。さらに、円筒体１６の内部に
は、加熱源としてハロゲンランプ２２が設けられてお
り、定着ロール１２の表面が加熱されている。定着ロー
ル１２の表面温度は図示しない温度センサによって検知
され、同じく図示しない温度コントローラによって、所
定温度に維持されるようになっている。

【００３２】なお、本実施の形態に係る定着ロール１２
は、その表面を加熱することにより熱定着ロールとして
機能させることができるが、定着ロール１２の表面を加
熱することなく、加圧ロールとして機能させることも可
能である。

【００３３】円筒体１６を構成する材料としては、一般
に、剛性に優れた鉄、ステンレスや熱伝導性に優れたア
ルミニウム等が使用されるが、他の金属等を使用しても
よい。

【００３４】耐熱性弾性体層１８の材料としては、フッ
素ゴム及びシリコーンゴムが使用できる。熱定着ロール
の場合、耐熱性弾性体層の厚さは１００μｍ乃至２ｍｍ
が好ましい。これは、耐熱性弾性体層１８の厚さが１０
０μｍ未満だと、後述する歪みＷが発生しにくいため記
録用紙の巻き付き防止効果が低く、２ｍｍを越えると熱
伝導性が悪くなって、いわゆるウォームアップ時間（定
着ロール１２の表面が所定の温度に達するまでに要する
時間）が長くなるためである。

【００３５】また、定着ロール１２を熱定着ロールとし
て使用する場合、耐熱性弾性体層１８の硬さは、ＪＩＳ
Ｋ６３０１に従って測定した場合、２０度乃至６０度
であることが好ましい。耐熱性弾性体層１８の硬さが２
０度未満だと、記録用紙Ｐに加えられる圧力が小さくな
って画質を向上させることができず、また、６０度を越
えると、歪みが発生しにくいため記録用紙の巻き付き防
止効果が得られないためである。

【００３６】圧力印加部材１４として圧力ロールを用い
る場合には、その耐熱性弾性体層の硬さは、定着ロール
１２の耐熱性弾性体層１８の歪みを得るために、定着ロ
ール１２の耐熱性弾性体層１８の硬度と同程度又はそれ
以上の硬さとされる。

【００３７】圧力ロールの最上層にチューブを使用する
場合、チューブの厚さは任意の値とすることができる
が、一例として、３０〜５０μｍとすることができる。
また、圧力ロールが最上層として離型性の良い耐熱性弾
性体層を備える場合、このような耐熱性弾性体層に使用
される材料としては、フッ素ゴムやシリコーンゴムを挙
げることができる。

【００３８】チューブ２０としては、ポリテトラフルオ
ロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルキルビニー
ルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン六
フッ化プロピレン共重合樹脂（ＦＥＰ）に代表されるフ
ッ素系耐熱性樹脂が考えられる。これらの中では、耐熱
性、加工性の点からＰＦＡが好ましい。なお、耐熱性弾
性体層との密着性を向上させるために、チューブの内面
にエッチングによるプライマー処理等を施すことができ
る。

【００３９】定着ロール１２を熱定着ロールとして使用
する場合、チューブ２０の厚さ（径方向の肉厚）は５μ
ｍ乃至４０μｍであることが必要である。チューブの厚
さが５μｍ未満だと、摩耗しやすいため熱定着ロールの
寿命が短くなり、４０μｍを越えると、熱定着ロールの
表面が固くなって、画質の向上が図れない。チューブ２
０の厚さは１０μｍ乃至２０μｍであることがより好ま
しい。

【００４０】一方、圧力印加部材１４は、断面略円筒状
に形成され、軸方向が水平となるように図示しないハウ
ジングに取り付けられた支持体２４と、この支持体２４
の外周に巻装された無端状の搬送ベルト２８と、を有し
ている。支持体２４の上部には、支持体２４の内部と外
部とを連通する取付孔３０が形成されている。

【００４１】取付孔３０には、上面が開放された支持箱
３２が取り付けられている。支持箱３２内には、耐熱性
ゴム体３４と、耐熱性ゴム体３４より用紙Ｐの搬送方向
下流側（図１左側）の位置に配置された加圧体３６と、
が固定されている。

【００４２】耐熱性ゴム体３４は、定着ロール１２と対
向圧接することにより円弧面３４Ａが形成される。ま
た、加圧体３６には、定着ロール１２に向かって円弧面
３４Ａから所定の突出高さで突出し、円弧面３４Ａより
も小さい所定の曲率半径を有する凸部３６Ａが形成され
ている。円弧面３４Ａ及び加圧体３６の先端には、摩擦
低減部材３８が貼着されており、搬送ベルト２８と、耐
熱性ゴム体３４及び加圧体３６との摩擦が低減されてい
る。

【００４３】摩擦低減部材３８と、定着ロール１２の外
周とで形成される間隙を通過して、搬送ベルト２８が支
持体２４の外周を循環する。このため、搬送ベルト２８
は円弧面３４Ａに沿って内側に凹み、さらに凸部３６Ａ
に沿って外側に湾曲した状態で定着ロール１２に接する
ため、搬送ベルト２８の定着ロール１２との接触面積が
広くなる。

【００４４】また、加圧体３６は、凸部３６Ａによっ
て、定着ロール１２を加圧している。これにより、定着
ロール１２のチューブ２０及び耐熱性弾性体樹脂層１８
が径方向内側に押され、チューブ２０に径方向内側への
歪みＷが生じている。後述するように、この歪みＷによ
って、定着ロール１２の離型性能が向上されている。

【００４５】また、図２に示すように、チューブ２０の
軸方向両端は、用紙Ｐの幅方向両端よりも外側に位置す
るように、チューブ２０の軸方向長さ及び位置が決めら
れている。これにより、用紙Ｐの幅方向全域に亘って未
定着トナー像のトナーを定着させることができる（な
お、図２では図示の便宜上、定着ロール１２のチューブ
２０、圧力印加部材１４の加圧体３６及び用紙Ｐのみを
図示している）。

【００４６】また、加圧体３６の長手方向（チューブ２
０の軸方向と同じ方向）両端は、チューブ２０の軸方向
両端よりも外側に位置している。これにより、チューブ
２０の軸方向全域に亘って加圧体３６が当接して加圧す
るので、チューブ２０が局所的に強く加圧されない。こ
れにより、チューブ２０に皺が発生しないようになって
いる。

【００４７】さらに、搬送ベルト２８の幅方向両端は、
加圧体３６の長手方向両端よりも短く、定着ロール１２
のチューブ２０より長いため、チューブ２０を構成する
フッ素系樹脂層の摺擦による磨滅を防止して、定着ロー
ル１２の定着性能を維持することができる。

【００４８】

【実施例】本発明を実施例によりさらに詳細に説明す
る。（実施例１〜９、比較例１〜４）定着ロール１２及び圧
力印加部材１４を以下のように構成した。

【００４９】定着ロール１２円筒体１６として、外径２５ｍｍ、厚さが１．５ｍｍの
円筒状のアルミニウム製芯金を使用し、その外周に耐熱
性弾性体層１８として厚さ３ｍｍのＨＴＶ（高温加硫）
シリコーンゴム層（ＪＩＳＫ６３０１による硬さ３０
度）を設け、さらにこのシリコーンゴム層上に、チュー
ブ２０として、エッチングにより内面がプライマー処理
された厚さ１０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆して熱
定着ロールを作成した。チューブ２０の軸方向長さを耐
熱性弾性体層１８の軸方向長さと略同等の長さとした。

【００５０】ハロゲンランプ２２は６５０Ｗのものを使
用し、定着ロール１２の表面温度を１５０℃に維持し
た。

【００５１】圧力印加部材１４支持体２４としては、軸方向の長さ３５０ｍｍ、外形２
５ｍｍの耐熱性樹脂、例えばポリカーボネート製の略円
筒体を、搬送ベルト２８としては、周方向長さ９０ｍ
ｍ、肉厚９０μｍのポリイミド製ベルトを、耐熱性ゴム
体３４としては、硬度４０度（ＪＩＳＫ６３０１）の
ＬＴＶシリコーンゴムをそれぞれ使用した。また、搬送
ベルト２８の幅を、耐熱性ゴム体３４の長手方向（定着
ロール１２の軸方向）の長さよりも長くし、搬送ベルト
２８の幅方向両端が耐熱性ゴム体３４の長手方向両端よ
りも外側に位置するようにした。

【００５２】摩擦低減部材３８としては、ガラス繊維に
フッ素樹脂を含浸させて焼成された摺動用部材を使用し
た。

【００５３】加圧体３６の上端（定着ロール１２を加圧
する部分）の曲率半径は４ｍｍとした。

【００５４】〈歪みと離型性との関係〉歪みと離型性と
の関係を評価するために、まず、以下のように、荷重と
セルフストリッピング性能との関係を求めた。

【００５５】定着装置１０おいて、用紙Ｐの搬送速度が
１６０ｍｍ／ｓｅｃになるように定着ロール１２を図１
時計周り方向回転させ、この状態で、３．０ｍｇ／ｃｍ
² の面密度の未定着カラートナー像が用紙全面にわたり
形成された用紙Ｐを定着ロール１２圧力印加部材１４と
のニップ領域に通し、定着ロール１２に記録用紙が巻き
付かないか否か（セルフストリッピングが可能であるか
否か）を観察した。

【００５６】圧力印加部材１４によって定着ロール１２
に加えられる荷重や用紙Ｐの坪量（単位面積当りの質
量）を変化させながら、上記手順を繰り返した。結果を
表１に示す。なお、表１及び後述する表２の中で、
「Ａ」は記録用紙の繊維が熱定着ロールの軸方向と平行
になるように記録用紙を挿通したことを示し、「Ｂ」は
記録用紙の繊維が熱定着ロールの軸方向と垂直になるよ
うに記録用紙を挿通したことを示す。

【００５７】

【表１】

【００５８】この表１からも分かるように、通常、
「Ａ」の方が「Ｂ」に比べ、記録用紙の腰が弱くなるた
め、セルフストリッピングが困難になる傾向を持つ。

【００５９】また、表１に示されるように、圧力印加部
材１４による荷重が１０ｋｇのときにセルフストリッピ
ングの向上がみられ、３０ｋｇ以上の場合には、用紙Ｐ
の坪量及び送り方向に関わらずセルフストリッピングが
可能となることが分かる。特に、圧力体３６による荷重
が増加するに従い、坪量の小さい（紙厚の薄い）用紙で
あってもセルフストリッピングが可能となることが判
る。

【００６０】次に、上記の定着装置１０を使用して、定
着ロール１２が１回転するときに搬送される用紙Ｐの搬
送長Ｍ_Wを測定し、この測定値と定着ロール１２の計算
上の外周の長さＭ_N（すなわち、歪みが生じていない定
着ロール１２が１回転するときに搬送される用紙Ｐの搬
送長）とから歪み率εを求めた。歪み率εは ε＝（Ｍ_W／Ｍ_N−１）×１００（％）によって定義される。

【００６１】圧力印加部材１４の加圧体３６による荷重
を変化させながら、上記手順を繰り返した。なお、用紙
Ｐとして、坪量が６５ｇ／ｍ² のものを使用した。結果
を図３及び図４に示す。

【００６２】図３及び図４から、定着ロール１２の表面
には歪みが発生しており、荷重を増加するに従って定着
ロール１２の表面の歪み率が増加することが分かる。

【００６３】さらに、図４から、荷重が１０ｋｇのとき
に歪みが０．１％となり、荷重が３０ｋｇのときに歪み
が０．３％となっていることがわかる。従って、図４と
表１とを照らし合わせることで、歪みが０．３％以上で
あれば、十分な剥離性能を得られることが分かる。

【００６４】なお、特開平５−１５０６７９号公報で
は、歪みが０．５％以上あれば、剥離性能が向上すると
しており、これと比較して、本発明の定着装置１０では
剥離性能が向上している。これは、本発明の定着装置１
０が、曲率半径が小径（４ｍｍ）の加圧体３６を定着ロ
ール１２に食い込ませており、しかも、用紙Ｐは画像面
とは反対側の非画像面側に曲がるように排出されること
により、定着ロール１２の歪み（加圧体３６により歪み
と比較して曲率半径が大きい）だけでの剥離性能だけで
なく、用紙Ｐのいわゆる剛性を利用でき、ロール同士で
の圧接でニップを形成するものより巻き付きにくくなる
ためである。

【００６５】また、定着ロール１２そのものの径も、特
開平５−１５０６７９号公報記載の定着ロールと比較す
れば小さいため、用紙Ｐの曲率が大きくなり、用紙は巻
き付きにくくなることためであるとも考えられる。

【００６６】（比較例５〜１６）定着ロール１２をハー
ドロールに代え、それ以外は上記したものと全く同じ条
件で荷重とセルフトリッピング性との関係を調べた。

【００６７】ここでいう「ハードロール」とは、実質的
に径方向へほとんど変形しないロールをいい、具体的に
は、外径が２５ｍｍ、厚さが２．５ｍｍの円筒状のアル
ミニウム芯金の外周に、厚さが１０ｍｍのテフロン（商
品名）が巻装されたハードロールを使用した。また、圧
力印加部材１４の耐熱性ゴム体３４に代えて、硬度２０
度（ＪＩＳＫ６３０１）のＨＴＶシリコーンゴムを使
用した。この結果を表２に示す。

【００６８】

【表２】

【００６９】表２に示されるように、すべての荷重にお
いてセルフストリッピングが不可能であった。これは定
着ロールがハードロールであるため弾性層がなく、歪み
が生じないためと考えられる。

【００７０】〈歪みとマイクログロスとの関係〉次に、
上記の操作により得られた定着画像の画質について、画
質の評価項目であるマイクログロスについて検討した。
マイクログロスとは、ベタ部にグロス（光沢）の細かい
ムラが発生することを言う。このマイクログロスが発生
すると、耐熱性弾性体層１８を使用して定着ロール１２
を歪み可能とし、セルフトリッピング性能を向上させて
も、画像の画質が劣ってしまうため、優れた画質を得る
という本発明の課題を解決できなくなる。

【００７１】ここでは、このマイクログロスに関して最
も影響を与えると考えられる、フッ素樹脂のチューブ２
０の厚さと定着ロール１２を構成しているゴム（耐熱性
弾性体層）の硬度を変化させて、ベタ画像を定着し、マ
イクログロスの発生具合を目視で評価した。

【００７２】また、参考のために、マイクログロスが顕
著に発生しやすいことが知られている従来のハードロー
ルを定着ロールに代えて使用し、これによって得られた
定着画像についても同様の評価を行った。

【００７３】ハードロールとしては、比較例５〜１６と
同様のものを使用した。結果を表３に示す。

【００７４】

【表３】

【００７５】この表３に示すように、定着ロール１２を
構成しているゴム（耐熱性弾性体層１８）の硬度が硬く
なればマイクログロスが発生しやすくなり、チューブ２
０の厚さを厚くしても発生しやすくなることが分かる。
また、チューブ２０の厚さを４０μｍより厚くした場合
には、定着ロール１２がハードロールに近似してしまう
ため、定着ロール１２を構成しているゴム（耐熱性弾性
体層１８）の硬度を低くしてもマイクログロスは発生し
てしまうことが分かる。

【００７６】これより、チューブ２０の厚さは４０μｍ
以下が適切であり、好ましくは３０μｍ以下、さらに好
ましくは２０μｍ以下が適切であると考えられる。

【００７７】〈チューブの厚さと耐久性との関係〉とこ
ろで、フッ素樹脂系のチューブ２０の厚さを薄くした場
合、長期的な信頼性が懸念される、すなわち、用紙Ｐを
挿通させた時の摩擦による磨耗劣化が問題となる。

【００７８】そこで、チューブ２０の厚さと定着ロール
１２の耐久性との関係を検討するためチューブ２０の厚
さを１０μｍとした２本の定着ロール１２を富士ゼロッ
クス社製ＡＣｏｌｏｒ９３５に装着し、富士ゼロック
ス社製Ｌ紙Ａ４の白紙を定着温度１５０℃で挿通させ、
磨耗劣化の度合いを目視で観察した。このときの定着ロ
ールの歪み率は用紙挿通部略中央部での歪み率ε_RIを剥
離性能が十分に確保できる０．５％に固定して行った。
なお、一般的に定着ロールの寿命としては、１０万枚程
度とされており、これを目安とした。

【００７９】この結果、チューブ２０の厚さが５μｍの
場合、磨耗が顕著となり、約９万枚通した時点で、耐熱
性弾性体層１８を構成するＨＴＶシリコーンゴムが局部
的にではあるが露出した。従って、チューブ２０の厚さ
が５μｍ以下の場合には、チューブ２０の長期的な信頼
性の点からは十分とはいえない。

【００８０】次に、搬送ベルト２８の両端と加圧体３６
の長手方向両端の位置関係を変え、チューブ２０の耐久
性について検討した。

【００８１】すなわち、上記した試験においては、搬送
ベルト２８の幅を、耐熱性ゴム体３４の長手方向（定着
ロール１２の軸方向）の長さよりも長くし、搬送ベルト
２８の幅方向両端が耐熱性ゴム体３４の長手方向両端り
も外側に位置するようにして行ったが、比較のため、搬
送ベルト２８の幅を、耐熱性ゴム体３４の長手方向の長
さよりも短くし、搬送ベルト２８の幅方向両端が耐熱性
ゴム体３４の長手方向両端りも内側に位置するようにし
て、同様の試験を行った。

【００８２】その結果、定着ロール１２の両端部分の耐
熱性ゴム体３４との接触部分のチューブ２０が、用紙Ｐ
を１０００枚程度挿通した時点で磨滅し、下地の耐熱性
弾性体層１８が露出してしまった。このことから、チュ
ーブ２０の軸方向長さを耐熱性弾性体層１８の軸方向長
さよりも長くし、チューブ２０の軸方向両端が耐熱性弾
性体層１８の軸方向両端よりも外側に位置させること
で、チューブ２０の耐久性を向上させることが可能とな
る。

【００８３】〈用紙の幅方向端部でのチューブの摩耗〉
ところで、上記した試験では、チューブ２０を構成する
フッ素樹脂の磨耗劣化がもっとも顕著にみられるのは用
紙Ｐの幅方向端部が挿通される挿通部分やその近傍の領
域であり、それ以外のほとんどの領域では、磨耗はあま
りみられなかった。

【００８４】これは、用紙は一般に裁断によって所定の
大きさに製造されるために、用紙Ｐの端部（切り口）に
おいて用紙Ｐの繊維がむき出しになっているためである
と考えられるからである。すなわち、用紙Ｐが定着ロー
ル１２と圧力印加部材１４との間を挟持搬送されて定着
ロール１２が歪む際に、この用紙Ｐの繊維の切断面が定
着ロール１２の表面（すなわちチューブ２０の表面）を
局所的にきつく摺擦するため、あるいは、用紙Ｐの厚さ
の分、定着ロール１２と圧力印加部材１４との間で、用
紙挿通部と非挿通部との段差が発生し、定着ロールに剪
断力が働くためであると考えられる。

【００８５】また、実際の使用状況を考慮すると、定着
ロール１２の軸方向の同一部分に用紙Ｐの幅方向端部が
位置することが多い。例えば、定着ロール１２の軸方向
で用紙Ｐが同じ長さとなるように用紙Ｐを挟持搬送させ
る場合（例えばＡ４用紙、Ａ３用紙を定着ロール１２の
軸方向と一致させる場合等。特に、Ａ４用紙の長辺はＡ
３用紙の短辺と同じ長さであるため、Ａ４用紙をいわゆ
る横送りし、Ａ３用紙を縦送りするようにしている場合
には、Ａ４用紙であってもＡ３用紙であっても、定着ロ
ール１２の軸方向の同一部分に用紙Ｐの幅方向端部が位
置することになる、Ｂ５用紙の長辺とＢ４用紙の短辺に
ついても同様である）。

【００８６】そこで、この用紙Ｐの挟持搬送時に用紙Ｐ
の端部が位置する部分、特に、用紙Ｐの端部が位置する
頻度の高い部分での、定着ロール１２の歪み率を減らせ
ば、用紙Ｐの繊維の切り口が定着ロール１２の表面に摺
擦する力が減り、結果として、チューブ２０を構成する
フッ素樹脂の磨耗磨滅は低減されると考えられる。

【００８７】そこで、圧力印加部材１４の加圧体３６に
よる印加圧力を、定着ロール１２の軸方向で用紙Ｐの端
部が挿通される部分およびその近傍において、それ以外
の部分よりも低くし、先述の用紙挿通試験を行って、定
着ロール１２の磨耗を比較検討した。

【００８８】この時、使用した定着ロール１２のチュー
ブ２０の厚さは１０μｍとした。これは、実用可能な定
着ロール１２の厚さのうち、最も顕著に試験の結果が表
れる厚さであると考えられるためである。また、定着ロ
ール１２の耐熱性弾性体層１８は硬度４０度、厚さを
０．７ｍｍの固定条件とした。そして、用紙Ｐが挿通さ
れる部分の略中央部での歪み率ε_RIを０．５％に固定
し、用紙Ｐが挿通される部分の幅方向端部及びその近傍
での歪み率ε_ROを変えるとによって、定着ロール１２の
磨耗を比較検討した。

【００８９】なお、上記した歪み率ε_ROの変更は、圧力
印加部材１４の形状を変えることによって容易に実現す
ることができる。より具体的には、耐熱性ゴム体３４及
び加圧体３６の少なくとも一方の形状を変更することで
実現できる。結果を図５に示す。図５において、歪み率
比とは、（ε_RO／ε_RI）をいう。従って、図５は、この
歪み率比と、定着ロール１２の摩耗量との関係を表して
いる。

【００９０】図５から分かるように、歪み率の比を小さ
くしていけば、磨耗量は減少していく。これより、歪み
率の比を小さくすれば、信頼性を向上させられると考え
られる。

【００９１】〈チューブの皺発生〉ところが、歪み率の
比を０．４以下にした場合、表４に示すように、用紙Ｐ
の幅方向端部領域のチューブ２０の表面に定着ロール１
２の軸に平行な細かな皺が発生することが、用紙挿通枚
数が４０，０００枚の時に確認された。

【００９２】

【表４】

【００９３】これは、以下に示す理由によると考えられ
る。すなわち、定着ロール１２への加圧力は、用紙Ｐの
軸方向端部の近傍では軸方向の位置によって異なる。こ
のため、チューブ２０および、耐熱性弾性体層１８は、
定着ロール１２の回転時あるいは回転開始時に、軸方向
の位置に対応して、定着ロール１２の周方向に沿って異
なる伸び方をする。その結果、チューブ２０がいわゆる
降伏点以上に伸び、塑性変形をおこすことにより発生す
るためと考えられる。そして、定着ロール１２は、この
皺が発生した部分において機械的性質が極端に弱くなる
ため、定着ロール１２の回転に伴う摺擦によって皺の部
分に破れが生じ、結果的に定着ロール１２の離型性能が
劣化してしまうこととなる。

【００９４】そこで、定着ロール１２の耐熱性弾性体層
１８の硬度の違いによってチューブ２０の皺の発生具合
がどのように異なるか、をみるために試験を行った。条
件としては、チューブ２０の厚さを１０μｍ、耐熱性弾
性体層１８の厚さを０．７ｍｍ、硬度を１０度として、
上記と同様の試験を用紙挿通枚数５０，０００枚まで行
った。この結果を表５に示す。

【００９５】

【表５】

【００９６】表５から分かるように、チューブ２０に皺
が発生した時の用紙Ｐの挿通枚数に、表４に示した試験
の場合と違いがあるが、上記試験と同様に、定着ロール
１２の歪み率の比が０．５未満では、同じように皺が発
生し、それ以上では皺の発生はない。

【００９７】さらに、チューブ２０の厚さとチューブ２
０の皺の発生との関係を見るために、チューブ２０の厚
さを４０μｍに変更し、耐熱性弾性体層１８の硬度を４
０度、厚さ０．７ｍｍのままとして、同様の試験を行っ
た。この結果を表６に示す。

【００９８】

【表６】

【００９９】表５と表６から分かるように、チューブ２
０の厚さには関係なく、歪み率の比により皺が発生する
ことが分かる。

【０１００】〈用紙の皺発生〉次に、定着ロール１２の
歪み率を変えることで、用紙Ｐにも皺（用紙皺）が発生
してしまうおそれがあるため、この検討を行った。具体
的には、チューブ２０の厚さ、耐熱性弾性体層１８の硬
度及び厚さを上記を同じ条件とし、定着ロール１２の歪
み率の比を変化させ、富士ゼロックス社製Ｓ紙Ａ３をい
わゆる縦送りで１００枚挿通させて、この時に皺が発生
した時の用紙Ｐの挿通枚数を見た。これを表４、表５、
表６に併記する。これより、歪み率の比が０．５未満で
あれば用紙Ｐの皺の発生頻度が急激に上昇することが分
かる。

【０１０１】ここまでは、歪み率の比がε_RO／ε_RI≦１
の場合についての検討を行ってきた。そこで、これとは
逆のε_RO／ε_RI＞１の場合で同様の試験を行い、用紙Ｐ
の挿通枚数と用紙Ｐの幅方向端部が当接する部分での定
着ロール１２の磨耗量の関係をみた。これを図６に示
す。この時、チューブ２０の厚さは１０μｍとし、定着
ロールの弾性層硬度は４０度、厚さは０．７ｍｍの固定
条件とした。また、歪み率ε_RIを０．５％に固定し、ε
_ROを変化させて、定着ロール１２の磨耗量を調べた。

【０１０２】図６から分かるように、歪み率の比が１．
２より大きくなった場合、チューブ２０の皺の発生は顕
著ではない（表７参照）が、用紙Ｐの幅方向端部が当接
する部分でのチューブ２０の磨滅が顕著となることがわ
かる。

【０１０３】また、用紙Ｐの皺発生試験を行った。この
結果を表７に併記する。

【０１０４】

【表７】

【０１０５】これによれば、歪み率の比を１より大きく
しても紙皺の発生はみられないことが分かる。

【０１０６】これらより、皺の発生具合は耐熱性弾性体
層１８の硬度、厚さあるいはチューブ２０の厚さに関係
なく、歪み率の比のみに支配されていることが分かる。
そして、歪み率の比は０．５≦ε_RO／ε_RI≦１．２が適当であり、好ましくは０．５≦ε_RO／ε_RI≦１．０がよいと考えられる。

【０１０７】〈歪み率５％でのチューブの皺発生及び用
紙の皺発生〉これまでは、用紙Ｐの幅方向中央部での歪
み率が、０．５％と比較的小さい場合で検討を行ってき
た。そこで、これを５％程度にした場合でのチューブ２
０の磨耗量、チューブ２０の皺及び用紙Ｐの皺の発生具
合について検討を行った。条件はチューブ２０の厚さを
１０μｍ、耐熱性弾性体層１８の硬度を１０度、厚さを
３ｍｍにして行った。この結果を図７及び表８に示す。

【０１０８】

【表８】

【０１０９】これに示すように、図５及び表４に示した
状況とほとんどかわらず、歪み率比が、０．５未満の時
に悪化することが分かる。すなわち、歪み率を大きくし
ても歪み率の比により、チューブ２０の皺、用紙Ｐの皺
の発生状況が支配される。

【０１１０】従って、歪み率の比は０．５≦ε_RO／ε_RI≦１．２が適当であり、また、チューブ２０の磨耗量を少なくす
るという観点から、好ましくは０．５≦ε_RO／ε_RI≦１．０がよいと考えられる。

【０１１１】〈チューブの軸方向端部と加圧体の長手方
向端部の位置関係〉次に、チューブ２０の軸方向両端の
位置と、加圧体３６の長手方向両端の位置と、を変え
て、チューブ２０及び用紙Ｐの皺の発生について試験し
た。

【０１１２】すなわち、上記の試験はすべて、図２に示
すように、加圧体３６の長手方向の長さＬ_PRがチューブ
２０の軸方向長さＬ_Rより長く、かつチューブ２０の軸
方向長さＬ_Rが用紙Ｐの幅をＬ_PAよりも長い状態、すな
わちＬ_PR≧Ｌ_R≧Ｌ_PA であり、しかも、チューブ２０の軸方向両端が用紙Ｐの
幅方向両端よりも外側に位置し、加圧体３６の長手方向
両端がチューブ２０の軸方向両端よりも外側に位置して
いる状態で行ってきた。そこで、チューブ２０の軸方向
長さＬ_Rが加圧体３６の長手方向の長さＬ_PRより長く、
かつ加圧体３６の長手方向の長さＬ_PRが用紙Ｐの幅をＬ
_PAよりも長い状態、すなわちＬ_R≧Ｌ_PR≧Ｌ_PA であり、しかも、チューブ２０の軸方向両端が用紙Ｐの
幅方向両端よりも外側に位置し、チューブ２０の軸方向
両端が加圧体３６の長手方向両端よりも外側に位置して
いる状態で同様な試験を行った。結果を表９に示す。

【０１１３】

【表９】

【０１１４】表９から分かるように、加圧体３６の端部
がチューブ２０に当接する部分では、歪み率の比とは関
係なくチューブ２０に皺が発生することが確認された。
これは、定着ロール１２の用紙Ｐの幅方向端部が挿通さ
れる部分と異なり、加圧体３６の端部が当接する部分の
近傍で歪み率の比が極端に小さくなるため、結果として
チューブ２０に皺が発生するためであると考えられる。

【０１１５】

【発明の効果】請求項１に記載の発明では、円筒状又は
円柱状に形成され少なくとも径方向内側に弾性変形可能
な弾性部材と、前記弾性部材の外周に円筒状に形成され
径方向の肉厚が１０μｍ乃至４０μｍとされたフッ素系
樹脂層と、を備えた定着ロールと、前記定着ロールに対
向して配置され定着ロールとの間で未定着のトナー像が
転写された転写材を挟持搬送してこのトナー像を転写材
に定着させると共に、定着ロールに対して径方向内側に
向かって加圧することにより定着ロールに０．１％以上
の歪みを発生させる加圧手段と、を有し、前記フッ素系
樹脂層の軸方向両端がそれぞれ前記転写材の幅方向両端
よりも外側に位置し、前記加圧手段の幅方向両端がそれ
ぞれ前記フッ素系樹脂層の軸方向両端よりも外側に位置
しているので、高い離型性及び優れた画質を得ることが
できる。フッ素系樹脂層が摩耗したりフッ素系樹脂層に
皺が発生したりすることなく、定着ロールの劣化を少な
くすることができる。

【０１１６】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記加圧手段が、無端状に形成され
て少なくとも外側に変形可能とされ前記定着ロールに対
向して配置された搬送ベルトと、前記搬送ベルトを前記
定着ロールに接触させた状態で循環可能に支持し、搬送
ベルトを外側に部分的に変形させることで定着ロールに
前記歪みを発生させる支持部材と、を有するので、支持
部材によって定着ロールに局所的な歪みを発生させて、
定着ロールの剥離性能を向上させることができる。

【０１１７】請求項３に記載の発明では、請求項２に記
載の発明において、前記搬送ベルトの幅方向両端がそれ
ぞれ前記支持部材の幅方向両端よりも外側に位置してい
るので、フッ素系樹脂層の摺擦による磨滅を防止して、
定着ロールの定着性能を維持することができる。

【０１１８】請求項４に記載の発明では、請求項１〜請
求項３のいずれかに記載の発明において、前記定着ロー
ルと前記加圧手段とに挟持搬送された転写材が幅方向に
最大幅を有する部分での定着ロールの歪み率をε_RO、定
着ロールの軸方向略中央での歪み率をε_RIとしたとき、
０．５≦ε_RO／ε_RI≦１．０に設定されているので、転
写材に皺が発生せず、さらに、定着ロールの耐久性を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る定着装置の概略的
構成を示す断面図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係る定着装置の概略的
構成を示す正面図である。

【図３】本発明の一実施の形態に係る定着装置において
加圧体の荷重と定着ロールの歪み率との関係を示すグラ
フである。

【図４】本発明の一実施の形態に係る定着装置において
加圧体の荷重と定着ロールの歪み率との関係を示す図３
の一部を拡大したグラフである。

【図５】本発明の一実施の形態に係る定着装置において
チューブの厚さを１０μｍ、耐熱性弾性体層を硬度４０
度、厚さ０．７ｍｍとした場合の用紙挿通枚数とチュー
ブの摩耗量との関係を歪み率比ごとに示すグラフであ
る。

【図６】本発明の一実施の形態に係る定着装置において
チューブの厚さを１０μｍ、耐熱性弾性体層を硬度４０
度、厚さ０．７ｍｍとした場合の用紙挿通枚数とチュー
ブの摩耗量との関係を歪み率比ごとに示すグラフであ
る。

【図７】本発明の一実施の形態に係る定着装置において
チューブの厚さを１０μｍ、耐熱性弾性体層を硬度１０
度、厚さ３ｍｍとした場合の用紙挿通枚数とチューブの
摩耗量との関係を歪み率比ごとに示すグラフである。

【図８】従来の定着装置の概略的構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１０定着装置１２定着ロール１４圧力印加部材（加圧手段）１８耐熱性弾性体層（弾性部材）２０チューブ（フッ素系樹脂層）２４支持体（支持部材）２８搬送ベルト３６加圧体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状又は円柱状に形成され少なくとも
径方向内側に弾性変形可能な弾性部材と、前記弾性部材
の外周に円筒状に形成され径方向の肉厚が１０μｍ乃至
４０μｍとされたフッ素系樹脂層と、を備えた定着ロー
ルと、前記定着ロールに対向して配置され定着ロールとの間で
未定着のトナー像が転写された転写材を挟持搬送してこ
のトナー像を転写材に定着させると共に、定着ロールに
対して径方向内側に向かって加圧することにより定着ロ
ールに０．１％以上の歪みを発生させる加圧手段と、を有し、前記フッ素系樹脂層の軸方向両端がそれぞれ前記転写材
の幅方向両端よりも外側に位置し、前記加圧手段の幅方向両端がそれぞれ前記フッ素系樹脂
層の軸方向両端よりも外側に位置していることを特徴と
する定着装置。
【請求項２】前記加圧手段が、無端状に形成されて少なくとも外側に変形可能とされ前
記定着ロールに対向して配置された搬送ベルトと、前記搬送ベルトを前記定着ロールに接触させた状態で循
環可能に支持し、搬送ベルトを外側に部分的に変形させ
ることで定着ロールに前記歪みを発生させる支持部材
と、を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】前記搬送ベルトの幅方向両端がそれぞれ
前記支持部材の幅方向両端よりも外側に位置しているこ
とを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】前記定着ロールと前記加圧手段とに挟持
搬送された転写材が幅方向に最大幅を有する部分での定
着ロールの歪み率をε_RO、定着ロールの軸方向略中央で
の歪み率をε_RIとしたとき、０．５≦ε_RO／ε_RI≦１．
０に設定されていることを特徴とする請求項１〜請求項
３のいずれかに記載の定着装置。