JPS6084560A - 定着装置 - 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】 本発明は未定着な被定着物を支持材に定着する定着装置
に関し、好ましくは未定着トナー像を記録材に定着する
ためのローラやベルト等の定着用回転体対を有する定着
装置に関する。

従来、定着装置はプリンター、複写機やファクシミリ等
の画像形成装置に用いられている他、被定着物を支持材
に定着せしめる各種の装置に適用されている。

この定着装置の内、第１の回転体として定着用ローラと
しての加熱ローラを用い、第２の回転体として第１の回
転体に圧接してこれと共に回転する加圧ローラを用いた
、所謂、熱ローラ型定着装置では、大別して２種類の型
がある。

第１の型として、定着用ローラとしてＰＴＦＥ（ポリテ
トラフルオロエチレン）、ＰＦＡ　（パーフルオロアル
コキン）等の内のいずれかの所謂弗素系樹脂被覆ローラ
を用い、加圧ローラとしてシリコンゴム、弗素ゴム、Ｅ
ＰＤＭ、ヒドリンゴム、フロロシリコンゴム等の内のい
ずれかの弾性体被覆ローラを用いたシステム、又、第コ
の型として、定着用ローラ及び加圧ローラ共に上記弾性
体被覆ローラを用いたシステムがある。

上記一つのシステムの内、定着用ローラとして第２の型
の弾性体被覆ローラを用いた場合は、第／の型の定着用
ローラとして弗素系樹脂被覆ローラを用いた場合と比較
して、定着性及び画像性（画質）が良好であるため非常
に有用である。

しかし、第コの型の場合、定着用ローラの表面性が粗い
と耐久使用により、定着用ローラがトナーで汚染され易
く、かつこの定着用ローラの表面に一度トナーが付着す
ると非常に除去しにくい欠点があった。また、一度トナ
ーが定着ローラに付着してしまうと、この付着したトナ
ーと記録材上のトナーとの親和性がよいために、急激に
トナーのオフセットが増大し、ジャム等の種々のトラブ
ルの原因となっていた。

また、通常、内部にヒータを装備し弾性表面を有する定
着用ローラは熱伝導の点で弾性体の肉厚を薄くせざるを
得ないため、強度的に弱く、フェルト、ウェブ、ブレー
ド、クリーニングローラ等のクリーニング部材を強圧で
当接させると、弾性体が損傷したり、耐久性の面で問題
が生じたりしていた。

一方、上記不都合を解消するために、定着用ローラ等の
表面を平滑にすると、記録材のローラへの静電吸着力及
び真空吸着力が増し、このローラからの記録材の分離性
が悪くなる。そのために、定着用ローラや加圧ローラに
爪状の丹誠部材を強圧で当接させる等の対策が必要とな
るが、これは分離部材によりローラ表面を損傷する等の
問題が生じる。

本発明は上記の点に鑑み、上記欠点を改良するためにな
されたもので、表面を弾性体で構成された定着用ローラ
及び加圧ローラの表面平均粗さを規定することにより、
定着性及び画像性が良好であり、かつ、長期にわたって
、その性能が維持できる定着装置を提供することを目的
とする。

なお、本発明においては、定着用ローラの表面平均粗さ
くＲｚ）を／〜７０μの範囲に設定し、加圧ローラの表
面平均粗さくＲＺ）を乙〜２ｓμの範囲とし、かつ加圧
ローラの表面が定着用ローラの表面よりも粗面とするこ
とにより上記目的を達成することができた。

以下、本発明に係る定着装置の実施例を図面を参照して
詳細に説明する。

第１図は本発明に係る定着装置の／実施例を示すもので
ある。本図は加熱ロール型定着装置によって、電子写真
法で形成されたトナー像Ｔを普通紙Ｐに定着するものを
示している。

／はハロゲンヒータ等の加熱用のヒータ３を内部に有し
、未定着トナー像Ｔと接触する定着用ローラで、不図示
の駆動モータからの駆動力を受けて図示矢印方向に回転
する。ユは低加熱用のヒータ３′を内蔵する加圧ローラ
で、定着用ローラ／に圧接して摺接回転する。この定着
用ローラ／は、アルミニウム、ステンレス、銅等の金属
製中空ローラ芯／ａの外周面にたとえばシリコンゴム、
弗素ゴム、フロロシリコンゴム等の内いずれかの部材か
らなる比較的薄い弾性体層／ｂを設けたものであり、こ
の弾性体層／ｂの周表面の平均表面粗さくＲｚ）は／〜
１０μの範囲内にある。

加圧ローラユは不図示のベアリングに回転可能に支持さ
れており、そして定着用ローラ／に公知の加圧手段によ
って少なくとも定着時に圧接し、中空の金属製ローラ芯
２乙の外周面にたとえばシリコンゴム、弗素ゴム、フロ
ロシリコンゴム、ＥＰＤＭ、ヒドリンゴム等のいずれか
の部材からなる比較的厚い弾性体層、２ｂを設けたもの
であり、この弾性体層２ｂの周表面の表面平均粗さくＲ
ｚ）は乙〜２Ｓμの範囲内に設定され、しかもこの粗さ
は定着用ローラ／の弾性体層／ｂの表面平均粗さより粗
い。加圧ローラコ等を軸支している部分から熱伝導によ
り、定着用ローラ／や加圧ローラコ等が有している熱が
逃げないようにして均一温度表面を得るため、モータの
駆動力を伝達しているギヤとか、ローラの軸受けにグラ
スチック等の熱絶縁部材を用いて定着ローラ／や加圧ロ
ーラコ等を熱的にフロート状態にしている。ところが、
定着用ローラ／と加圧ローラΩとの量産連続的に多数通
紙した場合、これらのローラの中央部の熱が通紙により
奪われてローラの中央部の温度が低下してゆくが、しか
じローラの端部においては、通紙した紙への熱の伝受が
中央部と比較して少ない。従って、ローラ端部の温度低
下の方がローラの中央部の温度低下より少なくなる。こ
の時、ローラ中央部の方ヘローラ端部の熱が伝導されロ
ーラ表面全体は均一化されるようになるが結局中央部で
の定着不良を招き定着性の甘さにつながる。

従って、この影響をなくすため、定着用ローラ／内に設
けられているヒータ３の発熱分布は定着用ローラ／の中
央部では端部より発熱量が倍近く大きなものである。こ
れＫよって通常はもとより、連続通紙でもローラ表面は
定着に適した良好な均一温度を示す。定着用ローラ／の
外周面にはサーミスタ、熱電対等の感温素子グが接触配
設され、それの検出信号を公知の図示せぬ制御手段に導
き、定着用ローラ／の外周面の温度を（ヒータ３の出力
、又は、その印加電圧等を制御することで）トナー像溶
融温度に保持している。

乙は定着用ローラ／の表面へ付着したオフセットトナー
や紙粉等の異物なローラ表面から除去するためのクリー
ニング部材を兼ねたオフセット防止液塗布部材であり、
ノーメックス、ヒメロン等の耐熱ウェブ乙ａ中にジメチ
ルシリコンオイル、メチルフェニールシリコンオイル、
フロロシリコンオイル、アミノ変性シリコンオイル等の
内のいずれかのオフセット防止液を合浸させたものであ
る。

上記クリーニングウェブ乙ａは弾性を有する押当てロー
ラ乙Ｃにより加熱ローラに当接している。

又、このウェブ乙ａは、駆動を与えられる巻取りローラ
１．ｅにより供給ローラ乙すかられずかづつその当接位
置を変えるように移動し、常にクリーニングウェブ乙ａ
の新しい面が定着用ローラ／に当接する。このウェブ乙
ａは押当てローラ乙Ｃ以降に介在するコロ乙ｄ上を移動
して供給ローラ乙す側へ反転され、巻取りローラ乙ｅに
表、裏を逆にした状態で巻取られる。

７は熱反射性を有する曲面状の反射板で、定着用ローラ
／の周辺に近接し、定着用ローラｌの長手方向全体に設
けられている。又反射板７は定着用ローラ／周面の押当
てローラ乙Ｃの位置と紙Ｐの進入開口部との間に対して
覆うような幅を有している。ｇは放熱防止用の厚みのあ
るカバーで、゛上記反射板７の凸面全体に対して密着し
て設けられ、この反射板７からの無駄な放熱を防止する
。

／乙は定着装置の上側のケーシング部材で、クリーニン
グ部材乙と反射板７、カバーｇ、感温素子ｑとを包囲し
ている。感温素子ｑの温度検知部は反射板７よりもロー
ラ／側にある。

一方、加圧ローラコ側にも、反射板７と同様の反射板ワ
及びカバーｇと同様のカバー７０が夫々加圧ローラユの
周面の大部分を覆うように設けられている。

これらの反射板７．９及びカバーｇ、１０を設けること
によって定着用ローラ、加圧ローラ夫々の表面から無駄
に消費される熱を減少することができ、かつ感温素子グ
の測温性を安定化することができる。又、定着用ローラ
／の設定温度に対する温調を安定化すると共に消費電力
を低減できる。

２２は紙Ｐを定着用ローラ／側に導く案内板で、反射板
７と反射板ワ夫々の一端の間に位置するように定着用ロ
ーラ／に近接して設けられている。

２１Ｉは加圧ローラ２を支持する支持板でバネ２３によ
って加圧ローラコは定着用ローラ／に圧接される。

さて、未定着なトナー像Ｔを有する普通紙Ｐは定着用、
加圧筒ローラ／１，２間で挟持搬送され、ローラ／、２
の表面温度による印加熱によつ”Ｃトナー像Ｔを定着さ
れ、その後排紙ローラ２θ２／によって挾持されながら
装置外へ排出される。この定着用ローラの排出口側には
普通紙Ｐを定着用ローラから確実に分離するためにロー
ラ軸方向に沿って複数個の分離爪５ａがローラ／の表面
に接触して設けられている。

又、加圧ローラコの排出口側にも分離爪５ｂが同じくロ
ーラユの表面に接触して設けられている。

分離爪５ａは、ケーシング部材／乙と離間状態の支持板
／ｇｈに保持され、分離爪５ｂも定着装置下側のケーシ
ング部材／７と離間状態の支持板　１ｇｂに保持されて
いる。ケーシング部材／７は加圧ローラコの反射板９、
カバー１０と離間し、これらを覆うように設けられてい
る。

２Ｓは不図示の手段により加圧ローラコに圧接されてい
るクリーニング部材で、たとえばフェルト等により構成
され、加圧ローラにオフセットしたトナーをクリーニン
グするためのものである。

上記反射板７．９としては、表面を研摩したアルミニウ
ム、銅板或いはｃｒ　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であることが好ましい。

又反射板７．９の形状は、ローラ周面と同心円となるよ
うな曲率を有するものが好ましく、又その厚さは比較的
薄いものが好ましい。

上記カバーｇ、１０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、或いはフェノールフオー
ム、エポキシフオーム等の発泡体等の内いずれかの部材
によって構成或いは複合構成されたものが好ましい。

次に、更に具体的部材及び数値をあげて本発明の詳細な
説明する。

実施例／ 上記構成の定着装置で、定着用ローラ／の金属製中空ロ
ーラ芯／ａとして外径ｂｏｘで肉厚乙Ｓ−のアルミニウ
ム製の芯金を用い、その弾性体層／ｂとしてθ３ｔｕｎ
厚のＨＴＶ　（熱加硫型）シリコンゴムの被覆を用いた
。この定着用ローラ／は中央部の径が端部のそれと比較
して７３０μ小さい逆クラウン形状のものとした。加圧
ローラコの中空の金属製ローラ芯２ａとして、外径乙０
〆で肉厚７０簡の鉄製の芯金を用い、その弾性体層２ｂ
としてゴム硬度ｌＩＯ度（日本工業規格）、肉厚５ｍｍ
の熱加硫型（ＨＴＶ）シリコンゴムの被覆を用いた。

また、定着用ローラ／内のヒータ３としては、消費電力
乙５０Ｗのハロゲンヒータを用い、感温素子ケで定着用
ローラ／の表面温度を検出し、図示せぬ制御回路でこの
ヒータ３をオン・オフさせ、定着用ローラ／の表面温度
を常時／７０℃に維持している。また、定着装置の記録
紙処理速度は、１１１１０　ｔａｙ’ｓｅａ、即ち７分
間当りＡ４サイズの記録紙を６０枚処理可能である。

分離爪３ａとしては、定着ローラ／への当接幅が２■、
先端エツジの曲率が０．／Ｒのシャープエツジの形状で
、ポリアミドイミド上に変性テフロン被覆を焼成したも
のを用いた。また、この分離爪ＳａＯ回動支点位置は、
分離爪５ａの定着用ローラ／への当接点に於ける接縁よ
り定着ローラ／と反対側の外側にある、所謂、１食い込
み勝手“の位置である。

ウェブ乙ａにジメチルシリコンオイル（２，５−’Ｃに
おける粘度１０，０θ０Ｃ８）を含浸させ、定着時にウ
ェブ乙ａを徐々に移動させることにより、定着ローラ／
の表面上にＡＩＩサイズ当り／×１０ｇのジメチルシリ
コンオイルを塗布しながら通紙な行なった。また、定着
用ローラ／として表面平均粗さくＲＺ）をグμに加工し
たものを、また、加圧用ローラコとして表面平均粗さく
Ｒｚ）を／ｇμに加工したものを用いた。

更に、分離爪５ａの定着用ローラ／への／箇当りの当接
圧を７０１１とし、これをＡ筒用い、分離爪、ｔｂの加
圧ローラコへの／箇当りの当接圧を１０Ｉとし、これを
３箇用いた。そして、ＡＩＩサイズの普通紙Ｐの全面積
のｉｓｓの面積にトナー画像Ｔを乗せて７０万枚連続通
紙したが、ジャム等のトラブルはまったく起らなかった
。

また、分離の様子を目視した所、定着後のコピー紙は分
離爪Ｓａもしくは５ｂをほとんど頼らずに両ローラ／、
２から分離されていた。また、定着用ローラ／に極（微
量づつオフセットしたトナーは通紙の合い間に定着ロー
ラ／と加圧ローラコとが圧接して回転した時に、互いの
表面粗さの相違により、追好に加圧ローラコ側へ移行す
ることが観客された。この加圧ローラコに移行されたト
ナーを加圧ローラコに圧接されたクリーニング部材２５
としてのクリーニングフェルトで除去することが可能で
あった。ここで、加圧ローラコの弾性体層２ｂは、肉厚
３ｔｍと厚くてしかも充分な弾性をもっているため、外
圧に対して損傷しずらく強圧でクリーニング部材２Ｓを
加圧ローラコに圧接することができた。

３θ万枚通紙後の加圧ローラコは、全体的にトナーでう
つすらと汚されていたが、定着用ローラ／の表面の汚れ
はほとんど全くと言って言い程無くて、更に通紙が可能
であった。

比較例／ 定着用ローラ、加圧ローラの表面平均粗さくＲＺ）をと
もに、ＲＺ＝４μ　に加工したローラを用いた以外は、
実施例／と同様な条件とした。

連続通紙したところ１０００枚中、ジャムが／／回発生
した。分離の様子を観察すると、はとんどのコピー紙が
分離爪を頼って分離されており、時々分離爪を紙がくぐ
り抜けてしまうことがあり、ジャムが発生することがあ
った。これは、加圧ローラの表面平均粗さの違いにより
、定着用ローラへの紙の静電吸着力や真空吸着力が変化
をするためと思われる。

また、ジャム紙のトナーは長時間ローラと接触するため
にローラヘオフセットしやすく一度オフセットしたトナ
ーは軽圧で押圧されたクリーニングウェブでは除去しき
れないものがある。かつ両ローラの圧接回転によっても
、表面粗さが同等であると、定着用ローラへのオフセッ
トトナーは加圧ローラ側へ移行せず定着用ローラ側へ残
ったままとなり、そのトナーにより更に、紙のローラへ
の巻きつき、及びオフセットが生じやすくなる結果とな
った。

比較例ユ 定着用ローラ、加圧ローラの表面平均粗さくＲＺ）をと
もにＲｚ＝／ｇμに加工したローラを用いた以外は、実
施例と同様な条件とした。連続通紙したところ、最初の
うちは良好な分離性、定着性を示したが、通紙枚数が約
／万枚でウェブでは掃除しきれない定着用ローラの汚れ
が局部的に発生した更に連続通紙を行なうと、前記定着
用ローラの汚れは増大してゆき通紙数が約３万枚で前記
汚れによりコピー紙のジャムが多発した。

次に定着ローラを新品のものに交換し、（表面平均粗さ
は同様にＲＺ＝１５μのもの）ウェブの送り速度を１０
倍にしてジメチルシリコンオイルの塗布量を１０倍にし
て、（Ａｑサイズ／枚当り、／Ｘ１０　ｇ）連続通紙を
行なったが通紙数が３万枚で定着用ローラ等がうす汚れ
その後汚れの程度は急激に増大し、通紙数が７万枚でジ
ャムが頻発した。

すなわち、ローラ表面が粗いと、凹部に入りこんだトナ
ーが、クリーニング部材のウェブで除去しきれずに蓄積
されてゆき、上記ローラ凹部に入りこんだトナーにより
、更にトナーのオフセットが促進され、ジャムの原因と
なったものである。

これはジメチルシリコンオイルの塗布量を増すことによ
って、少しは緩和されたが、これの７０倍の塗布を行な
ってもまだ不完全であった。すなわち、定着用ローラの
表面が粗面であると、静電吸着力、及び真空吸着力が弱
く、分離性は良好であるが、トナーのオフセットが生じ
易く、かつ、オフセットしたトナーが定着用ローラ表面
から除去しにくいために、上記不都合が生じたものであ
る。

定着ローラ表面平均粗さくＲｚ）が／、２μ（これは大
よそトナーの平均粒径と同程度である）より粗いと、オ
フセットトナーによりローラ表面が汚れ易く、かつ、そ
の汚れがクリーニング部材で除去しにくいためジャム等
の不都合が出じた。また表面平均粗さくＲｚ）がｌμ以
下の平滑表面を出すことは製造コストがかかり経済的で
ない。

また、前述した如く、定着用ローラ表面に微小量づつオ
フセットしたトナーは定着用ローラに軽圧で当接したウ
ェブでは除去しきれない場合がある。そして、一度定着
用ローラにトナーのオフセットが生じると、トナー同志
の親和性により急激にトナーオフセットが増大していく
、そこで加圧ローラの表面平均粗さを定着用ローラより
も粗くした場合、その表面平均粗さの違いにより、オフ
セットトナーが良好に加圧ローラへ移行することが確認
された。また、加圧ローラは、比較的弾性体の肉厚が厚
く、強度的に強いため、クリーニングフェルト、クリー
ニングウェブ等のクリーニング部材を強圧で当接させる
ことが可能であるため加圧ローラ上のトナーを除去する
ことができる。

また、毎日コピー紙の裏面に少しづつトナーを付着させ
ることも可能であり、この場合は加圧ローラに、クリー
ニング部材を当接させる必要はない。

また、定着用ローラ及び加圧ローラの製造時における研
摩方向は、機械へ組みこんだ後の作動時における回転方
向に対して、順目となるような加工が好ましい。

この作動時における回転方向に対して順目とは、第２図
にその拡大断面で図式的に誇大に示されているように、
定着用ローラ／の表面と加圧ローラコの表面とが接触す
る際、両ローラ／、２の外周基準面に対し、これらの弾
性体層／ｂ、２ｂの周表面にある凸部の角度の急峻な方
からゆるやがな方とは逆に接触していくように定着用ロ
ーラ／と加圧ローラコとは圧接しながら回転しているこ
とを示している。本発明は加熱定着装置に有効であるが
軽圧力で定着できる圧力定着装置にも適用できる。

以上、本発明について詳述したように定着用ローラにオ
フセットするトナーを表面平均粗さの違いを利用して加
圧ローラ側に付着させ、これにクリーニング部材を圧接
して付着したトナーを除去することにより、常に定着ロ
ーラ側を清浄に保ち、また、加圧ローラ側へのトナーの
オフセットを極力防止することにより、通紙した後のコ
ピー紙とローラとの分離性がよくなり、ジャム等のトラ
プルの発生を防止し、耐久性のすぐれた定着装置となっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る定着装置の説明図、第２図はロー
ラの断面の状態を示す説明図である。 ／は定着用ローラ、２は加圧ローラ、３はヒータ、／ａ
、／ｂは弾性体層、２ａ、２ｂは金属製中空ローラ芯、
乙はオフセット防止液塗布部材。 乙ａはクリーニングウェブ、５ａ　、５ｂは分離爪。 コＳ；クリーニング部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 未定着の被定着物を記録材に定着するためＫ、該記録材
   を挟持搬送する、該記録材上の被定着物と接触する定着
   用ローラと、該記録材の被定着物側とは反対側の面に接
   触する加圧ローラとを有する定着装置であって、該定着
   用ローラと該加圧ローラの表面層とが共に弾性体で形成
   された定着装置に於て、該定着用ローラの周表面の表面
   平均粗さが／〜７２μで、゛該加圧ローラの周表面の表
   面平均粗さが６〜２Ｓμの範囲であり、かつ該加圧ロー
   ラの周表面が該定着用ローラの周表面よりも粗面である
   ことを特徴とする定着装置。