JP2000056601A

JP2000056601A - 画像形成装置の定着装置

Info

Publication number: JP2000056601A
Application number: JP10223308A
Authority: JP
Inventors: Yukikazu Kamei; 幸和亀井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-08-06
Filing date: 1998-08-06
Publication date: 2000-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】小径のローラ（外径がφ３０ｍｍ前後又はそ
れ以下）を用いる低速カラープリンタの定着装置におけ
る、ホットオフセット及びＯＨＰの画質劣化を改善す
る。【解決手段】定着ローラ４３及び該定着ローラに圧接
する加圧ローラ４４を、それぞれ芯金および該芯金の表
面に被覆された弾性体から構成し、かつ外径を略同等に
形成する。前記定着ローラ及び加圧ローラの少なくとも
一方のローラ内部には加熱源を備え、トナーが付着した
記録材を通過させてトナーを加熱定着する。前記定着装
置において、前記定着ローラの弾性体の表面実効硬度を
７３°以下かつ、前記加圧ローラにおける弾性体の表面
実効硬度８４°以下として、前記定着ローラの弾性体の
表面実効硬度を前記加圧ローラにおける弾性体の表面実
効硬度より小さくする。それによって、定着ローラと加
圧ローラのニップ部から排紙される記録紙１５は加圧ロ
ーラ４４側に屈曲して剥離される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多色，多重転写方
式のフルカラー画像形成装置において、記録材上に転写
した未定着トナーを加熱混色定着処理し、フルカラー画
像とする定着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】フルカラートナーにおいて、軟化点，溶
融粘度共に低いシャープメルト性のトナーを用いた場
合、非オフセット領域（トナーが定着ローラに付着しな
い領域）は、モノクロの弾性トナーと比較すると著しく
小さい。また、記録材の厚みや周辺環境条件，印字パタ
ーン等によって大きく影響を受け、画像品位の安定性と
いう観点からも問題があった。そのため、従来は、定着
装置の両ローラの各々のローラ径をφ４０ｍｍ前後まで
大きくし、ニップ幅を確保することで、トナーの加熱時
間を長くしたり、定着ローラ上に塗布するオイル塗布量
を多くする、定着ローラ上のトナーをクリーニングする
ためのウエブを用いる等を行うことにより回避してい
た。

【０００３】（従来技術１）図１０は、従来技術である
特開平５−２６５３４４号公報に記載されている定着装
置であり、カラープリンタ等の電子写真記録装置におけ
るものの一例を示す断面図である。図中、１は外径４０
ｍｍの定着ローラで、アルミニウムよりなる芯金５上に
０.４ｍｍ厚の弾性体６が被覆されている。また、２は
外径４０ｍｍに形成された加圧ローラで、アルミニウム
よりなる芯金８上に弾性体（ＬＴＶシリコーンゴム）７
を約６ｍｍ厚で被覆されている。更に、３はオイル塗布
装置で、オイルバン１３内に収容されたシリコーンオイ
ルをフェルト１６より吸い上げ、定着ローラ１上に塗布
している。

【０００４】次に、４はクリーニング装置で従来公知の
ウエブ１１を押圧ローラ１４により定着ローラ１に押圧
することにより、定着ローラ１上にオフセットしたトナ
ーなどの汚れを清掃する。

【０００５】以上のような定着装置においては、定着ロ
ーラ１がヒータ９により加熱されサーミスタ１０により
表面温度が略１８０℃になるように、制御装置（図示せ
ず）によりヒータ９の断続的制御がなされる。また、駆
動装置（図示せず）により矢印方向に回転駆動される。
従って、複数層のトナーを形成した記録材１５は加熱回
転駆動された定着ローラ１，加圧ローラ２間に進入し、
ニップ部で加熱定着されて排紙コロ１２により機外へ排
出され、最終画像となる。

【０００６】図１１は、図１０の定着装置における記録
材の排出状態を示す断面図である。定着ローラ１に被覆
された弾性体６の厚さに比べて加圧ローラ２に被覆され
た弾性体７の厚さが厚いため、定着ローラ１が加圧ロー
ラ２に食い込んだ状態でニップが形成され、定着ローラ
１と加圧ローラ２との中心を結ぶ線の垂直方向より記録
材１５のニップ排出側の任意の点Ｐが定着ローラ１側と
なっている。

【０００７】記録材１５が定着ローラ１に沿って排出さ
れると、トナーはニップ中だけでなくニップを出た後も
定着ローラ１からの輻射熱を受け、また、記録材１５が
定着ローラ１にニップから排出した後も接触する可能性
も高くなることにより、トナーが溶けすぎる状態とな
り、トナーが定着ローラ１に転移するいわゆるホットオ
フセット現象が発生する場合がある。

【０００８】このように、フルカラー画像形成装置にお
いては、トナー流動性が高く、付着量／付着面積が大で
あるトナーを記録材１５上に定着させる必要があり、所
定の定着が行われないために発生するオフセット及びＯ
ＨＰ用紙の光透過性及びローラ表面の損傷によるライフ
低減が重要な技術課題となる。ＯＨＰ用紙の光透過性が
損なわれると、ＯＨＰをプロジェクターで再現したとき
に見た目に暗く色再現性も乏しくなり、画質上大きな問
題となる。そのため、ニップから排出される記録材１５
が加圧ローラ２に向けて湾曲するようなニップ形状を形
成する必要がある。

【０００９】（従来技術２）上記目的を達成するために
考案されたのが、図１２に示す特開平５−２６５３４４
号公報に記載された従来技術である。定着ローラと加圧
ローラの記録材排出側の共通接線とニップから排出され
た記録材の交点を記録材の搬送方向のニップ両端を通る
直線と上記共通接線との交点、もしくは、この交点より
加圧ローラ側とするものである。すなわち、記録材の排
出方向を加圧ローラ側にすることにより、前述のオフセ
ット，ＯＨＰの透過率等の問題点を改善するものであ
る。

【００１０】具体的には、定着ローラのゴム肉厚を加圧
ローラのゴム肉厚よりも薄くし、定着ローラのゴム硬度
を加圧ローラのゴム硬度よりも小さくすることにより、
加圧ローラを定着ローラに食い込ませ記録材の排出方向
を加圧ローラ側にするものである。

【００１１】しかし、カラー定着においては、定着ロー
ラにおけるゴムの芯金剥離の問題から、定着ローラのゴ
ム肉厚は最大１から３ｍｍにならざるを得ない。従っ
て、加圧ローラのゴム硬度を定着ローラのゴム硬度より
も大きくしても、この例のように、定着ローラのゴム肉
厚が加圧ローラのゴム肉厚よりも小さい場合には、定着
ローラの芯金の剛性が定着ローラのゴム層まで影響を及
ぼすから、加圧ローラが定着ローラに食い込み、その結
果的として記録材の排出方向を加圧ローラ側に向けるの
は容易ではない。

【００１２】ローラ径が４０ｍｍ程度の比較的大きな定
着装置においては、ローラ外径に沿うニップの曲率は小
さくなるので、上記問題点は多少緩和されるが、ローラ
径が３０ｍｍ以下の小径ローラにおいては、もともとの
ニップ曲率が大きいので、記録材の排出方向は定着ロー
ラ側に向きやすい。

【００１３】従って、ローラ径が４０ｍｍ程度の定着装
置に本発明を適用して、定着ローラのゴム肉厚を加圧ロ
ーラゴム肉厚よりも大きくし、かつ加圧ローラのゴム硬
度を定着ローラのゴム硬度よりも大きくすることによ
り、排出方向を加圧ローラ側に向けることも考えられ
る。しかし、ローラ径が４０ｍｍ程度の定着ユニットを
搭載するカラープリンタ等は、線速が速いため、比較的
大きな定着ニップ幅を形成しなければ、満足な定着性を
確保することができない。

【００１４】一方、この場合において、定着ローラのゴ
ム肉厚は、芯金温度の関係から最大１ないし２ｍｍにし
かできず、加圧ローラのゴム肉厚を定着ローラのゴム肉
厚よりも小さくすると、所定の定着ニップ幅が確保でき
ず、満足な定着性を得ることができない。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これら問題
点に鑑みて提案するものであり、その目的は、小径ロー
ラを用いる低速カラープリンタにおけるホットオフセッ
ト及びＯＨＰの画質劣化を改善することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、それ
ぞれ芯金および該芯金の表面に被覆された弾性体から成
りかつ外径が略同等である、定着ローラ及び該定着ロー
ラに圧接する加圧ローラ、及び、前記定着ローラ及び加
圧ローラの少なくとも一方のローラ内部に設けられた加
熱源を備え、トナーが付着した記録材を通過させてトナ
ーを加熱定着する定着装置において、前記定着ローラの
弾性体の表面実効硬度が、前記加圧ローラにおける弾性
体の表面実効硬度よりも小さいことを特徴とする定着装
置である。

【００１７】請求項２の発明は、請求項１に記載された
定着装置において、前記定着ローラ及び加圧ローラのロ
ーラ外径がφ３０ｍｍ前後又はそれ以下であることを特
徴とする定着装置である。

【００１８】請求項３の発明は、請求項１又は２に記載
された定着装置において、前記定着ローラの弾性体の表
面実効硬度が７３°以下（ゴムピース硬度３０°以下、
（ＪＩＳ−Ａ１ｋｇ加重））であり、前記加圧ローラに
おける弾性体の表面実効硬度が８４°以下（ゴムピース
硬度６０°以下、（ＪＩＳ−Ａ１ｋｇ加重））であるこ
とを特徴とする定着装置である。

【００１９】以上のように、本発明は、ローラ径が３０
ｍｍ以下の小径ローラ、すなわち、比較的線速の遅いカ
ラープリンタに注目してなされたものであり、小径ロー
ラの曲率分離性能を積極的に取り入れたことを特徴とす
るものである。

【００２０】このように、定着ローラ及び加圧ローラの
弾性体のゴム硬度を設定することにより、記録材の剥離
方向を加圧ローラに向けて湾曲するようなニップ形状を
形成でき、更に小径ローラを採用することにより、曲率
分離の効果を併せて用いることができる。また、定着ロ
ーラ及び加圧ローラの弾性体層において、定着ローラ弾
性体層を厚くし、小ローラ径で小ニップでありながらも
耐オフセット性に優れロングライフであり、ＯＨＰ用紙
の光透過性も良好な定着装置を得ることができ、記録材
の剥離方向を加圧ローラに向けて湾曲するようなニップ
形状を形成することにより、記録材の定着ローラへの巻
き付きを防止でき、剥離爪レス化が可能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例の基本構成につ
いて、以下に説明する。なお、この実施例により本発明
は限定されるものではない。本実施例に係わる混色定着
装置を用いたフルカラー画像形成装置について説明す
る。図１に示すように、トナーによる画像が形成される
記録紙（転写紙）をストックし供給する給紙部２０、ト
ナー像を転写紙に転写する転写部２７，トナー像を形成
する現像部２８及び転写紙に転写されたトナー像を融着
させて定着させる定着部２９から構成されている。

【００２２】上記転写部２７には、上記した転写手段と
しての転写ドラム３０が設けられており、この転写ドラ
ム３０の周りには、設置された電極部材としてのグラン
ドローラもしくは接地された半導電体ローラ３１（これ
らの接地部材を以後Ｇ．Ｒ．という）、転写ドラム３０
から落ちないように記録紙をガイドするガイド部材３
３、転写ドラム３０に吸着された転写紙を強制的に剥離
する剥離爪３４等が配設されている。なお、上記の剥離
爪３４は、転写ドラム３０表面に離接自在に設けられて
いる。

【００２３】また、現像部２８には、上記転写ドラム３
０に圧接する像担持体としての感光体ドラム３５が設け
られており、この感光体ドラム３５は、接地された導電
性のアルミニウム素管３６からなり、その表面にＯＨＰ
膜が塗布されている。さらに、この感光体ドラム３５の
周りには、イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの各
トナーを収納した現像器３７，３８，３９，４０が放射
状に配設されると共に、感光体ドラム３５表面を帯電す
る帯電器４１，感光体ドラム３５表面の残留トナーを掻
き取り除去するクリーニングブレード４２が配設されて
おり、上記各トナー毎に、感光体ドラム３５上にトナー
像が形成される。即ち、上記感光体ドラム３５によれ
ば、一色毎に帯電・露光・現像・転写を繰り返すように
なっている。

【００２４】従って、カラー転写の場合、転写ドラム３
０に静電吸着された記録紙に対して、転写ドラム３０が
一回転する毎に、一色ずつのトナー像が転写され、最大
４回転で１つのカラー画像を得るようになっている。

【００２５】本発明の一実施例における定着部２９につ
いて詳細を図２に示す。図２において、４３は定着ロー
ラであり、４４は加圧ローラ、４５はオイル塗布ローラ
である。前記定着ローラ４３にはオイル塗布ローラ４５
が当接しており、定着ローラ４３表面に均一に薄くオイ
ルを塗布している。４６はクリーニングローラで表面は
不織布繊維により構成されており、クリーニング性能を
向上させるため定着ローラ４３に対し逆方向に回転し、
かつ、クリーニングローラ４６と定着ローラ４３の周速
比を変えている。

【００２６】図３において、定着ローラ４３と加圧ロー
ラ４４の構成を示す。定着ローラ４３において、外径は
φ３０ｍｍであり、アルミニウムよりなる芯金４７上に
１.５ｍｍ厚以上のゴム弾性層４８が被覆されている。
前記ゴム弾性層４８は最下層に高熱伝導性に優れたＨＴ
Ｖ（高温加硫タイプ）シリコーンゴム４９（厚さ１.５
ｍｍ）、中間層には最下層のＨＴＶシリコーンゴムへの
シリコーンオイルの浸透を防ぐためのフッ素樹脂コート
５０（厚さ３０μｍ）、最上層にはオフセット防止層と
してトナーに対し高離型を有するＬＴＶ（低温加硫タイ
プ）シリコーンゴム５１（厚さ数５０μｍ、表面粗さＲ
ｚ５μｍ以下）の３層で構成されている。

【００２７】加圧ローラ４４は、外径φ３０ｍｍでアル
ミニウムよりなる芯金５２上に１.５ｍｍ厚より小さく
なるようにトナーに対し高離型を有するＬＴＶ（低温加
硫タイプ）シリコーンゴム５３（表面粗さＲｚ１０μｍ
以下）が１層で被覆されている。

【００２８】（請求項１の発明に対する説明）定着ロー
ラ４３と加圧ローラ４４の外径をφ３０ｍｍ前後または
それ以下で形成し、定着ローラ４３に被覆された弾性体
層の厚さを約１.５ｍｍ前後またはそれ以上にて形成す
る。また、加圧ローラ４４に被覆された弾性体層の厚さ
を、定着ローラ４３に被覆された弾性体層の厚さと略同
等かまたはその厚さ以下で形成する。

【００２９】これにより、定着ローラ４３とそれに圧接
された加圧ローラ４４によって形成されるニップの幅と
して約４ｍｍ前後となる。定着ローラ４３に被覆された
弾性体層は３層構造となっており、最下層のＨＴＶ（高
温加硫タイプ）シリコーンゴム４９は、本発明の実施例
においては厚さ１.５ｍｍ以上にて形成し、その表面実
効硬度を７３゜以下（ゴムピース硬度３０゜以下、（Ｊ
ＩＳ−Ａ１ｋｇ加重））望ましくはその表面実効硬度を
６８゜以下とする。

【００３０】加圧ローラ４４上に被覆された弾性体層
は、１層構造となっており、ＬＴＶ（低温加硫タイプ）
シリコーンゴム５３は、厚さ１.５ｍｍより小さくなる
ように形成し、その表面実効硬度を８４゜以下（ゴムピ
ース硬度６０゜以下、（ＪＩＳ−Ａ１ｋｇ加重））とす
る。

【００３１】これにより、定着ローラ４３及び加圧ロー
ラ４４において、定着ローラ４３が加圧ローラ４４に対
し弾性体層の厚みとして、略同等で肉厚１.５ｍｍ前後
（定着ローラ４３の弾性体の肉厚が約１.５ｍｍ前後で
形成されることにより、定着温度をトナーを混色定着す
るのに必要な温度１６０℃前後にて設定可能となり、芯
金と弾性体との界面で接着している接着剤の熱による劣
化を回避している。更に、定着ローラ４３として、３層
構造の弾性体を用いることにより、最下層のＨＴＶ（高
温加硫タイプ）シリコーンゴム４９のシリコーンオイル
膨潤による熱伝導率の経時劣化を防ぎ、画質及び品質の
安定したロングライフの定着装置を得ることができる）
と加熱源を内部に有したローラとしては比較的厚肉であ
りながらも、定着ローラ４３に対し加圧ローラ４４が高
硬度となるため定着ローラ４３に対し加圧ローラ４４が
食い込むことにより記録材が加圧ローラ４４に向けて湾
曲するようなニップ形状を形成することができる。

【００３２】これにより、定着ローラ４３と加圧ローラ
４４との中心を結ぶ線の垂直方向より記録材１５のニッ
プ排出側の任意の点Ｐが加圧ローラ４４側となる（図
４）。また、図４において、定着ローラ４３に被覆され
た弾性体４８と加圧ローラ４４に被覆された弾性体５３
の硬度差が大きくなる程、任意の点Ｐも加圧ローラ４４
側に近接するようになり、０位置から任意の点Ｐまでの
距離Ｌが大きくなるにつれ、非オフセット領域及びＯＨ
Ｐ光透過性も向上する。定着ローラ及び加圧ローラの硬
度差と距離Ｌ（図４）の関係を図５に、非オフセット領
域と距離Ｌの関係を図６に、ＯＨＰ光透過性と距離Ｌの
関係を図７に示す。次に、従来例による定着装置と本発
明による定着装置の比較について説明する。

【００３３】

【表１】

【００３４】図８に本発明の一実施例における定着装置
と、従来例における定着装置の非オフセット領域の関係
を評価した結果を示す。このことにより、本発明の一実
施例における定着装置の非オフセット領域は広がる傾向
にあり、耐オフセット性は向上する。この結果はエージ
ングテストにおいても証明されており、オフセット発生
までの枚数も従来１０００枚〜３０００枚に対して本発
明の定着装置においては、４０,０００枚と大幅に向上
させることができた。

【００３５】図９に本発明の一実施例における定着装置
と、従来における定着装置のＯＨＰ光透過性の関係を評
価し結果を示す。ＯＨＰ画像評価を行ったところ、ＯＨ
Ｐ画像における光透過性についても、本発明の定着装置
においては、ニップ通過後のＯＨＰ上のトナー像の再加
熱がなくなり、光透過率を大幅に向上させることができ
た。

【００３６】

【発明の効果】請求項１乃至３に対応した効果：両ロー
ラの弾性体の表面実効硬度を請求項１記載の表面実効硬
度に設定し、記録紙が加圧ローラに向けて湾曲するよう
なニップ形状を形成することにより、定着ローラ及び加
圧ローラの外径がφ３０ｍｍ前後またはそれ以下の小ロ
ーラ径、小ニップ巾（４ｍｍ前後）でありながらも耐オ
フセット性に優れ、ロングライフ化が可能となり、ＯＨ
Ｐ用紙の光透過性も良好な定着装置を得ることができ
る。また、従来装置のような複雑なオイル塗布機構及び
クリーニング機構を必要とせず、小型で安価な定着装置
が実現でき、画質的にも定着ローラの弾性体の肉厚が約
１.５ｍｍ前後にて確保できるため、画像の光沢性が必
要以上に上がることがなく、ソフトで良好な画像を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わるフルカラー画像形成
装置全体の概略構成図である。

【図２】本発明の一実施例に係わるフルカラー画像用定
着装置の概略構成図である。

【図３】本発明の一実施例に係わるフルカラー画像用定
着装置に備えられた定着ローラと加圧ローラの概略構成
図である。

【図４】本発明の一実施例に係わるフルカラー画像用定
着装置における記録材の排出状態を示す断面図である。

【図５】本発明の一実施例に係わる定着装置の定着ロー
ラ弾性体及び加圧ローラ弾性体の硬度差と距離Ｌの関係
を示す図である。

【図６】本発明の一実施例に係わる定着装置の非オフセ
ット領域と距離Ｌの関係を示す図である。

【図７】本発明の一実施例に係わる定着装置のＯＨＰ光
透過性と距離Ｌの関係を示す図である。

【図８】本発明の一実施例における定着装置と従来例に
おける定着装置の非オフセット領域の関係を示す図であ
る。

【図９】本発明の一実施例における定着装置と従来例に
おける定着装置のＯＨＰ光透過性の関係を示す図であ
る。

【図１０】従来技術におけるフルカラー画像形成装置に
備えられた定着装置の概略構成図である。

【図１１】図１０に示す従来技術の定着装置における記
録材の排出状態を示す断面図である。

【図１２】従来技術における他のフルカラー画像形成装
置に備えられた定着装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１…定着ローラ、２…加圧ローラ、３…オイル塗布装
置、６…弾性体、９…ヒータ、１０…サーミスタ、１１
…定着ローラ、１３…オイルパン、１４…押圧ローラ、
１５…記録紙、１６…フェルト、２０…給紙部、２７…
転写部、２８…現像部、２９…定着部、３０…転写ドラ
ム、３１…ローラ、３４…剥離爪、３５…感光体ドラ
ム、３６…アルミニウム素管、３７，３８，３９，４０
…現像器、４１帯電器、４２…クリーニングブレード、
４３…定着ローラ、４４…加圧ローラ、４５…塗布ロー
ラ、４６…クリーニングローラ、４７…芯金、４８…ゴ
ム弾性層、４９…シリコーンゴム、５０…フッ素樹脂コ
ート、５１…シリコーンゴム。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれ芯金および該芯金の表面に被覆
された弾性体から成りかつ外径が略同等である、定着ロ
ーラ及び該定着ローラに圧接する加圧ローラ、及び、前
記定着ローラ及び加圧ローラの少なくとも一方のローラ
内部に設けられた加熱源を備え、トナーが付着した記録
材を通過させてトナーを加熱定着する定着装置におい
て、前記定着ローラの弾性体の表面実効硬度が前記加圧ロー
ラにおける弾性体の表面実効硬度よりも小さいことを特
徴とする定着装置。
【請求項２】請求項１に記載された定着装置におい
て、前記定着ローラ及び加圧ローラのローラ外径がφ３
０ｍｍ前後又はそれ以下であることを特徴とする定着装
置。
【請求項３】請求項１又は２に記載された定着装置に
おいて、前記定着ローラの弾性体の表面実効硬度が７３
°以下であり、前記加圧ローラにおける弾性体の表面実
効硬度が８４°以下であることを特徴とする定着装置。