JP2002341685A

JP2002341685A - 定着装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2002341685A
Application number: JP2001141823A
Authority: JP
Inventors: Takashi Fujita; 貴史藤田; Hirokazu Ikegami; 廣和池上; Kiyoshi Oshima; 清大嶋; Shigeo Kurotaka; 重夫黒高; Satohiko Baba; 聡彦馬場; Jun Yura; 純由良; Hisashi Kikuchi; 尚志菊地; Atsushi Nakato; 淳中藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-05-11
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2002-11-29

Abstract

(57)【要約】【課題】オイル塗布機構の必要の無い簡略な構成によ
り、トナーの定着部材へのオフセットの発生を防止でき
るオイルレスの定着装置を実現する。【解決手段】本発明は、定着部材４と加圧部材５の圧接
部で未定着トナー像９を担持した転写材８を挟持搬送
し、トナー像を加熱溶融することにより転写材表面にト
ナー像を定着させる定着装置において、トナー像９を形
成するトナーが、少なくとも着色剤、メインバインダー
樹脂、ワックスからなり、ワックスの融点がメインバイ
ンダー樹脂の１／２流出開始温度より低い場合に、トナ
ー像と接する定着部材４の表面は、シリコーンゴムとフ
ッ素樹脂が混在した複合表面からなり、フッ素樹脂、シ
リコーンゴム、ワックスの溶解性パラメータ（ＳＰ値）
が、フッ素樹脂のＳＰ値≦（シリコーンゴムのＳＰ値、
ワックスのＳＰ値）の関係を有するとともに、シリコー
ンゴムとワックスのＳＰ値の差異が１未満であることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
ー、プロッター、ファクシミリ等の電子写真方式の画像
形成装置に用いられ、転写紙等の転写材に担持された未
定着トナー像を定着する定着装置、及びその定着装置を
用いた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真方式の複写機、プリン
ター、プロッター、ファクシミリ等の画像形成装置で
は、定着部材（定着ローラ、定着ベルト等）に加圧部材
（加圧ローラ、加圧ベルト等）を圧接した定着装置が用
いられている。この定着装置は、電気ヒータやハロゲン
ランプ等の加熱手段で加熱した定着部材を回転させなが
ら、この回転する定着部材と加圧部材との間に形成され
た圧接部（定着ニップ部）にトナーが転写された転写材
（各種サイズの転写紙、葉書、ＯＨＰシート等）を挿通
し、トナーを加熱溶融して転写材上に融着するものであ
る。

【０００３】従来、定着部材はその表面にトナーが固着
しないように、シリコーンオイルなどの離型剤を塗布す
ることが多くの場合行なわれてきた。特に、カラー複写
機、カラープリンター等のカラー画像形成装置では、ト
ナーの凹凸に密着し加熱を行ない、均質な高画質を得る
ために、定着部材表面に、機械的耐熱性に最も優れたシ
リコーンゴムを用いて、その表面にシリコーンオイルを
塗布することが一般的である。

【０００４】ここで、ゴムに関する各種文献には、シリ
コーンゴムよりフッ素ゴムの方が耐熱性に優れると言う
記載がある場合があるが、それは熱分解の耐熱温度で比
較した場合であり、側鎖に結合エネルギーの大きなフッ
素が多く含まれているフッ素ゴムは確かに有利である。
また、ゴムの機械的特性は主鎖の安定性と柔軟性に支配
されるものと考えられるが、この点ではシリコーンゴム
のシロキサン結合が有利であるため、前述のように機械
的耐熱性に最も優れたゴムは、シリコーンゴムであると
言うことができる。

【０００５】ところで、近年、カラー画像形成装置の定
着装置においても、定着部材にシリコーンオイル等の離
型剤を塗布しないオイルレス方式が用いられるようにな
ってきた。このオイルレス方式では、トナーの樹脂中に
着色剤などとともにワックスが含有されており、定着工
程においてトナーが加熱及び加圧される過程でワックス
が滲み出て離型剤の働きをする。この定着装置における
オイルレス化によるメリットは、以下の３点であり、近
年、特に必用とされてきた。１．装置の簡素化、低価格化、小型化。２．消耗品の低減によるユーザーの保守性向上。３．画像面への加筆が可能。

【０００６】一方、モノクロの画像形成装置において
は、１０年ほど前から定着装置におけるオイルレス化が
行われており、オイルの代わりにワックスをトナーの樹
脂中に着色剤などとともに含有させ、離型性を確保して
きた。モノクロは画像の均質性の要求がカラーに比べて
小さく、トナーが液体状に低粘度まで溶融し各色が混ざ
り合う必要も無いため、ゴム状領域で離型させることが
一般的である。従って、定着装置の定着部材は、均質性
の要求がカラーに比べて小さく、トナーの凹凸への密着
性が低くとも良いので、その表面には、シリコーンゴム
のような弾性体ではなくフッ素樹脂が広く用いられてい
る。フッ素樹脂は、固体として表面エネルギーが最も小
さく離型性に優れた材料であるが、シリコーンオイルを
塗布した表面は液体がトナーと定着部材の間に介在し、
液体がトナー側と定着部材側に分かれることで離型する
ため、両者を比較すれば、前者の離型性は劣る。また、
フッ素樹脂はワックスとの相溶性も乏しいため、ワック
スは定着部材表面に広がっておらず、離型においては補
助的には作用するもののオイルほどの効果はなく、代替
を完全に果たしているとは言えない。これは、初期的に
はワックス無しのトナーを用いても、オフセットが発生
しないことからも明らかである。

【０００７】初期的なトナーのオフセットは上記で説明
されるが、経時的に紙粉が定着部材に付着すると状況が
異なってくる。すなわち、定着部材の表面に紙粉が付着
すると、紙粉に次々とトナーがオフセットし、すぐに画
像が乱されてしまう。また、紙粉は、シリコーンオイル
を塗布した場合や、フッ素樹脂には付着しないが、シリ
コーンゴムにはその粘着性のため容易に付着する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の点に鑑
みてなされたものであり、定着部材を構成するシリコー
ンゴムやフッ素樹脂と、トナーとの相溶性の組み合わせ
を最適化し、オイルが不要でトナーオフセットの発生し
ない、オイルレス方式の定着装置を得ることが第一の目
的である。

【０００９】ここで、トナーオフセットの有無は、長期
にわたる試験での判断が最終的には求められるが、オフ
セット温度幅で代用できることが電子写真では広く知ら
れている。また、オフセット温度幅は、定着装置の設定
温度を広く変化させ、トナーの定着が不十分で転写材か
ら容易に剥離しがたくなる定着下限温度から、高温でト
ナーが定着部材に液体状にオフセットする定着上限温度
までの温度幅をさす。これが、３０度程度の温度幅で無
ければ、実際の画像形成装置として長期に安定して使用
することはできない。これは、定着部材の温度を厳密に
制御しても、周囲の環境温度により、紙、トナーの温度
が容易にこの程度の温度範囲で変動するためである。

【００１０】従って、本発明は上記第一の目的の達成を
図り、オイル塗布機構の必要の無い簡略な構成により、
トナーの定着部材へのオフセットの発生を防止できる定
着装置を提供することを目的とし、さらには、その定着
装置を用いた画像形成装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、請求項１に係る発明は、圧接して回転す
る一対の回転体である定着部材及び加圧部材と、前記定
着部材を加熱する加熱手段と、前記定着部材及び加圧部
材を回転駆動して未定着トナー像を担持した転写材を搬
送する手段を備え、前記定着部材と加圧部材の圧接部で
未定着トナー像を担持した転写材を挟持搬送し、前記未
定着トナー像を加熱溶融することにより前記転写材表面
にトナー像を定着させる定着装置において、前記トナー
像を形成するトナーが、少なくとも着色剤、メインバイ
ンダー樹脂、ワックスからなり、該ワックスの融点がメ
インバインダー樹脂の１／２流出開始温度より低い場合
に、前記トナー像と接する定着部材の表面は、シリコー
ンゴムとフッ素樹脂が混在する複合表面からなり、且
つ、フッ素樹脂、シリコーンゴム、ワックスの溶解性パ
ラメータ（以下、ＳＰ値と記す）が、フッ素樹脂のＳＰ
値≦（シリコーンゴムのＳＰ値、ワックスのＳＰ値）の
関係を有するとともに、シリコーンゴムとワックスのＳ
Ｐ値の差異が１未満であることを特徴とするものであ
る。

【００１２】本発明は、前述したように定着部材を構成
するシリコーンゴムやフッ素樹脂と、トナーとの相溶性
の組み合わせを最適化し、オイルが不要でトナーオフセ
ットの発生しない、オイルレスの定着装置を実現するも
のである。ここで、上記定着部材を構成する材料の相溶
性について説明する。定着のプロセスは２０〜５０ｍｍ
ｓといった短時間のニップ時間内に、トナーを転写紙等
の転写材に接着する過程である。この際の離型性と言う
ものは、定着部材表面とトナーとの接着が起こらないよ
うにさせることであるため、本発明者らは、接着に関す
る知見が役立つ物と考えたが、接着については多くの研
究がなされているので、これらを参考に本発明に至っ
た。

【００１３】接着の理論の一つとして、材料の相溶性を
表す溶解性パラメータ（ＳＰ値（Solubility Parameter
の略））の差が１未満と近いもの同士は良好な接着性を
示し、差が大きいものは接着しがたいということが知ら
れている。ＳＰ値（δ）は、凝集エネルギー密度の関数
として次の式で定義されている。 δ＝（△Ｅ／Ｖ）・１／２・・・（１）ここで、△Ｅ：分子間凝集エネルギー（蒸発熱）、Ｖ：
混合液の全体積、△Ｅ／Ｖ：凝集エネルギー密度、であ
る。

【００１４】一般に、二成分の相溶性は、Gibbsの自由
エネルギー変化（△Ｇｍ）の変化で表される。 △Ｇｍ＝△Ｈｍ―Ｔ・△Ｓ・・・（２）ここで、△Ｈｍ：混合による熱量（エンタルピー）変
化、△Ｓ：混合によるエントロピー変化、Ｔ：温度、で
ある。また、Hildebrandの仮説（J.H.Hildebrand,R.L.S
cott:The Solubility of Nonelectrolytes,（Reinhold,
New York,1940）3rd Ed.）によると、混合による熱量変
化△ＨｍはＳＰ値を用いて次の式で示される。 △Ｈｍ＝Ｖ（δ１−δ２）２・Φ１・Φ２・・・（３）ここで、δ１：溶媒のＳＰ値、δ２：溶質のＳＰ値、Φ
１：溶媒の体積分率、Φ２：溶質の体積分率、である。

【００１５】この式より、δ１、δ２の値が近い程、△
Ｈｍは小さくなり、Gibbsの自由エネルギー変化（△Ｇ
ｍ）が小さくなるので、ＳＰ値の差が小さいもの同士は
親和性が高くなる。特に、二次関数にその親和性が左右
されるため、ＳＰ値の差：（δ１−δ２）が１以上とな
ると急激に親和性が低下することがこの式からも、理解
される。

【００１６】ＳＰ値によるトナー評価はこれまでにもな
されており、ＳＰ値の算出方法としては各種方法があ
る。計算モデルを用いるFedorsの方法（向井淳二、金城
徳幸、“技術者のための実学高分子”、講談社（198
1））や、実測値である濁点滴定法（K.W.Suh, D.H.Clar
ke, J.Polym.Sci., Part-A-1,5.1671(1967)）等がある
が、溶解法、すなわちＳＰ値が既知の各種溶剤（POLYME
R HANDBOOK SECOND EDITOINIV-340〜 (1975)）との樹
脂の溶解性を比較することで、最も良く相溶する溶剤の
ＳＰ値から、分子構造の詳細が不明確な未知の樹脂、ワ
ックスのＳＰ値を算出することが最も簡単である。

【００１７】本発明の定着装置では、定着部材の表面
は、シリコーンゴムとフッ素樹脂が混在する複合表面か
らなり、且つ、フッ素樹脂、シリコーンゴム、ワックス
の溶解性パラメータ（ＳＰ値）が、フッ素樹脂のＳＰ値
≦（シリコーンゴムのＳＰ値、ワックスのＳＰ値）の関
係を有するとともに、シリコーンゴムとワックスのＳＰ
値の差異が１未満である（すなわち、シリコーンゴムと
ワックスは相溶性がある）ことを特徴としており、シリ
コーンオイルの代わりに離型剤となるワックスと相溶性
があり、耐熱性もあるシリコーンゴムが定着部材の複合
表面に有ることにより、ワックスが定着部材の表面を覆
いやすく、また、複合表面に有るフッ素樹脂の離型性に
より紙粉等の付着も防がれるため、常にトナーの定着部
材へのオフセットを防止することが可能となる。

【００１８】次に請求項２に係る発明は、請求項１記載
の定着装置において、前記定着部材の複合表面は、フッ
素樹脂からなる不連続物と、そのフッ素樹脂からなる不
連続物の隙間を埋める液状のシリコーンゴムからなるこ
とを特徴とするものである。また、請求項３に係る発明
は、請求項２記載の定着装置において、前記フッ素樹脂
からなる不連続物は、フッ素樹脂の粉体または多孔質フ
ィルムであることを特徴とするものである。すなわち、
請求項２，３に係る定着装置では、定着部材の複合表面
として、溶融粘度が大きく、流動開始温度も高いフッ素
樹脂を溶融することなく不連続物（粉体または多孔質フ
ィルム）の形態で用い、そのフッ素樹脂からなる不連続
物の隙間を液状のシリコーンゴムで埋めることにより、
フッ素樹脂とシリコーンゴムの複合表面を容易に得るこ
とができる。

【００１９】請求項４に係る発明は、請求項１記載の定
着装置において、前記定着部材の複合表面は、シリコー
ンゴムを含浸した多孔質のフッ素樹脂フィルムからなる
ことを特徴とするものである。すなわち、請求項４に係
る定着装置では、定着部材の複合表面として、フッ素樹
脂が網状に連なっている多孔質のフッ素樹脂フィルムを
用い、この多孔質のフッ素樹脂フィルムにシリコーンゴ
ムを含浸したことにより、フッソ樹脂がシリコーンゴム
から脱離しにくい形態の、フッ素樹脂とシリコーンゴム
の複合表面を容易に得ることができる。

【００２０】請求項５に係る発明は、請求項１記載の定
着装置において、前記定着部材の複合表面は、円筒状の
型内面に、平均粒径がトナーの１／３以下のフッ素樹脂
粉体を塗布した後、シリコーンゴムを塗布し硬化させて
形成したことを特徴とするものである。すなわち、請求
項５に係る定着装置では、定着部材の複合表面は、円筒
状の型内面に、平均粒径がトナーの１／３以下のフッ素
樹脂粉体を塗布した後、シリコーンゴムを塗布し硬化さ
せて形成したことにより、フッ素樹脂粉体が十分に小さ
いため、シリコーンゴムから脱離しにくく、万一脱離し
ても、脱離した後の凹凸や脱離粉自体も画像を形成する
トナーに比べて小さいため、画像が乱されることがな
く、また、型内面に沿って表面形状が形成されるため、
表面形状精度の高い定着部材を得ることができる。

【００２１】請求項６に係る発明は、請求項１記載の定
着装置において、前記定着部材の複合表面は、定着部材
の基体外周にシリコーンゴムを塗布し、さらにその上に
平均粒径がトナーの１／３以下のフッ素樹脂粉体を塗布
し、その塗布中または塗布後、定着部材の基体側からシ
リコーンゴムを硬化させて形成したことを特徴とするも
のである。すなわち、請求項６に係る定着装置では、定
着部材の複合表面は、定着部材の基体外周にシリコーン
ゴムを塗布し、さらにその上に平均粒径がトナーの１／
３以下のフッ素樹脂粉体を塗布し、その塗布中または塗
布後、定着部材の基体側からシリコーンゴムを硬化させ
て形成したことにより、フッ素樹脂粉体が十分に小さい
ため、シリコーンゴムから脱離しにくく、万一脱離して
も、脱離した後の凹凸や脱離粉自体も画像を形成するト
ナーに比べて小さいため、画像が乱されることがなく、
また、型が不要で生産性に優れる定着部材を得ることが
できる。

【００２２】請求項７に係る発明は、請求項１〜６の何
れか一つに記載の定着装置において、前記定着部材の複
合表面は、フッ素樹脂の割合が６０vol％以上であり、
表面の厚みは１０μｍ以下であることを特徴とするもの
である。ここで、定着部材の複合表面が１０μｍ以上摩
耗した場合は画像の均一性が失われるため、それ以上の
厚さは不必要である。従って、定着部材の複合表面は、
厚みが１０μｍ以下でよく、これにより、最小限な材料
の使用量で請求項１〜６の何れかの定着装置の機能を達
成することができる。

【００２３】請求項８に係る発明は、請求項１〜６の何
れか一つに記載の定着装置において、前記定着部材の複
合表面は、フッ素樹脂の割合が６０vol％以上であり、
表面の厚みは１０μｍ以下であり、その複合表面の内周
側にはゴム層があり、そのゴム層の厚さが１００μｍ以
上であることを特徴とするものである。すなわち、請求
項８に係る定着装置では、定着部材の複合表面は、フッ
素樹脂の割合が６０vol％以上であり、表面の厚みが１
０μｍ以下なので、請求項７と同様に、最小限な材料の
使用量で請求項１〜６の何れかの定着装置の機能を達成
することができる。また、複合表面の内周側に厚さが１
００μｍ以上のゴム層があり、トナー画像の凹凸（最大
で５０μｍ程度）に比べてゴム層の厚みが十分に大きい
ので、トナー画像の凹凸に追従して密着状態でトナーを
加熱でき、均一な画像光沢を得ることが可能となる。ま
た、複合表面は、厚みが１０μｍ以下であり、その内周
側にゴム層があることにより、複合表面層だけの場合に
比べて表面硬度のアップを防ぐことが可能となる。

【００２４】請求項９に係る発明は、請求項１〜８の何
れか一つに記載の定着装置において、前記トナーのワッ
クスは、トナー全体に対して３vol％以上、１５vol％以
下であることを特徴とするものである。トナーのワック
スを、トナー全体に対して３vol％以上、１５vol％以下
とすることにより、カラー画像の光沢度、透明性を損わ
ずにオフセットを防止することができる。

【００２５】請求項１０に係る発明は、像担持体上に静
電潜像を形成し、該静電潜像を現像手段のトナーで現像
して顕像化した後、その顕像化されたトナー像を直接も
しくは中間転写体を介して転写材に転写した後、転写材
に転写されたトナー像を定着装置により定着する画像形
成装置において、前記定着装置として、請求項１〜９の
何れか一つに記載の定着装置を備えたことを特徴とする
ものである。すなわち、請求項１０に係る画像形成装置
では、請求項１〜９の何れか一つに記載の定着装置を備
えたことにより、シリコーンオイルや、オイルタンク、
塗布装置が不要となり、消耗品の種類を減らすことがで
き、保守の手間を低減することができ、且つ装置の小型
化を図ることが可能となる。また、オイルレスの定着装
置を備えたカラー画像形成装置の実現が可能となる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成、動作及び作
用を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の
一実施例を示す定着装置の概略構成図である。この定着
装置１は、定着部材である定着ローラ４と、この定着ロ
ーラ４に圧接する加圧部材である加圧ローラ５と、定着
ローラ４の内部に配設された加熱源（電気ヒータまたは
ハロゲンランプ等）３を有している。そして、モータや
駆動伝達機構等の駆動手段（図示せず）により、一対の
回転体である定着ローラ４と加圧ローラ５を回転駆動す
ることにより、定着ローラ４と加圧ローラ５の圧接部
（定着ニップ部）で未定着トナー像９を担持した転写材
（例えば転写紙）８を挟持搬送し、定着ニップ部で転写
紙上の未定着トナー像９を加熱溶融することにより、転
写紙８の表面にトナー像を定着させる。

【００２７】尚、定着ニップ部に所定の圧力を与えるた
めに加圧ローラ５はバネなどの図示しない弾性体により
矢印ａで示す向きに付勢されている。また、定着ローラ
４の外周には、サーミスタ６が配置され温度を検知して
いる。また、符号１１は定着される転写紙８を定着ニッ
プ部に向けて案内するガイドを示している。

【００２８】加圧ローラ５は、鉄やアルミニウム等の芯
金の外周に弾性層を形成した構成であり、弾性層は、例
えば、発泡シリコーンゴムや液状シリコーンゴム等の耐
熱弾性体で形成されており、必要に応じてその外周にフ
ッ素樹脂の表面層が形成される。一例として、加圧ロー
ラ５は芯金表面に弾性層として厚さが０．５ｍｍのシリ
コーンゴム層を有し、その外周に厚さが０．０３ｍｍの
フッ素樹脂層を有しており、フッ素樹脂としては例えば
ＰＦＡ（四フッ化−パーフルオロアルキルビニルエーテ
ル樹脂）を用いている。

【００２９】定着ローラ４は、鉄やアルミニウム等の芯
金（基体）の外周にシリコーンゴムやフッ素樹脂からな
る表面２を有するが、トナー像９を形成するトナーが、
少なくとも着色剤、メインバインダー樹脂、ワックスか
らなり、該ワックスの融点がメインバインダー樹脂の１
／２流出開始温度より低い場合には、トナー像と接する
定着ローラ４の表面２は、シリコーンゴムとフッ素樹脂
が混在した複合表面で構成する。また、本発明では、複
合表面２を構成するフッ素樹脂やシリコーンゴムと、ワ
ックスの溶解性パラメータ（ＳＰ値）が、フッ素樹脂の
ＳＰ値≦（シリコーンゴムのＳＰ値、ワックスのＳＰ
値）の関係を有するとともに、シリコーンゴムとワック
スのＳＰ値の差異が１未満であることを特徴としてい
る。

【００３０】ところで、シリコーンゴムは２００℃近辺
で加熱・加圧を維持することで架橋（一度柔らかくなっ
て流れ出し、固まる）するが、フッ素樹脂は２６０℃〜
３８０℃で加熱することで溶け（溶けても流れ出すほど
低粘度にはならない）、冷えてきたときに固まる。ま
た、シリコーンゴムは２６０℃以上では分解が生じる可
能性が大きい。フッ素樹脂とシリコーンゴムが混在する
複合表面を得るには、少なくとも一方は不連続な（粉、
多孔質）材料が必要であるが、上記のようにフッ素樹脂
は溶け難く高温での加熱が必要であり、シルコーンゴム
粒子の小さな隙間をフッ素樹脂で埋めることは実質上無
理である。また、高温で加熱すればシリコーンゴムが分
解するという問題も有る。

【００３１】そこで本発明では、定着ローラ４の複合表
面２は、フッ素樹脂からなる不連続物と、そのフッ素樹
脂からなる不連続物の隙間を埋める液状のシリコーンゴ
ムからなり、より具体的には、前記フッ素樹脂からなる
不連続物は、フッ素樹脂の粉体または多孔質フィルムで
あり、そのフッ素樹脂の粉体または多孔質フィルムの隙
間を液状のシリコーンゴムで埋めた構成となっている。
尚、定着ローラ４の複合表面２は厚さが１０μｍ以下が
好ましく、必要に応じてその内周側（芯金（基体）と複
合表面との間）にゴム層が設けられる。

【００３２】ここで、図１に示す構成の定着装置１で、
定着ローラ４の表面温度を１００〜１８０℃に制御し、
定着温度幅を測定した。その測定結果を下記の表１と図
２に示す。図２のシリコーンゴムの種類において、Ａは
ＳＰ値δs＝７．３、ＢはＳＰ値δs＝８．０、ＣはＳＰ
値δs＝８．５、ＤはＳＰ値δs＝９．０である。表１と
図２から、シリコーンゴムとワックスのＳＰ値の差｜δ
s−δw｜が定着温度に強い影響を与えており、その差が
１を超えると定着温度幅が狭くなり急激にオフセットし
やすくなることがわかる。従って、シリコーンゴムとワ
ックスのＳＰ値の差異は１未満に設定することが重要で
ある。

【００３３】トナーに含有されるワックスは、カルナウ
バワックス、エステル系ワックスなど、従来既知のもの
であり、いずれも融点がトナーバインダーの１／２流出
開始温度よりも低いものとした。また、融点がトナーバ
インダーの１／２流出開始温度よりも高いものの場合、
ワックスが機能しないこと、すなわちワックスが無い場
合と同様でオフセットすることを確認した。

【００３４】

【表１】

【００３５】尚、定着ローラ４の複合表面２としては、
例えばフッ素樹脂としてＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロ
エチレン）フィルムを延伸し、空隙率２０〜４０％の多
孔質としたものを用い、このフッ素樹脂の多孔質フィル
ムに、図２のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとは構造の異なる（ＳＰ値
も異なる）シリコーンゴムを染み込ませた後、硬化さ
せ、定着ローラ４の複合表面２とした。図４は複合表面
にフッ素樹脂の多孔質フィルムを用いた定着ローラの表
面構造の一例を示す図であり、（ａ）は複合表面の部分
平面図、（ｂ）は複合表面とその下のゴム層（シリコー
ンゴム層）の部分断面図であり、符号１１Ａはフッ素樹
脂の多孔質フィルム、１２はシリコーンゴムである。

【００３６】次に、定着ローラ４の複合表面２のフッ素
樹脂を粉体（ＰＴＦＥまたはＰＦＡの粉体で、平均粒径
は２，３，５，１５μｍ）とし、同様な実験を行なった
が、結果は殆ど同じであった。図５は複合表面にフッ素
樹脂の粉体を用いた定着ローラの表面構造の一例を示す
図であり、（ａ）は複合表面の部分平面図、（ｂ）は複
合表面とその下のゴム層（シリコーンゴム層）の部分断
面図であり、符号１１Ｂはフッ素樹脂の粉体、１２はシ
リコーンゴムである。この時の定着部ローラ４５は、以
下の２つの製法を用いて複合表面２を形成した。１．円筒状の型内面に、フッ素樹脂粉体を塗布した後、
シリコーンゴムを塗布し硬化させた。２．定着ローラの基体（芯金）の外周にシリコーンゴム
を塗布し、フッ素樹脂粉体を塗布し、基体側からシリコ
ーンゴムを硬化させた。ただし、粉体の粒径がトナーの
粒径７μｍに近い３μｍ以上ではフッ素樹脂が脱離し、
脱離跡の凹凸、および脱離粉自身により画像が乱される
ことがあった。また、粉体の粒径が２μｍ以下では画像
に影響は無かった。従って、複合表面の形成には、平均
粒径がトナーの１／３以下のフッ素樹脂粉体を用いるこ
とが望ましい。

【００３７】次に、定着ローラの表面がフッ素樹脂のみ
の場合と、シリコーンゴム単体のみの場合についても同
様の実験を行なった。下記の表２と図３にその結果を示
す。図３のシリコーンゴムの種類において、ＡはＳＰ値
δs＝７．３、ＢはＳＰ値δs＝８．０、ＣはＳＰ値δs
＝８．５、ＤはＳＰ値δs＝９．０である。シリコーン
ゴムは、初期的には優れた結果であったが、何れも１０
００枚程度の通紙で紙粉が付着し、全てトナーオフセッ
トが発生した。

【００３８】さらに、定着ローラ４の複合表面２におい
て、フッ素樹脂の空隙率が５０〜７０％の場合はシリコ
ーンゴムの比率が大きく、オフセットの発生開始枚数が
シリコーン単体と変わらず、フッ素樹脂の空隙率は４０
％以下が望ましいこともわかった。すなわち、定着ロー
ラ４の複合表面２は、フッ素樹脂の割合が６０vol％以
上が好ましい。また、定着ローラ４の表面において、ト
ナー粒径以上（１０μｍ以上）の磨耗は画像の均一性が
失われるため、それ以上の厚さは耐オフセット性能が不
要である。よって、定着ローラ４の複合表面２は、表面
から１０μｍの厚さの部分に６０vol％以上のフッ素樹
脂が存在することが最適な層構成である。

【００３９】

【表２】

【００４０】ところで、均一な画像光沢を得るために
は、定着ローラ４のフッ素樹脂を有する複合表面層によ
る表面硬度アップを防ぐ必要がある。そこで、本実施例
では、定着ローラ４の複合表面２は、フッ素樹脂の割合
が６０vol％以上で、表面の厚みは１０μｍ以下とし、
その複合表面の内周には、シリコーンゴムからなるゴム
層を設け、そのゴム層の厚さを１００μｍ以上とする。
このように、表面のフッ素樹脂を有する層が最小限の厚
さ（１０μｍ以下）で、ゴム層の厚みが１００μｍ以上
とすることにより、ゴム層がトナー画像の凹凸（最大で
５０μｍ程度）に比べ十分に大きいので、凹凸に追従し
て密着状態でトナーを加熱でき、均一な光沢の画像の達
成実現が可能となる。

【００４１】さらに、カラー画像を定着する場合に、カ
ラー画像の光沢度、透明性を損なわ無いためには、トナ
ーのワックスは、トナー全体に対して１５vol％以下で
なければならず、オフセットを防止するためには３vol
％以上必要なことも判った。すなわち、本発明の定着装
置でカラー画像を定着した場合に、良好な光沢度、透明
性を得るためには、カラー画像を形成するトナーのワッ
クスは、トナー全体に対して３vol％以上、１５vol％以
下であることが必要である。

【００４２】以上、本発明に係る定着装置の一実施例に
ついて説明したが、本発明に係る定着装置の構成は図１
に示すものに限るものではなく、加熱手段としては電気
ヒータやハロゲンランプ等の加熱源に限らず、面状発熱
体、誘導加熱などの既知のものが利用可能である。ま
た、定着部材、加圧部材はローラに限らず、ベルトでも
構わない。また、定着部材の複合表面を構成するフッ素
樹脂粉体は乾式で付与しても構わないが、液体に分散し
たディスパージョンか微粉末を用いることが工業的に優
れている。

【００４３】ここで、図６は本発明の別の実施例を示す
定着装置の概略構成図であり、定着部材にベルトを用い
た構成例である。図６において、定着ベルト２２は、外
周面に弾性層を有する弾性ローラ２０と、内部に加熱源
（電気ヒータ、ハロゲンランプ等）２３を有する加熱ロ
ーラ（加熱部材）２１との間に張架されており、内部に
加熱源（電気ヒータ、ハロゲンランプ等）２５を有する
加圧ローラ２４が定着ベルト２２を介して弾性ローラ２
０に圧接する構成を有している。そして定着の際には、
未定着のトナー像を担持した転写紙２６がガイド部材２
７に沿って定着ベルト２２と加圧ローラ２４によるニッ
プ部へ進入し、引き続いて定着ベルト２２を介在した弾
性ローラ２０と加圧ローラ２４によるニップ部へ進入
し、これらのニップ部で熱と圧力によりトナーが溶融し
てトナー像が転写紙２６に定着される。

【００４４】図６に示す構成の定着装置において、定着
ベルト２２は、耐熱性樹脂からなる基体を有しており、
耐熱性樹脂の材質としては、ポリイミド、ポリアミド、
ポリエーテル・エーテルケトン（ＰＥＥＫ）等が使用さ
れる。基体の厚さは強度のバランスから３０〜１００μ
ｍ位が望ましい。定着ベルト２２の表面は、転写紙及び
トナーと加圧接触するため、離型性、耐熱性に優れた表
面層が必要である。このため、定着ベルト２２は、基体
の表面にシリコーンゴムやフッ素樹脂からなる表面を有
するが、トナー像を形成するトナーが、少なくとも着色
剤、メインバインダー樹脂、ワックスからなり、該ワッ
クスの融点がメインバインダー樹脂の１／２流出開始温
度より低い場合には、トナー像と接する定着ベルト２２
の表面は、シリコーンゴムとフッ素樹脂が混在した複合
表面で構成される。また、本発明では、前述したよう
に、複合表面を構成するフッ素樹脂やシリコーンゴム
と、ワックスの溶解性パラメータ（ＳＰ値）が、フッ素
樹脂のＳＰ値≦（シリコーンゴムのＳＰ値、ワックスの
ＳＰ値）の関係を有するとともに、シリコーンゴムとワ
ックスのＳＰ値の差異が１未満であることを特徴として
いる。

【００４５】定着ベルト２２の複合表面は、フッ素樹脂
からなる不連続物と、そのフッ素樹脂からなる不連続物
の隙間を埋める液状のシリコーンゴムからなるが、より
具体的には、前記フッ素樹脂からなる不連続物は、フッ
素樹脂の粉体または多孔質フィルムであり、そのフッ素
樹脂の粉体または多孔質フィルムの隙間を液状のシリコ
ーンゴムで埋めた構成となっている。また、定着ベルト
２２の複合表面は厚さが１０μｍ以下であり、画像の均
一性や、均一な光沢の画像を得るために、複合表面と基
体の間に厚さが１００μｍ以上のゴム層が設けられてい
る。尚、複合表面の構成の詳細は前述の実施例と同様で
あるので、ここでは説明を省略する。

【００４６】次に本発明に係る画像形成装置の一例につ
いて説明する。図７は本発明の定着装置が装備される画
像形成装置の一例を示す図であり、カラー複写機とカラ
ープリンターの機能を有するカラー画像形成装置の概略
構成図である。このカラー画像形成装置は、原稿の画像
を読み取り画像データに変換する画像読み取り部（原稿
読み取り装置）１００と、画像データに応じた画像を転
写紙等の転写材に形成して出力する画像形成部（プリン
ター部）２００と、画像形成部２００に各種サイズの転
写紙を給紙する給紙部３００から構成されている。

【００４７】画像読み取り部（原稿読み取り装置）１０
０は、コンタクトガラス１０１上に載置された原稿を照
明する光源１０２と、原稿からの反射光を導くミラー１
０３，１０４，１０５と、原稿からの反射光を結像する
結像レンズ１０６と、その結像された原稿画像を受光し
電気信号に変換する撮像素子（カラーＣＣＤ等）１０７
と、その撮像素子１０７の出力信号を処理する画像処理
部（図示せず）等から構成されている。そして、この画
像読み取り部（原稿読み取り装置）１００では、原稿の
カラー画像情報を、撮像素子１０７で例えばレッド
（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の色分解光毎に
読み取り、電気的な画像信号に変換し、このＲ、Ｇ、Ｂ
の色分解画像信号の強度レベルを元にして、図示しない
画像処理部で色変換処理を行い、ブラック（ＢＫ）、シ
アン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色の
画像データに変換して出力する。

【００４８】画像形成部（プリンター部）２００は、像
担持体としての感光体ドラム２０１、帯電手段としての
帯電チャージャ２０２、露光手段としての書き込み光学
ユニット２０３、現像手段としての複数の現像器を有す
るリボルバ現像ユニット２０４、中間転写ユニット２０
５、除電装置２０６、クリーニングブレードやファーブ
ラシ等からなる感光体クリーニング装置２０７、２次転
写ユニット２０８、搬送ベルト２０９、定着ユニット２
１０などで構成されている。また、給紙部３００には、
各種サイズの転写紙を収容した複数の給紙カセット３０
１，３０２，３０３が収納されており、画像形成部の作
像タイミングに合わせて選択されたサイズの転写紙を画
像形成部に給紙する。

【００４９】感光体ドラム２０１は図中に矢印で示すよ
うに半時計方向に回転し、その周囲には、帯電チャージ
ャ２０１、感光体クリーニング装置２０７、リボルバ現
像ユニット２０４の選択された現像器、中間転写ユニッ
ト２０５の中間転写体としての中間転写ベルト２０５Ａ
などが配置されている。また、書き込み光学ユニット２
０３は、画像読み取り部１００からのカラー画像データ
を光信号に変換して、帯電チャージャ２０２によって一
様に帯電された感光体ドラム２０１の表面に、原稿の画
像に対応したレーザ光を照射して光書き込みを行い、感
光体ドラム２０１の表面に各色の静電潜像を形成する。
この書き込み光学ユニット２０３は、例えば、光源とし
ての半導体レーザ２１３、レーザ発光駆動制御部（図示
せず）、ポリゴンミラー２１４とその回転用モータ２１
５、結像光学系（ｆθレンズ等）２１６，２１７、反射
ミラー２１８などによって構成されている。

【００５０】リボルバ現像ユニット２０４は、ブラック
（Ｂｋ）トナーを用いるＢｋ現像器２０４ＢＫ、シアン
（Ｃ）トナーを用いるＣ現像器２０４Ｃ、マゼンタ
（Ｍ）トナーを用いるＭ現像器２０４Ｍ、イエロー
（Ｙ）トナーを用いるＹ現像器２０４Ｙ、及びユニット
全体を半時計回りに回転させる現像リボルバ駆動部（図
示せず）などによって構成されている。このリボルバ現
像ユニット２０４に設置された各現像器２０４ＢＫ〜２
０４Ｙは、静電潜像を現像するために現像剤の穂を感光
体ドラム２０１の表面に接触させて回転する現像剤担持
体としての現像スリーブと、現像剤を汲み上げて攪拌す
るために回転する現像剤パドル、及び現像スリーブを回
転させる現像スリーブ駆動部などで構成されている。

【００５１】カラー画像形成装置本体の待機状態では、
リボルバ現像ユニット２０４はＢｋ現像器２０４ＢＫが
現像位置に位置するホームポジションで停止しており、
コピースタートキーが押されると、画像読み取り部１０
０で原稿画像データの読み取りを開始し、そのカラー画
像データに基づいて、画像形成部２００の書き込み光学
ユニット２０３によりレーザ光による感光体２０１への
光書き込み、すなわち静電潜像形成が始まる。

【００５２】そして、書き込み光学ユニット２０３から
のレーザ光により感光体２０１上にＢＫ静電潜像が形成
され、このＢｋ静電潜像の先端部から現像可能にすべ
く、ＢＫ現像位置に静電潜像の先端部が到達する前に、
ＢＫ現像スリーブの回転を開始してＢＫ静電潜像をＢＫ
トナーで現像する。そして、以後ＢＫ静電潜像の現像動
作を続けるが、ＢＫ静電潜像の後端部がＢＫ現像位置を
通過した時点で、速やかに次の色の現像器が現像位置に
来るまで、リボルバ現像ユニット２０４が回転する。こ
れは少なくとも、次の画像データによる静電潜像の先端
部が現像位置に到達する前に完了させる。

【００５３】中間転写ユニット２０５は、複数のローラ
に張架された中間転写体である中間転写ベルト２０５Ａ
などで構成されている。この中間転写ベルト２０５Ａの
下側には、２次転写ユニット２０８の転写材担持体であ
る２次転写ベルト２０８Ａが配設されている。感光体ド
ラム２０１上のトナー像を中間転写ベルト２０５Ａに転
写する転写部（１次転写部と言う）では、１次転写バイ
アスローラ及びアースローラで中間転写ベルト２０５Ａ
を感光体ドラム２０１側に押し当てるように張架するこ
とにより、感光体ドラム２０１と中間転写ベルト２０５
Ａとの間に所定幅のニップ部を形成している。

【００５４】２次転写ユニット２０８は、３つの支持ロ
ーラに張架された２次転写ベルト２０８Ａなどで構成さ
れ、３つの支持ローラの一つは、図示しない駆動手段に
よって回転駆動される駆動ローラであり、その駆動ロー
ラにより２次転写ベルト２０８Ａが図中に矢印で示す方
向に駆動される。また、上記２次転写ベルト２０８Ａ
は、中間転写ベルト２０５Ａに対して接離可能に設けら
れている。また、２１１はレジストローラ対であり、給
紙部３００から給紙された転写紙を、中間転写ベルト２
０５Ａと２次転写ベルト２０８Ａの間に、所定のタイミ
ングで送り込む。

【００５５】搬送ベルト２０９は、２次転写ユニット２
０８でトナー像が転写された転写紙を定着ユニット２１
０に搬送する。定着ユニット２１０は、例えば図１と同
様の構成であり、定着部材である定着ローラ４と、この
定着ローラ４に圧接する加圧部材である加圧ローラ５
と、定着ローラ４の内部に配設された加熱部材（電気ヒ
ータまたはハロゲンランプ等）３を有している。そし
て、モータや駆動伝達機構等の駆動手段（図示せず）に
より、定着ローラ４と加圧ローラ５の一方または両方を
回転駆動することにより、定着ローラ４と加圧ローラ５
の圧接部（定着ニップ部）で未定着トナー像を担持した
転写紙を挟持搬送し、定着ニップ部で転写紙上の未定着
トナー像を加熱溶融することにより、転写紙の表面にト
ナー像を定着させる。

【００５６】このように構成したカラー画像形成装置に
おいて、画像形成サイクルが開始されると、感光体ドラ
ム２０１は、図示しない駆動モータによって矢印で示す
半時計方向に回転され、中間転写ベルト２０５Ａはベル
ト駆動ローラにより矢印で示す時計回りに回転される。
その中間転写ベルト２０５Ａの回転に伴ってＢＫトナー
像形成、Ｃトナー像形成、Ｍトナー像形成、Ｙトナー像
形成が順次行われるとともに、中間転写ベルト２０５Ａ
への１次転写が順次行われ、最終的にＢＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙ
の順に中間転写ベルト２０５Ａ上に重ね合わせてカラー
トナー像が形成される。より詳しく述べると、例えばＢ
Ｋトナー像形成は次のように行われる。帯電チャージャ
２０２は、例えばコロナ放電によって感光体ドラム２０
１の表面を負電荷で所定電位に一様に帯電する。そし
て、書き込み光学ユニット２０３により、ＢＫカラー画
像信号に基づいてレーザ光によるラスタ露光を行う。こ
のラスタ像が露光されたとき、当初一様帯電された感光
体ドラム２０１の表面の露光された部分は、露光光量に
比例する電荷が消失し、Ｂｋ静電潜像が形成される。こ
のＢＫ静電潜像に、ＢＫ現像器２０４ＢＫの現像ローラ
上の負帯電されたＢＫトナーが接触することにより、感
光体ドラム２０１の電荷が残っている部分にはトナーが
付着せず、電荷の無い部分、つまり露光された部分には
トナーが吸着し、静電潜像と相似なＢＫトナー像が形成
される。この感光体ドラム２０１上に形成されたＢＫト
ナー像は、感光体ドラム２０1と接触状態で等速駆動し
ている中間転写ベルト２０５Ａの表面に転写される。以
下、感光体ドラム２０１から中間転写ベルト２０５Ａへ
のトナー像の１次転写を「ベルト転写」という。上記ベ
ルト転写後の感光体ドラム２０１の表面に残留している
若干の未転写残留トナーは、感光体ドラム２０１の再使
用に備えて、感光体クリーニング装置２０７で清掃され
る。

【００５７】感光体ドラム２０１側ではＢＫ画像形成工
程の次にＣ画像形成工程に進み、所定のタイミングで画
像読み取り部１００によるＣ画像データの読み取りが始
まり、そのＣ画像データによるレーザ光書き込みによっ
て、感光体ドラム２０１の表面にＣ静電潜像を形成す
る。そして、先のＢＫ静電潜像の後端部が通過した後
で、且つＣ静電潜像の先端部が到達する前にリボルバ現
像ユニット２０４の回転動作が行われ、Ｃ現像器２０４
Ｃが現像位置にセットされ、Ｃ静電潜像がＣトナーで現
像される。以後、Ｃ静電潜像領域の現像を続けるが、Ｃ
静電潜像の後端部が通過した時点で、先のＢＫ現像器２
０４ＢＫの場合と同様にリボルバ現像ユニット２０４の
回転動作を行い、次のＭ現像器２０４Ｍを現像位置に移
動させる。これもやはり次のＭ静電潜像の先端部が現像
位置に到達する前に完了させる。尚、Ｍ及びＹの画像形
成工程については、それぞれのカラー画像データ読み取
り、静電潜像形成、現像の動作が上述のＢｋ、Ｃの工程
と同様であるので説明は省略する。

【００５８】以上の作像動作により、中間転写ベルト２
０５Ａ上には、感光体ドラム２０１上に順次形成される
ＢＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙのトナー像が、同一面に順次位置合わ
せされて転写される。それにより、中間転写ベルト２０
５Ａ上には最大で４色が重ね合わされたトナー像が形成
される。上記作像動作が開始される時期に、転写紙は給
紙部３００の選択された給紙カセットから給送され、レ
ジストローラ対２１１のニップで待機している。そし
て、中間転写ベルト２０５Ａに２次転写ベルト２０８Ａ
が当接する２次転写部に中間転写ベルト２０５Ａ上のト
ナー像の先端が差し掛かるときに、丁度転写紙の先端が
このトナー像の先端に一致するようにレジストローラ対
２１１が駆動され、転写紙とトナー像とのレジスト位置
合わせが行われる。そして、転写紙が中間転写ベルト２
０５Ａ上のトナー像と重ねられて２次転写部を通過する
タイミングに合わせて転写バイアスが印加され、中間転
写ベルト２０５Ａ上の４色重ねトナー像が転写紙上に一
括転写される。この４色重ねトナー像が転写された転写
紙は、転写紙除電チャージャ等により除電され、２次転
写ベルト２０８Ａから剥離され、搬送ベルト２０９を介
して定着ユニット２１０に向けて送られる。そして、定
着ユニット２１０の定着ローラ４と加圧ローラ５の間の
定着ニップ部でトナー像が溶融定着され、排出ローラ対
２１２で装置本体外に送り出され、図示しないコピート
レイにスタックされ、フルカラーコピーを得る。

【００５９】以上、画像形成装置の一例としてカラー画
像形成装置の構成、動作を示したが、本発明では、この
ような画像形成装置の定着ユニット２１０に前述した定
着装置を適用したものである。また、カラートナー像を
形成するトナーとしては、少なくとも着色剤、メインバ
インダー樹脂、ワックスからなり、該ワックスの融点が
メインバインダー樹脂の１／２流出開始温度より低いも
のが用いられる。そして、定着装置のトナー像と接する
定着ローラ４の表面２は、シリコーンゴムとフッ素樹脂
が混在した複合表面で構成される。また、複合表面２を
構成するフッ素樹脂やシリコーンゴムと、ワックスの溶
解性パラメータ（ＳＰ値）が、フッ素樹脂のＳＰ値≦
（シリコーンゴムのＳＰ値、ワックスのＳＰ値）の関係
を有するとともに、シリコーンゴムとワックスのＳＰ値
の差異が１未満であることを特徴としている。

【００６０】さらに、定着ローラ４の複合表面２は、フ
ッ素樹脂からなる不連続物と、そのフッ素樹脂からなる
不連続物の隙間を埋める液状のシリコーンゴムからなる
が、より具体的には、前記フッ素樹脂からなる不連続物
は、フッ素樹脂の粉体または多孔質フィルムであり、そ
のフッ素樹脂の粉体または多孔質フィルムの隙間を液状
のシリコーンゴムで埋めた構成となっている。また、カ
ラー画像を定着する場合に、良好な光沢度、透明性を得
るためには、カラー画像を形成するトナーのワックス
は、トナー全体に対して３vol％以上、１５vol％以下で
ある。

【００６１】本発明に係る画像形成装置では、このよう
な構成の定着装置を装備したことにより、シリコーンオ
イルの代わりに離型剤となるワックスと相溶性があり、
耐熱性もあるシリコーンゴムが定着ローラの複合表面に
有るので、ワックスが定着ローラの表面を覆いやすく、
また、複合表面に有るフッ素樹脂の離型性により紙粉等
の付着も防がれるため、常にトナーの定着ローラへのオ
フセットを防止することができる。従って、シリコーン
オイルや、オイルタンク、塗布装置が不要となり、消耗
品の種類を減らすことができ、保守の手間を低減するこ
とができる。また、オイルタンクや塗布装置が無い分、
定着装置及び画像形成装置の小型化を図ることができ
る。

【００６２】尚、画像形成装置の一例として図７にカラ
ー画像形成装置の構成例を示したが、本発明に係る画像
形成装置はこれに限るものではなく、リボルバ現像ユニ
ットに代えてＢＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙの各色の現像装置を個々
に感光体ドラム（あるいは感光体ベルト）の周囲に配置
した構成の画像形成装置や、各色用の感光体と作像用の
構成部材（帯電手段、書き込み手段、現像手段、クリー
ニング手段等）からなる作像ユニットを複数並設して、
各作像ユニットでＢＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙの各色のトナー像を
作像し、転写搬送ベルト等に担持された転写材に順次重
ねて転写するタンデム型のカラー画像形成装置など、種
々の構成のものが適用できる。また、カラーに限らず、
モノクロ画像を形成する構成でもよい。すなわち、トナ
ーを用いて画像形成を行なう電子写真方式の画像形成装
置であればよく、モノクロ、カラーを問わず種々の構成
のものが適用できる。また、定着装置の構成も図１のロ
ーラ対を用いた構成に限らず、図６に示したような定着
ベルトを用いた定着装置等、請求項１〜９の何れかの構
成要件を満たすものであれば種々の構成のものが適用で
きる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る定
着装置では、定着部材の表面は、シリコーンゴムとフッ
素樹脂が混在した複合表面からなり、且つ、フッ素樹
脂、シリコーンゴム、ワックスの溶解性パラメータ（Ｓ
Ｐ値）が、フッ素樹脂のＳＰ値≦（シリコーンゴムのＳＰ値、ワッ
クスのＳＰ値）の関係を有するとともに、シリコーンゴムとワックスの
ＳＰ値の差異が１未満である（すなわち、シリコーンゴ
ムとワックスは相溶性がある）ことを特徴としており、
シリコーンオイルの代わりに離型剤となるワックスと相
溶性があり、耐熱性もあるシリコーンゴムが定着部材の
複合表面に有ることにより、ワックスが定着部材の表面
に広がって該表面を覆いやすく離型温度幅が広いので、
定着画像の透明性が得やすいなどのメリットがある。ま
た、複合表面に有るフッ素樹脂の離型性により紙粉等の
付着も防止されるため、常にトナーの定着部材へのオフ
セットを防止することが可能となる。また、表面をシリ
コーンゴムとフッ素樹脂が混在した複合表面とすること
により、定着部材の表面にフッ素樹脂のみの離型層を設
けた構成に比べて表面硬度を小さくでき、表面に弾性を
持たせることができるので、トナー画像との密着性が良
くなり、均一な画像光沢が得られるという効果がある。

【００６４】請求項２，３に係る定着装置では、請求項
１の構成及び効果に加え、定着部材の複合表面として、
溶融粘度が大きく、流動開始温度も高いフッ素樹脂を溶
融することなく不連続物（粉体または多孔質フィルム）
の形態で用い、そのフッ素樹脂からなる不連続物（粉体
または多孔質フィルム）の隙間を液状のシリコーンゴム
で埋めることにより、フッ素樹脂とシリコーンゴムが混
在した複合表面を容易に得ることができる。また、請求
項４に係る定着装置では、請求項１の構成及び効果に加
え、定着部材の複合表面として、フッ素樹脂が網状に連
なっている多孔質のフッ素樹脂フィルムを用い、この多
孔質のフッ素樹脂フィルムにシリコーンゴムを含浸した
ことにより、フッソ樹脂がシリコーンゴムから脱離しに
くい形態の、フッ素樹脂とシリコーンゴムが混在した複
合表面を容易に得ることができる。さらに、請求項５に
係る定着装置では、請求項１の構成及び効果に加え、定
着部材の複合表面は、円筒状の型内面に、平均粒径がト
ナーの１／３以下のフッ素樹脂粉体を塗布した後、シリ
コーンゴムを塗布し硬化させて形成したことにより、フ
ッ素樹脂粉体が十分に小さいため、シリコーンゴムから
脱離しにくく、万一脱離しても、脱離した後の凹凸や脱
離粉自体も画像を形成するトナーに比べて小さいため、
画像が乱されることがなく、また、型内面に沿って表面
形状が形成されるため、表面形状精度の高い定着部材を
得ることができる。さらにまた、請求項６に係る定着装
置では、請求項１の構成及び効果に加え、定着部材の複
合表面は、定着部材の基体外周にシリコーンゴムを塗布
し、さらにその上に平均粒径がトナーの１／３以下のフ
ッ素樹脂粉体を塗布し、その塗布中または塗布後、定着
部材の基体側からシリコーンゴムを硬化させて形成した
ことにより、フッ素樹脂粉体が十分に小さいため、シリ
コーンゴムから脱離しにくく、万一脱離しても、脱離し
た後の凹凸や脱離粉自体も画像を形成するトナーに比べ
て小さいため、画像が乱されることがなく、また、型が
不要で生産性に優れる定着部材を得ることができる。

【００６５】請求項７に係る定着装置では、請求項１〜
６の何れかの構成に加え、前記定着部材の複合表面は、
フッ素樹脂の割合が６０vol％以上であり、表面の厚み
は１０μｍ以下であることを特徴とするので、最小限な
材料の使用量で請求項１〜６の定着装置の機能を達成す
ることができる。また、請求項８に係る定着装置では、
請求項１〜６の何れかの構成に加え、定着部材の複合表
面は、フッ素樹脂の割合が６０vol％以上であり、表面
の厚みが１０μｍ以下なので、請求項７と同様に、最小
限な材料の使用量で請求項１の定着装置の機能を達成す
ることができる。また、複合表面の内周側に厚さが１０
０μｍ以上のゴム層があり、トナー画像の凹凸（最大で
５０μｍ程度）に比べてゴム層の厚みが十分に大きいの
で、トナー画像の凹凸に追従して密着状態でトナーを加
熱でき、均一な画像光沢を得ることができる。また、複
合表面は、厚みが１０μｍ以下であり、その内周側にゴ
ム層があることにより、複合表面層だけの場合に比べて
表面硬度のアップを防ぐことができる。さらにまた、請
求項９に係る定着装置では、請求項１〜８の何れかの構
成及び効果に加え、トナーのワックスを、トナー全体に
対して３vol％以上、１５vol％以下とすることにより、
カラー画像の光沢度、透明性を損わずにオフセットを防
止することができる。

【００６６】請求項１０に係る画像形成装置では、請求
項１〜９の何れか一つに記載の定着装置を備えたことに
より、シリコーンオイルや、オイルタンク、塗布装置が
不要となり、消耗品の種類を減らすことができ、保守の
手間を低減することができ、且つ装置の小型化を図るこ
とができる。また、オイルレスの定着装置を備えたカラ
ー画像形成装置を実現することができる。従って、オイ
ルレスの定着装置を備え、装置の簡素化、低価格化、小
型化を達成でき、消耗品の低減によるユーザの保守性の
向上を達成でき、定着後の画像面への加筆も可能にす
る、画像形成装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す定着装置の概略構成図
である。

【図２】図１に示す構成の定着装置で定着ローラの複合
表面を構成するシリコーンゴムの種類を変え、定着ロー
ラの表面温度を１００〜１８０℃に制御して定着温度幅
を測定したときの、シリコーンゴムとワックスのＳＰ値
差の絶対値と、定着温度幅の関係を示すグラフである。

【図３】図１に示す構成の定着装置で定着ローラの表面
をフッ素樹脂またはシリコーンゴム単体で構成し、定着
ローラの表面温度を１００〜１８０℃に制御して定着温
度幅を測定したときの、フッ素樹脂またはシリコーンゴ
ムとワックスのＳＰ値差の絶対値と、定着温度幅の関係
を示すグラフである。

【図４】複合表面にフッ素樹脂の多孔質フィルムを用い
た定着ローラの表面構造の一例を示す図であり、（ａ）
は複合表面の部分平面図、（ｂ）は複合表面とその下の
ゴム層の部分断面図である。

【図５】複合表面にフッ素樹脂の粉体を用いた定着ロー
ラの表面構造の一例を示す図であり、（ａ）は複合表面
の部分平面図、（ｂ）は複合表面とその下のゴム層の部
分断面図である。

【図６】本発明の別の実施例を示す定着装置の概略構成
図である。

【図７】本発明の定着装置が装備される画像形成装置の
一例を示す図であり、カラー複写機とカラープリンタの
機能を有するカラー画像形成装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１定着装置２定着ローラの表面（複合表面）３加熱源（電気ヒータまたはハロゲンランプ等）４定着ローラ（定着部材）５加圧ローラ（加圧部材）６サーミスタ７転写紙ガイド８転写紙（転写材）９トナー像１１Ａフッ素樹脂の多孔質フィルム１１Ｂフッ素樹脂の粉体１２シリコーンゴム２０弾性ローラ２１加熱ローラ（加熱部材）２２定着ベルト（定着部材）２３加熱源（電気ヒータ、ハロゲンランプ等）２４加圧ローラ（加圧部材）２５加熱源（電気ヒータ、ハロゲンランプ等）２６転写紙（転写材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大嶋清東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式会社リコー内 (72)発明者黒高重夫東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式会社リコー内 (72)発明者馬場聡彦東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式会社リコー内 (72)発明者由良純東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式会社リコー内 (72)発明者菊地尚志東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式会社リコー内 (72)発明者中藤淳東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式会社リコー内Ｆターム(参考） 2H005 AA06 CA14 EA03 EA07 EA10 2H033 AA09 AA32 BA11 BA58 BB05 BB06 BB08 BB14 BB15 BB26 3J103 AA02 AA21 BA03 BA41 BA43 FA18 GA02 GA57 GA58 GA60 HA03 HA12 HA43 HA53

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧接して回転する一対の回転体である定着
部材及び加圧部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段
と、前記定着部材及び加圧部材を回転駆動して未定着ト
ナー像を担持した転写材を搬送する手段を備え、前記定
着部材と加圧部材の圧接部で未定着トナー像を担持した
転写材を挟持搬送し、前記未定着トナー像を加熱溶融す
ることにより前記転写材表面にトナー像を定着させる定
着装置において、前記トナー像を形成するトナーが、少なくとも着色剤、
メインバインダー樹脂、ワックスからなり、該ワックス
の融点がメインバインダー樹脂の１／２流出開始温度よ
り低い場合に、前記トナー像と接する定着部材の表面
は、シリコーンゴムとフッ素樹脂が混在する複合表面か
らなり、且つ、フッ素樹脂、シリコーンゴム、ワックス
の溶解性パラメータ（以下、ＳＰ値と記す）が、フッ素樹脂のＳＰ値≦（シリコーンゴムのＳＰ値、ワッ
クスのＳＰ値）の関係を有するとともに、シリコーンゴ
ムとワックスのＳＰ値の差異が１未満であることを特徴
とする定着装置。
【請求項２】請求項１記載の定着装置において、前記定着部材の複合表面は、フッ素樹脂からなる不連続
物と、そのフッ素樹脂からなる不連続物の隙間を埋める
液状のシリコーンゴムからなることを特徴とする定着装
置。
【請求項３】請求項２記載の定着装置において、前記フッ素樹脂からなる不連続物は、フッ素樹脂の粉体
または多孔質フィルムであることを特徴とする定着装
置。
【請求項４】請求項１記載の定着装置において、前記定着部材の複合表面は、シリコーンゴムを含浸した
多孔質のフッ素樹脂フィルムからなることを特徴とする
定着装置。
【請求項５】請求項１記載の定着装置において、前記定着部材の複合表面は、円筒状の型内面に、平均粒
径がトナーの１／３以下のフッ素樹脂粉体を塗布した
後、シリコーンゴムを塗布し硬化させて形成したことを
特徴とする定着装置。
【請求項６】請求項１記載の定着装置において、前記定着部材の複合表面は、定着部材の基体外周にシリ
コーンゴムを塗布し、さらにその上に平均粒径がトナー
の１／３以下のフッ素樹脂粉体を塗布し、その塗布中ま
たは塗布後、定着部材の基体側からシリコーンゴムを硬
化させて形成したことを特徴とする定着装置。
【請求項７】請求項１〜６の何れか一つに記載の定着装
置において、前記定着部材の複合表面は、フッ素樹脂の割合が６０vo
l％以上であり、表面の厚みは１０μｍ以下であること
を特徴とする定着装置。
【請求項８】請求項１〜６の何れか一つに記載の定着装
置において、前記定着部材の複合表面は、フッ素樹脂の割合が６０vo
l％以上であり、表面の厚みは１０μｍ以下であり、そ
の複合表面の内周側にはゴム層があり、そのゴム層の厚
さが１００μｍ以上であることを特徴とする定着装置。
【請求項９】請求項１〜８の何れか一つに記載の定着装
置において、前記トナーのワックスは、トナー全体に対して３vol％
以上、１５vol％以下であることを特徴とする定着装
置。
【請求項１０】像担持体上に静電潜像を形成し、該静電
潜像を現像手段のトナーで現像して顕像化した後、その
顕像化されたトナー像を直接もしくは中間転写体を介し
て転写材に転写した後、転写材に転写されたトナー像を
定着装置により定着する画像形成装置において、前記定着装置として、請求項１〜９の何れか一つに記載
の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。