JP2006154152A - 定着装置及び電子写真装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 異常画像の発生、画像の汚染を防止することができる定着装置を提供する。
【解決手段】 加圧ローラ５との間のニップ部に未定着トナー像を担持した用紙を通紙して定着する定着ローラとして、弾性体２が芯金１上に形成され表層３に離型性を向上させる薄膜を被覆した構成のソフトローラ４を使用した定着装置において、端部外径Ｄ１、中央部外径Ｄ２として、Ｄ１＞Ｄ２の関係をなす鼓形状の剛体で構成される押圧ローラ６をソフトローラ表面に押圧させ、押圧ローラ長Ｌｐとニップ部通過する紙幅ＷはＬｐ＞Ｗの関係にある。
【選択図】 図２

Description

本発明は、定着装置と、この定着装置を備えた電子写真装置に関する。

電子写真装置に用いられる定着装置では、形成された画像の粒状度を向上させるために、離型性を持たせ、被覆されたＰＦＡ等で構成された表層と芯金の間に弾性体を配置したソフトローラが採用されている。
しかし、このソフトローラは、稼働時の加熱、加圧によって表層が伸長して、例えば、深さ０．１ｍｍ、ピッチ０．５ｍｍ程度の微細なしわが発生することがあった。そして、このしわの形状が定着画像に転写されたり、しわの凹部にトナーが固着して画像を汚染させる異常を発生させたりすることがあった。
ここで、電子写真装置において、装置を構成する部材のしわを防止する技術としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。
特許文献１には、中間転写ベルトの回転中におけるしわの発生を防止するために、ベルト駆動、張架のローラを逆クラウン形状にすることが提案されている。
特開平１０−２０７１６号公報

しかしながら、上記した技術は、ローラ自体に発生するしわを防止したり、低減したりするものではないので、定着装置における上記不具合、つまりローラ自体に発生するしわによって、画像が乱れたり、汚染されたりする不具合を解消することはできなかった。
そこで、本発明は上記したような点の鑑みてなされたものであり、異常画像の発生、画像の汚染を防止することができる定着装置及び電子写真装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、加圧ローラとの間のニップ部に未定着トナー像を担持した用紙を通紙して定着する定着ローラとして、弾性体が芯金上に形成され、その表層に離型性を向上させる薄膜を被覆したソフトローラを使用した定着装置において、前記ソフトローラの表面を押圧する押圧ローラを備え、該押圧ローラは端部外径が中央部外径より大きい鼓形状の剛体により構成され、且つ、前記押圧ローラの長さが前記ニップ部を通過する用紙の紙幅より長い定着装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の定着装置において、前記押圧ローラは、通紙方向における前記ニップ部の上流側に配置した定着装置を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の定着装置において、前記押圧ローラは、その中央部表面が前記ソフトローラの表面に接触するか、もしくは食い込むまで押圧した定着装置を主要な特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１記載の定着装置において、前記押圧ローラは、前記ソフトローラの回転により連れ回りをする定着装置を主要な特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の定着装置において、前記押圧ローラのローラ長をＬｐ、前記ソフトローラのローラ長Ｌｓとした場合、Ｌｐ≧Ｌｓの関係が成り立つ定着装置を主要な特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項４記載の定着装置において、前記押圧ローラの押圧面端部の面取り半径は０．５ｍｍ以上にした定着装置を主要な特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項１記載の定着装置において、前記押圧ローラの表面粗さを６．３μｍ以下にした定着装置を主要な特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項１記載の定着装置において、前記押圧ローラが前記ソフトローラに対して自在に接離できるよう構成されている定着装置を主要な特徴とする。
請求項９記載の発明は、請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の定着装置を備えている電子写真装置を最も主要な特徴とする。

本発明によれば、ソフトローラの表面を押圧する押圧ローラを、その端部外径が中央部外径より大きい鼓形状の剛体により構成し、且つ、前記押圧ローラの長さを、ニップ部を通過する用紙の紙幅より長くしたことで、異常画像の発生、画像の汚染を防止することができるようになる。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施の形態の定着装置を構成するソフトローラ（定着ローラ）の正面断面図、図２は本実施の形態に係る定着装置の正面断面図、図３は押圧ローラを示した図、図４はソフトローラと押圧ローラの関係を示した図、図５は押圧ローラによるしわの移動を説明する説明図である。
図１に示すように本実施の形態のソフトローラ４は、周知の方法にてアルミ製の芯金（φ４９．５、肉厚５ｍｍ）１にシリコーンゴムを主材料とする弾性体（ｔ＝０．２５）２と、ＰＦＡを主材料とする表層（ｔ＝０．０３）３を加硫接着することにより構成され、そのローラ長は、ローラ長Ｌｓ＝３２５ｍｍ（図４参照）とされる。
図２に示す定着装置は内部にヒータ（図では省略）が配置されたソフトローラ４と、このソフトローラ４に対向配置した加圧ローラ５と、ソフトローラ４の表面にあって、通紙方向に対してニップ部上流側に配置した押圧ローラ６とを備え、ニップ部に対して矢印Ａ方向から未定着トナー像を搭載した用紙を通紙することで、用紙にトナー像を定着するようにしている。
押圧ローラ６はソフトローラ４の稼働停止中において、ソレノイド（図では省略）によりソフトローラ４から離反し、押圧を解除できるようになっている。
加圧ローラ５は、周知の方法にて鉄製の芯金（φ３５、肉厚５ｍｍ）にシリコーンゴムを主材料とする弾性体（ｔ＝７）と、ＰＦＡを主材料とする表層（ｔ＝０．１）を加硫接着することにより構成した。
押圧ローラ６は、アルミ材の切削により図３及び図４に示すような形状にした。つまり、押圧ローラ６の端部外径Ｄ１＝１０ｍｍ、押圧ローラ中央部外径Ｄ２＝９．８ｍｍ、押圧ローラ長Ｌｐ＝３２０ｍｍ、押圧ローラ６の端部の面取り半径Ｒ＝０．６ｍｍ、表面粗さＲｚ＝５μｍの形状とした。
押圧ローラ６は回転の駆動源は持たず、バネにより２００Ｎ荷重にて、Ｄ２部表面までソフトローラ４に当接するよう押圧し、ソフトローラ４の回転により連れ回りするようになっている。なお、図４において符号７は用紙を示し、Ｗは紙幅を示す。
このような本実施の形態の定着装置を搭載した電子写真装置により、Ａ４紙（Ｗ＝２９７ｍｍ）をハーフトーン画像で通紙を行ったところ、５００ｋ枚までソフトローラ４の画像領域部の表層３にしわ８（図５参照）の発生がなく、ソフトローラ４を用いることにより粒状度の向上したままの良好な画像品質を得ることができた。
押圧ローラ６を配置しない場合、同試験では通紙１００ｋ枚程度で、ソフトローラ４の画像領域部の表層３にしわ８の発生が見られ、しわ形状が画像に転写されて劣化が見られていたため、押圧ローラ６を配置した効果が確認された。
押圧ローラ６をソフトローラ４にのみ当接させ、加圧ローラ５に当接させない理由は、用紙７に形成された未定着のトナーは、用紙７のソフトローラ４側の面に付着しており、加圧ローラ５の表層はある程度の硬度があっても弾性層の画像粒状度向上効果の低減に影響しないため、ある程度まで厚くして硬度を高めることによりしわ発生を防止できることによる。

次に、押圧ローラ６形状による効果について説明する。
上記試験では、上記したようにＤ１＝１０ｍｍ、Ｄ２＝９．８ｍｍ、Ｌｐ＝３２０ｍｍ、Ｒｚ＝５μｍ、端部の面取り半径Ｒ＝０．６ｍｍの形状としたが、Ｄ１、Ｄ２の関係としわ発生状況を図６に示す。
Ｄ１−Ｄ２≦０（即ちＤ１≦Ｄ２）の場合は、Ｄ１−Ｄ２＞０（即ちＤ１＞Ｄ２）の場合に比べて、しわ８の発生までの通紙枚数向上が見られず、特にＤ１−Ｄ２＜０（すなわちＤ１＜Ｄ２）の場合は画像領域中央部にしわ８が寄ってくることが確認された。
図５に示すように、Ｄ１−Ｄ２＞０（即ちＤ１＞Ｄ２）の場合には、しわ８の発生はあるものの、発生したしわ８は押圧ローラ６のソフトローラ４への当接部外、即ちＬｐ＞Ｗとしているため非画像領域に寄せられ、表層３の画像領域においては通紙５００ｋ枚までは平坦な状態を保っていることが確認できた。
押圧ローラの押圧面端部Ｒの形状とその部位に当接するソフトローラの表層状態の関係を図７に示す。
押圧ローラ６の押圧面端部Ｒの形状が０．５ｍｍ以上であれば、その部位に当接するソフトローラ４の表層３に損傷を与えることがないといえる。
なお、ここまで押圧ローラ長Ｌｐとソフトローラ長Ｌｓは、Ｌｐ＜Ｌｓとして説明してきたが、Ｌｐ≧Ｌｓの場合でも同様の効果が得られることは明らかである。
また、押圧ローラ６はソフトローラ４の停止中には押圧を解除しているため、停止中にソフトローラ４の外径形状に歪みが生じることがなかった。
押圧ローラ６の表面粗さＲｚとソフトローラ４の表層状態について図８により説明する。Ｒｚ＞６．３μｍとなると、ソフトローラ４の表層３にしわ８が発生する以前に、押圧ローラ６の表面形状が転写され、その形状がハーフトーン画像に現れる等の画像異常が発生することが確認され、これよりＲｚ≦６．３μｍである必要があるといえる。

本発明の実施の形態によれば、金属等の剛体で構成され、Ｄ１＞Ｄ２、かつＬｐ＞Ｗの関係をなす押圧ローラ６をソフトローラ４表面に押圧させているので、ソフトローラ４、押圧ローラ６が回転することによって、発生した微細なしわを端部非画像領域に移動させることができ、画像品質の低下を防止できる。
押圧ローラ中央部表面を、ソフトローラ４に接触、または食い込む位置まで押圧することにより、押圧ローラ６の全長にわたりソフトローラ４に接触させることとなり、ソフトローラ４の画像領域全長にわたり上記の効果が得られる。
また、押圧ローラ６をソフトローラ４に連れ回りさせることにより、簡単な機構で両者表面の摺擦がなくなり、ソフトローラ４の表層３へのストレスによる損傷が低減できる。
また、押圧ローラ長Ｌｐとソフトローラ長Ｌｓを、Ｌｐ≧Ｌｓとしておくことにより、ソフトローラ４の画像領域全域に渡りしわ８の発生を防止でき、かつ押圧ローラ端部がソフトローラ４の表層３に当接しないので、表層３の損傷を防止できる。
また、押圧ローラ６の押圧面端部Ｒの形状を０．５ｍｍ以上としておくことにより、定着装置、もしくは電子写真装置全体の配置の都合に関わらず、ソフトローラ４の表層３の損傷を防止できる。
また、押圧ローラ６の表面粗さＲｚを６．３μｍ以下としておくことにより、ソフトローラ４の表層３に、画像異常を来す押圧ローラ６表面形状の転写が発生することを防止できる。
また、押圧ローラ６をソフトローラ４に対して自在に接離できる機構を設けたことにより、ソフトローラ４の停止中には押圧を解除しておくことができ、ソフトローラ４の外形形状の変形を防止することができる。

定着装置を構成するソフトローラ（定着ローラ）の正面断面図。 本実施の形態に係る定着装置の正面断面図。 押圧ローラを示した図。 ソフトローラと押圧ローラの関係を示した図。 押圧ローラによるしわ移動の説明図。 押圧ローラの端部外径と中央部外径の関係と表層しわ発生状況を示した図。 押圧ローラの押圧面の端部形状とソフトローラ表層状態の関係を示した図。 Ｒｚとソフトローラ表層状態の関係を表で示した図。

符号の説明

１ 芯金、２ 弾性体、３ 表層、４ ソフトローラ、５ 加圧ローラ、６ 押圧ローラ

Claims (9)

1. 加圧ローラとの間のニップ部に未定着トナー像を担持した用紙を通紙して定着する定着ローラとして、弾性体が芯金上に形成され、その表層に離型性を向上させる薄膜を被覆したソフトローラを使用した定着装置において、前記ソフトローラの表面を押圧する押圧ローラを備え、該押圧ローラは端部外径が中央部外径より大きい鼓形状の剛体により構成され、且つ、前記押圧ローラの長さが前記ニップ部を通過する用紙の紙幅より長いことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１記載の定着装置において、前記押圧ローラは、通紙方向における前記ニップ部の上流側に配置したことを特徴とする定着装置。
3. 請求項１記載の定着装置において、前記押圧ローラは、その中央部表面が前記ソフトローラの表面に接触するか、もしくは食い込むまで押圧したことを特徴とする定着装置。
4. 請求項１記載の定着装置において、前記押圧ローラは、前記ソフトローラの回転により連れ回りをすることを特徴とする定着装置。
5. 請求項４記載の定着装置において、前記押圧ローラのローラ長をＬｐ、前記ソフトローラのローラ長Ｌｓとした場合、Ｌｐ≧Ｌｓの関係が成り立つことを特徴とする定着装置。
6. 請求項４記載の定着装置において、前記押圧ローラの押圧面端部の面取り半径は０．５ｍｍ以上にしたことを特徴とする定着装置。
7. 請求項１記載の定着装置において、前記押圧ローラの表面粗さを６．３μｍ以下にしたことを特徴とする定着装置。
8. 請求項１記載の定着装置において、前記押圧ローラが前記ソフトローラに対して自在に接離できるよう構成されていることを特徴とする定着装置。
9. 請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の定着装置を備えていることを特徴とする電子写真装置。
   

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