JP2016138910A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静電オフセット現象による画質低下を低コストで抑制できるようにする。【解決手段】定着装置１０は、定着ローラ１１と、定着ローラ１１に圧接される加圧ローラ１２と、定着ローラ１１へ回転力を供給する駆動モータ９とを備え、感光体ドラム２から用紙Ｐへトナー像を転写する転写装置６の用紙搬送方向の下流側に配置され、転写装置６によってトナー像を転写された用紙Ｐを定着ローラ１１と加圧ローラ１２とが圧接する定着ニップ部ＮＦで圧接しつつ搬送することでトナー像を用紙Ｐに定着させる。定着ローラ１１は、導電性を有しない離型層１１３を有する。離型層１１３の内側の層は、用紙Ｐの表面のミクロな凹凸に対応して弾性変形する弾性層１１２で構成される。【選択図】図１

Description

この発明は、像担持体から用紙へトナー像を静電気力によって転写する転写装置の用紙搬送方向の下流側に配置される定着装置、及びこれを備える画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、帯電装置によって感光体の表面を一様に帯電させる帯電工程、露光装置によって感光体の表面を画像データに基づく光で露光して静電潜像を形成する露光工程、現像装置によって静電潜像を現像することでトナー像を形成する現像工程、転写装置によってトナー像を用紙上に転写する転写工程、及び定着装置によって用紙上のトナー像を加熱及び加圧して用紙に定着させる定着工程を経て、用紙に画像を形成するように構成されている。

定着装置は、加熱される定着部材及び定着部材に圧接する加圧部材を備え、トナー像を担持した用紙を定着部材と加圧部材とが圧接する定着ニップ部で圧接しつつ、定着部材及び加圧部材が回転して用紙を搬送することで、トナー像を溶融して用紙に定着させるように構成されている。

定着工程において、定着部材の表面にトナーが静電的に付着する静電オフセット現象が生じることがある。この静電オフセット現象は、用紙上に担持された未定着のトナーが定着部材の表面に静電的に引き付けられる現象であり、定着工程の前工程である転写工程時に用紙が帯電することが主たる原因であると考えられる。具体的には、例えば、トナーはマイナスに帯電しており、トナーを用紙に転写するために、転写工程において転写装置は用紙をトナーとは逆極性のプラスに帯電させる。その後、用紙が定着ニップ部を通過する際に、用紙のプラス電荷によって定着部材がプラスに帯電してしまうことがある。その結果、定着ニップ部の入口近傍において、用紙上のマイナスに帯電したトナーの一部が定着部材のプラス電荷によって静電的に定着部材の表面へ飛翔する静電オフセット現象が発生する。

用紙上から飛翔したトナーは、定着部材の表面のミクロな凹凸に関係なく、定着部材の表面に付着する。また、用紙の表面にもミクロな凹凸が存在する。定着部材の表面の凸部分に付着したトナーは、定着ニップ部において用紙の表面の凸部分と接触した場合は用紙に戻されることが多いが、用紙の表面の凹部分に対向した場合は用紙に接触することができず、用紙へ戻されない。また、定着部材の表面の凹部分に付着したトナーも、用紙に接触することができず、用紙へ戻されない。このようにして、静電オフセット現象による画質低下が発生する。

このような静電オフセット現象による画質低下を防止する手段として、定着部材の表面にコロナ帯電装置等の帯電装置によってトナーと同極性の電荷を付与することで、用紙から定着部材の表面へのトナーの飛翔を抑え、静電オフセット現象の発生を抑制しようとする定着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平９−３１１５７２号公報

しかし、特許文献１に記載の従来の定着装置では、帯電工程で用いる帯電装置とは別個に帯電装置が必要となるので、定着装置が複雑化し、コストが高騰する。

この発明の目的は、静電オフセット現象による画質低下を低コストで抑制できる定着装置及びこれを備える画像形成装置を提供することにある。

この発明の定着装置は、定着部材と、定着部材に圧接される加圧部材と、定着部材又は加圧部材へ回転力を供給する駆動源とを備え、像担持体から用紙へトナー像を転写する転写装置の用紙搬送方向の下流側に配置され、転写装置によってトナー像を転写された用紙を定着部材と加圧部材とが圧接する定着ニップ部で圧接しつつ搬送することでトナー像を用紙に定着させる。定着部材は、導電性を有しない表面層を有する。表面層又は表面層の近傍の層は、用紙の表面の凹凸に対応して弾性変形する弾性体で構成される。

この構成では、定着装置が転写装置の用紙搬送方向の下流側に配置されているので、定着部材の表面がトナーの逆極性に帯電し、定着部材の表面とトナーとの静電的な吸着力によって、定着ニップ部の入口近傍において用紙上から定着部材の表面へ未定着トナーが飛翔することがある。定着部材の表面層又は表面層の近傍の層が弾性体で構成され、定着部材の表面が用紙の表面の凹凸に対応して弾性変形することで、定着ニップ部における定着部材の表面と用紙の表面との密着性が向上する。このため、定着ニップ部の入口近傍で飛翔して定着部材の表面に付着したトナーは、定着ニップ部において用紙の表面に圧接し、用紙へ戻される。また、帯電工程で用いられる帯電装置とは別個の帯電装置を必要としないので、高コスト化が防止される。

上述の構成において、加圧部材は、導電性を有しない表面層を有するように構成することができる。

この構成では、加圧部材の表面はトナーと同極性に帯電し、定着部材の表面とトナーとの静電的な吸着力に加えて、加圧部材の表面とトナーとの静電的な反発力によって、定着ニップ部の入口近傍において用紙上のトナーが定着部材の表面へ飛翔するが、定着部材の表面が用紙の表面の凹凸に対応して弾性変形することで、定着ニップ部における定着部材の表面と用紙の表面との密着性が向上するので、定着ニップ部の入口近傍で飛翔して定着部材の表面に付着したトナーは、定着ニップ部において用紙の表面に圧接し、用紙へ戻される。

また、弾性体は、シリコンゴムで構成することができる。

この構成では、弾性体は、優れた耐熱性、弾力性、及び耐久性を有する。

さらに、弾性体の、厚さをＴＡ（μｍ）、ＪＩＳ−Ａ硬度をＨ（度）としたとき、ＴＡ／Ｈ≧１５であることが好ましい。

この構成では、弾性体の厚さＴＡが厚いほど、及びＪＩＳ−Ａ硬度Ｈが低いほど、弾性体の変形量が大きくなり、定着ニップ部における定着部材の表面と用紙の表面との密着性が向上するので、静電オフセット現象による画質低下が抑制される。ＴＡ／Ｈが１５以上であれば、静電オフセット現象による画質低下がより顕著に抑えられる。

また、弾性体の、厚さをＴＡ（μｍ）、ＪＩＳ−Ａ硬度をＨ（度）としたとき、ＴＡ／Ｈ≦４０であることが好ましい。

この構成では、弾性体の厚さＴＡが厚いほど、定着装置におけるウォームアップ時間が長くなり、ＴＡ／Ｈが４０よりも大きくなるとウォームアップ時間が特に長くなるので、ＴＡ／Ｈは４０以下であることが好ましい。

さらに、定着部材は、弾性体の表面に離型層をさらに有することが好ましい。

この構成では、弾性層の表面に離型層を有することで、静電オフセット現象による画質低下の抑制に加えて、通常の表面付着力によるオフセット現象を抑制することもできる。

また、離型層は、フッ素樹脂で構成することができる。

この構成では、トナーに対する離型性や耐熱性に優れたフッ素樹脂を離型層として用いることで、表面張力によるオフセット現象の抑制効果が大きくなる。

さらに、離型層の、厚さをＴＢ（μｍ）、１００℃における貯蔵弾性率をＧ（ＭＰａ）としたとき、ＴＢ×Ｇ≦２８００であることが好ましい。

この構成では、離型層であるフッ素樹脂の厚さＴＢが薄いほど、及び貯蔵弾性率Ｇが小さい即ち硬度が低いほど、離型層は弾性体の変形に追従して変形しやすくなることから、静電オフセット現象の抑制効果が高くなる。ＴＢ×Ｇが２８００以下であれば、静電オフセット現象がより顕著に抑制される。

この発明の画像形成装置は、像担持体と、像担持体から用紙へトナー像を転写する転写装置と、上述のいずれかの定着装置と、を備える。

この構成では、定着装置が転写装置の用紙搬送方向の下流側に配置されているので、定着部材の表面がトナーの逆極性に帯電し、定着部材の表面とトナーとの静電的な吸着力によって、定着ニップ部の入口近傍において用紙上から定着部材の表面へ未定着トナーが飛翔することがある。定着部材の表面層又は表面層の近傍の層が弾性体で構成され、定着部材の表面が用紙の表面の凹凸に対応して弾性変形することで、定着ニップ部における定着部材の表面と用紙の表面との密着性が向上する。このため、定着ニップ部の入口近傍で飛翔して定着部材の表面に付着したトナーは、定着ニップ部において用紙の表面に圧接し、用紙へ戻される。また、帯電工程で用いられる帯電装置とは別個の帯電装置を必要としないので、高コスト化が防止される。

この発明によれば、静電オフセット現象による画質低下を低コストで抑制することができる。

この発明の第１実施形態に係る定着装置を備える画像形成装置の概略の構成を示す図である。 定着ニップ部の入口近傍の拡大図である。 定着ニップ部の拡大図である。 比較例に係る定着装置の定着ニップ部の入口近傍の拡大図である。 比較例に係る定着装置の定着ニップ部の拡大図である。 第１実験の条件及び結果を示す図である。 第２実験の条件及び結果を示す図である。

（第１実施形態）
図１に示すように、この発明の第１実施形態に係る定着装置１０は、電子写真方式の画像形成装置１に搭載される。画像形成装置１は、定着装置１０の他に、感光体ドラム２、帯電ローラ３、光走査装置４、現像装置５、転写装置６、及び感光体クリーニング装置７を備えている。

感光体ドラム２は、像担持体であり、図示しない駆動モータから回転力を伝達されて所定方向へ回転する。帯電ローラ３、光走査装置４、現像装置５、転写装置６、及び感光体クリーニング装置７は、感光体ドラム２の周囲に、この順序で配置されている。帯電ローラ３は、感光体ドラム２の表面を所定電位に帯電させる。光走査装置４は、感光体ドラム２の表面にレーザ光で走査することで静電潜像を形成する。

現像装置５は、マイナスに帯電させたトナーを感光体ドラム２の表面へ供給することで、静電気力によってトナーが静電潜像に吸引され、静電潜像がトナー像に顕像化される。

転写装置６は、用紙Ｐをトナーとは逆極性のプラスに帯電させることで、感光体ドラム２上のトナーＴ像を用紙Ｐへ転写する。

感光体クリーニング装置７は、トナーＴ像の転写後に感光体ドラム２の表面に残留するトナーＴを回収する。

転写装置６は、転写ローラ６１、及び転写ローラ６１に接続された高圧電源６２を備えている。転写ローラ６１は、芯金６１１、及び芯金６１１の外周表面に形成された導電性弾性層６１２を有している。転写ローラ６１は、図示しないバネによって感光体ドラム２に対して所定の荷重で圧接されている。これによって、感光体ドラム２と転写ローラ６１とが圧接する領域である転写ニップ部ＮＴが形成されている。

芯金６１１には、鉄やステンレス鋼等の金属、又はこれらの合金等が用いられる。この第１実施形態では、芯金６１１としては、直径８ｍｍのステンレス製芯金が用いられている。導電性弾性層６１２には、ウレタンゴムやＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン）ゴム等が用いられる。この第１実施形態では、導電性弾性層６１２として、厚さ３．５ｍｍ、体積抵抗１×１０８Ωｃｍの発泡ＥＰＤＭゴムが用いられている。

定着装置１０は、加熱部材である定着ローラ１１、加圧部材である加圧ローラ１２、定着ローラ１１用の熱源であるヒータランプ１３，１４，１５、及び定着クリーニング装置１６を備えている。

定着ローラ１１は、芯金１１１、芯金１１１の外周表面に形成された弾性層１１２、及び弾性層１１２の表面に形成された離型層１１３を有している。定着ローラ１１の表面層である離型層１１３は、導電性を有しない。

芯金１１１には、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属、又はこれらの合金等が用いられる。この第１実施形態では、芯金１１１として、直径３９．５ｍｍで、厚さ０．４５ｍｍの鉄（ＳＴＫＭ）製芯金が用いられている。芯金１１１を薄くすることで、低熱容量化が図られている。

弾性層１１２には、シリコンゴムやフロロシリコンゴム等の耐熱性及び弾性に優れるエラストマー材料が適している。この第１実施形態では、弾性層１１２として、厚さ２００μｍ、ＪＩＳ−Ａ硬度７度のシリコンゴムが用いられている。弾性層１１２は、用紙Ｐの表面のミクロな凹凸に対応して弾性変形する弾性体で構成される。

離型層１１３には、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂、シリコンゴム、フッ素ゴム等が適している。この第１実施形態では、離型層１１３として、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブが用いられている。

定着ローラ１１は、駆動モータ９から回転力を伝達されることで、所定方向に回転する。

ヒータランプ１３，１４，１５として、ハロゲンヒータが用いられている。ヒータランプ１３，１４，１５は、定着ローラ１１の内部に固定配置されている。ヒータランプ１３，１４，１５に通電することで、所定の発熱分布でヒータランプ１３，１４，１５が発光して赤外線が放射され、定着ローラ１１の内周面が加熱される。ヒータランプ１３はメインランプであり、フィラメントが定着ローラ１１の長手方向中央部に設けられた中央部加熱用のヒータであり、定格出力は６５０Ｗである。また、ヒータランプ１４は、サブランプであり、フィラメントが定着ローラ１１の長手方向両端部に設けられた端部加熱用のヒータであり、定格出力は３７０Ｗである。ヒータランプ１５は、アシストランプであり、フィラメントが定着ローラ１１の長手方向全幅に設けられたウォームアップアシスト用のヒータであり、ウォームアップ時のみ点灯し、定格出力は１８０Ｗである。

定着ローラ１１は、ヒータランプ１３，１４，１５によって所定の温度（例えば、１９５℃）に加熱される。定着ローラ１１は、定着ローラ１１と加圧ローラ１２とが圧接する領域である定着ニップ部ＮＦを通過する未定着のトナーＴ像が形成された用紙Ｐを加熱する。

加圧ローラ１２は、芯金１２１、芯金１２１の外周表面に形成された耐熱弾性材層１２２、及び耐熱弾性材層１２２の表面に形成された離型層１２３を有している。

芯金１２１には、鉄鋼、ステンレス鋼、アルミニウム等が用いられる。この第１実施形態では、芯金１２１として、直径２４ｍｍで、ステンレス製芯金が用いられている。

耐熱弾性材層１２２には、シリコンゴム等が用いられる。この第１実施形態では、耐熱弾性材層１２２として、厚さ８ｍｍのシリコンスポンジゴムが用いられている。

離型層１２３には、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂、シリコンゴム、フッ素ゴム等が用いられる。この第１実施形態では、離型層１２３として、厚さ１２０μｍのＰＦＡチューブが用いられている。

なお、加圧ローラ１２の離型層１２３に用いられるＰＦＡチューブとしては、カーボン等の導電化剤を含有した導電性のＰＦＡチューブが用いられる方が好ましい。この理由は、絶縁性のＰＦＡチューブを用いた場合、用紙Ｐや定着ローラ１１との摩擦帯電によって、加圧ローラ１２は約−５ｋＶに帯電し、その結果、定着ニップ部ＮＦの入口近傍において、同じマイナス極性のトナーＴを定着ローラ１１側へ反発させる電界が作用し、静電的にトナーＴが定着ローラ１２に付着する量が増える虞があるからである。そこで、この第１実施形態では、導電性ＰＦＡチューブを使用することで、加圧ローラ１２の帯電を防止し、静電オフセット現象の発生を抑制している。なお、この帯電防止効果を得るために、この第１実施形態では、体積抵抗１０^５ΩｃｍのＰＦＡチューブが用いられている。

加圧ローラ１２は、定着ローラ１１に従動回転するように回転自在に構成されるとともに、定着ローラ１１へバネによって圧接されている。加圧ローラ１２が定着ローラ１１へ圧接されることで、幅が約７．０ｍｍの定着ニップ部ＮＦが形成されている。

定着クリーニング装置１６は、供給ローラ１６１、押圧ローラ１６２、巻取りローラ１６３、及びクリーニングウェブ１６４を有している。クリーニングウェブ１６４は、供給ローラ１６１から繰り出されて、押圧ローラ１６２を経由し、巻取りローラ１６３に巻き取られる。押圧ローラ１６２として、耐熱性スポンジローラが用いられている。押圧ローラ１６２は、クリーニングウェブ１６４を挟んで定着ローラ１１に押圧されている。クリーニングウェブ１６４には、離型剤としてシリコーンオイルが含浸されている。

クリーニングウェブ１６４は、１枚の用紙ＰにトナーＴ像が定着される毎に所定の送り量で巻取りローラ１６３に巻き取られる。これによって、定着ローラ１１の表面のクリーニング及び離型剤の塗布が行われる。

転写ニップ部ＮＴにおいて感光体ドラム２の表面から静電気力によってトナーＴ像を転写された用紙Ｐは、定着装置１０へ向けて搬送され、定着前搬送ガイド８によって定着ニップ部ＮＦへ案内される。定着ニップ部ＮＦにおいて用紙Ｐが加熱及び加圧されることで、トナーＴ像は用紙Ｐに定着する。

転写ニップ部ＮＴにおいてトナーＴとは逆極性のプラスに帯電した用紙Ｐが定着ニップ部ＮＦを通過する際に、用紙Ｐのプラス電荷によって定着ローラ１１の表面がプラスに帯電してしまう。

図２に示すように、定着ニップ部ＮＦの入口近傍において、用紙Ｐ上のマイナスに帯電したトナーＴの一部が定着ローラ１１の表面のプラス電荷によって静電的に定着ローラ１１の表面へ飛翔する静電オフセット現象が発生する。

用紙Ｐの表面には、ミクロな凹凸が存在する。また、定着ローラ１１の表面にも、ミクロな凹凸が存在する。用紙上から飛翔したトナーＴは、定着ローラ１１の表面のミクロな凹凸に関係なく、凹部分にも凸部分にも付着する。

図３に示すように、定着ローラ１１は、表面層である離型層１１３の近傍に、弾性体で構成された弾性層１１２を有する。弾性体１１２は、用紙Ｐの表面のミクロな凹凸に対応して弾性変形する。このため、定着ニップ部ＮＦにおける定着ローラ１１の表面と用紙Ｐの表面との密着性が向上する。よって、定着ニップ部ＮＦの入口近傍で飛翔して定着ローラ１１の表面に付着したトナーＴ１〜Ｔ７は、定着ニップ部ＮＦにおいて用紙Ｐの表面に圧接し、用紙Ｐへ戻される。

また、帯電工程で用いられる帯電ローラ３とは別個の帯電装置を必要とせずに、静電オフセット現象で用紙Ｐから定着ローラ１１へ飛翔したトナーＴ１〜Ｔ７を用紙Ｐへ戻すことができるので、高コスト化が防止される。したがって、静電オフセット現象による画質低下を低コストで抑制することができる。また、帯電工程で用いられる帯電ローラ３とは別個の帯電装置を必要としないので、帯電性能を維持するために帯電装置を定期的にメンテナンスするといった必要がなく、信頼性、耐久性に優れている。

定着ローラ１１が弾性層１１２の表面に離型層を有することで、静電オフセット現象による画質低下の抑制に加えて、通常の表面付着力によるオフセット現象を抑制することもできる。また、離型層１１３としてトナーＴに対する離型性や耐熱性に優れたフッ素樹脂を用いることで、表面付着力によるオフセット現象の抑制効果が大きくなる。

これに対して、図４及び図５に示すように、比較例に係る定着装置では、定着ローラ１７は、芯金１７１及び離型層１７２で構成され、表面層又は表面層の近傍の層に、用紙Ｐの表面のミクロな凹凸に対応して弾性変形する弾性体で構成された弾性層を有しない。このため、定着ニップ部ＮＦにおける定着ローラ１７の表面と用紙Ｐの表面との密着性が悪い。よって、定着ローラ１７の表面の凸部分に付着したトナーは、定着ニップ部ＮＦにおいて用紙Ｐの表面の凸部分と接触した場合は用紙に戻されることが多いが、用紙Ｐの表面の凹部分に対向した場合は用紙Ｐに接触することができず、用紙へ戻されない。また、定着ローラ１７の表面の凹部分に付着したトナーも、用紙に接触することができず、用紙へ戻されない。このようにして、静電オフセット現象による画質低下が発生する。

一方、上述のように、定着装置１０では、定着ニップ部ＮＦにおける定着ローラ１１の表面と用紙Ｐの表面との密着性が向上するので、静電オフセット現象による画質低下を抑制することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る定着装置として、定着ローラ１１の表面層が、用紙の表面の凹凸に対応して弾性変形する弾性体で構成されるものを挙げることができる。この構成によっても、静電オフセット現象による画質低下を低コストで抑制することができる。

（第３実施形態）
また、第３実施形態に係る定着装置として、定着ローラ１１の弾性層１１２が、表面層の近傍ではあるが、表面層のすぐ内側ではなく、表面層から２層以上内側に形成されたものを挙げることができる。定着ローラ１１の表面が用紙Ｐの表面のミクロな凹凸に対応して弾性変形するように構成される限りにおいて、弾性層１１２は、表面層の近傍であればよく、表面層の１層又は２層以上内側であってもよい。

次に、上述の第１実施形態に係る定着装置１０を備えた画像形成装置１を用いて行った静電オフセット現象による画質低下についての評価実験について説明する。

＜実験方法＞
静電オフセット現象の発生しやすい低湿環境下（２５℃、１０％）で、高印字率の原稿（本実験では印字率３７％の写真画像主体の原稿）を６枚連続で印刷する。これによって、高印字率の原稿のトナー像のトナーの一部が定着ローラ１１に静電オフセットし、この静電オフセットしたトナーの一部がクリーニングウェブ１６４をすり抜け、紙間で加圧ローラ１２に移行する。その後、評価用の用紙（ここでは、加圧ローラ１２の汚れを取りやすい坪量３００ｇ／ｍ^２の厚紙）を１枚印刷し、この評価用の用紙の裏面のトナー汚れのレベルを評価した。評価用の用紙の裏面のトナー汚れは、静電オフセット現象によるトナー汚れに比例すると考えられる。

トナー汚れの評価としては、x-rite社製ポータブル分光濃度計（モデル９３９）を用いて、印刷前後での用紙の裏面の濃度を５箇所ずつ測定してその平均値を測定値とし、印刷前後の差分の大きさ即ち濃度変化量で評価を行った。なお、濃度変化量としては、０．００９より大きい場合、肉眼ではっきりと認識でき実使用上問題あるレベル、０．００９以下であれば肉眼でかすかに認識できるものの実使用上問題ないレベル、また０．００５以下であれば肉眼では見えず全く問題ないレベルである。

また、合わせてウォームアップ時間、即ち定着ローラ１１の温度が常温から１９５℃に到達するまでの時間についても測定を行った。

＜第１実験＞
図６に、第１実験の条件及び結果を示す。第１実験における実験パラメータは、下記の３種類である。また、定着ローラ１１，１７の離型層１１２，１７２として、全ての実施例及び比較例において、厚さ３０μｍ、貯蔵弾性率７２ＭＰａのものを使用した。

（１）定着ローラの弾性層の有無
（ａ）弾性層無し、（ｂ）弾性層有りの２水準
（２）定着ローラの弾性層の厚さＴＡ（μｍ）
（ａ）１００μｍ、（ｂ）１５０μｍ、（ｃ）２００μｍ、（ｄ）２５０μｍ、（ｅ）３００μｍの５水準
（３）定着ローラの弾性層のＪＩＳ−Ａ硬度Ｈ（度）
（ａ）７度、（ｂ）１２度の２水準
弾性体の硬度の測定には、高分子計器株式会社製デュロメータ、アスカーゴム硬度計Ａ型を用いた。

図６の結果から、定着ローラに弾性層が無い場合（比較例１−１）に比べて、弾性層を有する場合（実施例１−１〜１−４、比較例１−２〜１−４）の方が静電オフセット現象によるトナー汚れ（濃度変化量）が少なくなることが分かる。

また、実施例１−１〜１−３及び比較例１−２の結果から、弾性層の硬度Ｈが同じ場合（７度）、弾性層の厚さＴＡが厚い程、静電オフセット現象によるトナー汚れが少なくなることが分かる。

さらに、実施例１−１と比較例１−３との比較、及び実施例１−２と実施例１−４との比較の結果から、弾性層の厚さＴＡが同じ場合は弾性層の硬度Ｈが小さい程、静電オフセット現象によるトナー汚れが少なくなることが分かる。

この理由について、図２〜図５を用いて説明する。

比較例に係る定着装置では、図４に示すように、定着ローラ１７の表面がプラス帯電していると、定着ニップ部ＮＦの入口近傍でマイナス帯電しているトナーＴがクーロン力の作用で定着ローラ１７の表面に飛翔し付着する。また、定着ローラ１７の表面及び用紙Ｐの表面には数μｍの凹凸があり、定着ローラ１７の離型層１７２が固い材料で形成されている場合、図５に示すように、定着ニップ部ＮＦで定着ローラ１７の表面と用紙Ｐの表面にミクロな隙間が生じる。その結果、定着ニップ部ＮＦの入口近傍において定着ローラ１７に静電オフセットしたトナーＴ１〜Ｔ４のうち、定着ニップ部ＮＦで用紙Ｐの表面と接触しないトナーＴ２，Ｔ３は、Ｔ５〜Ｔ７のように定着ローラ１７の表面に付着したまま定着ニップ部ＮＦを通過し、静電オフセット現象による画質低下が発生する。

一方、本発明の定着装置１０では、図２に示すように、定着ローラ１１の離型層１１３の下に弾性層１１２が形成されている。このため、図３に示すように、定着ニップ部ＮＦでは用紙Ｐの表面の凹凸に追従して弾性層１１２が変形するので、定着ローラ１１の表面がきっちり用紙Ｐの表面と接触し隙間が無くなる。これによって、定着ニップ部ＮＦの入口近傍で定着ローラ１１に静電的に付着したトナーＴ１〜Ｔ７が、定着ニップ部ＮＦにおいて用紙Ｐに再度接触するので、離型性の大小関係から用紙Ｐの表面に再転写される。従って、静電オフセット現象による画質低下を抑制することができる。

従って、弾性層１１２の厚さＴＡが厚い程、また硬度Ｈが低い程、弾性層１１２の変形量が大きくなり、静電オフセット現象による画質低下の防止効果が高くなる。

ここで、弾性層の厚さをＴＡ（μｍ）、硬度をＨ（度）とし、ＴＡ/Ｈと静電オフセット現象によるトナー汚れとの関係を見る。すると、図６より、つぎの条件が成立すれば、トナー汚れとして実用上問題ない０．００９以下にできることが分かる。

１５≦ＴＡ/Ｈ
しかしながら、図６の比較例１−１〜１−４に示すように、弾性層１１２の厚さが厚くなるとウォームアップ時間が長くなる弊害が発生する。ウォームアップ時間は、一般的に３０秒以下であれば、待機中に予備加熱を行わなくて済み、待機時消費電力削減による省エネ化が図れることから、使い勝手（ユーザビリティ）が良い。このため、図６の結果より、つぎの条件が成立すれば、ウォームアップ時間を３０秒以下にできることが分かる。

ＴＡ／Ｈ≦４０
＜第２実験＞
図７に、第２実験の条件及び結果を示す。第２実験における実験パラメータは、下記の３種類である。また、比較例に係る定着ローラも弾性層を備え、定着ローラの弾性層として、全ての実施例及び比較例において、厚さ１５０μｍ、ＪＩＳ−Ａ硬度７度のものを使用した。

（１）定着ローラの離型層の有無
（ａ）離型層無し、（ｂ）離型層有りの２水準
（２）定着ローラの離型層の厚さＴＢ（μｍ）
（ａ）１５μｍ、（ｂ）３０μｍ、（ｃ）５０μｍの３水準
（３）定着ローラの離型層の貯蔵弾性率Ｇ（ＭＰａ）
（ａ）２６ＭＰａ、（ｂ）４８ＭＰａ、（ｃ）６０ＭＰａ、（ｄ）７２ＭＰａの４水準
貯蔵弾性率Ｇの測定方法を以下に説明する。３５０℃で圧縮成形し、厚み０．８〜２．０ｍｍのシートを測定用試料として作製し、その一部を縦４５ｍｍ×横１２．５ｍｍに切り取り、動的粘弾性測定用試料とした。動的粘弾性測定装置（ＡＲＥＳ：Advanced Rheometric Expansion System、RheometricScientific F.E.社製）を用いて室温〜２００℃における貯蔵弾性率Ｇを取得した。

図７の結果から、定着ローラに離型層が無い場合（実施例２−６）に比べて、離型層を有する場合（実施例２−１〜２−５、比較例２−１，２−２）の方がトナー汚れ（濃度変化量）が少なくなることが分かる。この理由は、弾性層だけでは、トナーに対する離型性が十分ではないので、静電オフセットは防げても、通常の表面付着力によるオフセットが発生してしまうからである。そこで、弾性層の表面に離型層を設けることで、静電オフセットと通常の表面付着力によるオフセットの両方を効果的に抑制することができる。離型層の材質としてはフッ素樹脂がトナーに対する離型性や耐熱性の点で好ましい。

このように、離型層が無い場合よりも有る場合の方がトナー汚れが少なくなるのは通常の表面付着力によるオフセットの発生によるものであり、離型層の有無に関わらず静電オフセットによるトナー汚れについては、本発明の構成は抑制効果があると考えられる。

また、実施例２−１と実施例２−５と比較例２−１との比較、及び実施例２−２と実施例２−４との比較の結果から、離型層の貯蔵弾性率Ｇが同じである場合、離型層の厚さＴＢが薄いほど、静電オフセット現象によるトナー汚れが少なくなることが分かる。

さらに、実施例２−１〜実施例２−３の比較、及び実施例２−４と比較例２−１と比較例２−２との比較の結果から、離型層の厚さＴＢが同じ場合、離型層の貯蔵弾性率Ｇが小さいほど、静電オフセット現象によるトナー汚れが少なくなることが分かる。

この理由は、離型層であるフッ素樹脂の厚さＴＢが薄いほど、また硬度が低い即ち貯蔵弾性率Ｇが小さいほど、離型層は弾性層の変形に追従して変形しやすくなり、静電オフセット現象によるトナー汚れの防止効果が高くなるからである。

図７の結果から、つぎの条件が成立すれば、トナー汚れとして実用上問題ない０．００９以下に抑制できることが分かる。

ＴＢ×Ｇ≦２８００
なお、加圧ローラ１２が導電性を有しない表面層を有するように構成された場合、加圧ローラ１２の表面はトナーＴと同極性に帯電し、定着ローラ１１の表面とトナーＴとの静電的な吸着力に加えて、加圧ローラ１２の表面とトナーＴとの静電的な反発力によっても、定着ニップ部ＮＦの入口近傍において用紙Ｐ上のトナーＴが定着ローラ１１の表面へ飛翔する。しかし、定着装置１０によれば、定着ローラ１１の表面が用紙Ｐの表面のミクロな凹凸に対応して弾性変形することで、定着ニップ部ＮＦにおける定着ローラ１１の表面と用紙Ｐの表面との密着性が向上するので、定着ニップ部ＮＦの入口近傍で飛翔して定着ローラ１１の表面に付着したトナーＴは、定着ニップ部ＮＦにおいて用紙Ｐの表面に圧接し、用紙Ｐへ戻される。

また、上述のように、定着ローラ１１は、離型層１１３を備えない場合でも、静電オフセット現象による画質低下を低コストで抑制できる効果を奏する。同様に、加圧ローラ１２は、離型層１２３を備えない場合でも、静電オフセット現象による画質低下を低コストで抑制できる効果を奏する。

さらに、定着ローラ１１を駆動回転させることに代えて、駆動モータ９が加圧ローラ１２に回転力を供給するように構成することもできる。

上述の実施形態のそれぞれの技術的特徴を互いに組み合わせることで、新たな実施形態を構成することが考えられる。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 画像形成装置
２ 感光体ドラム
３ 帯電ローラ
６ 転写装置
９ 駆動モータ
１０ 定着装置
１１ 定着ローラ
１１２ 弾性層
１１３ 離型層
１２ 加圧ローラ
１２２ 耐熱弾性材層
１２３ 離型層
Ｔ トナー
Ｐ 用紙
ＮＦ 定着ニップ部

Claims (10)

1. 定着部材と、前記定着部材に圧接される加圧部材と、前記定着部材又は前記加圧部材へ回転力を供給する駆動源とを備え、像担持体から用紙へトナー像を転写する転写装置の用紙搬送方向の下流側に配置され、前記転写装置によってトナー像を転写された用紙を前記定着部材と前記加圧部材とが圧接する定着ニップ部で圧接しつつ搬送することでトナー像を用紙に定着させる定着装置であって、
   前記定着部材は、導電性を有しない表面層を有し、
   前記表面層又は前記表面層の近傍の層は、用紙の表面の凹凸に対応して弾性変形する弾性体で構成される、定着装置。
2. 前記用紙が前記トナー像とは逆極性に帯電するように構成されている、請求項１に記載の定着装置。
3. 前記加圧部材は、導電性を有しない表面層を有する、請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記弾性体は、シリコンゴムで構成される、請求項１から３のいずれかに記載の定着装置。
5. 前記弾性体の、厚さをＴＡ（μｍ）、ＪＩＳ−Ａ硬度をＨ（度）としたとき、
   ＴＡ／Ｈ≧１５
   である、請求項４に記載の定着装置。
6. 前記弾性体の、厚さをＴＡ（μｍ）、ＪＩＳ−Ａ硬度をＨ（度）としたとき、
   ＴＡ／Ｈ≦４０
   である、請求項４又は５に記載の定着装置。
7. 前記定着部材は、前記弾性体の表面に離型層をさらに有する、請求項１から６のいずれかに記載の定着装置。
8. 前記離型層は、フッ素樹脂で構成される、請求項７に記載の定着装置。
9. 前記離型層の、厚さをＴＢ（μｍ）、１００℃における貯蔵弾性率をＧ（ＭＰａ）としたとき、
   ＴＢ×Ｇ≦２８００
   である、請求項８に記載の定着装置。
10. 像担持体と、
    前記像担持体から用紙へトナー像を転写する転写装置と、
    請求項１から９のいずれかに記載の定着装置と、を備える画像形成装置。

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