JP3382611B2 - 定着用ローラ - Google Patents

定着用ローラ

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JP3382611B2 JP2001323678A JP2001323678A JP3382611B2 JP 3382611 B2 JP3382611 B2 JP 3382611B2 JP 2001323678 A JP2001323678 A JP 2001323678A JP 2001323678 A JP2001323678 A JP 2001323678A JP 3382611 B2 JP3382611 B2 JP 3382611B2
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耕一 谷川
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明はレーザビームプリン
タや複写機等の電子写真方式印刷機に装着される加圧型
あるいは加熱加圧型定着装置に用いられる定着用ローラ
に関するものである。 【0002】 【従来の技術】添付図面の図5にもとづき従来例につい
て説明する。図5において501は中空パイプ状の定着
ローラであり、内部にヒータ503が配設されている。
該定着ローラ501の表面温度は、温度センサ504に
より検出され、コントローラ(図示せず)が上記ヒータ
503をオン・オフすることにより一定に保たれる。ま
た、502は加圧ローラであり、定着ローラ501に付
勢手段(図示せず)により押圧されて、ニップNを形成
している。したがって、定着ローラ501が矢印方向に
駆動されると加圧ローラ502は従動回転し、未定着ト
ナー像506を載せた紙葉体505をニップNにて挟持
搬送し、ニップN内にて加熱・加圧することにより永久
定着されたトナー像を得る。 【0003】図5に示した例では未定着トナー像506
は負極性に帯電しており、ダイオード507及びダイオ
ード508を図に示す方向で配設することにより、ニッ
プN内でトナー像506が静電的に定着ローラ501に
吸引されるのを防止している。このように、ニップN内
に適宜電界を発生させることにより、未定着トナー像5
06が定着ローラ501の表面に転移することが防止さ
れ、後続の非画像部に汚れを生じるオフセット現象もな
くなるので、定着ローラ501のクリーニング手段が不
要になるという長所がある。なお、このような電界発生
手段としては、ダイオードの代わりにバイアス電源を用
いることも可能である。 【0004】一方、上記装置においては加圧ローラにも
オフセット対策が施されている。図6は加圧ローラ50
2の詳細を示すもので、芯金521の上に弾性層522
を配し、接着層523を介してフッ素樹脂層524が配
設されている。フッ素樹脂層524は高い離型性を有し
ており、長期間の使用時にも表層のトナー汚れを生じさ
せない目的で用いられている。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例によれば、以下のような問題点があった。 【0006】図6に示す従来例によれば、定着ローラ5
01に一旦付着したトナーは、紙葉体一枚当たりは微量
で目に見えぬ程度であるが、大量の枚数の紙葉体を通紙
すると加圧ローラ502のフッ素樹脂層524上に集積
して、遂には表層がトナー506で覆われる程の重度の
汚れを生じることがあった。これは、ニップN内の電界
の作用で一旦は定着ローラ501に付着したトナー50
6が加圧ローラ502に集積するものと考えられる。 【0007】さらに、加圧ローラ502の横断面形状に
着目すると、加熱された場合、弾性層522の熱膨張率
が表層のフッ素樹脂層524の熱膨張率よりも大きい場
合などに図7に示すように本来ストレート形状のものが
中央部の直径が端部より大きくなりクラウン形状となり
紙葉体505にシワを生じるという不具合が見出され
た。これは、特に弾性層522が空気を多く含むスポン
ジ状弾性体の場合に顕著な現象である。 【0008】本発明の目的は、上記問題点を解決し、加
圧ローラ表面へのトナーの付着及び紙葉体のシワの発生
を防止することのできる定着用ローラを提供することに
ある。 【0009】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、表面の離型層と、該離型層の下層に弾性層とを備
え、熱源によって直接的または間接的に加熱される定着
用ローラにおいて、上記表面の離型層は、弾性層よりも
熱膨張率が低く、あるいは熱収縮性の高い部材で形成さ
れており、非加熱時には表面に皺を生じるように取り付
けられていることにより達成される。 【0010】本発明によれば、表面の離型層は、下層の
弾性層より熱膨張率が低く、あるいは熱収縮性の低い部
材で形成され、非加熱時に表面に皺を生じるように取り
付けられているので、加熱状態においては平滑化し、表
面に付着した現像剤を払拭せしめる。また、加熱状態に
おけるローラ形状はストレート形状となり記録材に皺を
発生させない。 【0011】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。 【0012】<第1実施形態>図1において、加圧ロー
ラ502’は金型(図示せず)内に芯金521と接着剤
523を内面に塗布した表層のフッ素樹脂チューブ52
4を配し、両者の間に液状にシリコーンゴムを注入した
後、加熱・加圧して成型される。成型時の液状シリコー
ンゴムの注入量を調整することにより、室温に馴染んだ
冷却状態では、図1(A)のように加圧ローラ502’
の表面に凹凸のシワが生じ、加熱時には図1(B)のよ
うに平滑な表面が得られるようにする。これはフッ素樹
脂チューブ524の膨張率β1がシリコーンゴムよりな
る弾性層522の膨張率β2より小さいことを利用し
て、加熱時にはシワが生じず、冷却時にはシワを生じる
ように液状シリコーンゴムの量を調整するものである。
因みに、フッ素樹脂チューブ524としてはPTFEあ
るいはPFAのチューブ(肉厚30〜100μm)を用
いることができるが、該フッ素樹脂チューブ524の線
膨張率β1は1×10 -4〜2×10-4cm/cm/℃で
あり、弾性層522の材料として用いることのできるシ
リコーンゴムの線膨張率β2である3×10-4〜5×1
-4cm/cm/℃よりも小さい。 【0013】このように、成型された加圧ローラ50
2’を用いると、定着装置が使用されている場合には、
図1(B)のように表面は平滑であり、良好な定着性が
得られる一方、定着装置が不使用時に電源がオフされる
と、加圧ローラ502’は室温に馴染み、表面に褶曲し
たシワを生じる。定着ローラ501に微量に付着したオ
フセットトナーはニップN内の電界の作用により加圧ロ
ーラ502’に集積して点状の付着状態から線状・面状
へと成長する傾向があるが、加熱−冷却に応じて加圧ロ
ーラ502’の表面は平滑−褶曲の変化を繰り返すため
に、加圧ローラ502’の表面に付着成長したトナーは
定着装置が駆動されて加圧ローラ502’が冷却状態か
ら加熱状態に移行するに従い、加圧ローラ502’の回
転に伴いニップN内で加圧されて寸断され、表面から剥
落するようになる。したがって、本実施形態の加圧ロー
ラ502’を用いる場合、紙葉体505に微量のトナー
付着が生じることはあっても、見苦しい程多量にトナー
が付着することはない。 【0014】加圧ローラ502’の表面のシワとして
は、シワの間隔が1〜50mm、シワの深さが0.5〜
2.0mm、シワの長さが50〜200mmのもので上
記の効果が得られた。 【0015】<第2実施形態>次に、本発明の第2実施
形態を図2及び図3に基づいて説明する。なお、第1実
施形態との共通箇所には同一符号を付して説明を省略す
る。 【0016】図2及び図3は加圧ローラ502”の縦断
面図及び横断面図を示す。図2において522’は、発
泡シリコーンゴムより成るスポンジ層である。スポンジ
層522’は押し出し成形されたスポンジチューブを芯
金521上に接着した後、表面を切削して所定の外形寸
法に仕上げられる。その後、接着剤523をスポンジ層
522上に塗布して熱収縮性のフッ素樹脂チューブ52
4を被覆し、加熱して加圧ローラ502”を得る。 【0017】ここで、表面切削後のスポンジ層522’
の外径寸法をA、熱収縮前のフッ素樹脂チューブ524
の内径寸法をBとすると、従来Bの値はAに対してほぼ
同等の値であり、自然状態で熱収縮させた後のフッ素樹
脂チューブ24の内径B’はAよりも小さな値となるよ
うに選定されていたため、図7(A)のように冷却状態
で表面が平滑である反面、加熱時には図7(B)のよう
に横断面形状がクラウン化する不具合があった。 【0018】本実施形態では、熱収縮前のフッ素樹脂チ
ューブ524の内径寸法Bを自然状態における熱収縮後
のフッ素樹脂チューブ524の内径B’が表面切削後の
スポンジ層522’の外径寸法Aとほぼ同等となるよう
に選定し、図3(A)に示した如く、冷却時には表面に
褶曲上のシワが生じるようにしたものである。こうする
と、定着装置を駆動して使用する加熱時には図3(B)
に示した如く、表面は平滑で、かつ、横断面形状はフッ
素樹脂チューブ523に制約されることなくスポンジ層
522’の形状にしたがったストレート形状となり、紙
葉体505にシワを生じさせることなく良好な定着性を
確保できる。 【0019】<第3実施形態>次に、本発明の第3実施
形態を図4に基づいて説明する。なお、第1実施形態と
の共通箇所には同一符号を付して説明を省略する。 【0020】図4に本発明の第3実施形態の定着ローラ
501’及び加圧ローラ502’を用いた定着装置の冷
却時における縦断面図の要部を示す。図4において51
1は芯金、512は弾性層、513は接着層、514は
フッ素樹脂層である。第1実施形態及び第2実施形態で
は、本発明を加圧ローラ502’,502”に応用した
が、本実施形態では定着ローラ501’に本発明を適用
したものである。定着ローラ501’の表面もまた、冷
却時に凹凸のシワ状を呈するので、定着装置駆動後の立
ち上がり時における加圧ローラ502’表面に付着した
トナーの破断効果が倍増する。また、定着ローラ50
1’は弾性層512を備えた弾性ローラであるため、紙
葉体505がニップN内でカーリングを生じることがな
く、加熱時の横断面形状がフッ素樹脂層514に影響さ
れることなく、弾性層512の自然状態の形状を維持で
きるため、紙葉体505にシワが生じたり、定着画像が
乱れたりすることがない。 【0021】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ローラの弾性層上に形成された表層である離型層に室温
に馴染んだ冷却時にシワを生じさせるようにすること
で、オフセットトナーが付着して甚だしい汚れを生じる
のを防ぎ、さらに、ローラの横断面形状が加熱時にクラ
ウン形状に変形して記録材にシワを発生させることがな
い。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の第1実施形態における加圧ローラの概
略構成を示す図である。 【図2】本発明の第2実施形態における加圧ローラの概
略構成を示す図である。 【図3】本発明の第2実施形態における加圧ローラの冷
却時と加熱時の形状を示す図である。 【図4】本発明の第3実施形態における定着ローラ及び
加圧ローラの概略構成を示す図である。 【図5】従来の定着装置の概略構成を示す図である。 【図6】図5装置における加圧ローラの概略構成を示す
図である。 【図7】図6の加圧ローラの冷却時と加熱時における形
状を示す図である。 【符号の説明】 501’ 定着ローラ(定着用ローラ) 502’,502” 加圧ローラ(定着用ローラ) 512,522 弾性層 514 フッ素樹脂層(離型層) 522’ スポンジ層(弾性層) 524 フッ素樹脂チューブ(離型層)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 和朗 東京都大田区下丸子三丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−173779(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 表面の離型層と、該離型層の下層に弾性
    層とを備え、熱源によって直接的または間接的に加熱さ
    れる定着用ローラにおいて、上記表面の離型層は、弾性
    層よりも熱膨張率が低く、あるいは熱収縮性の低い部材
    で形成されており、非加熱時には表面に皺を生じるよう
    に取り付けられていることを特徴とする定着用ローラ。
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