JPH0812523B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複写機等の画像形成装置において未定着画
像を加熱定着する定着装置に関する。

（従来の技術） 第２図に画像形成装置の構成を示すが、該画像形成装
置は、装置本体100の一側（第２図右側）から同装置本
体100の略中央部に亘って設けられている転写材搬送系
Ｉと、装置本体100の略中央部に、前記転写材搬送系Ｉ
を構成している転写ドラム９に近接して設けられている
潜像形成部IIと、該潜像形成部IIに近接して配設されて
いる現像手段、即ち回転式現像装置IIIと、該回転式現
像装置IIIに近接して配設されている現像剤補給手段、
即ち現像剤補給装置２とで構成されている。

上記転写材搬送系Ｉは、前記装置本体100の一側（第
２図右側）に形成されている開口部100aに対して着脱自
在な転写材補給用トレイ101,102と、該トレイ101,102の
略直上部に配設された給紙用ローラ103,104と、これら
給紙用ローラ103,104に近接して配設され、給紙ローラ
６を備えた給紙ガイド5a,5bと、給紙ガイド5bに近接し
て設けられ、その外周面近傍に回転方向上流側から下流
側に向かって当接用ローラ８、グリッパ７、転写材分離
用帯電器14、分離爪15が配設されているとともに、内周
側に転写帯電器10、転写材分離用帯電器13が配設されて
いる第２図の矢印方向に回転自在な転写ドラム９と、前
記分離爪15に近接して設けられている搬送ベルト16と、
該搬送ベルト16の搬送方向終端側に近接して配設され、
装置本体100外へと延在する装置本体100に対して着脱自
在な排出用トレイ110と、該排出用トレイ110に近接して
設けられている本発明に係る定着装置17とで構成されて
いる。

前記潜像形成部IIは、その外周面が前記転写ドラム９
の外周面に当接して配設されている第２図矢印方向に回
転自在な像担持体、即ち感光体ドラム３と、該感光体ド
ラム３の外周面近傍に同感光体ドラム３の回転方向上流
側から下流側に向かって配設されている除電用帯電器1
1、クリーニング手段12及び一次帯電器４と、感光体ド
ラム３の外周面上に静電潜像を形成するためのレーザビ
ームスキャナの如き像露光手段50とポリゴンミラーの如
き像露光反射手段60を具備している。

又、前記回転式現像装置IIIは、回転自在な回転体１
と、該回転体１にそれぞれ搭載され、前記感光体ドラム
３の外周面と対向する位置にて該感光体ドラム３の外周
面上に形成された静電潜像を可視化（現像化）するため
のマゼンタ現像器1M、シアン現像器1C、イエロー現像器
1Y及びブラック現像器1BKとを有している。

更に、前記現像剤補給装置２は、相互に隣接して配設
され、外部から供給される各色毎の現像剤をそれぞれ色
別に保持するイエローホッパ2Y、マゼンタホッパ2M、シ
アンホッパ2C、ブラックホッパ2BKを具備している。

上述した構成を有する画像形成装置全体のシーケンス
について、フルカラーモードの場合を例として簡単に説
明する。

前記感光体ドラム３が第２図の矢印方向に回転する
と、該感光体ドラム３の感光体は一次帯電器４によって
均等に帯電される。この一次帯電器４による感光体に対
する均等な帯電が行なわれると、原稿（図示せず）のマ
ゼンタ画像信号にて変調されたレーザ光Ｅにより画像露
光が行なわれ、感光体ドラム３上に静電潜像が形成さ
れ、回転体１の回転により予め現像位置に定置されたマ
ゼンタ現像器1Mによって該静電潜像の現像が行なわれ
る。

一方、給紙ガイド5a、給紙ローラ６、給紙ガイド5bを
経由して搬送されてきた転写材は、所定のタイミングで
グリッパ７により保持され、当接用ローラ８と該当接用
ローラ８に対向している電極とによって静電的に転写ド
ラム９に巻き付けられる。転写ドラム９は、感光体ドラ
ム３と同期して第２図の矢印方向に回転しており、マゼ
ンタ現像器1Mで現像された顕画像は、前記感光体ドラム
３の外周面と前記転写ドラム９の外周面とが当接してい
る部位にて転写帯電器10によって転写される。転写ドラ
ム９は、そのまま回転を継続し、次の色（第２図におい
てはシアン）の転写に備える。

他方、感光体ドラム３は、前記除電用帯電器11により
除電され、クリーニング手段12によってクリーニングさ
れた後、再び一次帯電器４によって帯電され、次のシア
ン画像信号により前述のような像露光を受ける。前記回
転式現像装置IIIは、感光ドラム３上に前記像露光によ
ってシアン画像信号による静電潜像が形成される間に回
転してシアン現像器1Cを前述した所定の現像位置に定置
せしめ、所定のシアン現像を行なう。引き続いて、上述
したようなプロセスをそれぞれイエロー色及びブラック
色に対しても実施し、４色分の転写が終了すると、転写
材上に形成された４色顕画像は各帯電器13,14により除
電され、前記グリッパ７による転写材の把持が解除され
るとともに、該転写材は分離爪15によって転写ドラム９
より分離され、搬送ベルト16に送られる。

その後、この転写材は、定着装置17に進入される前に
定着前帯電器18a,18bによって再帯電され、更に入口ガ
イド19に案内されて定着装置17の後述する定着ローラ21
と加圧ローラ25（第４図参照）間に送られて加熱定着さ
れ、最後に排紙案内部材である排紙コロ20により装置本
体100外へ排出される。

斯くて、一連のフルカラープリントシーケンスが終了
し、所要のフルカラープリント画像が形成される。

次に、この画像形成装置に使用される現像剤であるト
ナーについて説明する。

カラーの画像形成装置に使用されるトナーは、これに
熱を印加した際の溶融性及び混色性が良いことが必要で
あり、軟化点が低く、且つ、溶融粘度の低いシャープメ
ルト性の高いトナーを使用することが好ましい。即ち、
斯かるシャープメルトトナーを使用することにより、複
写物の色再現範囲を広め、原稿像に忠実なカラーコピー
を得ることができる。

このようなシャープメルトトナーは、例えばポリエス
テル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、着色剤（染料、昇
華性染料）、荷電制御剤等を溶融混練、粉砕、分級して
製造される。尚、必要ならば、トナーに各種外添剤を添
加する外添工程をトナー製造工程に付加しても良い。

カラートナーは、定着性及びシャープメルト性を考慮
すると、結着樹脂としてポリエステル樹脂を使用したも
のが特に好ましい。シャープメルト性ポリエステル樹脂
は、ジオール化合物とジカルボン酸とから合成される分
子の主鎖にエステル結合を有する高分子化合物である。

ところで、第２図に示した画像形成装置に使用される
トナーとしては、その軟化点が60℃〜150℃、好ましく
は80℃〜120℃であるシャープメルト性ポリエステル樹
脂を使用したものが適している。

このシャープメルトトナーの軟化特性を第３図に示
す。

軟化特性は、フローテスターCFT−500型（島津製作所
製）を使用し、ダイ（ノズル）の直径0.5mm、厚み1.0mm
として50Kgの押出荷重を加え、所期設定温度80℃で、予
熱時間300秒の後、５℃／分の速度で等速昇温したとき
に描かれるトナーのプランジャー降下量−温度曲線（以
下、軟化Ｓ字曲線という）を求めることによって得られ
る。尚、試料となるトナーは1g〜3gの精製した微粉末を
用い、プランジャー断面積は1.0cm²とする。

第３図に示すように等速昇温するに従い、トナーは徐
々に加熱されて流出が開始される（プランジャー降下Ａ
→Ｂ）。そして、更に昇温すると、溶融状態となったト
ナーは大きく流出し（Ｂ→Ｃ→Ｄ）、プランジャーの降
下が停止する（Ｄ→Ｅ）。尚、第３図において、軟化Ｓ
字曲線の高さＨは全流出量を示し、H/2のＣ点に対応す
る温度T₀はそのトナーの軟化点を示す。

而して、シャープメルト性樹脂とは、溶融粘度が10⁵c
pを示すときの温度をT₁、５×10⁴cpを示すときの温度を
T₂としたとき、T₁＝90℃〜150℃であって、且つ｜ΔT|
＝|T₁−T₂|＝５℃〜30℃の条件を満たす樹脂のことをい
う。

これらの温度−溶融粘度特性を有するシャープメルト
性樹脂は、加熱されることにより極めてシャープに粘度
低下を起こすことが特徴である。このような粘度低下が
最上部トナー層と最下部トナー層との適度な混合を生ぜ
しめるとともに、トナー層自体の透明性を急激に増加さ
せ、良好な減色混合を可能とする。

ところで、このようなシャープメルト性の高いカラー
トナーは、親和力が大きく、定着ローラにオフセットし
易い。

ここで、前記定着装置17の詳細を第４図に基づいて説
明する。

第４図において、21は定着ローラであって、これはア
ルミニウム製の芯金22の外層にHTVシリコーンゴム（高
温加硫タイプシリコーンゴム）23を所定の厚さに被覆
し、その外層にフッ素ゴムによるオイルバリヤー層Ｆを
被覆し、更にその外層にLTVシリコーンゴム（低温加硫
タイプシリコーンゴム）24を20μｍの厚さに被覆して構
成される。そして、この定着ローラ21の下側には加圧ロ
ーラ25が設けられており、該加圧ローラ25はアルミニウ
ム製の芯金26の外層にHTVシリコーンゴム27を所定の厚
さに被覆し、更にその表面層に樹脂皮膜27′を被覆して
構成される。

上記定着ローラ21及び加圧ローラ25内には加熱源であ
るハロゲンヒータ28が各々配設されている。そして、加
圧ローラ25にはサーミスタ29が当接され、このサーミス
タ29によりハロゲンヒータ28への電流の供給のON/OFFが
制御される。このようにして、定着ローラ21と加圧ロー
ラ25の表面温度が転写材30上の未定着トナー像31を転写
材30上に定着させるに好適な所定値（例えば、170℃）
に保たれるようになっている。尚、これらの定着ローラ
21及び加圧ローラ25は不図示の駆動装置によって図示の
矢印ｂ方向に回転駆動される。

一方、定着ローラ21からのトナーの離型性を向上させ
るため、定着装置17の所定箇所には離型剤塗布装置32が
設けられている。この離型剤塗布装置32は、オイルタン
ク32a内のシリコーンオイル33をローラ群34,35によって
A4サイズの転写材１枚当り0.1gだけ定着ローラ21に塗布
するように構成されている。

ところで、シャープメルト性が高く、オフセットし易
いトナーを定着する場合には、定着ローラ21に多量のシ
リコーンオイルを塗布して定着を行なうようにしてい
る。

尚、シリコーンオイルの塗布量は次のようにして求め
られる。

即ち、A4サイズの転写材（白紙）50枚の重量をA₁gと
し、この転写材上への画像の転写もせず、定着ローラの
オフセット防止層へのシリコーンオイルの塗布もしない
で、定着ローラと加圧ローラとの間を通紙した後の転写
材（白紙）50枚の重量をBgとし、同様に別のA4サイズの
転写材（白紙）50枚の重量をA₂gとし、この転写材上へ
の画像の転写をしないが、定着ローラのオフセット防止
層へのシリコーンオイルの塗布は行なって、定着ローラ
と加圧ローラとの間を通紙した後の転写材（白紙）50枚
の重量をCgとすると、A4サイズの転写材（白紙）１枚当
りのシリコーンオイルの塗布量xgは、次式にて求められ
る。

ｘ＝（Ｃ＋A₁−Ｂ−A₂）/50 更に、定着装置17の所定箇所には、定着ローラ21上に
オフセットしたトナーを除去するクリーニング装置36が
設けられている。このクリーニング装置36は、押圧ロー
ラ37により定着ローラ21に接触せしめられるクリーニン
グウェブ37aより成り、このクリーニングウェブ37aによ
って定着ローラ21のクリーニングが行なわれる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、定着ローラ21は前述のようにアルミニウム
の芯金22の外周にHTVシリコーンゴム層23、フッ素ゴム
によるオイルバリヤー層Ｆ、LTVシリコーンゴム層24を
順次被覆して成るが、定着ローラ21に塗付されるシリコ
ーンオイルが各層23,F,24間に浸入すると、特にHTVシリ
コーンゴム層23がシリコーンオイルによって膨潤劣化
し、更に熱及び圧力を受けて破損するという問題が生ず
る。

そこで、前記オイルバリヤー層Ｆに相当する弾性層を
その両端面を含んで全体的に保護層で被う方法が提案さ
れている（例えば、特公昭60−48752号公報参照）。

しかしながら、前述のようなオフセットし易いトナー
を離型させる場合には、多量のシリコーンオイルが定着
ローラに塗布されるが、その塗布されるシリコーンオイ
ルの全部が定着時に転写材によって持ち去られる訳では
なく、一部のシリコーンオイルは定着ローラ上に残って
しまう。そして、定着ローラ上に残ったシリコーンオイ
ルは定着ローラの回転と共に該定着ローラの両端へ移動
し、更には第５図に示す定着ローラ21の両端のジャーナ
ル部Ｌを通って装置本体100へ流れ出し、機内を汚染し
始める。

そこで、定着ローラ21のジャーナル部Ｌに第５図に示
すような離型剤排出部Ｈを形成し、定着ローラ21の両端
へ移動するシリコーンオイルをこの離型剤排出部Ｈでせ
き止め、ここから下方へ滴下せしめることによって、シ
リコーンオイルの装置本体100への流出を防いで機内の
該シリコーンオイルによる汚染を防止する試みがなされ
ている。

しかしながら、アルミニウム製の芯金とシリコーンオ
イルとは互いに濡れ性が良く、シリコーンオイルは芯金
上で弾ける力を有していないため、該シリコーンオイル
が離型排出部Ｈを乗り越えてジャーナル部Ｌの端部に至
り、更には本体100にまで到達し、結局は従来と同様に
機内を汚染するという問題が生ずる。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的
とする処は、離型剤による画像形成装置本体内の汚染を
確実に防ぐようにした定着装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成すべく本発明は、芯金の上に弾性層、
オイルバリヤー層、離型層が順次被覆された定着ローラ
と、この定着ローラに離型剤を塗布する塗布手段と、を
有し、前記定着ローラにより未定着トナー像を記録材上
に定着する定着装置において、前記定着ローラは芯金の
ジャーナル部に離型剤の移動を阻止し離型剤を排出する
離型剤排出部を有するものとし、この離型剤排出部を前
記定着ローラのオイルバリヤー層で被覆したことを特徴
とする。

（作用） 本発明によれば、定着ローラの芯金のジャーナル部に
設けられた離型剤排出部が定着ローラのオイルバリヤー
層で被覆されているため、定着ローラに残った離型剤が
離型剤排出部まで流れて来ても、離型剤は離型剤排出部
のオイルバリヤー層で弾けて効率良く滴下し、該離型剤
が離型剤排出部を乗り越えて装置内を汚染することがな
い。

（実施例） 以下に本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第１図は本発明に係る定着装置の定着ローラ21の断面
図であり、該定着ローラ21はアルミニウム製の芯金22の
外周にHTVシリコーンゴム層23、フッ素ゴムから成るオ
イルバリヤー層Ｆ、離型層としてのLTVシリコーンゴム
層24を順次被覆して構成される。

上記芯金21は中空状に成形され、その両端部はジャー
ナル部Ｌを構成しており、このジャーナル部Ｌは装置本
体100に回転自在に支承されている。そして、各ジャー
ナル部Ｌには従来と同様に離型剤排出部Ｈが各々一体に
形成されている。

而して、本実施例においては、図示のようにオイルバ
リヤー層Ｆが定着ローラ21の前記両離型剤排出部Ｈの間
の部位を被っている。従って、HTVシリコーンゴム層23
はその両端を含んで全体がオイルバリヤー層Ｆによって
完全に被われこととなり、定着ローラ21に塗布された離
型剤としてのシリコーンオイルのHTVシリコーンゴム層2
3への浸入はオイルバリヤー層Ｆによって確実に阻止さ
れ、HTVシリコーンゴム層23がシリコーンオイルに触れ
て膨潤劣化することはない。

ところで、オイルバリヤー層Ｆを構成するフッ素ゴム
に対するシリコーンオイルの濡れ性は極めて悪く、シリ
コーンオイルはオイルバリヤー層Ｆ上で弾ける。

而して、本実施例では前述のように定着ローラ21はそ
の両離型剤排出部Ｈ間の部位がオイルバリヤー層Ｆによ
って被われているため、定着ローラ21に残ったシリコー
ンオイルが該定着ローラ21の回転によって離型剤排出部
Ｈまで流れて来ても、該シリコーンオイルは離型剤排出
部Ｈにおいてそのオイルバリヤー層Ｆ上での弾ける力に
よって効率良く滴下し、定着ローラ21から取り除かれる
ため、従来のようにシリコーンオイルが離型剤排出部Ｈ
を乗り越えて装置本体100に到達するようなことはな
く、従って機内がシリコーンオイルによって汚染される
こともない。

尚、上記実施例ではオイルバリヤー層Ｆの材質として
フッ素ゴムを用いたが、これの代わりにフッ素樹脂等の
オイルとの濡れ性が悪いものを用いても良い（但し、コ
ストや下層材料との接着力の点からフッ素ゴムが好適で
ある）。又、前記実施例では、定着ローラ21の両離型剤
排出部Ｈ間の部位をオイルバリヤー層Ｆで被うようにし
たが、両ジャーナル部L,Lを含む定着ローラ21全体をオ
イルバリヤー層Ｆで被うようにしても差し支えない。

更に、オイルバリヤー層Ｆの厚みとしては５μｍ〜30
0μｍが好ましいが、これは次の理由による。即ち、オ
イルバリヤー層Ｆの厚みが５μｍ未満では、フッ素ゴム
の塗工ムラ等により下のHTVシリコーンゴム層23が部分
的に露出する虞があり、オイルバリヤー層Ｆによってシ
リコーンオイルがHTVシリコーンゴム層23に浸透するの
を完全に防ぐことができなくなる。一方、オイルバリヤ
ー層Ｆの厚みが300μｍを超えると、定着ローラ21全体
の硬度の増大を招いたり、フッ素ゴムの熱変形量が大き
いことから、定着ローラ21を長期間停止しているとき
に、加圧ローラ25とのニップ38の変形を起こしたりす
る。従って、オイルバリヤー層Ｆの厚さは５μｍ〜300
μｍ、より好ましくは８μｍ〜100μｍの範囲が良い。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、芯金
の上に弾性層、オイルバリヤー層、離型層が順次被覆さ
れた定着ローラと、この定着ローラに離型剤を塗布する
塗布手段と、を有し、前記定着ローラにより未定着トナ
ー像を記録材上に定着する定着装置において、前記定着
ローラは芯金のジャーナル部に離型剤の移動を阻止し離
型剤を排出する離型剤排出部を有するものとし、この離
型剤排出部を前記定着ローラのオイルバリヤー層で被覆
したため、離型剤による画像形成装置の汚染が確実に防
止されるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る定着装置の定着ローラの断面図、
第２図は画像形成装置の縦断面図、第３図はトナーの軟
化特性図、第４図は画像形成装置の定着装置部周辺の拡
大詳細図、第５図は従来の定着ローラの断面図である。 17……定着装置、21……定着ローラ、22……芯金、23…
…HTVシリコーンゴム層（弾性層）、24……LTVシリコー
ンゴム層（離型層）、30……転写材、31……未定着トナ
ー像（未定着画像）、Ｈ……離型剤排出部、Ｌ……ジャ
ーナル部、Ｆ……オイルバリヤー層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−137558（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−231077（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−192559（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−143637（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−175162（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−167246（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−125440（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−59354（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭60−48752（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】芯金の上に弾性層、オイルバリヤー層、離
   型層が順次被覆された定着ローラと、この定着ローラに
   離型剤を塗布する塗布手段と、を有し、前記定着ローラ
   により未定着トナー像を記録材上に定着する定着装置に
   おいて、 前記定着ローラは芯金のジャーナル部に離型剤の移動を
   阻止し離型剤を排出する離型剤排出部を有し、この離型
   剤排出部は前記定着ローラのオイルバリヤー層で被覆さ
   れていることを特徴とする定着装置。