JPH08146806A - 画像定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 記録シート上に転写されたトナー像を加熱
・加圧して、定着を行う画像定着装置又はこれを利用し
た画像形成装置において、記録シートにしわが発生する
のを防止するとともに、製造時における加工工程の簡略
化、製造費用の低廉化、耐久性の向上を図る。 【解決手段】 互いに圧接される加熱ロール１と加圧
ロール２とのいずれか一方が周面に弾性体層７を有する
ものとし、二つのロールの圧接部分つまりニップ部の幅
が、軸線方向のほぼ中央部でａ、両端部でｂとしたとき
に、ニップ形状係数Ｃ＝ａ／ｂがほぼ０．７から０．８
の範囲となるように設定する。加圧ロールに代えて、加
熱ロールと摺擦される加圧部材を用いるときには、加熱
ロールに弾性体層を設け、ニップ形状係数を同じ値とす
る。また圧接力を制限することにより、ロールの表面に
設けられた離型層の耐久性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、複写機、ファク
シミリ、プリンター等の電子写真装置で使用される画像
定着装置およびこの画像定着装置を使用した画像形成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を利用した複写機等におい
ては、記録シート上に転写されたトナー像を定着して、
永久画像にする。この定着方法として、従来より溶剤定
着法、圧力定着法および加熱定着法が用いられている。
このうち溶剤定着法は、溶剤が蒸発して発散し、その臭
気が不快感を感じさせるという欠陥がある。また、圧力
定着法は、他の定着法に比べて定着性が悪く、さらにカ
プセルトナーのような高価な圧力感応性トナーを使用し
なければならないという経済上の問題がある。このた
め、現状では上記溶剤定着法・圧力定着法はともに、広
く普及するには至っておらず、加熱によってトナーを記
録シート上に融着させる加熱定着法が広く採用されてい
る。

【０００３】この加圧定着法を実施する装置としては種
々のものがあるが、一般には加熱ロール方式のものが利
用されている。この種の装置は、図１１に示すように加
熱ロール１０１と加圧ロール（加圧手段）１０２とを備
えており、加熱ロール１０１は、金属製の円筒状のコア
１０３と、この内部に設けられた赤外線ランプ等のヒー
ター１０４と、コア１０３の外周面を被覆する離型層１
０５とで主要部が構成されている。この離型層１０５
は、コア１０３の外周面に用紙上のトナーが付着しない
ように設けられているものであって、その材料として
は、フッ素樹脂、シリコーンゴムまたはシリコーン樹脂
などの耐熱性材料が用いられる。また上記コア１０３
は、アルミニウム、アルミニウム合金、鋼、鋼合金、銅
もしくは銅合金等によって形成される。例えば、小型複
写機の場合、直径２０ｍｍから４０ｍｍ程度、肉厚０．
５ｍｍから３ｍｍ程度の円筒形に形成されており、この
周面に離型層１０５としてフッ素樹脂が２０μｍないし
１００μｍの厚さでコーテイングされている。

【０００４】一方、加圧ロール１０２は、加熱ロール１
０１と圧接することができるようにほぼ平行に配置され
ており、金属からなる円筒状のコア１０６と、紙離れを
良くするためにコア１０６の外周に被覆された耐熱性弾
性体からなる離型層１０７とを備えている。そして、加
熱ロール１０１と加圧ロール１０２とが圧接され、少な
くともいずれか一方が回転駆動される。これにより、未
定着トナー像１０８を担持した記録シート１０９は双方
のロールの間に挟持され、搬送される。このとき、加熱
ロール１０１から伝達される熱でトナーが溶解し、圧接
力によって記録シート１０９上に圧着される。

【０００５】この加熱ロール方式は、他の加熱定着方
式、例えば熱風定着方式やオーブン定着方式と比べて熱
効率が高く、使用電力が少なくて済むとともに、高速で
定着を行うことができる。また、紙詰まりが生じたとき
でも、加熱ロールの温度よりも記録シート１０９が高温
にならず、火災の危険性が極めて少ないという利点があ
り、現在では最も広く利用されている。

【０００６】ところが、この加熱ロール方式の定着装置
には、記録シート１０９がロール１０１、１０２間のニ
ップを通過する際にしわを生じ易いという問題がある。
この問題点を解決するために、従来より、外周面に勾配
を設けた加熱ロールが用いられている。具体的には、中
央部の直径を端部の直径よりも約３０μｍから２００μ
ｍ程度小さくした加熱ロール（以下、逆クラウン形ロー
ルという）が使用されている。この逆クラウン形ロール
を用いると、記録シートの幅方向において加熱ロールの
周面速度に差が生じる。このため、記録シートが両端方
向に引っ張られてしわの発生が防止される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、記録シ
ートのしわの発生を防止しうるようにコアを逆クラウン
形にするには、高い精度が要求され、コストが上昇する
という問題点がある。一般に、逆クラウン形ロールを製
造するには、押出加工により棒材またはパイプ材を塑性
成形し、所定のロール長さに切断した後、外周面を施盤
による切削加工やセンタレス研磨等を施して上記のよう
な逆クラウン形に形成する。このような加熱ロールの製
造工程にかかる費用は、外径が長手方向にわたって一様
なロールを製造する費用に比べて著しく高いものとなっ
てしまう。

【０００８】また、コア３の周面には離型層が被覆され
るが、逆クラウン形状に切削加工する際には、上記のと
おり高い精度が要求されるので、コアの外周面はほぼ鏡
面に仕上がり、コアと離型層との間の密着力が弱くなっ
てしまうという問題点がある。このため、離型層の使用
寿命がまだ残っていても、離型層がコアから剥離するお
それが大きい。この問題点を解決するために、従来で
は、コアの外周面をサンドブラスト処理等により粗面化
し、離型層との接触面積の増大により、機械的結合力
（アンカー効果）の増大を図っていた。しかしながら、
このようなサンドブラスト加工には多くの費用がかか
り、コアの製造費用を低廉化する大きな妨げの一つとな
っている。

【０００９】本発明は、上記のような事情に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、記録シートにしわが発生
するのを防止するとともに、加熱ロールの加工工程を簡
略化して製造費用を低廉化ができる画像定着装置を提供
すること、または上記に加えて画像定着装置の耐久性を
向上させることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本願に係る発明は、加熱ロールとこの加熱ロール
とほぼ平行に配置された加圧ロールとのいずれか一方が
弾性体層を有するものとし、回転可能に支持された加熱
ロールと加圧ロールとが圧接されることによる中央部の
ニップ幅をａ、端部のニップ幅をｂとしたときに、ニッ
プ形状指数Ｃ［Ｃ＝ａ／ｂ］が０．７〜０．８の範囲と
なるように設定するものである。ここで、上記Ｃの値に
影響を与える因子として加熱ロールおよび加圧ロールの
曲げ剛性、弾性体層の硬度、ロールの径、ロールの圧接
力等が考えられる。一般には、図９（ａ）に示すように
双方のロール両端で圧接力を付与することにより、一方
又は双方のロールにたわみが生じ、このためニップの形
状は図９（ｂ）に示すように中央部でニップ幅ａが小さ
く、両端部でニップ幅ｂが小さくなる。したがって、ロ
ールのたわみ量によって両端部と中央部とのニップ幅の
比は変化する。また、両端でロールを圧接する力が大き
くなるとロールのたわみは大きくなりニップ部の形状は
変化する。さらに、ロールの径が小さいとたわみ量が同
じであってもニップ幅の中央部と両端部との比は小さく
なる。また、弾性体層の硬度が小さいと、小さな圧接力
でもニップ幅が全体的に増大し、定着に適切な圧接力に
設定したときのニップ形状は弾性体層の硬度によって変
動することになる。これらの要因をすべて含んだ状態で
ニップ幅の比（ニップ形状指数）が上記値の範囲となる
ように設定を行なうものである。

【００１１】上記発明では加圧手段としてロール状部材
を用いているが、これに代えて、加熱ロールの回転にと
もなって、該加熱ロールの周面と摺擦される加圧部材を
用いることもできる。このような画像定着装置では加熱
ロールがその周面に弾性体層を有し、加圧部材と圧接さ
れたときに主に弾性体層が変形し、ニップ形状が上記と
同じ値の範囲となるように設定される。

【００１２】さらに、本願発明は、上記画像定着装置を
用いた画像形成装置であって、静電潜像を可視化する際
にオイルレストナーを用い、画像定着装置における加熱
ロールと加圧手段との圧接力を０．２５Ｋｇ／ｃｍ以下
に制限し、画像定着装置の耐久性を向上した画像形成装
置を含む。

【００１３】［作用］本願に係る発明は、上記のような
構成を有しているので、以下に説明するように作用す
る。本願発明の画像定着装置では、加熱ロールと加圧手
段とが圧接されたときに、図１０に示すように加熱ロー
ルまたは加圧ロールの周面に形成された弾性体層に圧縮
変形が生じる。このような状態で加熱ロールと加圧ロー
ルとが回転すると、定常状態が維持されるためには、圧
縮変形が生じている部分Ａと圧縮変形が生じていない部
分Ｂとで同量（重量）のゴムが通過しなければならない
が、圧縮変形が生じている部分Ａでは変形によって断面
積が減小さいしているために周方向の速度が大きくなっ
ている。特に弾性体層の表面では速度の増加量が大き
い。この速度の増加量は圧縮変形の大きさに依存し、変
形が大きくなる程増大する。本発明の画像定着装置で
は、端部で圧縮変形が大きく、中央部で圧縮変形が小さ
くなるように設定されているので、端部付近で記録シー
トは中央部より強く引っ張られ、記録シートにしわが発
生するのが防止される。つまり、一様な外径を有する加
熱ロールを用いているにもかかわらず、端部で外径をや
や拡大した、いわゆる逆クラウン形ロールを用いたとき
と同様にしわの発生を防止することが可能となる。ま
た、加圧手段として、加熱ロールと摺擦される部材を用
いる装置であっても、加熱ロールの周面に形成された弾
性体層に同様の圧縮変形が生じ、同じ効果を得ることが
できる。

【００１４】ここで、端部および中央部の圧縮変形量を
適切に設定する必要が生じるが、その指標としてニップ
形状指数を考えることができる。このニップ形状指数
は、図９（ｂ）に示すように、中央部でのニップ幅を
ａ、最大幅の記録シートが通る紙端部でのニップ幅をｂ
とし、次式で表わすものである。 ニップ形状指数Ｃ＝ａ／ｂ 通常、圧接力により加熱ロールがたわむため、ニップ形
状指数Ｃは１より小さくなる。このニップ形状指数の値
と記録シートのしわの発生状態との関係を実験により調
査した結果、究めて密接な関係を有することが確認さ
れ、Ｃの値がほぼ０．７〜０．８の範囲で有効にしわの
発生を防止することができる。

【００１５】なお、上記しわ発生防止のメカニズムから
判断すると、しわの発生を有効に防止できる条件に影響
を及ぼす可能性がある因子として圧接力、加熱ロールお
よび加圧ロールの曲げ剛性、双方のロールの径等が考え
られるが、これらはすべてニップ形状指数と関連し、ニ
ップ形状指数に集約されていると考えることができる。
また、弾性体層の厚さについては、表面付近の速度は、
内部構造にあまり影響を受けず、ニップ形状指数が上記
値となる範囲では、しわの発生を防止できる条件にほと
んど影響を及ぼさない。

【００１６】次に本願に係る発明であって上記画像定着
装置を用いた画像形成装置の作用について説明する。こ
の画像形成装置ではトナー像をオイルレストナーを用い
て形成し、画像定着装置における加熱ロールと加圧手段
との圧接力が０．２５Ｋｇ／ｃｍ以下に設定されている
ので、加熱ロールの表面層、多くの場合にはトナーが付
着するのを防止するために設けられた離型層であるが、
この層の負荷が大きく低減され、表面層の剥離または破
壊が防止されて耐久性が向上するものである。

【００１７】加熱ロールのコアとして外径が一様な円筒
体を用いる場合、このコアは、金属を押出成形したもの
となる。この表面はほぼ鏡面となるため、耐用寿命の途
中で離型層がコアから剥離するのを防止するには、煩雑
で費用がかかる粗面化処理をして、コアと離型層との密
着力を向上させなければならないと考えられていた。し
かしながら、離型層がコアから剥離する他の要因として
は、コアの表面の粗さだけでなく、ニップに作用する圧
力の影響が挙げられる。すなわち、ニップに作用する圧
力は、繰り返し作用することで離型層を疲労させる。ま
た、記録シート上のトナーが加熱ロールに付着しないよ
うにするには離型層をコアに被覆するだけでは足りない
おそれがあり、離型層上に離型剤が供給される。離型剤
として主に使用されるシリコーンオイルは、離型層中の
ピンホール、僅かな傷またはクラックに侵入し、離型層
とコアとの密着力を徐々に低下させていく。さらに、記
録シートを加熱ロールから強制的に剥がすために、従
来、剥離爪が使用されている。このような剥離爪は、常
にその鋭利な先端によって、離型層を擦っているため、
離型層の摩滅、傷またはクラックの発生を助長し、離型
層の劣化を誘発する。このような疲労や劣化は、離型層
がコアから剥離する原因となっていた。

【００１８】上記のような要因に鑑み、上記発明の画像
形成装置ではオイルレストナーによってトナー像が形成
されているので、剥離爪またはこれに類するものを用い
る必要がなく、離型層の損傷を防止することができる。
さらに、加熱ロールと加圧手段との圧接力が０．２５Ｋ
ｇ／ｃｍ以下となっているので、離型層の疲労が著しく
低減され、コアの表面に粗面化処理等を行わなくても、
離型層の耐用寿命の途中で離型層がコアから剥離するこ
とがなくなる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図に基づいて説明
する。 Ａ．第１の実施例 図１は、本願に係る発明の第１の実施例である画像定着
装置を示す概略構成図およびニップの形状を示す図であ
る。この画像定着装置は、外径が一様な円筒状の加熱ロ
ール１と、この加熱ロール１と平行に配置された加圧ロ
ール２とを備え、双方の両端部が付勢されることによ
り、互いに圧接されている。

【００２０】上記加熱ロール１は、ヒーター（赤外線ラ
ンプ）４を内蔵しており、直径２０ｍｍ、長さ２４５ｍ
ｍのアルミニウム製のコア３に、離型層５として厚さ３
５μｍのフッ素樹脂をコアの長手方向２２０ｍｍにわた
って被覆したものである。コア３は、押出加工すること
によって塑性成形されたものである。一方、加圧ロール
２は、鉄製の円筒状のコア６に離型層７としてシリコン
ゴムを被覆したものであり、軸線方向に一様な外径を有
している。このコア６の直径は１３ｍｍ、長さは２６０
ｍｍである。離型層は厚さ３．５ｍｍで軸線方向の２２
０ｍｍにわたって形成されている。このような加熱ロー
ル１と加圧ロール２とを圧接させると、加熱ロール１お
よび加圧ロール２が変形するので、圧接部分すなわちニ
ップの形状は図１（ｂ）に示すようになる。このニップ
形状指数（Ｃ＝ａ／ｂ）はほぼ０．７５となるように圧
接力が調整されている。

【００２１】このような画像形成装置では、トナー像を
担持した記録シート９が加熱ロール１と加圧ロール２と
の間に送り込まれると、加熱ロール１が回転駆動される
ことにより、この記録９シートを挟持して搬送する。こ
のとき加熱ロール１に内蔵されたヒーター４から伝えら
れる熱で記録シート９上のトナー像は加熱・溶融され
る。また、双方のロールの圧接力で記録シート９に圧着
され、定着画像となる。このような記録シート９の搬送
時に、記録シート９の両側端部付近では双方のロールの
ニップ幅が中央部に比べて大きくなっており、図２に示
すように、加圧ロールの表面に形成された弾性体層７の
変形も両端部で大きく中央部で小さくなっている。この
変形部分における弾性体層７の、端部における周面速度
ｖｅは、中央部における周面速度ｖｃより大きくなって
おり、記録シート９の両端部は中央部より大きな力で進
行方向に引っ張られる。このため、記録シート９にしわ
が生じることなく、良好な定着画像が得られる。

【００２２】次に、上記実施例において、加熱ロールの
コアの肉厚を０．７ｍｍ〜２．５ｍｍまでの６種類に変
化させ、ニップ形状指数と記録シートのしわの発生状態
とを調査した実験について説明する。つまり、加熱ロー
ルの曲げ剛性を変えたものである。また、圧接力を両端
の合計で２．５Ｋｇ、５．０Ｋｇ、８．０Ｋｇに設定し
たものについて調査を行う。なお、上記圧接力は加熱ロ
ールの軸線方向の単位長さ当りに換算するとそれぞれ
０．１１Ｋｇ／ｃｍ、０．２３Ｋｇ／ｃｍ、０．３７Ｋ
ｇ／ｃｍとなる。

【００２３】上記実験に使用する加熱ロールは次のよう
にして製造した。コアの表面は押出加工後、特に何の処
理も施さない。このときの表面は十点平均荒さＲｚで
０．１〜０．４μｍであり、ほぼ鏡面になっている。こ
の外周面にプライマーを塗布した後、ＰＦＡ（バーフル
オロアルコシキ）樹脂中に５〜１０重量％の炭化ケイ素
を混ぜたフッ素樹脂粉末を静電塗装し、これをオーブン
によって４００℃で２時間焼成する。そして、焼成され
たフッ素樹脂層の表面を研磨布で磨いて離型層を形成す
る。すなわち、この加熱ロールは、外径一様なアルミニ
ウム製のコアを用い、このコアの外周面にサンドブラス
ト等による粗面化処理を行わずに、平滑な外周面に直接
フッ素樹脂コーティングを施して離型層を形成したもの
である。

【００２４】上記のようにして製造された剛性の異なる
６種類の加熱ロールを用い、圧接力を変化させて、広く
用いられているＰＰＣ用紙（富士ゼロックス社製、Ｌ
紙、Ａ４サイズ）上に担持されたトナー像の定着を連続
して行った。用紙は後述する３種類の環境中に一昼夜放
置し、この用紙をそれぞれ２０枚ずつ用いた。そして合
計６０枚を連続して通過させ、そのときのしわの発生し
た枚数を、総通過枚数の６０で割った値をしわ発生率と
する。用紙の搬送方向は、Ａ４サイズの用紙の長辺が用
紙の搬送方向と一致するようにした。上記した３種類の
環境とは、室温１０℃、湿度３０％の低温低湿環境と、
室温２０℃、湿度６０％の中間中湿環境と、室温２８
℃、湿度８５％の高温高湿環境である。

【００２５】表１は上記のようにして行った実験の結果
を示すものであり、表中の符号「×」はしわ発生率が１
０／６０以上で高かったことを示し、符号「△」は１／
６０〜９／６０のしわ発生率であったことを示し、符号
「○」はしわが発生しなかったことを意味する。

【００２６】

【表１】

【００２７】この表に示されるように圧接力が同じ場合
には、加熱ロールの肉厚が小さくなるほど、すなわち曲
げ剛性が小さくなるほどニップ形状指数が小さくなる。
これは曲げ剛性が小さくなることによって加熱ロールの
たわみが増大することによるものである。また、圧接力
が増大することによってニップ形状指数の値は低下す
る。これは、圧接力が大きくなれば加熱ロールのたわみ
も大きくなることによるものである。このように加熱ロ
ールの曲げ剛性および圧接力が異なることによって変化
するニップ形状指数の値としわの発生状態との関係を見
ると、ニップ形状指数がほぼ０．７から０．８までの範
囲でしわの発生が少なくなる。

【００２８】なお、圧接力が２．５Ｋｇの場合には、ニ
ップ形状指数が０．７から０．８までの範囲であっても
しわ発生率が実用上充分な値とはなっていないが、ニッ
プ形状指数が上記範囲内にあるときには、上記範囲外に
あるときに比べてしわ発生率が改善される傾向にあるこ
とが解る。

【００２９】次に加熱ロールの径の違いによる影響を考
慮した実験について説明する。この実験では、加熱ロー
ルとして、コアの外径が１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ
のものを用いている。このコアはアルミニウム製（Ａ５
０５２）及び鋼製の外径が一様な円筒体であり、長さは
２４５ｍｍで、肉厚を調整することにより曲げ剛性が１
３．５〜４１．０Ｋｇ・ｍｍ² までの所定の値となるよ
うに製作する。上記コアの外径、曲げ剛性、肉厚は表２
に示すとおりである。 （以下余白）

【００３０】

【表２】

【００３１】この加熱ロールは上記実験に用いた加熱ロ
ールと同じ工程で製作した。一方、本実験で用いた加圧
ロールは、鉄製の円柱状コアに離型層としてシリコーン
弾性体（シリコーンスポンジタイプ）を厚さ５ｍｍで被
覆したものである。このコアの外径は１８ｍｍ、長さは
２６０ｍｍとなっている。このような加熱ロールおよび
加圧ロールを用い、互いの圧接力を３Ｋｇｆ、５Ｋｇ
ｆ、８Ｋｇｆの３段階に変化させ、トナー像の定着実験
を行った。使用した用紙は先の実験と同じものであり、
同様に３種類の環境条件中に一昼夜放置している。これ
らの条件におかれた各８０枚、合計２４０枚の用紙を連
続して通過させ、トナー像を定着する。

【００３２】このような実験の結果は図３、図４および
図５に示す。ここで、図３は外径１５ｍｍの加熱ロール
を用いたときの、ニップ形状指数と加熱ロールの剛性と
の関係、およびニップ形状指数としわの発生状態を示す
ものである。また、図４は外径２０ｍｍの加熱ロールを
用いたとき、図５は外径２５ｍｍの加熱ロールを用いた
ときの結果を示すものである。これらの図中に示す×は
しわ発生率が６０／２４０以上で高かったことを示し、
符号△は１／２４０から５９／２４０のしわ発生率であ
ったことを示し、符号○はしわが発生しなかったことを
意味する。

【００３３】これらの図に示されるように、加熱ロール
の外径が大きくなると同じ圧接力であってもニップ形状
指数は小さくなり、圧接力が増大するのにともなってニ
ップ形状指数が小さくなる。そして、ニップ形状指数が
ほぼ０．７〜０．８の範囲にあり、圧接力が３Ｋｇｆ、
５Ｋｇｆのときには、しわがほとんど発生しない。圧接
力が８Ｋｇｆのときには、ニップ形状指数が上記範囲内
にあってもややしわの発生があり、実用的には充分な状
態ではないが、上記範囲内ではしわの発生率が低減され
ており、しわ発生の防止効果が認められる。

【００３４】なお、ここで説明した実施例は、加熱ロー
ルがコアの周面に離型層を有し、加圧ロールが周面に弾
性体層を有するものであるが、図６に示すように、加熱
ロール１１が金属コア１３の周囲に弾性体層１７を有
し、さらにその表面に離型層１５を備えるものであって
も同様の効果を得ることができる。この場合には加圧ロ
ール１２はコア１６の周面に薄い表面層２０を有するも
の等、表面付近が変形し難いものを用いる。

【００３５】Ｂ． 第２の実施例 次に本願に係る発明の第２の実施例について説明する。
図７（ａ）は、本願発明の他の実施例である画像定着装
置を示す概略構成図である。この画像定着装置は、両端
部で支持されて回転駆動される加熱ロール２１と、固定
支持されて上記加熱ロール２１と圧接される加圧部材２
２とを備えており、該加熱ロール２１と加圧部材２２と
の間に送り込まれた記録シート８を、加熱・加圧しなが
ら通過させるようになっている。

【００３６】上記加熱ロール２１はコア２３の内側にヒ
ーター２４を内蔵し、コア２３の周囲には弾性体層２７
を有し、さらにその表面に離型層２５が形成されてい
る。上記コア２３はアルミニウムを押出成形したもので
あり、一様な外径を有している。また、上記弾性体層２
７はシリコーンゴムで形成されており、離型層２５はシ
リコーンＲＴＶゴムを３０μｍの厚さにディップコート
したものである。上記ヒーター２４は、使用電圧１００
Ｖ、出力３００Ｗの赤外線ランプであり、加熱ロールを
内側から加熱するようになっている。また、加熱ロール
の表面温度は、温度センサー（図示せず）によって常に
測定されており、表面温度が常に１５０℃となるように
ヒーター２４のＯＮ／ＯＦＦが制御される。上記加圧部
材２２は、加熱ロール２１の軸線方向にほぼ一様な断面
を有するものであり、加熱ロール２１との圧接部は記録
シートが通過し易いように曲面が形成されている。ま
た、この曲面は記録シートと摺擦されるので摩擦を減ら
すための層２６、たとえばフッ素樹脂層が設けられてい
る。

【００３７】このような画像定着装置では、両端部で支
持された加熱ロール２１が加圧部材２２に圧接されると
その圧接力Ｐによって加熱ロールが図７（ｂ）に示すよ
うにたわむ。そして、加熱ロール２１の弾性体層２７が
圧縮変形し、ニップ部の形状が図７（ｃ）に示すような
形状となる。したがって弾性体層２７の圧縮変形は中央
部より両端部で大きくなっており、加熱ロール２１の表
面の周速度を見ると、圧接部の周速度ｖがその他の部分
の周速度ｖｏより大きく、さらに加熱ロール２１の軸線
方向における中央部の周速度ｖｃより両端部の周速度ｖ
ｅが大きくなっている。このような周速度の差と密接に
関係するニップ形状指数は、上記実施例において圧接力
を３Ｋｇｆとしたときに０．７８となっている。このよ
うな状態で、ＰＰＣ用紙上のトナー像を定着する実験を
第１の実施例と同様の条件で行ったところ、しわ発生率
は０であった。

【００３８】Ｃ．第３の実施例 次に本願に係る発明の第３の実施例について説明する。
図８は、本願発明の実施例である画像形成装置を示す概
略構成図である。この画像形成装置は、周面に静電電位
の差による潜像が形成されるドラム状の感光体３１を有
し、その周囲に、該感光体３１の周面を一様に帯電する
帯電器３２と、レーザービームによって前記感光体の周
面を走査し、静電潜像を形成する像書き込み装置３３
と、この静電潜像にトナーを転移させて可視化する現像
装置３４と、形成されたトナー像を記録用紙に転写する
転写装置３５と、転写されたトナー像を記録用紙に定着
する画像定着装置３６とを有している。

【００３９】上記現像装置３４はオイルレストナーを用
いるものであり、これを感光体３１上の静電潜像に選択
的に転移させてトナー像を形成するものである。上記画
像定着装置３６は図１に示すものが用いられている。こ
の定着装置３６の加熱ロールは、外径２０ｍｍ、肉厚
１．３ｍｍ、長さ２４５ｍｍのアルミニウム製円筒体に
離型層として厚さ３５μｍのフッ素樹脂を長手方向２２
０ｍｍにわたって被覆したものである。この離型層は、
押出成形されて周面がほぼ鏡面となったコアに直接被覆
したもので、サンドブラスト等の粗面化処理は行ってい
ない。また、離型層の形成方法は第１の実施例で説明し
たのと同じ方法を用いている。このようにして形成され
た離型層とコアとの密着力を試験した結果は後述する。
上記加熱ロールは加圧ロールと５Ｋｇｆ（０．２３Ｋｇ
／ｃｍ）の力で圧接されており、ニップ形状指数は０．
７７となっている。また、本画像形成装置ではオイルレ
ストナーを用いているので剥離爪等を用いる必要がな
く、離型剤も使用していない。

【００４０】次に上記離型層とコアとの密着力について
説明する。この密着力の試験では、長さ２５．４ｍｍ、
幅２５．４ｍｍのフッ素樹脂フィルム（離型層の材料）
をコアの材料であるアルミニウム試料の表面に被覆し、
このフィルムを試料の表面に垂直な方向に引っ張って、
剥離した時の力を測定した。以下、この力を密着力と定
義する。

【００４１】上記試験の結果は表３に示すとおりであ
り、この表より明らかなように、試料の表面粗さ（十点
平均粗さＲｚ）が４μｍの場合では、ほぼ鏡面である
０．２μｍの場合に比べて、密着力が２倍に増大してい
ることが分かる。一般に、押出成形されたコアの表面粗
さ（Ｒｚ）は、０．１〜０．４μｍであり、従来のサン
ドブラスト処理したコアの外周面の表面粗さ（Ｒｚ）は
２．０〜８．０μｍである。したがってこの定着装置で
用いたコアの表面はサンドブラストを施したものと比べ
て、密着力が半分程度に低下していると考えられる。

【表３】

【００４２】上記のような画像形成装置において、１０
万枚の像形成及び定着を行ったところ、用紙のしわ発生
率は１％以下であり、離型層の剥離というトラブルは発
生しなかった。この１０万枚という数字は、フッ素樹脂
からなる離型層が摩耗によって使用不能になる実用上の
耐用寿命に相当する。つまり、離型層の密着力がサンド
ブラストを施したものに比べて半分程度に低下している
にもかかわらず、摩耗によって使用不能となるまで供用
できることが確認された。

【００４３】上記実施例と比較するために行った実験で
は、通常のトナーを使用して、加熱ロール（肉厚１．０
ｍｍ）の近傍に剥離爪をほぼ等間隔に３箇所設け、加熱
ロールと加圧ロールとの間に作用する荷重を８Ｋｇｆに
設定し、離型材として粘度が１００ｓｃのシリコーンオ
イルをＡ４サイズ１枚当たり４ｍｇ供給したところ、約
８万枚の通紙の時点で、中央の剥離爪によって離型層が
剥がされた。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明の画像定
着装置によれば、外径が一様な加熱ロールを用いている
が、加圧部材との圧接によるニップ形状指数Ｃを０．７
ないし０．８にすることによって、記録シートのしわの
発生を低減することが可能である。したがって、加熱ロ
ールとして、加工に費用がかかるいわゆるテーパーロー
ルを使用しなくてもしわの発生を防止することができ、
画像定着装置の製造費用を低減することが可能となる。

【００４５】また、本願発明の画像形成装置によれば、
画像定着装置の加熱ロールと加圧手段との圧接力を小さ
くするとともに、トナー像の形成にオイルレストナーを
使用しているので、離型層を劣化させるシリコーンオイ
ル等の離型剤および剥離爪を使用する必要がなくなり、
加熱ロールとして外径が一様な円筒状のコアの外周面に
粗面化処理することなく離型層を形成したものを使用し
ても、離型層の耐用寿命の途中で離型層がコアから剥離
することを防止できる。したがって、加熱ロールのコア
の外周面にサンドブラスト等の費用がかかる加工を施す
必要がなく、製造費用を低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係る画像定着装置の第一の実施例を
示す概略構成図及び加熱ロールと加圧ロールとのニップ
形状を示す図である。

【図２】図１に示す画像定着装置のニップ部を示す拡大
断面図である。

【図３】加熱ロールの曲げ剛性と圧接力とニップ形状指
数との関係、及びニップ形状指数としわの発生率との関
係を示す図である。

【図４】加熱ロールの曲げ剛性と圧接力とニップ形状指
数との関係、及びニップ形状指数としわの発生率との関
係を示す図である。

【図５】加熱ロールの曲げ剛性と圧接力とニップ形状指
数との関係、及びニップ形状指数としわの発生率との関
係を示す図である。

【図６】図１に示す画像定着装置の変形例を示す概略構
成図である。

【図７】本願発明に係る画像定着装置の第二の実施例を
示す概略構成図及び加熱ロールと加圧ロールとのニップ
形状を示す図である。

【図８】本願発明に係る画像形成装置の一例を示す概略
構成図である。

【図９】加熱ロールと加圧ロールとの変形状態及びニッ
プ形状を示す図である。

【図１０】加熱ロールと加圧ロールとのニップ部付近に
おける周面速度を説明する図である。

【図１１】従来の画像定着装置を示す概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１，１１，２１ 加熱ロール ２，１２， 加圧ロール（加圧手段） ３，１３，２３ コア ４，２４ ヒーター ５，１５，２５ 離型層 ６，１６ 加圧ロールのコア ７，１７，２７ 弾性体層 ８ トナー像 ９ 記録シート ２２ 加圧部材 ２６ フッ素樹脂層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 徹 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱手段を内蔵し、両端部で回転可能
   に支持された中空円筒状の加熱ロールと、 前記加熱ロールと圧接され、該加熱ロールとの間を通過
   する記録材を前記加熱ロールの周面に押圧する加圧手段
   とを有し、 前記記録材上の未定着トナー像を加熱及び加圧して溶融
   ・圧着する画像定着装置において、 前記加熱ロールは軸線方向に一様な外径を有し、 前記加圧手段は、前記加熱ロールとほぼ平行に配置さ
   れ、回転可能に支持された加圧ロールであり、前記加熱
   ロールと前記加圧ロールとのいずれか一方が周面に弾性
   体層を有し、 前記加熱ロールと前記加圧ロールとの圧接部の、軸線方
   向ほぼ中央部におけるニップ幅ａを、端部におけるニッ
   プ幅ｂで除した値Ｃ＝ａ／ｂが、ほぼ０．７から０．８
   の範囲となるように設定されていることを特徴とする画
   像定着装置。
2. 【請求項２】 加熱手段を内蔵し、両端部で回転可能
   に支持された中空円筒状の加熱ロールと、 前記加熱ロールと圧接され、該加熱ロールとの間を通過
   する記録材を前記加熱ロールの周面に押圧する加圧手段
   とを有し、 前記記録材上の未定着トナー像を加熱及び加圧して溶融
   ・圧着する定着装置において、 前記加圧手段は、前記加熱ロールの回転にともなって該
   加熱ロールの周面と摺擦される部材であり、 前記加熱ロールは、周面に弾性体層を備えるとともに、
   軸線方向に一様な外径を有し、 前記加熱ロールと前記加圧手段との圧接部の、軸線方向
   ほぼ中央部におけるニップ幅ａを、端部におけるニップ
   幅ｂで除した値Ｃ＝ａ／ｂが、ほぼ０．７から０．８の
   範囲となるように設定されていることを特徴とする画像
   定着装置。
3. 【請求項３】 静電電位の差による潜像が形成される
   像担持体と、 前記潜像にオイルレストナーを選択的に転移してトナー
   像を形成する現像装置と、 トナー像を記録シート上に転写する転写装置とを有する
   とともに、 前記トナー像を記録シートに定着するための手段として
   請求項１又は請求項２に記載の画像定着装置を備え、 該画像定着装置の加熱ロールと加圧手段との圧接力が、
   加熱ロールの軸線方向の１ｃｍあたりに０．２５Ｋｇ以
   下となるように設定されていることを特徴とする画像形
   成装置。