JPH0643774A - 熱ローラ定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】記録紙の通紙安定性を向上させ、良好な画像を
得られるようにする。 【構成】加熱ローラ１の表面を形成する耐熱弾性体層１
３はその表面粗さが１≦Ｒｚ≦５の範囲にし、加圧ロー
ラ２の表面を形成する耐熱弾性体層２３はその表面粗さ
がＲｚ≦２でかつ加熱ローラ１の耐熱弾性体層１３の表
面粗さより小さくし、加圧ローラ２の耐熱弾性体層２３
を、加熱ローラ１の耐熱弾性体層１３を構成する耐熱弾
性材料と等量又はそれより多量のシリカを含む耐熱弾性
材料で構成する。これにより、両ローラ１、２と記録紙
との帯電傾向を両ローラ１、２の表面粗さ及びシリカ含
有量により制御して記録紙を加圧ローラ２側に吸引又は
吸着させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子複写機等の定着部
に用いられる熱ローラ定着装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来より、電子複写機の熱ローラ定着装置
として、芯材上に耐熱弾性体層が形成されヒータを内蔵
する加熱ローラと、芯材上に耐熱弾性体層が形成され前
記加熱ローラに圧接する加圧ローラとを備え、帯電トナ
ー画像を保持する複写紙をそのトナー画像の保持面が加
熱ローラに面するように両ローラ間を通過させることに
より、トナー画像を複写紙上に定着させるものが知られ
ている。

【０００３】近年、３原色に黒色を加えた４種類のトナ
ーを用いて、全ての色を再現するフルカラー画像形成装
置への要望が高まっており、この装置においては１つの
画像を形成するにあたって、上記４色のトナー像を重ね
合わせ、これを１回定着することによってフルカラー画
像の形成を行っている。このため、フルカラー画像の光
沢、画質及び透過画像の色再現性等の特性を満足するた
めには、トナーとして透光性に優れ、トナー付着量を多
くするために粘度の低いものを使用する必要があり、さ
らに定着されたトナー像の透光性を確保するためには、
定着されたトナー像表面を均一な面とすることが必要と
なる。このような特性を満足するために定着ローラとし
て、低粘度のトナーに対してオフセットが生じないよう
に、その表面に離型剤を塗布し、かつ定着されたトナー
像表面を均一にするために、表面平滑性の高い定着ロー
ラを使用している。

【０００４】一方、通常画像形成装置においては、通紙
の安定性を向上させるため加熱ローラ側に分離爪を設け
たり、画像面側の加熱ローラの肉厚を厚くしてローラニ
ップにおける通紙方向を非画像面側にすることにより通
紙性を向上させることが行われている。また、耐熱離型
層で被覆されたタイプの加熱ローラに記録紙が巻き付く
のを防止するため、加圧ローラの表面粗さを加熱ローラ
の表面粗さより小さくして、加圧ローラと記録紙との間
に作用する吸着力を加熱ローラと記録紙との間に作用す
る吸着力及びトナーの粘着力よりも大きくする技術が知
られている（特公平３−１４３５１号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
分離爪を設けた場合、画像面が分離爪に接触して画像が
劣化したり、分離爪がローラ表面に接触してローラ表面
が損傷することによっても画像が劣化するといった問題
がある。一方、ローラニップにおける通紙方向を非画像
面側にするために画像面側のローラ肉厚を厚くした場
合、熱応答性が悪くなるという問題が生じる。

【０００６】また、加圧ローラの表面粗さを加熱ローラ
の表面粗さより小さくすることによって加熱ローラへの
記録紙の巻き付きを防止する場合、両ローラの表面粗さ
が近い値になるとトナーの粘着力が作用しやすくなり、
良好な通紙性を得ることができなくなるという問題があ
る。特に、フルカラー画像の場合には上記のようにトナ
ー付着量が多くなるため、良好な通紙信頼性の確保が困
難となる。

【０００７】本発明は上記問題に鑑み案出されたもので
あり、ローラの熱応答性の低下及び分離爪による画像劣
化を招くことなく、通紙安定性を確保して、良好な画像
を得るようにすることを解決すべき技術課題とするもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ローラ表面を
構成する耐熱弾性体層と記録紙との間に生じる帯電性が
耐熱弾性体層の表面粗さに依存すること、及びその耐熱
弾性体層中に含まれるシリカと記録紙とが帯電している
ことを発見してなされたものであり、ローラと記録紙と
の帯電傾向を制御することにより通紙安定性を確保せし
めるものである。なお、帯電の発生原因としては記録紙
中に含有される炭酸カルシウムが影響しているものと考
えられる。

【０００９】すなわち、本発明の熱ロール定着装置は、
芯材上に耐熱弾性体層を積層してなる加熱ローラと、該
加熱ローラに圧接して配設され、芯材上に耐熱弾性体層
を積層してなる加圧ローラとを備え、トナー画像を担持
した記録紙を前記トナー画像が前記加熱ローラに面する
ように前記両ローラ間を通過させることにより前記トナ
ー画像を前記記録紙上に定着させる熱ローラ定着装置に
おいて、前記加熱ローラの耐熱弾性体層はその表面粗さ
が１≦Ｒｚ≦５の範囲にあり、前記加圧ローラの耐熱弾
性体層は表面粗さがＲｚ≦２でかつ前記加熱ローラの耐
熱弾性体層の表面粗さより小さく、かつ、前記加圧ロー
ラの耐熱弾性体層は、前記加熱ローラの耐熱弾性体層を
構成する耐熱弾性材料と等量又はそれより多量のシリカ
を含む耐熱弾性材料で構成されていることを特徴とする
ものである。

【００１０】

【作用】本発明の熱ローラ定着装置では、加圧ローラの
表面を構成する耐熱弾性体層の表面粗さが加熱ローラの
表面を構成する耐熱弾性体層の表面粗さより小さいの
で、両ローラ間を記録紙が通過するとき加圧ローラ側が
加熱ローラ側より高い電位で帯電し、記録紙は加圧ロー
ラ側に大きく吸引又は吸着される。また、加圧ローラの
耐熱弾性体層を構成する耐熱弾性材料には、加熱ローラ
の耐熱弾性体層を構成する耐熱弾性材料と等量又はそれ
より多量のシリカが含有されているので、記録紙とシリ
カとが帯電することにより、記録紙は加圧ローラ側によ
り一層吸引又は吸着されやすくなる。このようにして、
両ローラと記録紙との帯電傾向が両ローラの表面粗さ及
びシリカ含有量によって制御されることにより、記録紙
の加熱ローラからの分離特性が向上し、良好な通紙安定
性が確保される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。 （実施例１）本実施例の熱ローラ定着装置は、図１に示
すように、ヒータ１１を内蔵するアルミニウム製芯金１
２上に耐熱弾性体層１３を積層してなる加熱ローラ１
と、ヒータ２１を内蔵するアルミニウム製芯金２２上に
耐熱弾性体層２３を積層してなる加圧ローラ２と、クリ
ーニングローラ３、４と、オイル塗布ユニット５と、加
圧ローラ２側に設けられた分離爪６と、オイル回収ブレ
ード７とを主に構成されている。

【００１２】加熱ローラ１の耐熱弾性体層１３は、外径
６０ｍｍの芯金１２上に厚さ２ｍｍで積層されたシリコ
ーンゴムにより構成されている。このシリコーンゴムの
基本組成は、常温における粘度５０００センチストーク
スの両末端ビニル基封鎖オルガノシロキサンに粒径５０
μｍ以下で比表面積１００ｍ² ／ｇ以上の無機質シリカ
と粒径１〜５０μｍ以下で比表面積１０ｍ² ／ｇ以上の
無機質シリカとを１：１の割合となるように配合し、さ
らに架橋剤としてオルガノハイドロジエンポリシロキサ
ンと白金触媒とを混合してなるものであり、シリカの含
有量は２０重量％である。この耐熱弾性体層１３は、シ
リコーンゴム組成物を芯金１２上に塗布後、加熱硬化さ
せることにより形成され、表面粗さＲｚが２μｍとなる
ように研磨処理されている。

【００１３】加圧ローラ２の耐熱弾性体層２３は、外径
６０ｍｍの芯金２２上に厚さ２ｍｍで積層されたシリコ
ーンゴムにより構成されている。この耐熱弾性体層２３
は、加熱ローラ１の耐熱弾性体層１３と同一のシリカ含
有量が２０重量％のシリコーンゴムで同様にして形成さ
れているが、その表面粗さＲｚは１μｍである。以上の
ように構成された熱ローラ定着装置をミノルタカメラ社
製複写機ＣＦ−７０に搭載し、２００枚の複写紙Ａ（炭
酸カルシウム含有の中性紙）を通紙したところ、ジャム
が発生することなく、安定した通紙性を示した。

【００１４】本実施例の熱ローラ定着装置では、加圧ロ
ーラ２の耐熱弾性体層２３の表面粗さが加熱ローラ１の
耐熱弾性体層１３の表面粗さより小さく、かつ加圧ロー
ラ２の耐熱弾性体層２３には、加熱ローラ１の耐熱弾性
体層１３より多量のシリカが含有されているので、両ロ
ーラ１、２間を複写紙Ａが通過するとき加圧ローラ２側
に加熱ローラ１側より高い電位が帯電し、これにより複
写紙Ａは加圧ローラ２側に確実に吸引又は吸着される。
その後、両ローラ１、２間から送り出される複写紙Ａ
は、加圧ローラ２側に設けられた分離爪６で加圧ローラ
２から確実に分離される。

【００１５】したがって、本実施例の熱ローラ定着装置
によれば、両ローラ１、２と記録紙との帯電傾向が制御
されることにより、良好な通紙安定性を確保することが
できる。また、複写紙Ａが画像面側の加熱ローラ１に引
き付けられることがないので、加熱ローラ１側に分離爪
を設ける必要がなく、分離爪による画像劣化を回避する
ことができる。

【００１６】（実施例２）本実施例の熱ローラ定着装置
は、図２に示すように、上記実施例１のものと基本的に
は同じであるが、加熱ローラ１の表面を構成する耐熱弾
性体層１４が二層構造を有する点で異なる。したがっ
て、耐熱弾性体層１４以外の構成は実施例１と同一であ
るので共通する部材は符号を援用し、説明を省略する。

【００１７】加熱ローラ１の耐熱弾性体層１４は、芯金
１２上に１ｍｍの厚さで積層された内側シリコーンゴム
層１４ａと、該内側シリコーンゴム層１４ａ上に１ｍｍ
の厚さで積層された外側シリコーンゴム層１４ｂとで構
成されている。内側シリコーンゴム層１４ａは、加圧ロ
ーラ２の耐熱弾性体層１４と同一のシリカ含有量が２０
重量％のシリコーンゴムで形成されているのに対して、
外側シリコーンゴム層１４ｂは、シリカ含有量を１０重
量％とした前記シリコーンゴムで形成されている。な
お、外側シリコーンゴム層１４ｂの表面粗さＲｚは２μ
ｍである。

【００１８】以上のように構成された本実施例の熱ロー
ラ定着装置をミノルタカメラ社製複写機ＣＦ−７０に搭
載し、２００枚の複写紙Ａ（炭酸カルシウム含有の中性
紙）を通紙したところ、ジャムが発生することなく安定
した通紙性を示し、実施例１の場合と同様の結果が得ら
れた。また、本実施例では、耐熱弾性体層１４を二層構
造とし、シリカ含有量が多い内側シリコーンゴム層１４
ａを内側に配設しているため、シリコーンゴムはシリカ
含有量が少なくなると耐熱性、材料強度等が低下すると
いう欠点を補うことができる。この場合、加熱ローラ１
の表面粗さと表面電位との関係や、シリカ含有率とジャ
ム発生率との関係等は、耐熱弾性体層１４の外側シリコ
ーンゴム層１４ｂの特性に依存するため、単層構造の場
合と同様の結果が得られる。

【００１９】（ローラの表面粗さと帯電性の評価）ロー
ラの表面粗さと帯電性との関係を調べるため、表面粗さ
Ｒｚの値が２μｍの加圧ローラに対して、加熱ローラの
表面粗さを変化させ、複写紙（炭酸カルシウム含有率１
２重量％）を通紙したときの加熱ローラの表面電位を測
定した。この測定環境は、気温２０℃、湿度６５％であ
った。その結果を図３に示す。

【００２０】図３から明らかなように、加熱ローラの表
面粗さＲｚの値が約４μｍより小さくなると、その表面
電位が急激に高くなり、表面粗さが帯電性に大きく影響
していることがわかる。 （ローラの表面粗さと通紙安定性の評価）また、本発明
に係る熱ローラ定着装置をミノルタカメラ社製複写機Ｃ
Ｆ−７０に搭載し、表面粗さＲｚの値が０．５μｍの加
圧ローラに対して、加熱ローラの表面粗さを変化させ、
それぞれの表面粗さにおいて複写紙を１０００枚ずつ通
紙させることにより、ジャム発生率を測定した。測定環
境は、気温２０℃、湿度６５％であり、複写紙は上記と
同じものを２４時間この環境下に放置して用いた。な
お、耐熱弾性体層中のシリカ含有量は、加熱ローラ及び
加圧ローラ共に２０重量％であった。その結果を表１に
示す。

【００２１】

【表１】 表１から明らかなように、加熱ローラの表面粗さＲｚの
値が１μｍの場合にジャム発生が５％であり、加熱ロー
ラの表面粗さ（表面電位）がジャム発生率に大きく影響
していることがわかる。

【００２２】また、表面粗さＲｚの値が１μｍの加圧ロ
ーラに対して、加熱ローラの表面粗さを変化させ、上記
と同様の条件で複写紙のジャム発生率を測定した。その
結果を表２に示す。

【００２３】

【表２】 表２から明らかなように、加熱ローラの表面粗さＲｚの
値が１μｍの場合には５０％ものジャム発生があり、加
圧ローラよりも加熱ローラの表面粗さ大きい場合にはジ
ャム発生率が０％となった。

【００２４】（シリカ含有率と通紙安定性の評価）耐熱
弾性体層の表面粗さＲｚの値が２μｍの加圧ローラ及び
加熱ローラを使用して、耐熱弾性体層のシリカ含有率が
２０％の加圧ローラに対して加熱ローラの耐熱弾性体層
のシリカ含有率（加圧ローラに含有された総シリカ量と
の重量比）を変化させ、上記と同様の条件で複写紙のジ
ャム発生率を測定した。その結果を図４に示す。

【００２５】図４からも明らかなように、シリカ含有率
が小さいほどジャム発生率が低下し、かつシリカ含有率
が２０％を下回ると急激にジャム発生率が減少する。こ
れにより、シリカ含有量がジャム発生率の低下に寄与す
ることがわかる。 （ローラの表面粗さとオフセット発生率の評価）加熱ロ
ーラの表面粗さを変化させてオフセット発生率を調べ
た。この測定は、上記ジャム発生の測定の場合と同様の
条件で行った。その結果を図５に示す。

【００２６】図５からも明らかなように、加熱ローラの
表面粗さＲｚの値が約５μｍになるとオフセットが発生
し、しかも５μｍを越えると極めて急激にオフセット発
生率が上昇する。したがって、表面粗さＲｚの値が５μ
ｍ以上のものは加熱ローラに適さないことがわかる。ま
た、加圧ローラの表面粗さを変化させてオフセット発生
率を同様にして調べたところ、オフセット発生率は表面
粗さＲｚの値が５μｍ以上で急激に上昇し、同様の結果
となった。

【００２７】

【発明の効果】本発明の定着装置によれば、加熱ローラ
の耐熱弾性体層はその表面粗さが１≦Ｒｚ≦５の範囲に
あり、加圧ローラの耐熱弾性体層は表面粗さがＲｚ≦２
でかつ前記加熱ローラの耐熱弾性体層の表面粗さより小
さく、かつ、前記加圧ローラの耐熱弾性体層は、前記加
熱ローラの耐熱弾性体層を構成する耐熱弾性材料と等量
又はそれより多量のシリカを含む耐熱弾性材料で構成さ
れているため、両ローラと記録紙との帯電傾向を両ロー
ラの表面粗さ及びシリカ含有量により制御して記録紙を
加圧ローラ側に吸引又は吸着させることができ、これに
より記録材の通過安定性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る熱ローラ定着装置の一
部断面側面図である。

【図２】本発明の実施例２に係る熱ローラ定着装置のロ
ーラ部分の断面図である。

【図３】加熱ローラの表面粗さと表面電位との関係を示
すグラフである。

【図４】加熱ローラのシリカ含有率とジャム発生率との
関係を示すグラフである。

【図５】加熱ローラの表面粗さとオフセット発生率との
関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１…加熱ローラ ２…加圧ローラ ６…分離爪 １２、２２…芯金（芯材） １３、１４、２３…耐熱
弾性体層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯材上に耐熱弾性体層を積層してなる加
   熱ローラと、該加熱ローラに圧接して配設され、芯材上
   に耐熱弾性体層を積層してなる加圧ローラとを備え、ト
   ナー画像を担持した記録紙を前記トナー画像が前記加熱
   ローラに面するように前記両ローラ間を通過させること
   により前記トナー画像を前記記録紙上に定着させる熱ロ
   ーラ定着装置において、 前記加熱ローラの耐熱弾性体層はその表面粗さが１≦Ｒ
   ｚ≦５の範囲にあり、前記加圧ローラの耐熱弾性体層は
   表面粗さがＲｚ≦２でかつ前記加熱ローラの耐熱弾性体
   層の表面粗さより小さく、かつ、 前記加圧ローラの耐熱弾性体層は、前記加熱ローラの耐
   熱弾性体層を構成する耐熱弾性材料と等量又はそれより
   多量のシリカを含む耐熱弾性材料で構成されていること
   を特徴とする熱ローラ定着装置。
2. 【請求項２】 前記加熱ローラ及び前記加圧ローラの各
   耐熱弾性体層は、シリコーンゴムからなる請求項１記載
   の熱ローラ定着装置。
3. 【請求項３】 前記加熱ローラ及び前記加圧ローラの耐
   熱弾性体層の少なくとも一方は、シリカ含有率の異なる
   複数の耐熱弾性材料を積層して構成されている請求項１
   記載の熱ローラ定着装置。