JP2001117407A

JP2001117407A - 定着装置

Info

Publication number: JP2001117407A
Application number: JP30140199A
Authority: JP
Inventors: Makoto Yamauchi; 真山内; Yoshiaki Okano; 義明岡野
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2001-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】良好な耐オフセット性、クリーニング性を有
し、画像汚れを発生しない定着装置を得る。【解決手段】オイル供給ローラと、オイル供給ローラに
当接して設けられたクリーニングローラのいずれかが、
正クラウン形状を有する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真装置等の
画像形成装置に使用される定着装置に係り、特に、オイ
ル供給機構を有する定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】定着工程では、一般的に、加熱されたヒ
ートローラを用いて現像剤像を被転写材に熱圧着する。

【０００３】定着ローラによる熱定着時には、現像剤が
被転写材に定着されず、定着ローラに付着するいわゆる
オフセット現象が起こりやすい。このため、従来より、
定着ローラ上にシリコーンオイルを塗布することによ
り、ヒートローラに対する現像剤の剥離性を良くするこ
とが行われていた。

【０００４】定着ローラへオイル供給するオイル供給ロ
ーラとしては、従来、フェルトを被覆したローラを使用
していた。フェルトとは、耐熱性の例えばノーメックス
繊維であり、オイルを含浸させる場合もある。フェルト
が被覆されるローラは、オイル保持層として例えば塗出
穴を設けたアルミパイプの内にオイルを入れたもの、例
えばセラミックにオイルを含浸させたものや、単なる金
属ローラ例えばアルミ材等が用いられる。これを例えば
フルカラー複写機にて使用すると、フルカラートナーの
溶融性のため、フェルトにてかきとったトナーが再度定
着ローラへ再付着してしまう現象が発生した。その対策
として、フェルト厚みを１〜５ｍｍ、及びオイル粘度を
５０ｃｓ〜１０，０００ｃｓまで条件を変更して試験し
たが、効果は得られなかった。

【０００５】フェルトを被覆したローラ以外に、例えば
特公平６−７３０５１に開示されているゴアテックス性
オイル供給ローラのようにトナー汚れしにくいようにテ
フロン樹脂を被覆したオイル供給ローラが提案されてい
るが、これはテフロン樹脂としてテフロンシートを使用
し、シートの端面部分は接着しているため、ここに段差
が発生してトナー等の汚れが堆積し、１０ｋ枚時に画像
汚れが発生するという問題があった。また、これはオイ
ル塗布機能を優先しており、それ自体テフロン樹脂の離
型効果により汚れないが、定着ローラをクリーニングす
るクリーニング性能もほとんどなかった。

【０００６】また、さらに他のオイル供給ローラとし
て、耐熱紙にオイル含浸させ、その上をテフロンチュー
ブで被覆したオイル供給ローラがあげられる。このオイ
ル供給ローラはテフロンチューブによる離型効果により
トナー汚れが無く、チューブにより継ぎ目がないことか
ら段差部分の汚れも発生しない。しかし、オイル保持層
が耐熱紙であるため硬度が高くてアスカーＣ表面硬度が
７０゜もあり、前述のゴアテックス製オイル供給ローラ
の２５゜と比較してもかなり硬い。このオイル供給ロー
ラをライフテストしたところ、オイル供給ローラ表面に
微少のトナー汚れが点状に付着し、その粒が核となり、
それぞれ約１ｍｍくらいの大きさになり、３０Ｋ枚時に
画像汚れが発生し、目標の６０Ｋ枚には到達しなかっ
た。そこで、このオイル供給ローラの微少汚れを低減す
るために、クリーニングローラをこのオイル供給ローラ
に対して装着してライフテストを行った。その結果、画
像端部においては６０Ｋ枚でも画像不良発生することは
なかったが、画像センター部において、４５Ｋ枚時に画
像汚れが発生した。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みてなされたもので、良好な耐オフセット性、クリー
ニング性を有し、画像汚れを発生しない定着装置を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１に、記録
媒体上に担持された現像剤像を加熱溶融することによ
り、被転写材に前記現像剤像を定着する定着手段と、前
記定着手段に当接して設けられたオイル供給ローラと、
該オイル供給ローラ上に設けられたクリーニングローラ
とを具備し、前記オイル供給ローラ及びクリーニングロ
ーラいずれか一方が正クラウン形状を有することを特徴
とする定着装置を提供する。

【０００９】本発明は、第２に、記録媒体上に担持され
た現像剤像を加熱溶融することにより、被転写材に前記
現像剤像を定着する定着手段と、前記定着手段に当接し
て設けられたオイル供給ローラと、該オイル供給ローラ
上に設けられたクリーニングローラとを具備し、前記オ
イル供給ローラのアスカーＣ表面硬度Ｏｐと、前記クリ
ーニングローラのアスカーＣ表面硬度Ｃｐとの積が３，
５００以上であるとき、前記オイル供給ローラ及びクリ
ーニングローラいずれか一方が正クラウン形状を有する
ことを特徴とする定着装置を提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】第１の発明にかかる定着装置は、
記録媒体上に担持された現像剤像を加熱溶融することに
より、被転写材に現像剤像を定着する定着手段に当接し
て設けられるオイル供給ローラと、オイル供給ローラに
当接して設けられたクリーニングローラのいずれかが、
正クラウン形状を有することを特徴とする。

【００１１】また、第２の発明に係る定着装置では、オ
イル供給ローラのアスカーＣ表面硬度Ｏｐと、前記クリ
ーニングローラのアスカーＣ表面硬度Ｃｐとの積が３，
５００以上であるとき、記録媒体上に担持された現像剤
像を加熱溶融することにより、被転写材に現像剤像を定
着する定着手段に当接して設けられるオイル供給ローラ
と、オイル供給ローラに当接して設けられたクリーニン
グローラのいずれかが、正クラウン形状を有することを
特徴とする。

【００１２】第１の発明によれば、オイル供給ローラと
クリーニングローラのいずれかを正クラウン形状にする
ことにより、両ローラのニップ部の接触不良をなくし、
クリーニングローラによる十分なクリーニングを行うこ
とができるので、定着手段からオイル供給ローラに掻き
取られた現像剤が、再びオイル供給ローラから定着手段
に付着してこの定着手段を汚染することがなく、画像汚
れを防止することができる。

【００１３】また、第２の発明によれば、例えば表面に
耐熱紙を巻回したオイル供給ローラのように表面硬度が
硬いローラを使用した場合には、フェルトで被覆したロ
ーラ等に比較して、現像剤の離型性が良好である上、オ
イル供給ローラとクリーニングローラのいずれかを正ク
ラウン形状にすることにより、両ローラのニップ部の接
触不良をなくし、クリーニングローラによる十分なクリ
ーニングをさらに行うことができるので、十分に画像汚
れを防止することができる。

【００１４】以下、図面を参照し、本発明を詳細に説明
する。

【００１５】なお、特に断らない限り、同じ参照符号は
同様のものを示す。

【００１６】図１は、本発明に係る定着装置の一例を表
す図を示す。

【００１７】図示するように、本発明の定着装置１００
は、基本的に、記録紙４０を挟持し得る一対の定着ロー
ラ２０，３０と、その定着上ローラ３０に接触して配置
されたオイル供給ローラ５０と、その上に接触して配置
されたクリーニングローラ６０とを有する。

【００１８】この装置では、例えばクリーニングローラ
６０として、図２に示すような正クラウン形状を有する
ローラを用いる。

【００１９】定着上ローラ２０は外径がΦ６０ｍｍであ
り、金属例えばＡｌからなる芯金１の上に例えばシリコ
ンゴムからなる弾性層２と、その上に表面層３とが形成
される。弾性層２としては、例えばＬＴＶゴムまたはＨ
ＴＶゴム等で、ゴム硬度１５゜（ＪＩＳ−Ａ）であるも
のを使用し、ゴム厚みは３ｍｍである。表面層３として
は、例えばテフロンチューブを使用し、膜厚３０〜５０
μｍ、材質はＰＦＡ（例えば３５０Ｊ、４５０Ｊ、４５
１Ｊ：三井デュポンフロロケミカル製）である。表面層
３と弾性層２は耐熱性接着剤にて接着することができ
る。接着性向上のため、表面層３内面をエッチング処理
することができる。

【００２０】定着下ローラ３０は、紙搬送が下向きにな
るようＪＩＳ−Ａゴム硬度が硬めの４５゜のゴムを使用
し、ゴム厚みは２ｍｍで弾性層５を形成し、外径の逆ク
ラウン量は６０μｍである以外は、定着上ローラ２０と
ほぼ同様の構成のものを使用することができる。

【００２１】定着下ローラ３０には、図示しない定着ば
ねが６００Ｎの荷重で適用されており、定着上ローラ２
０と定着下ローラ３０とのニップ巾は８〜１０ｍｍ、プ
ロセススピードは１３０ｍｍ／秒、定着ローラ表面の制
御温度は、定着上ローラ２０、定着下ローラ３０が同一
温度の１６０℃である。記録紙４０上に現像剤像７を形
成するトナーは、着色材と、例えばバインダー樹脂とし
て、ポリエステル樹脂、またはエポキシ樹脂を用い、そ
の樹脂特性は、例えばＴｇ（ガラス転移点）＝５５℃〜
６５℃、Ｔｍ（軟化点）＝１００℃〜１２０℃、ＭＮ
（数平均分子量）＝３×１０³〜３０×１０³、ＭＷ（重
量平均分子量）＝３×１０³〜３０×１０³、ＭＷ／ＭＮ
＝０．５〜１０であり、さらにＤＳＣ吸熱ピークが７０
℃〜９０℃の低融点ワックスを重量比３％〜１０％外
添、または内添されたものを使用し得る。

【００２２】オイル供給ローラ５０は、耐熱紙１１例え
ばノーメックスペーパーにオイル粘度５０〜１０００Ｃ
Ｓのシリコンオイルを５０ｇ含浸させ、その表面を離型
性の良好な多孔質テフロンチューブ１２からなる被覆層
を被覆したものを用いることができる。芯金１０は例え
ばΦ８ｍｍの鉄系材料ＳＵＳまたは鉄系材料ＳＵＭで、
長さ３４０ｍｍで、両端軸受け部距離は３３０ｍｍ、外
径はΦ２２ｍｍ、長さ３００ｍｍでアスカーＣ表面硬度
は７０゜のものを使用する。

【００２３】クリーニングローラ６０は、例えばＳＵＳ
またはＳＵＭの芯金８にフッ素ゴム９を５μｍ〜１００
μｍコーティングしたもので、外径Φ２１、長さ３００
ｍｍで両端軸受け部距離は３３０ｍｍ、アスカーＣ表面
硬度は１００゜であり、その形状をセンター部が端部よ
りも太っている正クラウン形状を有する。センター部の
外径はΦ２１．２１ｍｍ〜Φ２２．０２ｍｍであり、端
部に比べて１％〜０．１％大きくなっている。これは、
１％よりも大きくすると、端部のクリーニング不良が発
生し、０．１％よりも小さくすると、正クラウンによる
効果が得られなかったためである。

【００２４】この定着装置１００では、オイル供給ロー
ラ５０がその端部をそれぞれ２箇所にて定着上ローラ２
０の中心方向に図示しないスプリングばね４Ｎにて加圧
され、定着上ローラ２０と等速つれまわりするようにな
っている。クリーニングローラ６０がその端部を図示し
ないスプリングばねそれぞれ２箇所にてオイル供給ロー
ラ５０の中心方向４Ｎにて加圧され、オイル供給ローラ
５０と等速つれまわりするようになっている。オイル供
給ローラ５０またはクリーニングローラ６０には、回転
ロックしないように駆動ギヤを設けてもよい。

【００２５】

【実施例】実施例１図１に示す装置において、ストレート形状オイル供給ロ
ーラと正クラウン形状クリーニングローラとの接触性を
確認したところ、ニップ巾１〜２ｍｍにて長手方向にお
いて均一に接触していた。

【００２６】さらに、この条件にてライフテストを行っ
たところ、６０Ｋ枚時オイル供給ローラ汚れは発生せ
ず、全てクリーニングローラにてクリーニングされてお
り、画像汚れも発生しなかった。

【００２７】オイル塗布量としては、初期Ａ４紙１枚あ
たり３．０〜０．１ｍｇ、ライフ時オイル塗布量は６０
Ｋ時まで１．０〜０．０３ｍｇであった。

【００２８】また、オイル供給ローラの方を図２と同様
にして正クラウン形状にして、クリーニングローラをス
トレート形状にしても、同じ効果が得られた。

【００２９】図３及び図４に、オイル供給ローラのオイ
ル保持層に使用している耐熱紙の端部形状の例を示す。

【００３０】オイル供給ローラを正クラウン形状にする
には、オイル保持層に使用している耐熱紙例えばノーメ
ックスペーパーにおいて、耐熱紙の最端部すなわち芯金
から巻き始めたときの巻き終わり部を図３に示すように
三角形にしたり、図４に示すように台形にしてその上か
ら多孔質テフロンチューブを被覆することにより作成し
た。このようにして得られたオイル供給ローラの形状に
ついては、レーザー外径測定器（キーエンス社製）によ
り確認した。

【００３１】接触性の評価方法として、ニップ部に、ペ
ンライトにて光をあてて、反対側に黒色ベタ画像を置い
て光る部分をすきまの発生場所と判定した。その結果、
図１に係る装置では十分な接触が確認された。これ以外
にも、感圧紙を使ったり、紙を挟んでオイルの汚れ、し
みより判定してもよい。

【００３２】比較例１クリーニングローラ６０として、例えばＳＵＳまたはＳ
ＵＭの芯金にフッ素ゴム９を５μｍ〜１００μｍコーテ
ィングしたもので、外径Φ２１、長さ３００ｍｍで両端
軸受け部距離は３３０ｍｍ、表面硬度（アスカーＣ）は
１００゜であるストレート形状のローラを使用する以外
は同様にして定着装置を得た。

【００３３】この定着装置について接触性の評価を行っ
たところ、センター部分に接触不良が見られた。

【００３４】トナー画像をＡ４紙サイズに対して、Ｙ，
Ｍ，Ｃ，Ｋそれぞれが８％になるようなチャートにて、
画像濃度が１．８になるように調整して、ＦＣ２２フル
カラー複写機にてライフテスト６０Ｋ枚を行ったとこ
ろ、４５Ｋ枚時よりコピー画像のセンター部に画像汚れ
が発生した。クリーニングローラ６０を確認したとこ
ろ、その端部はトナーと紙かすからなる汚れが付着して
おり、十分クリーニングしていたが、センター部にはク
リーニング不良が発生しており、その位置に対応するオ
イル供給ローラのセンター部に汚れが付着した。この原
因を調査したところ、クリーニングローラとオイル供給
ローラ間にて接触不良が発生していた。定着ローラにオ
フセットしたトナーがオイル供給ローラに付着し、さら
にクリーニングローラでクリーニングされるべきところ
を、接触不良のセンター部分はオイル供給ローラが汚れ
たままになり、定着ローラに再付着してコピー画像を汚
してしまったと考えられる。

【００３５】比較例２図５ないし図７に、定着上ローラ２０に対する、オイル
供給ローラ５０とクリーニングローラ６０の取付位置を
種々変更する以外は比較例１と同様にして画像形成を行
ったが、図５〜図７に示すどの配置でも、センター部の
接触不良を改善できなかった。

【００３６】比較例３さらに、クリーニングローラ６０の加圧ばねを１〜１５
Ｎまで変更する以外は比較例１と同様にして試験した
が、端部のニップ巾は増えるものの、このセンター部分
の接触不良を無くせなかった。

【００３７】比較例４さらに、オイル供給ローラ６０のオイル保持層材質を下
記のように変更する以外は比較例１と同様にして画像評
価を行った。

【００３８】オイル供給ローラの芯金はΦ８のＳＵＳま
たはＳＵＭ材質、長さ３４０ｍｍで両端軸受け部距離は
３３０ｍｍ、外径はΦ２２、長さ３００ｍｍ、オイル供
給ローラのオイル保持層にはシリコンスポンジ材を使用
し、スポンジゴムの肉厚は約７ｍｍとした。このシリコ
ンスポンジは、穴径が１０〜２００μｍの大きさであ
り、それぞれの穴がつながっているいわゆるれん泡にな
っており、オイルを保持できる。オイル供給ローラのア
スカーＣ表面硬度が７０゜になるように、シリコンスポ
ンジ材硬度を合わせ込んで成型した。クリーニングロー
ラは同じく、ＳＵＳまたはＳＵＭの芯金にフッ素ゴムを
５μｍ〜１００μｍコーティングしたもので、外径Φ２
１ｍｍ、長さ３００ｍｍで両端軸受け部距離は３３０ｍ
ｍ、アスカーＣ表面硬度は１００゜で、ストレート形状
を有するものを使用した。

【００３９】その結果、オイル供給ローラがストレート
形状では、やはりクリーニングローラセンター部にはク
リーニング不良が発生しており、その位置に対応するオ
イル供給ローラのセンター部に汚れが付着した。これに
より、このクリーニング不良の原因であるクリーニング
ローラとオイル供給ローラ間の接触不良については、ロ
ーラ内部の材質によらずローラ表面硬度に依存すること
が分かった。

【００４０】比較例５ストレート形状オイル供給ローラとストレート形状のク
リーニングローラ６０の表面硬度を種々変更する以外は
比較例１と同様にして評価した。

【００４１】この試験を行うために、前述のスポンジゴ
ム種類を変更することにより、表面硬度（アスカーＣ）
が２０゜〜８０゜のサンプルを作成した。このときオイ
ル保持層と多孔質テフロンチューブとの間に耐熱紙やフ
ェルトを挿入して、表面硬度を調整することもできる。

【００４２】クリーニングローラ６０については、この
オイル供給ローラで試作したサンプルにおいてテフロン
チューブを被覆せず、オイル含浸もせず、さらに外径を
１ｍｍ小さくしたものを用いた。すなわち、芯金はΦ８
のＳＵＳまたはＳＵＭ材質、長さ３４０ｍｍで両端軸受
け部距離は３３０ｍｍ、外径はΦ２１、長さ３００ｍ
ｍ、スポンジゴムの肉厚は約６．５ｍｍであり、表面硬
度（アスカーＣ）が２０゜〜８０゜のサンプルを作成し
た。この例に限らず、スポンジゴムの肉厚を変化させた
りして表面硬度を変更させてもよい。

【００４３】オイル供給ローラとクリーニングローラの
ニップ巾が十分である場合を○：ＯＫ、部分的に不良で
ある場合を△、センター部が全く接触不良である場合を
×として評価した。その結果を表１に示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】表１に示すように、オイル供給ローラ表面
硬度Ｏｐ×クリーニングローラ表面硬度Ｃｐ≧３，５０
０の領域においてニップ部の接触不良が発生した。

【００４６】実施例２図１に示す装置において、オイル供給ローラ５０とクリ
ーニングローラ６０のいずれかの形状をセンター部が端
部よりも太っている正クラウン形状にして、比較例５と
同様にその表面硬度を種々変化させてニップ部の接触不
良を調べた。その結果を下記表２に示す。

【００４７】

【表２】

【００４８】

【表３】

【００４９】表２及び表３に示すように、オイル供給ロ
ーラの形状をセンター部が端部よりも太っている正クラ
ウン形状にした。センター部の外径は端部に比べて１％
〜０．１％大きくしたところ、ニップ部の接触不良はな
くなった。

【００５０】なお、スポンジゴムのオイル供給ローラを
正クラウン形状にするには、スポンジゴム形状を正クラ
ウン形状に加工後テフロンチューブを被覆するか、スト
レート形状のスポンジゴムの上に前述の最端部が三角形
のものか台形の耐熱紙を巻いた後テフロンチューブを被
覆してもよい。

【００５１】また、正クラウン形状については、２次曲
線である必要はなく、直線で山がたのもの、台形のもの
についても同様の効果が得られた。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、オイル供給ローラと、
そのオイル供給ローラをクリーニングするクリーニング
ローラのそのどちらかのローラを正クラウン形状とする
ことにより、ニップ部の接触不良をなくし、良好な耐オ
フセット性、クリーニング性を有し、画像汚れを発生し
ない定着装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る定着装置の一例を表す図

【図２】図１のクリーニングローラ５０を横から見た図

【図３】オイル供給ローラに巻回される耐熱紙の端部形
状の一例

【図４】オイル供給ローラに巻回される耐熱紙の端部形
状の他の一例

【図５】オイル供給ローラとクリーニングローラの配置
の一例

【図６】オイル供給ローラとクリーニングローラの配置
の他の一例

【図７】オイル供給ローラとクリーニングローラの配置
のさらに他の一例

【符号の説明】

１，４，８，１０…芯金２，５…弾性層３，６，１２…表面層７…現像剤像９…ゴム層１１…耐熱紙２０，３０…定着ローラ４０…記録紙５０…オイル供給ローラ６０…クリーニングローラ１００…定着装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録媒体上に担持された現像剤像を加熱
溶融することにより、被転写材に前記現像剤像を定着す
る定着手段と、前記定着手段に当接して設けられたオイル供給ローラ
と、該オイル供給ローラ上に設けられたクリーニングローラ
とを具備し、前記オイル供給ローラ及びクリーニングローラいずれか
一方が正クラウン形状を有することを特徴とする定着装
置。
【請求項２】記録媒体上に担持された現像剤像を加熱
溶融することにより、被転写材に前記現像剤像を定着す
る定着手段と、前記定着手段に当接して設けられたオイル供給ローラ
と、該オイル供給ローラ上に設けられたクリーニングローラ
とを具備し、前記オイル供給ローラのアスカーＣ表面硬度Ｏｐと、前
記クリーニングローラのアスカーＣ表面硬度Ｃｐとの積
が３，５００以上であるとき、前記オイル供給ローラ及
びクリーニングローラいずれか一方が正クラウン形状を
有することを特徴とする定着装置。
【請求項３】前記正クラウン形状は、そのクラウン量
が０．１〜１％であることを特徴とする請求項１または
２に記載の定着装置。
【請求項４】前記オイル供給ローラは、芯金と、該芯
金上に巻回された耐熱紙と、耐熱紙上に設けられた被覆
層とを具備することを特徴とする請求項１〜３のいずれ
か１項に記載の定着装置。