JP2001282022A

JP2001282022A - 定着装置

Info

Publication number: JP2001282022A
Application number: JP2001010261A
Authority: JP
Inventors: Yasunari Obara; 泰成小原; Takayasu Yunamochi; 貴康弓納持; Hiroshi Kataoka; 洋片岡; Takashi Narahara; 隆史楢原; Tomoyuki Makihira; 朋之牧平
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-01-25
Filing date: 2001-01-18
Publication date: 2001-10-12
Anticipated expiration: 2021-01-18
Also published as: US6438348B2; JP4478342B2; US20010026717A1

Abstract

(57)【要約】【課題】炭酸カルシウムを含有する紙等の記録材を第
一回転部材及び第二回転部材によるニップに通紙して
も、トナー等の第二回転部材上への蓄積を防止し安定し
た画像品質を得ることができ、上記第一回転部材及び上
記第二回転部材に対する上記記録材上の未定着像のオフ
セットを防止することができる定着装置を提供する。【解決手段】加圧ローラ２を加熱するヒータ３ｂとを
備え、加圧ローラ２は、中空円筒状の芯金２１と、芯金
２１の外周面を被覆するゴム弾性層２２と、１０ ⁶Ω以
下の表面抵抗をもちゴム弾性層２２の外周面を被覆する
導電フッ素樹脂層２３とを備え、ヒータ３によって加熱
される定着ローラ１に導電フッ素樹脂層２３の外周面を
圧接させ、未定着トナー像Ｔを担持する転写材Ｐを定着
ローラ１と導電フッ素樹脂層２３の外周面との間に通紙
して加圧及び加熱するよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式のプ
リンター、複写機等の画像形成装置に用いられる定着装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式のプリンター、複写
機等の画像形成装置に備えられる定着装置にあっては、
第一加熱手段によって内部から加熱される中空ローラ状
若しくは無端フィルム状の定着体たる熱定着手段と、該
熱定着手段に圧接する加圧体たる弾性加圧ローラとによ
りニップを形成し、未定着像たる未定着トナー像を担持
する紙等の記録材たる転写材をこのニップ部に通紙して
加圧及び加熱することにより、未定着トナー像を転写材
に定着させる定着装置が知られている。

【０００３】最近、かかる定着装置において、熱定着手
段及び弾性加圧ローラの表面に対する未定着トナー像の
オフセットを防止するため、熱定着手段及び弾性加圧ロ
ーラの表面に転写材上の未定着トナー像が転写材上に押
し付けられる向きに電位差を誘起させる構成が多く採用
されている。

【０００４】例えば、熱定着手段としてパイプ状の金属
ローラを使った熱ローラ定着方式においては、次のよう
な構成のものがある。

【０００５】定着体たる定着ローラの芯金にトナー（未
定着トナー像）と同極性のバイアス（ネガトナーであれ
ば、−１００Ｖ〜−２０００Ｖ）を印加して表面にトナ
ーを反発する電位を誘起させ、一方、加圧体たる弾性加
圧ローラは、表層フッ素樹脂チューブと弾性層に導電剤
を分散して中抵抗ローラ（表面抵抗１０⁷Ω〜１０
¹²Ω）とし、芯金にダイオードを接続することによっ
て、定着ローラとの電位差を維持するようにした装置が
ある。弾性加圧ローラの表面抵抗を１０⁷Ω〜１０¹²Ω
とするのは、表面抵抗が１０⁷Ωより小さいとフッ素樹
脂チューブの耐圧が問題となり、１０¹²Ωより大きいと
フッ素樹脂チューブがマイナスに帯電して、定着ローラ
との電位差がなくなりオフセットが発生するためであ
る。

【０００６】又、定着ローラ芯金を接地し、弾性加圧ロ
ーラの表面抵抗を１０⁶Ω以下に低抵抗化して、電圧の
小さいバイアス（ネガトナーであれば、＋１００Ｖ〜＋
５００Ｖ）を印加したブラシ等の電極を加圧ローラ表面
に接触させて電位差を維持するようにした装置がある。
加圧ローラの表面抵抗が１０⁶Ωより大きいと、ローラ
表面に電位を誘起できず、やはりオフセットが発生する
ためである。

【０００７】前者の場合も後者の場合も、定着ローラ表
面と加圧ローラ表面の電位差は、低温・低湿環境下での
オフセットが発生しないように設定されるのが普通であ
る。

【０００８】このようにトナーを転写材に押し付ける向
きに電位差を誘起させることで、従来のように熱定着手
段の表面へシリコンオイル等の離型剤を塗布したり、或
いは、熱定着手段や加圧ローラへクリーニング部材を当
接させなくてもよくなった。その結果、オイル漏れ等事
故が発生することもなく、又、ユーザーがクリーニング
部材を定期的に交換するといった手間も省けるようにな
った。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】近年、画像形成装置に
使われる転写材として、紙の保存性の問題から中性紙が
使われるようになり、中性紙に使われる添加剤として紙
の漂白による環境問題から、塩素を用いた漂白ではなく
炭酸カルシウム（ＣａＣｏ₃）が使われることが多くな
っている。炭酸カルシウム（ＣａＣｏ₃）は、白色度が
高く、安価であるため、転写材に最大２５％まで含まれ
る場合がある。

【００１０】ところが、炭酸カルシウム（ＣａＣｏ₃）
を含んだ転写材（以下、炭酸カルシウム含有紙という）
を前記従来の定着装置を備えた画像形成装置に使用する
と、次のような問題が発生する。

【００１１】前記従来の定着装置に炭酸カルシウム含有
紙を給紙すると、転写材は搬送路の金属やプラスチック
部材と摺擦し紙粉を発生させる。炭酸カルシウム及び炭
酸カルシウムを含んだ紙粉は、金属やプラスチックとの
摩擦により容易にプラスに帯電するため、マイナスに帯
電したトナーのオフセットを防止する目的で定着装置に
印加したバイアスの作用により、炭酸カルシウムを含ん
だ紙粉は逆に定着ローラに吸着してしまう。

【００１２】その結果、定着ローラ芯金にトナーと同極
性のバイアスを印加してオフセットを防止するようにし
た定着装置では、次のような問題点があった。

【００１３】炭酸カルシウムを含んだ紙粉により画像印
字面側の定着ローラの表面電位が打ち消され、マイナス
に帯電したトナーが定着ローラにオフセットし、このオ
フセットしたトナーが炭酸カルシウムを含んだ紙粉とと
もに、紙間（プリントと次のプリント間の紙がニップ部
に無い状態）において少しずつ加圧ローラ上に転移・蓄
積する「加圧ローラトナー付着」問題が発生する。加圧
ローラ上にくるトナー量は微量であるが、炭酸カルシウ
ム（ＣａＣｏ₃）を含んだ転写材を低温・低湿環境下で
数千〜数万枚通紙するとフレーク状に成長し、転写材の
画像裏面や表面に現れ、画像品質を損なう。

【００１４】更に、加圧ローラの表層フッ素樹脂チュー
ブとして、表面抵抗が１０⁷Ω〜１０¹²Ωの中抵抗チュ
ーブを使用すると、通紙枚数が増えるにつれ表面抵抗が
上がりマイナスに帯電するため、定着ローラとの電位差
がなくなりオフセットが発生する。特に、炭酸カルシウ
ム含有紙は、比較的高抵抗であるため、加圧ローラ表面
をマイナスに強く帯電させやすい。

【００１５】又、定着ローラ芯金を接地し、加圧ローラ
の表面抵抗を１０⁶Ω以下に低抵抗化して、加圧ローラ
表面にトナーと逆極性の電圧の小さいバイアスを印加し
てオフセットを防止するようにした定着装置において
は、次のような問題点があった。

【００１６】加圧ローラの表面フッ素樹脂層のカーボン
含有量を増やしたため、ローラ表面の離型性が悪くな
り、低温・低湿環境下で炭酸カルシウム含有紙を数千〜
数万枚通紙すると「加圧ローラトナー付着」問題が発生
し、画像品質を損なう。

【００１７】更に、定着ローラ表面のフッ素樹脂チュー
ブは、厚さがせいぜい２０μｍ〜５０μｍと薄いため耐
圧が低く、チューブに穴が空くと電流が集中して流れ、
そのジュール熱によりトナーが溶けて、加圧ローラ上に
筋状にトナーが付着してしまう。そのため、高い電圧を
印加できないという欠点があった。

【００１８】このように、加圧ローラの表面フッ素樹脂
層にカーボンや金属粉等の導電剤を分散し低抵抗化すれ
ば、表面電位が安定しオフセットの発生を防止できる
が、ローラ表面の離型性が悪くなるため、炭酸カルシウ
ム含有紙を通紙すると「加圧ローラトナー付着」問題が
発生してしまうというジレンマに陥る。現段階では、加
圧ローラ表面の低抵抗化と十分な表面離型性を満足でき
る導電性離型層を作るのは難しい。

【００１９】そこで、本発明は、炭酸カルシウムを含有
する紙等の記録材を第一回転部材及び第二回転部材によ
るニップに通紙しても、トナー等の第二回転部材上への
蓄積を防止し安定した画像品質を得ることができ、前記
第一回転部材及び前記第二回転部材に対する前記記録材
上の未定着像のオフセットを防止することができる定着
装置の提供を目的とする。

【００２０】

【問題を解決するための手段】前記目的を解決する本発
明は、互互いに圧接してニップを形成する第一回転部材
及び第二回転部材と、前記第一回転部材を加熱する第一
加熱手段と、第一回転部材と第二回転部材の間に電位差
が生じるように電圧を印加する電圧印加手段と、を有
し、未定着像が前記第一回転部材と接するように前記ニ
ップで未定着像を担持した記録材を挟持搬送し、未定着
像を記録材上に定着する定着装置において、前記第二回
転部材は表面に導電性離型層を有し、前記第二回転部材
を加熱する第二加熱手段を有することを特徴とするもの
である。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に関し
て、添付図面に基づき説明する。

【００２２】（第一の実施形態）先ず、本発明の第一の
実施形態について説明する。

【００２３】本実施形態では、本発明を画像形成装置の
一例たるレーザービームプリンタに適用している。

【００２４】最初に、本実施形態にかかる画像形成装置
本体の概要を説明する。

【００２５】図１は、本実施形態におけるレーザービー
ムプリンターの概略構成を示す図である。

【００２６】かかるレーザービームプリンタは、画像情
報に応じて発信されるレーザー光を、照射及び走査する
光学手段と走査手段を有したスキャナユニット１０１
と、主たる画像形成手段を内蔵するプロセスカートリッ
ジ１１０とを備えている。

【００２７】プロセスカートリッジ１１０は、像保持部
材の感光ドラム１０３、半導電性のゴムからなるローラ
帯電器１０４、トナー１０６を感光ドラム１０３上に現
像する現像装置１０５、及び廃トナーを感光ドラム１０
３上から除去するクリーナ１０８等から構成されてい
る。

【００２８】このプロセスカートリッジ１１０内の感光
ドラム１０３は、矢印の方向に回転しており、ローラ帯
電器１０４により、その表面を一様に帯電された後、ス
キャナユニット１０１で発信されたレーザー光を、ミラ
ー１０２を介して照射されることにより、その表面上に
静電潜像が形成されるようになっている。

【００２９】そして、この静電潜像は、現像装置１０５
によりトナーが供給され、トナー像として可視像化され
る。

【００３０】一方、給紙カセット１１２内の記録材たる
転写材Ｐは、給紙ローラ１１３及び給紙ローラ１１３に
対向して設けられた分離パッド（図示せず）により、一
枚ずつ分離されて給送され、給紙された転写材Ｐは、上
下のガイド１１３ａに沿って、一対のレジストローラ１
１５に搬送される。レジストローラ１１５は、転写材Ｐ
が来るまで停止しており、これに転写材Ｐの先端が突き
当たることにより、転写材Ｐの斜行を補正する。次い
で、レジストローラ１１５は、前記感光ドラム１０３上
に形成された画像の先端と同期するように、転写材Ｐを
転写部へと搬送する。尚、このレジストローラ１１５の
近くに給紙センサー（図示せず）が設置されており、通
紙状態やジャム、転写材の長さを検知できる。

【００３１】上述したようにして転写部に搬送された転
写材Ｐは、転写ローラ１０７からトナーと逆極性の電荷
を転写材Ｐの裏側から与えられ、前記感光ドラム１０３
上に形成されたトナー像が前記転写材Ｐに転写される。
このトナー像を転写された転写材Ｐは、搬送ローラ１１
６ａ及び搬送ガイド１１６ｂにより定着装置１１７へ搬
送され、前記定着装置１１７は、転写材Ｐ上のトナー像
を熱及び圧力で、転写材Ｐ上に溶解、固着させることに
より記録画像とする。そして、画像定着後の転写材Ｐは
フラッパ（図示せず）により選択された各搬送ローラを
経て排出トレイ１１８に排出される。又、本実施形態に
使用するトナーは、反転現像系で使用されるネガトナー
である。本実施形態におけるプロセススピードは１００
ｍｍ／ｓｅｃである。

【００３２】次に、定着装置１１７の概要を図２を用い
て説明する。

【００３３】図２において、符号１は第一回転部材であ
る定着体たる定着ローラであり、アルミニウム製の芯金
１１の外周に厚さが５０μｍの電気的絶縁性離型層であ
るフッ素樹脂層１２を設けている。定着ローラ１内部に
は第一加熱手段としてのハロゲンヒータであるヒータ３
（６００Ｗ）があり、定着ローラ１を内部より加熱して
いる。必要に応じて、フッ素樹脂層１２と芯金１１の間
にシリコンゴム層を設けても良い。

【００３４】一方、符号２は加圧手段（図示せず）によ
って定着ローラ１に２０ｋｇｆで押圧され、ニップ部Ｎ
（５ｍｍ）を形成している第二回転部材である加圧体た
る加圧ローラである。加圧ローラ２はアルミニウム製の
芯金２１の外周に、耐熱性のあるシリコンゴムによるゴ
ム弾性層２２を、更に表面層としてその上に導電性離型
層である導電フッ素樹脂層２３が形成されている。加圧
ローラ２内部にも第二加熱手段としてのヒータ３ｂ（４
００Ｗ）があり、加圧ローラ２を内部より加熱してい
る。

【００３５】符号５ａ，５ｂは、それぞれ定着ローラ
１、加圧ローラ２の表面温度を検知するサーミスタであ
り、定着ローラ１、加圧ローラ２表面に所定の当接圧で
当接しており、プリント中に定着ローラ１、加圧ローラ
２表面の温度がそれぞれ一定となるようにヒータ３，３
ｂへの通電をオン・オフ（通電をオン・オフさせている
電気回路は不図示）している。クリーニング機構を有す
る定着装置では、サーミスタ５ａ，５ｂを転写材通紙域
内に設けることが可能であるが、図２のようにクリーニ
ング機構を持たない定着装置では、画像汚れを避けるた
め端部非通紙域に設けたほうが良い。ただし、加圧ロー
ラ２表面に当接するサーミスタ５ｂは非印字面側である
ので、通紙域内に設けても良い。

【００３６】未定着トナー像Ｔは、ニップ部Ｎにおいて
加熱及び加圧されることで、転写材Ｐ上に定着される。
このとき、定着ローラ１は、転写材Ｐの未定着トナー像
Ｔが担持された面と接する。

【００３７】符号４は入り口ガイドであり、未定着トナ
ー像が形成された転写材Ｐを安定して定着ニップに搬送
するガイドの役割を果たす。

【００３８】符号８は加圧ローラ表面への給電をおこな
うステンレス、アモルファス等の繊維を束ねた導電部材
たる導電ブラシであり、符号９は電源である。本実施形
態では、導電ブラシ８、電源９等により電圧印加手段が
構成されている。この電圧印加手段により、定着ニップ
に通紙されている転写材上のトナーが転写材上に引きつ
けられるよう定着ローラ１と加圧ローラ２との間に電位
差が形成されることとなる。

【００３９】この定着装置を定着ローラ１、加圧ローラ
２表面が所定の温度となるように加熱制御しながら、駆
動手段（図示せず）により回転させて、定着装置１１７
に送られてくる未定着画像を定着させる。

【００４０】ここで、定着装置１１７の電位設定につい
て説明する。

【００４１】未定着トナー像を紙に押し付ける電位設定
は、従来例でも説明したように、（１）定着ローラにト
ナーと同極性のバイアスを印加する、（２）加圧ローラ
にトナーと逆極性のバイアスを印加する方法があるが、
ネガトナーを使用した場合、前者はプラスに帯電した炭
酸カルシウム及び炭酸カルシウムを含んだ紙粉を逆に定
着ローラに引き付けてしまい、オフセットの発生、ロー
ラ表面の離型性の低下を起こしてしまう。又、定着ロー
ラ表面には、フッ素樹脂層、又はフッ素樹脂層と薄層の
シリコンゴム層があるので静電容量が小さく、電源によ
り芯金１１に供給した電位が表面に誘起されにくい。

【００４２】従って、定着ローラ１の芯金１１は表面電
位を０Ｖとするため接地し、加圧ローラ２にトナーと逆
極性のバイアスを印加したほうが好ましい。

【００４３】次に、加圧ローラ２について詳細に説明す
る。

【００４４】先ず、芯金２１は内部のヒータの熱を効率
よく吸収させるため、芯金２１内部を黒色塗装した厚さ
１ｍｍ〜５ｍｍのアルミニウム、ステンレス、鉄からな
るパイプ芯金である。厚さが１ｍｍより小さいと、１０
ｋｇｆ〜数１０ｋｇｆの加圧力に耐えられず、５ｍｍよ
り厚いと加圧ローラの熱容量が大きくなり、加圧ローラ
表面の温度上昇が遅くなるためである。

【００４５】又、ゴム弾性層２２は厚さ２ｍｍ〜５ｍｍ
のＬＴＶ、ＨＴＶシリコンゴムである。厚さが２ｍｍよ
り小さいと、１０ｋｇｆ〜数１０ｋｇｆの加圧力では定
着ローラ１とのニップを確保するのが難しく、５ｍｍよ
り厚いと熱伝導が極端に悪化するためである。

【００４６】本実施形態では厚さ２ｍｍのアルミニウム
芯金上に厚さ３ｍｍのＨＴＶシリコンゴムを被覆した。

【００４７】加圧ローラ２表面の導電フッ素樹脂層２３
は、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＰＴＦＥといったフッ素樹脂に導
電剤であるカーボンを分散させた樹脂をコーティングす
るか、あるいはチューブに加工して被覆するものが考え
られるが、カーボン分散の均一性、耐久性からチューブ
が好ましい。特に、加圧力が強かったり、分離爪を当接
させる場合はチューブのほうが耐久性があるので良い。
フッ素樹脂チューブはカーボンを均一に分散し、表面抵
抗が１０⁶Ω以下、好ましくは１０⁵Ω以下の導電チュー
ブとすることが好ましい。なぜなら、表面抵抗が１０⁶
Ω以下であれば、図２のように加圧ローラ表面から給電
をおこなっても印加バイアスが誘起されるが、表面抵抗
が１０⁷Ω以上ではバイアスが表面に現れず、定着ロー
ラとの電位差が保てないためオフセットが発生するため
である。

【００４８】本実施形態では、ＰＦＡ樹脂にカーボン１
５重量％を含有させ、表面抵抗が１０⁵Ωとなる導電Ｐ
ＦＡチューブを用いた。

【００４９】これら、芯金２１とゴム弾性層２２、ゴム
弾性層２２と導電フッ素樹脂層２３とをそれぞれプライ
マにより接着し、Ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度５０°〜７０°の
加圧ローラを得ることができる。

【００５０】加圧ローラ２の製造方法は、例えば、あら
かじめ外径に合わせた金型内にプライマを塗布した芯金
２１をセットし、シリコンゴムを注入し、加硫、研磨し
たあと、プライマを塗って、導電ＰＦＡチューブを被覆
させるか、若しくは、あらかじめ金型内に、芯金２１と
導電ＰＦＡチューブをセットして、芯金２１と導電ＰＦ
Ａチューブの間にシリコンゴムを注入し、加硫・接着し
て一体成形すればよい。

【００５１】この加圧ローラ２をプリント中に内部のヒ
ータ３ｂにより加熱することで離型性が悪い導電ＰＦＡ
チューブを使用しても、炭酸カルシウム（ＣａＣｏ₃）
を含んだ紙による「加圧ローラトナー付着」を防止する
ことができる。その理由は、加圧ローラ２を内部から加
熱することで加圧ローラ２に転移してくるトナーの粘性
を下げると同時に、トナー中に含まれるワックスによる
離型効果を加圧ローラ２との界面で発揮できるからであ
る。従って、加圧ローラ２に転移してくるトナーは蓄積
する前に次の紙によってクリーニングすることができ
る。これは、加圧ローラ２に転移してくる微量なトナー
で起こるため、定着画像では見えず画像品質を損なうも
のではない。

【００５２】実際に、この定着装置１１７を使って、１
５℃／１０％ＲＨの環境下で炭酸カルシウム（ＣａＣｏ
₃）を１５％含んだ紙を連続通紙し、オフセット画像と
「加圧ローラトナー付着」を評価した。

【００５３】

【表１】表１は、加圧ローラ表面抵抗の異なる４種のローラを用
いて、炭酸カルシウム含有紙を５０００枚通紙する前後
の加圧ローラ表面電位とオフセットの発生状況を示した
表である。

【００５４】表面抵抗が１０¹²Ω、１０⁷Ωのローラは
表面に電位が現れず、炭酸カルシウム含有紙を通紙した
あとにはっきりしたオフセットが発生したが、表面抵抗
が１０⁶Ω以下のローラでは、炭酸カルシウム含有紙を
通紙したあとも表面電位が一定に保たれ、オフセットも
見られなかった。

【００５５】

【表２】表２は、本実施形態で説明した表面抵抗が１０⁵Ωの加
圧ローラを使って、加圧ローラ２に当接したサーミスタ
５ｂの設定温度を変えて、炭酸カルシウム含有紙を連続
通紙したときのトナー付着状態を示した表である。加圧
ローラの加熱のためのヒータ（以下、加圧側ヒータとい
う）の点灯ｄｕｔｙ（％）とは、０％のとき加圧側ヒー
タは点灯せず、１００％のとき加圧側ヒータは全点灯す
ることを意味する。又、加圧ローラ温度とは、連続５０
０枚通紙後の通紙域内の加圧ローラ表面温度である。

【００５６】表２に示すように、加圧ローラ２内部のヒ
ータ３ｂが点灯しないと、加圧ローラ２上にトナー付着
が２５００枚から発生し、５０００枚から紙面上にフレ
ーク状のトナー塊が発生したが、加圧ローラ内部のヒー
タ３ｂを点灯させると、ヒータ点灯率が２０％でも、紙
面に画像品位を低下させるような画像は発生しなかっ
た。加圧ローラ内部のヒータはスタンパイ中に点灯させ
ても良いが、紙によるクリーニングを確実におこなうた
めには、プリント中に加熱し、トナーの可塑効果・離型
効果を高めたほうが良い。もちろん、定着性も向上す
る。

【００５７】図２では加圧ローラ表面へ給電をおこなう
場合を示したが、給電方法はこれに限定されるものでは
ない。例えば、ゴム弾性層２２として、体積固有抵抗が
１０ ³Ω・ｃｍ〜１０⁵Ω・ｃｍの導電シリコンゴムを使
用し、芯金に接点を設けて、接点からバイアスを印加す
るように構成してもよい。

【００５８】（第二の実施形態）次に、本発明の第二の
実施形態について説明する。尚、第一の実施形態と同様
の構成に関しては、同一符号を付し、その説明を省略す
る。

【００５９】本実施形態では、Ａ３サイズまで出力でき
るプロセススピード２００ｍｍ／ｓの高速レーザービー
ムプリンターに本発明を適用した例を、図３を用いて詳
細に説明する。

【００６０】商用電源を利用した画像形成装置におい
て、ヒータに使用可能な電力は１２００Ｗ程度が限界で
ある。本例のような高速レーザービームプリンターで
は、必然的に紙による消費電力が増えるため、定着ロー
ラ加熱に必要な電力が増え、加圧ローラを加熱する余剰
電力が不足する（最大点灯ｄｕｔｙが減少する）。又、
高速であるため加圧ローラ表面の温度低下が著しく、低
温・低湿環境下での「加圧ローラトナー付着」問題が発
生しやすい。本実施形態では、定着ローラ内部のヒータ
を２本に分割し、紙サイズに応じてヒータを点灯するこ
とで定着ローラの加熱を最小限に抑え、加圧ローラの加
熱をおこなうことを特徴とする。

【００６１】図３において、定着ローラ１は厚さ２ｍｍ
のアルミニウム製の芯金１１の外周に厚さ３００μｍの
ＬＴＶシリコンゴム層１３、その上に厚さ３０μｍのＰ
ＦＡ樹脂チューブによるフッ素樹脂層（電気的絶縁離型
層）１２を被覆した外径φ４５のローラを使用する。定
着ローラ１内部には図４に示すように、第一加熱手段の
定着体用ヒータとして、ローラの軸線方向中央部を主に
加熱するメインヒータ３ａ（６００Ｗ）と、ローラの軸
線方向端部を主に加熱するサブヒータ３ｃ（４００Ｗ）
との２本のハロゲンヒータを備え、ローラ端部に配置し
たサーミスタ５ａにより１９０℃で温調する。フッ素樹
脂層１２の下に電気的絶縁層である薄層のシリコンゴム
層１３を形成しているので、表面が粗い紙でも良好な定
着性が得られる。芯金１１は接地されている。

【００６２】加圧ローラ２は、厚さ３ｍｍのアルミニウ
ム製の芯金２１の外周に厚さ４ｍｍのシリコンゴムによ
るゴム弾性層２２、その上に厚さ５０μｍの導電ＰＦＡ
チューブによる導電フッ素樹脂層２３を被覆した外径φ
３０、硬度６０°のローラを使用する。

【００６３】加圧ローラ２の導電フッ素樹脂層２３は、
ＰＦＡ樹脂にカーボンを１５重量％含有させ、表面抵抗
が１０⁵Ωとなるように成形した。加圧ローラ２内部に
は加圧ローラ２の軸線方向における配熱分布がほぼフラ
ットなヒータ３ｂ（４００Ｗ）を備え、通紙域内に当接
したサーミスタ５ｂにより加圧ローラ温度が１２０℃を
目標に加熱し、温度が低下するのを防止する。この加圧
ローラ２を定着ローラ１に対して３０ｋｇｆの圧力で加
圧し、ニップ６ｍｍを得るように構成した。

【００６４】加圧ローラ２の導電フッ素樹脂層２３に
は、アモルファスの導電ブラシ８を端部非通紙域で当接
し、電源９により＋１ｋＶの直流バイアスを印加する。
定着ローラ１がフッ素樹脂層１２の下に薄層のシリコン
ゴム層１３を形成しているので、フッ素樹脂層１２に穴
が空いてもバイアスがリークすることはない。これによ
り定着ローラ１表面が０Ｖ、加圧ローラ２表面が＋１ｋ
Ｖの電位を安定して給電できる。

【００６５】加熱源としての３本のハロゲンヒータは、
図５のようにメインヒータ３ａを駆動する駆動回路６１
と、サブヒータ３ｃ、ヒータ３ｂを駆動する駆動回路６
２の独立した２つの駆動回路により通電される。サブヒ
ータ３ｃ、ヒータ３ｂにはそれぞれスイッチング素子６
３、スイッチング素子６４が接続され、サブヒータ３
ｃ、ヒータ３ｂを選択的に切り替えて温調をおこなう。
尚、図５において、符号６５は駆動回路６１，６２に９
０Ｖ〜１２０Ｖ（或いは２００Ｖ〜２３０Ｖ）の交流電
圧を供給する低圧電源であり、６６はコンセントであ
る。

【００６６】図６に、Ａ４横サイズの紙を連続プリント
したときの各ヒータの点灯制御を示す。

【００６７】先ず、定着ローラを温めるメインヒータ、
サブヒータの制御は、制御ユニット（図６では１秒）内
におけるメインヒータとサブヒータの点灯比率を５０％
と一律にすることで定着ローラ１長手方向の温度分布を
一定に保ち、制御ユニット内の点灯ｄｕｔｙをサーミス
タ検知温度を参照して変化させることで、定着ローラ１
の温度を１９０℃に保つように制御する。

【００６８】一方、加圧ローラ２を温めるためのヒータ
３ｂの制御は、サブヒータ３ｃがＯｆｆのときに加圧ロ
ーラ２のサーミスタ検知温度が目標温度以下であればヒ
ータ３ｂを点灯させ、目標温度以上であれば点灯させな
いようにする。

【００６９】このように駆動回路一つにより、定着ロー
ラ内の２本を交互通電させず、定着ローラ内のヒータ１
本と加圧ローラ内のヒータを交互通電させる理由は、ス
イッチング素子６３，６４の切り替え時間による電力損
失を回避できるためである。

【００７０】この定着装置を使って、１５℃／１０％Ｒ
Ｈ環境下で炭酸カルシウム（ＣａＣｏ₃）を１５％含ん
だ紙を連続通紙し、オフセット画像と「加圧ローラトナ
ー付着」を評価した。１０万枚通紙してもオフセットは
良好であり、加圧ローラ上のトナー付着も発生しなかっ
た。そのときの加圧側ヒータ点灯ｄｕｔｙは３０％であ
った。又、紙サイズ違いによる加圧側ヒータの最大点灯
ｄｕｔｙを定着ヒータを１０００Ｗｌ本を使った場合と
比較した例を表３に示す。

【００７１】

【表３】表３は、定着ヒータを１本から２本に分割することで、
加圧側ヒータの最大点灯ｄｕｔｙが増加し、加圧ローラ
を加熱する熱量を増加でき、第一の実施形態に比べ電力
を有効に加圧ローラ側に分配できることを示している。
特に、小サイズ紙を通紙した場合には、定着ローラ両端
部を加熱するサブヒータ３ｃの点灯率を減らせるため加
圧ローラを十分加熱することができる。

【００７２】（第三の実施形態）次に、本発明の第三の
実施形態について説明する。尚、第一の実施形態と同様
の構成に関しては、同一符号を付し、その説明を省略す
る。

【００７３】本実施形態では、本発明を定着フィルムを
使用したプロセススピード１００ｍｍ／ｓのレーザービ
ームプリンターに適用したした場合について説明する。

【００７４】図７に本実施形態にかかる定着装置の概要
を示す。

【００７５】図７において、符号５０はエンドレスベル
ト状の耐熱性フィルム（定着フィルム）であり、半円弧
状のフィルムガイド部材（ステイ）５３に対して、周長
に余裕を持たせた形で覆っている。定着フィルム５０
は、熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させ
るために、膜厚を１００μｍ以下、好ましくは２０〜６
０μｍであり、耐熱・強度・耐久性に優れたポリイミド
・ポリアミド・ＰＥＥＫ・ＰＥＳ等の単層フィルム、あ
るいは前述の単層フィルムにＰＴＦＥ・ＰＦＡ・ＦＥＰ
等の離型層をコーティングした複合層フィルムである。

【００７６】符号５１は、φ２５の加圧体たる加圧ロー
ラであり、鉄・アルミ等の芯金パイプ５１ａ上にシリコ
ーンゴム（厚さ３ｍｍ）からなるゴム弾性層５１ｂ、更
に表層に表面抵抗が１０⁵Ωの導電ＰＦＡチューブによ
る導電フッ素樹脂層５１ｃを形成しており、駆動手段
（図示せず）により回転する。そして、内部に第二加熱
手段としての２００Ｗのハロゲンヒータである加熱体５
２ｂを備え、プリント中に加圧ローラを加熱する。

【００７７】５４は、ニップ部Ｎに転写材Ｐをスムーズ
に導くためのガイド部材である。

【００７８】図４において、定着フィルム５０は、加圧
ローラ５１の回転により、矢印で示した方向に加熱体５
２の面に密着して、この加熱体面を摺動しながら、所定
の速度で回転する。この所定の速度とは、未定着トナー
像Ｔを担持した転写材Ｐの搬送速度と略同一速度であ
る。

【００７９】加熱体５２は、電力供給により発熱する加
熱源としての通電発熱体５２ａを含み、この通電発熱体
５２ａの発熱によりニップ部を加熱する。

【００８０】加熱体５２の通電発熱体５２ａを含む面の
通紙域内には、サーミスタ（図示せず）があり加熱体５
２の温度を検知する。

【００８１】未定着トナー像Ｔを担持した転写材Ｐは、
ニップ部Ｎに搬送され、転写材と定着フィルムは密着し
て、ニップ部Ｎを通過していく。

【００８２】８は、加圧ローラ表面への＋３００Ｖの給
電をおこなうアモルファスのブラシである。

【００８３】従来、この方式の定着装置は、通電発熱体
５２ａと定着フィルム５０が近接しているために、定着
フィルム５０にバイアス電圧を印加するのが難しかった
が、本実施形態では加圧ローラ表面から給電するため、
定着フィルムとの電位差を安定して設定できるようにな
り、オフセットを防止できた。

【００８４】又、定着フィルム５０の表面をクリーニン
グするのは構造上難しいので、クリーニング部材を当接
させないのが一般的である。更に、構成上、あまり加圧
力を大きくできないので、トナーとして定着性に有利な
シャープメルトトナーを使用しているが、そのため、加
圧ローラ上へのトナー付着も発生しやすかった。

【００８５】本実施形態では、プリントが開始され、加
圧ローラが回転し始めると同時に、加熱体５２，５２ｂ
が通電されニップ部Ｎ及び加圧ローラを加熱する。加熱
体５２ｂの通電制御は、加熱体５２に設けられたサーミ
スタにより、プリント前の加圧ローラ温度を検知し、加
圧ローラ表面温度を予測して制御すれば良い。

【００８６】従来、低温・低湿環境下で炭酸カルシウム
（ＣａＣｏ₃）を１５％含んだ紙を連続通紙すると２５
００枚から「加圧ローラトナー付着」が発生していた
が、本実施形態のように加圧ローラの電位を安定させ、
内部から加熱した定着装置では、全く発生しなくなっ
た。

【００８７】更に、加圧ローラの温度を従来に比べ高く
設定できるので、立ち上げ時間、ファーストプリントタ
イムが短縮でき、この定着装置の特徴であるクイックス
タート性が高まった。

【００８８】尚、本発明は、上述の実施形態に何ら限定
されるものではなく、本発明の技術思想内であらゆる変
形が可能である。

【００８９】

【発明の効果】以上説明したように、本出願にかかる発
明によれば、第二回転部材の表面抵抗の適正化が図られ
第二回転部材の表面電位が安定し、第二加熱手段が第二
回転部材を加熱し第二回転部材の未定着像に対する離型
性が向上するので、炭酸カルシウムを含有する紙等の記
録材を第一回転部材及び第二回転部材によるニップに通
紙しても、トナー等の第二回転部材上への蓄積を防止し
安定した画像品質を得ることができ、第一回転部材及び
第二回転部材に対する記録材上の未定着像のオフセット
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態にかかる画像形成装置
の概略構成を示す断面図である。

【図２】本発明の第一の実施形態にかかる定着装置の概
略構成を示す断面図である。

【図３】本発明の第二の実施形態にかかる定着装置の概
略構成を示す断面図である。

【図４】本発明の第二の実施形態にかかる定着装置に備
えられた定着体用ヒータの配光分布を示す図である。

【図５】本発明の第二の実施形態にかかる定着装置のヒ
ータ駆動回路の概要を説明するための図である。

【図６】本発明の第二の実施形態にかかる定着装置のヒ
ータ制御を説明した図である。

【図７】本発明の第三の実施形態にかかる定着装置の概
略構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１定着ローラ（定着体）２加圧ローラ（加圧体）３ヒータ（第一加熱手段）３ａメインヒータ（第一加熱手段，定着体用ヒータ）３ｂヒータ（第二加熱手段，加圧体用ヒータ）３ｃサブヒータ（第一加熱手段，定着体用ヒータ）８導電ブラシ９電源２１芯金（金属製軸部材）２２ゴム弾性層２３導電フッ素樹脂層（導電性離型層）５０定着フィルム（第一回転部材）５１加圧ローラ（第二回転部材）５２加熱体（第一加熱手段）５２ｂ加熱体（第二加熱手段）６２駆動回路１１７定着装置Ｎニップ部（ニップ）Ｐ転写材（記録材）Ｔ未定着トナー像（未定着像）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者片岡洋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 (72)発明者楢原隆史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 (72)発明者牧平朋之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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに圧接してニップを形成する第一回
転部材及び第二回転部材と、前記第一回転部材を加熱す
る第一加熱手段と、第一回転部材と第二回転部材の間に
電位差が生じるように電圧を印加する電圧印加手段と、
を有し、未定着像が前記第一回転部材と接するように前
記ニップで未定着像を担持した記録材を挟持搬送し、未
定着像を記録材上に定着する定着装置において、前記第
二回転部材は表面に導電性離型層を有し、前記第二回転
部材を加熱する第二加熱手段を有することを特徴とする
定着装置。
【請求項２】前記電圧印加手段は、前記第二回転部材
の表面に電圧を印加することとする請求項１に記載の定
着装置。
【請求項３】前記第二回転部材の導電性離型層は、導
電剤を含有するフッ素樹脂層であることとする請求項１
又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】前記第二回転部材の導電性離型層の表面
抵抗は、１０⁶Ω以下であることとする請求項１乃至請
求項３のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項５】前記第二回転部材は、導電性離型層の内
側に弾性層を有することとする請求項１乃至請求項４の
いずれか一項に記載の定着装置。