JP2002072752A

JP2002072752A - 定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置

Info

Publication number: JP2002072752A
Application number: JP2000265294A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Hara; 伸明原; Toshinori Nakayama; 敏則中山; Osamu Watanabe; 督渡辺
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-09-01
Filing date: 2000-09-01
Publication date: 2002-03-12
Also published as: US6564032B2; US20020051661A1

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、良好な定着性を確保しつつ、オイ
ルレス方式の定着装置における定着体の長寿命化、ウォ
ームアップタイムの短縮化を図ることができる。【解決手段】定着ローラ１は、剛性を有する芯金２１
上に離型層２２を設けて外周が形成されており、定着ロ
ーラ１及び加圧ローラ２の間の圧接力をＦ［Ｎ］、定着
ローラ１及び加圧ローラ２によるニップ部の面積をＳ
［ｍ²］としたときに、１０．０×１０⁵≧Ｆ／Ｓ≧２．
０×１０⁵の関係を満たす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の複
写機、プリンター及びファクシミリ等の画像形成装置に
備えられた定着装置及びこの定着装置を備える画像形成
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子写真方式のカラー複写機
等の画像形成装置にあっては、製品開発が活発に行われ
ている。かかる画像形成装置に使われるトナーとして
は、混色性及びＯＨＴの透過性を高めるために、モノク
ロトナーに比べ、低融点、低溶融粘度の材料で形成した
非磁性トナーが用いられている。

【０００３】このため、記録材たる用紙上に形成された
カラートナー像の定着時に、トナーが定着装置の定着体
たる定着ローラ表面に融着する、所謂オフセットが発生
しやすい傾向にある。このため、カラー複写機等の画像
形成装置に備えられる定着装置においては、離型剤とし
て耐熱性のシリコンオイルを定着ローラ表面に塗布し、
トナーのオフセットを防止する方式が採用されている。

【０００４】一方、定着ローラは、多色重ねの画像に対
する追従性と定着性の向上のために適度な弾性を加える
ことが必要であり、ＨＴＶゴム等の弾性層上に、ＬＴ
Ｖ、ＲＴＶ等の維形性が高いシリコンゴムで表面層を形
成している。このシリコンゴムは、シリコンオイルと同
種の材料であるため両者の親和性が高く、オイルがゴム
表面だけでなく内部にも浸透して、高い離形性をもたら
し、オフセット防止効果を発揮する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
カラーの画像形成装置に備えられた定着装置には、次の
ような問題があった。

【０００６】定着装置の定着ローラには、直接オイルが
塗布されるが、定着ローラに圧接した下側の加圧ローラ
には、定着ローラからニップを介して間接的にオイルが
供給されるようになっている場合が多く、連続プリント
時にオイルを紙間でしか塗布できない。このため、加圧
ローラのオイル塗布が途絶えがちになりやすく加圧ロー
ラのオフセット防止が不利なため、加圧ローラに何らか
の原因でトナーがついて、紙の裏側が汚れてしまう等の
問題が発生する虞があった。

【０００７】加圧ローラのオフセットを防止するために
は、加圧ローラにもオイルを直接塗布すればよいが、そ
のための塗布機構を必要とすることから、装置が大型
化、複雑化する問題がある。

【０００８】定着ローラに塗布するオイル量を多めにす
ることも考えられるが、用紙のオイル染みが発生しやす
く、画像の品質、定着の信頼性等が低下する。又、定着
ローラのオイルによる膨潤でローラ径の変化やゴムの剥
れが生じやすくなり、これを防止するためにはオイルバ
リヤーの働きを持たせた中間層を必要とする等、定着ロ
ーラの構成が複雑化し、コストアップする。

【０００９】通紙中に加圧ローラ表面のオイル付着量を
確保できるように、加圧ローラへのクリーニングブレー
ドの侵入量を小さくする等により、クリーニングブレー
ドの当接圧をゆるく設定すると、今度はオイルの擦り抜
けが起こりやすくなり、同様に、用紙へのオイル染みが
発生する虞がある。

【００１０】そこで、用紙上に形成されたカラートナー
像を定着可能なオイルレス方式の定着装置を実現させる
ために、パラフィン若しくはポレオレフインからなるワ
ックスを内包したタイプのトナーを用いることで、従来
のように定着ローラにシリコンオイルを塗布しない構成
でもカラー画像の良好な定着ができることが昨今わかっ
てきた。

【００１１】しかし、定着ローラに関しては、カラー画
像定着のための定着装置において、芯金の外周にシリコ
ンゴム又はフッ素ゴム等の弾性層を積層した所謂「ソフ
トローラ」が用いられている。これは、昨今において実
現されているオイルレス定着においても同様である。

【００１２】ソフトローラは１８０〜２００℃の高温で
使用されることでゴム被覆層の劣化が進み、芯金からゴ
ム層が剥がれ易くなったりし、弾性層を持たないハード
ローラと比べて耐久性に劣る。又、ゴムが劣化すること
ゴム硬度が変化し、定着ローラの性能が、初期と耐久後
で変わってしまう等の問題がある。又、複写機の立ち上
げの際に、定着ローラを室温から、トナーの定着可能温
度である１６０〜２００℃程度まで温める必要がある。
このローラを温めている間の時間を「ウォームアップタ
イム」と呼ぶが、この時間が短いほど、複写機利用者に
とっては、便利であることになる。しかし、カラーの定
着装置で用いられているソフトローラは、弾性層のある
分熱容量が大きくなり、ウォームアップタイムも長くな
ってしまうという不便さも、もちあわせている。

【００１３】そこで、本発明は、良好な定着性を確保し
つつ、オイルレス方式の定着装置における定着体の長寿
命化、ウォームアップタイムの短縮化を図ることができ
る定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置の提
供を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するために手段】本出願によれば、上記目
的は、互いに圧接しニップ部を形成する定着体及び加圧
体を有し、前記ニップ部でワックスを内包するトナーを
含有する未定着像を担持する記録材を挟持搬送し、未定
着像を記録材上に加熱定着させる定着装置において、前
記定着体は、基材と、前記基材上に設けられた表面離型
層とを有し、前記定着体及び前記加圧体の間の圧接力を
Ｆ［Ｎ］、前記定着体及び前記加圧体によるニップ部の
面積をＳ［ｍ²］としたとき、１０．０×１０⁵≧Ｆ／Ｓ
≧２．０×１０⁵の関係を満たすという第一の発明によ
って達成される。

【００１５】又、本出願によれば、上記目的は、第一の
発明において、前記定着体の離型層は、ポリテトラフル
オロチレン、又は、テトラフルオロ及びパーフルオロア
ルキルビニルエーテルの共重合体で形成されているとい
う第二の発明によっても達成される。

【００１６】更に、本出願によれば、上記目的は、第一
の発明又は第二の発明において、前記定着体の離型層
は、ポリテトラフルオロチレンと、テトラフルオロ及び
パーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体との混
合物で形成されているという第三の発明によっても達成
される。

【００１７】又、本出願によれば、上記目的は、第一の
発明乃至第三の発明のいずれかにおいて、励磁コイルを
有し、該励磁コイルに交流電流が印加されることによ
り、前記定着体に渦電流を発生させて該定着体を発熱さ
せるよう構成されているという第四の発明によっても達
成される。

【００１８】更に、本出願によれば、上記目的は、一連
の画像形成プロセスによって形成された画像を記録材に
記録する画像形成装置であって、第一の発明乃至第四の
発明のいずれかの定着装置を備えるという第五の発明に
よっても達成される。

【００１９】

【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。

【００２０】図１は、本発明にかかる画像形成装置の一
実施形態たるカラー画像形成装置の概略構成を示す断面
図である。本実施形態では、中間転写体を用いたカラー
画像形成装置を例に説明する。

【００２１】本実施形態にかかるカラー画像形成装置
は、像担持体として矢印方向に所定の周速度で回転駆動
される感光ドラム１０１を有し、この感光ドラム１０１
の周囲に１次帯電器１０２等の画像形成手段が配置され
ている。

【００２２】感光ドラム１０１は、１次帯電器１０２に
より所定の極性で所定の表面電位に一様に帯電され、露
光手段のレーザスキャナ（図示せず）によって画像情報
に応じて露光１０３されることにより、感光ドラム１０
１の表面に１色目の例えばマゼンタ成分色の静電潜像が
形成される。この潜像はマゼンタの現像器４１により現
像され、マゼンタトナー像として可視化される。現像方
式は、現像剤として非磁性トナーを用いた１成分非接触
方式であり、現像器４１の現像スリーブと感光ドラム１
０１との間に適当な現像バイアスを印加することによ
り、現像スリーブ上の非磁性トナーが感光ドラム１０１
に飛翔し、潜像に付着して現像する。

【００２３】中間転写体としての中間転写ローラ２０
が、感光ドラム１０１に適度な圧力を持って当接配置さ
れている。中間転写ローラ２０は、シリング状の芯金上
に中抵抗の電気抵抗（体積抵抗率が１０⁵〜１０¹¹Ωｃ
ｍ程度）を有する非発泡体或いは発泡体の弾性層を設け
てなっている。弾性層表面のトナーに対する離型性を向
上させるために、弾性層の表面にトナーとの離型性が良
好なＰＴＦＥ等のフッ素樹脂若しくはシリコーンゴムの
離型層を、チューブ若しくはコートにより形成されてい
る。

【００２４】感光ドラム１０１上のトナー像は、この中
間転写ローラ２０と感光ドラム１０１との間（１次転写
ニップＮ）に、転写バイアス電源６１により適当な転写
バイアスを印加することにより、中間転写ローラ２０の
表面上に転写される（１次転写）。

【００２５】１次転写が終了した中間転写ローラ２０
は、クリーニング装置１４により表面に残留した１次転
写残りのトナーが除去される。その後、２色目のシアン
トナー像（現像器４２により現像）、３色目のイエロー
トナー像（現像器４３）、４色目のブラックトナー像
（現像器４４）が同様な過程を経て感光ドラム１０１上
に形成され、中間転写ローラ２０上に重ね合わせて１次
転写され、これにより中間転写ローラ２０上に４色のト
ナー像の重ね合わせ像が形成される。

【００２６】中間転写ローラ２０の感光ドラム１０１と
は反対の側の位置に、２次転写ローラ２５が離接自在に
設置されている。２次転写ローラ２５は、芯金上に中抵
抗の弾性層を設けてなっている。

【００２７】この２次転写ローラ２５と中間転写ローラ
２０とのニップ間（２次転写ニップｎ）に、用紙カセッ
ト１０９から記録材である用紙１１が通紙される。バイ
アス電源を電源２９から電源２８に切換えて、中間転写
ローラ２０と２次転写ローラ２５との間に適当な転写バ
イアスを印加することにより、中間転写上の４色のトナ
ー像が一括して用紙１１上に転写される（２次転写）。
用紙１１は、用紙カセット１０９から給紙ローラ１１０
により搬送され、レジストローラ１１１及びその前後の
給紙ガイド１１２により、上記２次転写ニップに供給さ
れる。

【００２８】２次転写が終了した中間転写ローラ２０の
表面に残留した２次転写残りのトナーは、中間転写ロー
ラ２０と感光ドラム１０１との間にバイアス電源６２で
１次転写時と逆極性のバイアスを印加することにより、
感光ドラム１０１上へ戻され、最終的にクリーニング装
置１４により回収される。

【００２９】４色のトナー像が転写された用紙１１は、
ガイド１１３を経て定着装置１０に搬送され、定着体た
る定着ローラ１と加圧体たる加圧ローラ２との間の定着
ニップを通過して、上記トナー像の混色及び紙の繊維へ
の定着がなされ、排紙トレイへ排出される。

【００３０】次に、本発明に用いられるトナーについて
説明する。

【００３１】本発明において、１成分現像剤の非磁性ト
ナーとしてシャープメルトトナーを使用した。更にいえ
ば、このシャープメルトトナーは重合法で製造した重合
トナーで、溶融粘度と分子量がトナーの母体樹脂よりも
小さいワックス、パラフィン等の離型剤を内包してい
る。このような重合法によるシャープメルトトナーを使
用することにより、定着時に高いトナーの混色性を達成
するともに、トナーからの内包されたワックスの熱によ
る滲み出しにより高い離型性を得、定着のオイルレス化
を実現した。

【００３２】重合トナーの概略構成を図２に示す。

【００３３】重合トナーはその製法上、球形となる。重
合トナーは、コア９３、その上の樹脂層９２及びその上
の表層９１から構成されており、コア９３にはエステル
系ワックスが内蔵され、樹脂層９２はスチレンーブチル
アクリレート樹脂からなり、表層９１はスチレン−ポリ
エステル樹脂からなっている。この重合トナーの比重は
約１．０５である。重合トナーが３層構造となっている
理由は、コア９３にワックスを内包することにより、定
着工程でのオフセット防止効果を得、樹脂層の表層９１
を設けることにより、トナーの帯電効率の向上を図るた
めである。この重合トナーを使用するに際しては、摩擦
帯電電荷の安定化のためにオイル処理したシリカが外添
される。

【００３４】一般に、球形トナーの製造法としては、樹
脂、低軟化点物質（ワックス）からなる離型剤、着色
剤、荷電制御剤等を、加圧ニーダーやエクスクルーダー
又はメディア分散機を用いて均一に分散した後、機械的
又はジェット気流下でターゲットに衝突させ、所望のト
ナー粒径に微粉砕化した後、更に分級工程を経て粒度分
布をシャープにしてトナー化する所謂粉砕方法；特公昭
５６−１３９５４号公報等に記載のディスク又は多流体
ノズルを用いた溶融混合物を空気中に霧化し、球状トナ
ーを得る方法；特公昭３６−１０２３１号公報、特開昭
５９−５３８５６号公報及び特開昭５９−６１８４２号
公報に述べられている懸濁重合によりトナーを直接生成
する重合法；単量体は可溶で、得られる重合体は不溶な
水系有機溶剤を用いてトナーを直接生成する、ソープフ
リー重合法に代表される乳化重合法等が挙げられる。

【００３５】本実施形態においては、粒度分布がシャー
プで粒径４〜８μｍの緻粒子が比較的容易に得られる常
圧下、又は加圧下での懸濁重合法を用いてシャープメル
トトナーを製造した。モノマーにはスチレンとｎ−ブチ
ルアクリレートを用い、荷電制御剤にはサリチル酸金属
化合物を、極性レジンには飴和ポリエステルを用い、こ
れに着色剤を加え、重量平均粒径７μｍの着色懸濁粒
子、つまりシャープメルトトナーを得た。トナーの粒度
分布の制御や粒径の制御は、難水溶性の無機塩や保護コ
ロイド作用を有する分散剤の種類、添加量を変える方法
や、装置の機械的条件、例えばローラの周速、パス回
数、撹拌羽根の形状等の撹拌条件、容器形状、或いは水
溶液中での固形分濃度等を制御することにより実施で
き、本実施形態における所定のトナーを得ることができ
る。

【００３６】トナーに用いられる結着樹脂としては、一
般に使用されているスチレン−（メタ）アクリル共重合
体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ステレン−ブタ
ジエン共重合体を利用することができる。

【００３７】トナーを直接生成する重合法においては、
上記樹脂の単量体が好ましく用いられる。具体的には、
ｏ−、ｍ−又はｐ−メチルスチレン、ｍ−又はｐ−エチ
ルスチレン等のスチレン系単量体；（メタ）アクリル酸
メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル
酸プロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アク
リル酸オクチル、（メタ）アクリル酸ドデシル、（メ
タ）アクリル酸ステアリル、（メタ）アクリル酸ベヘニ
ル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）
アクリル酸ジメチルアミノエチル、（メタ）アクリル酸
ジエチルアミノエチル等の（メタ）アクリル酸エステル
系単量体；ブタジエン、イソプレン、シクロヘキセン、
（メタ）アクリロニトリル、アクリル酸アミド等のエス
テル系単量体が好ましく用いられる。

【００３８】これらの単量体は単独で用いるか、又は、
一般的には、「ポリマーハンドブック第２版ＩＩＩ、１
３９頁〜１９２頁（ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ
社）」に記載の理論ガラス転位温度（Ｔｇ）が４０〜７
５℃を示すように、単量体を適宜混合して用いる。単量
体混合物の理論ガラス転位温度が４０℃未満の場合に
は、トナーの保存安定性や耐久安定性の面で問題が生
じ、一方、７５℃を超える場合は、定着温度の上昇をも
たらし、特にフルカラートナーにあっては、各色トナー
の混色が不十分となって色の再現性に乏しく、更にトラ
ンスペアレント画像の透明性が著しく低下し、高画質の
カラー画像が得られない。

【００３９】結着樹脂の分子量は、ＧＰＣ（ゲル・パー
ミエーション・クロマトグラフィー）により測定する。
測定に際して、ソックスレー抽出器を用いてトナーを溶
剤のトルエンで２０時間抽出し、次いでロータリーエバ
ポレーターでトルエンを留去し、その残留物にエステル
系ワックスは溶解するが結着樹脂は溶解しない有機溶
剤、例えばクロロホルム等を加えて十分洗浄した後、残
留物をＴＨＦ（テトラヒドロフラン）に溶解し、次いで
ポア径０．３μｍの耐溶剤性メンブランフィルターで濾
過して試料（溶液）を調製する。ウォーターズ社製ＧＰ
Ｃ（モデル１５０Ｃ）に昭和電工製のカラムＡ−８０
１，８０２，８０３，８０４，８０５，８０６，８０７
を連結し、これに得られた試料溶液を注入して、標準ポ
リスチレン樹脂の検量線により結着樹脂の分子量を測定
し、分子量分布を求めた。

【００４０】結着樹脂の数平均分子量Ｍｎは５，０００
〜１，０００，０００、数平均分子量Ｍｎに対する重量
平均分子量Ｍｗの比Ｍｗ／Ｍｎは２、１００であること
が、本実施形態のトナーの結着樹脂に好ましい。ワック
スの分子量は結着樹脂の分子量より小さく、数平均分子
量で数千〜数万程度がよい。

【００４１】トナーに用いられる着色剤は次の通りであ
る。黒色着色剤は、カーボンブラック、磁性体が使用さ
れ、その他、イエロー、マゼンタ、シアンの着色剤を混
合して黒色に調製したものも使用される。

【００４２】イエロー着色剤は、縮合アゾ化合物、イオ
インドリノン化合物、アンスラキノン化合物、アゾ金属
錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物に代表される
化合物が用いられる。具体的には、Ｃ．Ｉ．ピグメント
イエロー１２，１３，１４，１５，１７，６２，７４，
８３，９３，９４，９５，９７，１０９，１１０，１１
１，１２０，１２７，１２８，１２９，１４７，１６
８，１７４，１７６，１８０，１８１，１９１等が好適
に用いられる。

【００４３】マゼンタ着色剤は、縮合アゾ化合物、ジケ
トピロロピロール化合物、アンスラキノン化合物、キナ
クリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化
合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合
物、ペリレン化合物が用いられる。具体的には、Ｃ．
Ｉ．ピグメントレッド２，３，５，６，７，２３，４
８；２，４８；３，４８；４，５７；１，８１；１，１
４４，１４６，１６６，１６９，１７７，１８４，１８
５，２０２，２２０，２２１，２５４が特に好ましい。

【００４４】シアン着色剤は、鋼フタロシアニン化合物
及びその誘導体、アンスラキノン化合物、塩基染料レー
キ化合物等が利用できる。Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー
１，７，１５，１５；１，１５；２，１５；３，１５；
４，６０，６２，６６等が特に好適に利用でさる。

【００４５】これらの着色剤は、単独又は混合して用い
られ、更には固溶体の状態で用いることができる。着色
剤は、色相角、彩度、明度、耐候性、トラペン透過性、
トナー中への分散性を考慮して選択される。着色剤の添
加量は、１００重量部の樹脂に対し１〜２０重量部であ
る。黒色着色剤として磁性体を用いた場合は、他の着色
剤と異なり、１００重量部の樹脂に対し４０〜１５０重
量部添加して用いられる。

【００４６】上記説明においては、イエロー、マゼン
タ、シアン、ブラックの４色ともが重合トナーである場
合を説明したが、例えば、イエロー、マゼンタ、シアン
の３色が重合トナーであり、ブラックは、粉砕法で作ら
れた１成分磁性現像剤を利用しても構わない。

【００４７】次に、本実施形態にかかる定着装置１０に
ついて説明する。

【００４８】定着装置は、定着体たる定着ローラ１と、
加圧体たる加圧ローラ２と、加熱手段（図示せず）とを
備えている。

【００４９】定着ローラ１は、外周が剛性を有する基材
たる芯金２１上に離型層２２を設けいて形成されてい
る。

【００５０】ここで、定着装置１０に備えられる定着ロ
ーラが表１に示す実施例１〜４の構成である場合につい
て、定着ローラが比較例１〜３の構成である場合と比較
して説明する。尚、それぞれの実施例及び比較例におけ
る定着装置の構成は、表１に示す定着ローラの構成に関
するもの以外同様である。

【００５１】

【表１】

【００５２】ここで、定着ローラは、３７５ｍｍの長さ
で、形状はストーレートのものを使用した。

【００５３】定着ローラの表層は、トナーの離形性が高
く、耐熱温度も２５０℃と高いＰＴＦＥコートやＰＦＡ
コートが用いられる。更に、本発明者らの検討で、定着
ローラの表面離型層に、紙上に保持されているトナーと
逆極性の転写電荷がリークすると、記録材とトナーとの
間の静電的吸引力が低下し、そのことによりトナーは定
着ローラ側に付着し、定着ローラの汚れが生じることが
わかった。そこで、定着ローラの耐電圧をあげること
で、このような定着ローラ汚れを防ぐことができる。そ
の有効な方法として、ＰＴＦＥにＰＦＡを配合するころ
が考えられる。一般にＰＴＦＥは、非粘着性、低摩擦特
性に優れ、高い連続使用耐熱温度を有するため、表面離
型層として用いられることが多い。しかし、ＰＴＦＥは
溶融粘度が高く、焼成時その膜にピンホールを生じやす
い。一方、ＰＦＡはＰＴＦＥに比べて融点も低く、その
溶融粘度も低いためＰＴＦＥにＰＦＡを配合することに
より、焼成後の膜のピンホールを抑えることができ、そ
の結果、膜の耐電圧をあげることがでさ、上述の定着ロ
ーラ汚れをより効果的に抑えることができるようにな
る。

【００５４】又、加圧ローラは、３１４ｍｍの長さで、
外形２０ｍｍの鉄の中実の芯金の外側に５ｍｍのシリコ
ーンゴムの弾性層を設け、その上に離型層として５０μ
ｍのＰＦＡチューブをかぶせたものを使用した。

【００５５】加熱源としては、特に断らない限り定着ロ
ーラの中に配置したハロゲンランプを使用した。

【００５６】又、それぞれの実施例又は比較例において
加圧ローラの硬度は適当な加圧力で適当な面圧の得られ
るものを使用した。ここで、面圧とは、（加圧力
「Ｎ」）／（ニップ面積［ｍ²］）で計算できる値であ
る。

【００５７】一般にカラーの定着装置においては、定着
ローラには適度な弾性が必要であると考えられており、
定着ローラには１ｍｍからそれ以上のシリコーンゴム層
が設けられてきた。それは、白黒の１色に比べてカラー
の画像は４色のトナーが紙に載っているために、紙上の
トナーの凹凸が大さく、この凹凸に定着ローラの表面を
追従させてトナーを定着させないければならないからで
ある。実際に比較例１のような構成で、カラーのＨ．
Ｔ．画像を定着させると、画像表面に、トナーが溶けき
っていないためにできる、５０μｍから３００μｍ程度
の粒状の光沢むらが無数にできてしまい実用に耐えな
い。

【００５８】図３及び図４が光沢むらがおきている画像
の拡大写真である。

【００５９】図３及び図４において、それぞれの図の丸
く黒い部分が光沢がなく、白い部分が光沢がある部分で
ある。図３に示すように、白い部分と黒い部分の比率が
同じ程度であると、見た目に光沢むらが目ざわりとな
る。一方、図４に示すように黒い部分の比率が低いと光
沢むらは気にならない。

【００６０】そこで、比較例２のように定着ローラにシ
リコーンゴム１ｍｍの弾性層を設けることで紙上のトナ
ーへの定着ローラ表面の追従性をあげることで、トナー
をむらなく、溶かし、光沢むらを実用上問題なくするこ
とができた。

【００６１】しかし、弾性層を設けたソフトローラは、
１８０℃近くの高温で使われつづけた場合、ゴムの劣化
が起こり、芯金からゴムがはがれたりして、ローラの寿
命が、弾性層のないハードローラと比べて短くなってし
まうという欠点がある。又、複写機の立ち上げの際に
も、ソフトローラは、ハードローラと比べて弾性層があ
る分、定着可能温度までローラ温度を上昇させる時間が
余計にかかってしまうという問題もあった。

【００６２】ところが、発明者らの検討によると弾性層
を設けないハードローラでも面圧を上げていくことで、
重合トナーをつぶして、トナー内部のワックスを押し出
すことで、トナー同士を結合させ、ハーフトーン画像に
おいても光沢むらのない画像を実現することが可能であ
ることがわかった。つまり、図３、図４の黒い部分がト
ナーが完全には結合して定着していない部分であり、白
い部分がトナー同士が結合してトナーが完全に定着して
いる部分である。

【００６３】ここで、光沢むら検討結果を表２に示す。

【００６４】

【表２】

【００６５】表２において、○は、光沢むらが画像上気
にならないレベルを示し、△は、紙種によっては、光沢
むらが気になるが実用上許容なレベルを示し、×は、光
沢むらが気になり実用に耐えないレベルを示している。

【００６６】ここで比較例１、実施例１、実施例２、実
施例３、実施例４、実施例５の順で面圧が大きくなり、
２．０×１０⁵［Ｐａ］以上で、光沢むらが、実用上問
題ないレベルになっていることがわかる。

【００６７】又、比較例４の結果からニップが実施例３
と同じ６ｍｍであっても、面圧が２．０×１０⁵［Ｐ
ａ］よりも小さいと光沢むらは、×になってしまい、光
沢むらがニップの大ささではなく面圧の大きさに依存し
ていることがわかる。

【００６８】ゴム層のついたソフトローラにおいては、
加圧力を増していった場合、それにつれてニップも大さ
くなってしまい、２．５×１０⁵［ｐａ］以上の面圧を
得ずらく、重合トナーをつぶして定着させることは困難
である。

【００６９】ところで、面圧を大きくしていくと、定着
装置を通ったときの紙の挙動が不安定になり、紙しわ等
が発生しやすくなることがわかっている。

【００７０】そこで、紙の搬送性について検討した結果
について、表３に示す。

【００７１】

【表３】

【００７２】表３において、○は、紙にしわ等が生じな
いレベルを示し、△は、紙種によってはしわ等が生じる
が、それは１部の紙だけであり実用上問題のないレベル
を示し、×は紙しわ等が発生し実用上問題のあるレベル
を示している。

【００７３】ここで、実施例４、実施例５、比較例３の
順で面圧が大きくなり、１０．０×１０⁵［ｐａ］を越
えると紙搬送性に支障をきたすことがわかる。

【００７４】以上より、画像の光沢むらと紙搬送性を、
ハードローラで両立させる場合には面圧を３．０×１０
⁵［Ｐａ］以上１０．０×１０⁵［Ｐａ］以下にすればよ
いことがわかる。

【００７５】又、実施例６の構成において、定着ローラ
の中にハロゲンランプを入れて、ハロゲンランプからの
輻射熱で間接的に定着ローラを加熱した場合（ハロゲン
加熱方式）と定着ローラの中に励磁コイルをいれて励磁
コイルに交流電流を流すことで定着ローラに生ずる渦電
流で直接、定着ローラを加熱した場合（誘導加熱方式）
で、定着ローラが室温から１８０℃になるまでの時間を
比較したグラフが図５である。横軸が定着器に投入され
る電力、縦軸がウォームアップタイムである。

【００７６】図６に示すように、誘導加熱方式の方がハ
ロゲン加熱方式に比べて加熱にかかる時間を短くするこ
とができ、ウォームアップタイムの短縮に、より有利で
あることがわかる。

【００７７】よって、本実施形態によれば、剛性を有す
る芯金２１上に離型層２２を設けて外周が形成される定
着ローラ１を採用すると共に、定着ローラ１及び加圧ロ
ーラ２の間の圧接力Ｆ［Ｎ］と、定着ローラ１及び加圧
ローラ２によるニップ部の面積Ｓ［ｍ²］との適正化が
図られているので、良好な定着性を確保しつつ、オイル
レス方式の定着装置における定着体の長寿命化、ウォー
ムアップタイムの短縮化を図ることができる。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、本出願にかかる第
一の発明によれば、基材上に離型層を設けて外周が形成
される定着体を採用すると共に、定着体及び加圧体の間
の圧接力Ｆ［Ｎ］と、定着体及び加圧体によるニップ部
の面積Ｓ［ｍ²］との適正化が図られているので、良好
な定着性を確保しつつ、オイルレス方式の定着装置にお
ける定着体の長寿命化、ウォームアップタイムの短縮化
を図ることができる。

【００７９】又、本出願にかかる第二の発明によれば、
基材上にポリテトラフルオロチレン又はテトラフルオロ
及びパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体で
形成されている離型層を設けて外周が形成される定着体
を採用すると共に、定着体及び加圧体の間の圧接力Ｆ
［Ｎ］と、定着体及び加圧体によるニップ部の面積Ｓ
［ｍ²］との適正化が図られているので、定着体の離型
性の向上を図り良好な定着性を確保しつつ、オイルレス
方式の定着装置における定着体の長寿命化、ウォームア
ップタイムの短縮化を図ることができる。

【００８０】更に、本出願にかかる第三の発明によれ
ば、基材上にポリテトラフルオロチレンとテトラフルオ
ロ及びパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体
との混合物で形成されている離型層を設けて外周が形成
される定着体を採用すると共に、定着体及び加圧体の間
の圧接力Ｆ［Ｎ］と、定着体及び加圧体によるニップ部
の面積Ｓ［ｍ²］との適正化が図られているので、定着
体の離型性の向上を図り良好な定着性を確保しつつ、オ
イルレス方式の定着装置における定着体の長寿命化、ウ
ォームアップタイムの短縮化を図ることができる。

【００８１】又、本出願にかかる第四の発明によれば、
基材上に離型層を設けて外周が形成され励磁コイルによ
って発熱される定着体を採用すると共に、定着体及び加
圧体の間の圧接力Ｆ［Ｎ］と、定着体及び加圧体による
ニップ部の面積Ｓ［ｍ²］との適正化が図られているの
で、良好な定着性を確保しつつ、オイルレス方式の定着
装置における定着体の長寿命化、更なるウォームアップ
タイムの短縮化を図ることができる。

【００８２】更に、本出願にかかる第五の発明によれ
ば、基材上に離型層を設けて外周が形成される定着体を
採用すると共に、定着体及び加圧体の間の圧接力Ｆ
［Ｎ］と、定着体及び加圧体によるニップ部の面積Ｓ
［ｍ²］との適正化が図られているので、良好な定着性
を確保しつつ、オイルレス方式の定着装置における定着
体の長寿命化、ウォームアップタイムの短縮化を図るこ
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
の概略構成を示す模式的断面図である。

【図２】図１の画像形成装置に使用されるトナーの概略
構成図である。

【図３】実使用上問題のある光沢むら画像の拡大写真で
ある。

【図４】実使用上問題のない光沢むら画像の拡大写真で
ある。

【図５】ハロゲン加熱方式と誘導加熱方式とのウォーム
アップタイムと定着装置への投入電力との関係を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１定着ローラ（定着体）２加圧ローラ（加圧体）１０定着装置１１用紙（記録材）２１芯金（基材）２２離型層

フロントページの続き (72)発明者渡辺督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Ｆターム(参考） 2H005 AA06 CA14 FB02 2H033 AA02 AA09 AA25 AA30 BA58 BB05 BB33 BB34 BE06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに圧接しニップ部を形成する定着体
及び加圧体を有し、前記ニップ部でワックスを内包する
トナーを含有した未定着像を担持する記録材を挟持搬送
し、未定着像を記録材上に加熱定着する定着装置におい
て、前記定着体は、基材と、前記基材上に設けられた表
面離型層とを有し、前記定着体及び前記加圧体の間の圧
接力をＦ［Ｎ］、前記定着体及び前記加圧体によるニッ
プ部の面積をＳ［ｍ²］としたとき、１０．０×１０⁵≧
Ｆ／Ｓ≧２．０×１０⁵の関係を満たすことを特徴とす
る定着装置。
【請求項２】前記定着体の離型層は、ポリテトラフル
オロチレン、又は、テトラフルオロ及びパーフルオロア
ルキルビニルエーテルの共重合体で形成されていること
とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】前記定着体の離型層は、ポリテトラフル
オロチレンと、テトラフルオロ及びパーフルオロアルキ
ルビニルエーテルの共重合体との混合物で形成されてい
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】励磁コイルを有し、該励磁コイルに交流
電流が印加されることにより、前記定着体に渦電流を発
生させて該定着体を発熱させるよう構成されていること
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】一連の画像形成プロセスによって形成さ
れた画像を記録材に記録する画像形成装置であって、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を
備えることを特徴とする画像形成装置。