JP2005202144A - 定着装置及び定着部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】定着部材の表面に摩擦痕（こん）が強く形成されるのを防止し、画像品位を向上させることができるようにする。
【解決手段】加圧部材と、該加圧部材と対向させて移動自在に配設された定着部材と、該定着部材の外周面に当接させて配設された当接要素とを有する。そして、前記定着部材の表面の表面粗さは１．０〜４．０〔μｍ〕にされる。この場合、当接要素を当接させた状態で定着部材を移動させると、当接要素によって定着部材の表面が擦（こす）られるが、定着部材の表面の表面粗さが１．０〜４．０〔μｍ〕にされるので、当接要素が接触している部分と、接触していない部分との表面粗さがほぼ等しくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、定着装置及び定着部材の製造方法に関するものである。

従来、電子写真式のプリンタ、ファクシミリ装置、複写機等の画像形成装置においては、トナー像を用紙に定着させるために定着装置が配設され、該定着装置は、内部にヒータが配設された定着部材としての定着ローラ又は定着ベルト、及び該定着ローラ又は定着ベルトと対向させて配設された加圧ローラを備える。

前記構成の定着装置においては、例えば、トナー像が転写された用紙が、定着ローラと加圧ローラとの間を通過する際に、トナー像のトナーが定着ローラによって加熱され、溶融させられ、加圧ローラによって用紙に押し付けられる。

そして、前記定着を安定して行うために、定着ローラの表面温度を検出し、検出された表面温度に基づいて、トナー像を定着するための定着温度が制御される（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−３１９８２号公報

しかしながら、前記従来の定着装置においては、定着ローラの表面温度を検出するためにサーミスタを使用した場合、定着ローラの表面から離れないようにサーミスタを配設する必要があるので、定着ローラが回転する間に、前記サーミスタが定着ローラの表面を擦（こす）ってしまう。

図２は従来の定着ローラの状態を説明する図である。

図において、１１は定着ローラであり、該定着ローラ１１に図示されないサーミスタを接触させた状態で定着ローラ１１を回転させると、サーミスタによって定着ローラ１１の表面が擦られ、サーミスタが接触している部分の定着ローラ１１の表面の表面粗さが、接触していない部分の表面粗さより粗くなり、円周方向に連続して摩擦痕（こん）としてのサーミスタ痕Ｅ１が強く形成されてしまう。特に、サーミスタ痕Ｅ１が強く形成された定着ローラ１１を使用して、ベタ印刷等を行うと、前記サーミスタ痕Ｅ１が印刷結果に光沢むらとして形成され、画像品位を低くしてしまう。

本発明は、前記従来の定着装置の問題点を解決して、定着部材の表面に摩擦痕が強く形成されるのを防止し、画像品位を向上させることができる定着装置及び定着部材の製造方法を提供することを目的とする。

そのために、本発明の定着装置においては、加圧部材と、該加圧部材と対向させて移動自在に配設され、発熱体の発熱によって加熱される定着部材と、該定着部材の外周面に当接させて配設された当接要素とを有する。

そして、前記定着部材の表面の表面粗さは１．０〜４．０〔μｍ〕にされる。

本発明によれば、定着装置においては、加圧部材と、該加圧部材と対向させて移動自在に配設され、発熱体の発熱によって加熱される定着部材と、該定着部材の外周面に当接させて配設された当接要素とを有する。

そして、前記定着部材の表面の表面粗さは１．０〜４．０〔μｍ〕にされる。

この場合、当接要素を当接させた状態で定着部材を移動させると、当接要素によって定着部材の表面が擦られるが、定着部材の表面の表面粗さが１．０〜４．０〔μｍ〕にされるので、当接要素が接触している部分と、接触していない部分との表面粗さがほぼ等しくなる。

したがって、定着部材の表面に摩擦痕が強く形成されるのを防止することができるので、画像品位を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、画像形成装置としてカラーのプリンタについて説明するが、本発明をファクシミリ装置、複写機等に適用することもできる。

図３は本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概略図、図４は本発明の第１の実施の形態における定着装置の概略を示す断面図、図５は本発明の第１の実施の形態における定着装置の概略を示す斜視図、図６は本発明の第１の実施の形態における定着ローラの断面図である。

図において、１２はプリンタ、１３は、該プリンタ１２内において走行させられ、記録媒体としての図示されない用紙を搬送するベルト部材としての転写ベルトであり、前記用紙の搬送方向に沿って上流側から下流側にかけてトナーカートリッジＰ１〜Ｐ４が配設される。該各トナーカートリッジＰ１〜Ｐ４は、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色の画像形成部を構成し、各色の画像を形成する。なお、記録媒体として、用紙のほかにＯＨＰシート等を使用することもできる。

各トナーカートリッジＰ１〜Ｐ４は、像担持体としての感光体ドラム１４、帯電装置としての図示されない帯電ローラ、現像装置としての図示されない現像ローラ、図示されないクリーニング装置等を備え、前記トナーカートリッジＰ１〜Ｐ４外には、前記各感光体ドラム１４と対向させて露光装置１５が配設され、前記転写ベルト１３を挟んで、各トナーカートリッジＰ１〜Ｐ４と対向させて転写装置としての転写ローラ１６が配設される。

また、前記用紙の搬送方向におけるトナーカートリッジＰ４より下流側に、定着装置２１が配設される。なお、２２は用紙を収容する媒体収容部としてのカセット、２３は用紙を供給するフィーダ、２４は印刷後の用紙を排出するための排出スタッカ、２５は印刷後の用紙を排出するための排紙トレイである。

カセット２２に収容された用紙は、給紙され、転写ベルト１３によって搬送され、前記トナーカートリッジＰ１〜Ｐ４において、各色のトナー像が用紙に転写される。次に、該用紙が定着装置２１に送られて該定着装置２１を通過する間に、前記トナー像のトナーが加熱され、溶融させられ、加圧されて用紙に押し付けられる。このようにして、トナー像が用紙に定着させられる。

次に、前記定着装置２１について説明する。

図４及び５において、３１は移動自在に、かつ、回転自在に配設された定着部材としての定着ローラ、３２は、定着ローラ３１の外周面における媒体通過領域としての通紙領域に当接させて配設され、定着ローラ３１の表面温度を検出する第１の当接要素としての、かつ、第１の温度検出部材としてのサーミスタ、３３は前記定着ローラ３１と接触させて回転自在に配設された加圧部材としての加圧ローラ、３４は、サーミスタ３２の外周面における通紙領域に当接させて配設され、加圧ローラ３３の表面温度を検出する第２の当接要素としての、かつ、第２の温度検出部材としてのサーミスタである。

前記定着ローラ３１及び加圧ローラ３３の内部には、第１、第２の発熱体としての図示されないハロゲンランプが配設され、各サーミスタ３２、３４によって検出された温度に基づいて、ハロゲンランプの通電がオン・オフさせられ、これによって、定着ローラ３１及び加圧ローラ３３の表面温度を目標の定着温度になるように制御することができる。

本実施の形態においては、定着ローラ３１及び加圧ローラ３３にハロゲンランプを配設するようになっているが、定着ローラ３１だけにハロゲンランプを配設することもできる。

次に、定着ローラ３１について説明する。

図６において、１８はアルミニウム等から成る芯金であり、該芯金１８上に図示されない接着剤が塗布され、その上にシリコーンゴムが被覆され、弾性層４２が形成される。そして、該弾性層４２上に図示されないプライマが塗布され、その上にフッ素ゴムが被覆され、基材としての中間層４３が形成される。続いて、中間層４３上にフッソ樹脂によるコーティングが行われる。すなわち、中間層４３上に接着剤が塗布され、その上に離型性材料としてポリフルオロアルコシキ樹脂（ＰＦＡ樹脂）が塗布によって被覆され、表層４４が形成される。このようにして形成された原型定着部材としてのローラ部材を、乾燥させ、焼成し、続いて、ローラ部材に対して梨地化処理を施すことによって、定着ローラ３１が形成される。

なお、本実施の形態においては、表層４４を、中間層４３上にポリフルオロアルコシキ樹脂を塗布することによって形成するようになっているが、ポリフルオロアルコシキ樹脂から成るチューブを被覆することによって表層４４を形成することもできる。

ところで、従来、定着ローラ１１（図２）の表面処理においては、コーティングが行われた後、表面処理として、平滑化処理が行われるようになっていて、その場合、サーミスタによって定着ローラ１１の表面が擦られると、摩擦痕としてのサーミスタ痕Ｅ１が強く形成されてしまう。

そこで、本実施の形態においては、平滑化処理に代えて表面処理として梨地化処理を施すことによって、サーミスタ痕が強く形成されるのを防止するようにしている。

図１は本発明の第１の実施の形態における定着ローラの状態を示す図、図７は本発明の第１の実施の形態における定着ローラの製造装置を示す図、図８は本発明の第１の実施の形態における定着ローラの製造方法を示す図、図９は従来の定着ローラの表面の状態を示す図、図１０は本発明の第１の実施の形態における定着ローラの表面の状態を示す図である。

定着ローラの製造装置は、移動自在に、かつ、回転自在に配設された梨地化処理部材としてのジャケットロール３５を備え、該ジャケットロール３５の表面は、クロムメッキされていて、任意の粗さ、例えば、表面粗さが７０〜８０〔μｍ〕（なお、７０〔μｍ〕以上、８０〔μｍ〕以下であることを便宜上「〜」で表す。以下、他の変量の範囲も同様に「〜」で表す。）になるように梨地化される。また、前記ジャケットロール３５内に図示されない誘導発熱装置が配設され、該誘導発熱装置と電源装置３６とが接続される。

そして、前記誘導発熱装置に電源装置３６から電力を供給し、誘導発熱によってジャケットロール３５を加熱して、表面温度を２００〜３５０〔℃〕にする。そして、図８に示されるように、ローラ部材３７を１〜１０〔ｋｇ〕の押付力でジャケットロール３５に対して押し付け、その状態で、ジャケットロール３５を５〜３０秒間矢印Ａ方向に回転させ、ローラ部材３７を従動的に矢印Ｂ方向に回転させると、ジャケットロール３５の表面の粗さ（凹凸）が、ローラ部材３７の表面に転写される。その結果、ローラ部材３７の表面が梨地化され、任意の表面粗さＲｚにすることができる。このようにして、定着ローラ３１を製造することができる。この場合、従来の平滑化処理に代えて梨地化処理が行われるので、定着ローラ３１を製造するための工程数は多くならない。

ところで、従来の定着ローラ１１において、平滑化処理が行われる前のローラ部材の表面粗さＲｚは、１．０〜５．０〔μｍ〕であるのに対して、図９に示されるように平滑化処理が行われた後のローラ部材、すなわち、定着ローラ１１の表面粗さは１．０〔μｍ〕以下にされる。これに対して、本実施の形態において、梨地化処理が行われる前のローラ部材３７の表面粗さＲｚは、１．０〜５．０〔μｍ〕であるのに対して、図１０に示されるように梨地化処理が行われた後のローラ部材３７、すなわち、定着ローラ３１の表面粗さＲｚは、平均粗さで表したとき、１．０〜４．０〔μｍ〕にされる。

このようにして製造された定着ローラ３１をプリンタ１２に搭載し、定着ローラ３１にサーミスタ３２を接触させた状態で定着ローラ３１を回転させると、サーミスタ３２によって定着ローラ３１の表面が擦られるが、定着ローラ３１の表面が梨地化処理によって粗くされているので、サーミスタ３２が接触している部分と、接触していない部分との表面粗さＲｚがほぼ等しくなる。

したがって、定着ローラ３１の表面にサーミスタ痕Ｅ２が強く形成されるのを防止することができるので、定着ローラ３１を使用して、ベタ印刷等を行っても、前記サーミスタ痕Ｅ２が印刷結果に光沢むらとして形成されることがなく、画像品位を向上させることができる。

ところで、前記定着ローラ３１の表面粗さＲｚは、ジャケットロール３５の表面粗さと対応するので、ジャケットロール３５の表面粗さを変更することによって、定着ローラ３１の表面粗さＲｚを変更することができる。前記ジャケットロール３５は、まず、旋盤加工において所定のバイトを使用し、ジャケットロール部材に対して粗削りを行い、次にグラインダー砥（と）石によってジャケットロール部材の表面を研磨し、１〔μｍ〕程度の粗さにする。続いて、ジャケットロール部材の表面にブラスト処理を施し、これに伴って、ジャケットロール部材の表面に必要な粗さの凹凸を形成し、ジャケットロール３５の表面粗さを所定の値にすることができる。

次に、定着ローラ３１の表面粗さＲｚを変更して画像品位を評価したときの評価結果を表１に示す。

この場合、評価条件は以下のとおりである。

評価装置：図３に示されるカラーのプリンタ１２を使用する。

定着ローラ：表面粗さＲｚを、０．５〜５．０〔μｍ〕の範囲で、０．５〔μｍ）ずつ変更したものを使用する。

評価方法：各定着ローラが装着された定着装置２１を前記プリンタ１２に実装し、用紙として厚紙（連量２００〔ｇ／ｍ² 〕）を使用し、１００枚の用紙に対して、全面に単色黒ベタで印刷を行う。印刷結果の印刷面の光沢を目視によって、サーミスタ痕による画像品位の低下が発生しているかどうかを確認する。画像品位の低下は、サーミスタ痕に対応する部分の光沢が、周囲に比べ弱くなっているかどうかによって判断することができる。

画像品位レベル
○：印刷結果が良好である。

△：全面に単色黒ベタで印刷を行うと、サーミスタ痕に対応する部分の一部に光沢の差が発生し、画像品位の低下が見られるが、通常印刷、例えば、テキスト等の単色黒ベタよりも濃度の低い印刷を行うと、光沢の差は発生せず、画像品位の低下は見られない。

×：サーミスタ痕に対応する部分に光沢の差が発生する。

表１から、表面粗さＲｚを平均粗さで１．０〜４．０〔μｍ〕にすると、画像品位が低下しないことが分かる。好ましくは、表面粗さＲｚを平均粗さで１．５〜３．５〔μｍ〕にすると、画像品位が全く低下することがなく、安定させることができる。

なお、ポリフルオロアルコシキ樹脂から成るチューブを被覆することによって表層４４を形成した場合も、表面粗さＲｚを平均粗さで１．０〜４．０〔μｍ〕にすると、画像品位が低下せず、表面粗さＲｚを平均粗さで１．５〜３．５〔μｍ〕にすると、画像品位が全く低下することがなくなり、安定させることができた。

また、定着ローラ３１の表面が粗くされるので、離型性を向上させることができ、定着が行われた後の用紙を円滑に、かつ、安定させて離型させることができる。

なお、本実施の形態においては、定着ローラ３１の表面にサーミスタ３２を当接させた場合について説明しているが、当接要素としてサーミスタ３２に代えて、定着ローラ３１の表面に常時当接させられる要素、例えば、定着ローラ３１と他の所定の部材との距離を確保するためにゲージ等を定着ローラ３１の表面に当接させて配設した場合に適用することもできる。

次に、定着部材として定着ベルトを使用した本発明の第２の実施の形態について説明する。

図１１は本発明の第２の実施の形態における定着装置の斜視図、図１２は本発明の第２の実施の形態における定着ベルトの製造方法を示す図である。

図において、５１は定着装置、３２は温度検出部材としてのサーミスタ、５２は回転自在に配設された定着ローラ、５３は該定着ローラ５２と所定の距離を置いて回転自在に配設された加熱部材としての加熱ローラ、５４は前記定着ローラ５２と加熱ローラ５３との間に、移動自在に、かつ、走行自在に張設された無端のベルト部材及び定着部材としての定着ベルトである。そして、該定着ベルト５４を介して、前記定着ローラ５２と対向させて回転自在に加圧部材としての加圧ローラ３３が配設される。前記定着ローラ５２内、加熱ローラ５３内及び加圧ローラ３３内には、第１〜第３の発熱体としてのハロゲンランプが配設され、該ハロゲンランプの発熱によって前記定着ベルト５４が前記定着ローラ５２、加熱ローラ５３及び加圧ローラ３３を介して加熱される。

そして、記録媒体としての用紙が定着ベルト５４とサーミスタ３２との間を通過する間に、用紙上のカラーのトナー像が定着させられ、カラー画像が形成される。

この場合、前記定着ベルト５４においては、所定の材料から成る基材としてのフィルム上に、離型性材料としての、かつ、フッソ樹脂としてのポリフルオロアルコシキ樹脂が塗布によって被覆され、表層が形成され、このようにして形成された原型定着部材としてのフィルム部材５８を、乾燥させ、焼成し、続いて、フィルム部材５８に対して梨地化処理が施される。

そのために、梨地化処理部材としてのジャケットロール３５内に配設された前記誘導発熱装置に電源装置３６から電力を供給し、誘導発熱によってジャケットロール３５を加熱して、表面温度を２００〜３５０〔℃〕にする。そして、図１２に示されるように、フィルム部材５８を１〜１０〔ｋｇ〕の押付力でジャケットロール３５に対して押し付け、その状態で、ジャケットロール３５を５〜３０秒間矢印Ａ方向に回転させ、フィルム部材５８を従動的に矢印Ｄ方向に回転させると、ジャケットロール３５の表面の粗さが、フィルム部材５８の表面に転写される。その結果、フィルム部材５８の表面が梨地化され、任意の表面粗さＲｚにすることができる。このようにして、定着ベルト５４を製造することができる。

この場合も、定着ベルト５４の表面粗さＲｚを平均粗さで１．０〜４．０〔μｍ〕にすると、定着ベルト５４の表面が粗くされることによって画像品位が低下しないことが分かる。好ましくは、表面粗さＲｚを平均粗さで１．５〜３．５〔μｍ〕にすると、画像品位が全く低下することがなく、安定させることができる。

本実施の形態においては、前記定着ローラ５２内、加熱ローラ５３内及び加圧ローラ３３内にハロゲンランプが配設されるようになっているが、ハロゲンランプを、加熱ローラ５３内にだけに配設したり、定着ローラ５２内及び加熱ローラ５３内に配設したりすることができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の第１の実施の形態における定着ローラの状態を示す図である。 従来の定着ローラの状態を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概略図である。 本発明の第１の実施の形態における定着装置の概略を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における定着装置の概略を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態における定着ローラの断面図である。 本発明の第１の実施の形態における定着ローラの製造装置を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における定着ローラの製造方法を示す図である。 従来の定着ローラの表面の状態を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における定着ローラの表面の状態を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における定着装置の斜視図である。 本発明の第２の実施の形態における定着ベルトの製造方法を示す図である。

符号の説明

２１ 定着装置
３１ 定着ローラ
３２ サーミスタ
３３ 加圧ローラ
３５ ジャケットロール
３７ ローラ部材
４３ 中間層
４４ 表層
５１ 定着装置
５４ 定着ベルト
５８ フィルム部材

Claims (7)

1. （ａ）加圧部材と、
   （ｂ）該加圧部材と対向させて移動自在に配設され、発熱体の発熱によって加熱される定着部材と、
   （ｃ）該定着部材の外周面に当接させて配設された当接要素とを有するとともに、
   （ｄ）前記定着部材の表面の表面粗さは１．０〜４．０〔μｍ〕にされることを特徴とする定着装置。
2. 前記定着部材は、定着ローラ又は定着ベルトである請求項１に記載の定着装置。
3. 前記当接要素は、定着部材の表面温度を検出する温度検出部材である請求項１に記載の定着装置。
4. 前記定着部材の表面の表面粗さは１．５〜３．５〔μｍ〕にされる請求項１に記載の定着装置。
5. （ａ）基材上に表層を形成して原型定着部材を形成し、
   （ｂ）該原型定着部材の表面に梨地化処理を施すことを特徴とする定着部材の製造方法。
6. 前記表層は基材上に離型性材料を被覆することによって形成される請求項５に記載の定着部材の製造方法。
7. 前記梨地化処理は、前記原型定着部材に梨地化処理部材を押し付けた状態で原型定着部材を移動させ、梨地化処理部材の表面の粗さを原型定着部材の表面に転写することによって行われる請求項５に記載の定着部材の製造方法。
   

Images