JPH09197880A

JPH09197880A - 定着装置

Info

Publication number: JPH09197880A
Application number: JP2871296A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Shoji; 佳男庄子; Yasuhiro Uehara; 康博上原; Mitsuhiro Matsumoto; 充博松本
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-01-24
Filing date: 1996-01-24
Publication date: 1997-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】定着ローラとして薄肉円筒体を用いることが
でき、装置構成の小型化が図れて、ウォームアップタイ
ムを大幅に短縮することができる定着装置を提供する。【解決手段】定着ローラと加圧回転体とのニップ域に
未定着トナー像を通過させ、熱および圧力によって定着
する定着装置おいて、薄肉円筒体で構成される定着ロー
ラと、前記定着ローラを加熱するヒータと、前記定着ロ
ーラに所定の圧力で接触する加圧回転体と、前記定着ロ
ーラの薄肉円筒体内部に設けられ、前記加圧回転体から
の荷重を受ける荷重受け構造体と、前記荷重受け構造体
の少なくとも前記定着ローラと接触する面側に設けられ
た低摩擦部材とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、定着ローラと加圧
回転体とのニップ域に未定着トナー像を通過させて、熱
および圧力によって定着する定着装置に関し、更に詳細
には、電子写真複写機，ファクシミリ，プリンター等の
電子写真プロセスを利用した機器に使用される定着装置
において、装置の小型化およびウォームアップタイムを
大幅に短縮することができる定着装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プロセスを利用した複写機にお
いては、記録シート上に形成された未定着トナー像を定
着して永久画像にする必要があり、その定着法として、
従来から、溶剤定着法，圧力定着法，及び加熱定着法が
知られている。

【０００３】溶剤定着法は、溶剤の蒸気が発散し、臭気
や衛生上の問題が多いという欠点を有しており、また、
圧力定着法は、他の定着法と較べて定着性が悪く、か
つ、ここで用いる圧力感応性トナーが高価であるという
欠点を有している。このため、この２つの定着法は、共
に広く実用化されていないのが現状である。

【０００４】したがって、電子写真プロセスを利用した
複写機における未定着トナー像の定着方法としては、加
熱によってトナーを溶融させ、未定着トナー像を記録シ
ート上に融着させる加熱定着法が広く採用されている。

【０００５】図５は、加熱定着法による定着装置の概略
の構成を示す図である。図５に示すように、この定着装
置は、円筒状芯金３２の内部に加熱用のヒータランプ３
１を備え、その外周面に耐熱性樹脂被膜層あるいは耐熱
性ゴム被膜層によるいわゆる離型層３３を形成した定着
ローラ３０と、この定着ローラ３０に対し圧接して配置
され、円筒状芯金４１の外周面に耐熱弾性体層４２を形
成した加圧ローラ４０とで構成される。未定着トナー像
の定着プロセスは、定着ローラ３０および加圧ローラ４
０の間に未定着トナー像４４が形成されたシート４３を
挿通させてトナー剤の添加物の熱溶融による定着を行
う。

【０００６】この定着装置のように、加熱した定着ロー
ラにより定着を行う加熱ローラ方式は、これを他の加熱
定着法の熱風定着方式やオーブン定着方式と較べると、
熱効率が高いため、低電力性，高速性の点で優れてお
り、しかも紙詰まりによる火炎の危険性も少ないことか
ら現在最も広く利用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の加熱
ローラ方式の定着装置において、加熱ローラ（定着ロー
ラ）の表面温度を室温から所定の設定温度まで上昇させ
るのに必要な時間（以下ウォームアップタイムという）
は、１分〜１０分という長い時間を必要とする。ウォー
ムアップタイムは、加熱ローラの熱容量と投入電力の関
係で決定されるので、加熱ローラの熱容量が小さくて、
投入電力が大きければ、ウォームアップタイムは短縮で
きるが、加熱ローラの熱容量はローラ剛性より限界があ
り、また、投入電力は複写機の機械の消費電力からの制
約により限界がある。

【０００８】一般的には、定着専用に投入可能な電力は
３００Ｗ〜１２００Ｗ程度であり、この範囲の電力でウ
ォームアップタイムを短縮するには、加熱ローラのロー
ル熱容量を小さくすることが有効である。

【０００９】しかし、ロール熱容量を小さくするため、
ロール径やロールコアの肉厚を減少していくと、同時に
ロール剛性も小さくなってしまい、定着に必要な荷重を
加えることができない。因みに、ロール熱容量は、ロー
ル径の２乗に比例するのに対し、ロール剛性はロール径
の４乗に比例する。このため、所定のロール径以下にな
ると、急激にロール剛性が小さくなり、ロールが撓んで
しまい、定着に必要な荷重を加えることができなくなっ
てしまうという問題点がある。

【００１０】これらの問題をを解決するため、従来か
ら、各種のロール強度補強技術やロール橈み補正技術が
提案されている。例えば、特開昭５９−３０５７１号公
報や実開昭５９−１２８６６５号公報に記載の「複写機
における熱定着装置」には、小熱容量の薄板により構成
されるスリーブの内部に、熱絶縁体を介してスリーブを
支持する１個または２個以上の内枠を両支持間に配し
て、可撓性を有するようにしたロール強度補強技術が用
いられている。

【００１１】また、特開昭５６−６０４７１号公報に記
載の「圧力定着装置」には、加圧軸に円盤を支点部材と
して嵌め込み、上下の中空パイプローラ対の中に、この
加圧軸をに入れて両端部に荷重をかけ、加圧部軸を撓ま
せ、中空パイプローラ対に均一な圧力を得るようにした
ロール橈み補正技術が用いられている。また、この種の
熱定着装置のロール橈み補正技術に関連する技術とし
て、特開平４−４４０７４号公報，特開平４−４４０７
５号公報，特開平４−３７２９７４号公報などには、剛
性のあるロール（定着ローラ）に替えて、エンドレスフ
ィルムやベルトを用い、その内側に固定した加熱圧接部
材を配置し、均一な加熱加圧部を得る技術の提案があ
る。

【００１２】また、特開平６−４３７７５号公報には、
内部に抵抗発熱体を収容する中空のヒートローラに対
し、プレッシャー部材のバックアップローラを一定圧力
で押しつけた熱定着器において、抵抗発熱体を固定する
ヒートローラの内周面に対応する円弧状の凸部を形成し
た伝熱プレートを備え、抵抗発熱体からの熱を伝熱プレ
ートを介して、ヒートローラを加熱する構造の熱定着器
の提案がある。

【００１３】本発明者等は、これらの加熱ローラ方式の
定着装置の技術を検討し、改良検討を行った結果、両端
が軸受された薄肉の定着ローラの強度試験結果により、
ロールの破壊は、ローラの軸方向の応力（曲げ応力）と
円周方向の応力（へこみの応力）の２つの形態に分けら
れることが判った。特に、薄肉ロールを定着ローラとし
て用いる場合、薄肉ロールに対しては円周方向の応力が
軸方向の応力を上回るので、円周方向の応力がロール破
壊を主要因となっている。軸方向の応力は、例えば、バ
ックアップロールなどの橈み補正技術で低減することが
できるが、円周方向の応力を低減する補正技術はなく、
このため、従来の技術による定着装置においては、定着
ローラの薄肉化には限界があり、装置構成の小型化およ
びウォームアップタイムの短縮ができないという問題が
あった。

【００１４】本発明は、これらの問題を解決するために
なされたものであり、本発明の第１の目的は、定着ロー
ラとして薄肉円筒体を用いることができ、装置構成の小
型化が図れて、ウォームアップタイムを大幅に短縮する
ことができる定着装置を提供することにある。また、本
発明の第２の目的は、小型でありながら比較的大きな定
着のための圧接荷重を印加でき、高速の定着性能を有す
る定着装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するため、本発明の定着装置は、定着ローラと加圧回転
体とのニップ域に未定着トナー像を通過させ、熱および
圧力によって定着する定着装置おいて、薄肉円筒体で構
成される定着ローラと、前記定着ローラを加熱するヒー
タと、前記定着ローラに所定の圧力で接触する加圧回転
体と、前記定着ローラの薄肉円筒体内部に設けられ、前
記加圧回転体からの荷重を受ける荷重受け構造体と、前
記荷重受け構造体の少なくとも前記定着ローラと接触す
る面側に設けた低摩擦部材とを備えることを特徴とす
る。

【００１６】また、本発明の定着装置において、前記荷
重受け構造体の少なくとも定着ローラと接触する面側に
設ける低摩擦部材は、金属含浸硬質アルマイト皮膜また
は充填剤含有フッ素樹脂皮膜であることを特徴とする。
この場合に、定着装置の前記荷重受け構造体は、該荷重
受け構造体の少なくとも定着ローラと接触する面側が円
弧状で曲率半径ｒを有し，定着ローラの半径Ｒに対し、
ｒ≦Ｒであることを特徴とする。

【００１７】また、本発明の定着装置においては、定着
ローラと荷重受け構造体との間の摺動状態をよくするた
め、前記定着ローラと前記荷重受け構造体の少なくとも
前記定着ローラと接触する面側との間に潤滑剤を配した
ことを特徴とする。この場合の潤滑剤として、エステル
系合成油，合成炭化水素油，フェニルエーテル系合成
油，フロロシリコーン系合成油，またはフッ素系合成油
から選ばれるグリースを用いることを特徴とする。ま
た、更に、潤滑剤が荷重受け構造体の摺動面によく馴染
むように、荷重受け構造体の前記定着ローラと接触する
面側に溝を長手方向に設け、当該溝に潤滑剤を配したこ
とを特徴とする。

【００１８】このような様々な特徴を有する本発明の定
着装置は、定着ローラ，ヒータ，加圧回転体，および荷
重受け構造体が、主要な要素として構成される。定着ロ
ーラは薄肉円筒体で構成され、ヒータは定着ローラの薄
肉円筒体を加熱する。加熱された定着ローラに対し、加
圧回転体が所定の圧力で接する。これにより、前記定着
ローラと前記加圧回転体と間にニップ域を形成し、この
ニップ域に記録紙に転写された未定着トナー像を通過さ
せ、熱および圧力によって未定着トナー像を記録紙に定
着する。ここでは、更に、定着ローラの薄肉円筒体内部
に荷重受け構造体を設けており、この荷重受け構造体
が、前記加圧回転体からの荷重を受けて、定着ローラに
対し所定の圧力を加えて、当該定着ローラを加圧回転体
に圧接するように作用する。

【００１９】この場合に、定着ローラの円筒体と荷重受
け構造体とは加圧された接触状態で摺動できるようにす
るため、前記荷重受け構造体は、少なくとも前記定着ロ
ーラと接触する面側に低摩擦部材を設ける。また、荷重
受け構造体の少なくとも定着ローラの円筒体と接触する
面側が円弧状で曲率半径ｒを有し，定着ローラの半径Ｒ
に対し、ｒ≦Ｒとする。これにより、荷重受け構造体と
定着ローラとは荷重受け構造体のほぼ軸対称中心位置で
接し、定着ローラのニップ域で適切に荷重による加圧を
行うことができる。

【００２０】また、定着ローラと荷重受け構造体の間の
摺動状態を良好にするため、荷重受け構造体の少なくと
も前記定着ローラと接触する面側との間に潤滑剤を配す
る。更に、当該潤滑剤が、荷重受け構造体の前記定着ロ
ーラと接触する面側で、よく馴染むように、長手方向に
溝を設け、当該溝に潤滑剤を配する。これによって、特
に、始動時の定着ローラと荷重受け構造体の間の摺動状
態を良好になる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施する場合の形
態について、図面を参照して具体的に説明する。図１
は、本発明の実施例の定着装置の構成を説明する断面図
である。図１において、１は薄肉円筒体で構成される定
着ローラ、２は荷重受け部材、３は補強部材、４は加圧
回転体、５はヒータランプ、６は固定パッド、７はニッ
プ域、８は付着トナーを除去するフィンガー、９は温度
センサ、２３はトナー像が定着された記録紙、２４は記
録紙、２５は未定着トナー像である。

【００２２】図１を参照して説明する。定着ローラ１は
薄肉円筒体で構成され、例えば、半径１７．５ｍｍ，肉
厚０．１５ｍｍ、長さ３３５ｍｍのニッケルコアに離型
層としてフッ素樹脂（テフロン：デュポン社の商品名）
が３０μｍの厚さに被覆されたものを用いる。定着ロー
ラ１の中心部には、加熱源のヒータランプ５が２本配設
される。ヒータランプ５としては、例えば、１００ｖ，
６００ｗのハロゲンランプを用いる。

【００２３】温度センサ９が、定着ローラ１の表面温度
を検出し、温度コントローラ（図示せず）により常に定
着ローラ１の表面温度が１５０℃になるように制御す
る。ここでの定着ローラとしては、薄肉円筒体を用いる
ので、この時のウォームアップタイムは、９秒を達成す
ることができる。定着ローラは１は、駆動モータ（図示
せず）により２５０ｍｍ／ｓのスピードで直接駆動す
る。また、この定着ロール１の円筒体内部には、固定タ
イプの荷重受け部材２を設ける。

【００２４】荷重受け部材２は、定着ローラ１の半径１
７．５ｍｍよりも小さな曲率半径１６ｍｍの円弧状の固
定パッド６と補強部材３とにより構成する。固定パッド
６の定着ローラ１と接する表面は、硬質アルマイトに銀
イオンを含浸するよう導電陽極酸化処理した皮膜（創研
加工（株）社の処理によるメタルコート）を備える。荷
重受け部材２においては、固定パッド６の変形を補正す
るため、補強部材３を固定パッド６の上部側に設ける。
実質的には、この補強部材３が加圧回転体４から荷重を
受ける。補強部材３には、定着ローラ１の円筒体内部に
設けられた加熱源のヒータランプ５からの熱の吸収を防
ぐため、その表面に高光沢のクロムメッキを施す。

【００２５】このため、薄肉円筒体で構成した定着ロー
ラ１は、５０ｋｇの荷重でも、その変形はほとんどな
く、定着ローラ１として十分に機能する。ここでの加圧
回転体４は、例えば、外径３０ｍｍ，肉厚０．５ｍｍ，
長さ３１０ｍｍのステンレス製コアに、肉厚５．０ｍｍ
のシリコンゴムを被覆したもので構成する。このような
定着ローラ１と加圧回転体４との両ロールは、１００Ｋ
ｇの荷重をかけて圧接回転する。このときのニップ域の
幅は７．５ｍｍとなる。

【００２６】また、定着ローラ１の位置が、その回転の
駆動力により、また加圧回転体４からの圧接力などを受
けても変わらないように、定着ローラ１のロール両端で
軸受けするが、実質的圧接力は荷重受け部材２が受ける
ため、定着ローラ１のロール両端の軸受部での荷重はわ
ずかである。このため、簡易な構造の軸受で良い。

【００２７】このように構成された定着装置による定着
プロセスは、転写された未定着トナー像２５が転写され
た記録紙２４を、定着ローラ１と加圧回転体４との間の
ニップ域７に挿通し、定着ローラ１のヒータランプ５か
らの熱と、定着ローラ１と加圧回転体４との間の加圧力
によって、未定着トナー像２５のトナー剤の添加物の熱
溶融による定着を行い、トナー像が定着された記録紙２
３を排出する。

【００２８】この場合に、この荷重受け部材２が、固定
パッド６の部分により摺動して、補強部材３により加圧
回転体４からの荷重を受けて、常に定着ローラ１に対し
所定の圧力を加えるので、定着ローラ１は、そのニップ
域７において加圧回転体４に強い荷重（加圧力）で接す
ることになり、定着性能が向上する。

【００２９】このように、定着ローラ１を薄肉円筒体で
構成し、定着ローラ１の薄肉円筒体の内部から、荷重受
け部材２により高荷重を印加しても、定着ローラ１が破
壊されることはなく、十分な定着性能を得ることができ
る。

【００３０】また、このような定着装置の構成による
と、薄肉円筒体の定着ローラ１は、加圧回転体４と荷重
受け部材２とで挟まれた構造になっているため、実質的
に定着ローラ１を撓ませたり、へこませたりする力は作
用しなくなる。つまり、従来の定着装置のように、加圧
回転体４からの荷重を定着ローラ１の両端部の軸受にお
いて受ける構造ではないので、定着ローラ１には撓みと
円筒のへこみが生じることはない。このため、定着ロー
ラ１が薄肉円筒体であっても、高荷重を印加することが
可能となり、定着装置の構成を小型化できる。また、ウ
ォームアップタイムを大幅に短縮することができ、定着
速度を高速化でき、また、インスタントオンスタートが
できるようになる。

【００３１】また、この場合に、定着ローラ１と荷重受
け部材２との間の摺動状態をよくするため、前記定着ロ
ーラ１と荷重受け部材２の当該定着ローラ１と接触する
面側との間に潤滑剤を配する。つまり、荷重受け部材２
の固定パッド６に潤滑剤を配する。この潤滑剤として
は、エステル系合成油，合成炭化水素油，フェニルエー
テル系合成油，フロロシリコーン系合成油，またはフッ
素系合成油から選ばれるグリースを用いる。更に、潤滑
剤が荷重受け構造体の摺動面によく馴染むように、荷重
受け構造体の前記定着ローラと接触する面側に溝を長手
方向に設け、当該溝に潤滑剤を配する。これにより、定
着ローラ１と荷重受け部材２との間の摺動状態をよくな
り、始動時においても動きが滑らかになり、インスタン
トオンスタートの動作を十分に保証できるようになる。

【００３２】次に、本発明の定着装置の構成要素部品の
具体例について個別に説明する。まず、定着ローラ１か
ら説明する。

【００３３】定着ローラ１は、その肉厚が少なくともロ
ールとしての円筒形状が保たれる厚さ以上が必要であ
り、また、接触タイプの温度センサや、オフセットトナ
ーの剥離爪、離型剤としてのオイルの供給装置、クリー
ニング装置など、その表面に所定圧で接触する周辺の補
助部品を設けても、へこんだり変形したりしない肉厚が
必要である。この点を考慮すると、定着ローラ１の材料
としては、金属系の材料が望ましい。例えば、鉄，ＳＵ
Ｓ（ステンレス），アルミ，銅，ニッケルなどを用い
る。この場合は、その肉厚を０．１ｍｍ以上とすること
が好ましい。また、耐熱製樹脂ロール，セラミックスロ
ールを用いる場合、その肉厚は０．２ｍｍ以上とするこ
とが好ましい。

【００３４】上記のような厚さのロールを定着ローラ１
として用いる場合、定着ローラ１を外部の駆動機構に機
械的に結合して直接駆動することができる。また、この
ような肉厚のロールであれば、未定着トナー像が転写さ
れた記録紙（用紙）を加熱定着するだけの熱エネルギー
を蓄熱できるため、定着ローラ１の表面温度を正確に定
着温度の１５０℃に制御できなくても、所定の温度範
囲、例えば、（１５０±１０）℃の温度範囲となるよう
に制御できれば、定着ローラ１の通紙時に加熱源のヒー
タランプ５のオンオフが繰り返されていても定着性能に
むらが生じることはない。

【００３５】また、このように薄肉円筒体による定着ロ
ーラ１は、ウォームアップ時にロール全体が内部のヒー
タランプ５により略均一加熱されるため、ウォームアッ
プ完了後に回転しても定着ローラ１温度が急激に低下す
るという問題はなく、高速定着に適したものとなってい
る。

【００３６】定着装置に適用する加圧回転体４として
は、従来から公知の加圧ロールを用いることができる。
例えば、金属コアの表面に耐熱弾性体が被覆された加圧
ロールや、中空の加圧ロール内部に軸方向の橈みを補正
する為の別の加圧ロール軸を内在した複合加圧回転体
や、エンドレスベルトからなる加圧ベルトなどを用いる
ことができる。

【００３７】次に、荷重受け部材２について説明する。
図２および図３は、本発明の荷重受け構造体となる荷重
受け部材の構造を説明する図である。荷重受け部材２を
構成する場合、当該荷重受け部材２と定着ローラ１との
間の摩擦関係が重要となる。すなわち、荷重受け部材２
は、図２に示すように、定着ローラ１の円筒体内部に設
けられ、加圧回転体４からの荷重を受けるように配置さ
れ、定着ローラ１および加圧回転体４が定着プロセスで
回転するとき、定着ローラ１の内面に接して摺動するの
で、当該荷重受け部材２と定着ローラ１との間の摩擦関
係が考慮されなければならない。

【００３８】荷重受け部材２は、図３に示すように、固
定パッド６と当該固定パッド６の変形を補正する補強部
材３から構成される。実質的には、補強部材３が加圧回
転体４から荷重を受けるので、補強部材３は強度の関係
から、鉄系やＳＵＳ系の材料が選ばれる。補強部材３の
長さは、軸方向で定着ローラ１より長く、定着ローラ１
の両端部の外側で、定着装置のベースフレームに固定さ
れる。補強部材３の橈みを考慮して、あらかじめ中央部
をたわみ量だけ変位しておくことによって均一荷重を得
ることができる。また、固定パッド６と補強部材３の熱
容量は、ウォームアップの観点よりできる限り熱容量の
小さいものが望ましい。熱容量を減らすため、荷重を受
ける機械的構造による必要部分をのぞいて不要部分をく
りぬくようにしてもよい。つまり、中空状にまたは穴部
を設けるようにしてもよい。

【００３９】固定パッド６は、１５０〜２５０℃の高温
かつ５０〜１００Ｋｇｆの高荷重条件下で定着ローラ１
の内面と滑ることになる。このため、固定パッド６の素
材の性質として、耐熱性，摺動性，耐摩耗性が重要とな
る。これらの要求を満たす材料として、樹脂ベースで
は、例えば、ポリイミド樹脂，フッ素樹脂，ポリフェニ
レンサルファイド樹脂，または飽和ポリエステル樹脂が
利用できる。または、このような樹脂に、ガラス繊維，
カーボン，グラファイト，フッ化グラファイト，炭素繊
維，二硫化モリブデン，フッ素樹脂など混合したものが
利用できる。また、金属ベースとして、鉄，銅，および
それらの焼結含油金属、またはそれらに二硫化モリブデ
ン，フッ素樹脂，ニッケルとフッ素樹脂の複合めっきな
どや、硬質アルマイトに樹脂や金属を含浸したもの、セ
ラミックとしては、炭化ケイ素セラミック，室化ケイ素
セラミック，アルミナセラミックおよびそれらと二硫化
モリブデン，フッ素樹脂など混合したものが利用でき
る。これらの材料の内、特に定着ローラ１の動きや磨耗
の点で好適なものは、硬質アルマイトに金属を含浸した
ものや、フッ素樹脂に充填材をいれたものである。

【００４０】固定パッド６の形状は、図２および図３に
示すように、基本的には断面が定着ローラ１に沿った円
弧状で長手方向に延ばしたものであり、幅は加圧回転体
４とのニップ幅とほぼ等しい幅であればよい。一般には
５ｍｍから１０ｍｍである。これ以上大きい場合には、
定着ローラ１との密着性が悪くなり、加熱された定着ロ
ーラ１の熱を固定パッド６の側から奪ってしまい、ウォ
ームアップタイムが長くなるといった不具合が生じる。
円弧の曲率半径ｒは、定着ローラ１の半径Ｒに対し、ｒ
≦Ｒであることが、柔軟で薄肉の定着ローラ１において
動きの点で重要である。更に、後述するように、定着ロ
ーラと接触する面側に潤滑剤を配したオイル溝（１０：
図４）を長手方向に設けることにより、暫く停止した後
も潤滑剤が近傍に存在し、安定して回転させることがで
きる。

【００４１】次に、潤滑剤について説明する。前述した
ように、荷重受け部材２と定着ローラ１との間は、耐熱
性，摺動性，耐摩耗性が重要であるので、これらを満た
すものとして、潤滑剤のグリースを用いる。グリース
は、油脂を基油として金属石けんなどの増ちょう剤や各
種添加剤を配合したものであり、主に潤滑に利用される
ものである。ここで使用できるグリース剤としては、エ
ステル系合成油（基油をジエステル，ポリオールエステ
ルとし、リチウムステアレートやウレアを増ちょう剤と
したもの）、合成炭化水素油（基油を合成炭化水素油と
し、増ちょう剤にリチウムやウレアをいれたもの）、フ
ェニルエーテル系合成油（フェニルエーテル系合成油を
基油にウレアを増ちょう剤としたもの）、フロロシリコ
ーン系合成油（フロロシリコーン系合成油を基油にフッ
素樹脂やフッ化グラファイト粉末を配合したもの）、フ
ッ素系合成油（パーフロロアルキルポリエーテルにポリ
テトラフルオロエチレン粉末やフッ化グラファイト粉末
をいれたもの）から選ばれるグリースが好ましい。

【００４２】ところで、ここでの潤滑剤が荷重受け部材
２の摺動面によく馴染むように、固定パッド６の形状の
変形例として、固定パッド６の定着ローラ１の円筒体の
内面と接触する面側に溝を長手方向に設け、当該溝に潤
滑剤を配するようにする。つまり、図４に示すように、
断面が定着ローラ１に沿った円弧状で長手方向に延ばし
て固定バッド６に対し、更に、軸方向に潤滑剤を一時的
に溜めておく溝１０を設ける。これにより、この溝１０
の中に潤滑剤が入り込み、固定パッド６の円弧状の表面
のおける潤滑剤の馴染み具合が良くなる。これにより、
定着ローラ１と荷重受け部材２との間の摺動状態をよく
なり、始動時においても動きがなめらかになり、インス
タントオンスタートができるようになる。

【００４３】（実験例１）上述のように構成した定着装
置について、その定着性能を評価するため、富士ゼロッ
クス（株）製の「Ｖｉｖａｃｅ５５０」に装備し、ここ
で絵出しされた未定着トナー像を定着した。この場合の
結果として、十分な定着性が得られるとともに、紙しわ
の発生は一切なかった。また、固定パッド６と定着ロー
ラ１が滑ることによる定着ローラ１内面からの異常な音
の発生や異常な動きといったことは発生せず、この点に
おいても、従来の定着ローラタイプの定着装置と何ら性
能的に劣っている点は見受けられなかった。１日後の朝
１番での動きはややよくないが、そでれでもどうにかグ
リースなしでも動くことは可能であることが分かった。

【００４４】（実験例２）前述の実験例１の構成の定着
装置において、更に潤滑剤を用いる構成とし、その潤滑
剤として、フッ素系油グリース（パーフロロアルキルポ
リエーテルにポリテトラフルオロエチレン粉末をいれた
もの：ダイキン工業（株）製の商品名「デムナムグリー
スＬ２００」）を塗って動作させたところ、１日後の動
きもかなりよくなった。

【００４５】（実験例３）実験例２と同様な構成とし、
潤滑剤を替えた実験を行った。この場合の潤滑剤とし
て、フロロシリコーン系合成油グリース（フロロシリコ
ーン系合成油を基油にフッ素樹脂粉末を配合したもの：
信越化学工業（株）製の商品名「フロロシリコーングリ
ースＦＧ７２１」）を塗って動作させたところ、１日後
の動きも実験例２と同様に、かなりよかった。

【００４６】（実験例４）また、実験例２と同様な構成
で、更に別の潤滑剤に替えた実験を行った。その潤滑剤
として、フェニルエーテル系合成油グリース（フェニル
エーテル系合成油を基油にウレアを増ちょう剤としたも
の：協同油脂（株）製の商品名「マルテンプＥＴ−
Ｒ」）を塗って動作させたところ、１日後の動きも実験
例２と同様にかなりよかった。

【００４７】（実験例５）更に、実験例２と同様な構成
で別の潤滑剤に替えた実験を行った。その潤滑剤とし
て、エステル系合成油グリース（基油をジエステル，ポ
リオールエステルとし、リチウムステアレートやウレア
を増ちょう剤としたもの：協同油脂（株）製の商品名
「マルテンプ８１５８」）を塗って動作させたところ、
１日後の動きも実験例２と同様にかなりよかった。

【００４８】（実験例６）また、実験例２と同様な構成
で、潤滑剤を替えて実験を行った。この場合の潤滑剤と
して、合成炭化水素油グリース（基油を合成炭化水素油
とし、増ちょう剤にリチウムやウレアをいれたもの：協
同油脂（株）製の商品名「マルテンプＳＣ−Ｓ」）を塗
って動作させたところ、１日後の動きも実験例２と同様
にかなりよかった。

【００４９】（実験例７）また、荷重受け部材２の固定
パッド６の定着ローラ１と接する面にコートする低摩擦
材料を替えた実験例として、フッ素樹脂にＴＦＥエナメ
ル（ダイキン工業（株）製）を用い、その充填材料とし
てグラスファイバー，グラファイト，二硫化モリブデン
を混入添加したものを、荷重受け部材２の固定パッド６
の定着ローラ１と接する面側にコートし、実験例１と同
様にしてテストを行った。この場合の未定着トナー像と
しては、富士ゼロックス（株）製の複写機「Ｖｉｖａｃ
ｅ５５０」で絵出しされた未定着トナー像を定着した。
この場合の結果として、十分な定着性が得られるととも
に、紙しわの発生は一切なかった。また、この場合にも
固定パッド６と定着ローラ１が滑ることによる定着ロー
ラ１の内面からの異常な音の発生や異常な動きといった
ことは発生せず、この点においても従来の定着ローラの
タイプと何ら性能的に劣っている点は見受けられなかっ
た。１日後の朝１番での動きは、実験例１と同様でやや
よくないが、そでれでもどうにかグリースなしでも動く
ことは可能であることが分かった。また充填剤入りの材
料でコートした固定パッド６の表面は、ＴＦＥエナメル
そのものより磨耗量が少ないように感じられた。

【００５０】（実験例８）次に、実験例７と同じ条件
で、更に各種の潤滑剤を加えた場合の実験例を説明す
る。この場合の潤滑剤としては、前述の各実験例と同様
に、フッ素系油グリース（パーフロロアルキルポリエー
テルにポリテトラフルオロエチレン粉末をいれたもの：
ダイキン工業（株）製の商品名「デムナムグリースＬ２
００」）、フロロシリコーン系合成油グリース（フロロ
シリコーン系合成油を基油にフッ素樹脂粉末を配合した
もの：信越化学工業（株）製の商品名「フロロシリコー
ングリースＦＧ７２１」）、フェニルエーテル系合成油
グリース（フェニルエーテル系合成油を基油にウレアを
増ちょう剤としたもの：協同油脂（株）製の商品名「マ
ルテンプＥＴ−Ｒ」）、エステル系合成油グリース（基
油をジエステル、ポリオールエステルとしリチウムステ
アレートやウレアを増ちょう剤としたもの：協同油脂
（株）製の商品名「マルテンプ８１５８」）、合成炭化
水素油グリース（基油を合成炭化水素油とし、増ちょう
剤にリチウムやウレアをいれたもの：協同油脂（株）製
の商品名「マルテンプＳＣ−Ｓ」）等を使用して定着ロ
ーラの動きを注目したが、どのグリースの場合にも、１
日後の動きも実験例２と同様かなりよかった。

【００５１】（実験例９）ところで、固定パッド６の曲
率半径の大きさの限度（固定パッドの円弧部の曲率半径
ｒとすると定着ローラの半径Ｒに対し、ｒ≦Ｒとする条
件）を確かめるため、固定パッド６として、その曲率半
径が１８ｍｍのものを使用し、それ以外は実験例１と同
じ条件でテストを行った。この場合の定着ローラ１は、
前述したように半径１７．５ｍｍ，肉厚０．１５ｍｍ、
長さ３３５ｍｍのニッケルコアに離型層としてフッ素樹
脂（テフロン／デュポン社の商品名）が３０μｍの厚さ
に被覆されたものである。この場合には、定着ローラの
動きはあまり良くなく、固定パッドをはずしてみると先
端部にキズが見られ、定着ローラ１面にブレーキをかけ
ている様であった。１日後は動かなかった。

【００５２】（実験例１０）また、固定パッド６の変形
例の形状（図４）による効果を確かめるため、固定パッ
ド６の定着ローラ１の円筒体内面と接する面側に、幅１
ｍｍ深さ０．８ｍｍの油溝１０を、長手方向に平行にほ
ぼ中央部付近に３本２ｍｍ間隔で設けてテストを行っ
た。この溝により圧力がかかってもグリースを収納され
るので、このような固定バッドを使用する以外は、実験
例２と同じ条件でテストを行った。この場合の定着ロー
ラ１の動きは、特に１日後でもよどみなく回転し、効果
が良好であることが判断された。

【００５３】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、定着装置を定着ローラの内部にヒータと荷重受け構
造体を設けた新規な構造とし、荷重受け構造体の少なく
とも定着ローラと接触する面側を低摩擦材料で構成した
ことにより、定着ローラとして薄肉円筒体を用いること
ができ、このため、装置構成を小型化でき、ウォームア
ップタイムの大幅な短縮が図ることができる。しかも、
所定圧力の荷重をかけても信頼性を高くして回転でき、
更に小型でありながら高速の定着を可能とするものであ
り、その産業的価値は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施例の定着装置の構成を説
明する断面図、

【図２】図２は本発明の荷重受け構造体となる荷重受
け部材の構造を説明する第１の図、

【図３】図３は本発明の荷重受け構造体となる荷重受
け部材の構造を説明する第２の図、

【図４】図４は本発明の荷重受け構造体の変形例を説
明する図、

【図５】図５は加熱定着法による定着装置の概略の構
成を示す図である。

【符号の説明】

１…定着ローラ、２…荷重受け部材、３…補強部材、４
…加圧回転体、５…ヒータランプ、６…固定パッド、７
…ニップ域、８…フィンガー、９…温度センサ、１０…
溝、２３…トナー像が定着された記録紙、２４…記録
紙、２５…未定着トナー像、３０…定着ローラ、３１…
ヒータランプ、３２…円筒状芯金、３３…離型層、４０
…加圧ローラ、４１…円筒状芯金、４２…耐熱弾性体
層、４３…シート、４４…未定着トナー像。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定着ローラと加圧回転体とのニップ域に
未定着トナー像を通過させ、熱および圧力によって定着
する定着装置おいて、薄肉円筒体で構成される定着ローラと、前記定着ローラを加熱するヒータと、前記定着ローラに所定の圧力で接触する加圧回転体と、前記定着ローラの薄肉円筒体内部に設けられ、前記加圧
回転体からの荷重を受ける荷重受け構造体と、前記荷重受け構造体の少なくとも前記定着ローラと接触
する面側に設けられた低摩擦部材とを備えることを特徴
とする定着装置。
【請求項２】請求項１に記載の定着装置において、前記荷重受け構造体の少なくとも定着ローラと接触する
面側に設ける低摩擦部材は、金属含浸硬質アルマイト皮
膜または充填剤含有フッ素樹脂皮膜であることを特徴と
する定着装置。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の定着装
置において、前記荷重受け構造体は、該荷重受け構造体の少なくとも
定着ローラと接触する面側が円弧状で曲率半径ｒを有
し，定着ローラの半径Ｒに対し、ｒ≦Ｒであることを特
徴とする定着装置。
【請求項４】請求項１乃至請求項３に記載の定着装置
において、前記定着ローラと前記荷重受け構造体の少なくとも前記
定着ローラと接触する面側との間に潤滑剤を配したこと
を特徴とする定着装置。
【請求項５】請求項４に記載の定着装置において、前記潤滑剤が、エステル系合成油，合成炭化水素油，フ
ェニルエーテル系合成油，フロロシリコーン系合成油，
またはフッ素系合成油から選ばれるグリースであること
を特徴とする定着装置。
【請求項６】請求項４乃至請求項５に記載の定着装置
において、前記荷重受け構造体の前記定着ローラと接触する面側に
溝を長手方向に設け、該溝に潤滑剤を配したことを特徴
とする定着装置。