(57)【要約】【課題】トナー画像定着のためのニップ部を形成する弾性ローラの外周面に形成した金属層による、弾性ローラの弾性特性を損なわないようにし、また非通紙域での過度な温度の上昇を防ぐことができるようにした、定着装置を提供する。【解決手段】弾性ローラの外周表面に、金属層として厚さ０．５〜９μｍの範囲で金属めっきを施す。【選択図】        図１
2004347904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未定着のトナー画像の形成された印字媒体を、互いに圧接されて回転する加熱ローラと弾性ローラのニップ部を通してトナー画像を熱溶融し定着させる定着装置であって、
該加熱ローラが、ヒータを内蔵した金属シリンダを備え、
該弾性ローラが、厚さ０．５〜９μｍの金属めっきを外周表面に施した弾性体を備えている、ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
未定着のトナー画像の形成された印字媒体を、互いに圧接されて回転する一対の弾性ローラのニップ部を通してトナー画像を熱溶融し定着させる定着装置であって、
該弾性ローラの少なくとも一方が、厚さ０．５〜９μｍの金属めっきを外周表面に施した弾性体を備え、
該弾性ローラの一方又は両方に、ヒータを内蔵した金属シリンダを備える加熱ローラが１個以上回転自在に圧接されている、ことを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの電子写真方式を利用した画像形成装置において、印字媒体上に形成された未定着のトナー画像を加熱溶融し定着させる定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
典型的な電子写真方式による画像形成装置は、ヒータを内蔵した金属シリンダからなる加熱ローラと、これに圧接し回転する弾性ローラを備え、未定着のトナー画像の転写された用紙のごとき印字媒体は、この加熱ローラと弾性ローラの圧接部であるニップ部を通されてトナー画像が加熱溶融され定着される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
定着装置の他の構成においては、弾性ローラである定着ローラと、これに圧接して印字媒体を通すニップ部を形成する加圧ローラと、定着ローラに圧接され回転するヒータを内蔵した金属シリンダからなる複数個の加熱ローラを備えている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１６０７８９号公報（第５図）
【特許文献２】
特開平１１−８４９３４号公報（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したとおりの形態の従来の定着装置には、次のとおりの解決すべき問題がある。
【０００６】
すなわち、弾性ローラの外周面には、熱移動の迅速化、ウオームアップ時間の短縮化、省エネなどのために、金属層の形成が検討され、実用化されつつある。しかしながら、この金属層が厚いと、弾性ローラが硬くなり弾性特性が損なわれ定着に必要なニップ幅を形成しにくくなる。また、ローラを駆動する負荷も大きくなってしまう。逆に、金属層が薄すぎると、ローラの軸線方向における熱の移動がスムーズでなくなり、特に小サイズ用紙を定着する場合に非通紙域の温度が過度に上昇する原因になる。
【０００７】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、トナー画像定着のためのニップ部を形成する弾性ローラの外周面に形成した金属層による、弾性ローラの弾性特性を損なわないようにし、また非通紙域での過度な温度の上昇を防ぐことができるようにした、定着装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上述の課題を解決するために、鋭意実験及び検討を重ねた結果、金属層の厚さを所定の範囲に設定することにより、従来の問題を除くことができることを確認した。
【０００９】
本発明の一形態によれば上記技術的課題を解決する定着装置として、
未定着のトナー画像の形成された印字媒体を、互いに圧接されて回転する加熱ローラと弾性ローラのニップ部を通してトナー画像を熱溶融し定着させる定着装置であって、
該加熱ローラが、ヒータを内蔵した金属シリンダを備え、
該弾性ローラが、厚さ０．５〜９μｍの金属めっきを外周表面に施した弾性体を備えている、ことを特徴とする定着装置が提供される。
【００１０】
そして、定着装置において金属層の厚さを所定の範囲、０．５〜９μｍに設定することにより従来の問題を除く。
【００１１】
本発明の他の形態によれば上記技術的課題を解決する定着装置として、
未定着のトナー画像の形成された印字媒体を、互いに圧接されて回転する一対の弾性ローラのニップ部を通してトナー画像を熱溶融し定着させる定着装置であって、
該弾性ローラの少なくとも一方が、厚さ０．５〜９μｍの金属めっきを外周表面に施した弾性体を備え、
該弾性ローラの一方又は両方に、ヒータを内蔵した金属シリンダを備える加熱ローラが１個以上回転自在に圧接されている、ことを特徴とする定着装置が提供される。
【００１２】
そして、定着装置において金属層の厚さを所定の範囲、０．５〜９μｍに設定することにより従来の問題を除く。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された定着装置について、好適実施形態を示した添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。
【００１４】
図１を参照して、定着装置の一実施形態について説明する。全体を番号２で示すこの定着装置は、互いに圧接され回転する、加熱ローラ４と弾性ローラである加圧ローラ６とを備え、未定着のトナー画像の形成された印字媒体は矢印で示した「通紙方向」にそのニップ部Ｎを通されて、トナー画像が加熱溶融され定着される。
【００１５】
弾性ローラである加圧ローラ６の外周表面に形成される金属層の厚さを検討する実験に用いた上記構成の定着装置２は、Ａ３サイズのモノクロ用であって、加熱ローラ４は、アルミニウム製の外径２５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのシリンダ本体を備え、外周表面には周知の離型性を高めるためのＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ樹脂）コーチングが施され、内部には加熱用のヒータ５が備えられている。
【００１６】
加圧ローラ６は、１０ｍｍφの鉄の芯金に弾性体としてのシリコンゴムを厚さ７．５ｍｍで被覆し、アスカーＣ硬度４０度、外径２５ｍｍのローラを形成し、シリコンゴムの外周表面に金属層としてアルミニウムめっきを［厚さ０（めっきなし）〜１２μｍの範囲］で種々施したものを用意した。そして、さらにめっきした表面には離型性を高めるためのＰＦＡコーチングを施した。
【００１７】
実験は、加圧ローラ６を加熱ローラ４に対し片側荷重４．０ｋｇｆで加圧した状態で、ヒータ５の温度制御部を１８０°Ｃとなるように制御し、小サイズの印字媒体としてＡ４サイズの用紙を１００枚連続通紙し、加熱ローラ４と加圧ローラ６のニップ幅Ｗ、及び加熱ローラ４の回転軸線方向における非通紙域の外周部表面の温度上昇について、めっき厚さの違い毎に計測した。その結果を図２に示す。
【００１８】
図２を参照して実験結果について説明する。ニップ幅Ｗは、めっき厚さが厚くなるほど徐々に減少し、厚さが特に９μｍを越えると極端に減少し必要な定着性能が得られなくなった。非通紙域の温度上昇は、めっきを施してない場合及びめっき厚さ０．１μｍ未満においては制御温度１８０°Ｃに対して５０°Ｃ近く越えたのに対し、めっき厚さが０．５μｍで４５°Ｃを下回り、めっき厚さが増すにつれて徐々に減少した。したがって、この結果によれば、必要な定着性能が得られ、かつ非通紙部の温度上昇を抑えるには、めっきの厚さは０．５〜９μｍにするとよいことが判明した。
【００１９】
図３を参照して、定着装置の他の実施形態について説明する。全体を番号８で示すこの定着装置は、互いに圧接され回転する一対の、弾性ローラとしての定着ローラ１０ａ、１０ｂを備え、定着ローラ１０ａ、１０ｂにはそれぞれ回転し圧接した加熱ローラ１２が１個ずつ備えられ、未定着のトナー画像の形成された印字媒体は矢印で示した「通紙方向」に、定着ローラ１０ａ、１０ｂのニップ部Ｎを通され、トナー画像が加熱溶融され定着される。
【００２０】
この実験に用いた上記構成の定着装置８は、Ａ３サイズのカラー用であって、定着ローラ１０ａ、１０ｂは、１２ｍｍφの鉄の芯金に弾性体としてのシリコンスポンジを厚さ６．５ｍｍで被覆し、アスカーＣ硬度４５度、外径２５ｍｍのローラを形成し、一方の定着ローラ１０ａには、シリコンスポンジの外周表面に金属層としてアルミニウムめっきを［厚さ０（めっきなし）〜１２μｍの範囲］で種々施したものを用意した。そして、さらにめっきした表面には周知の離型性を高めるためのＰＦＡコーチングを施した。
【００２１】
加熱ローラ１２は、アルミニウム製の外径２５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのシリンダ本体を備え、外周表面には離型性を高めるためのＰＦＡコーチングが施され、内部に加熱用のヒータ１３が備えられている。
【００２２】
実験は、定着ローラ１０ａ、１０ｂそれぞれを加熱ローラ１２に対して片側荷重４．０ｋｇｆで加圧し、定着ローラ１０ａ、１０ｂはそのニップ部Ｎの食い込み量が１．５ｍｍになるように設定して、ヒータ１３の温度制御部を１９０°Ｃとなるように制御し、小サイズの印字媒体としてＡ４サイズの用紙を１００枚連続通紙し、定着ローラ１０ａ、１０ｂのニップ幅Ｗ、及び加熱ローラ１２の回転軸線方向における非通紙域の外周表面の温度上昇について、めっき厚さの違い毎に計測した。その結果を図４に示す。
【００２３】
図４を参照して実験結果について説明する。前述の定着装置２における実験と弾性ローラがシリコンゴムとシリコンスポンジの差があるが、モノクロ用の定着装置２における結果と同様に、ニップ幅Ｗは、めっき厚さが厚くなるほど徐々に減少し、厚さが特に９μｍを越えると極端に減少し必要な定着性能が得られなくなった。非通紙域の温度上昇は、めっきを施してない場合及びめっき厚さ０．１μｍ未満においては制御温度１９０°Ｃに対して５０°Ｃ近く越えたのに対し、めっき厚さが０．５μｍで４５°Ｃを下回り、めっき厚さが増すにつれて徐々に減少した。したがって、この結果によれば、必要な定着性能が得られ、かつ非通紙部の温度上昇を抑えるためには、めっきの厚さは０．５〜９μｍにするとよいことが判明した。
【００２４】
この定着装置８による実験においては、一対の定着ローラ１０ａ、１０ｂの一方、定着ローラ１０ａにのみその外周表面にめっきを施したが、定着ローラ１０ａ、１０ｂ両方にめっきを施してもほぼ同様の実験結果が得られた。しかしながら、明確な相乗効果は見られなかった。
【００２５】
図５に全体を番号１４で示す定着装置は、上述の図３に示す一対の定着ローラ１０ａ、１０ｂからなる定着装置８の構成において、一方の定着ローラ１０ａにのみ加熱ローラ１２を集中して２個備えたものである。
【００２６】
この定着装置１４について定着装置８と全く同じ実験を行ったところ、結果は定着装置８の結果とほぼ同じで、必要な定着性能が得られ、非通紙域の温度上昇を有効に抑えるには、めっきの厚さを同様に０．５〜９μｍとするのがよいことが示された。また、定着装置８と同様に、一対の定着ローラ１０ａ、１０ｂの両方にめっきを施しても、一方にのみにめっきを施した場合とほぼ同様の結果であった。
【００２７】
なお、実験においては、金属めっきとしてアルミニウムめっきが用いられたが、めっき金属としては、ニッケル、クロム、金、銀、銅などでもよい。
【００２８】
上述の実験結果のように、弾性ローラの外周表面に金属メッキを、厚さ０．５〜９μｍの範囲内で施すことにより、弾性ローラの弾性特性を損なわずにニップ幅すなわち定着性能を確保することができ、またローラの熱の移動がスムーズになり小サイズ紙を連続通紙したときの非通紙域の過度の温度上昇を抑えることができる。さらに、弾性ローラの外周表面に金属めっきを施すことにより定着温度の立ち上がりが早くなり省エネにもなる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に従って構成された、トナー画像を定着するためのニップ部を形成する弾性ローラの外周面に金属めっきを所定の厚さ備えた定着装置によれば、弾性ローラの弾性特性を損なわないようにすることができ、また非通紙域での過度な温度の上昇を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された定着装置の一形態を示す説明図。
【図２】図１に示す定着装置による実験結果を示すグラフ。
【図３】本発明に従って構成された定着装置の他の形態を示す説明図。
【図４】図３に示す定着装置による実験結果を示すグラフ。
【図５】図２に示す定着装置の別の形態を示す説明図。
【符号の説明】
２：定着装置
４：加熱ローラ
６：加圧ローラ（弾性ローラ）
８：定着装置
１０ａ：定着ローラ（弾性ローラ）
１０ｂ：定着ローラ（弾性ローラ）
１２：加熱ローラ
Ｎ：ニップ部
【図１】
2004347904.tif 000003
【図２】
2004347904.tif 000004
【図３】
2004347904.tif 000005
【図４】
2004347904.tif 000006
【図５】
2004347904.tif 000007