(57)【要約】【課題】高品位の画像を得ることができるとともに、高速出力と高耐久性を実現することができる定着装置を提供すること。【解決手段】画像情報に基づいて画像を形成する画像形成装置に設けられ、記録材上の未定着画像を挟圧搬送して該記録材上の未定着画像の加熱定着を行う定着装置において、加熱源によって加熱される回転加熱部材と、該回転加熱部材に対して圧接して配置される加圧部材を備え、未定着画像は熱を与えることによりワックス等の離型剤が染み出すトナーを用い、回転加熱部材は少なくとも基層と弾性層及び表層から成る３層以上の構成を採り、弾性層の硬度がＪＩＳ−Ａ硬度１°〜５０°及び表層はフッ層樹脂で厚みが１〜３０μｍであって、加圧部材はフィルムを用いて回転加熱部材に押し当てて加圧する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報に基づいて画像を形成する画像形成装置に設けられ、記録材上の未定着画像を挟圧搬送して該記録材上の未定着画像の加熱定着を行う定着装置において、
加熱源によって加熱される回転加熱部材と、該回転加熱部材に対して圧接して配置される加圧部材を備え、未定着画像は熱を与えることによりワックス等の離型剤が染み出すトナーを用い、回転加熱部材は少なくとも基層と弾性層及び表層から成る３層以上の構成を採り、弾性層の硬度がＪＩＳ−Ａ硬度１°〜５０°及び表層はフッ層樹脂で厚みが１〜３０μｍであって、加圧部材はフィルムを用いて回転加熱部材に押し当てて加圧することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
画像情報に基づいて画像を形成する画像形成装置に設けられ、記録材上の未定着画像を挟圧搬送して該記録材上の未定着画像の加熱定着を行う定着装置において、
加熱源によって加熱される回転加熱部材と、該回転加熱部材に対して圧接して配置される加圧部材を備え、未定着画像は熱を与えることによりワックス等の離型剤が染み出すトナーを用い、回転加熱部材は少なくとも基層と弾性層及び表層から成る３層以上の構成を採り、表面の微小硬度が６０°以下であって、加圧部材はフィルムを用いて回転加熱部材に押し当てて加圧することを特徴とする定着装置。
【請求項３】
画像情報に基づいて画像を形成し、記録紙としてコート紙に画像を形成することが可能な画像形成装置に設けられ、記録材上の未定着画像を挟圧搬送して該記録材上の未定着画像の加熱定着を行う定着装置において、
加熱源によって加熱される回転加熱部材と、該回転加熱部材に対して圧接して配置される加圧部材を備え、未定着画像は熱を与えることによりワックス等の離型剤が染み出すトナーを用い、回転加熱部材は少なくとも基層と弾性層及び表層から成る３層以上の構成を採り、弾性層の硬度がＪＩＳ−Ａ硬度１°〜３０°及び表層はフッ層樹脂であり、厚みが１〜３０μｍであって、加圧部材はフィルムを用いて回転加熱部材に押し当てて加圧することを特徴とする定着装置。
【請求項４】
画像情報に基づいて画像を形成し、記録紙としてコート紙に画像を形成することが可能な画像形成装置に設けられ、記録材上の未定着画像を挟圧搬送して該記録材上の未定着画像の加熱定着を行う定着装置において、
加熱源によって加熱される回転加熱部材と、該回転加熱部材に対して圧接して配置される加圧部材を備え、未定着画像は熱を与えることによりワックス等の離型剤が染み出すトナーを用い、回転加熱部材は少なくとも基層と弾性層及び表層から成る３層以上の構成を採り、表面の微小硬度が６０°以下であって、加圧部材はフィルムを用いて回転加熱部材に押し当てて加圧することを特徴とする定着装置。
【請求項５】
画像情報に基づいて画像を形成し、少なくとも記録紙としては上質紙及びコート紙を使用することが可能であって、コート紙の画像は記録紙単体の光沢度程度の光沢度を出すことが可能であるか、若しくはそのような光沢度を出す通紙モードを備えた画像形成装置に設けられ、記録材上の未定着画像を挟圧搬送して該記録材上の未定着画像の加熱定着を行う定着装置において、
加熱源によって加熱される回転加熱部材と、該回転加熱部材に対して圧接して配置される加圧部材を備え、未定着画像は熱を与えることによりワックス等の離型剤が染み出すトナーを用い、回転加熱部材は少なくとも基層と弾性層及び表層から成る３層以上の構成を採り、表面の微小硬度が６０°以下であって、加圧部材はフィルムを用いて回転加熱部材に押し当てて加圧することを特徴とする定着装置。
【請求項６】
画像情報に基づいて画像を形成し、少なくとも記録紙としては上質紙及びコート紙を使用することが可能であって、コート紙の画像は記録紙単体の光沢度程度の光沢度を出すことが可能であるか、若しくはそのような光沢度を出す通紙モードを備えた画像形成装置に設けられ、記録材上の未定着画像を挟圧搬送して該記録材上の未定着画像の加熱定着を行う定着装置において、
加熱源によって加熱される回転加熱部材と、該回転加熱部材に対して圧接して配置される加圧部材を備え、未定着画像は熱を与えることによりワックス等の離型剤が染み出すトナーを用い、回転加熱部材は少なくとも基層と弾性層及び表層から成る３層以上の構成を採り、弾性層の硬度がＪＩＳ−Ａ硬度１°〜３０°及び表層はフッ層樹脂であり、厚みが１〜３０μｍであって、加圧部材はフィルムを用いて回転加熱部材に押し当てて加圧することを特徴とする定着装置。
【請求項７】
前記回転加熱部材の表層には、チューブ成型されたフッ素樹脂を用いることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記回転加熱部材は、弾性層上にフッ素樹脂をコート成型した表層を用いることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記回転加熱部材において、弾性層上のフッ素樹脂はプライマー等を介して弾性体上に直接フッ素樹脂をコート成型しているつことを特徴とする請求項８記載の定着装置。
【請求項１０】
前記加圧部材は、少なくともニップ上流に配置する第１ニップとニップ下流に配置する第２ニップを備え、上流側の第１ニップのピーク圧を第２ニップのピーク圧よりも低く設定したことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の定着装置。
【請求項１１】
前記第２ニップの最大ピーク圧を５ｋｇｆ／ｃｍ2よりも低く設定したことを特徴とする請求項１０記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に設けられる定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置における定着装置としては、所定の温度に維持された加熱ローラ（定着ローラ）と、弾性層を有して該加熱ローラに圧接する加圧ローラとによって記録材を挟持搬送しつつ加熱する熱ローラ方式が多用されている。特にカラー画像を形成する定着装置においては、モノクロ画像に比べてシアン、マゼンタ、イエロー等のカラートナーを使用することが一般的である。
【０００３】
カラートナーは、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て低融点、低溶融粘度のシャープメルト性の材料で形成した非磁性トナーを用いており、用紙上に形成したカラートナーが定着手段の定着ローラ表面に融着する、所謂オフセットを発生し易い傾向にある。このため、定着ローラは、多色重ねの画像に対する追従性と定着性そのものの向上のために適度の弾性を備えることが必要であり、ＨＴＶゴム等の弾性層上に、ＬＴＶ、ＲＴＶ等の離型性が高いシリコーンゴムで表面層を形成している。このシリコーンゴムは、シリコー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型性をもたらし、オフセット防止効果を発揮する。
【０００４】
しかしながら、従来の画像形成装置のカラーの定着には以下のような問題があった。
【０００５】
即ち、定着手段の定着ローラには直接オイルを塗布するが、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（定着ニップ）を介して間接的にオイルが供給されるようにしているため、連続プリント時に加圧ローラ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勝ちになり易く、加圧ローラのオフセット防止が不利なために、カラーＤＴＰのための両面画像への対応が非常に困難であった。
【０００６】
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良いが、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。定着ローラに塗布するオイル量を多目にすることも考えられるが、用紙のオイル染みが発生し易く、画像の品質、定着の信頼性等が低下する。
【０００７】
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易くなり、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。通紙中に加圧ローラ表面に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緩く設定すると、今度はオイルの擦り抜けが起こり易くなり、同様に、用紙へのオイル染みが発生する。
【０００８】
又、表層のシリコーンゴム層に浸透してあるシリコーンオイルが枯れたり、紙粉や異物等によってキズついてしまうと、本来の離型性能が失われてトナーのオフセットや用紙も巻き付き等の不具合が生じてしまう。
【０００９】
このような問題を解決するために、定着手段の定着ローラ等に離型剤オイルを塗布することなく、用紙に転写したカラートナーを良好に定着することを可能としている（特許文献１参照）。
【００１０】
即ち、離型性を有するワックスを内包させたタイプのトナーを用い、定着ローラは、剛性の高い基材上に弾性層を設け、その上にワックスを内包したトナーとの離型性が良いフッ素樹脂、例えばＦＥＰ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥを表面に設けたローラ構成とすれば良く、加圧ローラの弾性層の厚みや硬度を選択することによって加圧ローラを定着ローラに食い込ませ、従来のようにシリコーンオイルを塗布しなくても、高い離型性と分離性能を維持しつつ良好な定着を可能としている。
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−１４８９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述した定着装置においても以下のような問題があった。
【００１３】
即ち、ワックス内包トナーで用いられる定着ローラのフッ素樹脂表層は、オイルを塗布するタイプのゴム表層に比べて硬度が高く硬いため、記録紙上に多層に転写されているカラートナーに対して追従性が悪い。このことから、紙目が粗い紙等では繊維の奥にあるトナーと繊維の表面付近にあるトナーとで加熱ムラが生じて微小な光沢ムラが発生し易くなっていた。
【００１４】
又、定着ニップ内では溶融したトナーが加圧するが、フッ素樹脂表層のように硬い表層ではトナーが伸ばされて潰されてしまう。特にトナー部をより溶かし、画像に光沢を出す場合で起こり易く、記録紙がコート紙の場合には溶融トナーが紙繊維内に浸透しないために溶けたトナーの潰れがより顕著に発生する。トナーの潰れが起こると、細線の太りや滲みが発生したり、小ポイント文字が潰れて視認性が悪化するといった不具合が生じる。
【００１５】
特開２００１−３０５８１６号公報では、４色のカラートナーの他に透明トナーを用いて上記のトナー潰れによる画像の粒状性悪化と光沢度（グロス）の両立を可能としているが、このように透明トナーを用いると専用の現像器やドラム等の画像形成部を必要とし、コストが大幅にアップしたり装置の大型化に繋がってしまう。その他、記録紙上のトナーの載り量自体が増えるため、転写部や定着部での負荷が大きくなり、根本的な解決にはなっていなかった。
【００１６】
これらの問題は画像の光沢性、細線や小ポイント文字、コート紙等の使用を前提とした高画質機において、ワックストナーによって定着オイルを用いないオイルレス定着を行うための大きな課題となっていた。
【００１７】
上記問題を解決するためには、定着ローラのゴム材料に低硬度の材料を用いたり、表層のフッ素樹脂等を薄膜化やコート成型することで良化するが、コピー枚数の多い高速機で用いる場合には、必要な定着ニップが広くなるために、必然的に加圧ローラの加圧力を上げて定着ローラのゴムを変形させなければならない。
【００１８】
ところが、低硬度ゴムは温度や圧力によって劣化し易い材料であるため、高速機で必要となる高耐久性を得ることが困難となってくる。又、加圧力を上げると、トナーを潰し易くなるため、そもそものコート紙における高画質化を妨げる傾向がある。
【００１９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、画像形成装置において、記録紙にコート紙を用いて光沢のある画像を出力する場合でも、細線や小ポイント文字のトナー潰れを防止し、高品位の画像を得ることができるとともに、高速出力と高耐久性を実現することができる定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、画像情報に基づいて画像を形成する画像形成装置に設けられ、記録材上の未定着画像を挟圧搬送して該記録材上の未定着画像の加熱定着を行う定着装置において、加熱源によって加熱される回転加熱部材と、該回転加熱部材に対して圧接して配置される加圧部材を備え、未定着画像は熱を与えることによりワックス等の離型剤が染み出すトナーを用い、回転加熱部材は少なくとも基層と弾性層及び表層から成る３層以上の構成を採り、弾性層の硬度がＪＩＳ−Ａ硬度１°〜５０°及び表層はフッ層樹脂で厚みが１〜３０μｍであって、加圧部材はフィルムを用いて回転加熱部材に押し当てて加圧することを特徴とする。
【００２１】
請求項２記載の発明は、画像情報に基づいて画像を形成する画像形成装置に設けられ、記録材上の未定着画像を挟圧搬送して該記録材上の未定着画像の加熱定着を行う定着装置において、加熱源によって加熱される回転加熱部材と、該回転加熱部材に対して圧接して配置される加圧部材を備え、未定着画像は熱を与えることによりワックス等の離型剤が染み出すトナーを用い、回転加熱部材は少なくとも基層と弾性層及び表層から成る３層以上の構成を採り、表面の微小硬度が６０°以下であって、加圧部材はフィルムを用いて回転加熱部材に押し当てて加圧することを特徴とする。
【００２２】
請求項３記載の発明は、画像情報に基づいて画像を形成し、記録紙としてコート紙に画像を形成することが可能な画像形成装置に設けられ、記録材上の未定着画像を挟圧搬送して該記録材上の未定着画像の加熱定着を行う定着装置において、加熱源によって加熱される回転加熱部材と、該回転加熱部材に対して圧接して配置される加圧部材を備え、未定着画像は熱を与えることによりワックス等の離型剤が染み出すトナーを用い、回転加熱部材は少なくとも基層と弾性層及び表層から成る３層以上の構成を採り、弾性層の硬度がＪＩＳ−Ａ硬度１°〜３０°及び表層はフッ層樹脂であり、厚みが１〜３０μｍであって、加圧部材はフィルムを用いて回転加熱部材に押し当てて加圧することを特徴とする。
【００２３】
請求項４記載の発明は、画像情報に基づいて画像を形成し、記録紙としてコート紙に画像を形成することが可能な画像形成装置に設けられ、記録材上の未定着画像を挟圧搬送して該記録材上の未定着画像の加熱定着を行う定着装置において、加熱源によって加熱される回転加熱部材と、該回転加熱部材に対して圧接して配置される加圧部材を備え、未定着画像は熱を与えることによりワックス等の離型剤が染み出すトナーを用い、回転加熱部材は少なくとも基層と弾性層及び表層から成る３層以上の構成を採り、表面の微小硬度が６０°以下であって、加圧部材はフィルムを用いて回転加熱部材に押し当てて加圧することを特徴とする。
【００２４】
請求項５記載の発明は、画像情報に基づいて画像を形成し、少なくとも記録紙としては上質紙及びコート紙を使用することが可能であって、コート紙の画像は記録紙単体の光沢度程度の光沢度を出すことが可能であるか、若しくはそのような光沢度を出す通紙モードを備えた画像形成装置に設けられ、記録材上の未定着画像を挟圧搬送して該記録材上の未定着画像の加熱定着を行う定着装置において、加熱源によって加熱される回転加熱部材と、該回転加熱部材に対して圧接して配置される加圧部材を備え、未定着画像は熱を与えることによりワックス等の離型剤が染み出すトナーを用い、回転加熱部材は少なくとも基層と弾性層及び表層から成る３層以上の構成を採り、表面の微小硬度が６０°以下であって、加圧部材はフィルムを用いて回転加熱部材に押し当てて加圧することを特徴とする。
【００２５】
請求項６記載の発明は、画像情報に基づいて画像を形成し、少なくとも記録紙としては上質紙及びコート紙を使用することが可能であって、コート紙の画像は記録紙単体の光沢度程度の光沢度を出すことが可能であるか、若しくはそのような光沢度を出す通紙モードを備えた画像形成装置に設けられ、記録材上の未定着画像を挟圧搬送して該記録材上の未定着画像の加熱定着を行う定着装置において、加熱源によって加熱される回転加熱部材と、該回転加熱部材に対して圧接して配置される加圧部材を備え、未定着画像は熱を与えることによりワックス等の離型剤が染み出すトナーを用い、回転加熱部材は少なくとも基層と弾性層及び表層から成る３層以上の構成を採り、弾性層の硬度がＪＩＳ−Ａ硬度１°〜３０°及び表層はフッ層樹脂であり、厚みが１〜３０μｍであって、加圧部材はフィルムを用いて回転加熱部材に押し当てて加圧することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ワックス内包トナーと定着ローラにフッ素樹脂表層を持ちオイルレス定着を行う画像形成装置において、記録紙にコート紙を用いて光沢のある画像を出力する場合でも、細線や小ポイント文字のトナー潰れを防止し、高品位の画像を得ることができるとともに、高速出力と高耐久性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。
【００２８】
＜画像形成装置の基本構成＞
図１にカラー画像形成装置の全体構成を示す。本実施の形態では、中間転写体を用いたカラー画像形成装置の例を示している。
【００２９】
本実施の形態において、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。
【００３０】
而して、感光ドラム１０１は、１次帯電器１０２により所定の極性の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）からの画像の露光１０３により、感光ドラム１０１の表面上に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１０１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、潜像に付着してこれを現像する。
【００３１】
中間転写体として中間転写ローラ２０が、感光ドラム１０１に適度な圧力をもって当接配置されている。中間転写ローラ２０は、シリンダ状の芯金上に中抵抗の電気抵抗（体積抵抗率が１０５
〜１０１１Ωｃｍ程度）を有する非発泡体或は発泡体の弾性層を設けて構成されている。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してある。
【００３２】
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）。
【００３３】
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。
【００３４】
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構成されている。
【００３５】
上記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からの用紙１１が通紙される。バイアス電源を電源２９から電源２８に切り換えて、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、中間転写ローラ２０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、給紙カセット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ｎに供給される。
【００３６】
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。
【００３７】
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、定着ローラ１と加圧ローラ２との間の定着ニップを通過して、トナーの混色及び紙の繊維への定着がなされる。片面画像形成の場合は、このまま用紙１１を排紙トレイへ排出する。両面画像形成の場合は、定着装置１０を出た用紙１１は、一旦別の紙パス方向Ａへ送った後、スイッチバックをされて両面ユニット部Ｂへと運ばれる。そして、用紙１１の１面目と反対側の２面目の画像形成時に、用紙１１が上記の２次転写ニップｎに到達し、用紙１１の反対側の面に２次転写されつつ通過し、定着装置１０を経て２面目の定着が終了した後、排紙トレイに排出される。
【００３８】
本発明において、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、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て定着のオイルレス化を実現した。
【００３９】
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−ブチルアクリレート樹脂から成り、表層９１はスチレン−ポリエステル樹脂から成っている。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を外添する。
【００４０】
尚、本実施の形態では、重合法によるワックスを内包したトナーを用いたが、この製造方法に限定する必要はなく、熱を与えることによって離型材が染み出すようなトナーであれば良い。
【００４１】
＜定着装置の基本構成＞
図２に本実施の形態に係る定着装置を示す。
【００４２】
定着装置１０は、上下に圧接した定着ローラ１と加圧ユニット２とを備えており、定着ローラ１は基層となる鉄、アルミニウム等の芯金１ａ上に、耐熱シリコーンゴム層から成る弾性層１ｂとＦＲＰ又はＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂から成る離型層１ｃとを設けた３層構造に構成されている。
【００４３】
弾性層１ｂは、厚み０．５〜３ｍｍ程度を用いるのが良い。弾性層は厚いほど薄紙の排紙性（離型性）は高いが、高速機を前提とした場合、必要となる電力が大きくなるため、必然的に定着ローラ内部に配置したヒータの電力が大きくなる。ヒータの電力が大きくなると弾性層での温度勾配が大きくなるため、定着ローラ表面温度が同じでも、芯金と弾性層の界面温度が高温となってしまい、ゴムの熱劣化が生じるために余り弾性層を厚くはできない。理想的にはゴム厚は、１．５ｍｍ以下にするのが好ましい。一方、ゴム厚を薄くすると、表面硬度が硬くなり、トナーの潰れが起こったり画質に問題が生じてくる。
【００４４】
又、弾性層の硬度は低硬度のシリコーンゴムほど表面微小硬度が小さくなるので、トナーの潰れは良くなるが、熱劣化が起き易いので余り低硬度のものを用いることができない。このような観点によって、弾性層のゴム厚とゴム硬度とは関係があり、高速機では低硬度の肉厚ゴムを用いることが不可能となる。
【００４５】
本発明では、コピー枚数が毎分６０枚の高速機を想定して実験を行った結果、通紙枚数２０万枚の耐久性を得るためには、ＪＩＳ−Ａ硬度が３０°のゴムではゴム厚は１．５ｔが最大であり、ＪＩＳ−Ａ硬度で１０°のゴムでは、ゴム厚が１．０ｔまでが最大厚みであり、ＪＩＳ−Ａ硬度が１°のゴムでは、ゴム厚が０．５ｔまでが最大厚みであった。
【００４６】
又、表層のＰＦＡチューブの膜厚は１０μｍ以下では均一なチューブの成型や被覆が難しくなるため、２０μｍ以上が好ましく、５０μｍ以上の膜厚では下層の弾性層のゴムに低硬度品を用いてもチューブ自体が硬く、表面の微小硬度が硬くなる弊害が起こる他、表面微小硬度を下げるために低硬度ゴムを使用するとゴムの液状化や、ゴムの断絶といった耐久性に問題が生じる。このため、表層はＰＦＡチューブは５０μｍ未満にすることが好ましい。
【００４７】
表層がフッ素樹脂コーティングの場合には、チューブに比べて表面の微小硬度が硬くなりにくい。このため、弾性層の硬度を高めに設定し、ゴムの耐久性を上げたとしてもトナー潰れが起き難い傾向にある。フッ素樹脂コーティングの厚みは、薄くコートする場合には耐久性に問題が生じ、厚くコートする場合には均一性に問題が生じるため、実際には５μｍ〜３０μｍ程度でコートすることが望ましい。
【００４８】
トナー潰れは、紙上の転写されたトナーが定着器で加熱加圧されることによって、溶融されたトナーが広がり潰れる現象である。この現象は、紙表面に樹脂や塗料をコートしたコート紙では溶融したトナーが紙の繊維内に浸透することが不可能であるため、より顕著に起こる。更に、コート紙で画像に光沢感を得るために、定着温度、加熱時間、圧力等の条件を高め、トナーを十分溶融して表面を平滑化するような定着条件で使用される場合には特に問題となる。
【００４９】
又、トナー内部にワックスを内包し、定着ローラの表面にＰＦＡ等のフッ素樹脂を用いた定着装置の場合には、表層が硬くなり易いのでトナー潰れが起き易い。このような文字、細線等の潰れを防ぐために、定着ローラ表面の硬度、特に表面の微小硬度を抑えることが有効的である。特に、本発明のような熱ローラ対を用いた定着方式ではなく、ベルトを介して加圧部材を圧接し、定着ローラにベルトを巻き付けることによってワイドニップを形成する定着方式では、加圧力を低く設定することが可能である。
【００５０】
図３は熱ローラ対を用いた定着方式におけるニップ内の圧力分布（点線）と、本発明のようなベルト定着方式におけるニップ内の圧力分布（実線）を示している。ベルト定着方式では、加圧パッド２−４が作るニップ上流側の圧力ピークと、出口ローラ２−２が作る圧力ピークに分かれている。又、ローラ対定着方式（点線）に比してベルト定着方式（実線）の方がニップ幅が広く、全体としての総圧力（圧力分布の面積）及びピーク圧も低く抑えられていることが分かる。
【００５１】
この全体としての総圧が低いことと、ピーク圧が低く且つピーク圧が作用する時間も短いことがトナーの潰れの改善となっており、結果としてローラ対定着方式が表面微小硬度が高くてもトナー潰れを起こりにくくしている
高分子計器（株）製のマイクロ硬度計（ＭＤ−１）によってＪＩＳ−Ａタイプ表面微小硬度を測定し、定着前の細線の幅と定着後の細線の幅を比較することでトナーの潰れ具合を測定した。表１はＡ２コート紙上の細線について、定着前の状態から定着後で何倍に線幅が増えたかをトナー潰れ率として測定した結果であり、約７０°以下に抑えればトナー潰れは良化すると判断した。更に好ましくは６０°以下で用いることが望ましい。
【００５２】
【表１】
2005275277.tif 000003
定着ローラ１の芯金は中空の筒体に形成されており、その中空内にはハロゲンヒータ３が内蔵され、該ハロゲンヒータ３が定着に必要な熱を供給する。ローラの温度制御は、定着ローラ１にサーミスタ（温度検知素子）４を接触配置し、温度変化に伴うサーミスタ４の抵抗値変化から定着ローラ１の温度を検知し、制御装置（図示せず）によりハロゲンヒータ３のＯＮ／ＯＦＦを制御し、定着ローラ１の温度を所定に維持する。
【００５３】
加圧ユニット２は、３本の軸ローラに懸架された加圧ベルト２−１及びベルト２−１を介してニップ下流で定着ローラ１を加圧している出口ローラ２−２及びベルト２−１の寄りを制御している遥動ローラ２−３及びベルト２−１を介してニップ上流で定着ローラ１を加圧している加圧パッド２−４から成る。加圧ベルト２−１は、外径６０ｍｍ、厚み１００μｍのポリイミドフィルムにシリコンゴム等の弾性層を０．５ｔ備え、表層にフッ素樹脂をコートしている。
【００５４】
出口ローラ２−２は、ＳＵＳ製の外径２０ｍｍのローラであり、加圧力２５ｋｇｆで加圧されている。遥動ローラ２−３は、外径１６ｍｍのローラで、図示しない移動手段によって、加圧ベルト２−１の位置が一方に寄らないように制御される。加圧パッド２−４は、シリコンゴム製の加圧部材であり、加圧ベルト２−１が定着ローラ１に巻き付くように加圧ベルト２−１内面から加圧している。
【実施例１】
【００５５】
本実施例では、定着ローラ１に直径が４０ｍｍ、厚み３ｍｍのアルミニウム製芯金上に、弾性層としてＪＩＳ−Ａ硬度で３０°のシリコーンゴム層を１．５ｍｍの厚みを設け、離型層としてＰＦＡ（パーフロロアルコキシ樹脂）の厚さが２０μｍのチューブ被覆を成型した。
【００５６】
以上のような構成では、表面の微小硬度は６５°であり、コート紙上のトナー潰れも良好であった。又、耐久性は２５万枚程度を得ることが可能である。
【実施例２】
【００５７】
本実施例は、実施例１とほぼ同様の構成であるが、弾性層としてＪＩＳ−Ａ硬度が４０°のシリコーンゴムを１．５ｍｍ設け、離型層としてＰＴＦＥとＰＦＡの樹脂を２０μｍコーティングしたものを用いた。チューブで被覆した離型層は、フッ素樹脂の硬度が高いのに比べ、コーティングで被覆した離型層はゴムの柔軟性を反映して柔かく感じる。そのため、下層の弾性層を実施例１よりも硬い４０°のものを用いた場合でも表面の微小硬度は６３°と低く抑えることが可能であり、トナーの潰れも良好であるとともに、耐久性は３０万枚程度を得ることができる。
（比較実施例１）
本発明の比較実施例として、図４に示すような熱ローラ対を用いてトナー潰れが良好となる、表面微小硬度６０°以下のローラ構成を持つ定着器を用いて耐久性、定着性を比較した。
【００５８】
定着ローラに直径が４０ｍｍ、厚み３ｍｍのアルミニウム製芯金上に、弾性層としてＪＩＳ−Ａ硬度で１０°のシリコーンゴム層を２．５ｍｍの厚みを設け、離型層としてＰＦＡ（パーフロロアルコキシ樹脂）の厚さが２０μｍのチューブ被覆を成型した。
（比較実施例２）
比較実施例として、毎分６０枚の高速定着を可能とする熱ローラ対定着方式を用いてコート紙上のトナー潰れを比較した。構成は、図４のような熱ローラ対定着方式において、定着ローラに直径が６０ｍｍ、厚み３ｍｍのアルミニウム製芯金上に、弾性層としてＪＩＳ−Ａ硬度で１０°のシリコーンゴム層を３．０ｍｍの厚みを設け、離型層としてＰＦＡ（パーフロロアルコキシ樹脂）の厚さが２０μｍのチューブ被覆を成型した。加圧ローラも外径６０ｍｍであり、弾性層にＪＩＳ−Ａ硬度３０°のシリコーンゴムを１．０ｍｍを設けている。このとき必要な加圧力は１０００Ｎであった。このため、ニップ幅は定着性を確保するほど得ることが可能であったが、平均圧力が３０ｋｇｆ／ｃｍ2と高いために表面の微小硬度は５９°であったが、トナーの潰れ具合は悪化していた。
【００５９】
以上の各構成において、普通紙、コート紙において小文字、細線を定着した場合の潰れ程度及び高速定着性と耐久性を表２にまとめた。表２の○×判断は、細線や微小文字の視認性から主観的に行った結果である。本実施例、比較実施例共に定着後のトナー潰れは、上質紙では問題ないレベルであったものの、コート紙では潰れ程度が悪化傾向にあり、比較実施例におけるトナー潰れは不良と判断した。
【００６０】
【表２】
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図４（ｂ），（ｃ）はこの実験で○×を判断した画像のサンプルであり、図４（ａ）が本実施例で最もトナー潰れが少なく画像的に良好であった○の画像であり、図４（ｂ）が×で判断された画像である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、電子写真式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に設けられる定着装置に対して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】カラー画像形成装置の全体構成図である。
【図２】本発明に係る定着装置の構成図である。
【図３】通紙方向の圧力分布を示す図である。
【図４】（ａ）は定着装置の構成図、（ｂ），（ｃ）は画像の良否を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１    定着ローラ
２  加圧ユニット
３    ハロゲンヒータ
４    サーミスタ
１０  定着装置
１１  用紙
１４  クリーニング装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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