(57)【要約】【課題】立ち上がり性能を向上させることに伴って定着用ローラのニップ部での面圧が低下した場合でも、“ゆず肌”と呼ばれる画像不良の発生を抑制する。【解決手段】トナー像が転写された記録媒体Ｓを挟持して熱と圧力とを加えることによりトナー像を記録媒体Ｓに定着する定着用ローラ２３において、この定着用ローラ２３は、複数の発泡３０が形成されたスポンジ材料からなる弾性体ローラ部２８を有し、発泡３０の直径が１００μｍ以下に設定されている。このため、一対の定着用ローラ２３，２４で記録媒体Ｓを挟持したときに定着用ローラ２３の表面に現れる発泡３０の影響による凹凸が小さくなり、挟持する記録媒体Ｓに作用する圧力の強弱のバラツキが少なくなり、画像形成装置の立ち上がり性能を向上させることに伴って定着用ローラ２３，２４のニップ部２５での面圧が低くなった場合であっても、“ゆず肌”と呼ばれる画像不良の発生が抑制される。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像が転写された記録媒体を挟持して熱と圧力とを加えることにより前記トナー像を前記記録媒体に定着する定着用ローラにおいて、
複数の発泡が形成されたスポンジ材料からなる弾性体ローラ部を有し、前記発泡の直径が１００μｍ以下に設定されていることを特徴とする定着用ローラ。
【請求項２】
表面硬度がアスカーＣで５０Ｈｓ以下に設定されていることを特徴とする請求項１記載の定着用ローラ。
【請求項３】
外周部に離型層が設けられ、この離型層の厚さ寸法が３０〜５０μｍの範囲内の値に設定されていることを特徴とする請求項１又は２記載の定着用ローラ。
【請求項４】
定着ローラと加圧ローラとの外周面を押圧させてニップ部を形成し、前記ニップ部の間にトナー像が転写された記録媒体を通過させることにより前記トナー像を前記記録媒体上へ定着する定着装置において、
前記ニップ部の面圧が１０〜２０Ｎ／ｃｍ２の範囲内の値に設定され、
前記定着ローラが請求項１ないし３のいずれか一記載の定着用ローラであることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
電子写真方式で画像形成を行う画像形成装置において、
記録媒体上に転写されたトナー像を定着する請求項４記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定着用ローラ、定着装置及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の画像形成装置には定着装置が設けられており、この定着装置は、トナー像が転写された記録媒体を挟持して熱と圧力とを加えることによりトナー像を記録媒体に定着させる一対の定着用ローラ（定着ローラと加圧ローラ）を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１３９９４１公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、電子写真方式の画像形成装置では、立ち上がり時間（例えば、電源をオンしてから画像形成が可能になるまでの時間、画像形成スタートキーをオンしてから画像形成が開始されるまでの時間等）の短縮化の要望が高まっている。
【０００５】
この立ち上がり時間を短縮するための一つの方法として、定着用ローラの外周部に設けられている離型層を薄型化し、この離型層が定着に適した温度に上昇するまでの昇温時間を短縮する方法が考えられている。
【０００６】
しかし、離型層を薄型化した場合、その薄型化に伴って定着用ローラの強度が低下するので、一対の定着用ローラが記録媒体を挟持するニップ部において、高い面圧（例えば、３０〜４０Ｎ／ｃｍ２）をかけることができない。
【０００７】
この面圧が低面圧であると、“ゆず肌”と呼ばれる画像不良が発生したり、定着に必要なニップ幅を確保することが難しくなるという問題がある。
【０００８】
ここで、“ゆず肌”とは、記録媒体上で光沢ムラが生じることである。この光沢ムラは、定着用ローラ等の加圧部材表面に存在する凹凸や、定着用ローラを構成しているスポンジ材料からなる弾性体ローラ部の発泡が原因となってニップ部における定着用ローラの表面に生じた凹凸により、ニップ部を通過する記録媒体に一様な圧力が加わらない状態で定着が行われ、加圧力が強い部分では光沢度が高くなり、加圧力が弱い部分では光沢度が低くなることにより生じる。
【０００９】
なお、ニップ部において高い面圧（例えば、３０〜４０Ｎ／ｃｍ２）をかければ、発泡が原因となる凹凸がニップ部における定着用ローラの表面に生じても、記録媒体の各部には必要な圧力が加わるために“ゆず肌”は生じない。
【００１０】
また、定着に必要なニップ幅を確保できない場合には、記録媒体上に定着されたトナー像が定着不良となる。
【００１１】
本発明の目的は、立ち上がり性能を向上させることに伴って定着用ローラのニップ部での面圧が低下した場合でも、“ゆず肌”と呼ばれる画像不良の発生を抑制することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、立ち上がり性能を向上させることに伴って定着用ローラのニップ部での面圧が低下した場合でも、十分なニップ幅を確保することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、トナー像が転写された記録媒体を挟持して熱と圧力とを加えることにより前記トナー像を前記記録媒体に定着する定着用ローラにおいて、複数の発泡が形成されたスポンジ材料からなる弾性体ローラ部を有し、前記発泡の直径が１００μｍ以下に設定されていることを特徴とする。
【００１４】
したがって、弾性体ローラ部の発泡の直径が１００μｍ以下であるためにその定着用ローラを用いて記録媒体を挟持したときに定着用ローラの表面に現れる発泡の影響による凹凸が小さくなり、挟持する記録媒体に作用する圧力の強弱のバラツキが少なくなり、画像形成装置の立ち上がり性能を向上させることに伴って定着用ローラのニップ部での面圧が低くなった場合でも“ゆず肌”と呼ばれる画像不良の発生が抑制される。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の定着用ローラにおいて、表面硬度がアスカーＣで５０Ｈｓ以下に設定されていることを特徴とする。
【００１６】
したがって、定着用ローラの表面硬度をアンカーＣで５０Ｈｓ以下とすることにより、画像形成装置の立ち上がり性能を向上させることに伴って定着用ローラのニップ部での面圧が低くなった場合でもニップ部においてトナー像の定着に必要な寸法のニップ幅を確保しやすくなり、良好な定着性能が得られる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の定着用ローラにおいて、外周面に離型層が設けられ、この離型層の厚さ寸法が３０〜５０μｍの範囲内の値に設定されていることを特徴とする。
【００１８】
したがって、離型層が厚くなるにつれて定着用ローラの表面硬度が高くなり、一方、離型層が薄くなるにつれて定着用ローラ表面に発泡の影響による凹凸が現れ易くなるが、離型層を３０〜５０μｍの範囲内値に設定することにより、定着用ローラの表面硬度が低く抑えられ、さらに、発泡の影響による定着用ローラ表面の凹凸の発生が抑えられる。
【００１９】
請求項４記載の発明は、定着ローラと加圧ローラとの外周面を押圧させてニップ部を形成し、前記ニップ部の間にトナー像が転写された記録媒体を通過させることにより前記トナー像を前記記録媒体上へ定着する定着装置において、前記ニップ部の面圧が１０〜２０Ｎ／ｃｍ２の範囲内の値に設定され、前記定着ローラが請求項１ないし３のいずれか一記載の定着用ローラであることを特徴とする。
【００２０】
したがって、請求項１ないし３のいずれか一記載の定着用ローラを定着ローラとして用いた定着装置で定着することにより、定着ローラと加圧ローラとのニップ部の面圧を１０〜２０Ｎ／ｃｍ２の範囲内の値に低く設定しても、“ゆず肌”と呼ばれる画像不良の発生が抑制され、さらに、トナー像の定着に必要な十分なニップ幅が確保される。
【００２１】
請求項５記載の発明は、電子写真方式で画像形成を行う画像形成装置において、記録媒体上に転写されたトナー像を定着する請求項４記載の定着装置を有することを特徴とする。
【００２２】
したがって、この画像形成装置で画像形成を行うことにより、“ゆず肌”と呼ばれる画像不良の発生が抑制される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は画像形成装置である複写機の内部構造の概略を示す正面図である。この複写機１の装置本体２の下部には記録媒体Ｓを収納する記録媒体収納部３が設けられ、装置本体２の上部には画像読取部４が設けられている。画像読取部４の下側には画像形成された記録媒体Ｓが排出される記録媒体排出部５が形成されている。
【００２４】
画像読取部４は、コンタクトガラス６、コンタクトガラス６上に載置された原稿を押える圧板７、コンタクトガラス６上に載置された原稿の画像を読み取るために２：１の速度比で矢印方向に往復走行する第一・第二走行体８，９、レンズ１０、ＣＣＤ１１等により構成されている。コンタクトガラス６上に載置された原稿の画像は、第一走行体８に設けられたランプ８ａで照明され、その反射光が第一走行体８に設けられたミラー８ｂ、第二走行体９に設けられたミラー９ａ，９ｂで順次反射され、レンズ１０を介してＣＣＤ１１に結像されることにより画像信号として読み込まれる。読み込まれた画像信号はデジタル化等の画像処理を施されて画像データとなる。
【００２５】
装置本体２内には、記録媒体収納部３から記録媒体排出部５に到る記録媒体搬送路１２が形成され、この記録媒体搬送路１２上に、レジストローラ１３、画像形成部１４、転写部１５、定着装置１６、排出ローラ１７等が設けられている。さらに、装置本体２内には、ＣＣＤ１１で読み込まれた画像信号から作成された画像データに応じてレーザー光を出射する光書込装置１８が設けられている。
【００２６】
画像形成部１４は、軸心回りに回転自在に支持された像担持体であるドラム状の感光体１９、感光体１９の周囲に配置された帯電ローラ２０、現像装置２１、クリーニング装置２２等により構成されている。
【００２７】
このような複写機１における画像形成動作の概略を説明する。コンタクトガラス６上に原稿をセットしてスタートキーをオンさせると、画像読取部４において原稿の画像が読み取られ、その読み取りにより得られた画像データに基づいて光書込装置１８からレーザー光が出射され、そのレーザー光が帯電ローラ２０により一様に帯電された感光体１９の外周面に照射される。このレーザー光の照射により感光体１９の外周面には静電潜像が形成され、この静電潜像に対して現像装置２１から供給されたトナーが付着することにより感光体１９の外周面にトナー像が形成される。このトナー像は、レジストローラ１３によりタイミングを図って搬送される記録媒体Ｓ上に転写部１５によって転写される。記録媒体Ｓ上に転写されたトナー像は定着装置１６により定着され、トナー像の定着処理が終了した記録媒体Ｓは排出ローラ１７によって記録媒体排出部５に排出される。転写部１５による転写後に感光体１９上に残留した残留トナーは、クリーニング装置２２によりクリーニングされる。
【００２８】
このような構成の下、本発明の特徴部分について詳しく説明する。
【００２９】
定着装置１６は、定着用ローラである定着ローラ２３と加圧ローラ２４とにより構成されている。これらの定着ローラ２３と加圧ローラ２４とは平行な軸心をもってその軸心回りに回転自在に支持されている。定着ローラ２３の外周面と加圧ローラ２４の外周面とは当接されて押圧され、記録媒体搬送路１２を搬送される記録媒体Ｓを挟持するように位置付けられている。定着ローラ２３と加圧ローラ２４とが記録媒体Ｓを挟持する部分には、加圧ローラ２４の外周面が定着ローラ２３の外周面に喰い込んだニップ部２５が形成されている。また、このニップ部２５における面圧は、１０〜２０Ｎ／ｃｍ２の範囲内の値に設定されている。
【００３０】
定着ローラ２３は、回転中心となる中心軸２６、中心軸２６の内部に配置されたハロゲンヒータ２７、中心軸２６の外周側に固定された弾性体ローラ部２８、弾性体ローラ部２８の外周に設けられた樹脂製の離型層２９等により構成されている。
【００３１】
弾性体ローラ部２８は、ゴム材の中に複数の発泡３０を形成したスポンジ材料であり、発泡３０の直径は１００μｍ以下に設定されている。
【００３２】
離型層２９の厚さ寸法は３０〜５０μｍの範囲内の値に設定され、定着ローラ２３の表面硬度はアスカーＣで５０Ｈｓ以下に設定されている。
【００３３】
加圧ローラ２４は、回転中心となる中心軸３１、中心軸３１の内部に配置されたハロゲンヒータ２７、中心軸２６の外周部に固定された金属ローラ部３２等により構成されている。
【００３４】
このような構成において、まず、弾性体ローラ部２８内に形成された発泡３０の直径と“ゆず肌”のランクとの関係についての実験結果を図３のグラフを参照して説明する。なお、この実験では、定着ローラ２３と加圧ローラ２４とのニップ部２５の面圧を１０〜２０Ｎ／ｃｍ２の範囲内の値としている。このニップ部２５の面圧が１０〜２０Ｎ／ｃｍ２の範囲内という値（従来例に比べて低い値）は、複写機１の立ち上がり性能を向上させるために離型層２９を薄くし、それに伴って定着ローラ２３の強度が低下した場合でも定着ローラ２３が破損しない値である。また、定着により発生する“ゆず肌”の状態をランク１〜５までの５段階に分け、ランク４以上が合格レベルとしている。
【００３５】
この実験結果によれば、発泡３０の直径を１００μｍ以下とすることにより、“ゆず肌”の状態が合格レベル（“ゆず肌”ランク４以上）となることが分かる。
【００３６】
これは、発泡３０の直径を１００μｍ以下と小さくすることにより、ニップ部２５の面圧を１０〜２０Ｎ／ｃｍ２の範囲内と低くしても、定着ローラ２３と加圧ローラ２４とで記録媒体Ｓを挟持したときに定着用ローラ２３の表面に現れる発泡３０の影響による凹凸が小さくなり、挟持する記録媒体Ｓに作用する圧力の強弱のバラツキが少なくなるためである。
【００３７】
つぎに、定着ローラ２３の表面硬度とニップ部２５のニップ幅との関係についての実験結果を表１を参照して説明する。なお、この実験では、ニップ部２５の面圧を１５Ｎ／ｃｍ２としている。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
この実験結果によれば、定着ローラ２３の表面硬度をアスカーＣで５０Ｈｓ以下とすることにより、加圧ローラ２４との間のニップ部２５の幅寸法として、トナー像の定着に必要な寸法（６．５ｍｍ以上）のニップ幅を確保し易くなることがわかる。例えば、加圧ローラ２４の表面硬度がアンカーＣで５５Ｈｓであれば常に必要なニップ幅を確保することができ、加圧ローラ２４の表面硬度がアンカーＣで７０Ｈｓであれば定着ローラ２３の表面硬度をアンカーＣで３０Ｈｓとすることにより必要なニップ幅を確保することができる。
【００４０】
つぎに、定着ローラ２３に設けられた離型層２９の厚さ寸法と、ニップ部２５のニップ幅と、“ゆず肌”との関係についての実験結果を表２を参照している説明する。なお、この実験では定着ローラ２３の発泡３０の直径を１００μｍとしている。
【００４１】
【表２】
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【００４２】
この実験結果によれば、定着ローラ２３の離型層２９の厚さ寸法を３０〜５０μｍとすることにより、発泡３０の直径を１００μｍとした場合において、“ゆず肌”の状態が合格レベル（“ゆず肌”ランク４以上）になるとともに、ニップ部２５においてトナー像の定着に必要な寸法（６．５ｍｍ以上）のニップ幅を確保できることがわかる。
【００４３】
なお、本実施の形態としては、定着用ローラとして定着ローラ２３を例に挙げて説明したが、加圧ローラ２４として本発明の定着用ローラを用いてもよい。
【００４４】
また、本実施の形態では定着ローラ２３と加圧ローラ２４とを加熱する方式としてハロゲンヒータ２７を使用した方式を例に挙げて説明したが、加熱ベルトなどを用いて加熱する方式であってもよい。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の定着用ローラによれば、複数の発泡が形成されたスポンジ材料からなる弾性体ローラ部を有し、前記発泡の直径が１００μｍ以下に設定されているので、その定着用ローラを用いて記録媒体を挟持したときに定着用ローラの表面に現れる発泡の影響による凹凸が小さくなり、挟持する記録媒体に作用する圧力の強弱のバラツキが少なくなり、画像形成装置の立ち上がり性能を向上させることに伴って定着用ローラのニップ部での面圧が低くなった場合でも“ゆず肌”と呼ばれる画像不良の発生を抑制することができる。
【００４６】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の定着用ローラにおいて、表面硬度がアスカーＣで５０Ｈｓ以下に設定されているので、画像形成装置の立ち上がり性能を向上させることに伴って定着用ローラのニップ部での面圧が低くなった場合でもニップ部においてトナー像の定着に必要な寸法のニップ幅を確保しやすくなり、良好な定着性能を得ることができる。
【００４７】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の定着用ローラにおいて、外周面に離型層が設けられ、この離型層の厚さ寸法が３０〜５０μｍの範囲内の値に設定されているので、定着用ローラの表面硬度を低く抑えることができ、しかも、発泡の影響による定着用ローラ表面の凹凸の発生を抑えることができる。
【００４８】
請求項４記載の発明の定着装置によれば、定着ローラと加圧ローラとの外周面を押圧させたニップ部の面圧が１０〜２０Ｎ／ｃｍ２の範囲内の値に設定され、前記定着ローラが請求項１ないし３のいずれか一記載の定着用ローラであるので、定着ローラと加圧ローラとのニップ部の面圧が１０〜２０Ｎ／ｃｍ２の範囲内の値に低く設定されても、“ゆず肌”と呼ばれる画像不良の発生を抑制でき、さらに、トナー像の定着に必要な十分なニップ幅を確保できる。
【００４９】
請求項５記載の発明の電子写真方式で画像形成を行う画像形成装置によれば、記録媒体上に転写されたトナー像を定着する請求項４記載の定着装置を有するので、この画像形成装置で画像形成を行うことにより、“ゆず肌”と呼ばれる画像不良の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の複写機の内部構造の概略を示す正面図である。
【図２】定着装置を拡大して示す縦断正面図である。
【図３】弾性体ローラ部内に形成された発泡の直径と“ゆず肌”のランクとの関係についての実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１４      画像形成部
１５      転写部
１６      定着装置
１９      像担持体
２３      定着ローラ、定着用ローラ
２４      加圧ローラ、定着用ローラ
２５      ニップ部
２８      弾性体ローラ部
２９      離型層
３０      発泡
Ｓ      記録媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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