(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱性を有する弾性体層を備えた外周部が記録材上に転写された未定着トナー像に接触する第１のローラと、第１のローラに圧接する外周部に耐熱性を有する弾性体層を備えた第２のローラと、少なくとも第１のローラの外周部をトナー像を溶融可能な温度に加熱する加熱手段と、少なくとも第１のローラの外周部に離型剤を塗布する塗布手段と、前記第１のローラの表面及び前記第２のローラの表面のそれぞれから記録材を剥離する上下の剥離爪と、を備え、第２のローラの弾性体層の硬度を第１のローラの弾性体層の硬度よりも高くした定着装置において、
前記第１のローラの弾性体層のアスカーＣ硬度が６２〜６８度の範囲において、前記第２のローラの弾性体層のアスカーＣ硬度を前記第１のローラの弾性体層のアスカーＣ硬度より８〜１０度高くし、
第１のローラの表面の十点平均粗さを０．６〜１．０μｍＲｚとするとともに、第２のローラの表面の十点平均粗さを１．０〜３．０μｍＲｚとした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】
この発明は、複写機、プリンタ又はファクシミリ等の電子写真方式の画像形成を行う画像形成装置において、記録材上にトナー像を定着させる定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置としては、転写工程を終了した用紙等の記録材が通過する一対のローラの少なくとも一方に加熱ヒータを備えた加熱定着装置が一般的に使用されている。このような加熱定着装置において、特に、複数色のカラートナーが記録材上の同一部分に転写されるカラー画像形成装置に適用されるものでは、記録材上における未定着のトナー層厚が厚くなるため、定着装置を構成する一対のローラのそれぞれの表面には、弾性体層が形成されている。
【０００３】
定着装置を構成する一対のローラの一方は上述のようにヒータを備えた加熱ローラであり、他方は加熱ローラに所定の押圧力で圧接する加圧ローラであり、両ローラの圧接部に記録材を挟持した状態で回転することによって記録材を搬送する間に、未定着のトナー像を溶融しつつ記録材の表面に押圧する。このため、溶融したトナーが加熱ローラの表面にオフセットし易く、記録材におけるトナー像の欠落や汚損による画質の劣化を生じる。また、加熱ローラの表面に記録材が巻き付き易く、記録材のジャムを生じる。
【０００４】
そこで、従来の定着装置では、加熱ローラの表面にシリコーンオイル等の離型剤を塗布したり、ローラの表面に当接する剥離爪を設けるだけでなく、加熱ローラの表面の硬度を加圧ローラの表面の硬度よりも低くすることにより、加熱ローラの表面に対するトナー像のオフセット、及び、記録材の巻き付きを防ぎ、画質の劣化や記録材のジャムの発生を防止するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、加熱ローラの硬度を加圧ローラの硬度よりも低くすると、確かに、加熱ローラの表面に対する記録材の剥離性は向上するが、逆に加圧ローラの表面に対する記録材の剥離性が低下し、記録材が加圧ローラに巻き付いてジャムを発生し易くなり、ローラ表面に対する剥離爪の圧接力を大きくしなければならず、ローラに損傷を生じたり、記録材にオイルが筋状に付着する問題がある。
【０００６】
このため、加熱ローラの表面粗さに比較して加圧ローラの表面粗さを十分に粗くし、加圧ローラの表面に対する記録材の剥離性を向上することも考えられるが、表面粗さの粗い加圧ローラの表面に塵埃が付着し易くなるとともに、記録材を介して加圧ローラの押圧を受ける溶融したトナーの表面が粗くなり、記録材における画質の劣化を生じる。特に、記録材として画像の光透過性が要求されるＯＨＰフィルムを用いる場合、画像表面が粗くなることによって十分な色再現性を得ることができない問題がある。
【０００７】
この発明の目的は、加熱ローラの表面硬度を加圧ローラの表面硬度よりも低くした場合の主に加圧ローラの表面粗さを適正化し、加圧ローラ表面の汚損や損傷、及び、画質の劣化を生じることなく記録材のジャムの発生を防止することができる定着装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（１）耐熱性を有する弾性体層を備えた外周部が記録材上に転写された未定着トナー像に接触する第１のローラと、第１のローラに圧接する外周部に耐熱性を有する弾性体層を備えた第２のローラと、少なくとも第１のローラの外周部をトナー像を溶融可能な温度に加熱する加熱手段と、少なくとも第１のローラの外周部に離型剤を塗布する塗布手段と、前記第１のローラの表面及び前記第２のローラの表面のそれぞれから記録材を剥離する上下の剥離爪と、を備え、第２のローラの弾性体層の硬度を第１のローラの弾性体層の硬度よりも高くした定着装置において、
前記第１のローラの弾性体層のアスカーＣ硬度が６２〜６８度の範囲において、前記第２のローラの弾性体層のアスカーＣ硬度を前記第１のローラの弾性体層のアスカーＣ硬度より８〜１０度高くし、
第１のローラの表面の十点平均粗さを０．６〜１．０μｍＲｚとするとともに、第２のローラの表面の十点平均粗さを１．０〜３．０μｍＲｚとしたことを特徴とする。
【００１０】
この構成においては、転写工程後の記録材を挟持して搬送する間に記録材上の未定着のトナー像を加熱して溶融しつつ記録材に押圧して定着させる第１のローラ及び第２のローラが、それぞれの外周部に耐熱性を有する弾性体層を備えるとともに、少なくとも第１のローラの外周面に離型剤が塗布され、さらに、第１のローラの弾性体層の硬度より第２のローラの弾性体層の硬度が高くされ、かつ、第１のローラの表面粗さが０．６〜１．０μｍＲｚ、第２のローラの表面粗さが１．０〜３．０μｍＲｚにされる。したがって、未定着のトナー像が接触することによって記録材が第２のローラよりも巻き付き易い第１のローラは、離型剤が塗布されること、及び、より低硬度であることから第２のローラよりも離型性が向上されるとともに、第２のローラの表面粗さが画質の劣化を生じない程度に第１のローラの表面粗さよりも粗くされることによって第２のローラの離型性が向上する。これによって、第１のローラと第２のローラとの接触部を通過した記録材は、いずれか一方のローラに巻き付くことなく搬送される。
【００１２】
また、第１のローラの表面硬度が６２〜６８度（アスカーＣ硬度）とされ、第１のローラの表面硬度は第２のローラの表面硬度に比較して８〜１０度以下の範囲で低くされ、第１のローラに対する記録材の剥離性と第２のローラに対する記録材の剥離性とがより均一化される。これによって、第１のローラと第２のローラとの接触部を通過した記録材が、いずれか一方のローラに巻き付くことがより確実に規制される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施形態に係る定着装置の構成を示す図である。定着装置１００は、内部に互いに周面の一部が互いに圧接する状態で、回転軸を平行にして配置された加熱ローラ（この発明の第１のローラ）１及び加圧ローラ（この発明の第２のローラ）２を回転自在に備えている。加熱ローラ１及び加圧ローラ２は何れも、例えばアルミニウム製の円筒状の芯金の外周部にシリコーンゴム製の弾性体層を備え、かつ、芯金の内部にハロゲンランプ等からなる加熱ヒータ（この発明の加熱手段）３，４を備えた構成である。なお、少なくとも加熱ローラ１の内部に加熱ヒータ３を備えていればよく、必ずしも加圧ローラ２内に加熱ヒータ４を備える必要はない。
【００１４】
加熱ローラ１の周囲には、上ローラ温度検出器５、オイル塗布ローラ７、上クリーニングローラ９及び上剥離爪１１が配設されている。加圧ローラ２の周囲には、下ローラ温度検出器６、下クリーニングローラ１０及び下剥離爪１２が配設されている。
【００１５】
上下のローラ温度検出器５，６は、サーミスタからなり、各々接触する加熱ローラ１及び加圧ローラ２の表面温度を検出する。上下のクリーニングローラ９，１０は、表面がフェルトによって構成されたローラであり、加熱ローラ１及び加圧ローラ２の表面に摺接して加熱ローラ１及び加圧ローラ２の表面に付着したオフセットトナーを回収する。上下の剥離爪１１，１２は、加熱ローラ１及び加圧ローラ２の表面に巻き付こうとする記録材Ｐをこれらの表面から剥がす。オイル塗布ローラ７は、加熱ローラ１の表面に接触して離型剤であるシリコーンオイルを塗布する。
【００１６】
なお、少なくとも加熱ローラ１の表面温度を検出する上ローラ温度検出器５を備えればよく、必ずしも下ローラ温度検出器６を備える必要はない。また、ローラ温度検出器５，６の検出信号は、図示しない定着制御部に出力され、定着制御部は入力された検出信号に基づいて電源ユニットの動作を制御し、加熱ヒータ３，４をオン／オフして加熱ローラ１及び加圧ローラ２の温度を所定の温度に調節する。
【００１７】
さらに、定着装置１００は、オイル供給装置を備えている。このオイル供給装置は、定着装置１００の下部に配置されたオイルタンク２０を有し、オイルタンク２０内のシリコーンオイルをピエゾ式又は電磁式のポンプ２１を介して、オイル塗布ローラ７の上部に位置するパイプ２８にチューブ２２を経由して供給する。シリコーンオイルは、パイプ２８に設けられた複数の孔部からフェルト２３に滴下供給され、さらに、フェルト２３からオイル供給ローラ７の表面を介して加熱ローラ１の表面に供給される。このとき、シリコーンオイルが加熱ローラ１の表面の軸方向に均一に供給されるように、ブレード２４によってオイル塗布ローラ７の表面におけるシリコーンオイルの付着量が調整される。
【００１８】
オイル塗布ローラ７に付着しなかったシリコーンオイルは、フェルト２３の下方に配置されたオイルパン２５からチューブ２６を経由してオイルタンク２０に戻される。オイルタンク２０内のシリコーンオイルの収納量はセンサ２７によって検出され、センサ２７の検出量が所定量以下になると供給口２０ａからのシリコーンオイルの補給が促される。
【００１９】
図２は、上記定着装置の加熱ローラ及び加圧ローラの構成を詳細に示す図である。上述のとおり、加熱ローラ１及び加圧ローラ２は、ともに、アルミニウム等を素材とする円筒状の芯金１ａ，２ａの外周部に、シリコーンゴム等を素材とする弾性体層１ｂ，２ｂを備え、外径は一般に４０〜５０ｍｍにされている。この弾性体層１ｂ，２ｂの表面に、例えば、ＰＦＡ（四フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂、又は、ポリオール加硫系フッ素ゴム若しくはポリアミン加硫系フッ素ゴム層を備えることもできる。
【００２０】
なお、加熱ローラ１及び加圧ローラ２の外径は、必ずしも同一である必要はない。
【００２１】
図３及び４は、上記定着装置における加熱ローラ及び加圧ローラの表面粗さ、並びに、表面硬度を種々変化させた際の記録材の剥離性及び画質の実験結果を示す図である。
【００２２】
図３は、画像形成時の外部環境を、定着装置１００における加圧ローラ２に対する記録材Ｐの巻き付きを生じ易い高温高湿状態（温度３５°Ｃ、湿度８５％）とし、記録材ＰとしてＡ４サイズの普通紙（吸湿量８〜１０％）及びＯＨＰフィルムを用いて、加熱ローラ１の表面粗さを０．６μｍＲｚ、加熱ローラ１の表面硬度を６６度（アスカーＣ硬度）、加圧ローラ２の表面硬度を７６度（アスカーＣ硬度）とし、加圧ローラ２の表面粗さを種々変化させた場合の普通紙の剥離性、及び、ＯＨＰフィルムにおける画像品質を判定した結果を示している。
【００２３】
同図に示すように、加圧ローラ２の表面粗さを加熱ローラ１の表面粗さと同じ０．６μｍＲｚとした場合、加圧ローラ２に対する記録材Ｐ（普通紙）の巻き付きを防止することはできなかった。一方、加圧ローラ２の表面粗さが粗くなるにしたがって加圧ローラ２に対する記録材Ｐ（普通紙）の剥離性は向上するが、加圧ローラ２の表面粗さが４．０μｍＲｚになると記録材Ｐ（ＯＨＰフィルム）における画像品質が劣化する。また、加圧ローラ２の表面における塵埃の付着量が増加する。したがって、上述の条件下では、加圧ローラ２の表面粗さは、１．０〜３．０μｍＲｚとすべきである。
【００２４】
図４は、加熱ローラ１の表面粗さを０．６μｍＲｚ、加圧ローラ２の表面粗さを２．０μｍＲｚとし、記録材ＰとしてＡ４サイズの普通紙（吸湿量８〜１０％）及びＯＨＰフィルムを用いて、加熱ローラ１及び加圧ローラ２の表面硬度を種々変化させた場合の普通紙の剥離性、及び、ＯＨＰフィルムにおける画像品質を判定した結果を示している。なお、上記図３の実験と同様に、記録材Ｐの剥離性については普通紙を用いて判定し、記録材Ｐに対する画像品質についてはＯＨＰフィルムを用いて判定した。
【００２５】
同図に示すように、加熱ローラ１及び加圧ローラ２において表面硬度が低い程、ローラに対する記録材Ｐの剥離性が向上する。但し、加熱ローラ１の表面硬度を６０度（アスカーＣ硬度）以下に低くすると、変形量が大きくなって加熱ローラ１の寿命が低下する。また、加熱ローラ１の表面硬度が加圧ローラ２の表面硬度よりも高くなると、図５に示すように記録材Ｐが加熱ローラ１の周面に巻き付き、剥離性が低下する。一方、加圧ローラ２の表面硬度が加熱ローラ１の表面硬度に比較して過度に高くなると、図６に示すように記録材Ｐが加圧ローラ２の周面に巻き付き、これによっても剥離性が低下する。
【００２６】
これらのことから、加熱ローラ１の表面と加圧ローラ２の表面との硬度差は１０度（アスカーＣ硬度）程度が好ましく、加熱ローラ１の表面硬度は６２〜６８度（アスカーＣ硬度）、より好ましくは６４〜６８度（アスカーＣ硬度）とすべきであり、加圧ローラ２の表面硬度は７２〜７８度（アスカーＣ硬度）、より好ましくは７４〜７８度（アスカーＣ硬度）とすべきである。
【００２７】
加熱ローラ１及び加圧ローラ２の表面粗さ及び表面硬度を上述のように設定することにより、記録材Ｐにおける画像品質の劣化を生じることなく、加熱ローラ１及び加圧ローラ２に対する記録材Ｐの剥離性を向上させることができ、加熱ローラ１の表面及び加圧ローラ２の表面に対する剥離爪１１，１２の圧接力を過度に大きくする必要がなく、加熱ローラ１及び加圧ローラ２の損傷や記録材Ｐにおける筋状のオイルの付着を確実に防止することができる。
【００２８】
【発明の効果】
この発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【００２９】
（１）少なくとも第１のローラの表面に離型剤を塗布するとともに、第１のローラの弾性体層の硬度より第２のローラの弾性体層の硬度を高くし、かつ、第１のローラの表面粗さを０．６〜１．０μｍＲｚ、第２のローラの表面粗さを１．０〜３．０μｍＲｚにすることにより、未定着のトナー像が接触することによって記録材が第２のローラよりも巻き付き易い第１のローラについて、離型剤が塗布されること及びより低硬度であるために第２のローラよりも離型性を向上することができる。また、第２のローラの表面粗さを画質の劣化を生じない程度に第１のローラの表面粗さよりも粗くすることによって第２のローラの離型性を向上することができる。したがって、第１のローラと第２のローラとの接触部を通過した記録材を、いずれか一方のローラに巻き付くことなく搬送することができ、加圧ローラ表面の汚損や損傷、及び、画質の劣化を生じることなく記録材のジャムの発生を防止することができる。
【００３０】
（２）第１のローラの表面硬度を６６〜６８度（アスカーＣ硬度）、第２のローラの表面硬度を７２〜７８度（アスカーＣ硬度）とすることにより、第１のローラの表面硬度を第２のローラの表面硬度に比較して１０度以下の範囲で低くし、第１のローラに対する記録材の剥離性と第２のローラに対する記録材の剥離性とをより均一化することができる。これによって、第１のローラと第２のローラとの接触部を通過した記録材が、いずれか一方のローラに巻き付くことをより確実に規制することができ、加圧ローラ表面の汚損や損傷、及び、画質の劣化を生じることなく記録材のジャムの発生をより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態に係る定着装置の構成を示す図である。
【図２】上記定着装置の加熱ローラ及び加圧ローラの構成を詳細に示す図である。
【図３】上記定着装置における加圧ローラの表面粗さ表面硬度を種々変化させた際の記録材の剥離性及び画質の実験結果を示す図である。
【図４】上記定着装置における加熱ローラ及び加圧ローラの表面硬度を種々変化させた際の記録材の剥離性及び画質の実験結果を示す図である。
【図５】上記定着装置における加熱ローラに対する記録材の巻き付き状態を示す図である。
【図６】上記定着装置における加圧ローラに対する記録材の巻き付き状態を示す図である。
【符号の説明】
１−加熱ローラ（第１のローラ）
２−加圧ローラ（第２のローラ）
１ｂ，２ｂ−弾性体層
３，４−加熱ヒータ（加熱手段）
７−オイル塗布ローラ（塗布手段）
Ｐ−記録材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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