JP2000089600A

JP2000089600A - 定着装置

Info

Publication number: JP2000089600A
Application number: JP10276596A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Kusumoto; 保浩楠本
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-09-12
Filing date: 1998-09-12
Publication date: 2000-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】記録材上に担持されるトナー像を加熱及び加
圧によって定着させる定着装置において、トナーの離型
性が良好であるとともに、定着ロールの摩耗による劣化
が少なく、高い画質の定着画像が得られる定着装置を提
供する。【解決手段】内部にヒーター７を有する熱定着ロール
１と、これに圧接される加圧ロール２とを備え、熱定着
ロール１の周面に変性シリコーンオイル（離型剤）を供
給する離型剤供給装置３を配設する。熱定着ロール１
は、円筒状芯金８の外周面に耐熱性弾性体層９が形成さ
れており、さらにその表面はフッ素系樹脂からなるチュ
ーブ１０で被覆されている。チューブ１０には予め充填
剤として平均粒径０．５μｍのカーボンが添加されてい
る。これにより、熱定着ロール１に供給された変性シリ
コーンオイルがチューブ１０中の充填剤と反応して強固
な離型膜が形成され、トナーの離型性及び熱定着ロール
の耐摩耗性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
ー等の画像形成装置において用いられ、記録材上に担持
された未定着トナー像を加熱および加圧により定着させ
る定着装置に係り、特に熱源を有する熱定着部材とその
周面に圧接される圧力部材とを備えた定着装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を利用した複写機・プリン
ター等の画像形成装置においては、記録用紙等の記録シ
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
にする必要がある。このような定着の手段として、従来
から溶剤定着法、圧力定着法、あるいは加熱定着法など
が知られている。

【０００３】これらの定着法のうち、溶剤定着法は、溶
剤蒸気が発散し、臭気や衛生上の問題が多いという欠点
を有している。また、圧力定着法は、他の定着法と比較
して定着性が悪く、さらに高価な圧力感応性トナーを使
用しなければならないため、ランニングコストが高いと
いう欠点を有している。これらの要因から、上記定着法
は共に広く実用化されていないのが現状である。これに
対し、加熱によってトナーを溶融させ、記録シート上に
融着させる加熱定着法は、上記のような欠点を有さない
ため、未定着トナー像の定着法として広く採用されてい
る。

【０００４】加熱定着法による定着装置には、熱定着ロ
ール方式、熱風定着方式及びオーブン定着方式のものが
知られており、熱定着ロール方式の定着装置が、他の加
熱定着法による定着装置に較べて熱効率が高く、低電力
かつ高速性に優れ、しかも紙詰まりによる火炎の危険性
も少ないことなどから、現在最も広く利用されている。

【０００５】熱定着ロール方式の定着装置は、図９に示
されるように、熱定着ロール１０１と、この熱定着ロー
ルに圧接して配置される加圧ロール１０２とで主要部が
構成されている。熱定着ロール１０１は円筒状芯金１１
１の内部にヒーター１０３を備え、その芯金の外周面に
耐熱性ゴム被覆層１１２と、記録用紙１０５上のトナー
が熱定着ロールに付着することを防止するための離型層
１１３とを形成したものである。また、加圧ロール１０
２は円筒状芯金１２１の内部にヒーター１０４を備え、
その芯金の外周面に耐熱性弾性体層１２２を形成したも
のである。そして、熱定着ロール１０１と圧力ロール１
０２との間に、未定着トナー像１０６を担持した記録用
紙１０５を通過させ、未定着トナー像を加熱するととも
に加圧して記録用紙上に定着するようになっている。

【０００６】上記離型層１１３を形成する材料として
は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリテトラフルオロ
エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合
体及び四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合体に
代表されるフッ素系耐熱性樹脂等の耐熱性樹脂、並びに
シリコーンゴム及びフッ素ゴムに代表される耐熱性ゴム
などが知られている。

【０００７】このような離型層を有する熱定着ロールの
例として、特開昭６１−２２３７６号公報及び特開昭６
１−２４８７３１号公報等には、耐熱性ゴム層の表面に
フッ素樹脂の分散物が塗布焼成された熱定着ロールが開
示されている。

【０００８】また、特開昭５７−８９７８５号公報、特
開昭５３−１４４７４７号公報、特公平７−３４９号公
報及び特開平４−４２１８３号公報等には、耐熱性ゴム
層の周面上が、予め製造されたフッ素樹脂チューブで被
覆された熱定着ロールが開示されている。

【０００９】特公平３−１４１９４号公報には、金属製
の芯金の周面上に、無機粉体が添加されたフッ素系樹脂
被覆層を直接形成した熱定着ロールが提案されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような定着装置では以下に示すような問題点がある。特
開昭６１−２２３７６号公報及び特開昭６１−２４８７
３１号公報等に記載の定着装置では、熱定着ロール表面
に形成される塗布焼成膜の厚みが高々２〜３μｍ程度で
あり、定着装置を連続的に使用することによって離型層
が磨滅しやすいため、熱定着ロールの寿命が短いという
問題がある。

【００１１】特開昭５７−８９７８５号公報、特開昭５
３−１４４７４７号公報、特公平７−３４９号公報及び
特開平４−４２１８３号公報等に記載の熱定着ロール
は、チューブの厚みによって塗布焼成膜よりも耐久性は
向上するものの、磨耗を低減する点ではまだ不十分であ
る。

【００１２】特公平３−１４１９４号公報に記載の熱定
着ロールでは、無機粉体を添加することによって熱定着
ロールの寿命を長くすることはできるが、トナーの剥離
性が低下するという問題がある。また、金属製の芯金の
周面に直接フッ素系樹脂被覆層を形成していることか
ら、画質が著しく悪くなるという問題点を有することと
なる。

【００１３】これらの問題点を解決するために、フッ素
樹脂チューブに予め無機粉体などの充填剤を混入してお
き、該チューブで熱定着ロールの周面を被覆することで
耐摩耗性を向上することができると考えられるが、反
面、いわゆる定着性能が落ちるため、トナー材料およ
び、定着パラメータを考えた設計が著しく制限されるこ
ととなる。

【００１４】また、充填剤を混入することにより、定着
されたトナー画像の光沢性の指標となる、いわゆる定着
グロスが低下することになる。これは熱定着ロールの表
面材料であるフッ素樹脂チューブの表面に充填剤による
細かな凹凸が発生し、この表面に接触するトナー表面が
フッ素樹脂チューブの表面性状にならうことにより、ト
ナー表面が細かな凹凸状態となるため、光沢性が低下す
るものと考えられる。

【００１５】なお、上記のように金属芯金上に、無機粉
体や金属粉などの充填剤が添加されたフッ素系樹脂チュ
ーブを有する熱定着ロールとしては、特開昭５９−１９
８１１８号公報、特開昭６４−１５３４号公報及び特開
平８−９５４０７号公報等に開示されているが、これら
の発明の目的はチューブの捻じれ等を防止することであ
る。

【００１６】一方、白黒用の定着装置においては、金属
製の芯金の周面に耐熱性弾性体層のない、いわゆるハー
ドロールとよばれる熱定着ロールが使われるのが一般的
である。この熱定着ロールの表面層は、フッ素樹脂を直
接コーティングしたものが一般的に用いられている。さ
らに、熱定着ロールの耐久性を保証するため、先述した
無機粉体等の充填剤を添加したフッ素樹脂を直接コーテ
ィングしたものが採用されている。しかし、この加工法
では、フッ素樹脂の厚さが２μｍ〜３μｍ程度であり、
それ以上の厚膜がなかなか得られないとともに、コスト
的にも高価になってしまう。

【００１７】そこで芯金の周囲にフッ素樹脂チューブを
被覆した方がコスト的に安いため、実施が望まれるとこ
ろであるが、やはり、先述したような熱定着ロールの摩
耗などの耐久性の問題が残ってしまう。

【００１８】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、トナーの離型性が良好で高い定
着性能が得られるとともに、定着ロールの摩擦摩耗によ
る劣化が少なく、高い画質の定着画像が得られる定着装
置を提供することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、加熱源を内蔵し、周
回可能に支持された熱定着部材と、該熱定着部材の周面
に圧接される圧力部材とを備え、未定着トナー像を担
持する記録材を、前記熱定着部材と前記圧力部材との間
に挟持して搬送し、加熱及び加圧により前記トナー像を
前記記録材上に定着する定着装置において、前記熱定
着部材は、円筒状の芯金上に形成された耐熱性弾性体層
を、充填剤として耐摩耗性を有する材料の粉体を１〜１
０重量％含有したフッ素系樹脂のチューブで被覆したも
のであり、前記チューブの表面に変性シリコーンオイ
ルが塗布されているものとする。

【００２０】前記充填剤としては、フッ素樹脂チューブ
中に充填されたときに耐摩耗性を有する材料が選択され
るが、さらにフッ素樹脂チューブ上に供給される変性シ
リコーンオイルと反応して離型膜を形成するものが好ま
しく、例えば請求項３に記載されるように、カーボン、
アルミナ、炭化珪素、酸化マグネシウム、酸化鉄等を使
用することができる。

【００２１】前記変性シリコーンオイルとしては、請求
項４又は請求項５に記載されるように、アミノ変性シリ
コーンオイルや、メルカプト変性シリコーンオイル等を
使用することができる。

【００２２】フッ素樹脂チューブ表面にアミノ変性シリ
コーンオイルや、メルカプト変性シリコーンオイルに代
表される変性シリコーンオイルを塗布することによっ
て、変性シリコーンオイルと前記フッ素樹脂チューブに
含まれる充填剤とが熱により反応し、強固な離型膜を形
成する。これによって記録材上のトナー像を定着すると
きに離型性が向上し、高い定着性能を得ることが可能と
なる。さらに、熱定着ロールの摩擦による摩耗が低減さ
れ、耐久性の良い熱定着ロールを安価で供給できる。

【００２３】また、前記芯金と前記フッ素樹脂チューブ
との間には耐熱性弾性体層が設けられているので、いわ
ゆるソフトロール状態となり、定着時に高い画質の画像
を得ることが可能である。

【００２４】前記熱定着部材の表面は、請求項６に記載
したように、７５度入射光角法での光沢度（表面グロ
ス）が４０以上となるように予め研磨されていることが
望ましい。フッ素樹脂チューブに充填剤を充填すること
で、フッ素樹脂チューブの表面は細かな凹凸を生じた状
態となるが、これを予め研磨しておくことで、いわゆる
定着グロスの低下もなく、高い画質の画像が得られるこ
ととなる。

【００２５】請求項２に記載の発明は、加熱源を内蔵
し、周回可能に支持された熱定着部材と、該熱定着部材
の周面に圧接される圧力部材とを備え、未定着トナー
像を担持する記録材を、前記熱定着部材と前記圧力部材
との間に挟持して搬送し、加熱及び加圧により前記トナ
ー像を前記記録材上に定着する定着装置において、前記
熱定着部材は、円筒状の芯金を、充填剤として耐摩耗性
を有する材料の粉体を１〜１０重量％含有したフッ素系
樹脂のチューブで被覆したものであり、前記チューブ
の表面に変性シリコーンオイルが塗布されているものと
する。

【００２６】熱定着部材として、芯金の周面上に耐熱性
弾性体層を設けず、充填剤を含有したフッ素樹脂チュー
ブを直接被覆したものも、いわゆる白黒用の定着装置に
好適に用いることができる。このため白黒用の定着装置
においても上記と同様に、耐久性、離型性を備えた熱定
着部材を安価に提供できることとなる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態で
ある定着装置を示す概略構成図である。この定着装置
は、熱定着ロール１と、この熱定着ロール１に圧接され
た加圧ロール２と、熱定着ロール１の周面に離型剤を供
給する離型剤供給装置３とで主要部が構成されている。

【００２８】上記熱定着ロール１は、円筒状芯金８の内
部に加熱源であるヒーター７を備えており、円筒状芯金
８の外周面に耐熱性弾性体層９が形成され、さらにこの
耐熱性弾性体層９の表面がフッ素系樹脂からなるチュー
ブ１０で被覆されたものである。円筒状芯金８を形成す
る材料としては、熱伝導性に優れたアルミニウムが用い
られている。なお、アルミニウムでなくても、剛性に優
れた鉄やステンレス等の他の金属等を使用してもよい。

【００２９】耐熱性弾性体層９を形成する材料として
は、シリコーンゴムが用いられている。この耐熱性弾性
体層９の厚さは、記録材５の巻き付き防止効果、熱伝導
性および画質を考慮すると、１００μｍ乃至３ｍｍが好
ましい。なお、耐熱性弾性体層９の材料にはシリコーン
ゴムの他、フッ素ゴムなどを用いることができる。ま
た、耐熱性弾性体層９の硬さは、画質や用紙の巻き付き
防止効果を考慮すると、ＪＩＳＫ６３０１に従って測
定したときに、２０度乃至６０度であることが好まし
い。

【００３０】チューブ１０に使用されるフッ素系樹脂と
しては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポ
リテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニ
ルエーテル共重合体（ＰＦＡ）及び四フッ化エチレン六
フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）が挙げられる。こ
れらの中では、耐熱性、加工性の点からＰＦＡが好まし
く、本実施形態ではこれを用いている。なお、耐熱性弾
性体層９との密着性を向上させるために、チューブ１０
の内面にエッチング等によるプライマー処理を施すこと
ができる。チューブ１０の厚さは、画質や耐摩耗性の観
点から、８μｍ乃至３０μｍであることが好ましい。

【００３１】なお、ここでいう画質とはベタ画像を定着
した際に、細かなグロス斑（以下、マイクログロスとい
う）が見られる場合を考慮したものであり、この発生は
好ましくない。この現象は、耐熱性弾性体層９がない場
合に顕著に見られ、耐熱性弾性体層９が厚く、柔らかい
ほどこの発生は少なくなっていく。つまり、トナー表面
の凹凸を熱定着ロール１の接触面が包み込むように定着
できれば、マイクログロスの発生は少なくなるものと考
えられ、耐熱性弾性体層９によりこの効果が得られるも
のと考えられる。したがって、フッ素樹脂チューブ１０
が下地の耐熱性弾性体層９の弾性効果を打ち消すように
なってはその効果は得られず、そのため上記範囲の厚さ
が選定される。

【００３２】また、フッ素樹脂チューブ１０には、耐摩
耗性を有する材料の粉体からなる充填剤が予め添加され
ている。この充填剤の平均粒径は０．０５μｍ以上、１
５μｍ以下であることが望ましい。充填剤の平均粒径が
０．０５μｍ未満では、二次凝集を起こしやすく、ま
た、１５μｍを越えると、チューブ１０の厚さに近くな
り表面に露出しやすくなるからである。

【００３３】このような充填剤としては、カーボンが用
いられているが、この他、炭化珪素、アルミナ、酸化マ
グネシウム、酸化鉄等を用いることができる。上記チュ
ーブ１０中の充填剤の含有率は、１重量％以上、１０重
量％以下であることが望ましい。充填剤の含有率が１重
量％未満では、摩擦による磨耗を十分に低減することが
できず、また、１０重量％を越えると、マイクログロス
の発生が顕著となる一方、これ以上にあげても定着性能
は上がらず、意味がないからである。チューブ１０の表
面グロスは、入射光角度が７５度での測定法で、４０以
上、好ましくは５０以上に予め研磨されている。

【００３４】また、上記熱定着ロール１の内側に配置さ
れるヒーター７には、ハロゲンランプ等が用いられてい
る。上記離型剤供給装置３は、定着性能を向上させるた
めに、熱定着ロール１の周面に変性シリコーンオイル
（離型剤）を供給するものであり、クリーニングウエブ
１５の送出側ロール１６と巻取側ロール１７およびこれ
らの間に設けられた当接ロール１８とから構成される。
当接ロール１８がウエブ１５を介して熱定着ロール１に
当接されることによって、ウエブ１５に含浸された変性
シリコーンオイルを熱定着ロール１の表面へ微量ずつ供
給するとともに、熱定着ロール１の表面を清掃するよう
になっている。

【００３５】変性シリコーンオイルとしては、例えば、
アミノ変性シリコーンオイル（富士ゼロックス社製複写
機「ＡＣｏｌｏｒ」で使用しているもの、粘度３００
ｃｓ）や、メルカプト変性シリコーンオイル（米国ＳＷ
Ｓ社製、粘度２７０ｃｓ）等を使用することができる。
アミノ変性シリコーンオイルは下記の化学式で示される
ものである。

【化１】但し、式中、Ａは−Ｒ’−Ｘ（ここでＲ’は炭素数１〜
８のアルキレン基を示し、Ｘは-NH₂または-NH(CH₂)₂NH₂
を示す）で表され、ｂおよびｃはそれぞれ０＜ｂ≦１
０、および１０＜ｃ≦１０００である。

【００３６】なお、離型剤供給装置３としては、上記の
クリーニングウェブ方式の他、ドナーロール供給法、オ
イル滴下法などを用いることもできる。

【００３７】また、ここでいう定着性能とは、以下の方
法によって表されるものである。すなわち、定着の際に
トナーが加熱により十分に溶融し、用紙との接着性が十
分である温度と、高温度で定着した際にトナーが溶融し
すぎてトナー層内部での分断が発生し、定着ロール表面
に付着したトナーが用紙と再び接する際に用紙上に再転
移する、いわゆるホットオフセット温度との差として評
価される。つまり、この定着性能が広いということは、
トナー材料設計がしやすく、また、定着システムとして
もパラメータに余裕を持たせることができ、装置全体の
設計がしやすくなる。

【００３８】上記加圧ロール２は、熱定着ロール１と同
様に円筒状芯金１２の内部に加熱源であるヒーター１１
を備え、円筒状芯金１２の外周面に耐熱性弾性体層１３
が形成され、この耐熱性弾性体層１３の周面にフッ素系
樹脂からなるチューブ１４が被覆されたものである。

【００３９】なお、加圧ロール２としては、上記熱定着
ロール１とほぼ同じ構成でなくても、円筒状芯金の周面
上に耐熱性弾性体層のみが形成されたもの、耐熱性弾性
体層の周面上にオイルの浸透を防ぐバリア層が形成さ
れ、さらに該バリア層の上に離型性の良い耐熱性弾性体
層が形成されたもの等を使用することができる。またロ
ールでなくても、パッド、ベルトなどを使用することが
できる。

【００４０】加圧ロール２を構成する耐熱性弾性体層１
３の厚さは任意の値とすることができるが、一般に、熱
定着ロール１の耐熱性弾性体層９より薄くすることが好
ましい。耐熱性弾性体層１３の硬さは任意の値とするこ
とができるが、一例として、ＪＩＳＫ６３０１に従っ
て測定した場合に、２０度乃至７０度とすることができ
る。また、チューブ１４の厚さは任意の値とすることが
できるが、一例として、３０〜５０μｍとすることがで
きる。

【００４１】上記のような定着装置では、トナー像６が
担持された用紙５が、図の右側から熱定着ロール１と加
圧ロール２とが圧接するニップに向けて搬送されてく
る。用紙５は、熱定着ロール１と加圧ロール２とのニッ
プ内に搬入され、ニップに作用する圧力と、ヒーター７
によって熱定着ロール１を通じて与えられる熱により、
トナー像６が用紙５上に定着される。以上のような構成
の定着装置は、白黒用及びカラー用の複写機等に応用す
ることができる。

【００４２】［充填剤の種類や充填量、離型剤の種類の
違いによる耐摩耗性、定着性能及び画質を評価する実
験］本実験で用いる定着装置を実施例により詳細に説明
する。図１に示されるように、熱定着ロール１の内部に
ヒーターとして６５０Ｗのハロゲンランプ７を、加圧ロ
ール２の内部にヒーターとして５５０Ｗのハロゲンラン
プ１１を挿入し、さらに、熱定着ロール１と加圧ロール
２とを、加圧ロール２が熱定着ロール１に加える荷重が
８０ｋｇになるように配置した。次いで、テフロン（デ
ュポン社製）で被覆された耐熱樹脂製の剥離用ツメ４の
先端を、熱定着ロール１に２００ｇの荷重を加えるよう
に、該熱定着ロールの外周面と当接させた。

【００４３】さらに、熱定着ロール１の表面に離型剤と
して、常温での粘度が３００ｃｓのシリコーンオイルを
塗布すべく、クリーニングウエブ１５に予めこれを含浸
させてあるものを熱定着ロール１の表面に当接させて設
置した。なお、熱定着ロール１の表面への離型剤供給量
としては８×１０^-5〜１．６×１０^-3mg/cm²となるべく
クリーニングウエブ１５の送り速度を調整した。次に、
ハロゲンランプ７，１１を点灯させ、図示しない温度セ
ンサ及び温度コントローラを用いて熱定着ロール１及び
加圧ロール２の表面温度を１５０℃に維持した。次い
で、熱定着ロール１０と加圧ロール１２とを、加圧ロー
ルの回転速度が１６０ｍｍ／ｓｅｃになるように順方向
に回転させた。熱定着ロール１を１×１０⁶ 回転させた
ときのＰＦＡ樹脂チューブの磨耗深さを表面粗さ計（東
京精密製ｓｕｒｆｃｏｍ）により測定した。

【００４４】また、新たな熱定着ロール１を用い、上記
と同様に定着装置を製造し、剥離用ツメ４の変わりにＪ
ＩＳＫ６３０１による硬さが約７０度のフッ素ゴムブ
レードを０．２ｋｇｆ／ｃｍの力で押し当てて、上記と
同様に、熱定着ロールと加圧ロールとを回転させた。熱
定着ロールを１×１０⁵ 回転させたときのＰＦＡ樹脂チ
ューブの表面粗さを目視で観察した。

【００４５】また、上記のような条件で用紙上のトナー
像を定着させ、そのときの定着性能を評価した。ここ
で、定着性能の評価は、定着時にトナーが十分に溶融
し、用紙との接着性が十分である温度と、高温度により
トナーが溶融しすぎてトナー層内部での分断が発生し、
熱定着ロール表面に付着したトナーが用紙上に再転写さ
れる、いわゆるホットオフセット温度との差として表わ
す。さらに、ベタ画像を定着させたときのマイクログロ
スの発生具合を目視評価した。また、ベタ画像でのグロ
スを入射光角７５度の条件で測定した。

【００４６】ここで用いられる熱定着ロール１と加圧ロ
ール２は、以下のようにして製造したものである。〈熱定着ロール〉外径が４３ｍｍで、厚さが７ｍｍの円
筒状のアルミニウム製芯金の外周に、厚さ３ｍｍのＨＴ
Ｖ（高温加硫）シリコーンゴム層（ＪＩＳＫ６３０１
による硬さ３０度）を設け、このシリコーンゴム層上に
厚さ２０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆して熱定着ロ
ールを作成した。また、以下に示す充填剤入りのＰＦＡ
樹脂チューブは、ペースト押し出し法により成型する
際、ＰＦＡ樹脂がまだペースト状の時に、充填剤を添加
することにより製造した。

【００４７】〈加圧ロール〉外径が４７ｍｍで、厚さが
７ｍｍの円筒状のアルミニウム製芯金の外周に、肉厚１
ｍｍのＨＴＶシリコーンゴム層（ＪＩＳＫ６３０１に
よる硬さ７０度）を設け、このシリコーンゴム層上を、
エッチングにより内面がプライマー処理された厚さ３０
μｍのＰＦＡ樹脂チューブで被覆して加圧ロールを作成
した。

【００４８】次に、充填剤の種類や充填量、又は離型剤
の種類などの条件を変えて、熱定着ロールの摩耗状態、
定着性能、及びベタ画像におけるマイクログロスの発生
状況や光沢度であるグロスを評価する実験を行った結果
について説明する。まず、本発明の比較例として、ＰＦ
Ａ樹脂チューブ中に充填剤を充填しない熱定着ロールを
有する定着装置を用意した。この熱定着ロールの表面
に、離型剤としてジメチルシリコーンオイル、アミノ変
性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル
をそれぞれ供給し、熱定着ロールの摩耗状態、定着性
能、ベタ画像のマイクログロスの発生状況等の画質を調
査した。その結果を表１に示す。

【００４９】ここで示す摩耗量は、定着ロールの表面を
最初に研磨した後のＰＦＡ樹脂チューブの厚さから試験
を行った後のＰＦＡ樹脂チューブの厚さを差し引いたも
のである。以下に示される表１より、充填剤を充填しな
い場合は、各離型剤の間で熱定着ロールの摩耗状況、定
着性能、画質に差はみられず、ほぼ同じ性能であること
が確認された。

【００５０】以下余白

【表１】

【００５１】次に上記熱定着ロールに代えて、ＰＦＡ樹
脂チューブ中にカーボンを充填したものを用い、熱定着
ロール表面に離型剤としてジメチルシリコーンオイルを
供給した。このとき、充填剤であるカーボンは平均粒径
が０．５μｍであり、その含有率を１、３、５、８、１
０、１２（wt％）と変化させた。このような条件で、上
記と同じ項目を調査した結果を表１に示す。

【００５２】その結果、チューブ中に充填剤を充填して
いくほどにフィンガー（剥離用ツメ）に対する摩耗、ブ
レードに対する摩耗に強くなり、その摩耗量は少なくな
っていく。従って、充填剤を充填することで熱定着ロー
ルの耐摩耗性能が向上しているのがわかる。しかし、こ
れらの場合、定着性能は充填剤の量が増加するに従って
落ちていくことがわかる。また、ベタ画像のグロスもそ
の充填量とともに低下していくことがわかる。

【００５３】そこで、これらの熱定着ロールの表面を、
予め光沢度が40以上になるべく、粒度（グリット）No.
２０００の研磨紙にて研磨処理しておいた。そして、そ
の研磨前と研磨後にベタ画像を定着させたときの評価結
果を、同じく表１に示す。この表に示すように、熱定着
ロールの表面を研磨処理すると、グロスの低下はなくな
った。したがって定着画像のグロスをあげるためには熱
定着ロール表面のグロスをあげておけばよいことがわか
る。

【００５４】そこで、このような研磨処理を行った熱定
着ロールを用いて以下の実験を行った。まず、充填剤と
してカーボンを使用し、その平均粒径と充填量を変化さ
せたＰＦＡ樹脂チューブを被覆した熱定着ロールを用
い、その表面にアミノ変性シリコーンオイルを供給し
た。このときの充填剤の量に対する定着性能の変化を表
わしたグラフを図２に示す。図２によれば、充填剤の充
填量を増やしていけば定着性能が向上していることがわ
かる。但し、充填量が１０％を超えた場合、その傾向は
飽和していることがわかる。なお、充填剤の粒径を変化
させてもほぼ同様の傾向を示し、その粒径による差はほ
とんどみられない。

【００５５】さらに、同様の条件で、メルカプト変性シ
リコーンオイルを供給した場合の結果を図３に示す。こ
の場合もアミノ変性シリコーンオイルを塗布したときと
同様の結果であった。また、画質としてのグロスは、こ
れら２つの離型剤の間で差はみられなかった。

【００５６】以上の結果から、離型剤としてジメチルシ
リコーンオイルを用いた場合は、充填剤の量が増加する
に従って定着性能が落ちるのに対し、本発明のように変
性シリコーンオイルを用いた場合は、充填剤の増加とと
もに定着性能が向上することがわかる。これは、熱定着
ロールに供給された変性シリコーンオイルがチューブ中
の充填剤と反応し、強固な離型膜が形成されたためと考
えられる。したがって、本発明の定着装置によれば、熱
定着ロールの耐摩耗性能と定着性能とを両立させること
が可能である。

【００５７】次に、充填剤としてそれぞれアルミナ、炭
化珪素、酸化マグネシウム、酸化鉄を用い、その平均粒
径を固定にし、チューブ中における含有量を５、１０
（％）としたＰＦＡチューブを、それぞれ熱定着ロール
の周面に被覆した。これらの熱定着ロールの表面にジメ
チルシリコーンオイルを供給したときの摩耗性能、定着
性能及び定着画像の画質を調査した結果を表２に示す。

【００５８】以下余白

【表２】

【００５９】表２に示すように、離型剤としてジメチル
シリコーンオイルを用いた場合は、前述のカーボンの場
合と同様に、充填剤の量が増加することによって耐摩耗
性能は向上するものの、定着性能は落ちていることがわ
かる。また、定着画像のグロスも充填剤の量が増加する
ことによって低下することがわかる。熱定着ロールの表
面を前述のように研磨処理した場合は、定着画像のグロ
スは低下しなくなった。これは表１に示すカーボンの場
合と同様である。

【００６０】次に、これらの充填剤の平均粒径と充填量
を変化させた熱定着ロールを用い、それぞれの表面にア
ミノ変性シリコーンオイル又はメルカプト変性シリコー
ンオイルを供給したときの定着性能を調査した。このと
きの充填剤の量に対する定着性能の変化を表わしたグラ
フを図４乃至図７に示す。これらの図に示すように充
填剤の種類を変えてもカーボンを添加したときとほぼ同
じ傾向であることがわかる。さらに図に示すように、充
填剤の量を増やしていけば定着性能が向上していき、１
０％を超えたあたりで飽和することがわかる。また、２
種類の離型剤の間でもほぼ同様の結果であった。したが
って、充填剤の種類を変えても、カーボンを添加したと
きとほぼ同じ傾向であることがわかる。また、充填剤の
粒径を変化させてもカーボンのときとほぼ同様の傾向を
示し、その粒径による差はみられない。

【００６１】次に、厚さが２０（μｍ）のＰＦＡ樹脂チ
ューブに、平均粒径が５（μｍ）前後のカーボン、アル
ミナ、炭化珪素、酸化マグネシウム、酸化鉄をそれぞれ
５（wt% ）充填したものと、充填剤を充填しないものを
前記熱定着ロールと同様に作製し、これらの熱定着ロー
ルを富士ゼロックス社製A Color935に搭載し、白紙走行
試験を行った。その結果、充填剤を充填しない熱定着ロ
ールを用いた場合は、20万枚走行でＰＦＡ樹脂チューブ
の摩耗により下地弾性層が局所的に露出したのに対し、
充填剤を充填した熱定着ロールを用いた場合はすべて、
20万枚走行後でも下地弾性層が露出することはなかっ
た。さらに、２０万枚走行後も、定着性能、および画質
は初期の結果とほぼ同じ性能を維持していることが確認
された。

【００６２】図８は、本発明の第２の実施形態である定
着装置を示す概略構成図である。この定着装置は、図１
に示す定着装置とほぼ同様の構成であるが、耐熱性弾性
体層を有しない熱定着ロール２１が設けられている。こ
の熱定着ロール２１は、直径５０ｍｍのアルミニウム製
芯金２８の周面上に、厚さ２０μｍのＰＦＡ樹脂チュー
ブ２９を直接被覆したものである。なお、この定着装置
の他の構成は図１に示す定着装置と同じである。

【００６３】この定着装置を用い、充填剤の種類や充填
量を変化させて熱定着ロールの耐摩耗性および定着性能
を調査する実験を行った。また、比較のため、充填剤を
充填しない熱定着ロールを用いて同様の実験を行った。
その結果を表３に示す。

【００６４】以下余白

【表３】

【００６５】表３に示すように、充填剤を含有する熱定
着ロールを用いた場合は、前述の実験と同様に、充填量
の増加によって熱定着ロールの耐摩耗性が向上すること
がわかる。また、耐熱性弾性層がない熱定着ロールで
も、定着性能については耐熱弾性体層がある場合と同様
にその効果があることがわかる。ただし、画質的には耐
熱性弾性層による効果が得られず、期待できないためそ
の評価は実施していない。

【００６６】上記のような定着装置を富士ゼロックス社
製A Color935に搭載し、白紙走行試験を行った。その結
果、20万枚走行で充填剤を入れていない熱定着ロールの
場合は、ＰＦＡ樹脂チューブの摩滅により局所的に下地
金属部が露出したのに対し、充填剤を充填したものはす
べて、20万枚走行後でも、下地金属部が露出することは
なかった。さらに、２０万枚走行後も、定着性能、およ
び画質は初期の結果とほぼ同じ性能を維持していた。な
お、以上示した実施形態では充填剤を１種類ずつ充填し
たものを示したが、これらの充填剤を複数充填したもの
を使用してもその効果は同様であった。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の定着装置
によれば、熱定着ロールの表面に形成される強固な離型
膜によって、トナーの離型性が良好となり、高い定着性
能を得ることができる。また、定着グロスなどの低下も
無く、高い画質の定着画像を得ることができる。さら
に、熱定着ロールの摩擦磨耗による劣化が少なく、高寿
命で信頼性の高い定着装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態である定着装置を示す
概略構成図である。

【図２】上記定着装置において、充填剤としてカーボン
を用い、離型剤としてアミノ変性シリコーンオイルを用
いたときの充填剤の量に対する定着性能を示す図であ
る。

【図３】上記定着装置において、充填剤としてカーボン
を用い、離型剤としてメルカプト変性シリコーンオイル
を用いたときの充填剤の量に対する定着性能を示す図で
ある。

【図４】上記定着装置において、充填剤としてアルミナ
を用い、離型剤としてアミノ変性シリコーンオイル又は
メルカプト変性シリコーンオイルを用いたときの充填剤
の量に対する定着性能を示す図である。

【図５】上記定着装置において、充填剤として炭化珪素
を用い、離型剤としてアミノ変性シリコーンオイル又は
メルカプト変性シリコーンオイルを用いたときの充填剤
の量に対する定着性能を示す図である。

【図６】上記定着装置において、充填剤として酸化マグ
ネシウムを用い、離型剤としてアミノ変性シリコーンオ
イル又はメルカプト変性シリコーンオイルを用いたとき
の充填剤の量に対する定着性能を示す図である。

【図７】上記定着装置において、充填剤として酸化鉄を
用い、離型剤としてアミノ変性シリコーンオイル又はメ
ルカプト変性シリコーンオイルを用いたときの充填剤の
量に対する定着性能を示す図である。

【図８】本発明の他の実施形態である定着装置を示す概
略構成図である。

【図９】従来の定着装置の一例を示す概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１、２１定着ロール２、２２加圧ロール３、２３離型剤供給装置４、２４剥離爪５、２５用紙６、２６トナー像７、２７ヒーター８、２８円筒状芯金９耐熱性弾性体層１０、３０チューブ１１、３１ヒーター１２、３２円筒状芯金１３、３３耐熱性弾性体層１４、３４チューブ１５、３５クリーニングウエブ１６、３６送出側ロール１７、３７巻取側ロール１８、３８当接ロール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱源を内蔵し、周回可能に支持され
た熱定着部材と、該熱定着部材の周面に圧接される圧力
部材とを備え、未定着トナー像を担持する記録材を、前記熱定着部材と
前記圧力部材との間に挟持して搬送し、加熱及び加圧に
より前記トナー像を前記記録材上に定着する定着装置に
おいて、前記熱定着部材は、円筒状の芯金上に形成された耐熱性
弾性体層を、充填剤として耐摩耗性を有する材料の粉体
を１〜１０重量％含有したフッ素系樹脂のチューブで被
覆したものであり、前記チューブの表面に変性シリコーンオイルが塗布され
ていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】加熱源を内蔵し、周回可能に支持され
た熱定着部材と、該熱定着部材の周面に圧接される圧力
部材とを備え、未定着トナー像を担持する記録材を、前記熱定着部材と
前記圧力部材との間に挟持して搬送し、加熱及び加圧に
より前記トナー像を前記記録材上に定着する定着装置に
おいて、前記熱定着部材は、円筒状の芯金を、充填剤として耐摩
耗性を有する材料の粉体を１〜１０重量％含有したフッ
素系樹脂のチューブで被覆したものであり、前記チューブの表面に変性シリコーンオイルが塗布され
ていることを特徴とする定着装置。
【請求項３】前記充填剤は、カーボン、アルミナ、
炭化珪素、酸化マグネシウム、酸化鉄より選択される１
種類以上のものであることを特徴とする請求項１又は請
求項２に記載の定着装置。
【請求項４】前記変性シリコーンオイルは、アミノ
変性シリコーンオイルであることを特徴とする請求項１
又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項５】前記変性シリコーンオイルは、メルカ
プト変性シリコーンオイルであることを特徴とする請求
項１又は請求項２に記載の定着装置
【請求項６】前記チューブの表面は、７５度入射光
角法での光沢度が４０以上となるように予め研磨されて
いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定
着装置。