JP2001034093A

JP2001034093A - 画像定着装置

Info

Publication number: JP2001034093A
Application number: JP11209325A
Authority: JP
Inventors: Satoru Ishizaki; 哲石崎; Kiichiro Matsushita; 喜一郎松下; Tokio Fujita; 時男藤田; Keizo Mizobe; 敬三溝部; Takuji Kamijo; 卓史上条
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2001-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】駆動式の定着ロ−ル１にエンドレスフィルム２
を外接させ、その外接部位のエンドレスフィルム部分に
弾性押圧部材３２を内接させ、弾性押圧部材３２表面に
低摩擦シ−ト３３を被覆し、定着ロ−ル１と前記エンド
レスフィルム２との間にニップ部を形成した定着装置に
おいて、低摩擦シ−ト３３を摩擦係数のみならず撓み性
からも選定して定着画像の質や定着性を向上させる。【解決手段】弾性押圧部材３２のエンドレスフィルム２
に接する面に摩擦係数が０．３以下、１ｃｍ巾当たりの
引張り強度が３kｇ以上、ル−プ硬さ（周方向長さ２０
ｍｍのル−プに保持し、ル−プ頂上にル−プを圧縮する
方向に荷重を作用させ、ル−プ頂点とル−プ下端との距
離を５ｍｍにするときの最大荷重）が１５００ｆｇ以下
の低摩擦シ−ト３３を被覆した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプリンタ、複写機、
ファクシミリ等における電子写真画像形成に使用する画
像定着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ、複写機、ファクシミリ等にお
ける電子写真画像形成では、未定着トナ−像を形成した
記録紙を定着装置に通し加熱加圧することによりトナ−
像を定着させる過程を経ることが必要であり、かかる定
着装置として、図２の（イ）や図２の（ロ）に示すよう
に、耐熱プラスチック製のエンドレスフィルムを用いた
ものが公知である。図２の（イ）に示す方式では、駆動
式の定着ロ−ル１’にエンドレスフィルム２’を外接さ
せ、その外接部位のエンドレスフィルム部分に弾性押圧
部材３２’を内接させ、定着ロ−ル１’と前記エンドレ
スフィルム２’との間にニップ部ｎを形成しており、記
録紙４’が前記ニップ部ｎを通過する間にトナ−像４
１’が定着されていく。他方、図２の（ロ）に示す方式
では、圧力ロ−ル５１’とテンションロ−ル５２’と補
助ロ−ル５３’とにエンドレスフィルム２’を掛架し、
駆動式の定着ロ−ル１’をエンドレスフィルム２’に外
接させると共に加圧ロ−ル５１’を定着ロ−ル１’にエ
ンドレスフィルム２’を介して押圧させてニップ部ｎを
形成しており、記録紙４’が前記ニップ部ｎを通過する
間にトナ−像４１’が定着されていく。

【０００３】前記図２の（イ）に示す方式は、図２の
（ロ）に示す方式とは異なり、エンドレスフィルムの張
力制御が不要であり、構造の簡易化、保守上等の点で有
利である。この図２の（イ）に示す方式において、優れ
た定着画像や定着性を保証するには、定着ロ−ルと記録
紙との間でのスリツプ、記録紙とエンドレスフィルムと
の間でのスリップを防止することが不可欠であり、定着
ロ−ルと記録紙との間の摩擦係数をμａ、記録紙とエン
ドレスフィルムとの間の摩擦係数をμｂ、エンドレスフ
ィルムと弾性押圧部材との間での摩擦係数をμｃとする
と、少なくとも、

【数１】 μａ、μｂ＞μｃの関係を付与する必要がある。

【０００４】而して、従来、図２の（イ）の３３’で示
すように、フッ素樹脂を塗布・焼成したガラス繊維シ−
トを前記弾性押圧部材３２’上に被覆し、かつその被覆
層３３’とエンドレスフィルム２’との間に変性シリコ
−ンオイルを介在させることが提案されている（特開平
１０−２１３９８４号）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記フ
ッ素樹脂を塗布・焼成したガラス繊維シ−トでは、フッ
素樹脂の表面エネルギ−が低いために前記変性シリコ−
ンオイルをはじいて排除するように作用するから、変性
シリコ−ンオイルを安定に保持させることが難しく、そ
の保持手段が煩雑であり、保守が困難である。

【０００６】前記の従来例では、エンドレスフィルムが
摺動接触する弾性押圧部材表面を低摩擦面にするための
低摩擦シ−トの摩擦係数の低減を図っているのみで、低
摩擦シ−ト自体の撓み特性については考察していない。
しかしながら、前記エンドレスフィルムの弾性押圧部材
との接触界面においては、通常定着ロ−ルの直径がほぼ
３０ｍｍ、ニツプ角〔図２の（イ）におけるθ〕が４０
°にも達することを勘案すれば、弾性押圧部材に被覆す
る低摩擦シ−トの撓み性により接触状態が変わってくる
と推察される。

【０００７】すなわち、低摩擦シ−トが難撓み性である
ときは、低摩擦シ−トの定着ロ−ルによる湾曲径が大き
くなって接触面積が小となり接触圧が高くなり、逆に低
摩擦シ−トが易撓み性であるときは、低摩擦シ−トの定
着ロ−ルによる彎曲径が小さくなって接触面積が大とな
り接触圧が低くなる。従って、低摩擦シ−トの撓み性に
より、摩擦接触状態を律する接触物質の相互の凝着状態
に差異が生じて摩擦係数が影響をうけたり、また、ニッ
プ部巾が変化したり、更に、弾性押圧部材との接触摩擦
により受ける低摩擦シ−トの引張り状態にも差異が生じ
てくるものと推察される。

【０００８】本発明の目的は、駆動式の定着ロ−ルにエ
ンドレスフィルムを外接させ、その外接部位のエンドレ
スフィルム部分に弾性押圧部材を内接させ、弾性押圧部
材の内接面に低摩擦シ−トを被覆し、加熱定着ロ−ルと
前記エンドレスフィルムとの間にニップ部を形成した定
着装置において、低摩擦シ−トを摩擦係数のみならず撓
み性からも選定して定着画像の質や定着性を向上させる
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像定着装
置は、駆動式の定着ロ−ルにエンドレスフィルムを外接
させ、その外接部位のエンドレスフィルム部分に弾性押
圧部材を内接させ、加熱定着ロ−ルと前記エンドレスフ
ィルムとの間にニップ部を形成した定着装置において、
前記弾性押圧部材のエンドレスフィルムに接する面に摩
擦係数が０．３以下、１ｃｍ巾当たりの引張り強度が３
Kｇ以上、ル−プ硬さ（周方向長さ２０ｍｍのル−プに
保持し、ル−プ頂上にル−プを圧縮する方向に荷重を作
用させ、ル−プ頂点とル−プ下端との距離を５ｍｍにす
るときの最大荷重）が１５００ｆｇ以下の低摩擦シ−ト
を被覆したことを特徴とする構成であり、低摩擦シ−ト
には、耐熱性繊維基材にフッ素樹脂を塗布・焼成したフ
ィルムを使用することが好ましく、その低摩擦シ−トの
厚みは５０〜１０００μｍとされ、フッ素樹脂量が５０
ｇ／ｍｍ^２以上とされ、フッ素樹脂にはポリテトラフル
オロエチレンが使用される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図１の（イ）は本発明に
係る画像定着装置の一例を示す図面、図１の（ロ）は同
装置に組み込む前の弾性押圧ユニットを示す図面であ
る。図１の（イ）において、１は駆動式の定着ロ−ルで
あり、ハロゲンランプ等のヒ−タ１１を内蔵させた金属
ロ−ル１２の外周に弾性層１３を設け、弾性層１３上に
離型層１４を設けてある。２は定着ロ−ル１に外接した
耐熱性のエンドレスフィルムであり、エンドレスキャス
ティグフィルム、エンドレス接合フィルム等を使用で
き、表面に離型層を設けることが好ましい。Ａは押圧ユ
ニットを示し、支持台３１上に弾性体３２を装着し、こ
の弾性体３２に低摩擦シ−ト３３を被せ、この低摩擦シ
−ト３３の両端を支持台３１に結着してある。３４はバ
ネである。この押圧ユニットＡの低摩擦シ−ト３３面を
エンドレスフィルム２に内接し、バネ３４の圧縮応力で
弾性押圧部材３２を定着ロ−ル１に押圧して図１の
（ロ）の状態から図１の（イ）に示す状態に圧縮変形さ
せ、定着ロ−ル１とエンドレスフィルム２との間にニッ
プ部を形成してある。図１の（イ）において、３４はエ
ンドレスフィルム２に対する走行ガイドであり、前記支
持台３１に固定してある。

【００１１】上記低摩擦シ−ト３３のエンドレスフィル
ム２に対する摩擦係数は、０．３以下に設定してある。
０．３を越えると、前記式の関係を保持させることが
難しくなるからである。また、同低摩擦シ−ト３３のル
−プ硬さ（周方向長さ２０ｍｍのル−プに保持し、ル−
プ頂上にル−プを圧縮する方向に荷重を作用させ、ル−
プ頂点とル−プ下端との距離を５ｍｍにするときの最大
荷重）は１５００ｆｇ以下に設定してある。１５００ｆ
ｇを越えると、定着ロ−ル１の面により撓まされる低摩
擦シ−ト３３の彎曲径が大きくなり、ニップ部接触角が
小さくなってニップ巾が狭くなるからである。さらに、
同低摩擦シ−トの１ｃｍ巾当たりの引張り強度は３Kｇ
以上としてある。３Kｇ未満では、低摩擦シ−ト３３が
エンドレスフィルム２との摺動摩擦により受ける引張り
力で早期に破断して低摩擦シ−ト３３の安定保持を保証
し得ないからである。

【００１２】図１の（イ）において、４は未定着トナ−
４１を形成した記録紙を示している。図１の（イ）にお
いて、トナ−像を定着するには、定着ロ−ル１を内蔵ヒ
−タ１１により加熱し、定着ロ−ル１の表面温度が所定
の温度に達したことをセンサ（図示されていない）で検
知させて定着ロ−ル１を回転駆動し、ニップ部に記録紙
４を通過させていく。

【００１３】この場合、定着ロ−ル１と記録紙４との間
の摩擦係数μａ、記録紙４とエンドレスフィルム２との
間の摩擦係数μｂに対し、弾性押圧部材表面の低摩擦シ
−ト３３とエンドレスフィルム２との間の摩擦係数μｃ
（０．３以下）が充分に小さくされているから、定着ロ
−ル１と記録紙４及び記録紙４とエンドレスフィルム２
がスリップなく追従移動され、エンドレスフィルム２と
弾性押圧部材３２との間のみが摺動される。従って、ト
ナ−像４１を画像乱れなく定着できる。また、低摩擦シ
−ト３３のル−プ硬さを充分に小さくして弾性押圧部材
３２の凹み量を大きくしニップ巾を広くしてあるから、
記録紙上のトナ−像ののニップ部滞在時間を長くでき、
高い接着力で定着できる。更に、低摩擦シ−ト３３の表
面には、前記の摺動摩擦力が作用し、かつその作用領域
がニップ巾の広巾に応じて広くされるが、低摩擦シ−ト
３３の引張り強度を充分に大きくしてあるので、低摩擦
シ−ト３３を安定に保持できる。従って、本発明に係る
画像定着装置によれば、優れた画像鮮明性、定着性を保
証できる。

【００１４】本発明において使用するエンドレスフィル
ムの基材としては、耐熱性及び耐摩耗性に優れた樹脂、
例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリベンズイ
ミダゾ−ル、ポリエ−テルエ−テルケトン、ポリエ−テ
ルスルホン等を挙げることができるが、ポリイミド、ポ
リアミドイミドが特に好ましい。エンドレスフィルム表
面の離型層には、ポリテトラフロオロエチレン、テトラ
フルオロエチレンーパ−フルオロアルキルビニルエーテ
ル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロ
プロピレン共重合等のフッ素樹脂を使用でき、この離型
層とエンドレスフィルム本体との間にプライマ−層を設
けることもできる。また、これらの各層中に低摩擦性、
耐摩耗性、熱伝導性、静電気発生防止性を高めるため
に、有機粒子、無機粒子、金属粒子、金属酸化物粒子を
適宜充填することも可能である。

【００１５】上記の弾性押圧部材には耐熱性ゴム、例え
ばシリコ−ンゴムを使用することができる。

【００１６】上記低摩擦シ−トには、耐熱繊維布基材の
両面にフッ素樹脂層を形成し、これを焼成したものを使
用することが好ましく、この耐熱繊維布基材としては、
厚み３０μｍ〜６００μｍのガラスクロスが好適であ
る。このフッ素樹製の低摩擦シ−トの製造には、耐熱性
繊維布基材の両面にフッ素樹脂の水性ディスパ−ジョン
を塗布するか、または基材を浸漬法により該ディスパ−
ジョンに含浸させ、而るのち、焼成する方法を使用でき
る。この場合、焼成後の厚みを５０μｍ〜１０００μｍ
とするようにフッ素樹脂の塗布量が調整される。フッ素
樹脂の付着量は、形成するフッ素樹脂層の厚みによって
も異なるが、５０ｇ／ｍ^２〜１００ｇ／ｍ ^２とすること
が好ましい。５０ｇ／ｍ^２未満では、焼成しても前記摩
擦係数の条件を満たさせることが難しいばかりか、フッ
素樹脂層の摩耗により繊維布基材が露出してエンドレス
フィルム内面の早期摩耗損傷が惹起され、１００ｇ／ｍ
^２を越えると低摩擦シ−トの必要以上の厚肉化が招来さ
れるからである。上記フッ素樹脂の焼成度が低いとフッ
素樹脂間の結着力が低くなって耐摩耗性や摩擦特性の低
下が生じるから、結晶化度３０％以上とするように焼成
することが安全である。上記フッ素樹脂としては、耐熱
性、機械特性の点からしてポリテトラフルオロエチレン
が最適である。

【００１７】上記低摩擦シ−トへの弾性押圧部材表面へ
の被覆には、接着剤による接着により行うことも可能で
ある。

【００１８】

【実施例】以下の実施例及び比較例において、定着ロ−
ルには外径３０ｍｍφ，周速１６０ｍｍ／秒，長さ３６
０ｍｍ，外面温度ほぼ１５０℃のものを使用し、エンド
レスフィルムには、外面にテトラフルオロエチレンーパ
−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体層を設けた
ポリイミドフィルム製で、周囲長９４ｍｍ，厚み７５μ
ｍ，長さ３２０ｍｍのものを使用し、弾性押圧部材には
巾１０ｍｍ，厚み５ｍｍ，長さ３２０ｍｍのシリコ−ン
ゴム帯を使用し、バネには圧縮力３０ｋｇのものを使用
した。

【００１９】また、実施例及び比較例において使用した
各低摩擦シ−トのエンドレスフィルムに対する摩擦係数
μｃ、同低摩擦シ−トの引張り強度、同低摩擦シ−トの
ル−プ硬さは次のようにして測定した。〔摩擦係数μｃ〕ＪＩＳＫ７２１８に準じ、摩擦係
数測定器東洋ボ−ルドウィン社製ＥＦＭ−III−Ｆを用
いて測定した。〔引張り強度〕ＪＩＳＣ２１２０の引張強さの試験
法に準じ、引張り強度測定器オリエンテック社製テンシ
ロンＵＴＭ−III−１００を用いて測定した。〔ル−プ硬さ〕ＪＩＳＬ１０９６のル−プ圧縮法に
準じ、試験片をル−プ状に掴み間距離を２０ｍｍとする
ように掴み、加圧子と掴み子との距離を５ｍｍにするま
での間の圧縮荷重を東洋ボ−ルドウィン社製テンシロン
ＲＴＭ-２５により測定し、最大荷重をル−プ硬さとし
た。

【００２０】さらに、画像鮮明性、定着性は次のように
して評価した。〔画像鮮明性〕実際に複写を行い、画像に乱れが全く無
いものを○、画像に乱れがあるものを△と評価した。〔定着性〕複写を行った記録紙の画像を不織布で擦り、
画像に欠損が殆ど生じなかったものを○、欠損があるが
ほとんどが残ったままの場合を△、画像欠損が顕著であ
った場合を×と評価した。

【００２１】〔実施例１〕厚さ２５０μｍの平織りガラ
ス繊維基材に固形分濃度４０％のポリテトラフルオロエ
チレン水分散液を含浸塗布し（付着量２８０ｇ／
ｍ^２）、焼成して厚み３２０μｍ、焼成結晶化度３４％
のフッ素樹脂塗布・焼成ガラス繊維シ−トを得、これを
低摩擦シ−トとして使用した。

【００２２】〔実施例２〕厚さ６０μｍの平織りガラス
繊維基材に固形分濃度４０％のポリテトラフルオロエチ
レン水分散液を含浸塗布し（付着量８０ｇ／ｍ^２）、焼
成して厚み８０μｍ、焼成結晶化度３４％のフッ素樹脂
塗布・焼成ガラス繊維シ−トを得、これを低摩擦シ−ト
として使用した。

【００２３】〔比較例１〕固形分濃度４０％のポリテト
ラフルオロエチレン水分散液をアルミ箔上に塗布し、水
を蒸発後、焼成し、更にアルミ箔から剥離して厚み７５
μｍ、焼成結晶化度３６％のポリテトラフルオロエチレ
ンシ−トを得、これを低摩擦シ−トとして使用した。

【００２４】〔比較例２〕厚さ８００μｍの平織りガラ
ス繊維基材に固形分濃度４０％のポリテトラフルオロエ
チレン水分散液を含浸塗布し（付着量６００ｇ／
ｍ^２）、焼成して厚み９５０μｍ、焼成結晶化度３３％
のフッ素樹脂塗布・焼成ガラス繊維シ−トを得、これを
低摩擦シ−トとして使用した。

【００２５】これらの低摩擦シ−トのμｃ、引張強度、
ル−プ硬さは表１の通りである。

【表１】摩擦係数引張強度ル−プ硬さ画像定着性（μｃ） (kg/1cm巾) （ｇｆ）鮮明性実施例１０．１０３０．０５００ ○ ○ 実施例２０．１５１４．０１２ ○ ○ 比較例１０．２０１．４２ △ × 比較例２０．２４６０．０２６００ △ ×

【００２６】上記実施例及び比較例の定着装置を使用し
て複写を行ったところ、実施例１及び実施例２では、２
００時間経過後も画像が鮮明であり、定着性も優れてい
た。

【００２７】これに対し、比較例１では、ほぼ６０時間
経過後に画像鮮明性が低下し（△評価）、定着性が最悪
の評価（×）結果となった。その理由は、低摩擦シ−ト
として使用した厚み７５μｍ、焼成結晶化度３６％のポ
リテトラフルオロエチレンシ−トの引張り強度が１．４
kg/1cm巾と低く、早期に低摩擦シ−トの損傷が生じ、式
の関係を安定に維持し得ずに記録紙にスリップが生
じ、このため、エンドレスフィルムと定着ロ−ルとの間
に剪断が作用し定着圧力を安定に作用させることができ
なくなったためと推定される。

【００２８】また、比較例２においては、当初から定着
性が×の評価であった。その理由は、低摩擦シ−トとし
て使用した厚み９５０μｍ、焼成結晶化度３３％のフッ
素樹脂塗布・焼成ガラス繊維シ−トのル−プ硬さが２６
００ｇｆと高く、定着ロ−ルによる低摩擦シ−トの曲げ
彎曲径が大きくニップ巾が狭くなって、記録紙のトナ−
像のニップ蔀滞在時間がかなり短くなった結果と推定さ
れる。また、比較例２では、２００時間経過以前にフッ
素樹脂塗布・焼成ガラス繊維シ−ト表面のフッ素樹脂の
摩耗によりエンドレスフィルムの摩耗が速められ、早期
にμｃが上昇して画像性低下が生じた。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、加熱定着駆動ロ−ルに
エンドレスフィルムを外接させ、その外接部位のエンド
レスフィルム部分に弾性押圧部材を内接させ、加熱定着
ロ−ルと前記エンドレスフィルムとの間にニップ部を形
成する定着装置において、弾性押圧部材の表面に被覆す
る低摩擦シ−トの摩擦係数のみならず、ル−プ硬さ及び
引張り強度も複写の画像鮮明性、定着性に関与すること
を勘案してル−プ硬さ及び引張り強度を特定の範囲に選
定しているから、弾性押圧部材とエンドレスフィルムと
の間に潤滑剤を介在させることなく画像性及び定着性ひ
いては耐久性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像定着装置を示す図面である。

【図２】従来の画像定着装置を示す図面である。

【符号の説明】

１定着ロ−ル２エンドレスフィルム３２弾性押圧部材３３低摩擦シ−ト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤田時男大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内 (72)発明者溝部敬三大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内 (72)発明者上条卓史大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内Ｆターム(参考） 2H033 AA02 BB01 BB39

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動式の定着ロ−ルにエンドレスフィルム
を外接させ、その外接部位のエンドレスフィルム部分に
弾性押圧部材を内接させ、定着ロ−ルと前記エンドレス
フィルムとの間にニップ部を形成した定着装置におい
て、前記弾性押圧部材のエンドレスフィルムに接する面
に摩擦係数が０．３以下、１ｃｍ巾当たりの引張り強度
が３Kｇ以上、ル−プ硬さ（周方向長さ２０ｍｍのル−
プに保持し、ル−プ頂上にル−プを圧縮する方向に荷重
を作用させ、ル−プ頂点とル−プ下端との距離を５ｍｍ
にするときの最大荷重）が１５００ｆｇ以下の低摩擦シ
−トを被覆したことを特徴とする画像定着装置。
【請求項２】低摩擦シ−トに、耐熱性繊維基材にフッ素
樹脂を塗布・焼成したフィルムが使用されている請求項
１記載の画像定着装置。
【請求項３】低摩擦シ−トの厚みが５０〜１０００μｍ
であり、フッ素樹脂量が５０ｇ／ｍｍ^２以上である請求
項２記載の画像定着装置。
【請求項４】フッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレン
である請求項２または３記載の画像定着装置。