JP2001249558A - 低摩擦シート、フィルム管状体、及びそれを用いた画像定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 潤滑剤に対する濡れ性を改善してオイル涸れ
を起こし難くすることで、安定した摺動性能を実現して
定着画像の質や定着性を良好に維持することができる低
摩擦シート、フィルム管状体、及びそれを用いた画像定
着装置を提供する。 【解決手段】 フィルム管状体２の内側に配置した押圧
部材Ａでそのフィルム管状体２を加熱駆動ロール１に押
圧して、前記フィルム管状体２の外面に記録材４を通過
させるニップ部を形成すると共に、前記押圧部材Ａの摺
接面にフッ素樹脂を配置しつつ、前記フィルム管状体２
の内面との間に潤滑剤を介在させて、そのフィルム管状
体２を走行可能にしてある画像定着装置において、前記
押圧部材Ａの摺接面に、親油化処理したフッ素樹脂を使
用するか、又は親油化剤をフッ素樹脂と併用することを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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、未定着トナー像を形成した
記録紙等を画像定着装置に通して加熱加圧することによ
り、トナー像を定着させる過程を経ることが必要であ
る。かかる画像定着装置として図２の（イ）や図２の
（ロ）に示すように、耐熱性プラスチック製のフィルム
管状体を用いたものが公知となっている。

【０００３】図２の（イ）に示す方式では、駆動式の定
着ロール１’にフィルム管状体２’を外接させ、その外
接部位のフィルム管状体部分に対し弾性押圧部材を３
２’を内接させ、定着ロール１’と前記フィルム管状体
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ー像４１’が定着さ
れる。

【０００４】他方、図２の（ロ）に示す方式では、加圧
ロール５１’とテンションロール５２’と補助ロール５
３’とにフィルム管状体２’を掛架し、駆動式の定着ロ
ール１’をフィルム管状体２’に外接させると共に加圧
ロール５１’を定着ロール１’にフィルム管状体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ー像４１’が
定着される。前記図２の（イ）に示す方法は、図２の
（ロ）に示す方式とは異なり、フィルム管状体の張力制
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。

【０００５】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、定着ロールと記
録紙との間でのスリップ、記録紙とフィルム管状体との
間でのスリップを防止することが不可欠である。このた
め、定着ロールと記録紙との間の摩擦係数をμａ、記録
紙とフィルム管状体との摩擦係数をμｂ、フィルム管状
体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 の間係を満足する必要がある。

【０００６】上記の摩擦係数μｃを低減するため、従来
より、図２の（イ）に示すように、フッ素樹脂を塗布・
焼成したガラス繊維シートよりなる被覆層３３’を前記
弾性押圧部材３２’上に被覆し、かつその被覆層３３’
とフィルム管状体２’との間に、潤滑剤として変性シリ
コー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号公報）。

【０００７】一方、フィルム管状体の内面の摩擦係数を
下げるために、フィルム管状体の弾性押圧部材と摺動す
る層中に、テトラフルオロエチレン粉体などのフッ素樹
脂からなる粉体を添加したり、フィルム管状体内周面に
フッ素樹脂層を設けることが公知となっている。

【０００８】これらの従来例においては、フィルム管状
体が摺動接触する弾性押圧部材の表面を低摩擦面にする
ための低摩擦シートの摩擦係数の低減を図っているのみ
で、低摩擦シートあるいはフィルム管状体自体に対する
前記変性シリコーンオイルの表面濡れ特性に関しては考
慮されていない。そして、摺接面のオイル涸れの問題に
ついては、特開平１０−２１３９８４号公報に、変性シ
リコーンオイル等の潤滑剤の粘度を適度にする点のみが
開示されていた。

【０００９】

【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・添加し焼成したガラス繊維シートや、
フッ素樹脂を内面に有するフィルム管状体では、フッ素
樹脂の表面エネルギーが低いため、前記変性シリコーン
オイルをはじいて排除するように作用し、変性シリコー
ンオイルを安定して保持させることが難しく、保守が困
難であることが判明した。

【００１０】特に、３種類から４種類ものトナーを加熱
加圧するフルカラー定着を行う画像定着装置において
は、高温下で使用されるため変性シリコーンオイルの粘
度が低下し、さらに高い圧力で押圧されるため、かよう
な部位に表面エネルギーの低いフッ素樹脂のような部材
を用いると、オイルのハジキ現象が生じやすくなると考
えられる。

【００１１】そこで、本発明の目的は、潤滑剤に対する
濡れ性を改善してオイル涸れを起こし難くすることで、
安定した摺動性能を実現して定着画像の質や定着性を良
好に維持することができる低摩擦シート、フィルム管状
体、及びそれを用いた画像定着装置を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく、摺接面のオイル涸れの原因やその対策に
ついて鋭意研究したところ、押圧部材の摺接面又はフィ
ルム管状体の内面に、親油化処理したフッ素樹脂を使用
するか、又は親油化剤をフッ素樹脂と併用することによ
り、オイル涸れを起こし難くできることを見出し、本発
明を完成するに至った。

【００１３】即ち、本発明の画像定着装置は、フィルム
管状体の内側に配置した押圧部材でそのフィルム管状体
を加熱駆動ロールに押圧して、前記フィルム管状体の外
面に記録材を通過させるニップ部を形成すると共に、前
記押圧部材の摺接面にフッ素樹脂を配置しつつ、前記フ
ィルム管状体の内面との間に潤滑剤を介在させて、その
フィルム管状体を走行可能にしてある画像定着装置にお
いて、前記押圧部材の摺接面に、親油化処理したフッ素
樹脂を使用するか、又は親油化剤をフッ素樹脂と併用す
ることを特徴とする。

【００１４】本発明の低摩擦シートは、上記の画像定着
装置の前記押圧部材の摺接面に使用される低摩擦シート
であって、少なくともその摺接面部に、親油化処理した
フッ素樹脂を使用するか、又は親油化剤をフッ素樹脂と
併用してあるものである。

【００１５】一方、本発明の別の画像定着装置は、フィ
ルム管状体の内側に配置した押圧部材でそのフィルム管
状体を加熱駆動ロールに押圧して、前記フィルム管状体
の外面に記録材を通過させるニップ部を形成すると共
に、前記フィルム管状体の内面にフッ素樹脂を配置しつ
つ、前記押圧部材の摺接面との間に潤滑剤を介在させ
て、前記フィルム管状体を走行可能にしてある画像定着
装置において、前記フィルム管状体の内面に、親油化処
理したフッ素樹脂を使用するか、又は親油化剤をフッ素
樹脂と併用することを特徴とする。

【００１６】本発明のフィルム管状体は、上記の画像定
着装置に使用される前記フィルム管状体であって、少な
くともその内面に、親油化処理したフッ素樹脂を使用す
るか、又は親油化剤をフッ素樹脂と併用してあるもので
ある。

【００１７】［作用効果］本発明の画像定着装置および
低摩擦シートによると、押圧部材の摺接面に、親油化処
理したフッ素樹脂を使用するか、又は親油化剤をフッ素
樹脂と併用するため、摺接面の潤滑剤に対する濡れ性を
改善してオイル涸れを起こし難くすることで、安定した
摺動性能を実現して定着画像の質や定着性を良好に維持
することができる。

【００１８】一方、本発明の別の画像定着装置およびフ
ィルム管状体によると、フィルム管状体の内面に、親油
化処理したフッ素樹脂を使用するか、又は親油化剤をフ
ッ素樹脂と併用するため、フィルム管状体の内面の潤滑
剤に対する濡れ性を改善してオイル涸れを起こし難くす
ることで、安定した摺動性能を実現して定着画像の質や
定着性を良好に維持することができる。

【００１９】

【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脱明する。図１は本発明の画像定着
装置の一例を示す要部断面図であり、図１の（イ）はニ
ップ状態の図であり、図１の（ロ）は押圧部材を示す図
である。

【００２０】図１の（イ）に示すように、加熱駆動ロー
ル１は、ハロゲンランプ等の加熱源１１を内蔵させた金
属ロール１２の外周に、シリコーンゴム等よりなる弾性
層１３を設け、弾性層１３上に更にフッ素ゴム等よりな
る離型層１４を設けて構成してある。加熱駆動ロール１
は、加熱源１１により加熱しつつ、図示しない駆動機構
により回転駆動されるが、加熱と駆動が行えれば何れの
構造でもよい。

【００２１】フィルム管状体２は、その内側に配置した
押圧部材Ａで加熱駆動ロール１に押圧された状態で、加
熱駆動ロール１に外接している。このフィルム管状体２
は耐熱性のフィルムよりなり、キャスト成形、遠心成
形、浸漬等の方法により得られるフィルム管状体、ある
いはシート状のフィルムを接合、接着等の方法により無
端化したフィルム管状体等を使用することができる。ま
た、管状体外表面にシリコーンゴムやフッ素ゴム、フッ
素樹脂等からなる弾性層や離型層を設けることが好まし
い。

【００２２】押圧部材Ａは、支持台３１上にシリコーン
ゴム等よりなる弾性体３２を装着し、この弾性体３２に
低摩擦シート３３を被せ、この低摩擦シート３３の片端
または両端を支持台３１にかしめる等の方法により結着
した押圧ユニットとして構成されている。

【００２３】この押圧部材Ａの低摩擦シート３３の摺接
面をフィルム管状体２に内接し、バネ３４の圧縮応力で
弾性体３２を加熱駆動ロール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、加熱駆動ロール１とフィルム管状体２との間にニッ
プ部を形成している。このニップ部にトナー像４１を形
成した記録材４を通過させることにより、加熱・加圧が
なされて画像の定着が行われる。その際、押圧部材Ａの
幅や形状を変えることで、ニップ部の長さ（又はフィル
ム管状体２の巻付け角）を調整することができる。

【００２４】走行ガイド３５は支持台３１に固定されて
おり、フィルム管状体２に対して走行をガイドする。走
行ガイド３５の表面にはフィルム管状体２の走行方向に
リブ等を設けてあり、また走行ガイド３５の両端には、
フィルム管状体２の蛇行や片寄りを防止する鍔状部材を
設けてある（何れも図示省略）。

【００２５】本発明では、押圧部材Ａの摺接面にフッ素
樹脂を配置するが、図示した例のように低摩擦シート３
３にフッ素樹脂を使用する方法以外に、弾性体３２の表
面にフッ素樹脂を含む層を直接形成したり、弾性体３２
やその他の部材にフッ素樹脂を含有させる等してもよ
い。但し、低摩擦シート３３を使用するのが製造性や保
守の面から好ましい。

【００２６】低摩擦シート３３は、フッ素樹脂のみで形
成してもよいが、耐熱性繊維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
い。耐熱性繊維基材としては厚み３０〜６００μｍのガ
ラスクロスが好適に用いられる。このフッ素樹脂製の低
摩擦シート３３の製造には、耐熱性繊維基材の両面にフ
ッ素樹脂の水性ディスパージョンを塗布するか、基材を
浸漬法により該ディスパージョンに含浸させ、その後に
焼成することにより作製される。

【００２７】本発明において、押圧部材Ａの摺接面に配
置されるフッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチ
レン、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、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体等が好ましく、特に耐
熱性、機械特性等の面からポリテトラフルオロエチレン
が好適に用いられる。

【００２８】低摩擦シート３３のフィルム管状体２に接
する摺接面は、親油化処理したフッ素樹脂を使用する
か、又は親油化剤をフッ素樹脂と併用することにより、
潤滑剤に対する濡れ性を改善してある。潤滑剤に対する
濡れ性の改善処理は、潤滑剤が低摩擦シート表面に対し
濡れ性を維持できる程度まで行えばよく、潤滑剤に対す
る接触角が３０°以下、特に２５°以下になるまで行う
のが好ましい。当該接触角は自動接触角計（協和界面科
学（株）製）により測定した値である。

【００２９】具体的には、親油化処理として、例えばサ
ンドブラスト処理、エッチング処理、スパッタ処理、コ
ロナ処理等の表面処理や、表面に薄く親油性物質をコー
ティングする等の処理が挙げられる。また、親油化剤を
フッ素樹脂と併用する方法としては、フッ素樹脂ディス
パージョン中に親油性物質等の親油化剤を添加したり、
強度保持する役割の耐熱性繊維などの基材上に、フッ素
樹脂等からなる多孔質膜中に潤滑剤に対し親和性を有す
る親油化剤を含浸し一体化したシートとする方法が挙げ
られる。親油化剤としては、シリコーンゴムやシリカ等
の親油性充填剤、及びフッ素系界面活性剤等が挙げられ
る。

【００３０】本発明では押圧部材Ａの摺接面とフィルム
管状体２の内面との間に潤滑剤を介在させるが、潤滑剤
としては、シリコーンオイルや、アミノ変性シリコーン
オイル、カルボキシ変性シリコーンオイル、スルホン酸
変性シリコーンオイルなどの変性シリコーンオイル等が
挙げられる。かかる潤滑剤は、従来公知の方法、装置を
用いて、手動又は自動で塗布することができる。本発明
は、定着温度における粘度が１００００ｃｓ以下、特に
５０００ｃｓ以下の潤滑剤を使用する場合に特に有効で
ある。

【００３１】フィルム管状体２の基材に関しては、ニッ
ケル等の金属やポリイミド、ポリアミドイミド、ポリベ
ンズイミダゾール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ
エーテルスルホン等の耐熱性基材を挙げることができる
が、特にポリイミド、ポリアミドイミドが特に好まし
い。該基材中には適宜導電性、熱伝導性、絶縁性、補強
等の目的に応じて、無機粒子、金属粉、金属酸化物、有
機金属酸化物等の機能性フィラーを添加することができ
る。この基材外層には、シリコーンゴムやフッ素ゴム、
フッ素樹脂等からなる弾性層や離型層を設けることがで
きる。

【００３２】通常、上記の基材を最内層に用いる場合に
は、変性シリコーンオイルに対する濡れ性は改善する必
要がない。しかしながら、公知である外周面にフッ素樹
脂等の離型層を積層せずにトナー離型性を付与させる等
の何らかの理由により、基材中にフッ素樹脂粉体等を添
加したりフッ素樹脂離型層を内面に設けて、内面の表面
エネルギーを上げる構成とした場合には、上記低摩擦シ
ート３３に対する処理と同様の濡れ性改善処理を施すこ
とが好ましい。

【００３３】即ち、フィルム管状体２の内面に粉体状又
は層状のフッ素樹脂を配置する場合、低摩擦シート３３
の場合と同様に、フィルム管状体２の内面に、親油化処
理したフッ素樹脂を使用するか、又は親油化剤をフッ素
樹脂と併用することにより、潤滑剤に対する濡れ性を改
善することができる。潤滑剤に対する濡れ性の改善処理
の程度、親油化処理、親油化剤、親油化剤をフッ素樹脂
と併用する方法などは、上記と同様である。なお、上記
の粉体状又は層状のフッ素樹脂としては、ポリテトラフ
ルオロエチレン、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、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体等が好まし
く、特に耐熱性、機械特性等の面からポリテトラフルオ
ロエチレン、及び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が好適に用いられ
る。

【００３４】本発明において、押圧部材Ａの摺接面又は
フィルム管状体２の内面の潤滑剤に対する濡れ性の改善
は、何れかに行っても、両方に行ってもよい。そして、
押圧部材Ａの摺接面にフッ素樹脂を配置しつつ、フィル
ム管状体２の内面にフッ素樹脂を配置する場合には、押
圧部材Ａの摺接面及びフィルム管状体２の内面に潤滑剤
に対する濡れ性の改善を行うのが好ましい。

【００３５】本発明の画像定着装置は、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装置など
に使用でき、紙、フィルム等の記録材上に、モノクロト
ナーやフルカラートナーにより形成されたトナー像を定
着することができる。

【００３６】

【実施例】以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実
施例等について説明する。画像定着装置としては、図１
に示す方式において、加熱駆動ロールが周速１６０ｍｍ
／秒、外径３０ｍｍ、長さ３６０ｍｍ、外面温度は約１
５０℃のものを使用し、ニップ部の幅を８ｍｍとした。
また、潤滑剤にはアミノ変性シリコーンオイルを使用
し、潤滑剤の塗布は、試験開始時にフィルム管状体に対
して管状体内面に均一に塗布した。

【００３７】［実施例１］厚さ２５０μｍの平織りガラ
スクロス基材に固形分濃度４０重量％のポリテトラフル
オロエチレンの水分散液を合浸塗布、焼成後、この低摩
擦シートの片面に表面改質剤として粒径０．２μｍのシ
リカ粒子を４重量％含有したポリテトラフルオロエチレ
ンのディスパージョンを塗布後焼成して、厚み３２０μ
ｍの表面処理したフッ素樹脂含浸・焼成ガラス繊維より
なる低摩擦シートを得た。

【００３８】一方、フィルム管状体は、Ｎ−メチル−２
−ピロリドン中に、３，３’，４，４’−ビフェニルテ
トラカルボン酸二無水物とｐ−フェニレンジアミンを略
等モルの所定量を溶解し、窒素雰囲気中において、室温
で攪拌しながら反応させて得たポリアミド酸溶液を、内
径３５ｍｍ、長さ５００ｍｍの円筒状金型の内面に塗布
後、段階的に１５０℃まで加熱し、溶媒の除去、脱水閉
環水の除去、一部イミド転化を行ってそれ自体が支持で
きるまで硬化させたものを金型から取り出した。この管
状体外面にプライマー層を２μｍ形成した後、その外面
に厚み２５μｍのフッ素樹脂層（離型層）を形成した
後、パイプに差し替えこれを３８０℃の乾燥機中に入れ
て、ポリイミド層のイミド転化の完結とプライマー、フ
ッ素樹脂層の焼成を同時に行い、フィルム管状体を得
た。

【００３９】これらを用いて、低摩擦シートの表面処理
した面をポリイミド樹脂製のフィルム管状体に接するよ
うに画像定着装置に設置した。この画像定着装置にて１
万枚複写試験を行ったところ、試験初期から終わりまで
低摩擦シートの摺接面は良好な濡れ性を維持し、良好な
画像を得ることができた。

【００４０】［実施例２］実施例１において、ポリイミ
ド１００重量部に対し８重量部のポリテトラフルオロエ
チレン粒子（平均粒子径４μｍ）を添加する以外は実施
例１と同様にして、フッ素樹脂を含有するポリイミド樹
脂よりなるフィルム管状体を作製した。また実施例１で
用いた表面処理した低摩擦シートを同様に画像定着装置
に設置した。この画像定着装置にて１万枚の複写試験を
行ったところ、試験初期から終わりまで低摩擦シートの
摺接面は良好な濡れ性を維持し、良好な画像を得ること
ができた。

【００４１】［実施例３］実施例１と同様に、厚さ２５
０μｍの平織りガラスクロス基材に固形分濃度４０重量
％のポリテトラフルオロエチレンの水分散液を含浸塗
布、焼成後、この低摩擦シートの片面にアルカリ金属エ
ッチング処理を行い、３１０μｍの表面処理フッ素樹脂
含浸・焼成ガラス繊維シートを得た。この表面処理を施
した低摩擦シートと実施例１のフィルム管状体を画像定
着装置に設置した。この画像定着装置にて１万枚の複写
試験を行ったところ、試験初期から終わりまで低摩擦シ
ートの摺接面は良好な濡れ性を維持し、良好な画像を得
ることができた。

【００４２】［比較例１］処理を施さない低摩擦シート
とポリイミド樹脂製のフィルム管状体を画像定着装置に
設置し、複写試験を行ったところ、初期から低摩擦シー
ト表面の摺接面の濡れ性が悪く、２０００枚を複写した
所でオイル涸れが顕著になり、フィルム管状体の搬送不
良に基づくと思われる画像の乱れが生じた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像定着装置の一例を示す要部断面図

【図２】従来の画像定着装置の例を示す概略構成図

【符号の説明】

１ 加熱駆動ロール ２ フィルム管状体 ４ 記録材 ３２ 弾性体 ３３ 低摩擦シート Ａ 押圧部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィルム管状体の内側に配置した押圧部
   材でそのフィルム管状体を加熱駆動ロールに押圧して、
   前記フィルム管状体の外面に記録材を通過させるニップ
   部を形成すると共に、前記押圧部材の摺接面にフッ素樹
   脂を配置しつつ、前記フィルム管状体の内面との間に潤
   滑剤を介在させて、そのフィルム管状体を走行可能にし
   てある画像定着装置において、 前記押圧部材の摺接面に、親油化処理したフッ素樹脂を
   使用するか、又は親油化剤をフッ素樹脂と併用すること
   を特徴とする画像定着装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の画像定着装置の前記押
   圧部材の摺接面に使用される低摩擦シートであって、少
   なくともその摺接面部に、親油化処理したフッ素樹脂を
   使用するか、又は親油化剤をフッ素樹脂と併用してある
   低摩擦シート。
3. 【請求項３】 フィルム管状体の内側に配置した押圧部
   材でそのフィルム管状体を加熱駆動ロールに押圧して、
   前記フィルム管状体の外面に記録材を通過させるニップ
   部を形成すると共に、前記フィルム管状体の内面にフッ
   素樹脂を配置しつつ、前記押圧部材の摺接面との間に潤
   滑剤を介在させて、前記フィルム管状体を走行可能にし
   てある画像定着装置において、 前記フィルム管状体の内面に、親油化処理したフッ素樹
   脂を使用するか、又は親油化剤をフッ素樹脂と併用する
   ことを特徴とする画像定着装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の画像定着装置に使用さ
   れる前記フィルム管状体であって、少なくともその内面
   に、親油化処理したフッ素樹脂を使用するか、又は親油
   化剤をフッ素樹脂と併用してあるフィルム管状体。