JP2850067B2 - 定着装置 - Google Patents

定着装置

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JP2850067B2
JP2850067B2 JP26257091A JP26257091A JP2850067B2 JP 2850067 B2 JP2850067 B2 JP 2850067B2 JP 26257091 A JP26257091 A JP 26257091A JP 26257091 A JP26257091 A JP 26257091A JP 2850067 B2 JP2850067 B2 JP 2850067B2
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耕一 谷川
竹内  昭彦
秀夫 七▲瀧▼
康正 大塚
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、未定着トナー像を画像
担持体(紙葉体)に加熱・加圧作用により永久定着する
定着装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、加圧ローラと定着ローラを有する
定着装置は、図2に示すように構成されている。鉄、ア
ルミニウム等の金属より成る芯金11上にPFA、PT
FE等のフッ素樹脂より成る離型層12を設けた定着ロ
ーラ1は、ヒータ3により内面より加熱される。定着ロ
ーラ1の表面温度は温度センサー4により検知され、セ
ンサー4の出力信号は不図示の温度コントローラに入力
され、温度コントローラによりヒーター3のオン・オフ
を制御して、一定の表面温度が維持される。金属製芯金
21上に弾性層22を設けた加圧ローラ2は、不図示の
付勢手段により定着ローラ1に押圧され、定着ローラ1
が矢印方向に回動されるのに従って、加圧ローラ2も矢
印方向に回転する。紙葉体5上には未定着トナー像6が
担持されており、紙葉体5が矢印方向に移送されるに従
って定着ローラ1と加圧ローラ2の形成するニップ部に
挿通され、トナー像6は加熱・加圧作用により紙葉体5
に永久定着される。
【0003】離型層12はトナー像6が定着ローラ1に
転移して後続の画像を汚す、所謂オフセット現象を防止
するものであるが、トナー像6がもっている固有の静電
荷(図2の場合は、マイナス極性)を利用して、電源7
により芯金11にトナー像と同極性のバイアス電圧を付
与することで、より確実にオフセット現象が阻止され
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では、離型層12が局所的に破損して、離型性が低下
し、そこにトナー像6が付着して後続の画像を汚した
り、剥ぎとったりする不具合が生じることがあった。こ
れは元来電気的に高絶縁性を有する離型層12の内部に
電気を通し易い部分(リークサイト)が生じ、そこに電
流が集中して発生するジュール熱で離型層12の表面が
破損し、離型性が低下するためと考えられる。このリー
クサイト形成に寄与するものとして、フッ素樹脂を構成
する高分子の末端基としては酸フルオライド基(−CO
F)があり、ここから遊離フッ素イオンが供給され、電
源7による電界下で導通路が形成されると考えられる。
また、末端基の熱安定性が十分でなく、酸フルオライド
基(−COF)が加水分解して酸を発生し離型層12の
表面にくもりを生じ、離型性を低下させることがあっ
た。これらの離型層12の劣化現象は、紙葉体5の挿通
時に発生する水蒸気等の高温ガスによって促進されると
考えられる。
【0005】本発明の目的は、上記の如きローラ表面上
の離型層の問題点を解決して、長期間の使用後も離型性
に優れた定着装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、画像
担持体を挿通可能な一対の回転体を有し、該一対の回転
体の間に、未定着のトナー画像を担持している画像担持
体を挿通させることにより、該トナー画像を加熱・加圧
して該画像担持体に定着するための定着装置において、
少なくとも一方の回転体表面には、PFA樹脂の層が形
成されており、該PFA樹脂の高分子の両方の末端基が
−CF3であることを特徴とする定着装置である。
【0007】このPFA樹脂層の形成により、遊離フッ
素イオンの発生を防ぎ、リークサイトが生じないように
して離型層の破損を防ぎ、オフセット現象や画像剥取り
を防止するものである。更に、本発明は熱安定性が良
く、くもり等の離型性低下のない良好な離型層を提供す
るものである。
【0008】本発明に係るPFA樹脂層の肉厚は10〜
100μmが好ましく、より好ましくは30〜60μm
である。また、PFA樹脂層には必要に応じてウィスカ
等の補強材などを含有させてもよい。
【0009】なお、本発明は、当該樹脂層を除いて公知
の定着装置を適用できるもので、以下の実施例に示す回
転体がローラ型の加熱・加圧方式の定着器のみならず、
回転体がベルト型の定着器や圧力定着方式の定着器にも
適用できる。
【0010】
【実施例】実施例1 図1は本発明の第1実施例の要部縦断面図を示す。前出
と同符号は同部材を示す。12’は高分子の両方の末端
基が−CF3であるPFA樹脂の層であり、芯金11上
にスプレー塗布して焼付け形成する方法又はPFAチュ
ーブを芯金11上に被覆する方法で形成すれば良い。
尚、芯金11とPFA樹脂層12’の間には接着剤等を
介在させても良い。
【0011】高分子の両方の末端基が−CF3であるP
FA樹脂の一例は、三井・デュポンフロロケミカル
(株)の商標名テフロンPFA450HPがあり、従来
の高分子の末端基として−COFを有するPFA樹脂の
一例である三井・デュポンフロロケミカル(株)の商標
名テフロンPFA350Jと比較して、下表のように溶
出フッ素イオン量が少ないものである。
【0012】
【表1】
【0013】このように高分子の両方の末端基が−CF
3であるPFA樹脂の層12’を定着ローラ1’の表面
に配設することにより、電源7により定着ローラ1’と
加圧ローラ2の間に電位差を付与しても、PFA樹脂層
12’内部に遊離イオンに起因するリークサイトが生じ
る確率が大幅に低下するので、従来の高分子の末端基と
して−COFを有するPFA樹脂層12において生じて
いた局所的な離型性低下の現象が激減する。
【0014】(実験例1) 定着ローラ1’として、肉厚3mmのアルミニウム製の
芯金11上に肉厚50μmのPFA450HPより成る
チューブ12’を被覆焼成した外径30.0mmのロー
ラを準備した。加圧ローラ2として、16.0mm径の
鉄製の芯金21上にシリコーンゴム(体積抵抗率10
12Ω・cm)より成るアスカーC硬度40°の離型層
22を形成して外径30.0mmとしたローラを準備し
た。両者を総圧10.0kg重で押圧したところ、4.
0mm幅のニップが形成された。定着ローラ1を外周速
100.0mm/secで駆動して、未定着トナー像6
を乗せた普通紙5を定着ローラ1’と加圧ローラ2の間
に挿通して定着像を得るようにした。この際、トナー6
としては、スチレン・ブタジエン共重合体をバインダと
した一成分磁性トナーで体積平均粒径6μmの固有荷電
量−10μC/gを有するものを用いた。また普通紙5
はセルロースを主体とした秤量75g/m2の用紙を用
いた。電源7は定着ローラ1’と加圧ローラ2の間に1
500Vの電位差を付与し、定着ローラ1’の芯金11
は、加圧ローラ2の芯金21に対して負となるように配
設されている。
【0015】上の構成にて、5万枚の通紙テストを行な
った後に定着ローラ1’の表面を観察したところ、離型
層12’の局所的な破損はなかった。また、その状態で
プリントを行なったところ、異常画像の発生はなかっ
た。
【0016】参照実験として、図3に示すように、離型
層12がPFA350Jより成るチューブから成ってい
る以外は全て上記と同構成の5万枚通紙テストを行なっ
たところ、離型層12上には局所的にトナー付着が認め
られ、その大きさは径0.2mm及び1mmの円形で定
着ローラ1上に2箇所生じていた。この状態でプリント
を行なったところ、定着ローラ1上のトナー付着箇所相
当部分の画像がプリント上から剥ぎとられて、円形の欠
陥がプリント上に生じた。
【0017】実施例2 図4に本発明の第2実施例の要部縦断面図を示す。前出
と同符号は同部材を示す。2’は加圧ローラであり、表
面に高分子の両方の末端基が−CF3であるPFA樹脂
より成る離型層23を配設しており、22’は導電性シ
リコーンゴム(体積抵抗率10 Ω・cm)等より成
る弾性層である。第1実施例の加圧ローラ2に比べて本
実施例の加圧ローラ2’は、表面に離型層23を有して
おり長期間の使用においても離型性が損われることが無
く、特に紙葉体5の両面にトナー像6を形成する両面プ
リントを行なう場合に好適な実施例である。
【0018】すなわち、従来の高分子の末端基として−
COFを有するPFA樹脂を用いて加圧ローラ2の表面
層を形成した場合、定着ローラ1の離型層12のリーク
サイトに対応した位置において、加圧ローラ2の表面の
PFA層が破損して離型性が低下し、加圧ローラ2の表
面に局所的なトナー付着が生じ、両面プリントの定着を
行なう時に、加圧ローラ2と対向した第1面目の画像が
加圧ローラ2により剥ぎとられることがある。これに対
し、本実施例のように加圧ローラ2’の離型層23とし
て高分子の両方の末端基が−CF3であるPFA樹脂を
用いたPFAチューブを用いると、定着ローラ1から加
圧ローラ2’を通じたリークサイトが生じなく、また定
着ローラ1の離型層11中に生じた遊離イオンも加圧ロ
ーラ2’の離型層23の絶縁作用により電界が抑制され
るために、離型層11中でのイオンの動きも抑えられる
結果として、離型層11自体の破損も抑えられるという
効果があり、両面プリント時の異常画像も何ら発生しな
い。尚、定着ローラ1の離型層にも高分子の両方の末端
基が−CF3であるPFAチューブを用いることは当然
可能であるが、20万枚程度の通紙テストの結果で見る
限りは、コスト的に安価な高分子の末端基として−CO
Fを有するPFAチューブより成る離型層11と、高分
子の両方の末端基が−CF3であるPFAチューブ23
との組合せで十分な実用性を得られることが判った。
【0019】また、加圧ローラ2’の弾性層22’とし
ては、本実施例に示したように導電性材料を用いること
で、トナー像6の定着ローラ1へのオフセットが効果的
に防止できると共に、電源7の電圧の大きさも(実験例
1)に比べて小さく約500Vで十分になり、この面か
らも局所的リークサイトの発生を低減させることが出来
る利点がある。
【0020】実施例3 図5に本発明の第3実施例の要部の縦断面図を示す。前
出と同符号は同部材を示す。本実施例は、図1に示した
第1実施例に比べて電源7が省かれている以外は同じ構
成である。すなわち、本発明の主旨は、定着ローラ1’
と加圧ローラ2の芯金間に積極的に電位差を付与する電
源7やダイオード類を有する定着器に限定されることな
く、本実施例のように芯金11と芯金21がともに接地
されている定着器においても適用可能なことである。す
なわち、定着ローラ1’の離型層12’は一般的に紙葉
体5との接触により剥離帯電を受けるので、離型層1
2’は電界作用下に置かれる。従って、離型層中に遊離
イオンが生じ易い従来の高分子の末端基として−COF
を有するPFA樹脂の場合は、長期間の使用によって離
型層中にリークサイトが生じて、該当する表面の箇所の
離型性が低下することがあった。また、紙葉体5などに
含まれている水蒸気等のガスが、高分子の末端基として
−COFと反応して表面にくもりを生じさせ、離型性が
低下することがあった。本実施例のように高分子の両方
の末端基が−CF3であるPFAより成る離型層12’
を用いると、リークサイトの発生やくもりの発生が大幅
に低下するので、長期間にわたり安定した離型性が維持
出来るという効果がある。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、高分子の両方の末
端基が−CF3であるPFA樹脂を定着ローラ又は加圧
ローラの表面層として形成することにより、長期間の使
用後も離型性に優れた定着装置を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の要部縦断面図である。
【図2】従来の定着器の縦断面図である。
【図3】従来の定着器の要部の縦断面図である。
【図4】本発明の第2実施例の要部縦断面図である。
【図5】本発明の第3実施例の要部縦断面図である。
【符号の説明】
1,1’ 定着ローラ 2,2’ 加圧ローラ 3 ヒータ 4 温度センサー 5 紙葉体 6 トナー 7 電源 11 芯金 12,12’ 離型層 21 芯金 22,22’ 弾性層 23 離型層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 康正 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−296375(JP,A) 特開 昭59−90874(JP,A) 特開 昭63−289572(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像担持体を挿通可能な一対の回転体を
    有し、対の回転体の間に未定着のトナー画像を
    持している画像担持体を挿通させることにより、該トナ
    ー画像を加熱・加圧して該画像担持体に定着するための
    定着装置において なくとも方の回転体表面には、PFA樹脂の層
    されており、該PFA樹脂の高分子の両方の末端基が
    −CF 3 であることを特徴とする定着装置。
  2. 【請求項2】 該一対の回転体の間に電位差を付与する
    手段を有することを特徴とする請求項1に記載の定着装
    置。
  3. 【請求項3】 該一対の回転体は、該画像担持体を挿通
    時に画像担持体表面に担持されている未定着のトナー画
    像と接する定着ローラ及び該定着ローラと圧接する加圧
    ローラによって構成されており、該定着ローラの表面に
    は、PFA樹脂の層が形成されており、該PFA樹脂の
    高分子の両方の末端基が−CF 3 であることを特徴とす
    る請求項1又は2に記載の定着装置。
  4. 【請求項4】 該一対の回転体は、該画像担持体を挿通
    時に画像担持体表面に担持されている未定着のトナー画
    像と接する定着ローラ及び該定着ローラと圧接する加圧
    ローラによって構成されており、該加圧ローラの表面に
    は、PFA樹脂の層が形成されており、該PFA樹脂の
    高分子の両方の末端基が−CF 3 であることを特徴とす
    る請求項1又は2に記載の定着装置。
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JPH09274400A (ja) * 1996-02-09 1997-10-21 Ricoh Co Ltd 定着方法
JPH10186920A (ja) * 1996-12-24 1998-07-14 Canon Inc 定着装置
JP3044002B2 (ja) * 1997-04-25 2000-05-22 昭和電線電纜株式会社 定着部用フィルム及びその製造方法
JP3679780B2 (ja) * 2002-06-05 2005-08-03 株式会社荒井製作所 ローラ

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