JPH01205190A

JPH01205190A - 定着用回転体

Info

Publication number: JPH01205190A
Application number: JP3033288A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Menjo; 健校條; Masaaki Sakurai; 正明桜井; Yasuo Nami; 泰夫浪; Tatsuo Takeuchi; 達夫竹内
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-02-12
Filing date: 1988-02-12
Publication date: 1989-08-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の産業上の利用分野〕本発明は、未定着画像を定着するための回転体に関する
。特には内部に熱源を有し、未定着画像と接する定着用
回転体に関する。

〔従来技術〕

従来から未定着画像を定着するためにベルト、ローラ等
の回転体を用いることが広く行われている。

特に、一対のローラ間に未定着画像を担持した担持体を
通過させ、この通過の際に熱と圧力により未定着画像を
定着することが近年主流となってきている。

また、このようにローラ等の回転体を用いて定着する際
に、未定着画像の層厚の増加や、定着スピードのアップ
の要望のため弾性を備えた定着用回転体が考えられてい
る。

このような定着用回転体では、弾性と、定着として必要
な離型性の両方に優れた材料はみっ゛かっていないため
、ゴム層上にフッ素樹脂層を設けるなど、複数層構成と
し、各層で定着に必要な機能を受けもたせている。

〔発明が解決する問題点〕

しかし、この弾性、離型性にすぐれた複数層構成の定着
用回転体を実際に使用した際に、弾性層と離型性にすぐ
れたオフセット防止層の界面で剥離が生じたり、表面に
クラックが生じ冬オフセットし易くなるなど耐久性が乏
しいという問題が生じた。

この問題は定着用回転体にシリコンオイル等の離型剤を
塗布して使用する場合、特に顕著であった。

本願発明者はこの問題の原因を究明したところ回転体の
低温状態から高温状態への移行、或いはが加わり、この
ストレスが繰り返し加えられることによりオフセット防
止層と弾性層の界面で剥離が生じたり、ゴム分子が破壊
し離型性が低下することが判明した。

又、回転体に離型剤を塗布する場合は、使用回数が進む
につれ離型剤により弾性層が膨潤し、この弾性層の膨潤
が進むにつれオフセット防止層のストレスが増大し、こ
のストレスの増大によりオフセット防止層と弾性層の界
面で剥離が生じ、離型性が低下する等の問題が発生する
ことも判明した。

〔問題点を解決する手段〕

上述した問題点を解決する本発明は、基材よりも外側に
弾性層を、更にこの外側にオフセット防止層を有する定
着用回転体に於いて、次の関係式を満足することを特徴
とする定着用回転体である。

Ｈ２＞Ｈ，、Ｅ２＞Ｅ　。

Ｉ］１：弾性層の硬度、Ｈ２：オフセット防止層の硬度
Ｅ１：弾性層の伸び、Ｅ２：オフセット防止層の伸び〔
発明の実施例〕以下、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の定着ローラを備えた定着装置を有し、
カラー画像の形成が可能な電子写真装置の断面図である
。

装置本体１００の一側（第１図右側）から装置本体１０
０の略中央部に亘って設けられている転写材搬送系Ｉと
、装置本体１００の略中央部に、前記転写材搬送系■を
構成している転写ドラム８に近接して設けられている潜
像形成部■と、前記潜像形成部■と近接して配設されて
いる現像手段、即ち回転式現像装置■とに大別される。

前述した転写材搬送系Ｉは、前記装置本体１００の一側
（第１図右側）に形成されている開口部に対して着脱自
在な転写材供給用トレイｌｏｔ、１０２と、該トレイ１
０１゜１０２の略直上部に配設された給紙用ローラ１０
３゜１０４と、これら給紙用ローラ１０３．　１０４に
近接して配設され給紙ローラ１０６を備えた給紙ガイド
４Ａ。

４ｂと、前記給紙ガイド４ｂと近接して設けられ、外周
面近傍に回転方向上流側から下流側に向って当接用ロー
ラ７、グリッパ６、転写材分離用帯電器１２、分離爪１
４が配設されているとともに、内周側に転写帯電器９、
転写材分離用帯電器１３が配設されている第１図矢印方
向に回転自在な転写ドラム８と、前記分離爪１４と近接
して設けられている搬送ベルト手段１５と、該搬送ベル
ト手段１５の搬送方向終端側に近接して配設され装置本
体１００外へと延在する装置本体１００に対して着脱自
在な排出用トレイ１７と近接している定着器１６とから
成る。

前記潜像形成部■は、外周面が前記転写ドラム８の外周
面と当接して配設されているとともに第１図矢印方向に
回転自在な像担持体、即ち感光体ドラム２と、該感光体
ドラム２の外周面近傍に該感光体ドラム２の回転方向上
流側から下流側に向って配設されている除電用帯電器ｌ
Ｏ１クリーニング手段１１、−成帯電器３及び前記感光
体ドラム２の外周面上に静電潜像を形成するためのレー
ザビームスキャナのごとき像露光手段とポリゴンミラー
のごとき像露光反射手段を具備している。前記回転式現
像装置■は、回転自在な筐体（以下「回転体」という）
４ａと、該回転体４ａ中に夫々搭載され、前記感光体ド
ラム２の外周面と対向する位置にて前記感光体ドラム２
の外周面上に形成された静電潜像を可視化（即ち現像化
）するようになっているイエロー現像器４Ｙ、マゼンタ
現像器４Ｍ、シアン現像器４Ｃ及びブラック現像器４Ｂ
Ｋとを有している。

上述したごとき構成の画像形成装置全体のシーケンスに
ついて、まず、フルカラーモードの場合を例として簡単
に説明する。前述した感光体ドラム２が第１図矢印方向
に回転すると、該感光体ドラム２上の感光体は一次帯電
器３によって均等に帯電される。−欠格電器３による感
光体に対する均等な帯電が行われると、原稿（図示せず
）のイエロー画像信号にて変調されたレーザー光Ｅによ
り画像露光が行われ、感光体ドラム２上に静電潜像が形
成され、回転体４ａの回転によりあらかじめ現像位置に
定着されたイエロー現像器４Ｙによって前記静電潜像の
現像が行われる。

一方、給紙ガイド４Ａ、給紙ローラ１０６、給紙ガイド
４ｂを経由して搬送されてきた転写材は、所定のタイミ
ングにてグリッパ６により保持され、当接用ローラ７と
該当接用ローラ７と対向している電極とによって静電的
に転写ドラム８に巻き付けられる。

転写ドラム８は、感光体ドラム２と同期して第１図矢印
方向に回転しており、イエロー現像器４Ｙで現像された
顕画像は、前記感光体ドラム２の外周面と前記転写ドラ
ム８の外周面とが当接している部位にて転写帯電器９に
よって転写される。転写ドラム８はそのまま、回転を継
続し、次の色（第１図においてはマゼンタ）の゛転写に
備える。

一方、感光体ドラム２は゛前記除電用帯電器１０により
除電され、クリーニング手段１１によってクリーニング
された後、再び一次帯電器３によって帯電され、次のマ
ゼンタ画像信号により前記のような像露光を受ける。前
記回転式現像装置は、感光体ドラム２上に前記像露光に
よってマゼンタ画像信号による静電潜像が形成される間
に回転して、マゼンタ現像器４Ｍを前述した所定の現像
位置に定置せしめ所定のマゼンタ現像を行う。引続いて
、上述したごときプロセスをそれぞれシアン色およびブ
ラック色に対しても実施し、４色分の転写が終了すると
、転写材上に形成された４色顕画像は各帯電器１０゜１
３により除電され、前記グリッパ６による転写材の把持
が解除されると共に、該転写材は、分離爪１４によって
転写ドラム８より分離され、搬送ベルト１５で定着器１
６に送られ、熱と圧力により定着され一連のフルカラー
プリントシーケンスが終了し、所要のフルカラープリン
ト画像が形成されることとなる。

定着器１６は定着ローラ１６１と、この定着ローラ１６
と対向する加圧ローラ１６２と、定着ローラ１６１にシ
リコンオイルを塗布する離型剤塗布装置１６３及び定着
ローラ１６１をクリーニングするクリーニング装置１６
４を有する。

次に、この電子写真装置に使用するトナーについて説明
する。

カラーの電子写真装置のトナーは、熱を印加した際の溶
融性、混色性が良いことが必要であり、軟化点が低く、
且つ溶融粘度の低いシャープメルト性のトナーを使用す
ることが好ましい。すなわちこうしたシャープメルトト
ナーを使用する事により、複写物の色再現範囲を広め、
原稿像に忠実なカラーコピーを得る事が出来る。

このようなシャープメルトトナーは、例えばポリエステ
ル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、着色剤（染料、昇華
性染料）、荷電制御剤等を溶融混線、粉砕、分級してト
ナーを製造する。必要とあらば、トナーに各種外添剤を
添加する外添工程を付加してもよい。

カラートナーは定着性、シャープメルト性を考慮すると
結着樹脂としてポリエステル樹脂を使用したものが特に
好ましい。

シャープメルト性ポリエステル樹脂はジオール化合物と
ジカルボン酸とから合成される分子の主鎖にエステル結
合を有する高分子化合物である。

第１図実施例で使用するシャープメルト性ポリエステル
樹脂の軟化点は、６０〜１５０”Ｃ１好ましくは８０〜
１２０℃が良い。

このシャープメルトトナーの軟化特性を第２図に示す。

フローテスターＣＦＴ−５００形（島津製作所製）を使
用し、ダイ（ノズル）の直径０　、５　ｍ　ｍ、厚み１
　、０　ｍ　ｍとして５０ｋｇの押出荷重を加え初期設
定温度８０℃で、予熱時間３００秒の後、５°Ｃ／分の
速度で等速昇温した時描かれるトナーのプランジャー降
下量−温度曲線（以後軟化Ｓ字曲線という）を求める。

試料となるトナーは１〜３ｇ精製した微粉末を用い、プ
ランジャー断面積は１．Ｏｃ　ｒｄとする。軟化Ｓ字曲
線は第２図のようなカーブとなる。等速昇温するに従い
、トナーは徐々に加熱され蒲出が開始される（プランジ
ャー降下Ａ−Ｂ）。

さらに昇温すると溶融状態となったトナーは太き（流出
しくＢ→Ｃ→Ｄ）プランジ、ヤー降下が停止し終了する
（Ｄ→Ｅ）。

Ｓ字曲線の高さＨは全流出量を示し、Ｈ／２の０点に対
応する温度Ｔ０はそのトナーの軟化点を示す。

このようなシャープメルト性樹脂とは、溶融粘度が１０
’　ｃ　ｐを示す時の温度をＴｌ　、５Ｘ　１０’ｃｐ
を示す時の温度をＴ２とした時、Ｔ、　＝９０〜１５０
°Ｃ１△Ｔｌ＝ＩＴＩ　　Ｔ２１＝５〜３０℃の条件を
満たす樹脂のことをいう。

これらの温度−溶融粘度特性を有するシャープメルト性
樹脂は加熱されることにより極めてシャープに粘度低下
を起こすことが特徴である。このような粘度低下が最上
部トナー層と最下部トナー層との適度な混合を生じせし
め、さらにトナー層自体の透明性を急激に増加させ、良
好な減色混合を起こすものである。

このようなシャープメルト性のカラートナーは、親和力
が大きく、定着ローラにオフセットし易い。

次に本発明の実施例における定着装置１６を第３図によ
り詳細に説明する。

定着ローラ１６１はアルミ製の芯金３２上にＨＴＶシリ
コンゴム層３３、この外側にＲＴＶシリコンゴム層３４
を有し、φ４０に形成されている。

加圧ローラ１６２はアルミの芯金３５の上に１　ｍ　ｍ
厚のＨＴＶと、さらにその表面にフッ素樹脂層３６を設
け、外形がφ４０となる様になしている。

加熱源であるハロゲンヒータ３７が定着ローラ１６１及
び加圧ローラ１６２の芯金内に配設され、加圧ローラ１
６２に当接されたサーミスタ３８により加圧ローラの温
度が検知され、この検知温度に基づきノ１０ゲンヒータ
３７のオンオフが制御され、定着ローラ１６１の温度及
び加圧ローラ１６２の温度を約１７０℃の一定に保つ様
に制御される。

１６３は離型剤塗布装置でオイル粘度３００ＣＳのシリ
コンオイル３１０でフェルト３１１により定着ローラ１
６１に塗布する様に構成されている。

１６４は定着ローラをクリーニングするクリーニング装
置でオフセットしたトナーを除去する。

この様に構成された定着装置に於いて、未定着トナー像
３１２を担持した記録材３１３は矢印ａの方向へ不図示
の搬送装置により搬送され、矢印すの方向に不図示の駆
動装置により回転される定着ローラ１６１と加圧ローラ
１６２で形成されるニップを通過する事により、未定着
トナー像３１２が記録材３１３に熱定着される。

次に、本発明の実施例である定着ローラ１６１について
更に詳細に説明する。

定着装置１６は複数層のトナーを溶融、混合する必要が
ある。

そのため定着ローラ１６１は適度な弾性を有するべ（Ｈ
ＴＶシリコンゴム層３３を有する。

弾性層としては種々のものが使用できるが、引張り強度
、芯金との接着性、熱伝導率、弾性率に優れたＨＴＶシ
リコンゴムが好ましい。

更に、ＨＴＶシリコンゴムは前述した優れた特性を有す
るものの、離型性の点で劣るため定着ローラ１６１は表
層にオフセット防止層３４を有する。

また前述した通り、シャープメルトトナーは特にオフセ
ットし易いため、離型剤としてシリコンオイルを塗布し
、離型性を高めている。

このオフセット防止層としては、離型剤に対する、ぬれ
性のよいＬＴＶ、ＲＴＶシリコンゴム、特にはシリコン
ゴムの中でも最も離型性にすぐれたＲＴＶシリコンゴム
が好ましい。

ＨＴＶシリコンゴムからなる弾性層３３は厚み２．８ｍ
ｍで硬度Ｈ，＝３３°、伸びＥ、　＝２４０％である。

尚、硬度はＪＩＳ加硫ゴム物理試験方法に於けるスプリ
ング式硬さ試験Ａ形による測定値であり、伸びはＪＩＳ
加硫ゴム物理試験方法に於ける伸びの測定方法による測
定値である。

オフセット防止層３４は分子量の大きなベースゴムを用
いたＲＴＶシリコンゴムにラダーポリマーを混入し、３
次元的にたくさんの架橋点を形成し、伸びＥ２を大とす
ると共に硬度Ｈ２も大としている。

Ｈ２＝６０°、　　Ｅ２＝５００％即ち、オフセット防止層が弾性層よりも伸びを大（Ｅ２
＞Ｅｌ）とすることで弾性層の熱膨張やオイルによる膨
潤があってもオフセット防止層が十分追随できるため、
界面での剥離が発生しに（く、また、オフセット防止層
の割れやゴムの破壊を発生しに（い。更に、オフセット
防止層が弾性層よりも硬度が大きい（Ｈ２＞Ｈｌ）ため
、オフセット防止層表面の削れも発生しに（＜、長期に
わたって高い離型性が得られる。

これにより、第１図に示されるカラー電子写真装置の定
着ローラとして、単にＨＴＶシリコンゴム上にＲＴＶシ
リコンゴムを被覆した定着ローラの場合、約５０００枚
〜８０００枚でオフセット防止層の削れ、剥離が生じた
のに対し、本発明によるＨ２＞Ｈ，、Ｅ２＞Ｅ、の両方
を満足させることで、２万枚以上の使用が可能になった
。

また、オフセット防止層の硬度は大きいものの厚みが０
　、４　ｍ　ｍ以下と薄くすることにより、ローラとし
ての弾性はほぼ弾性層と一致し、弾性を損ねることはな
い。また、薄すぎるとローラ全体に均一に塗布すること
が難しくなるため０　、０５　ｍ　ｍ以上が好ましい。

次に、種々の実施例を表１に示す。

表　１このようにＨ２＞Ｈ，、Ｅ２＞Ｅ　、の両方を満足する
ことにより耐久性が大幅にアップする。

また、離型剤を塗布して使用する場合、オフセット防止
層としてはＲＴＶシリコンゴムが好ましいことは前述し
たがＲＴＶシリコンゴムとしては、２液性ＲＴＶシリコ
ンゴムでも１液性ＲＴＶシリコンゴムでもよい。

しかし、好ましくは１液性ＲＴＶシリコンゴムを・使用
した方が、弾性体層との接着が強固になる。

これは、１液性ＲＴＶシリコンゴムが加硫前には相手物
質との接着性が有り、最終的には化学結合により、弾性
体層との接着が強固になり、特別にプライマー層を設け
る必要がなくなるためである。

このように、プライマー層を設けないことにより、更に
弾性層による弾性を十分に得ることができる。

又、弾性体層としてＨＴＶシリコンゴムが好適であるこ
とも前述したが、好ましくは塗布する離型剤に対して耐
油性の高熱伝導性ＨＴＶシリコンゴムがよく、フェニル
系高熱伝導ＨＴＶシリコンゴムが良い。

これは、定着の際、シリコンオイルをカラートナーとの
離型性向上の為に供給しているが、第１弾性体層として
耐油性フェニルシリコンゴムを使用することにより、シ
リコンオイルが表層のオフセット防止層に保持され易く
なり、離型性が向上する事と、弾性層にシリコンオイル
が入りにくい事により定着ローラの膨潤が起こりにくく
、ローラ径を常に路間−に保てる。本発明に於いては、
フェニルＨＴＶシリコンゴムのフェニル基の含有量を１
５ｍｏｆ％のものを使用したが、好ましくは１０　ｍ　
ｏ　１２％以上のものが好ましい。

又、高熱伝導性のものを使用することにより、ローラ表
面に熱が速く供給され、紙の通紙によるローラ表面温度
の低下が防止され、温度的に安定した定着が行なえる。

特にカラー画像定着に於いては、ローラの温度が混色に
太き（影響し、ローラの温度変化が、カラー画像の色味
の変化となって影響する。

本発明実施例に於いては、オフセット防止層の熱伝導率
が１．ＯＸ　１０”ｃａｊｌ！　／　ｃｍ、ｓｅｃ’（
：：のものを使用したが、好ましくは上記の点より０．
５　Ｘ　１０−’ｃ　ａ　Ｉ！　／　ｃｍ、ｓｅｃ　’
Ｃのものが良い。

また、本実施例においては、上層材料として、伸びが等
方性のＲＴＶシリコンゴムを使用したが、伸びが異方性
の材料を使用することも可能であり、この場合は、少な
（ともローラの母線方向、及び円周方向の伸びが下層材
料と比較して、大きいことが一番好ましい。これはロー
ラの母線方向での体積変化が一番大きいためである。更
には、ローラの移動方向の伸びも大とすることにより、
オフセット防止層の剥離の恐れを軽減できる。

また、オフセット防止層の厚み方向の伸びは、弾性層よ
り小さくても良い。但し、弾性層の弾性を更に有効に未
定着画像に伝えるためには、オフセット防止層の厚み方
向の伸びも弾性層より大であることが好ましい。

以上、本発明の詳細な説明したが、本発明の回転体は未
定着画像と接する側のみならず、加圧用回転体としても
使用可能であることはもちろんである。

また、本発明はＨ２＞Ｈ，、Ｅ２＞Ｅ、とするための方
法にはとられれるものではな（、様々な手法が適用可能
である。

〔効　果〕

以上、本発明によれば、オフセット防止層の剥離の恐れ
が少なく、且つ弾性、離型性を長期にわたって維持でき
る定着用回転体を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を適用した電子写真装置を示す
断面図、第２図は本発明の実施例を適用し、第１図の電子写真装
置に用いられ得る定着装置の断面図、第３図は本発明に
関わる説明図である。図において、３３　・・・・・・弾性層３４　・・・・・・オフセット防止層３７　・・・・・・ハロゲンヒータ１６１　　・・・・・・定着ローラ１６２　・・・・・・加圧ローラ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基材よりも外側に弾性層を、更にこの外側にオフ
セット防止層を有する定着用回転体に於いて、次の関係式を満足することを特徴とする定着用回転体。Ｈ＿２＞Ｈ＿１、Ｅ＿２＞Ｅ＿１Ｈ＿１：弾性層の硬度、Ｈ＿２：オフセット防止層の硬
度Ｅ＿１：弾性層の伸び、Ｅ＿２：オフセット防止層の伸
び
（２）上記弾性層及びオフセット防止層はシリコンゴム
層であり、弾性層はＨＴＶシリコンゴムからなり、オフ
セット防止層はＲＴＶシリコンゴムからなることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の定着用回転体。
（３）上記伸びは定着用回転体の回転方向の伸びである
特許請求の範囲第１項、第２項夫々に記載の定着用回転
体。
（４）上記伸びは定着用回転体の回転方向と直交する方
向の伸びである特許請求の範囲第１項乃至第３項夫々に
記載の定着用回転体。
（５）上記定着用回転体は内部に熱源を有することを特
徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項夫々に記載の
定着用回転体。
（６）上記定着用回転体は定着時に離型剤が塗布される
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項夫々
に記載の定着用回転体。