JPH01312574A - トナー像定着装置の定着ローラ - Google Patents

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】 Ａ９発明の目的 （１）産業上の利用分野 本発明は、例えば電子写真複写機に用いられるトナー像
定着装置の定着ローラ、特に、シート状基体に形成され
たトナー像を加熱定着するために、加圧ローンに摺接し
て回転する定着ローラに関する。

（２）従来の技術 従来、この種定着ローラは、心ローラの外周面にフルオ
ロカーボン樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレンよ
りなる熱収縮チューブを被着して構成される（特開昭５
１−４０１３８号公報参照）。

（３）発明が解決しようとする課題 前記定着ローラにおいては、その熱伝導性を良好にして
トナー像の定着速度を向上させるために薄肉、例えば厚
さ０．０３〜０．５　ｔｒｍＯ熱収縮チューブが用いら
れており、一方、加圧ローラは、それを定着ローラに押
圧したとき凹状ニップが形成されるように比較的厚いゴ
ム層を有する。

しかしながら前記のように加圧ローラ側に凹状ニップを
形成すると、定着および加圧ローラ間からシート状基体
の先端側が搬出される際に、その先端側が定着ローラ外
周面に沿って移動し易く、その結果、基体が定着ローラ
に巻付いて祇詰りを発生するという問題がある。

また、前記定着ローラにおいては、心ローラに熱収縮チ
二−プを被着する際に、心ローラにエツチング等の前処
理を施し、その上熱処理を必要とするので、製造工数が
多くなるといった問題もある。

本発明は前記問題を解決することのできる前記定着ロー
ラを提供することを目的とする。

Ｂ０発明の構成 （１）課題を解決するための手段 本発明は、シート状基体に形成されたトナー像を加熱定
着するために、加圧ローラに摺接して回転する定着コー
ラにおいて、心ローラ外周面に、順次中間層と表皮層と
を積層して構成され、前記°中間層は、前記加圧ローラ
により押圧されて凹状ニップを形成し得る厚さを持つと
共に高熱伝導性を有する耐熱ゴムよりなり、また前記表
皮層は耐トナー剥離剤性を有する薄い耐熱ゴムよりなる
ことを特徴とする。

（２）作　用 前記構成によれば、定着ローラに凹状ニップが形成され
るので、定着ローラおよび加圧ローラ間からシート状基
体の先端側が搬出される際に、その先端側が加圧ローラ
外周面に洛って移動する傾向となり、その結果、基体は
加圧ローラ外周面に接近する搬出台上へ移行するので、
定着ローラに巻付くことがない。

また中間層は前記凹状ニップを形成するために比較的厚
くなるが、その中間層は高熱伝導性を有し、その上表皮
層は薄く形成されているので、定着ローラの表面温度を
高速定着に必要な温度に保つ二きができ、これにより定
着速度を向上させることができる。

さらに表皮層外周面には、そこへのトナーの付着を防止
するためにトナー剥離剤が付与されるが、その表皮層は
トナー剥離剤に対して優れた耐久性を示すので、定着ロ
ーラの使用寿命を延ばすことができる。

さらにまた、定着ローラの製造に当っては、心ローラ外
周面に、順次耐熱ゴムよりなる中間層と表皮層とを積層
すればよいので、中間層の形成をゴム押出機、プレス成
形機等を用いて行い、また表皮層の形成をスプレー塗布
等の手段を用いて行なうことができる等、製造工数の低
減を図ることができる。

（３）実施例 図面は、電子写真複写機に用いられるトナー像定着装置
を示し、その装置は、上側に在って所定の温度に加熱さ
れる定着ローラ１と、下側の加圧ローラ２とを備えてお
り、両ローラ１，２は相互に摺接して、定着ローラ１は
時計方向に、また加圧ローラ２は反時計方向にそれぞれ
回転する。

加圧ローラ２の右側にシート状基体用搬入台３が、また
左側にシート状基体用搬出台４がそれぞれ加圧ローラ２
外周面に近接させて配設される。

定着ローラ１側にトナー剥離剤付与機構５が配設される
。その付与機構５は、トナー剥離剤りを入れた容器６と
、トナー剥離剤りに外周部の一部を漬けたメータリング
ローラ７と、メータリングローラ７外周面に近接するメ
ータリングブレード８と、メータリングローラ７および
定着ローラ１にそれぞれ摺接回転するドナーローラ９と
を備えている。

トナー像の定着に当っては、そのトナー像Ｔを形成され
たシート状基体、例えば転写紙Ｐが、その転写面を上向
きにして搬入台３上を搬送され、定着ローラ１および加
圧ローラ２間に挿入されて、そこでトナー像Ｔが転写紙
Ｐに融着される。その後転写紙Ｐは搬出台４上を搬送さ
れて機外に排出される。

トナー剥離剤りは、メータリングローラ７外周面に付着
した後メータリングブレード８により付着量を調節され
、次いでドナーローラ９に移行した後定着ローラ１外周
面に付与される。このトナー剥離剤りによって、定着ロ
ーラ１外周面へのトナー像Ｔの転写が防止される。

次に定着ローラ１について詳述する。

定着ローラ１は、内部にヒータ１０を有する中空の金属
製心ローラ１１の外周面に、順次中間層１２と表皮層１
３とを積層して構成され、心ローラ１１および中間層１
２間ならびに中間層１２および表皮層１３間には、それ
ぞれ必要に応じて接着剤または下地処理剤を介在させる
。

中間層１２は、加圧ローラ２により押圧されて凹状ニッ
プｎを形成し得る厚さを持つと共に高熱伝導性を有する
耐熱ゴムよりなる。

この種耐熱ゴムとしては、例えばシリコーンゴムに高熱
伝導性物質を均一に分散させたものが用いられる。

高熱伝導性物質としては、アルミナ、シリカ、ベンガラ
、亜鉛華、酸化マグネシウム等の金属酸化物、銅、鉄等
の金属および窒化ホウ素、窒化アルミニウム等のセラミ
ックスが、粉末状、フレーク状等の形態にて単独で、ま
たは混合して用いられる。

中間層１２は、その硬さが３０〜９０″で、且つ熱伝導
率が１．０×ｌＯ−”ｃａｎ／ｃｔｍ−ｓ−ｄｅｇ以上
であることを要する。このような物性を得るためには、
シリコーンゴム１００部に対して高熱伝導性物質を１０
〜５００部添加する。この場合、硬さが３０°を下回る
と、中間層１２が軟らかくなり過ぎてその強度が低下し
、その結果中間層１２の耐久性が損なわれる。一方、９
０″を上回ると、中間層１２が硬くなり過ぎるため凹状
ニップｎの形成が困難となり、またトナー像Ｔが潰され
て画質が劣化する。熱伝導率は、定着速度向上の観点よ
り前記値に限定される。

中間層１２の厚さ１．は、電子写真複写機の要求性能に
よって異なるが、実用上、０．１〜６ＩＩＩｍに設定さ
れる。この場合、厚さｔｌが０．１　ｍを下回ると、そ
のクンジョン性が低下するためトナー像Ｔが潰されて画
質が劣化し、一方、６ｍを上回ると、熱伝導性が損なわ
れて定着速度が低下する。

前記緒特性を有することを条件として、耐熱ゴムとして
は市販の高熱伝導性シリコーンゴムを用０ることも可能
である。

表皮層１３は耐トナー剥離剤性の優れた耐熱ゴムよりな
り、この種耐熱ゴムとしては、例えばフッ素ゴムが用い
られ、その表皮層１３の厚さＬ２は０．１５ｒｍ以下、
好ましくは０．０　Ｌ〜０．１５ｍｍの範囲である。こ
の表皮層１３は、凹状ニップｎの形成および製造コスト
低減上、できる限り薄い方が良いが、厚さｔ２が０．０
１ｎｍを下回ると、表皮層１３の強度が低下して耐久性
が損なわれる。

次に加圧ローラ２について説明する。

加圧ローラ２は、中実の金属製心ローラ１４の外周面に
、硬さ６０〜８０°で、且つ厚さ０．５〜６胴のシリコ
ーンゴム層１５を積層したものである。この場合、心ロ
ーラ１４としては中空のものを用いることもあり、また
シリコーンゴム層１５の外周面に熱収縮チューブを被着
することもある。

この熱収縮チューブとしては、ＰＦＡ樹脂製のものが用
いられる。ＰＦＡ樹脂とは、パーフルオロアルコキシの
側鎖を有するフルオロカーボン樹脂である。さらに加圧
ローラ２としては、例えばフルオロカーボン樹脂または
フルオロカーボンゴ１、を心ローラ１４外周面に塗布し
たもの、金属ローラ単体等が用いられる。

トナー剥離剤りとしては、シリコーンオイル、メルカプ
ト官能性シリコーンオイル、ポリジメチルシロキサンを
混合したメルカプト官能性シリコーンオイル等が用いら
れる。

前記構成によれば、定着ローラ１に凹状ニップｎが形成
されるので、定着ローラｌおよび加圧ローラ２間から転
写紙Ｐの先端側が搬出される際に、その先端側が加圧ロ
ーラ２外周面に沿って移動する傾向となり、その結果、
転写紙Ｐは加圧ローラ２外周面に接近する搬出台４上へ
移行するので、定着ローラ１に巻付くことがない。

この転写紙巻付き防止により、通常、転写紙Ｐの搬出側
において定着ローラ１に近接して配設されている分離爪
を廃止することが可能となり、これはカラー複写の場合
、分離爪がトナー像に接触して形成される爪跡がトナー
像の光沢差となって画質に悪影響を与えることを考慮す
ると重要であり、また定着装置の低廉化を図る上で意義
がある。

また中間層１２は前記凹状ニップｎを形成するために比
較的厚くなるが、その中間層１２は高熱伝導性を有し、
その上表皮層１３は薄く形成されているので、定着ロー
ラ１の表面温度を高速定着に必要な温度、例えば１８０
°Ｃ以上に保つことができ、これにより定着速度を向上
させることができる。

さらに表皮層１３外周面には、トナー剥離剤りが付与さ
れるが、その表皮層１３はトナー剥離剤りに対して優れ
た耐久性を示すので、定着ローラ１の使用寿命を延ばす
ことができる。

さらにまた、定着ローラ１の製造に当っては、心ローラ
１１外周面に、順次耐熱ゴムよりなる中間層１２と表皮
層１３とを積層すればよいので、中間層１２の形成をゴ
ム押出機、プレス成形機等を用いて行い、また表皮層Ｉ
３の形成のみをスプレー塗布等の手段を用いて行うこと
ができる等、製造工数および設備費の低減を図り、これ
により定着ローラｌの製造コストを安価にすることがで
きる。

ところで、トナー剥離剤りを表皮層１３に付与した場合
、その表皮層１３外周面にトナー剥離剤Ｌの薄層を形成
保持させるようにすれば、その機能を有効に発揮させる
ことができる。

本発明においては、前記観点より表皮層１３に、官能基
を持つトナー剥離剤、例えば前記メルカプト官能性シリ
コーンオイルに作用してその薄層を形成保持する機能を
持つ金属含有充填材を含ませである。その金属含有充填
材の含有量は、前記機能を十分に発揮させるために、耐
熱ゴムに対して約１．０〜１０．０容量％に設定するの
がよい。

この種金属含有充填材としては、金属、合金、金属酸化
物および金属塩から選択される少な（とも一種が用いら
れ、その性状は粉末状、フレーク状、繊維状等である。

前記金属としては、銅、スズ、アルミニウム、鉛、鉄等
が該当し、また前記合金としては銅合金、スズ合金、マ
グネシウム合金、アルミニウム合金、鉛合金、鉄合金等
が該当し、さらに前記金属酸化物としては、酸化銅、酸
化スズ、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化鉛
、酸化鉄等が該当し、さらにまた金属塩としては、塩化
銅、炭酸鉛、塩化亜鉛、硝酸銀等が該当する。

次に本発明の実施例１〜３に係る定着ローラ１と、比較
例１〜３のものとの定着テスト結果について説明する。

何れの定着ローラにおいても、その寸法は外径４９薗、
有効長さ３４０［ｌｌｌ１１に設定された。

先ず、各定着ローラの製造例について述べる。

（ａ）　　実施例１の定着ローラ 心ローラ１１の外周面に下地処理を施す。

中間層１２の形成に当り、シリコーンゴム（信越化学社
製、商品名ＫＥ７４２Ｕ）１００部に、アルミナ２０部
および亜鉛華６０部を混合して、硬さ６３°、熱伝導率
２．０５　Ｘ　１０−３ｃ　ａ　１２７ｃｍ・ｓ−ｄｅ
ｇのコンパウンドを調製し、そのコンパウンドを用いて
心ローラ１１外周面に厚さ４ｍｍの中間層１２をプレス
成形により形成した。

表皮層１３の形成に当り、フッ素ゴム１００部に酸化鉛
１５部を混合したものを、固形分濃度ｌＯ％となるよう
にメチルエチルケトンに溶解して塗布液を調製し、その
塗布液を中間層１２外周面にスプレー塗布して厚さ約０
．０５１１１１８の表皮層１３を形成した。

（ｂ）　　実施例２の定着ローラ 心ローラ１１の外周面に下地処理を施す。

中間層１２の形成に当り、市販の高熱伝導性シリコーン
ゴム（東しシリコーン社製、商品名ＤＸ３２−３１０Ｕ
、硬さ４０°、熱伝導率１．２　Ｘ　１０−”ｃ　ａ　
１７ｃｍ−ｓ　−ｄ　ｅ　ｇ）を用意し、そのシリコー
ンゴムを用いて心ローラ１１外周面に厚さ２ＩＩＩ１１
の中間］１１１２を前記（ａ）と同様の方法で形成し、
次いで中間層１２外周面を研摩した後その外周面にシラ
ン接着剤（フーソン・ケミカル社製、商品名ケムロック
６０７）を塗布した。

表皮層１３の形成に当り、フッ素ゴム１００部に酸化マ
グネシウム２０部を混合したものを用いて、前記（ａ）
同様の方法で塗布液を調製し、その塗布液を中間層１２
外周面にスプレー塗布して厚さ約０．１　ｒｍの表皮層
１３を形成した。

（Ｃ）　　実施例３の定着ローラ 心ローラ１１の外周面に下地処理を施す。

中間層１２の形成に当り、シリコーンゴム（東しシリコ
ーン社製、商品名５Ｅ６７２１）１００部に、シリカ５
０部、ベンガラ２０部、窒化ホウ素３０部および窒化ア
ルミニウム２０部を混合して、硬さ８４°、熱伝導率３
．１０Ｘ１０−ｃａｌ！７ｃｍ−ｓ−ｄｅｇのゴムコン
パウンドを調製し、そのゴムコンパウンドを用いて心ロ
ーラ１１外周面に厚さ１．０　ｍの中間層１２を前記（
ａ）と同様の方法で形成し、次いで中間層１２外周面を
研摩した後その外周面にシラン接着剤（フーソン・ケミ
カル社製、商品名ケムロック６０７）を塗布した。

表皮Ｎ１３の形成に当り、フッ素ゴム１００部に酸化銅
３０部を混合したものを用い、前記（ａ）同様の方法で
塗布液を調製し、この塗布液を中間層１２外周面にスプ
レー塗布して厚さ０．０２ｍｍの表皮層１３を形成した
。

（ｄ）　　比較例１の定着ローラ 心ローラ外周面を研摩し、その外周面にシラン接着剤（
フーソン・ケミカル社製、商品名ケムロック６０７）を
塗布した。

被覆層の形成に当り、フッ素ゴム１００部に、金属含有
充填材として酸化銅３０部を混合したものをメチルエチ
ルケトンに溶解して塗布液を調製し、この塗布液を心ロ
ーラ外周面にスプレー塗布して厚さ０．２５ｍｍの被覆
層を形成した。

その被覆層の硬さは８０°、また熱伝導率は０゜１５×
１Ｏ−３ｃａｉ！、／ｃｍ−ｓ−ｄｅｇであった。

（ｅ）　　比較例２の定着ローラ 心ローラ外周面を研摩し、その外周面にシラン接着剤（
フーソン・ケミカル社製、商品名ケムロンク６０７）を
塗布した。

被覆層の形成に当り、フッ素ゴム１００部に、金属含有
充填材として酸化鉛１５部を混合したゴムコンパウンド
をメチルエチルケトンに溶解して塗布液を調製し、この
塗布液を心ローラ外周面にスプレー塗布して厚さ１ｍｍ
の被覆層を形成した。

その被覆層の硬さは７５°、また熱伝導率は０゜６０Ｘ
ＩＯ弓ｃａＩ！、／ｃｎ＋−ｓ−ｄｅｇであった。

げ）比較例３の定着ローラ 前記（ｅ）と同様のゴムコンパウンドを用い、またプレ
ス成形により、心ローラ外周面に厚さ４　ｍｍの被覆層
を形成した。被覆層の硬さおよび熱伝導率は比較例２の
ものと同じであるが、熱伝導性は、厚さの増加に伴ない
比較例２のものに比べて劣る。

加圧ローラ２としては、中実の心ローラ１４外周面にシ
リコーンゴム層１５を形成した二層構成のローラと、中
空の心ローラ外周面に順次シリコーンゴム層およびＰＦ
Ａ樹脂製熱収縮チューブよりなる表皮層を形成した三層
構成のローラを用意した。

前記定着ローラおよび加圧ローラを組合せて、図面に示
すトナー像定着装置を構成し、両ローラ間に、トナー像
を有する転写紙を所定の速度にて通過させる、いわゆる
通紙を行ったところ、下表の結果が得られた。なお、ト
ナー剥離剤としては、メルカプト官能性シリコーンオイ
ルを使用した。

前記表において、実施例１の定着ローラを用いた定着テ
ストと、比較例２の定着ローラを用いた定着テストは、
同一条件の下で行われているが、実施例１の定着ローラ
の場合は転写紙の巻付きが発生していないのに対し、比
較例２の場合は連紙枚数が少ないのにも拘らず転写紙の
巻付きが１３回も発生している。これは、実施例１の定
着ローラではその中間層の厚さが４ｍｍに設定され、適
正な凹状ニップが形成されることに起因する。

また実施例３の定着ローラを用いた定着テストと、比較
例１の定着ローラを用いた定着テストは同一条件の下で
行われているが、実施例３の定着ローラの場合は転写紙
の巻付きが３回と少ないのに対し、比較例１の定着ロー
ラの場合は通紙枚数が大幅に少ないのにも拘らず転写紙
の巻付きが２８回も発生している。

これは実施例３の定着ローラでは、その中間層の厚さが
１．０　ｍｍに設定され、三層構成の加圧ローラとの間
に適正な凹状ニップが形成されることに起因する。

実施例１〜３および比較例１．２の定着ローラの場合は
、前記定着速度にて良好な定着画像が得られる。

ところが、比較例３の定着ローラの場合は、その被覆層
が４胴と厚いので、定着ローラに凹状ニップが形成され
ても、被覆層の熱伝導性が悪いために前記定着速度では
十分な定着を行うことができない。

Ｃ６発明の効果 本発明によれば、シート状基体の巻付きを無くすか、ま
たはその巻付き回数を大幅に減少させ、その上定着速度
を向上させることのできる、安価で、使用寿命の長い定
着ローラを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の一実施例を適用したトナー像定着装置
の概略を示す断面図である。 Ｌ・・・トナー剥離剤、Ｐ・・・シート状基体としての
転写紙、Ｔ・・・トナー像、ｎ・・・凹状ニップ、１＋
。 Ｌ２・・・厚さ、■・・・定着ローラ、２・・・加圧ロ
ーラ、１２・・・中間層、１３・・・表皮層 時　許　出　願　人　　富士ゼロックス株式会社代理人
弁理士　落　合　　　　健

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）シート状基体に形成されたトナー像を加熱定着す
   るために、加圧ローラに摺接して回転する定着ローラに
   おいて、心ローラ外周面に、順次中間層と表皮層とを積
   層して構成され、前記中間層は、前記加圧ローラにより
   押圧されて凹状ニップを形成し得る厚さを持つと共に高
   熱伝導性を有する耐熱ゴムよりなり、また前記表皮層は
   耐トナー剥離剤性を有する薄い耐熱ゴムよりなることを
   特徴とするトナー像定着装置の定着ローラ。
2. （２）前記表皮層は金属含有充填材を含むフッ素ゴムよ
   り構成され、該金属含有充填材は、官能基を持つトナー
   剥離剤に作用して前記表皮層外周面に前記トナー剥離剤
   の薄層を保持する機能を持つ、第（１）項記載のトナー
   像定着装置の定着ローラ。
3. （３）前記中間層は、その硬さが３０〜９０゜で、且つ
   熱伝導率が１．０×１０＾−＾３ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・ｄ
   ｅｇ以上である、第（１）または第（２）項記載のトナ
   ー像定着装置の定着ローラ。
4. （４）前記中間層の厚さが０．１〜６ｍｍであり、また
   前記表皮層の厚さが０．１５ｍｍ以下である、第（１）
   、第（２）または第（３）項記載のトナー像定着装置の
   定着ローラ。