JPH02154286A - 定着装置及び定着用回転体 - 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】 ［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定着用回転体を
有する定着装置に関し、特に定着用回転体を加熱する熱
源を有し、未定着画像を熱加圧によって定着する定着装
置に関する。

［従来の技術］ 従来、未定着画像を定着するためにベルトあるいはロー
ラ等の回転体を用いることか広く行われている。特に未
定着画像を有する担持体を定着用回転体としての一対の
定着ローラ間に通過させ、ローラ間で形成されるニップ
部において、熱及び圧力により未定着画像を定着する熱
ローラ定着が装置の簡便さもあり主流となっている。

さらに、このような定着ローラ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、弾性を備えた定着ローラを有する定着装置か提案
されている。

〔発明か解決しようとする課題］ しかしなから、上記のような定着装置の定着ローラでは
１弾性と定着に必要な離型性を満足させる目的で、従来
、シリコーンゴム特に、ＲＴＶ　、ＬＴＶ等のゴムある
いは、これにシリカベンガラ等の無機剤を混入したもの
を用いている。しかし、上記のごとき架橋剤を用いたゴ
ムでは加熱により再架橋が進んで脆弱になり、あるいは
熱酸化により分解する。また、離型剤として塗布される
シリコーンオイルによってゴムか膨潤し、定着ローラと
しての外径か部分的に変化し、定着画像に悪影響と及ぼ
すという問題点がある。

すなわち、このような定着ローラでは、弾性と定着とし
て必要な離型性を満足し、かつ十分な耐剛性を有する材
料は単一材質としてはなく、通常ゴム（シリコーンゴム
）層上にフッ素樹脂あるいはシリコーン樹脂を設けて複
数層構成とし、各層て定着に必要な機能を持たせている
。

しかしながら、上層にフ・ン素樹脂を形成したものは、
加熱によるローラ芯金及び下層ゴムの膨張によりフッ素
樹１指か引き伸ばされ、これが繰り返されることで、ロ
ーラ表面上に細いシワが発生してしまう。また、特開昭
６２−２５５０８１または特開昭５８−１１９７６に開
示されているごとくシリコーンワニスをゴム状の弾性体
上に塗布し、シリコーン樹脂皮膜を形成した場合、皮膜
の硬度が高く、さらにフェスの伸び率が通常５０％以下
と低いために下層ゴムの著しい伸縮にはついて行けず、
ヒビワレを生じるたけてなく、ハガレを生じる可能性が
あフた。

本発明は、上述した従来の定着装置の有していた問題点
を解消し、シリコーンゴム単体における表面の熱酸化等
をおさえ、かつシリコーンオイルの弾性層への侵入を抑
制し、下層のゴム及び定着ローラの芯金の熱膨張に十分
追従することが可能か高耐久性の離型表面を有する弾性
定着ローラを有する定着装置を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、上記目的は、 加圧接触して所定の方向に回動回走な一対の定着用回転
体と、 上記定着用回転体のうちの少なくとも一方の定着用回転
体を加熱する熱源を有し。

未定着現像剤を有する画像支持体を上記一対の上記定着
用回転体の間で挟持搬送し、上記未定着現像剤を熱と圧
力で溶融定着させる定着装置において。

上記一対の定着用回転体のうち少なくとも一方の定着用
回転体は、該定着用回転体の表面にシリコーンワニスと
シリコーンゴムを混合したシリコーン化合物の膜が形成
されている、 ことにより達成される。

［作用］ かかる本発明によれば、主電源が投入され、上記のごと
く構成された定着装置が起動すると、先ず定着用回転体
の表面温度か定着に適した温度になるように熱源への通
電及び遮断が行われる。次に、前工程である現像部によ
る画像担持体への現像剤像の形成に伴って定着用回転体
が所定の方向に回転される。さらに、現像剤像を有する
画像担持体が定着用回転体の圧接部に進入されるが、こ
のとき必要に応じて現像剤像と接触する定着用回転体の
表面に適量の離型剤が塗布される。しかして、画像担持
体は圧接部において熱圧され、現像剤像か溶融定着され
る。

［実施例］ 以下、本発明の定着装置を添付図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明の定着装置の概略断面図である。定着用
回転体としての定着ローラｌは、その内部にはハロゲン
ランプ等の熱源５ａが配設され。

アルミニウム又は鉄製の中空シリンダ４の表面に耐熱性
の弾性層３か形成され、さらにこの表面にシリコーンゴ
ムとシリコーンワニスの混合体の膜からなる離型層３１
が形成されている。

２は加圧ローラであって、定着ローラｌと同様内部に熱
源５ｂか配設され、アルミニウム、鉄等の中空シリンタ
フの表面に、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ等のフッ素樹脂、あるい
は耐熱性の弾性層６にフッ素ラテックス層、または定着
ローラ１と同様のシリコーンゴムとシリコーンワニスの
混合体からなる離型層３１か形成されたローラである。

さらにこの定着ローラｌと、加圧ローラ２は図示しない
バネ等によって加圧され、定着時に必要とされる熱を画
像担持体及び現像剤としてのトナーに十分供給できる幅
にツブ幅）をもって接触している。

本実施例の定着装置の動作を説明する。先ず、定着ロー
ラｌ及び加圧ローラ２の両ローラは図示しない本体電源
スィッチかオン状態になるにしたかって内部の熱１ｐ５
ａ及び５ｂにより加熱され１図示しない温度センサによ
ってそれぞれの表面温度か定着に最適となるように温調
される。次に、公知の電子写真法によって作成されたト
ナー像１１を有する紙又はプラスチックフィルム等の画
像担持体ｌＯの作成に合せて、それぞれのローラは矢印
Ａ方向に回転する。さらにこの画像担持体■０は、定着
ローラ１及び加圧ローラ２の両ローラの圧接部に進入し
挟持搬送され、かつこの圧接部において圧力、熱により
、トナー像が溶融定着し、分離爪９により各々のローラ
から剥離され、排紙される。

定着を終了したローラ、特にトナー像面に接触した定着
ローラｌは清掃部材８によって表面をクリーニングされ
、次の定着動作に備える。また、図には特に示さなかっ
たか、必要に応じてトナー像に接触するローラの表面に
、ジメチルシリコーンオイル等の離型剤を適量塗布して
も何ら問題はない。

次に、本発明の定着装置における定着用ローラｌのゴム
層３及び離型層３１の材質をより詳細に説明する。

先ず、下層のゴム層３は、高耐熱性の熱加硫型シリコー
ンゴム（ＨＴＶシリコーンゴム）か用いられ、特にメチ
ルビニルシリコーンゴムあるいはメチルフェニルシリコ
ーンゴム、またはこれらの混合物を用いる。また、ゴム
単体では強度的に劣るためシリカ、ベンガラ等の補強充
填剤、熱伝導性を向上させるためカーボン、アルミナ等
の充填剤を混錬してもよい。

次に、表面層として形成するシリコーンゴムとシリコー
ンワニスの混合層３１について説明する。

ここで用いられるシリコーンゴムは一液性あるいは二液
性の室温硬化タイプのシリコーンゴムであって、主に縮
合タイプでワニス分との混合時には反応性ポリシロキサ
ン形状のものが用いられる。混合されるシリコーンワニ
スはこれもゴム同様、主に縮合タイプの硬化反応のもの
が用いられ、第３図（Ａ）〜（Ｄ）に示されているよう
に、メチル基（Ｍｅ）を一つないし二つもつシラン化合
物、フェニル基（φ）を−個ないし二個もつシラン化合
物を混合したものか用いられている。

なお、図中において、−〇ｘはアルコキシ基、ケトキシ
ム基、アセトキシ基、アミノキシ基等の基から選択され
た基を表わす。混合に際しては、メチル基とフェニル基
の混合比率において、より離型性を得るためにメチル基
が多くなるように、材料の−ｒｂ、フェスの調整をする
べきであって、特にワニス分においてフェニル基が８０
％以上となる場合は１ｇｌ型効果か十分でなくなる。ま
た、フェニル基の比率が１％以下では、フェスの機械的
強度か低下し、外部からの異常な加圧１例えば、紙詰ま
り等によって塗膜が損傷する可能性がある。

好ましくは、メチル基／フェニル基の比か５以上９９以
下であれば何ら問題はない。

次に、ゴムとフェスの混合比について述べると、定着す
るトナーの熱特性によって種々選択することか可能であ
るか、耐熱性及びジメチルシリコーンオイルの膨潤を防
ぐ等の目的においては、シリコーンワニス分の含有量を
増加させることが好ましく、さらにフェニル系のシリコ
ーンワニス分を増加させることは、オイル膨潤の防止、
耐熱衝撃性の向上には好ましい。但し、フェス成分か９
０％以上になるとフェス間を結ぐゴム成分か部分的にな
くなることがあり、繰り返し曲げ率の能力が低下する。

さらに、屈強性及び離型性を増加させるためには、シリ
コーンゴム分を多くすることか好ましい。特に離型性に
ついて定着時のトナー粘度が１０”〜１０１２ボイズと
いう広い幅で十分な離型性を得るためには、メチル基の
みを有する反応性ジメチルポリシロキサンから得られた
ー液タイプのＲＴＶシリコーンゴムか好ましい。但し、
含有ゴムの割合が７５体粒％以上となると、急激にオイ
ル膨潤の割合か高まり、長期の使用に際して寸法精度を
維持することか困難となる。上述の条件下において、適
宜ゴム及びフェスの混合比率を選択すればよい。

実際の塗膜形成では、先ず、アルミニウム、鉄等の芯金
上に上記のＨＴＶシリコーンゴムを圧縮、射出等の成型
法によって形成した後、仕上げ精度を出すために、必要
とあれば、研摩、研削等を行う。次に、トルエン等の溶
媒で上述のシリコーンワニス及びシリコーンゴムの混合
物を重量パーセントで１０〜５０％の割合で希釈したも
のをデイラフあるいはスプレー等の方法でコーティング
する。

塗Ｉ漠の厚さは５〜：ｌＯｏ　４ｒａ好ましくは１０〜
７０μｍがよい。塗膜の厚さか５鉢１以下の場合には、
捨打ムラ等によって部分的に下地ゴム層が露出する可能
性があるばかりでなく、紙詰まりのような異常に圧力の
高まる＄態か発生した場合に塗膜が傷つき、実際上使用
か不可涜になることもある。また、塗膜の厚さを：１０
０　ｇｔｓ以上に形成するには、徐行作業を数層繰り返
すか、あるいは塗膜液自体の固型成分を増加させること
によって形成させるため、液たれによる塗膜ムラや、乾
燥硬化条件にムラを生じ、均質な膜が得られ難い。

以下、本発明に基づく具体的例を上述した条件にしたか
って行った実験例として、また従来技術による実験例を
比較例として両者を比較しつつ。

実験結果を表１に示す。なお、実験例及び比較例に記し
たゴムの硬度はすべてＪＩｌＯｆＥゴム物理試験方法に
基づく、スブリンク式硬さ試験Ａ形の測定値である。

［実験例１］ 直径４０１鳳のアルミニウム芯金上にゴム硬度７０゜の
ＨＴＶシリコーンゴムを肉厚１■醜で成形し、ＨＴＶシ
リコーンゴムの上に、ワニス分の内メチル基数／フェニ
ル基数の比か１３のフェスに対してワニス量／ゴム量の
比か５となるようにゴム分か混合された表面層を７０Ｊ
Ｌ１１の厚さに形成した。これを定着ローラとし、トナ
ーとして一成分のネガトナーを用いて、ローラ表面層ｉ
ａｏ°、周速３００　ｍｓ／ｓｅｅ、で定着試験を行っ
た。

［実験例２コ 下層ゴム硬度を６０″とし、ワニス分のメチル基数／フ
ェニル基数の比を１０として実験例１と同様の試験を行
った。

し実験例３］ 下層ゴム硬度を７０°、肉厚を２１とし、ワニス分のメ
チル基数／フェニル基数の比を３０、ワニス量／ゴム量
の比を０．８とした表面層を５０膳ｌ形成した定着ロー
ラを使用し、−成分のネガトナーを用いて、ローラ表面
温度、ローラ周速Ｓｏｗｓ／ｓｅｅて定着試験を行った
。

［実験例４］ 下層ゴム硬度を７０’　、肉厚を３■とし、ワニス分の
メチル基数／フェニル基数の比を５０．ワニス量／ゴム
量の比を１．５とした表面層を５０１Ｌ−形成した定着
ローラを使用して実験例３と同様の試験を行った。

［比較例１］ 下層ゴム硬度をｓｏ’　、肉厚を３■とし、ワニス分の
メチル基数／フェニル基数の比を２０、ワニス量／ゴム
量の比を０．１とした表面層を５０ＪＬｍ形成した定着
ローラを使用して実験例３と同様の試験を行った。

［比較例２］ 下層ゴム硬度を６０”　、肉厚を２１１とし、ワニス分
のメチル基数／フェニル基数の比を１．７、ワニス量／
ゴム量の比を５とした表面層を７０川■形成した定着ロ
ーラを使用して実験例１と同様の試験を行つた。

［比較例３］ 下層ゴム硬度を７０６、肉厚をｌ■■とし、フェス分の
メチル基数／フェニル基数の比を１０、フェス量／ゴム
量の比を２０とした表面層を３０ＪＬ１１形成したもの
を定着ローラとして実験例１と同様の試験を行った。

［比較例４コ アルミニウム芯金上に硬度６０＠のＲＴＶシリコーンゴ
ムを厚さ３ｍｍに成形して定着ローラとしたものを用い
て実験例３と同様の試験を行った。

なお、以上の実験例及び比較例の各試験では、補助＃型
剤としてジメチルシリコーンオイル（１００Ｃ３）のも
のを用いた。

（以下余白） ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、下層にゴム層を
有する定着用回転体の表面にシリコーンワニスとシリコ
ーンゴムか混合した層を設けているため、次のような効
果をもたらす。

（Ｄ　ゴムに比べ緻密な構造であるワニスか下層ゴムと
表面との間に存在するため、表面から高離型をもたらす
ジメチルシリコーンオイルを付与してもローラ自体の寸
法精度を十分に保つことかできる。

■　本来高硬度で伸び率の低いシリコーンワニスが、内
部にゴム部を有することで伸縮が可能となり、紙詰まり
等の急激か圧力変化にも対応できるため、ｌｉＪ久性、
耐衝撃性か向上する。

■　内部にオイルを浸透させず、表面の薄い層で十分な
シリコーンオイルを保持できるため、通常高温オフセッ
トが発生する条件下でも定着することか可能となり、信
頼性が向丘する。

【図面の簡単な説明】

第１［Ａは本発明の実施例としての定着装置の概略断面
図、第２図は第１図の装置の定着用回転体の拡大部分断
面図、第３図は第１図の装置の定着用回転体の表面に形
成された膜の構造式を表わす図である。 ｌ、２・・・・・・・・・定着用回転体（定着ローラ、
加圧ローラ） ３．６・・・・・・・・・弾性層 ４．７・・・・・・・・・中空シリンダ５ａ、５ｂ・・
・・・・・・・熱源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）加圧接触して所定の方向に回動可能な一対の定着
   用回転体と、 上記定着用回転体のうちの少なくとも一方の定着用回転
   体を加熱する熱源を有し、 未定着現像剤を有する画像支持体を上記一対の上記定着
   用回転体の間で挟持搬送し、上記未定着現像剤を熱と圧
   力で溶融定着させる定着装置において、 上記一対の定着用回転体のうち少なくとも一方の定着用
   回転体は、該定着用回転体の表面にシリコーンワニスと
   シリコーンゴムを混合したシリコーン化合物の膜が形成
   されている、 ことを特徴とする定着装置。
2. （２）シリコーン化合物のうちシリコーンワニスはフェ
   ニル系シリコーンワニスとメチル系シリコーンワニスの
   うちいずれか一方が選択され、シリコーンゴムはフェニ
   ルメチル系シリコーンゴムとメチル系シリコーンゴムの
   うちいずれか一方が選択され、上記シリコーン化合物は
   選択されたシリコーンワニスとシリコーンゴムが混合さ
   れていることとする請求項（１）に記載の定着装置。
3. （３）膜は、室温湿気硬化による縮合と架橋により形成
   されたシリコーン化合物であることとする請求項（１）
   または請求項（２）に記載の定着装置。