JPH02157781A - 定着用回転体及び定着装置 - 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】 〔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、及びこ
の回転体を用いた定着装置に関する。

〔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、圧力、もしくは熱と圧力に
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。

この様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特性とする為に、°下層にＨＴＶ　
（高温加硫型）シリコーンゴムを使用し、上層にＲＴＶ
　（室温加硫型）シリコーンゴム、を使用するなど複数
層構成とし、各層で定着が必要な機能を受は持たせるこ
とが有効である。

しかし、この弾性、離型性にすぐれた複数層構成の定着
用回転体を使用し、更に離型性を向上させる為に、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、定着用回転体がオイルにより膨潤し加圧ローラ
との間のニップが増大したり、これにより紙通紙の際、
紙にシワが発生したりしてしまう問題が発生していた。

かかる問題点を解決する目的で従来より特公昭５４−４
１３３０や特開昭５４−４１３３１に示される様に下層
と上層の間に中間層として耐油層を設けた多層構成ロー
ラが提案されている。

これは、耐油層としてフルオロシリコーンゴムやフッ素
ゴム、又はフッ素樹脂を使用してローラに塗布されたオ
イルが上層を通り下層に浸透していく事を防ぎフルオロ
シリコーンゴム等による耐油性によるオイルバリヤー層
を構成したものである。

〔発明が解決する問題点〕

しかし、この様な構成をとる事により、下層へのオイル
の侵入は防げるものの、フルオロシリコーンゴムやフッ
素ゴム又はフッ素樹脂を使用した場合、接着性か弱（剥
離し易いという問題がある。

また、各種接着剤や上層と下層との接着性の高いゴムを
ブレンドして耐油層となしてもその接着強度は未だ完全
なものではなく、オイルバリヤー層界面での剥離が生じ
易いという問題がある。ことに最近の定着温度の高温で
の使用や加圧ローラ間との圧接圧力の増大、又は後述す
るカラートナーの離型の為、シリコーンオイルを多量に
使用したりする場合、その熱、圧、オイルによる接着強
度の低下が促進され、又、上層より侵入したオイルが耐
油層界面にたまり耐油層界面付近で、ゴムがはがれる現
象が依然問題となっている。

〔問題点を解決する手段〕

上記問題点を解決する本発明は、基材とこの基材の外側
に設けられた弾性層と、この弾性層の外側に設けられた
ポリフェニレンサルファイド樹脂層と、このポリフェニ
レンサルファイド樹脂層の外側に設けられたオフセット
防止層と、を有することを特徴とするもの、及び一対の
回転体で未定着画像を支持する支持材を挟持搬送するこ
とにより未定着画像を定着する定着装置において、少な
くとも一方の回転体は、基材と、この基材の外側に設け
られた弾性層と、この弾性層の外側に設けられたポリフ
ェニレンサルファイド樹脂層と、このポリフェニレンサ
ルファイド樹脂層の外側に設けられたオフセット防止層
と、を有することを特徴とするものである。

〔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■と
、装置本体１００の略中央部に、前記転写材搬送系Ｉ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１０１，１０２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】０
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４
Ａ。

１０４ｂと、前記給紙ガイド１０４ｂ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１４が配設され°Ｃ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
Ｏ、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。−成帯電器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
１０４ｂ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と該当接尾ローラ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色順画像は各帯電器１２、　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１６］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練、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℃、好ましくは８０〜１
２０℃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０．５ｍｍ、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℃／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１．０ｃｒｒｒ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
は徐々に加熱され流出が開始される（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大きく流出
しくＢ→Ｃ→Ｄ）プランジャ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Ｔ。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ｌ　
Ｏ’　ｃ　ｐを示す時の温度を”　ｌ　、５　Ｘ　Ｉ　
Ｑ’　（ｐを示す時の温度をＴ２とした時、Ｔ、　＝９
０〜１５０℃△Ｔｌ＝ｌＴＩ−７２１＝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、この外側に厚さ３０μｍのポリフェニ
レンサルファイド（以下、ＰＰＳという）樹脂チューブ
を有し、更にこの外側に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ハロゲンヒータ３
７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°Ｃ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のンリ
コンオイル３１０でローラ群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（Ｉ
（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。

このＨＴＶシリコンゴムの外周にＰＰＳ樹脂接着用の接
着剤を塗布し、更に厚さ３０μｍの熱収縮性のＰＰＳ樹
脂チューブをかぶせた後、熱を加えて収縮させシリコン
オイルの通過をほとんど阻止する。

更にこのＰＰＳ樹脂表面にＲＴＶシリコンゴム接着用の
接着剤を塗布した後、ＲＴＶシリコンゴムをスプレー塗
布して表層としてのオフセット防止層を形成している。

本実施例のポリフェニレンサルファイド樹脂とは以下の
様な構造式を持つもので、 従来の例として示したフッ素ゴムやフルオロシリコンゴ
ム又はフッ素樹脂などに比べ接触角（例えば水に対する
接触角）が小さ（、これにより他の物質との接着性が高
い。

このため、十分な耐油効果が得られ、且つ、上層、下層
のシリコンゴムとの強い剥離強度が得られる。

また、ＰＰＳ樹脂の耐熱温度が約２５０℃であり、熱ロ
ーラのオーバーシュート等を考えると、定着時のローラ
表面温度は２００℃以下であることが好ましい。

尚、参考として本発明者測定による各材料の水との接触
角を示す。

このように、従来、耐油層としての使用が考えられてい
る材料に比べ、ＰＰＳ樹脂は強い接着力が得られる。ま
た、ポリカーボ、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂
ではその接着性は良いのであるが、耐熱的に問題がある
。

ここで本発明に於いては、耐熱性と接着性の両面で優れ
て耐油層となしうるポリフェニレンサルファイド樹脂を
使用したものである。

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。

以上の構成により、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シリコンゴム上に耐
油層としてフッ素樹脂層を設け、更に上層にＲＴＶシリ
コンゴムを被膜した定着ローラの場合、約１万枚で上層
のＲＴＶシリコンゴムがフッ素樹脂層より剥れてしまっ
たのに対し、本発明ローラを使用した場合、２万枚に於
いても上層がＰＰＳ樹脂層より剥れる事もな（、更に３
万枚以上の使用が可能となった。

又、ローラ自体もオイルにより膨潤して径が太る様な事
もな（紙シワ等も発゛生しなかった。

ここで、耐油層のＰＰＳ樹脂チューブの厚みは０．２ｍ
ｍ以下と薄（する事により、ローラとしての弾性はほぼ
弾性層と一致し、弾性を損ねる事はない。

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、耐油層との接着が強固になる。これは、■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、最終的には耐油層との接着が強固になるためであ
る。

又、弾性体層として）（ＴＶシリコンゴムが好適である
ことも前述したが、好ましくは高熱伝導性）ＩＴＶシリ
コンゴムがよい。

これは、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
大きく影響し、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、下層の熱伝導率が１、ＯＸ　
１０−”ｃａ　１　／　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　ｌ　／　ｃｍ、ｓｅｃ　’Ｃのものが良い。

又、ＰＰＳ樹脂チューブは、いかなる加工方法にて耐油
層となしても良いが、好ましくはＰＰＳ樹脂の未結晶時
に弾性層の上にＰＰＳ樹脂チューブをかぶせ、後に熱処
理により結晶化させた方がローラ加工性上好ましい。

〔効　果〕

以上、本発明によれば、定着用回転体の膨潤が防止でき
ると共に、オフセット防止層が剥離しにくく長期にわた
って安定した定着動作が行える。

【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図は本発明に関わる説明図、 第３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 ３１０　　・・・・・・シリコンオイル３３５　・・・
・・・耐油層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）基材と、この基材の外側に設けられた弾性層と、
   この弾性層の外側に設けられたポリフェニレンサルファ
   イド樹脂層と、このポリフェニレンサルファイド樹脂層
   の外側に設けられたオフセット防止層と、を有すること
   を特徴とする定着用回転体。
2. （２）一対の回転体で未定着画像を支持する支持材を挟
   持搬送することにより未定着画像を定着する定着装置に
   おいて、 少なくとも一方の回転体は、基材と、この基材の外側に
   設けられた弾性層と、この弾性層の外側に設けられたポ
   リフェニレンサルファイド樹脂層と、このポリフェニレ
   ンサルファイド樹脂層の外側に設けられたオフセット防
   止層と、を有することを特徴とする定着装置。
3. （３）上記一対の回転体の少なくとも一方の回転体には
   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
   ２項記載の定着装置。
4. （４）上記定着装置は複数層に形成された未定着画像を
   定着することを特徴とする特許請求の範囲第２項もしく
   は第３項記載の定着装置。