JPH0229768A - 定着装置および定着ローラ - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、複写機やレーザービームプリンタなどの定着
装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来から、トナー像を転写材に加熱して定着させるため
に、内部に加熱源を有する中空状の金属ローラと弾性ロ
ーラの組み合せで用いられることが多い。

前記金属ローラの表面には、トナーに対して離型性に優
れたテフロン樹脂やシリコンゴムあるいはシリコンゴム
の上にテフロン樹脂の薄い層を形成したものが用いられ
ている。

また前記弾性ローラとして、金属の芯金の表面に、シリ
コンゴムやふっ素ゴムの層を形成し、さらに、この表面
に薄いＰＦＡの層を形成したものが用いられている。

このように、定着ローラとして、単にゴム層だけでなく
、その表面に薄いＰＦＡの層を形成することにより、ト
ナーの汚れが、ゴムローラの表面に付着しずらくなった
り、オフセット防止のために、定着ローラに塗布してい
るシリコンオイルがゴム層に浸透しずらくなってゴム層
の膨潤が防止でき、ゴムローラの寿命が大幅に延びると
いう長所を有する。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前述した従来の技術では、通紙により、
定着ローラが摩擦帯電により帯電し、紙がこのローラに
巻きついてしまったり、ローラの作る電界によって未定
着のトナーがとびちったり、ライン像をにじませたりす
るという欠点があった。また重要な問題としてローラ間
で加熱されたトナーが、定着ローラの作る電界によって
オフセットしてしまうという欠点があった。

この対策として、従来は、導電性の除電部材をローラ表
面に当接させたりしてローラ表面の除電を行なっていた
が、この方法では、除電効果に限度があった。

また別の対策として、カーボンやアルミニウム、銅等の
導電性粉末を分散させたシリコンゴムを用いた定着ロー
ラや同じくカーボン等の導電性粉末を分散させたＰＦＡ
樹脂の薄層を用いた定着ローラが知られているが、これ
らは、いずれも離型性のよいＰＦＡ樹脂やシリコンゴム
中に、不純物を大量に混入するために、元の材料にくら
べて、離型性が大幅に低下したり、ゴムの硬度が大きく
なったりするという問題点があった。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
ある。すなわち、本発明は、帯電を減少させることがで
きるとともに、離型性がよく、かつ、ゴムの硬度が大き
くならない定着ローラを備えた定着装置を提供すること
を目的とするものである。

課題を解決するための手段コ 上記目的を達成するために、本発明は、金属支持体に耐
熱性と弾性とを有するゴム層が形成されていて、さらに
、該ゴム層の表面にＰＦＡの薄層を有する定着ローラを
備えた定着装置において、前記ゴム層が導電性を有する
ものからなるものとした。

［作　用］ 本発明によれば、定着ローラゴム層が導電性を有するの
で、定着ローラの帯電を減少させるとともに、離型性も
保障され、さらに、ゴムの硬度も増大しない。

［実施例］ 第１図は本発明の第１実施例を示している。

第１図において、１は加圧ローラ、２は定着ローラであ
る。

そして、定着ローラ２は、内部の加熱源、たとえば、ハ
ロゲンヒータ９によって加熱される。また定着ローラ２
は、厚さ０．７〜２．０ｍｍの円筒状のアルミニウムま
たはステンレススチール類の金属バイブロの上にシリコ
ンゴムの層７を０．２〜２．０ｍｍの厚みで形成してい
る。

このシリコンゴムの中には、０．０１〜３重量％、より
好ましくは０．１〜２重量％のふっ素糸界面活性剤を混
入している。さらに、この上には、１０〜５０μｍの厚
みでＰＦ＾樹脂の層８を形成している。

このＰＦＡ樹脂の薄い層８を形成する方法としては、Ｐ
ＦＡ樹脂を分散した液を、スプレーで均一に塗布した後
、乾燥し、焼成することによって形成される。またこの
ような薄い層８を得る方法としては、ＰＦＡ樹脂の薄い
チューブを被覆したのち、加熱してＰＦＡのチューブを
ゴム層に接着することによって得られる。

定着ローラ２の表面には、その表面温度を検出して制御
するために、サーミスタ等の検温素子１２を定着ローラ
２に接触して摺動するように配置している。定着ローラ
２の表面は、トナーが、若干量、オフセットするために
、シリコンオイル界面活性剤等の離型剤を塗布したり、
オフセットしたトナーを清掃するためのクリーニングパ
ッドを定着ローラ表面に押し当てている。クリーニング
パッドは離型剤を含んだテフロン樹脂の耐熱性フェルト
１ｏを耐熱性樹脂の枠１１で固定している。

定着ローラ２と対向している加圧ローラ１には、鉄の上
にメツキを施し、あるいはステンレススチール製の芯金
３の上にスポンジ４を巻いて、さらに、その上にシリコ
ンゴムの０．５〜２ｍｍの薄い層５を形成している。

この一対のローラ１，２のニップ間に紙等の転写材１ぢ
の上に形成されたトナー像１６を進入させて定着させる
。

１３は前記定着ローラ２に転写材１５が付着したときに
はがすための分瀧爪、１４は前記転写材１５を一対のロ
ーラ１．２の間に進入させるガイド、１７は定着後の転
写材１５を案内するためのガイドである。

前記２つのローラ１，２の間には、４〜１０にｇの圧力
が印加されており、定着ローラ２は１６０〜１９０℃に
加熱されている。

加圧ローラ１の芯金３は、強度の点で、直径８〜１４ｍ
ｍまたはそれ以上が必要である。またスポンジ４による
層は、大半が独立気泡で、その厚みは２〜３ｍｍまたは
それ以上が必要である。

前記定着ローラ２のシリコンゴムの層５にまぜるふっ素
糸界面活性剤は、ふっ素化アルキルエステルの他にパー
フルオロアルキルポリオキシエチレンエタノール、パー
フルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキル
アンモニウム塩、パーフルオロアルキルベタイン、パー
フルオロアルキルアミンオキサイド、パーフルオロアル
キルエチレンオキシド付加物、パーフルオロアルキルリ
ン酸エステル、非解離性パーフルオロアルキル化合物等
があり、たとえば、ユニダイン（ダイキン工業製）やＦ
、ＦＴＯＰ　　（三菱金属製）等が市販されている。

これらは、ゴム全体重量の０．０１〜３．０重量％の範
囲でまぜられており、３．０重量％より多いと、加硫時
の硬化障害をひきおこす傾向にあるので、好ましくない
。

一方、０．０１重量％より少ないと、この定着ローラ２
の表面電荷を逃がす効果が少な（なる。

第２図は第１図の加圧ローラ１および定着ローラ２を使
用した場合の帯電の様子を示している。

この場合、レーザービームプリンタを用い、ＯＰＣドラ
ムを負電荷したのち、負極性トナーで反転現像をしてい
る場合で示す。したがって、転写材１５上のトナーは負
極性であり、転写材１５の裏側の転写によって印加され
た電荷は正極性である。

転写材１５の通紙により、定着ローラ２、加圧ローラ１
は、それぞれ正、負の極性に帯電される。通常の摩擦帯
電特性では、転写材１５の紙よりテフロン樹脂、シリコ
ンゴムのほうが、負帯電特性が強いが、実際の定着ロー
ラでは、摩擦力および上下から、ローラではさむという
形状のためか、正極性に帯電し、その表面電位は＋２〜
＋３ＫＶになる。したがって、この電気力のために、転
写材１５上のトナーの一部が定着ローラの表面にオフセ
ット（図中、符号２０）する。

ところが定着ローラ２のゴム層にふっ素糸界面剤を少な
くとも０．０１重量％入れることによって、シリコンゴ
ムの層７の抵抗を１０１０〜１０１３Ωｃｍの体積抵抗
に下げることができ、したがって、表面電位も＋Ｉ　Ｋ
Ｖ以下にすることが可能である。

実際にレーザービームプリンタを用いて検討した結果を
次に示す。

プロセススピード約５０　ｍｍ／　ｓｅｃ　、負極性ト
ナーを用いたところ、クリーニングパッドにたまるトナ
ー量が大幅に減少し、１０万枚プリントをくり返しても
、上下２木のローラの汚れは、はとんど見られなかった
。

この場合、定着ローラ２の金属バイブロは、図示されて
いない導電性軸受または導電性のばねを接触させること
により、接地されており、この接地することは、定着ロ
ーラ２に帯電した電荷を逃がすのに重要である。

またクリーニングパッドには、シリコンオイルを含浸し
たものを用いた。

ふっ素糸界面活性剤を用いる理由は、耐熱性があり、定
着ローラ２として用いる１８０〜２００℃前後の温度で
安定していることがあげられる。他の界面活性剤では、
分解してしまい、上記の温度では効果をあられさない。

また加熱によりシリコンゴム中から抜は出ることも、少
なく、効果が長期間にわたって続くことも、ふっ素糸界
面活性剤を用いる理由である。

ここで、ＰＦＡ層は絶縁体ではあるが、１０〜５０μｍ
と薄層のために、またＰＦＡ層に無数の貫通孔を有して
いるので、上記の効果が妨げられることはない。しかも
、ＰＦＡ層は、シリコンゴム層の表面の大部分を被覆し
ているので、シリコンゴムに含まれているふっ素糸界面
活性剤が蒸発してしまうことも大幅に防止できる。

また低抵抗化する手段として、液体をゴム中に分散させ
るために、均一な抵抗を有することが可能である。

前記実施例では、ゴム層を低抵抗化する手段として、ふ
っ素糸界面活性剤を混入する方法で説明したが、カーボ
ン等の導電性粉末を混入することで行なうことも可能で
ある。この場合、混入するカーボン量は、１〜５０重量
％、好マしくは、３〜２０重量％であればよい。

しかしながら、シリコンゴム中に導電性粉末を混入する
ことによって、シリコンゴムの硬度が大きくなるので、
定着性の面で好ましくないことが考えられるが、オフセ
ットの改善を重視する場合は有効である。

第３図は本発明の第２実施令を示している。

この第２実施例における定着ローラ２は、円筒状の金属
、つまり、金属バイブロの上にＰＦＡまたはＰＴＦＥ等
のテフロン樹脂２１が均一に塗布されている。一方、加
圧ローラ１は芯金３の上に硬度２０〜５０°のシリコン
ゴム層２２が形成されている。このシリコンゴム層２２
には、シリコンゴムの他に、０．０１〜３．０　重ｔ”
、　好＊しくは、０．１〜１．０重量％のふっ素糸界面
活性剤が混入している。通常、このような加圧ローラは
、進入してくる紙との摩擦帯電で、−２ＫＶ以上に帯電
しているが、この実施例の加圧ローラ１では、それが−
５００Ｖ程度に低下してしまう。これは、ふっ素糸界面
活性剤を、ゴム中に混入することにより、ゴムの体積抵
抗値が、１０′５〜１０１６Ωｃｍに低下し、ゴムロー
ラの表面に帯電した電荷が、従来より短い時間で減衰し
てしまうためである。

このことは、本発明のように、表面にＰＦＡのような絶
縁体を形成していても、ＰＦＡ層が１０〜５０μｍと比
較的薄いために、障害とはならない。またＰＦＡと紙の
摩擦帯電は、シリコンゴムと紙の摩擦帯電よりも、弱い
ので、ゴムローラに帯電する電荷量自体が少なくなり、
トナーのオフセットに有利である。またこの実施例のよ
うに、加圧ローラ１として、硬度の比較的小さいゴムロ
ーラが必要な場合、ふっ素糸界面活性剤を用いると、硬
度を上げることにならなくて有利である。さらに、抵抗
値の均一なローラを作りやすいので、製造および品質の
面から有利である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、定着ローラのゴ
ム層が導電性を有するので、定着ローラの帯電を減少さ
せるとともに、離型性も保障され、さらに、ゴムの硬度
゛も増大しない。

またそのゴム層の上に薄いテフロン樹脂等の層を形成さ
せることによって、トナーのオフセット防止がなされ、
未定着トナー画像のとびちりが避けられ、しかも、その
薄い層の形成によって前記ゴム層に混入したふっ素糸界
面活性剤が蒸発していくことも少なくなり、ゴムローラ
の寿命を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示した側面図、第２図は
第１図の装置のローラの帯電状況の説明図、第３図は本
発明の第２実施例を示した側面図である。 １・・・加圧ローラ、　　２・・・定着ローラ、６・・
・金属パイプ、　　７・・・シリコンゴムの層、８・・
・ＰＦＡ樹脂の層、１５・・・転写材、ｌ６・・・トナ
ー像。 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　金属支持体に耐熱性と弾性とを有するゴム層が形成
   されていて、さらに、該ゴム層の表面にＰＦＡの薄層を
   有する定着ローラを備えた定着装置において、前記ゴム
   層が導電性を有するものからなることを特徴とする定着
   装 置。 ２　定着ローラの導電性ゴム層が、１〜５０重量％の導
   電性粉末を含有している請求項１記載の定着装置。 ３　定着ローラの導電性ゴム層が、０．０１〜３．０重
   量％のふっ素系界面活性剤を含んでいる請求項１記載の
   定着装置。