JPH0339313B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電子複写機のローラ定着装置に関
し、とくに電子複写機の加熱定着ローラへのトナ
ー像の転移によるオフセツト現象の発生を防止す
ると共に、加熱ローラの昇温時間を短縮して効率
的な定着を可能とし、さらに定着後のトナー像に
光沢がなく鮮明な複写を可能にしたものである。

一般に、乾式複写を目的とする電子複写機にお
いては、複写紙上に静電気あるいは磁気によつて
形成されたトナー像を、互いに圧接して回転する
２つのローラの間に該複写紙を通し、且つローラ
の一方または双方を内部から加熱することによつ
て定着する方法が採用されている。

この方法による定着は、他のオーブンによる定
着方法と比較して、高速化が容易である点、およ
び熱効率が高い点等多くの利点があり、最近の電
子複写機には、ほとんどこのローラによる定着方
式が用いられているが、複写紙上のトナー像が加
熱ローラの周面に加熱溶融状態で圧接するため、
トナー像の一部が該ローラの周面に付着して転移
し、あるいはことトナー像がさらにもう一方のロ
ーラに転移して、この像が次の複写紙上に再転写
されて現われる、いわゆるオフセツト現象が発生
し複写紙を汚すことがある。

そこで、このようなトナー像の付着を防止する
ため、ステンレス、アルミ等の金属からなる加熱
または加圧、あるいは両方のローラには、その表
面にトナー像に対して離型性にすぐれた材料、例
えば四弗化エチレン樹脂（PTFE）、四弗化エチ
レン−六弗化プロピレン共重合体（FEP）等の
弗素樹脂、あるいはシリコーン樹脂等からなる非
粘着性の薄膜が、金属ローラに直接あるいは緩衝
層として合成ゴム等のゴム状弾性を示す材料をあ
らかじめ被覆した後に被覆されている。

従来、これら非粘着性の薄膜をローラ表面に形
成する方法としては、前記樹脂からなる熱収縮チ
ユーブを用意し、該熱収縮チユーブをローラにか
ぶせ、加熱収縮させて被覆する方法、あるいは前
記樹脂を分散液、溶液、粉末状態でローラに塗布
し、焼付塗装した後表面研摩によつて非粘着性の
薄膜を形成する方法等が採られている。

しかしながらこのような方法でオフセツト防止
のための薄膜を形成した場合には、加熱ローラの
熱伝導性が悪くなり、ローラの表面温度の安定性
が悪くなるという問題があり、あるいは非粘着性
の面で定着ローラとして充分でなかつたり、ま
た、複写物に光沢を生じて見にくくなつたり、鮮
明な複写をなし得ないという欠点があつた。

つまり、熱収縮チユーブによる方法では、製造
上熱収縮チユーブの肉厚に限界があつて薄肉化が
難しく、そのため加熱ローラの熱伝導性が悪くな
り、ローラ表面の昇温に時間がかかつて始動が遅
くなるという問題がある。

さらに、定着ローラ（加熱または加圧、あるい
は両方のローラ）の表面硬度が硬いと、溶融した
トナーが加圧されたときに必要以上につぶれやす
く、その結果、トナー像に光沢を生じて見にくく
なつたり、さらにひどい場合にはトナー像の輪郭
がぼけてしまうこともある。そのため、金属ロー
ラと熱収縮チユーブとの間に緩衝層としてシリコ
ーンゴム等の弾性材を設けることが行なわれてい
るが、このような構成にしても熱収縮チユーブの
肉厚が厚いため、前記緩衝層の効果が充分に発揮
されず、改善の余地が残されている。

また、前記樹脂を分散液、溶液、粉末状態でロ
ーラに塗布し焼付等によつて非粘着性の薄膜を形
成した場合には、樹脂本来の非粘着性が大幅に低
下するため、長期使用時のトナーの離型性に問題
があり、耐久性の面においても定着ローラとして
は充分なものではない。

この発明は上記した従来技術の欠点に鑑みなさ
れたもので、電子複写機において、長期間使用し
たときにもオフセツト現象の発生がなく、また、
ローラの熱伝導性が向上したことによつて始動ま
での時間が短縮され、しかも複写物が光沢なく且
つ鮮明で耐久性にもすぐれた安価なローラ定着装
置の提供を目的とする。

そのためこの発明によれば、隣接ローラと圧接
しあう複数のローラを備え、そのうちの少なくと
も１本のローラの外面に定着のための非粘着性プ
ラスチツク材料からなる被覆層を設け、トナー像
を保持する複写紙を前記複数のローラ間を通過さ
せることによりトナー像を該複写紙上に定着させ
るローラ定着装置において、前記被覆層を、その
表面部のみが無孔で内部が連続気孔性の多孔質と
なるように形成することにより、非粘着性を低下
させることなく該被覆層の弾性を保持したまま薄
層化させる結果、トナー像が必要以上に加圧され
ることがなくなり、光沢のない鮮明な複写が可能
となる。

以下添付図面を参照して更に詳細に説明する
が、もちろん本発明は実施例に限定されるもので
はなく、例えば内部ヒータをそれぞれのローラに
設けたり、弾性材からなる緩衝層をそれぞれのロ
ーラに設けたり、あるいは非粘着性の被覆層を１
本の加圧ローラのみに被覆したり、この発明の技
術思想内での種々の変更、組合せは可能である。

本発明によるローラ定着装置は、例えば第１図
に示すように銅、アルミニウム等のローラ本体１
１の内部に石英管ヒータ等の熱源１２を備え、こ
のローラ本体１１の外周面には非粘着性の連続気
孔性多孔質プラスチツクフイルムを巻き付けてな
る被覆層１４を有する加熱ローラ１０と、金属製
のローラ本体１７の外周面に緩衝層としてシリコ
ーンゴム等からなる弾性材１８が被着され、さら
にその外周面に非粘着製を有する連続気孔性多孔
質プラスチツクフイルムを巻き付けてなる被覆層
２０を有する加圧ローラ１６とが互いに圧接した
状態に支持され、図示しないモーターにより回転
駆動される構成となつている。加熱ローラ１０は
定着装置の作動時、熱源１２により加熱される
が、その温度は使用するトナーの種類に応じて適
宜設定される。なお、被覆層１４または２０、あ
るいは両者を連続気孔性多孔質プラスチツクフイ
ルムを巻き付けて形成することのほかに、連続気
孔性多孔質構造を有するプラスチツクチユーブを
被覆して形成してもよい。そして、これらの被覆
層１４，２０は、第２図に詳細に示すようにその
表面部３０のみが無孔に成形され内部には多孔質
層３１を残した構成となつている。無孔に形成す
る方法としては、例えば該多孔材料を被覆した後
に、表面の硬いロールと突合わせて回転させる等
の手段を用いることができる。

被覆層は、上記ローラ本体、弾性材１８の外周
面に接着剤を塗布するか、熱融着可能なプラスチ
ツク層等の形成後巻き付けて被着するほか、その
下地としてその他の弗素樹脂、例えばPTFE、
FEP等の層を介在させて設けることもでき、必
要に応じて該テープの被接着面等を表面処理剤や
コロナ放電装置等を用いて表面処理する。

この場合、連続気孔性多孔質材料としては、非
粘着性を有し、且つ耐熱性を備えたプラスチツク
成形体であつて、例えば四弗化エチレン樹脂
（PTFE）、四弗化エチレン−六弗化プロピレン共
重合体（FEP）、四弗化エチレン−パーフロロア
ルキルビニルエーテル共重合体（PFA）、エチレ
ン−四弗化エチレン共重合体等の弗素樹脂を延伸
法、塩類溶出法、溶剤揮発法、焼結法等の公知の
方法によつてその内部構造として多数の微細連続
気孔が形成されている多孔質ミクロ構造を有する
フイルムまたはチユーブを用いることができる
が、中でも非粘着性、耐熱性等の面から延伸連続
気孔性多孔質四弗化エチレン樹脂（Ｅ−PTFE）
からなるものが好適である。

Ｅ−PTFEは、例えば特公昭51−18991号の方
法によつて製造されるもので、微小結節が多数の
小繊維によつて互いに連結され、小繊維は空孔に
よつて互いに分離されたミクロ構造を有する多孔
質体であり、高い気孔率（40〜99％）と高い強度
（マトリクス引張り強さ514Kg／cm²以上）とを併せ
て具備させることも可能であり、さらに柔軟性に
もすぐれることから被覆層として最適なものとな
る。なお、孔径は0.05μｍから10μｍが好適であ
る。

本発明において使用する連続気孔性多孔質プラ
スチツクフイルムあるいはチユーブは、その連続
気孔性多孔質構造のために、加圧等の手段により
内部に無数の気孔を残したまま確実にその表面部
のみを無孔状態に成形させることが可能である。
したがつて、これら多孔質材料を被覆した後、そ
の表面部分のみを加圧等によつて無孔化した被覆
層は、外周面が平滑になつているので、従来の充
実構造のプラスチツクチユーブからなる被覆層に
比べてトナーの剥離性の面で劣ることがない。し
かも、被覆層の表面部のみを無孔化し内部に多孔
質構造を残しているため、その気孔が緩衝層とな
つて被覆層の弾性を高め、トナー像を加圧しすぎ
ることがなくなり、光沢のない鮮明な複写が行な
える。

次に本発明の実施例を述べる。

実施例 １ 中心にヒーターを内蔵した直径45mmのアルミニ
ウム製ローラ表面にシリコーン系熱硬化型接着剤
を塗布し、さらにその上にあらかじめ被接着面を
表面処理した厚さ80μｍのＥ−PTFEフイルムを
螺旋状に巻き付け、表面の硬いロールを用いて表
面部のみが無孔となるように加圧整形した。これ
を加熱雰囲気中で接着剤を硬化させローラ表面に
非粘着性の被覆層をローラ本体と一体に形成して
加熱ローラを製造する一方、アルミニウム製ロー
ラの表面を緩衝層として市販のシリコーンゴムで
被覆して直径を45mmにし、さらにその外周面に加
熱ローラと同様な非粘着性の被覆層を形成して加
圧ローラを製作し、これらを用いて第１図のロー
ラ定着装置を構成した。なお、この場合加圧ロー
ラの表面硬度はシヨアＡで60以下で、Ｅ−PTFE
フイルムを被覆したことによる硬度の増加は５以
下であつた。

比較のためにPTFEからなる厚さ0.5mmの熱収
縮チユーブを用いて同様なローラ定着装置を構成
した。加圧ローラの表面硬度はシヨアＡで85以上
であつた。

これらのローラ定着装置を電子複写機の定着部
にセツトし、ローラ表面温度180℃にて紙上のト
ナー像を定着させ、オフセツトの発生状態を観察
したところ、どちらもオフセツトの発生は全く見
られなかつたが、本発明によるローラ定着装置を
用いたものは従来例に比べて、光沢のない、鮮明
な複写物を得ることができた。

なお、加熱ローラの外周面を連続気孔性多孔質
材料で被覆する場合は、導電性の良好な充填材を
添加した導電性連続気孔性多孔質材料を被覆する
ことにより、被覆層に電気伝導性を具備させるこ
とができる。

導電性充填材としては、銅、アルミニウム、ニ
ツケル等の金属粉末、金属酸化物、金属窒化物、
あるいはカーボンブラツク、グラフアイト等の無
機粉末が好適であり、これらの充填材は単独でも
よいが２種以上を適宜組合せて使用してもよく、
連続気孔性多孔質材料からなる被覆層のトナー像
に対する離型性を損わない範囲内、好ましくは
10⁵〜10⁸Ω・cmとなるように適当量添加する。例
えばカーボンブラツクは1wt％から10wt％の範囲
内で混入するのが好適であつた。

加熱ローラの本体が金属性である場合は、金属
製ローラと導電性被覆層との間に絶縁層を設けて
電気的に絶縁し、導電性被覆層の軸方向両端部に
電気接点を接続して通電することにより、被覆層
自体を発熱させることができる。（図示は省略）
なお、この場合加熱ローラ本体内部の熱源と被覆
層自体の熱源の併用ができるが、加熱ローラ本体
内部の熱源を使用せずに被覆層への通電のみで使
用することもできる。なお、この場合は、加熱ロ
ーラ本体を電気絶縁材料で形成して、被覆層との
間の絶縁層を省略することもできる。

また、導電性被覆層は、電気伝導体であると同
時に熱伝導体であるから、金属製加熱ローラ本体
の外周面に直接導電性被覆層を形成して、加熱ロ
ーラ本体内部な熱源のみを使用するようにしても
よく、この場合導電性充填材を含まない導電性被
覆層よりも被覆層の熱伝導性が増大して加熱ロー
ラの熱効率が良好になる。

なお、上記の導電性被覆層は、加熱ローラだけ
でなく、加圧ローラの被覆層とすることもでき
る。このようにすると、加熱ローラと加圧ローラ
との圧接回転時に各ローラの表面が帯電すること
がないから、ローラの表面に吸着した複写紙をは
がすための紙はがし機構が不要となるほか、各ロ
ーラの表面にじん埃等の異物が付着することもな
く、保守管理面での手間が簡略となる。

さらに、導電性被覆層とする場合、多孔質部分
の電気伝導度が低くても（すなわち導電性充填材
の混入量が少なくても）表面部の加圧、圧縮によ
り表面部の電気伝導性は増加するため、静電気除
去効果を付与でき、また表面層をヒーターとし加
熱作用も付与できる。

以上説明したようにこの発明によれば、隣接ロ
ーラと圧接しあう複数のローラを備え、そのうち
の少なくとも１本のローラの外面に定着のための
非粘着性プラスチツク材料からなる被覆層を設
け、トナー像を保持する複写紙を前記複数のロー
ラ間を通過させることによりトナー像を該複写紙
上に定着させるローラ定着装置において、前記被
覆層をその表面部のみが無孔で内部が連続気孔性
の多孔質となるように形成することによつて、非
粘着性を低下させることなく該被覆層の弾性を向
上させる結果、長期間の使用においてもオフセツ
ト現象の発生がなく、しかもトナー像が必要以上
に加圧されることがなくなり、光沢のない見やす
い、輪郭の鮮明な複写物を得ることができる。

さらに、この発明の被覆層は、導電性被覆層と
することにより、被覆層の熱伝導性の向上と帯電
防止とが可能となるだけでなく、被覆層自体を加
熱ローラの熱源として使用する場合には、被覆層
の導電性充填材が表面温度の自己調整機能を有す
るから温度むらがなく、複写開始時における昇温
時間、あるいは複写機との接触時における温度回
復時間はさらに短縮され、このため熱効果は著し
く向上すると共に、複写所要時間の大幅短縮が可
能となるだけでなく、加熱ローラの内部熱源を省
略することもできるから省エネルギーと迅速複写
との要請に合致し、電子複写機用として極めて好
適なローラ定着装置となる。なお、ローラの外周
面を連続気孔性多孔質材料で接着する場合に、接
着性を向上させるために例えばカーボンブラツ
ク、TiO₂粉体やBaTiO₃粉体などの充填材を該材
料と一体化可能な材料に混入したフイルムをあら
かじめ熱融着などの手法を用いて該材料に貼合わ
せておくなど、本技術思想内での種々の変更、組
合せは可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示すローラ部
の横断面図、第２図は、この発明において使用す
る定着ローラの実施例を示す横断面図である。 １０：加熱ローラ、１４，２０：被覆層、１
６：加圧ローラ、１８：弾性材、３０：表面部、
３１：内部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 隣接ローラと圧接しあう複数のローラを備
   え、そのうちの少なくとも１本のローラの外面に
   定着のための非粘着性プラスチツク材料からなる
   被覆層を設け、トナー像を保持する複写紙を前記
   複数のローラ間を通過させることによりトナー像
   を該複写紙上に定着させるローラ定着装置におい
   て、前記被覆層は、その表面部のみが無孔で内部
   が連続気孔性の多孔質に形成されていることを特
   徴とするローラ定着装置。