JPH04347886A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像形成装置に於て、記
録材上の未定着画像を定着する為の定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来例に於ける定着装置を図２に示す。 １００は定着ローラで、アルミより成る芯金１０１上に
表面に接着処理を施し、厚さ０．８ｍｍ多孔度が８５％
で孔径１０μｍの４弗化エチレン樹脂の多孔質チューブ
１０２（住友電工製：商品名ポアフロン）を被せた。

【０００３】これに室温硬化で２液性の液状シリコーン
ゴム（信越化学：ＫＥ１０３）を含浸させた後、表面研
磨して外径が３９．６ｍｍφとし、更にこの表面に室温
硬化一液性シリコーンゴム（信越化学：ＫＥ４４５Ｔ）
１０３をナイフコートにて２００μｍ厚で被膜し外径４
０ｍｍφの定着として成されている。

【０００４】１１４は加圧ローラでアルミより成る芯金
１０４上にＨＴＶ（高温加硫タイプ）シリコーンゴム１
０５を３ｍｍ厚に被膜し、更に弗素樹脂チューブ１０６
、５０μｍ厚を被せて外径４０ｍｍφとして成されてい
る。

【０００５】又、定着ローラ１００と加圧ローラ１１４
は不図示のバネ加圧法により、２．６Ｋｇ／ｃｍ　の力
で加圧接触されている。

【０００６】１０７はサーミスタで、定着ローラ１００
に当接し、定着ローラ内のハロゲンヒータ１０８のオン
オフを制御し（不図示回路により）定着ローラ１００表
面温度が１７０℃になる様制御している。

【０００７】又、定着ローラ１００，加圧ローラ１１４
は不図示の駆動装置により図中矢印方向に回転駆動され
ている。

【０００８】１０９はオイル塗布装置でオイル収容パン
１１０内のジメチルシリコーンオイル１１１（信越化学
　　ＫＦ９６：３００ｃｓ）を塗布ローラ群１１２と、
不図示のオンオフ装置により定着ローラ１００へ適宜塗
布される。

【０００９】１１３はクリーニング装置で、ノーメック
ス（商品名）より成る不織布により定着ローラ１００の
クリーニングを行なっている。

【００１０】従来公知の電子写真法により作像された紙
Ｐ上のトナー像Ｔは、定着ローラ１００と加圧ローラ１
１４間を通過させられる事により、熱，圧力により定着
させられる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来のこうした
定着装置では以下の様な欠点があった。

【００１２】定着ローラ１００の層構成に於ける多孔質
チューブ１０２は弗素樹脂より成る為に熱伝導性が悪い
。

【００１３】従来例の様に芯金上の各材質の厚みが１ｍ
ｍもあると、最上層のＲＴＶシリコーンゴムも熱伝導性
が悪い為に、紙を通紙した時の定着ローラの表面温度の
低下が激しく紙の先端と後端で定着性や光沢性の差が激
しくなったり、紙の連続通紙に於て、定着ローラ１００
表面温度が連続的に低下する為にトナーが溶融しないで
オフセットするいわゆるコールドオフセットが発生して
しまう、といった不具合が発生してしまう。

【００１４】かかる欠点を除去する目的で特開平１ー１
１８８７１に於て、多孔質チューブに含浸するゴムに熱
伝導性を付与したものを使用した定着用弾性ローラが提
案されているが、かかる定着ローラの様な表層に多孔質
チューブを露出させたローラでは、後述するカラートナ
ーの様な、低融点シャープメルトトナーは凝集性が小さ
く、定着ローラにオフセットしてしまう。

【００１５】すなわち、カラー画像またはフルカラー画
像の形成において、シャープメルトなトナーを使用する
ことにより、複写物の色再現範囲を広め、原稿の多色ま
たはフルカラー像に忠実なカラーコピーを良好に得るこ
とが出来る。

【００１６】トナーは、ポリエステル樹脂またはスチレ
ン−アクリルエステル樹脂の如き結着樹脂、着色剤（染
料、昇華性染料）、荷電制御剤の如きトナー形成用材料
を溶融混練、粉砕、分級することにより製造される。必
要とあらば、トナーに各種外添剤（例えば、疎水性コロ
イダルシリカ）を添加する外添工程を付加してもよい。

【００１７】カラートナーは、定着性及びシャープメル
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
ステル樹脂としては、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
子化合物が例示される。

【００１８】特に、次式

【００１９】

【化１】 （式中Ｒはエチレンまたはプロピレン基であり、ｘ，ｙ
はそれぞれ１以上の正の整数であり、かつｘ＋ｙの平均
値は２〜１０である。）で代表されるビスフェノール誘
導体もしくはその置換体をジオール成分とし、２価以上
のカルボン酸又はその酸無水物又はその低級アルキルエ
ステルとからなるカルボン酸成分（例えばフマル酸，マ
イレン酸，無水マイレン酸，フタル酸，テレフタル酸，
トリメリット酸，ピロメリット酸など）とを少なくとも
共縮重合したポリエステル樹脂がシャープな溶融特性を
有するのでより好ましい。

【００２０】ポリエステル樹脂の軟化点は７５〜１５０
℃、好ましくは８０〜１２０℃が良い。ポリエステル樹
脂を結着樹脂として含有するトナーの軟化特性を図３に
示す。本発明における軟化点の測定法に関して以下に説
明する。

【００２１】フローテスターＣＦＴー５００Ａ型（島津
製作所製）を使用し、ダイ（ノズル）の直径０．２ｍｍ
、厚み１．０ｍｍとして２０Ｋｇの押出荷重を加え初期
設定温度７０℃で、予熱時間３００秒の後、６℃／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
降下量ー温度曲線（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精秤した微粉末を用い、
プランジャー断面積は１．０ｍ２　とする。軟化Ｓ字曲
線は図３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（Ｂ→Ｃ→Ｄ）プランジャー降下が
停止し終了する（Ｄ→Ｅ）。

【００２２】Ｓ字曲線の高さＨは全流出量を示し、Ｈ／
２のＣ点に対応する温度Ｔ０はその試料（例えば、トナ
ーまたは樹脂）の軟化点を示す。

【００２３】トナー及び結着樹脂がシャープメルト性を
有するか否かは、トナーまたは結着樹脂の見掛けの溶融
粘度を測定することにより判定できる。

【００２４】本発明においてシャープメルト性を有する
トナーまたは結着樹脂とは、見掛けの溶融粘度が１０３
　ポイズを示す時の温度をＴ１　、５×１０２　ボイズ
を示す時の温度をＴ２　とした時 Ｔ１　＝９０〜１５０℃ ｜△Ｔ｜＝｜Ｔ１　−Ｔ２　｜＝５〜２０℃の条件を満
たすものをいう。

【００２５】これら温度ー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。

【００２６】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、定着時、オフセットし易い。

【００２７】従って本発明の目的は前述の現状に鑑み、
定着回転体の温度低下の少なく、かつ、離型性が良く、
定着性の変化，光沢性の変化，コールドオフセットとい
った不具合の発生のない良好な定着を行なう事の出来る
定着装置を提供する事にある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】要約すれば本発明は基材
上に、耐熱性材料に耐熱性弾性体を含浸硬化させた層を
設け、更にその外側に耐熱性の弾性体を設けた定着用回
転体を備えた定着装置に於て、上記含浸硬化させた耐熱
性弾性体の熱伝導率が１．０×１０−３ｃａｌ／ｃｍ・
ｓｅｃ・ｄｅｇ以上である事を特徴とする。

【００２９】また、耐熱性材料が弗素樹脂からなる多孔
質体が好ましい。

【００３０】

【作用】上記構成の定着装置にあっては、定着用回転体
に熱伝導率が１．０×１０−３ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・
ｄｅｇ以上の耐熱性弾性体を設ければ、定着用回転体の
温度低下が少なくなる。したがって良好な定着が行える
。

【００３１】

【実施例】以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。本発明の実施例に係る定着装置を図１に示す。１
は定着ローラで、アルミより成る芯金２上に表面に接着
処理を施し、多孔質チューブ３を被せた。

【００３２】１５は加圧ローラでアルミより成る芯金５
上にＨＴＶ（高温加硫タイプ）シリコーンゴム６を３ｍ
ｍ厚で被膜し、更に弗素樹脂チューブ７、５０μｍ厚を
被せて外径４０ｍｍφとして成されている。

【００３３】又、定着ローラ１と加圧ローラ１５は不図
示のバネ加圧法により、２．６Ｋｇ／ｃｍの力で加圧接
触されている。

【００３４】８はサーミスタで、定着ローラ１に当接し
、定着ローラ内のハロゲンヒータ９のオンオフを制御し
（不図示回路により）定着ローラ表面温度が１７０℃に
なる様制御している。

【００３５】又、定着ローラ１，加圧ローラ１５は不図
示の駆動装置により図中矢印方向に回転駆動されている
。

【００３６】１０はオイル塗布装置でオイル収容パン１
１内のジメチルシリコーンオイル１２（信越化学　　Ｋ
Ｆ９６：３００ｃｓ）を塗布ローラ群１３と、不図示の
オンオフ装置により定着ローラ１へ適宜塗布される。

【００３７】１４はクリーニング装置で、ノーメックス
（商品名）より成る不織布により定着ローラ１のクリー
ニングを行なっている。

【００３８】従来公知の電子写真法により作像された紙
Ｐ上のトナー像Ｔは、定着ローラ１と加圧ローラ１５間
を通過させられる事により、熱，圧力により定着させら
れる。

【００３９】本第１実施例では厚さ０．８ｍｍ，多孔度
が８５％で、孔径１０μｍの４弗化エチレン樹脂の多孔
質チューブ３に、充填剤としての石英粉を１００部添加
したＲＴＶ（室温硬化型）２液性シリコーンゴムを含浸
させた後、表面研磨して外径が３９．６ｍｍφとなる層
として形成した。かかるゴムは、２液型ＲＴＶシリコー
ンゴム（ＫＥ１４０６：信越化学製）のゴムに先述した
石英粉を１００部添加したもので熱伝導率λ＝１．０×
１０−３ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇとなるゴムを使
用した。

【００４０】かかる定着ローラ１にて定着を行なった所
、従来、熱伝導率が０．６×１０−３ｃａｌ／ｃｍ・ｓ
ｅｃ・ｄｅｇのゴムを含浸させた多孔質チューブ層を有
するローラの場合、Ａ３通紙時に、定着ローラ１の表面
温度が先端から後端にかけて２０℃ダウンし後端ではい
わゆるコールドオフセットが発生してしまったのに対し
、本第１実施例に於ける定着ローラ１に於ては１０℃の
温度ダウンにおさえられ良好な定着が行なえた。

【００４１】又、従来例のローラに於ては、Ａ３を５枚
通紙した時点で、定着ローラ１の温度が当初より３０℃
ダウンしてしまったのに対し、本第１実施例の定着ロー
ラ１に於ては１５℃のダウンにおさえる事が出来た。

【００４２】そしてこれにより、Ａ３の先端と後端での
画像の光沢性の変化が少なくおさえられ又、１枚めの画
像の光沢性と５枚めの画像の光沢性の差も少なくおさえ
られる様になった。

【００４３】尚、上記温度は、定着装置の断熱性，通紙
する紙種等により異なるので各条件により多少変化する
。

【００４４】第２実施例として、多孔質チューブ層３′
に厚さ０．８ｍｍ，多孔度が８５％で孔径１０μｍの４
弗化エチレン樹脂の多孔質チューブ３にカーボン１００
部を含有したＲＴＶ（室温硬化型）シリコーンゴムを含
浸させた後、表面研磨して外径が３９．６ｍｍφとなる
層として形成した。かかるゴムは、ＲＴＶシリコーンゴ
ム（ＫＥ１３００：信越化学製）を使用したが熱伝導率
は１．２×１０−３ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇとな
った。

【００４５】その他、表層等は従来例と同様の定着装置
で定着をした所、第１実施例と同様の効果が得られ、コ
ールドオフセットの発生しない、又光沢変化の少ない良
好な定着を行なう事が出来た。

【００４６】第３実施例として、本実施例に於ては、多
孔質チューブ層３に厚さ０．８ｍｍ多孔度が８５％で孔
径１０μｍの４弗化エチレン樹脂の多孔質チューブ３に
アルミナを１５０部含有させた２液性液状シリコーンゴ
ム（信越化学ＫＥ１０３）を含浸させた後表面研磨して
外径が３９．６ｍｍφとなる層として形成した。これに
より熱伝導率は２．０×１０−３ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ
・ｄｅｇとなった。その他、表層等は従来例と同様の定
着装置で定着した所第１実施例及び第２実施例と同様の
効果が得られた。

【００４７】尚、従来、特開平１−１３４４８７，同１
−１１８８７１に於て、定着用弾性ローラが提案されて
いるが、特開平１−１３４４８７に於ては、従来例欠点
で述べた様な定着ローラの温度ダウンによる光沢性の変
化やコールドオフセットが発生してしまう事が判明し、
又特開平１−１１８８７１に於ては、ローラ表層に弗素
樹脂が露出している為に、カラートナーの様なシャープ
メルトで、親和力が強く、オフセットし易いトナーは弗
素樹脂にくっつき離型する事が出来ない。

【００４８】更に、該明細書中に於ける熱伝導性を上げ
る為の充填剤の種類，量では本発明者が効果を確定する
に至った熱伝導率１．０×１０−３ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅ
ｃ・ｄｅｇ以上を達成する事は不可能であり、この点、
本発明の様に充填剤の量を選定し、熱伝導率を１．０×
１０−３ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇにする事は、大
きな効果となる。

【００４９】そして、表層の耐熱性弾性体としてのシリ
コーンゴム層を有する本発明の定着装置としての定着ロ
ーラ１は、表層シリコーンゴムの熱絶縁性により定着ロ
ーラ１表面温度を低下させ易いが、本発明の様に、多孔
質チューブ含浸のゴムの熱伝導性を上げる事により初め
て熱の供給が、ローラ表面に円滑に行なわれ、大きな効
果を発生すると共に、表層のシリコーンゴム層により初
めてカラートナーの様な親和力の大きいオフセットし易
いトナーも定着可能となった。特にカラー画像の場合は
従来公知な様に、３〜４色のトナーで紙上に多層に厚く
形成されている為に最下層の紙上のトナーが溶けにくく
この結果、トナーの紙へのアンカー効果が得られずいわ
ゆるコールドオフセットが発生し易い欠点を持っている
が、本発明定着装置では、定着ローラの温度の維持が可
能となった為、上記カラートナーのコールドオフセット
現象もおさえられ特に有効である。

【００５０】尚各実施例中、熱伝導率を上げる為の充填
剤として、石英，カーボン，アルミナを用い、又量も１
００〜１５０部の例を示したがこれに限定されるもので
はなく、他、従来公知の充填剤を使用し量も、本発明の
範囲内でその材料により適宜選択されるべきである。

【００５１】ここで、定着ローラの表層ゴム材質として
は多くの種類に言及しなかったが特に離型性にすぐれた
ものが良く、条件的には、ＲＴＶシリコーンゴム又はＬ
ＴＶシリコーンゴムで、あまり多くの充填剤を含まない
高離型性のものが良い。

【００５２】又、被膜方法としてナイフコートを示した
が、従来公知のスプレー塗布，ディッピング等の方法を
用いても良い。

【００５３】又、多孔質チューブ層との接着としてプラ
イマーを用いても良いが、一液性ＲＴＶシリコーンゴム
を表層に用いる場合などは、該ゴムの硬化時の接着性が
高い為にプライマーを用いなくとも良い。

【００５４】本発明実施の多孔質チューブに於て、特定
の多孔度，孔径を有するものを用いて説明を行なったが
、本発明は、これに限定されるものではなく、多孔度は
５０％〜９５％程度又、孔径も２０μｍ程度位迄、自由
に選択され得る。かかる値は、含浸するゴムにより設定
される事が好ましい。

【００５５】又、含浸するゴムは必要に応じて溶剤等に
より稀釈されて、低粘度化して含浸しても良い。

【００５６】

【発明の効果】以上基材上に、耐熱性材料に耐熱性弾性
体を含浸硬化させた層を設け、更にその外側に耐熱性の
弾性体を設けた定着用回転体を備えた定着装置に於て、
上記含浸硬化させた耐熱性弾性体の熱伝導率が１．０×
１０−３ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ以上とする事に
より、定着回転体の温度低下が少なく、画像の光沢変化
や、コールドオフセット等のない良好な定着を行なう事
が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明実施の定着装置である。

【図２】図２は従来例実施の定着装置である。

【図３】図３はトナー軟化特性図である。

【符号の説明】

１　　定着ローラ ３　　多孔質チューブ １０　　オイル塗布装置 １５　　加圧ローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基材上に、耐熱性材料に耐熱性弾性体
   を含浸硬化させた層を設け、更にその外側に耐熱性の弾
   性体を設けた定着用回転体を備えた定着装置に於て、上
   記含浸硬化させた耐熱性弾性体の熱伝導率が１．０×１
   ０−３ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ以上である事を特
   徴とする定着装置。
2. 【請求項２】　　前記耐熱性材料が弗素樹脂からなる、
   多孔質体である請求項１記載の定着装置。