JPH0675495A - 加熱ロール型定着装置の離型剤塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加熱ロール型定着装着の離型剤（オイル）塗
布装置において、相対的なすべり運動のないオイル制御
手段を生み出すことによりオイル筋のない均一なオイル
制御を達成する。 【構成】 定着ロールの表面に離型剤を塗布する塗布ロ
ールと該塗布ロールに供給する離型剤の量を制御する制
御ロールを有する加熱ロール型定着装置の離型剤塗布装
置において、前記制御ロールが一対の硬いロールで、か
つ相互に略等速度で圧接回転するように構成されている
ことを特徴とする離型剤塗布装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機、電子
写真ファクシミリ、電子写真プリンタ等、電子写真プロ
セスを利用した機器に使用する定着装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真プロセスを利用した複写
機等においては、用紙上に形成された未定着トナー像を
定着して永久画像にする必要があり、その定着法として
溶剤定着法、圧力定着法、及び加熱定着法が知られてい
る。しかし上記溶剤定着法は、溶剤蒸気が飛散し、臭気
や衛生上の多くの問題点を有しており、一方圧力定着法
も他の定着法と比べて定着性が悪く、かつ圧力感応性ト
ナーが高価である等の欠点を有しており、共に広く実用
化されていないのが実情である。

【０００３】従って未定着トナー像の定着には、一般に
加熱によってトナーを溶融させ、用紙上に付着させる加
熱定着法が広く採用されている。そしてこの定着装置と
しては、図１に示すように、円筒状芯金１の内部にヒー
ター２を配設し、かつその芯金１の表面にポリテトラフ
ルオロエチレン等の耐熱性樹脂、あるいはＨＴＶシリコ
ーンゴム（High Temperature Vulcanization Silicone
Rubber）、ＲＴＶシリコーンゴム（Room Temperature V
ulcanization Silicone Rubber）等の耐熱弾性体から成
る被覆層３を形成した定着ロール４と、この定着ロール
４の下方に設けられ、円筒状芯金５の表面にＨＴＶシリ
コーンゴム、ＬＴＶシリコーンゴム（Low Temperature
Vulcanization Silicone Rubber ）、ＲＴＶシリコーン
ゴム、フッ素ゴム等の耐熱弾性体６を形成した加圧ロー
ル７とから構成され、これらロール４、７間に未定着ト
ナー像の形成された用紙８を挿通させて定着を行う表加
熱ロール方式の装置が知られており、これは、他の加熱
定着装置と比べ、低電力かつ定着部での紙づまりによる
火災の危険性の少ないこと等の利点があることから、最
近最も広く利用されている方式である。

【０００４】しかしこの加熱ロール方式の最大の欠点
は、用紙８のトナー９が、直接上記定着ロール４の表面
と接触するため、用紙８上の未定着トナー９の一部が定
着ロール４側に転写され、そのトナーが用紙８の後端あ
るいは次に通過する用紙８に再転写されてその用紙８を
汚してしまう、いわゆるトナーオフセット現象が起こる
ことである。これを防止するため、従来より加熱ロール
表面にジメチルシリコーンオイル等の離型剤（以下オイ
ルという）を、各種制御方法および塗布装置１０を用い
て適当量連続的に塗布していた。

【０００５】以下、従来の各種制御方法および塗布装置
について簡単に説明する。図２は、オイル１１をブレー
ド１２によって適当量に制御する方式である。この方式
はブレードエッジ先端の曲率と押圧荷重を適当に選ぶこ
とにより、微少オイル量（約１mg/copy ）から多オイル
量（100mg/copy）までの設定が可能であり、多くの定着
装置に採用されている方式である。しかし、この方式は
ブレードエッジの傷や汚れに起因するオイルの筋が発生
し易く、それがコピー上に現れコピー質の低下を招くと
いった問題点を有する。（特開平２−２９８９７７号公
報参照）図３は、オイルを含浸したウェブ１３を直接定
着ロールに押しつけながらオイルを供給する方式であ
る。この方式ではオイルこぼれの問題がなく、またウェ
ブによるクリーニング効果もあるといったメリットを有
する反面、供給可能なオイル量はたかだか１mg/copy で
あり、主に利用範囲はオイルレス用トナーの定着装置に
限定される。

【０００６】また、定着ロール上のオイルの分布は、ブ
レード制御方式と同じく多くのオイル筋を有している。
これはウェブの繊維が粗いことに起因している。図４は
制御膜を利用した制御方式である。オイルが保持された
ロールの外表面を制御膜１４として多孔質部材たとえば
厳密なフェルト、発泡体、多孔質フィルム等で被覆した
いわゆるオイルロール１５によって供給する方式であ
る。オイルは多孔質部材の中を毛管現象で少しづつ表面
ににじみ出し、そのオイルが定着ロールに供給される。

【０００７】この方式では、前の２方式とは異なり装置
が簡単であり、オイル筋という現象はなく、コピー上の
オイルの分布は比較的均一であるといった利点を有す
る。しかしオイル供給量がコピーモードにより大きく変
化し易いこと、最大供給量はしみ出し速度でなければな
らず、このことを考えるとたかだか数mg/copy となり、
やはり主な利用範囲はオイルレストナー用の定着装置と
いうことになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近カラー
トナー（Ｃ，Ｍ，Ｙ）を用いたカラー複写機が相次いで
市場に登場してきている。カラー複写機の定着装置は従
来の黒トナーの定着装置と比較し、更なる高離型性とコ
ピーの高画質化が要求されている。この為に従来の黒ト
ナーのオイル供給量より多量のオイルをむらなく均一に
供給することが必要となる。

【０００９】発明者らはオイル筋のない均一なオイル制
御方法と、それを達成する装置について検討した結果、
次の結論を得た。オイル筋は制御部材たとえば固定ブレ
ードと回転ロールの場合の様に、オイルの制御部が相対
的にすべり運動をしている方式に発生しやすいというこ
と、かつブレードエッジやロール表面の微小な凹凸やエ
ッジ近傍に不純物が存在した場合に更に発生しやすいと
いうことである。

【００１０】そこで本発明の目的は、加熱ロール型定着
装着の離型剤（オイル）塗布装置において、相対的なす
べり運動のないオイル制御手段を生み出すことによりオ
イル筋のない均一なオイル制御を達成することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、定着ロ
ールの表面に離型剤を塗布する塗布ロールと該塗布ロー
ルに供給する離型剤の量を制御する制御ロールを有する
加熱ロール型定着装置の離型剤塗布装置において、前記
制御ロールが一対の硬いロールで、かつ相互に略等速度
で圧接回転するように構成されていることを特徴とする
離型剤塗布装置が提供される。

【００１２】離型剤としてのオイルは硬いロールニップ
を通過する時のニップ圧力によって薄層にされる。また
制御部であるニップ部は相対的なすべりが存在しない
為、オイル筋が発生することはない。オイル層の厚さ、
つまりオイルの供給量はニップの圧力と制御ロールの表
面粗さによって変化する。しかし制御ロール対として、
ゴムが被覆された弾性体ロール対を使用する場合には十
分なオイル制御効果が得られず、オイル量は１コピー当
たり100mg 以上となってしまう。

【００１３】十分なオイル制御効果を得る為に、制御ロ
ール対としては硬質で平滑なロール対が必要となる。ロ
ール表面の硬度は圧接回転しているニップ中に異物、た
とえばトナー、キャリア等が通過しても凹まない程度が
要求される。これを満足するには、制御ロールを鋼製と
してその表面をたとえば硬質クロームメッキを数μｍ以
上被覆することである。場合によっては下地金属に高周
波焼入れを行って、さらに硬度を高めてもよい。

【００１４】ロールの表面粗さは研磨によりRa≦0.5 μ
ｍ以下、望ましくは0.3 μｍ以下であることが望まし
い。以上の様な硬質なロール対にロール間荷重として0.
5 〜10Kgを印加する。この時ロール長全域にわたって均
一な接触圧力となる様に両ロール軸はある交差角θをも
って圧接される。θは、荷重とロール剛性によって決定
され、その値はθが２°以下となる様な荷重とロール剛
性であることが望ましい。それ以上は交差による均一な
圧力補正効果が得られなくなる為である。

【００１５】この制御ロール上へのオイル供給は、オイ
ルが含浸したウイックやオイルパン内のオイル液面との
接触によって行われる。この制御ロール上に供給された
オイルはニップ圧力によって絞られるためにニップ入口
にオイルだまりが生じる。このオイルだまりの存在によ
って、ニップ通過前のオイルの存在状態がたとえ不均一
であってもニップ通過後のオイルは均一な薄膜オイル層
となる。

【００１６】制御ロール上の薄膜オイルは、図５に示す
様に塗布ロール１８を介し定着ロール４に供給される。
塗布ロール１８は金属ロールコア２２にシリコーンスポ
ンジ２０を介してシリコーンゴム２１が被覆された耐熱
弾性体ロールであり、定着ロールに対して、等速度で、
所定のニップ幅をもって接触し薄膜オイルを転写する。
これとは別に、塗布ロール１８は金属ロールコア２２に
シリコーンゴムが被覆された耐熱弾性体ロールであって
もよい。

【００１７】シリコーンゴムは離型剤であるシリコーン
オイルとの相溶性が良く、均一なオイル供給を可能とす
る。またシリコーンスポンジは低荷重で広いニップ幅を
形成できること、および定着ロールの奪う熱量が少ない
為、濃度の安定化につながるものである。また、塗布ロ
ールは制御ロール１６、１７より短い方が望ましい。制
御ロールのニップ入口に形成されたオイルだまりは回転
中にロールの両端部よりこぼれて、ある一定量に保持さ
れる。塗布ロールには制御された薄膜オイルのみを転写
しなければならず、ロール両端よりこぼれるオイルを塗
布ロールに供給してはならないからである。

【００１８】制御ロール対によってあるオイル膜厚に制
御されたオイルは塗布ロールに転写される。この時制御
ロールの速度を変化させることによって、転写されるオ
イル量を制御することも可能である。つまり制御ロール
速度を遅くした場合には制御ロールのニップ間を通過す
るオイル膜厚が低下することと、単位時間内に塗布ロー
ルに転写されるオイル量が低下するという２つの効果に
より定着ロールに供給されるオイル量は低下する。逆に
制御ロールの速度を速くした場合にはオイル供給量は増
大する。しかしこの場合、塗布ロールと制御ロールとの
ニップ入口にオイルだまりが生じない程度の速度比でな
ければならない。速度差を有するロール間でオイルの制
御を行うことは、前述の様にオイルの筋や不均一が発生
してしまうからである。

【００１９】

【作用】オイルは硬いロールのニップを通過する時のニ
ップ圧力によって薄層にされる。この制御ロール上への
オイル供給は、オイルが含浸したウイックやオイルパン
内のオイル液面との接触によって行われる。この制御ロ
ール上に供給されたオイルはニップ圧力によって絞られ
るためにニップ入口にオイルだまりが生ずる。

【００２０】制御ロール上の薄膜オイルは、塗布ロール
を介し定着ロールに供給される。塗布ロールは、定着ロ
ールに対して等速度で、あるニップ幅をもって接触し薄
膜オイルを塗布する。

【００２１】

【実施例】本発明を実施例を用いてさらに詳しく説明す
る。図５は本発明の定着装置の断面図である。定着ロー
ル４は外径46mm、内径40mmのアルミニウム円筒４１に下
地層として、ＨＴＶシリコーンゴム２３（ゴム硬度45
度）が２mmの厚さで被覆されたもので、さらにその表面
にトップコート層としてシリコーンＲＴＶゴム２４を50
μｍの厚さにディップコートし、鏡面に近い表面状態に
仕上げられている。加熱源として400 Ｗのハロゲンラン
プ25が内部に設けられ、温度センサー26にて150 ℃と検
出されるように、図示しない温度コントローラによりコ
ントロールされる。

【００２２】一方加圧ロール７は、外径50mm内径40mmの
アルミニウム円筒４２に50μｍ厚のテフロンコーティン
グ27（デュポン社製の製品名）がされており、温度セン
サー28にて150 ℃と検出されるように、図示しない温度
コントローラによりコントロールされている。両ロール
４と７は荷重80Kgで圧接され、100mm/sec の速度にて回
転する。

【００２３】定着ロールにはオフセット防止用のオイル
供給システムが設けられている。このシステムは、一対
の制御ロール１６、１７と塗布ロール１８およびオイル
パン２９と制御ロールへのオイル供給部材としてのオイ
ル含浸ウイック３０とクリーニングブレード１９より成
っている。塗布ロールは定着ロールより駆動を受け、定
着ロールと等しい100mm/sec の速度で回転する。一方、
制御ロール１６、１７はモーター３１により定着ロール
および塗布ロールとは独立に０〜150mm/sec の速度の任
意の速度に回転する。制御ロール端部には互いにギヤ
（図示せず）が設けられ互いに等速度で回転する。

【００２４】制御ロールは直径18mm、有効長さ320mm の
鋼製（Ｓ45Ｃ）金属ロール表面を高周波焼入れ後、硬質
クロムメッキを５μｍ厚にて被覆したものである。その
ロールの平均表面粗さはRa＝0.1 μｍである。両ロール
を総荷重４Kg、交差角0.3 °にて設定し、離型剤として
ジメチルシリコーンオイル100CSKF-96（信越化学製）ウ
イック３０にしみ込ませてある。

【００２５】塗布ロール１８は直径18mmの金属コア２２
に厚さ５mmのシリコーンスポンジ２０さらにその表面に
シリコーンゴム２１を１mmの厚さに被覆した２層構造弾
性体ロールである。その弾性体の有効長さは制御ロール
より20mm短い300mm であり、制御ロール１７の表面のオ
イルを定着ロールへ供給するための中間体ロールとして
作用する。

【００２６】上記オイル供給システムを用いた定着装置
に毎分20枚の速度でＡ４サイズのＬ紙（富士ゼロックス
製）の送行試験を行い、その時のオイル供給の均一性に
ついて調べた。また、１枚当たりのオイル消費量と制御
ロール速度の関係を調べた結果を図６に示す。オイル供
給の均一性の評価は、ルミラー（東レ製ＰＥＴフィル
ム）を上記定着装置に通過した時に、ルミラーに転写さ
れるオイルの分布を目視で判断した。

【００２７】それはよれば、本制御方法はオイルの筋や
むらが全く発生しなかった。それは、オイルの制御が等
速度で圧接回転するロールのニップで行われるためであ
る。またオフセットトナーや紙粉はロールニップ入口に
とどまることがないので、オフセットの均一性は長期間
保たれるということも判明した。また図６より、オイル
消費量はロール速度には略比例することがわかる。この
事実より制御ロール速度を変化させることにより最適な
オイル量を供給することが可能となる。

【００２８】一台の複写機が白黒画像とカラー画像の両
方の複写機能を有する場合、白黒画像の定着に必要なオ
イル量はカラー画像より少なくて良い。この様な場合、
両モードであらかじめ最適な制御ロール速度を求めてお
けばそれに見合ったオイルが供給される。それによっ
て、白黒画像に余分なオイルを供給することがなくな
り、オイルの浪費を防げるのである。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、オイルが一対の硬い制
御ロールのニップを通過することにより制御ロール表面
に均一薄膜のオイル層を形成し、それを定着ロールに転
写する加熱ロール型定着装置のオイル塗布装置が提供さ
れる。この装置によれば、制御部で相対的なすべりがな
いために、ブレードなどで制御していた従来の方法で生
じていたオイル筋などのオイルむらを防止することが可
能となる。また、制御ロールの表面速度を変化させるこ
とにより定着ロールに供給されるオイル量を可変とでき
る。これにより各モードにおける最適なオイル量を供給
することによって、オイルの浪費を防ぐことが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の加熱ロール型定着装置を示す概略断面図
である。

【図２】ブレード制御式オイル塗布装置を含む従来の加
熱ロール型定着装置を示す概略断面図である。

【図３】ウェブを使用するオイル塗布装置を含む従来の
加熱ロール型定着装置を示す概略断面図である。

【図４】制御膜を使用するオイル塗布装置を含む従来の
加熱ロール型定着装置を示す概略断面図である。

【図５】本発明によるオイル塗布装置を含む加熱ロール
型定着装置を示す概略断面図である。

【図６】本発明によるオイル塗布装置におけるオイル消
費量と制御ロール速度の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１、５ 円筒状芯金 ２ ヒーター ３ 被覆層 ４ 定着ロール ６ 耐熱弾性体 ７ 加圧ロール ８ 用紙 ９ 未定着トナー １０ 塗布装置 １１ オイル １２ ブレード １３ ウェブ １４ 制御膜 １５ オイルロール １６、１７ 制御ロール １８ 塗布ロール １９ クリーニングブレード ２０ シリコーンスポンジ ２１ シリコーンゴム ２２ 金属ロールコア ２３ ＨＴＶシリコーンゴムの下地層２３ ２４ シリコーンＲＴＶゴムのトップコート層 ２５ ハロゲンランプ ２６、２８ 温度センサー ２７ テフロンコーティング ２９ オイルパン ３０ オイル含浸ウイック ３１ モーター ３２ 剥離爪 ４１、４２ アルミニウム円筒

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定着ロールの表面に離型剤を塗布する塗
   布ロールと該塗布ロールに供給する離型剤の量を制御す
   る制御ロールを有する加熱ロール型定着装置の離型剤塗
   布装置において、 前記制御ロールが一対の硬いロールで、かつ相互に略等
   速度で圧接回転するように構成されていることを特徴と
   する離型剤塗布装置。