JPH08335004A

JPH08335004A - 定着装置

Info

Publication number: JPH08335004A
Application number: JP16148895A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Uneme; 和彦采女; Kazuo Yasuda; 和夫安田; Hirochika Furuya; 博規古屋
Original assignee: Konica Minolta Inc; Zenith KK
Current assignee: Konica Minolta Inc; Zenith KK
Priority date: 1995-06-05
Filing date: 1995-06-05
Publication date: 1996-12-17

Abstract

(57)【要約】【目的】低粘度のオイルを使い、均一に塗布するととも
に、少量で安定塗布が可能で、かつプリント数が増加す
る。【構成】記録媒体Ｐにトナー画像を定着させる定着ロー
ラ５０と、この定着ローラ５０にオイルを塗布する塗布
ローラ５１とを備え、この塗布ローラ５１は、中空パイ
プ６０内に無機又は有機微粒子の粉体６２を封入してオ
イル６３を保持し、オイル吐出孔６４からしみ出させ塗
布する定着装置１３において、オイルは、粘度５００ｃ
ｓ以下、表面張力２０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下であり、中空
パイプ６０は、オイル吐出孔の直径を２〜５ｍｍ、個数
を１０〜２０個／中空パイプの円筒部表面積に設定した
中空パイプ６０のオイル吐出孔６４を２〜５ｍｍ、個数
１０〜２０個／中空パイプ６０の円筒部表面積に設定し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、定着装置に関し、更
に詳しくは画像形成装置等に用いられる定着装置の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置等で用いられる定着装置と
しては、記録媒体にトナー画像を定着させる定着ローラ
と、この定着ローラにオイルを塗布する塗布ローラとを
有するものがある。

【０００３】定着ローラにオイルを塗布するオイル塗布
方式は大別して２通りに分けられる。ローラまたはパッ
ド等にオイルを含浸させ、経時的にしみ出させ、定着ロ
ーラのローラ表面に塗るものがある。また、例えばフル
カラーＰＰＣ等の画像形成装置で、再び使われ始めてい
るオイル供給機構を持つものがあり、このものは量的に
多量に塗布する。

【０００４】また、電子写真装置の定着装置としては、
近年トナーの改良が進み、トナーの分子量設計、ワック
スの内添加等で、オイルレス化が進んでいる。しかし、
この場合でも、機械の初期使用時や記録媒体の先端にベ
タ黒、トナー付着量の多いものがあるときなどは、定着
ローラとの離型性が悪く、巻きつきなどのジャムが起
き、信頼性の低下の原因であった。そのため、発泡ロー
ラにシリコンオイルを含浸させたローラを定着ローラに
押圧し、シリコンオイルを微量に塗布し、定着ローラの
離型性を上げるものなどが提案されている。

【０００５】また、近年、画像の高画質化が進み、定着
部分での画像の劣化が問題視されている。定着ローラに
使われているローラは、高耐久、離型性を考慮して、表
面張力の低いフッ素樹脂を中空のアルミニウムで形成さ
れたパイプにコートしたものが多い。また、このパイプ
中にハロゲンランプを入れ、熱伝達を行う。この場合、
熱伝達を行う定着ローラが剛体のため、微小な凸凹等へ
の熱伝達が不均一なため、定着後の表面が凸凹し、場合
によっては、微小にオフセットしているなど、画質とし
て品位に欠ける点が指摘されている。そのため、定着ロ
ーラの材料として、弾性層を有するゴムローラの採用も
多くなっている。この場合も、オイル塗布は、行われて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】また、フルカラー電子
写真装置などでは、画像の濃度アップ、光沢度アップ等
が重要な画質因子であり、定着の占めるウエイトが大き
くなっている。光沢をアップすることは、画像濃度をア
ップさせることであり、このために、トナーとしては、
粘弾性特性でシャープメルトと呼ばれるゴム弾性領域の
少ないものが使われる。このトナーを用いることで、定
着後のトナーを平滑に成形することができ、上記因子を
満たすことが可能になる。

【０００７】ただし、この場合、このトナーを用いる
と、定着状態では、弾性成分をなくし、液体状態にな
り、定着ローラが濡れ易くなる。この状態では、記録媒
体も巻きついたり、トナー像がオフセットしたりで、満
足なコピーは不可能であった。そのため、大掛かりなオ
イル供給装置を設け、定着ローラの表面に均一にオイル
を塗布することで、離型性を向上させていた。しかし、
オイルを均一に塗布することは、意外と難しく、離型性
の高い濡れにくいものに、オイルを塗るには、工夫が必
要になる。上記、フルカラー定着装置の場合は、定着ロ
ーラとして、シリコンゴムローラを用い、そこにシリコ
ンオイルを塗布することで、改良している。これは、定
着ローラとオイルが化学的に同じ構成のため、親和性が
よいことに起因していると考えられる。また、定着ロー
ラの表層の材料とオイルのマッチングを行う場合があ
る。一般的には、定着ローラ素材の臨界表面張力以下の
表面エネルギー（張力）を持つ素材を選択することが、
有効である。

【０００８】このため、この出願人は、先に塗布ローラ
の中空パイプにオイルを含浸させた粉体を充填し、中空
パイプのオイル吐出孔からオイルをローラ表面に供給す
るように、濡れ易い素材のオイルを用い、しかも、均一
な塗布が可能で、量的に少量でよい定着装置を提供し
た。

【０００９】ところで、オイルを中空パイプに入れる量
も限られ、従来のオイル塗布量では、中空パイプのサイ
ズによっても異なるが、例えば１００００〜２００００
枚のプリントで途中交換が必要である。ユーザがオイル
を充填した中空パイプの交換を行なっているが、ユーザ
の負担が大きい。また、オイル塗布量自体が不安定であ
り、放置後と連続プリント中でのオイル塗布量の差異、
バージンと使い込みとの差異も大きかった。

【００１０】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
ので、低粘度のオイルを使い、均一に塗布するととも
に、少量で安定塗布が可能で、かつプリント数が増加す
る定着装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し、かつ
目的を達成するために、請求項１記載の発明は、記録媒
体にトナー画像を定着させる定着ローラと、この定着ロ
ーラにオイルを塗布する塗布ローラとを備え、この塗布
ローラは、中空パイプ内に無機又は有機微粒子の粉体を
封入してオイルを保持し、オイル吐出孔からしみ出させ
塗布する定着装置において、前記オイルは、粘度５００
ｃｓ以下、表面張力２０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下であり、前
記中空パイプは、オイル吐出孔の直径を２〜５ｍｍ、個
数を１０〜２０個／中空パイプの円筒部表面積に設定し
たことを特徴としている。

【００１２】請求項２記載の発明の定着装置は、中空パ
イプの外側に、オイル塗布量を制御するための不織布を
厚み０．１〜０．７ｍｍの範囲で設けたことを特徴とし
ている。

【００１３】

【作用】請求項１記載の発明では、オイルが、粘度５０
０ｃｓ以下、表面張力２０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下であり、
中空パイプ内に無機又は有機微粒子の粉体を封入してオ
イルを保持し、オイル吐出孔からしみ出させ、塗布ロー
ラにオイルの均一な塗布が可能で、量的に少量でよく、
ベタ黒の巻きつきに対しても、均一な塗布が可能で、信
頼性の大幅なアップが可能である。

【００１４】また、中空パイプはオイル吐出孔の直径が
２〜５ｍｍ、個数が１０〜２０個／中空パイプの円筒部
表面積に設定され、オイル吐出孔を大きくし、空気流入
を円滑にしてオイルを安定塗布する。

【００１５】請求項２記載の発明では、中空パイプの外
側に不織布を厚み０．１〜０．７ｍｍの範囲に設けてオ
イル塗布量を制御し、オイルの制御層を薄くして最適化
する。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の定着装置の実施例を説明す
るが、この発明は、この実施例に限定されるものではな
い。図１は定着装置を備える画像形成装置の概略構成
図、図２は定着装置の構成図である。

【００１７】この実施例では画像形成装置として複写装
置１を示し、この複写装置１には画像形成部２と、給紙
部３と、搬送路４とが備えられている。画像形成部２に
は、像担持体としての感光体ドラム５が配置され、感光
体ドラム５には帯電用電極６により一様の帯電が付与さ
れ、原稿露光手段７により画像情報を感光体ドラム５の
周面に照射し、静電潜像を形成する。静電潜像は現像部
８により現像され、トナー像を形成する。

【００１８】給紙部３から送り出し機構９により転写
紙、ＯＨＰシート等の記録媒体Ｐを搬送路４に送り出
し、記録媒体Ｐは搬送路４に設けた待機部１０で一旦停
止する。そして、感光体ドラム５の回転に同期して待機
部１０の搬送ローラ１１を駆動し、記録媒体Ｐを転写部
１２に送り込みトナー像を転写する。その後、感光体ド
ラム５から記録媒体Ｐを分離し、次工程の定着装置１３
に搬送する。また、感光体ドラム５の周囲には、クリー
ニング部１４が配設され、転写後の感光体ドラム５の表
面を清掃し、次の像形成のために再度帯電用電極６で帯
電する。

【００１９】定着装置１３で加熱、加圧された記録媒体
Ｐはトナー像を定着する。定着装置１３には、定着ロー
ラ対５０、塗布ローラ５１、ガイド５２及び排出ローラ
対５３が備えられている。定着ローラ対５０は、下ロー
ラ５０ａ、これと対をなす上ローラ５０ｂから構成さ
れ、これら下ローラ５０ａ及び上ローラ５０ｂはそれぞ
れ図に示す矢印の向きに回転する。

【００２０】下ローラ５０ａは、図２（ａ）に示すよう
に、素管５０ａ１に、シリコンゴム層５０ａ２、樹脂層
５０ａ３を順に積層して構成される。樹脂層５０ａ３
は、ＰＦＡまたはＰＴＦＥ樹脂で構成される。また、下
ローラ５０ａは、図２（ｂ）に示すように、素管５０ａ
１に、シリコンゴム層５０ａ２を積層し、樹脂層の表面
層は設けなくても良い。

【００２１】上ローラ５０ｂは、図２（ａ）に示すよう
に、素管５０ｂ１に、シリコンゴム層５０ｂ２、樹脂層
５０ｂ３を積層して構成され、素管５０ｂ１の内部にヒ
ータ５４が配置され、その表面を例えば２００℃近辺ま
で加熱するようになっている。

【００２２】また、上ローラ５０ｂは、図２（ｃ）に示
すように、素管５０ｂ１に、樹脂層５０ｂ３を積層し
て、シリコンゴム層は設けなくても良い。樹脂層５０ｂ
３は、同様に、ＰＦＡまたはＰＴＦＥ樹脂で構成され
る。このように樹脂層５０ａ３，５０ｂ３は、トナー画
像と当接する側に設ければよいが、両側に設けてもよ
い。

【００２３】定着ローラ対５０の間を転写紙、ＯＨＰシ
ート、封筒通紙等の記録媒体Ｐが通過し、記録媒体Ｐ上
に形成されたトナー画像を加熱定着させる。上ローラ５
０ｂの表面にオイルを塗布する手段としての塗布ローラ
５１が配置され、塗布ローラ５１はオイルを上ローラ５
０ｂの表面に均一に塗布する。定着ローラ対５０から排
出されてくる記録媒体Ｐはガイド５２により排出ローラ
対５３に導かれ、排出ローラ対５３により画像が定着さ
れた記録媒体Ｐを排出する。

【００２４】次に、塗布ローラの構成について説明す
る。図３は塗布ローラの断面図、図４は塗布ローラの斜
視図である。塗布ローラ５１は、中空パイプ６０を有
し、この中空パイプ６０は、例えばアルミニウムで形成
されている。中空パイプ６０の両側には軸部６１が設け
られ、この軸部６１で上ローラ５０ｂに接触して回動可
能に配置される。中空パイプ６０にはオイル６３を含浸
させた無機又は有機微粒子の粉体６２が充填されてい
る。無機又は有機微粒子の粉体は、耐熱温度１１００℃
以上のものが用いられ、オイルの塗布が熱影響を受ける
ことを軽減している。

【００２５】耐熱性微粒子の粉体として、例えば釧路石炭乾留株式会社製「シリカバルーン」溶解温度・・・１，２００℃ を加熱発泡させて作る。低粘度オイルとの混合により見
かけの粘度を高くする効果があり、中空パイプ６０内へ
のオイル保持に有効である。

【００２６】中空パイプ６０にはオイル吐出孔６４が複
数個形成され、オイル６３がオイル吐出孔６４から外部
に吐出可能になっている。中空パイプ６０のオイル吐出
孔６４は直径が２〜５ｍｍ、個数が１０〜２０個／中空
パイプ６０の円筒部表面積に設定され、オイル吐出孔６
４を大きくし、空気流入を円滑にしてオイルを安定塗布
するようになっている。オイル吐出孔６４が直径２ｍｍ
が下限であり、一方直径５ｍｍが上限であり、オイルの
塗布量が少なくなく、かつ多くなり過ぎることがないよ
うに設定される。また、個数が１０個／中空パイプ６０
の円筒部表面積が下限で有り、一方に個数が２０個／中
空パイプ６０の円筒部表面積が上限であり、同様にオイ
ルの塗布量が少なくなく、かつ多くなり過ぎることがな
いように設定される。

【００２７】中空パイプ６０の外周にはオイル拡散紙を
巻いて拡散層６５が設けられ、オイル拡散紙には、例え
ばＭＸＴ６０１コーネックス不織布が用いられ、耐熱ア
ラミド６０％、ポリエステル４０％で構成される。この
拡散層６５の外周には不織布を巻いて制御層６６が設け
られ、さらに制御層６６の外周にノーメックスフェルト
を巻き、さらにノーメックスフェルトの外周に超極細繊
維不織布を巻いて表面層６７が設けられている。不織布
を巻いて制御層６６が構成され、中空パイプの外側に不
織布が厚み０．１〜０．７ｍｍの範囲で設けられてお
り、オイル塗布量を制御し、オイルの制御層６６を薄く
して最適化するようにしている。不織布の厚みの下限が
０．１ｍｍであり、薄くなるとオイル塗布量の制御が劣
り、一方の不織布の厚みの上限が０．７ｍｍであり、オ
イル塗布量の制御の効果があるが、オイルの制御層６６
が厚くなり過ぎることから限定される。

【００２８】オイル６３には、表面張力２０ｄｙｎｅ／
ｃｍ以下、粘度５００ｃｓ以下のパーフルオロ基を持つ
シリコンオイルを用いている。

【００２９】このように、塗布ローラ５１の中空パイプ
６０に、オイル６３を含浸させた粉体６２を充填してお
り、中空パイプ６０のオイル吐出孔６４からオイル６３
が吐出する。オイル６３を粉体６２に含浸させること
で、オイル６３が粉体６２に吸着し、低粘度のしみだし
やすいオイル６３を保持することができ、均一な塗布が
可能で、量的に少量でよく、ベタ黒の巻き付きに対して
も巻き付きを防止でき、信頼性の大幅なアップが可能で
ある。

【００３０】このように構成された定着装置１３の動作
を説明すれば、以下のとおりである。定着ローラ対５０
は定着ローラ駆動手段７０によって駆動され、塗布ロー
ラ５１は塗布ローラ駆動手段７１によって駆動され、定
着ローラ駆動手段７０及び塗布ローラ駆動手段７１は制
御手段７２によりそれぞれ独立して駆動される。定着ロ
ーラ対５０に挟まれた記録媒体Ｐは、この定着ローラ対
５０を通過する間にトナー画像が例えば２００℃近辺で
熱融着されて記録媒体Ｐ上に定着する。

【００３１】定着ローラ対５０によるこのような定着動
作において、塗布ローラ５１からは粉体に含浸されたオ
イル、例えばシリコンオイルが上ローラ５０ｂに供給さ
れている。このシリコンオイルは、上ローラ５０ｂの樹
脂層５０ｂ３に対して親和性が高いので、上ローラ５０
ｂの表面に均一にくまなく塗布され、定着ローラ対５０
から記録媒体Ｐが排出される時の剥離性が極めてよくな
る。

【００３２】即ち、オイルにフルオロシリコンオイルを
使用し、塗布ローラ駆動手段７１を制御し塗布ローラ５
１の回転速度を可変にし、オイル塗布量を１．４×１０
^-6 ｃｃ／ｃｍ²以下に制御し必要に応じたオイル量を塗
布する。

【００３３】次に、オイルの表面張力２０ｄｙｎｅ／ｃ
ｍ以下で、粘度５００ｃｓ以下に設定した実施例につい
て説明すると、次のような効果がある。

【００３４】また、オイルは、表面張力２０ｄｙｎｅ／
ｃｍ以下、粘度５００ｃｓ以下のシリコーンオイルを用
いており、定着ローラの表面への転写紙巻き付き性とオ
イル特性を以下に説明する。

【００３５】オイル１：信越化学製ＫＦ９６（従来用
いられているオイル）表面張力・・・２１．１ｄｙｎｅ／ｃｍ粘度（２５℃）・・・３００ｃｓ画像面積率１００％

【００３６】

【表１】オイル２：表面張力・・・１７．６ｄｙｎｅ／ｃｍ粘度（２５℃）・・・３００ｃｓ画像面積率１００％

【００３７】

【表２】オイル３：表面張力・・・１８ｄｙｎｅ／ｃｍ粘度（２５℃）・・・１００００ｃｓ定着ローラー上でのオイルの広がりがオイル１よりも遅
いため、転写紙巻き付き性は劣る。

【００３８】従って、オイルの特性として表面張力・・・２０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下かつ、粘度（２５℃）・・・５００ｃｓ以下は、転写紙巻き付き性に対して、従来の信越化学製ＫＦ
９６も少ないオイル量で効果がある。

【００３９】また、中空パイプは、オイル吐出孔の直径
を２〜５ｍｍとする。オイル吐出孔の直径とオイル吐出
量の変動の関係を、図５に示す。

【００４０】オイル吐出量の変動は、安定後（飽和）吐
出量／初期吐出量がら求めることができる。中空パイプ
のオイルは、補充すると、オイル吐出量は図６に示すよ
うにして安定（飽和）する。

【００４１】オイル吐出孔の直径の下限は、２ｍｍであ
る。即ち、オイル吐出孔の直径が小さいほど変動が大き
い。これは、外部からの加熱により中空パイプ内外の気
圧差によって初期と、その他でオイルの吐出量に差が生
じているためである。オイル吐出孔が小さいほど内外の
空気流通が少ないため初期の気圧差が大きいことによる
オイルの押し出し量が多い。オイルの吐出の変動量とし
て、図５に示すように、７０％以上であれば安定してい
るとみなせるため、オイルの吐出孔の直径は、２ｍｍ以
上が適当である。

【００４２】オイル吐出孔の直径の上限は、５ｍｍであ
る。即ち、オイル保持部材である粉体とシリコンオイル
の混合材が中空パイプ内部に保存されている。オイル吐
出孔の直径が大きくなると、孔１個あたりの吐出量が増
加する。全体の量の設定は、孔径と孔数で決定するが、
径が大きすぎれば数が少なくなり、面積における吐出量
均一性が失われていく（全体量一定）。

【００４３】不均一性は、ＯＨＰシート上で目立ちやす
く、画像ムラとして観察される。オイル吐出孔の直径
は、５ｍｍが上限であり、オイル跡として画像ムラが目
立ち始める。

【００４４】また、オイル吐出孔の直径は、２〜５ｍｍ
であり、オイル吐出量は、１．４×１０^-6ｃｃ／ｃｍ²
以下、０．７×１０^-6ｃｃ／ｃｍ²以上であり、巻き付
き防止に必要なオイル吐出量は、０．７×１０^-6ｃｃ／
ｃｍ²であり、ＯＨＰシート画像のオイルムラを防止す
るオイル吐出量は、１．４×１０^-6ｃｃ／ｃｍ²であ
り、前記条件を満たすオイル吐出孔の個数として、１０
〜２０個／中空パイプの円筒部表面積に設定される。

【００４５】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１記載の
発明は、オイルが粘度５００ｃｓ以下、表面張力２０ｄ
ｙｎｅ／ｃｍ以下であり、中空パイプ内に無機又は有機
微粒子の粉体を封入してオイルを保持し、オイル吐出孔
からしみ出させるから、低粘度のオイルを使い、オイル
の均一な塗布が可能で、量的に少量でよく、ベタ黒の巻
きつきに対しても、均一な塗布が可能で、信頼性の大幅
なアップが可能である。

【００４６】また、中空パイプのオイル吐出孔の直径を
２〜５ｍｍ、個数を１０〜２０個／中空パイプの円筒部
表面積に設定したから、オイル吐出孔が大きくなり、し
かも空気流入を円滑にしてオイルを安定塗布することが
できる。

【００４７】請求項２記載の発明は、中空パイプの外側
に不織布を厚み０．１〜０．７ｍｍの範囲に設けたか
ら、オイル塗布量を制御し、しかもオイルの制御層を薄
くして最適化することができ、少量で安定塗布が可能
で、かつプリント数が増加する。

【図面の簡単な説明】

【図１】定着装置を備える画像形成装置の概略構成図で
ある。

【図２】定着装置の構成図である。

【図３】塗布ローラの断面図である。

【図４】塗布ローラの斜視図である。

【図５】オイル吐出孔の直径とオイル吐出量の変動の関
係を示す図である。

【図６】中空パイプのオイルの安定（飽和）を示す図で
ある。

【符号の説明】

１３定着装置５０定着ローラ対５１塗布ローラ６０中空パイプ６２粉体６３オイル６４オイル吐出孔Ｐ記録媒体

フロントページの続き (72)発明者古屋博規栃木県黒磯市下厚崎226−20 株式会社ゼニス内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録媒体にトナー画像を定着させる定着ロ
ーラと、この定着ローラにオイルを塗布する塗布ローラ
とを備え、この塗布ローラは、中空パイプ内に無機又は
有機微粒子の粉体を封入してオイルを保持し、オイル吐
出孔からしみ出させ塗布する定着装置において、前記オ
イルは、粘度５００ｃｓ以下、表面張力２０ｄｙｎｅ／
ｃｍ以下であり、前記中空パイプは、オイル吐出孔の直
径を２〜５ｍｍ、個数を１０〜２０個／中空パイプの円
筒部表面積に設定したことを特徴とする定着装置。
【請求項２】前記中空パイプの外側に、オイルの塗布量
を制御するための不織布を厚み０．１〜０．７ｍｍの範
囲で設けたことを特徴とする請求項１に記載の定着装
置。