JPH1091024A - 定着用加熱部材、及び加熱定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ニップ部のシワ跡の発生のない定着用加熱部
材及びニップシワ発生に起因する画像乱れのない信頼性
の高い加熱定着装置を提供する。 【解決手段】 少なくとも耐熱性基材１１と厚みが５０
０μｍ以上のシリコーンゴム弾性体１２とフッ素ゴムと
フッ素樹脂との混合物からなる中間層１３とさらにフッ
素樹脂トナー離型層１４とが順次積層されている定着用
加熱部材において、該中間層がフッ素ゴムとフッ素樹脂
を５０：５０から２０：８０の重量比で混合した混合物
であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複写機、ＬＢＰ等の
電子写真画像形成装置の定着用加熱部材、及び加熱定着
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真画像形成装置の加熱定着装置の
定着用ローラとしては、定着性、耐久性、トナー担持体
の搬送性の向上、さらに低実効硬度実現による定着画像
の鮮明性の改善を目的として、従来、特開昭６１−１２
８２７４、特公平３−１５１８７に記載されているよう
に芯金／シリコーンゴム弾性体／フッ素ゴムとフッ素樹
脂の混合層／フッ素樹脂層からなる構成の定着用ローラ
が提案されている。

【０００３】しかしながら、上記従来構成で、特にシリ
コーンゴム弾性層が厚く、表面の変形を大きくして使用
される定着用加熱部材においては「ニップシワ」が発生
する場合がある。ここで言う「ニップシワ」とは定着部
材と加圧部材を加熱後加圧状態のまま冷却放置すると発
生するニップ部のシワ跡のことを言う。加熱使用時に、
シリコーンゴム弾性層の熱膨張に伴って引伸された表層
及び中間層が、ニップ部において、冷却時のシリコーン
ゴム弾性層の収縮に追従できず、その結果ローラ軸方向
のシワとして跡が残ってしまうものである。

【０００４】低速機用の加熱定着器では、一般にニップ
巾が２〜３ｍｍと小さく、したがって定着用部材のニッ
プ部での変形も小さく、「ニップシワ」が発生しても軽
微であり、また再加熱時に、シリコーンゴム層の熱膨張
によってシワは消滅し、定着画像上問題は発生しにく
い。

【０００５】しかしながら、定着プロセススピードアッ
プに伴う定着加熱時間確保のためにニップ巾の増加が要
求される定着器においては、ニップシワが顕著なものと
なり、定着画像上での問題が発生する。つまり、シリコ
ーンゴム層が５０μｍ以上で、ニップ巾が５ｍｍを超え
て使用される定着用加熱部材は、表面温度も高く、ニッ
プ部で表層、中間層、シリコーンゴム弾性層それぞれの
変形量が大きく「ニップシワ」が顕著に発生する。

【０００６】また、再使用時に加熱されてもシワは急に
は回復されず、したがって、ベタ黒画像は「ニップシ
ワ」部で周期的な画像乱れが発生する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本出願に係る第１の発
明の目的は、少なくとも耐熱性基材と厚みが５０μｍ以
上のシリコーンゴム弾性層と、フッ素ゴムとフッ素樹脂
の混合物からなる中間層と、さらにフッ素樹脂トナー離
型層が順次積層されている定着用加熱部材において、加
熱使用後、加圧状態のまま冷却放置すると発生するニッ
プ部のシワ跡（ニップシワ）のない定着用加熱部材を提
供するものである。

【０００８】本願に係る第２の発明の目的は、５ｍｍ以
上のニップ巾を必要とする加熱定着装置において、定着
用加熱部材のニップシワに起因する画像乱れのない信頼
性の高い加熱定着装置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の目的は以下の手段
によって達成される。

【００１０】すなわち、本発明は電子写真画像形成装置
の定着用加熱部材であって、少なくとも、耐熱性基材
と、厚みが５００μｍ以上のシリコーンゴム弾性体と、
フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物からなる中間層と、さ
らにフッ素樹脂トナー離型層が、順次積層されている定
着用加熱部材において、該中間層が、フッ素ゴムとフッ
素樹脂を５０：５０から２０：８０の重量比で混合した
混合物であることを特徴とする定着用加熱部材を提案す
るものであり、前記中間層の厚みが、２５μｍ以上であ
ることを含む。

【００１１】また本発明は、電子写真画像形成装置の加
熱定着装置であって、定着用部材が担持体上のトナー像
と接する定着部材と、この定着部材との間に５ｍｍ以上
のニップを形成するように圧接してなる加圧部材からな
る加熱定着装置の該定着部材と該加圧部材のうち、定着
用加熱部材が前記の定着用加熱部材であることを特徴と
する加熱定着装置を提案するものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の加熱定着用部材の
１例を示す断面図であり、本発明の加熱定着用部材は、
図１に示すように少なくとも耐熱性基材１１と厚みが５
００μｍ以上５ｍｍ以下のシリコーンゴム弾性体１２と
フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物からなる中間層１３と
フッ素樹脂トナー離型層１４とからなり、中間層１３は
フッ素ゴムとフッ素樹脂を５０：５０から２０：８０の
重量比で混合した混合物からなるものである。

【００１３】中間層のフッ素樹脂の配合比は、中間層の
剛性に関与するものであり、この剛性によってニップシ
ワを防止するものである。フッ素ゴムとフッ素樹脂の重
量比が５０：５０に満たないフッ素樹脂の配合量のとき
は充分な剛性が保てず、ニップシワの発生原因となる。

【００１４】また、配合量が多すぎると、フッ素ゴムと
の均一混合分散が困難となるために、中間層のゴム性が
損なわれ、ニップ部の大変形に対する復元力に悪影響を
及ぼす。

【００１５】したがって、フッ素ゴムとフッ素樹脂の重
量混合比は５０：５０〜２０：８０であることが必要で
ある。

【００１６】中間層のフッ素樹脂は、フッ素樹脂トナー
離型層との接着にも関与するものであり、離型層のフッ
素樹脂の融点と同等か、それ以下のものが接着性に富ん
でいる。加工性、使用時の耐熱性を考慮するとＦＥＰが
最適である。

【００１７】中間層の厚みは２５μｍ〜１００μｍが好
ましい。２５μｍ以下では充分な剛性が期待できず、１
００μｍを超える場合は定着用部材の実効硬度があが
り、適切でない。

【００１８】耐熱性基材は本発明の定着用加熱部材の形
状を決めるものであり、鉄、ＳＵＳ、アルミ合金等の金
属製あるいはポリイミド樹脂等耐熱樹脂製のパイプ状、
あるいはベルト状のものが挙げられる。

【００１９】パイプ状のものは、中にハロゲンヒーター
等熱源を設けてローラ加熱方式の加熱定着／加圧ローラ
として、またベルト状のものはベルト定着方式の定着ベ
ルトに用いられる。

【００２０】シリコーンゴム弾性層のシリコーンゴムと
してはゴム硬度が５°〜３０°で、フッ素樹脂によるト
ナー離型層を形成するための焼成に耐え得る耐熱性の高
いものでなければならない。鮮明な定着画像を得るには
３０°以下が好ましいが５°以下のものは機械的強度が
劣る。また、定着用加熱部材では、熱の応答を高める必
要があり、シリコーンゴムの熱伝導度は０．６×１０^-3
ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上が望ましく、厚みは３ｍ
ｍ以下が好ましい。シリコーンゴムのＣ−Ｓｅｔが２０
％を超えるものは、ニップ部の変形回復が充分でなく適
さない。

【００２１】シリコーンゴム層と、中間層の間には公知
のプライマー処理によって接着力を高めてもよい。

【００２２】トナー離型層のフッ素樹脂はＰＴＦＥ，Ｐ
ＦＡ，ＦＥＰ及びこれらの混合物が挙げられる。またそ
の厚みは使用時の摩耗、実効硬度の上昇を考慮して５〜
５０μｍがよい。

【００２３】次に本発明の第２発明は、ニップ巾が５ｍ
ｍ必要とされる加熱定着装置において、定着用加熱部材
に、前記の第１の発明の定着用加熱部材が具備されてな
るものである。

【００２４】加熱定着装置には、ローラ加熱方式のも
の、ベルト定着方式のものが挙げられ、それぞれ第１の
発明の加熱定着／加圧ローラ、定着ベルトが配設され
る。

【００２５】加熱方法としては、定着用加熱部材の内部
にはハロゲンヒータ等熱源を設けて加熱する手段、内部
にセラミックヒータを接触させて加熱する手段、あるい
は交番磁場注入による直接加熱の手段が挙げられる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。

【００２７】実施例１ 本発明のローラ加熱方式の加熱定着装置に用いる定着用
加熱ローラの実施例を説明する。図１に概略断面図を示
した。

【００２８】アルミ製パイプ状芯金からなる耐熱性基材
１１に厚み２ｍｍのシリコーンゴム層１２を一般的な方
法で成型固着し、外径４０ｍｍのシリコーンゴムローラ
を得た。

【００２９】用いたシリコーンゴムは硬度２５°、熱伝
導度１．５×１０^-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃であり、
Ｃｓｅｔは１０％であった。

【００３０】続いて、該シリコーンゴムローラに中間層
１３を下記要領で積層した。予めプライマー処理を施し
たシリコーンゴムローラ上に、フッ素ゴムとフッ素樹脂
を混合した混合物塗料をスプレー塗布し、風乾後２００
℃の温風循環炉で３０分間加熱硬化させた。膜厚は４０
μｍである。このときフッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物
塗料はフッ素ゴム水性塗料ダイエルＧＬ２５２（ダイキ
ン工業社製）と、ネオフロンＦＥＰディスバージョンＮ
ＤＩ（ダイキン工業社製）を、フッ素ゴムとフッ素樹脂
の混合比が４０：６０になるように配合し、充分に混合
分散したものを用いた。

【００３１】さらに、ネオフロンＦＥＰディスバージョ
ンＮＤＩ（ダイキン工業社製）をスプレー塗布、風乾後
３１０℃の温風循環炉で３０分間加熱を行いトナー離型
層１４を積層した。ＦＥＰの膜厚は２５μｍである。

【００３２】実施例２ 本発明のローラ加熱方式の加熱定着装置について説明す
る。

【００３３】図２に概略断面図を示す。

【００３４】定着用部材として定着ローラ２１と、加圧
ローラ２２とを有しており、上記定着ローラ２１の表面
には、クリーニング手段２３が配設されている。

【００３５】上記定着ローラ２１には実施例１の定着用
加熱ローラが用いられ、加圧ローラ２２には、シリコー
ンゴム厚が１ｍｍである実施例１と同様のローラが用い
られている。

【００３６】定着ローラ２１、加圧ローラ２２の芯金内
には発熱体としてハロゲンヒータ２４，２５が配置さ
れ、定着ローラ２１の温度をこれに当接したサーミスタ
２６で検知してハロゲンヒータ２４，２５をオンオフ制
御し、定着ローラ２１の温度を一定に維持するようにな
っている。

【００３７】また上記定着ローラ２１と加圧ローラ２２
は駆動装置（図示せず）によって矢印ｂ方向に回転駆動
され、搬送装置（図示せず）によって矢印ａ方向に搬送
される紙、フィルム等の記録材Ｐを両ローラで挟圧しな
がらニップ部Ｎを通過させ、その結果上記記録材Ｐ上の
未定着トナー像Ｔは、両ローラの熱と圧力によって上記
記録材Ｐ上に定着される。

【００３８】クリーニング手段２３は離型剤として１万
ＣＳのシリコーンオイルが含浸された不織布が定着ロー
ラ２１周面に常時当接されており、不織布を順次巻き上
げることにより、定着ローラ２１周面に付着したトナー
残渣を除去すると同時に、離型剤を適当に供給するよう
になっている。該ローラ加熱方式の加熱定着装置の定着
条件を下記に設定し、定着試験を行った。

【００３９】 プロセススピード： １１２ｍｍ／ｓｅｃ ローラ間荷重 ： ６０ｋｇｆ 定着温度 ： １８０℃ このときニップ巾は６．５ｍｍであった。

【００４０】所定のパターンの未定着画像ののったＡ４
サイズ紙を１０００枚連続通紙後、装置を充分に放置冷
却し、再びベタ黒画像の加熱定着を行ったところ、ロー
ラのニップシワに起因する画像乱れは生じなかった。

【００４１】［比較例１］一方、中間層を実施例１と同
じ要領で、フッ素ゴムとフッ素樹脂の重量比が６０：４
０に調合した塗料を用いて１５μｍ厚みで仕上げた以
外、実施例１と同様の定着ローラ、加圧ローラを上記加
熱定着装置に組み込み、同様のテストを行ったところ、
ベタ黒定着画像にニップシワに起因する周期的な跡が認
められた。さらに温調したまま１０分間の空回転を行い
ローラを充分に加熱したが、ニップシワは完全に消失せ
ず、ベタ黒定着画像の乱れは残った。

【００４２】実施例３ 次に本発明のベルト定着方式の加熱定着装置に用いる定
着ベルトの実施例を説明する。図３に概略断面図を示し
た。

【００４３】外径４０ｍｍ厚み５０μｍのＮｉ電鋳製ベ
ルト３１に、厚み１ｍｍになるようシリコーンゴム層３
２を固着積層した。

【００４４】用いたシリコーンゴムは硬度１４°、熱伝
導度１．０×１０^-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃でありＣ
ｓｅｔは８％であった。

【００４５】次に実施例１と同様の手順において、フッ
素ゴムとフッ素樹脂の混合物を厚み４５μｍで形成し、
中間層３３を積層した。ただしフッ素ゴムとフッ素樹脂
の重量比は４５：５５となるように調合したものを用い
た。

【００４６】さらに実施例１と同様にして離型層３４と
して膜厚２５μｍのＦＥＰ膜を積層した。

【００４７】実施例４ 本発明のベルト定着方式の加熱定着装置について説明す
る。

【００４８】図４に概略断面図を示す。

【００４９】定着用部材として定着ベルト４１、加圧ロ
ーラ４２とを有している。４３は支持体４４に固定支持
された加熱体（セラミックヒータ）であり、この加熱体
４３に定着ベルト４１を加圧ローラ４２で圧接密着させ
て、加熱摺動回転させる。加圧ローラ４２は駆動装置
（図示せず）によって矢印ｂ方向に回転される。定着ベ
ルト４１を挟んで加熱体４３と加圧ローラ４２とで形成
されるニップ部Ｎの定着ベルト４１と加圧ローラ４２と
の間に、未定着トナーＴののった記録材Ｐを搬送装置
（図示せず）によって矢印ａ方向から導入して熱と圧力
によって定着させる。ニップ部Ｎを通った記録材Ｐは定
着ベルト４１の面から分離されて搬送される。定着ベル
ト４１の表面温度制御は、加熱体４３に具備されたサー
ミスタ等の検温素子（図示せず）により、加熱体４３の
検知温度が一定になるよう通電が制御されることにより
行う。

【００５０】上記定着ベルト４１には実施例３の定着ベ
ルトが用いられている。加圧ローラ４２は鉄製棒状芯金
に硬度が８°のシリコーンゴムが３ｍｍ厚でのったシリ
コーンゴムローラに厚み５０μｍのＰＦＡチューブを被
覆接着したものを用いた。加圧ローラ４２の外径は３０
ｍｍに仕上げてある。

【００５１】該ベルト定着方式の加熱定着装置の定着条
件を下記のように設定し、定着試験を行った。

【００５２】 プロセススピード ： １１７ｍｍ／ｓｅｃ ヒーター押し付け圧： ４０ｋｇｆ 定着温度 ： １９０℃ このときニップ巾は７．０ｍｍであった。

【００５３】所定のパターンの未定着画像ののったＡ４
サイズ紙を１０００枚連続通紙後、装置を充分に冷却放
置し、再びベタ黒画像の加熱定着を行ったが定着ベルト
のニップシワに起因する画像乱れは生じなかった。

【００５４】［比較例２］一方中間層を実施例３と同じ
要領で、フッ素ゴムとフッ素樹脂の重量比が５５：４５
に調合した塗料を用いて１０μｍ厚みで仕上げた以外実
施例３と同様の定着ベルトを、上記加熱定着装置に組み
込み、同様のテストを行ったところ、ベタ黒定着画像に
ニップシワに起因する周期的な跡が認められた。さら
に、温調したまま、１０分間に空回転を行い定着ベルト
を充分に加熱したが、ニップシワは完全には消失せず、
ベタ黒定着画像の乱れは残った。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子写真画像形成装置の定着用加熱部材であって、少な
くとも耐熱性基材と、厚みが５００μｍ以上のシリコー
ンゴム弾性体と、フッ素ゴムと、フッ素樹脂の混合物か
らなる中間層と、さらにフッ素樹脂トナー離型層が、順
次積層されている定着用加熱部材において、該中間層
が、フッ素ゴムとフッ素樹脂を５０：５０から２０：８
０の重量比で混合した混合物であるため、加熱使用後、
加圧状態のまま放置冷却すると発生するニップ部のシワ
跡（ニップシワ）の発生のない定着用加熱部材を提供し
得る。

【００５６】また５ｍｍ以上のニップ巾を必要とする加
熱定着装置において、定着用加熱部材が上記定着用加熱
部材であるため、ニップシワ発生に起因する画像乱れの
ない、信頼性の高い加熱定着装置を提供し得るものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着用加熱部材の一例を示す概略断面
図である。

【図２】本発明の加熱定着装置の一例を示す概略断面図
である。

【図３】本発明の定着用加熱部材の他の例を示す概略断
面図である。

【図４】本発明の加熱定着装置の他の例を示す概略断面
図である。

【符号の説明】

１１ 耐熱性基材 １２，３２ シリコーンゴム弾性体 １３，３３ 中間層 １４，３４ フッ素樹脂トナー離型層 ２１ 定着ローラ ２２，４２ 加圧ローラ ２３ クリーニング手段 ２４，２５ ハロゲンヒータ ２６ サーミスタ ３１ Ｎｉ電鋳製ベルト ４１ 定着ベルト ４３ 加熱体（セラミックヒータ） ４４ 支持体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畠山 英之 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子写真画像形成装置の定着用加熱部材
   であって、少なくとも、耐熱性基材と、厚みが５００μ
   ｍ以上のシリコーンゴム弾性体と、フッ素ゴムとフッ素
   樹脂の混合物からなる中間層と、さらにフッ素樹脂トナ
   ー離型層が、順次積層されている定着用加熱部材におい
   て、 該中間層が、フッ素ゴムとフッ素樹脂を５０：５０から
   ２０：８０の重量比で混合した混合物であることを特徴
   とする定着用加熱部材。
2. 【請求項２】 前記中間層の厚みが、２５μｍ以上であ
   る請求項１に記載の定着用加熱部材。
3. 【請求項３】 電子写真画像形成装置の加熱定着装置で
   あって、定着用部材が担持体上のトナー像と接する定着
   部材と、この定着部材との間に５ｍｍ以上のニップを形
   成するように圧接してなる加圧部材からなる加熱定着装
   置の該定着部材と該加圧部材のうち、定着用加熱部材が
   請求項１または２に記載の定着用加熱部材であることを
   特徴とする加熱定着装置。