JPS58208775A - トナ−像定着装置 - 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】 この発明は、トナー像定着装置に関する。

粉体トナーによるトナー像が形成された、シート状の記
録媒体を、定着ローラーと加圧ローラーとで挟圧搬送し
つつ、トナー像を紙等の記録媒体上に定着する定着方式
は、従来、電子写真装置等に関連して良く知られている
。定着ローラーは、トナー像を記録媒体に定着する際、
トナー像に接触する万のローラーでちゃ、加圧ローラー
は、上記定着の際、記録媒体の裏面に接触する。

トナー像の定着は、定着働加圧両ローラーによシトナー
像に加えられる圧力によるが、場合によって、圧力とと
もに熱が加えられることもある。

前者の定着方式を圧力定着方式、後者を加熱定着方式と
よぶことにする。

さて、このような定着方式における問題のひとつに、オ
フセット現象がある。このオフセット現象というのは、
トナー像の定着の際、トナーの一部もしくは全部が定着
ローラーに付着し、定着ローラーが１回転するとともに
、改めて記録媒体に定着されてしまう現象であって、以
下にのべる如きメカニズムで発生する。

すなわち、トナー像を記録媒体上に定着する際、トナー
像を構成するトナーの一部は、トナー像に接触する定着
ローラーの周面に付着する。このように付着したトナー
の一部は、定着ローラーの周面に固着し、あるいは、そ
の成分がローラー周面部内へ浸透していく。このような
固着物、浸透物は、定着が繰返されるに従って蓄積し、
定着の際の圧力、もしくは圧力と熱の作用により重合し
て、より強固な固着物となったり、あるいは定着ローラ
ーの周面物質と出合したりする。

このような付着物等は、トナーと同成分であるから、ト
ナーに対し、強い親和力をもつ。従って、トナー像が定
着されるとき、定着されたトナーは、記録媒体に固着す
るとともに、定着ローラーの固着物等にも付着しようと
する。従って、定着ローラー上の固着物等の蓄積量があ
２）程乳の量となると、定着されるトナー像が、記録媒
体と定着ローラーとの双方に対し、接着剤の如くに作用
し、かくして、前述のオフセット現象が生ずるにいたる
。

、ｔ７セツト現象発生のメカニスムは上記の如きもので
あるから、これを防止するには、定着ローラーにおける
固着物等の蓄積を防止することが必要である。

従来、この目的のために％定着ローラーの周面部を、ト
ナーの付着しにくい物質で構成するとともに、トナーの
付着しにくさを、さらに助長・するため、上記周面部に
離型液を供給したり、あるいは、さらに、ブレード等の
クリーニング手段を定着ローラー周面に圧接させて、付
着トナーの除去を行っていた。

しかし、上記離型液の作用は、定着ローラー周面に付着
したトナーと周面との間に浸透して、周面とトナーとの
付着力を弱めるというものであって、トナーの付着、蓄
積の防止上、必らずしも完全というものではなく、トナ
ー成分が定着ローラー周面内部に浸透してしまったり、
重合してしまった状態では、オフセット現象の防止は困
ρ−ＩＣである。また、クリーニング部拐を用いる場合
も、ローラー周面に、さすや摩耗を生じない程度の圧接
力であるため、クリーニング効果は十分ではなく、また
、定着ローラー周面内部へ浸透してしまったトナー成分
の除去には無力である。

このような、定着ローラー周面内部に浸透してしまった
トナー成分をも除去する方法としては、定７ｉｆｆロー
ラーを、芯金ローラーの周面に弾性体層を形成した構成
とし、加圧ローラーの周面部を、定着ローラー周面部よ
り硬い材質で形成し、定着部において両ローラーに作用
する剪断力によって、定着ローラーの周面を、わず７＋
−づつ摩耗させる方法が考えられる。

このようにすれば、定着ローラーの周面に付着したトナ
ーはもとより、上記周面内部に浸透したトナー成分も、
上記周面の摩耗によって徐々に除去できるので、オフセ
ット現象防止効果を向上させうることが期待される。

事実、実験によれば、上記方法により、オフセット現象
の有効な防止効果が確認された。

ところで、上記実験は、記録媒体上に形成されるトナー
像の、記録媒体に対する面積比が８％程度のものにつＡ
て行なわｎた。このような条件は、複写等の記録プロセ
スでは、一般的なものである。

し〃＼し、複写装置等の使用状況によっては、上記トナ
ー像の面積比が数ｌＯ％にもおよぶ状況が日常的である
ような場合もありうる。

そこで、上記トナー像の面積比が大きい場合や、トナー
像におけるトナ一層の層厚が大言い場合についても実験
を行ったところ、上記方法をもってしても、十分なオフ
セット現象防止効果を得ることは困難であった。

そこで、本発明の目的は、トナー像の、記録媒体に対す
る面積比が大きい場合や、上記トナー像における層厚が
大きいときにも、十分なオフセット現象防止効果のある
、トナー像定着装置の提供にある。

Ｕ下、本発明を説明する。

記録媒体に対するトナー像の面積比が大きい場合や、ト
ナー像のトナ一層厚が大きい場合とは、一般的にいって
、記録媒体上にトナーが多量にある状況である。

このような状況下にあって、上記の定着ローラ−周面を
１φ耗さぜる方法が何故有効に機能しないの刀・を調べ
た結果、これは、定着ローラーを摩耗ざぜるのに用いた
加圧ローラーの周面が平滑であるためであると判明した
。

すなわち、記録媒体上に多量のトナーがある×さには、
定着ローラーの周面上に付着残留するトナー量も増加す
る。従って、定石ローラーと加圧ローラーとが直接接触
するときにも、両者の接触部ブなわち定着部に、なお、
相当量のトナーが存在することになる。

すると、加圧ローラーの周面が平滑である場合、このよ
うなトナーが、両ローラー間にあって潤滑剤として作用
してしまい、これが、定着ローラー周面の摩耗効果を著
しく低めてしまうのである。

この場合、両ローラーの圧接力を十分に高くすると、」
二記トナーの存在にかかわらず、定着ローラー周面を有
効に摩耗させることができる。し′７Ｊ）し、このよう
に、両ローラーの圧接力を大さくすると、定眉時にトナ
ーに与えられるエネルギーは、定着に必要なエネルギー
より大きくなり、かえってオフセット現象を招来してし
まう。

そこで、本発明においては、この問題を、加圧ローラー
の周面に適当な表面あらさを与えることにより解決した
。

すなわち、本発明の特徴とするところをあげると、ｕ下
の３点となる。

すなわち、ボ１に、定着ローラーは芯金ローラーの周面
に弾性体層を形成して構成される。

第２に、加圧ローラーの周面は、定着ローラー周面より
硬い材質により、形成される。

第３に、加圧ローラーの周面には、１０μｍＲｚかいし
４００μｍ　Ｒｚの範囲内の表面あらさが付与される。

このような構成とすることにより、記録１．ｌ、を体上
のトナーが多量であるような状態を常態として定着を繰
返しても、オフセット現象を有効に防止することができ
る４゜ 図は、本発明によるトナー像定着装置の１９１Ｊを説明
図的に略本している。図中、符号１は定’４０−ラー、
符号２は加圧ローラー、符号Ｓは記録媒体、符号Ｔはト
ナー像を、それぞれ示す。

定着ローラー１は、芯金ローラー１１の周面に、弾性体
層１２を設けて構成される。芯金ローラー１１としては
、アルミニウム製、ステンレス製等、従来知られている
適宜のものを用いてよい。弾性体１Δ１２は、トナーの
付着しにぐい材料により、適当な弾性と硬さとをもたせ
て形成される。弾性体５層１２用の材料としては、ウレ
タンゴム、　ＥＰＤＭ等の弾性体、あるいは、その発泡
体等をあげることができるが、特に適した材料として、
シリコンゴム、フッ素化シリコンゴム、フッ素ゴムをあ
げることができる。

加圧ローラー２としては、銅、アルミニウム、ステンレ
ス等による金属ローラー、あるいは、非金属の硬質ロー
ラーの周面に、クロムやニッケルのメッキを施したもの
、あるいは、金属、非金属の硬質ローラーの周面に、テ
トラフルオロエチレンポリマー、高硬邸ンリコン樹脂の
被覆膜を設けたもの、あるいは、ポリフェニレンサルフ
ァイド、ナイロン、ＡＢＳ樹脂などのプラスチ、ツクに
より成型したものでも用いることができる。し１示の例
では、加圧ローラー２は硬質ローラーであるが、硬質ロ
ーラーに限らず、弾性ローラーをも、加圧ローラー２と
して用いることができる。

しかし、いず九にもせよ、加圧ローラー２は、その周面
部を、定着ローラー周面部より硬い材料で形成され、そ
の周面には１０μ＋ｎＲｚないし４００μｍＲｚの表面
あらをが付与される。

表面あらさがｌＯμｍＲｚより小でいと、記録媒体上の
トナーが多量である場合に、定着ローラー周面に、必要
な摩耗を与えることができないし、４００μｍＲｚより
大きい表面あらさでは、定着ローラー周面がさづつさ、
この傷のため、定着不全が生じてしまうのである。

定着ローラー１と加圧ローラー２とは、図示の如く、互
いに軸方向にわたって圧接しあい、それぞれ矢印方向へ
回画し、トナー像Ｔを形成された記録媒体Ｓを矢印方向
へ挟圧搬送しつつ、トナー像Ｔを記録媒体Ｓ上へ定着す
る。

加熱定着方式で定着を行なうのであれば、例えば芯金ロ
ーラー１１を中空として、芯金ローラーの内部にヒータ
ーを配備し、定着ローラー１を内部から加熱し、定着部
において、トナー像に圧力と熱とが加えられるようにす
るなどする。

加圧ローラー２は定着ローラー１とつ九まわりさせても
よく、あるいは、定着ローラーｌと別個に駆動して回転
さぞでもよい。もちろん、定着ローラー１の万を加圧ロ
ーラー２につれまわりさせてもよい。

Ｕ下、具体的な実施例に即して説明する。

〈実施例　１〉 ジメチルヒドロキシシリル末端ポリジメチルシロキサン
（２５℃における粗性１ｉ　５０００Ｃ８）　；　７０
部、トリメチルシリル末端ポリジメチルシロキサン（２
５℃における粗性度２０Ｃ８）　　　　　　；　３０部
、ポリエチルシリケート　　　　　　　　；　３部、ジ
プチルスズジラウレート；０５部、 炭酸カルシウム　　　　　　　　　　　；４５部、酸ｆ
ヒ鉄　　　　　　　　　　　　　　　；３部部、酸１ヒ
チタン　　　　　　　　　　　　　　；３０部、を組成
とするシリコンゴム加硫物を、直径３８龍の中空ステン
レス芯金ローラーの周面に、厚さ１．５詔の弾性体層と
して形成した。これを定着ローラーとした。

一万、直径５ＱＩｆｆｌｊｌｌのステンレス芯金ローラ
ーの周面に１０μｍの厚さで、テトラフルオロエチレン
ポリマーの層を設け、その表面に１００μｍＲｚの表面
あらさを与えて、これを加圧ローラーとした。

これらローラーを、接触圧２．ＯＫ９／ｃｎ！、　　ニ
ップ幅４．５１で圧接させ、ともに周速４５”／ｓｅｃ
で回動しうるようにした。なお、定着方式は加熱定着方
式とし、定着ローラーの内部にヒーターを設け、定着時
において、両ローラーの周面温度が１８０℃と　　　”
なるようにした。

また、現像用のトナーとしては、不飽和ポＩＪ　エステ
ル樹脂；　１００部、スチレン−（ｎ−プチルメタク！
Ｊ　Ｌ／　−）　）　樹脂；２部部、カーボンブラック
；４５部を混線粉砕したものを用いた。

上記の如き定着装置を電子写真装置に組み込み、画像面
積比４０％の原稿を用い、Ｂ４サイメの転写紙を記録媒
体として、連続複写を行ったが、複写枚数にして３万５
０００ないし４万枚まで、オフセット現象を防止するこ
とができた。又・離型液として、２５℃で粗性度２００
Ｃ８のジメチルシリコンオイルを用いたところ、９万〜
１０万枚まで、オフセット現象を防止することができた
。

複写画像の画質も、定着不全のない良好なものであった
。また、定着ローラーの周面は、使用時間の経過ととも
に、当初のつやを次ボに失ない、摩耗が徐々に行なわ几
ていることが目視で認められた。

比較のために、加圧ローラーの表面荒さを、２μｍＲｚ
および６００μｍＲｚとして上記と同様の実験を行った
。前者においては、複写枚数８０００〜１万枚でオフセ
ット現象が生じ、離型液を用いても、４万２０００ない
し５万枚でオフセット現象が生じた。

また後者にあっては、トナーイｚ；の定着不均一が生じ
％？ｐゆるコールドオフセット現象が発生した。

〈実、癩例　２〉 ケイ素原子１個あたり平均０．００６個のビニル基をＭ
するボリンメチルシロキサン（２５℃における粗性度５
０００Ｃ８）　　　　　　　　　　　　　；１００部、
煙霧質シリカ（表面積２００コ／９、トリメチルクロル
シラン処理）；３０部、 酸化セリウム　　　　　　　　　　　　；０４部、酸［
ヒ鉄　　　　　　　　　　　　　　　；１０部、ベンゾ
イルパーオキサイド　　　　　　；１２部、を組成とす
るシリコンゴム加硫物により、厚さ２鰭の弾性体層を、
直径３Ｂｔｎｍのステンレス芯金ローラーの周面に設け
、これを定着ローラーとした。

−万、直径５Ｑ１ｎｍのステンレスローラーの周面に、
平均１５μｍの厚みのフッ１ヒ黒鉛共析ニツケルメツキ
（フッ比黒鉛体積比２０％）を設け、４００μｍＲｚの
表面あ”らはを付与したものを加圧ローラーとした。

両ローラーを接触圧３．ｏＫ９／ｃｆＩ、−”ｙプ＠５
．５　ｖａｒｙで圧接させ４両ローラーの周速を５０ω
／ｓｅｃに設定した。定着方式は、圧力定着方式とした
。

トナーとしては、スチレン−（エチルメタクリレート）
樹脂；１００部、カーボンブラック；１５部を混線粉砕
したものを用いた。

実施例１と同様の実験を行ったが、離型液を用いること
なく３万１０００〜３万５ｏｏｏ枚までオフセット現象
を防止できた。離型液として、実施例１におけると同じ
ものを用いた」場合には、９万１０００〜９万４０００
枚までオフセット現象が生じなかった。

複写画像の画質も良好なものであり、定着ローラー周面
の摩耗も認められた。

比較のため、加圧ローラーの周面の表面荒さを、５μｍ
Ｒｚとして、実施例２の実験を行ったところ、離型液な
しで１万２０００〜１万５０００枚、離型液を用いても
４万〜４万４０００枚でオフセット現象が生じた。しか
し、この加圧ローラーの場合も、画像面積比を１２％と
した場合には、実施例２と同程度のオフセット現象防止
効果をイＯることがでさた。

〈実施例　３〉 直径３８フルの中空ステンレス芯金ローラーの周面ニ、
フッ素コム（商品名；テクノフロンＬＨＦ、　ＩＥＩ本
ゼオン（イ朱）製）の加硫物ｔこより、３ｍｍ厚の弾性
体層を設けて、これを定着ローラーとした。

−万、 メチルトリメトキシラン　　　　　　；　３０００　部
、Ｎ−β（アミノエテル〕−−アミノプロピルトリメト
キシシラン　　　　　　　　　；４５部部、−クロロプ
ロピルトリメトキシンラン ；１００部、 トリエトキシシラン　　　　　　　　；　　３００部、
ジブチルチンシアセテー）　　　　　　；５０部、の混
合物に、２０〜３０℃でモノクロル酢酸；３００部を加
え、さらに３０〜４０℃で水４００部を加えて、部分加
水分解物とした。この溶液を、直径５０′ｍｌのアルミ
ニウムローラーの周面に塗布し、１００℃の温度下で２
時間乾燥させて、厚さ１．５龍の高硬度シリコン樹脂膜
を形成し、その表面あらさをｌＯμｍＲｚとし、これを
加圧ローラーとした。

両ローラーを、接触圧３．０’９／ｃｔｌｌ、ニップ幅
５．５龍で接触させ、これらローラーの周速を４５”／
Ｓｅｃに設定した。定着方式は、加熱定着方式とし、定
着ローラー内部にヒーターを設け、定着時ｔ・ておける
両ローラー周面温度が１７０℃となるようにした。

トナーとしては、不飽和ポリエステル樹脂；１００部、
カーボンブラック；７部を混線粉砕したものを用いた。

実施例１と同様の実験を行ったところ、離型液を用いな
いで、２万８０００〜３万１０００枚までオフセット現
象を防止できた。離型液として、実施例１におけるのと
同一のものを用いた場合は、７万〜７万８０００枚まで
オフセット現象を防止できた。

複写画像の画質も良好なものであり、定着ローラーの周
面の摩耗も明らかに認められた。

比較のため、加圧ローラーの表面あらさを３μｍＲｚと
したものを用いて、同様の実験を行ったところ、離型液
なしで１万５０００〜１万６０００枚でオフセット現象
が生じ、離型液を用いても、４万１０００〜４万５ｏｏ
ｏ枚でオフセット現象がおきた。この状態で定着ローラ
ーの周面を調べたが、殆ど摩耗が生じていなかった。

じ上のように、本発明によれば、記録媒体上に多量のト
・ナーがある状態で、定着を繰返しても、オフセット現
象を有効に防止できる。さらに、本発明のトナー保定Ｎ
装置に、離型液やクリーニング手段を併用して、上記オ
フセット現象防止効果を、嘔らに飛躍的に向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の１実施例を、説明図的に示す側面図であ
る。 １・・・定着ローラー、２・・・加圧ローラー、Ｓ・・
・記録媒体、Ｔ・・・トナー像、１１・・・芯金ローラ
ー、１２・・・弾性体層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 粉体トナーによるトナー像を形成された、シート状の記
   録媒体を、定着ローラーと加圧ローラーとで挟圧搬送し
   つつ、上記トナー像を、上記記録媒体上に定着する装置
   であって、 上記定着ローラーと加圧ローラーのうち、トナー像に接
   触するローラーである定着ローラーを、芯金ローラーの
   周面に弾性体層を形成して構成し、上記加圧ローラーの
   周面部を、上記定着ローラー周面部よフ硬い材料で形成
   し、かつ、加圧ローラー周面の表面あらさを１０μｍＲ
   ｚないし４００μｍＲｚの範囲内とし１ 、上記定着ローラーの周面が、加圧ローラーの周面によ
   り、わずかづつ摩耗するようにしたことを特徴とする、
   トナー像定着装置。