JPS5860775A - 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】 本発明は、電子写真複写機あるいは記録機等の画儂形成
機器に用いられる定着装置に関する。更に詳細には、表
面上にトナー像をもつ紙等のシートを、互いに加圧され
たローラ対の間を通すことによって、シート上にトナー
会を定着する定着装置に関する・ 以下、定着装置として圧力定着装置を例にあげてｌｉ２
明する。

従来の圧力定着においては、定着性をよくするためＫ、
ローラ表面の精度をあげて圧力をかけるようＫしたシ、
ローラ表面を滑らかにし或いはローラにポリアミド樹脂
をかぶせた夛、或いは像を定着すべき紙を平滑化するた
めに紙にコーティングを施こす等、種々の提案がなされ
ている。しかしながら、この様な圧力定着装置において
は、線圧２０ｈ／ｃｓ以上、多くの場合、３０Ｋｆ／ａ
ｍ以上の圧力を加え、このような圧力の下に、紙の形状
即ち紙の厚さを例えば−１０ｘ程度変化させながら定着
する必要があり九。

一般に、紙の表面には、多数の凹部がある。

これは、紙の繊維の間のすき間である。紙のその凹部は
、その深さがｌＯμ程度、凹部の−り合う距離は２０〜
５０μｍ程度である。

このような紙の上に、トナー儂を転写すると、模式的に
第１図に示すように、トナーの一部は紙１の表面上の凹
部に入シ、トナーの一部は紙の繊維上に乗る。図中、２
は紙工の凹部に入ったトナー、３＃ｌＥのｌＲ麹の上に
乗ったトナーを示す。ｈは、凹部の深さを示し、約１０
　ｐｍ程度である。また、ｔは、凹部の隣シ合う距離を
示し、２０〜５０−程度である。

これを定着するために１０一ラ間に紙を通すと、第２図
に示すよりに、もともと破線で示す位置にあうた紙の表
面が圧力により変形し実線で示すように、なる。図から
れかるように、紙の凹部に入ったトナー２には圧力がか
からずトナー紘定着しない。

一方、紙の繊維上にあり九トナー３はローラ５によ）圧
力ががかシ、図示のようにつぶれ定着する。

この七き紙の凹部に入ったトナー２まで圧力がかか）、
定着させるＫはもっと高い圧力が必要とな）、それは一
般に社、２０Ｋ１１／備以上、充分な定着性を得るため
には、３ｏＫｆ／ｃ！１１以上の縄い圧力が必要となる
。叉、第３図に足すように大きな粒径のトナー６の間に
はさまれたトナー７がある場合には第４図に示すように
、ローラ５によシトナー６を展延するに充分なだけの圧
力しかかけないと、はさまれていたトナー７には圧力が
かからず未定着となる。

上記のような状態をなくそうとすると、紙の凹凸を圧力
により変形させて凹凸をなくさなけなければならなくな
る。しかし、このように高い圧力を加えると、紙の表面
に光沢ができ画質を悪くシ、また紙のカールが起る恐れ
がある。

また前記のように紙の上にコーティングをすることによ
シ紙の表面を平滑化して、定着性をあげる方法があるが
、これではまだ充分な定着性が得られず、コーティング
によシ紙質がかわりコストもあがることになる。さらに
、ポリする。

そこで本発明の目的は、高い圧力を必要とすることなし
に、紙等のシートの繊維の隙間に入ン込んだトナーにも
圧力を加えて、定着を可能とするものである。且つシー
トの光沢またはカールの発生を防止するものである。ま
たコーティングしたシートを格別必要とせずに１従来の
シートを使用しても充分な定着性を得ることのてきる定
着装置を提供することにある。

本発明を実施例に従って、さらに詳細に説明する。なお
以下に述べる各実施例では、圧力定着装置のガのみにつ
いて述べるが、本発明はこれに限定されず、飼えば所謂
加熱定着方式の定着装置にも用いる仁とができること勿
論である。

第５図は、本発明の一実施例を適用した圧力定着装置の
斜視図てらる。

図において、１１は上側定着ローラ、１２は囲に弾性体
１１ｂが被覆されていて、さらＫこの弾性体１１ｂＰ３
にはこの弾性体よシ高い硬度の５〜１００μｍの粒径の
粒子が分散されている。また、下側加圧ローラは、金属
の剛体１２＆で形成されている。また１３・１４は、夫
々上側ローラ１１・下側ローラ１２の両縁軸部を軸受け
する左右−討死の上側及び下側支持体、１５は上下の支
持体１３・１４を開閉自在に結合する軸である。また１
６は左右の下側支持体１４・１４間に取付けた底板であ
る。さらに、１７は左右の上側支持体１３及び下側支持
体１４の開閉軸１５と反対側の自由端部に設は丸孔に緩
く通したボルトで、下側支持体１４にねじ込み又はその
孔に挿入し下端にナツト（図示せず）を螺合する。１９
はボルト１７０頭部と上側支持体１３０間に設けた圧縮
スプリングで、ローラ１１・１２間の抑圧機構である。

こＯ押圧機構によシ、ローラ１１・１２間に線圧約１０
　Ｋｙ／ａ＋＋　Ｏ圧が加えられる。さらに上側ローラ
１１の軸２０１Ｃギヤ２１′ｔ−職付け、図に省略した
モータ等の駆動源から駆動力が伝達されて上側ローラ１
１．を駆動し、下偶ローラ１２は上側ローラ１１に随動
する。

そこで本実施例では、公知の画像処理プロセスによって
形成されたトナー像Ｔを表面に有するシートＰを、との
ローラ１１・１２間を通過させる仁とＫよって、シート
Ｐ上にトナー像Ｔが定着する。

さて第６図及び第７図を用いて、本考案の−実ＩＩｊＡ
例をよ〕詳細に説明する。

第６図は本考案に係る圧力定着装置の上側定着−−ラの
一実施列を示す部分的断面図である。

図中、１１ｂは粒子２１を内部に分散させた弾性体を示
し、この弾性体１１ｂによつて金属の剛体１１＆を被覆
して、上側定着ローラ１１を形成−する。粒子２００径
は約５〜１００μｍで、弾性体１１ｂよシ高い硬度をも
つ屯ので、金属のような剛性材料より成るものでもよい
し、或いは弾性体１１ｂより４高い硬度をもつ弾性材料
よ構成るものでもよい。

弾性体１１ｂ内に粒子２１を分散させ硬化させると、第
６図に示すように弾性体１１ｂの表面近傍に粒子１（Ｉ
ＴｏＤ、かつ弾性体１１ｂ表面は平滑になる。

このような構成のローラ１１を、第５図に示すトナー像
Ｔを転写された紙Ｐに押し尚て、加圧定着を行なう。す
ると、前記押圧桟構１９によシローラ１１・１２間に適
当な圧力を加えることによシ、ロー２１の弾性体１１ｂ
の表面は第７図に示すように、紙Ｐの凹凸にならって変
形する。たとえば、紙Ｐの繊維上に粒子２１１Ｌがきた
場合には弾性体１１ｂは変形してへこみ、粒子２１＆は
破線の位置から矢印ａのように移動して、繊維の凸部に
ならって適当な圧力を加える。

一方、紙の繊維のすき間にきたトナー２ａは、たとえす
き間から少しずれていても弾性体１１ｂが変形し、粒子
２２は破線の位置から矢印す。

ようにずれてすき間に入シ込み、この圧によってトナー
２ａを押圧し、定着する０粒子２工・２２は弾性体１１
ｂにくらべ硬いため、この抑圧効果はあがり圧力も高く
なる。よって、トナー２に圧力がかがシ定着効果は向上
する。

このようにして、本実施例によれば、舐の繊維の隙間に
あるトナーに対しても、有効に圧力が作用して定着むら
を生ずることなく紙上にトナー像を定着することができ
る。

第８図は上側定着ローラの他の実施例を示す。

とれは、弾性体２３０中に粒子２４を分散させ、弾性体
２３０中をその粒子２４により凹凸をもたせたものであ
る。第９図は、第８図に示す定着ローラ２５によりて加
圧定着を行なった状態を示す。この場合には、上記のよ
うな定着効果はさらにあがって、紙の繊維の隙間にある
トナー　−２６に対しても弾性体２３から突出する粒子
２４が圧を加えることができて一確実な定着効果を示す
。

さらに第１０図を用いて、他の実施例を示す。

本実施例は、上側定着ローラ２７が金属の剛体で形成さ
れておシ、下側加圧ローラ２８は粒子２９が分散された
弾性体２８ａが表面に被覆されているものである。これ
によってもシートＰ上のトナー像Ｔは、良好にシー）Ｐ
上に定着される。なお粒子２９の硬度は、弾性体２８Ｌ
より′・も鼻いこと勿論である。

またさらに第１１図を用いて、他の実施例を示す。

本実施例は、上側定着ローラ３０及び下側加圧ロー２３
１ともに、弾性体よシも硬度の高い粒子３２を分散させ
た弾性体３０＆・３１急によってその表面が被覆されて
いるものである。本実施例によれば、トナー像Ｔを有す
るシートＰは、上下方向から弾性体３０ｍ・３１ａのみ
ならずこの弾性体３０＆・３１８よシも硬度の高い粒子
によっても圧を加えられるので、定着性がさらに向上す
る。

さて次に、本考案に使用することのできる（１）弾性体
及び（１１）分散材料（粒子）の具体的物質名をいくつ
か列挙する。

（１）弾性体 ■シリコンゴム・フッ素ゴム俸ウレタンゴム・エチレン
・プロピレンゴム・スチレンゴム−７チルゴム・ブタジ
ェンゴムφニトリルゴム・クロロブレンゴム・天然ゴム
等のゴム。

■フェノール樹脂・メラミン樹脂・尿素樹脂・キシレン
樹脂・ムＢＳ樹脂・エポキシ樹脂・アニリン樹脂・ポリ
エステル樹脂・４晶４飯ケイ素樹脂・ア リル樹脂・メタクリル酸メチル樹脂・アクリル樹脂・ス
チレン樹脂・エチレン樹脂・プロピレン樹脂・ポリアミ
ド・ポリイミド・ＰＰＯ・ポリスルホン・ポリカーボネ
ート・ポリアセタール等の樹脂。

Ｇｉ）分散材料 ■前記の各種ゴム及び合成樹脂のうちから、弾性体とし
て使用されているものと比較して硬度の高い物質を適宜
選択して用いる。

■カーボンブラック・酸化亜鉛・炭酸カルシウム・炭酸
！グネシウム・シリカ・その他の金属あるいは金属酸化
物曇無機系プラス散されたローラの製造方法について述
べる。

（１）ゴム系ｐ二゛うの場合 素練夛されたゴムに配合薬品を混合分散する混練り作業
時に、分散材料を混ぜローラ表面に弾性体層を成形する
。

（１１）　　プラスチック系ローラの場合ゴム系と同様
に成形直前に分散材料を混合する。

（ｉ：ｒ）無電界複合メッキ ローラ表面に弾性層を被覆成形した後に、無電解ニッケ
ルメッキ浴中で所望の樹脂をニッケルと共に複合共析さ
せる。

なお弾性体中に粒子を分散させた後、第６図に示す如く
、ローラ表面を平滑にするには、置で、トナー像の定着
を行な、九場合の、粒子の粒径と定着性の関係を示した
実験結果を提示する。

不実鋏は、次に示した条件で行なった。

■　第５図に示した定着装量において、弾性体１ｂをウ
レタンゴム（９０’）で形成して、このウレタンゴム中
にポリイミド樹脂を分散させた上側定着ローラを用いた
。

■　上側定着ローラ１及び下側加圧ローラ２間の線圧を
抑圧機構９によって約ｘｏＫｇ／ｃｓｘとした。

■　シートＰ上のトナー像Ｔを下記成分のトナーで形成
した。

トナー さて第１２図に分散材料の粒径と定着性の関係を示す。

図にお込て、縦軸は定着性を示し、横軸状ポリイミド樹
脂の平均粒径（μｍ）を示す。

本実施例を適用した定着装置では、図に示す如く、ポリ
イミド樹脂の平均粒径が５〔μ〕〜２０ｏ〔μ〕の間で
は定着性は実用として充分使用できる５０％以上となル
、その平均粒径が１０〔μ〕〜１００〔μ〕で辻さらに
定着性が高まり、６０に以上とな゛る。さらに平均粒径
が２０Ｃμ〕〜６０〔μ〕では８０％以上の定着性が得
られる。

この様に本実施例では、従来装置と比較してはるかに低
い約１０Ｋｔ／ｃＩ１１の線圧で、定着装置として実用
的な約２ＯＮ以上の定着性を得ることができる。

そこで、前記実施例で一列を示した如く、弾性体中に混
入する粒子の大きさとしては、好ましくＩＩ′ｉ、５〔
μ〕〜２００〔μ〕位、さらに好ましくは１０（μ〕〜
１００〔μ〕位、最も好ましくは２０（１１）〜６０〔
μ〕位が適当である。

なおここで定着性とは、４９ｆ／−の重シで定着した画
像をこする前と後の反射＃度の比率で凹凸にならりて圧
力が均一にかかシ、特に紙シートのＭ縁の間隙にあるト
ナーにも有効に圧力が作用し、そのため、紙の変形を大
きくするような高い圧力シートを特に必要としないで有
効可能であるため、シートの変形が少なく、光沢を生ず
ることも防止できる。また、弾性体としてシリコンゴム
などのｍｍ性のよいものを選べる丸め、オフセットも少
なくすることができる。

これに限定されず、岡えば弾性体のみのローラに粒子を
分散させても良い。また上記の粒子は、上記の弾性体よ
シ高い硬度をもつ弾性材料から成るものとしてもよいし
、或いは剛性材料よ構成るものとしてもよい。また、粒
子を弾性体の表面に設けて、その粒子により表面に凹凸
をつけてもより。また粒子と弾性体の混合比は、１０Ｘ
〜５ｏｘｏ閏で適宜選択できて、好ましくは体積比ｆｔ
　：　２と２：１の間とするのがよい。

さらに回転体としては、ローラに限らすプーリＫＪＩ架
された無端ベルト等を用いることもできる。またシート
としては、紙に限らずプラスチックあるいは金属等の薄
板等を用いる仁ともてきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は表面の凹凸を示す断面図、第２図は第１図に示
す紙の表面に圧力定着を行なった場合に有効な圧力定着
が行なわれなかった状態の一例を模式的に示す断面図、
第３図及び第４図す部分的断面図、第７図は第５図に示
す定着四−示す部分的断面図、第９図社第８図に示す定
着−−ラによる圧力定着を模式的に示す断面図、図にお
いて、 ｌ・・・紙、２・３・４・・・トナー、５・−・定着ロ
ー２．６・７・８・・・トナー、１１・−上側定着ｐ−
ラ、１１＆・・・金属の〜体、ｌｌｂ・・−弾性体、１
５・・・軸、１２・・・下側加圧ローラ、１３・１４・
・・上側及び軸・下側支持体、１９・・・圧縮スプリン
グ、２０＆・・・ギヤ、２１・２１ａ・２２・２４・２
９・・・粒子、２３−・・弾性体、２５・・・定着ロー
ラ、２６・−トナー、２７・・・上側定着Ｉ：ｌ−＞、
２Ｂ川下側加圧ローラ、２８１・３０ｍ・３１ｇ　＋＋
弾性体、３’　ｌ−・加圧ローラ、出願人　キャノン株
式会社 ｔ、°ｌｌイミド杉１１’ｌ＠の乎均 鯨径（μｍ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　表面上にトナー像を有するシートを、加圧さ
   れた回転体対の間を通すことによシ、トナー像をシート
   上に定着する定着装置において、上記回転体対の少なく
   とも一方の回転体表面に弾性体を有し、この弾性体内に
   、仁の弾性体よりも硬度の高い粒子を分散させる仁とを
   特徴とする定着装置。 許請求の範囲！　（１）項に記載の定着装置。 （３）前記弾性体の材質がフェノール樹脂、メラミン樹
   脂あるいはポリインド樹脂等の樹脂である特許請求の範
   囲第（１）項に記載の定着装置。 （４）前記粒子の材質がゴムである特許請求の範囲第（
   １）項に記載の定着装置。 （６）前記粒子の材質が合成樹脂である特許請求の範囲
   第α）項に記載の定着装置。 （６）前記粒子の粒径が好ましくは５〔μ〕〜２００〔
   ｐ〕、さらに好ましくは１０（μ〕〜１００　Ｃμ〕。 最も好ましくは２０〔μ〕〜６Ｇ〔μ〕である特許請求
   の範囲第（１）項に記載の定着装置。 （７）前記の粒子が弾性体の表面に存在し、その粒子に
   よ）弾性体の表面が凹凸形状となる特許請求の範！！第
   α）項に記載の定着装置。 （８）前記粒子と弾性体との混合比を、好ましく紘体積
   比で１＝２から２：１の間にする特許請求の範囲第（１
   ）頂に記載の定着装置。