JPS5890672A - 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、電子写真装置，静電記鐘装置等、粉体像を形
成する画侭形成装置の定着装置、更κ詳しくはローラや
ベルト等の回転体を有午る定着装置の改良に関する。

従来、熱ローラ定着装置においては、定着ロ−５’ｌｌ
ＭＫ、ＲＴＶシリコンゴム・《コテフロン（商Ａ名；デ
ュポン社）のような離塑性材料を設け、場合κよっては
、更にシリコンオイルのような離置剤を塗布するζとに
よ〕オフセットを防止していた。定着ローラ表酉をＲＴ
Ｖシリコンゴ▲で被覆したものは一般κ離置剤を塗布す
る必要がなく鴫装置が簡単であ）、かつシリコンゴ▲の
弾性力によ）、定着性が良好であるが、離鳳性の経時変
化（悪化）が激しく、寿命が非當Ｋ短く、鯛繁ｋ１ロー
ラを交換しなければならなかり九．ま九シリコンオイル
のような離型剤を塗布して離盟性を維持しようとすると
、シリコンゴ▲がシリコンオイルで膨潤してゆき、物性
強度が低下してしま−やはシ鋼繁にローラを交換しなけ
ればならな−。ｔ九定着ローラ表面を４弗化エチレンー
フ田レアルコキシエチレン共重合体樹脂（以降▲樹脂と
称す）やボリテトラフルオロエチレン樹脂（以降一樹脂
と称す）のよ−うなテ７ｐン（商品名：デュポン社）で
被覆したローラは上記シリコンゴ▲と比較して、高強度
であに、シリコンオイルを塗布すれば離朧性屯良好であ
る。

しかし上記一一２は弾性がないためκ、上記シリコンゴ
▲ローラと比較して定着性が悪く、かつトナー像支持材
上のトナー像を定着する際画儂をつぶす効果が大キく、
画質を低下させてしまう欠点を持って匹為。更にローラ
にクリーエングプレート等の轟接物がある場合、固いゴ
て 電がローラ上に付着し勉ｐ−ラと当接吻間κ侵入してき
た場合、力の逃げ場がなく暮が生じゃすい６ 上配、定着性の違いはシリコンゴ▲のような弾性体の場
合社支持材凹凸，及び、支持材上ＫＯっているトナー像
の凹凸に定着ローラ形状が倣って、全体が均一κ接触す
るために定着性が良好であると考えられゐ。

トコアカテフロン（商品名；デ，ボン社）ノような剛体
の場合は、上記支持材及びトナー像の凹凸によシ、凸部
は四一ラと強い接触をし、凹部はローラと不安定κしか
接触をしないためκ、凹部の定着が非常κ甘くなると考
えられる。

実験結果から同じトナー画像を完全定着させるＯκ、シ
リコンゴムの方がテフロンよ！＋４２４１〜５０℃低い
温度で行えるととが判一ている。

ｔ九４Ｉ開昭４８−８５１５１号公報κ４弗化エチレン
樹脂粉末とシリコン生ゴ▲とを混合した定着ｏ−９が開
示されているが、ζＯ場合シリコンとテ７ｗンの相性が
悪く分散性が悪いこと、かつ接着性が悪いため、強度的
κ非常κ弱いこと、及び、シリコンオイルのような離戴
剤を塗布した場合、シリコンゴムがオイルｌ１ｆｌ４す
るためκ物性強度Ｏ低下が非常に大きいζと等の問題点
が多い。

本発明は上記従来の欠点を改善したものである。

本発明の目的は長期にわ九１て離型性及び定着性及び強
度が良好な定着装置を提供することである。

以下本発明を実１ｊＩＡ９ｍを掲げて説明する。

第１図に本発明の一実施飼を示す。

ｌは加熱ローツで矢示方向１６８に回転し、それの外周
面に加圧ロー２２が矢示方向に摺擦回転する。

加熱ローラ１は金属製中空ローラ芯３の外周ｍＫ７ツソ
ゴムと７ツノ樹脂と熱良導体との混合表面層４を、５０
０μ厚に設けたもので、内部にハロゲンヒータ等のと一
夕５を有する。

上記加藤ロー−）ｌは、水に分散させ九７ツソゴ＾と７
ツノ樹脂１００重量部及び熱喪導体として酸化ニッケル
，酸化；パルト，瞭化亜鉛，ｌｌ化テ！ンを合わせて２
ｓ重量部と、硬化剤液６重量部を混合した溶液を關一ラ
芯３上κ、５００ｐ厚κコーティングした後３５０℃で
４０分焼成して、廖威したものである。

上記加圧ローラ２は、公知の加圧手段によって少なくと
も定着時加熱ローラ１に圧接するも製 のである。そのロー５ｆｌｌＤ構成は、金属、ロー２芯
６の外周面にシリコンゴム層７を比較的厚く設けてある
。このゴ▲層７は加熱ローラとの圧接領域１８を確保す
ることを一目的としている，加熱ロー２ｌの外周画には
、サーミスタ，熱電対等の感温素子８が配設され、それ
の検出信′号を公知の制御手段ｌ５に導き、加熱ローラ
１Ｏ外周ＩＩＯ温度をヒーｐｓｏ出力又はその印加電圧
等を制御することでトナー曽溶融温度に保持して−る。

未定着なトナー儂丁を有する紙Ｐは、矢示方向１Ｇから
両ローラ１，２関κ挿入されその扶持搬送とその温度に
よる印加熱によってトナー像Ｔを定着された後装置外へ
排出される。このとき紙Ｐを加熱四一２から確実κ分離
するためＫａ−２軸方向に沿って複数個の分離爪９が表
両層４ＫＩｉ触して設けられている。

１０ｄ加熱ローラＩＫオフセット防止液を塗布するｍ布
器であシ、加熱ローラ１に尚接された微細連続気孔膜１
ｌを通して、シリコンオイル等のオフセット防止淑が微
少量づつ加熱ロー２表藺に塗布される。ｌ３は機械の搬
送時に、振動によ〉オフセット防止波がζぼれるのを防
止するためのこぼれ防止部社でＴｏシ、ウレタンフオー
▲よりできている。１４社気孔膜１１が加熱ロー２Ｋ均
一ｋ接触することを保証するテ１−プで、Ｉ［１１Ｄ形
状中加熱ローラＩＫ対す博 るり態等を保持する形状保持部材である。こＯｆ島−プ
１４は連続気孔膜１ｌと同材質の微細連続気孔を有して
いる。

上記膜１ｌ及びチ．−ブ１４は気孔率８０Ｎ，孔ＳＯ−
Ｓ〜１．５μの多孔質四フッ化エチレン薄属（住友電工
刺，商品名７ｐロボア）を用いる。

オフセット防止液としては、ジメチルシリコンオイルの
常温に於ける粘度１万ｃｓのもの（信越化学製ＫＦ−９
６Ｈ）を用いる。尚、紙Ｐの搬送方肉ＬｔＫ対して上記
ロー２対の中心を結ぶ直線Ｌのなす角を角度７３（＞Ｏ
）とし、ローラ対の前方κあ》紙Ｐを加熱ローラ１飼へ
導び（ガイド部材ｌ７と搬送方向一の角度α（〉０）と
する。

本実施ガでは図示の角度ｇ，βの関係は９ｏ０〉β〉ａ
〉０である。

上記構成の定着器で、加熱ローラ１の径をｈ・φ６０，
紙送シスピードを４００ｒｎｙｒｙ’ｓａｅとし、秤量
８０ｆ／ｄ紙上にトナー像を形成して定着性を調べたと
ころ圧接領域がｌｌｍｍのとき、１４０Ｃで曳好な定着
性が得られ−、両質も良好であった。

次Ｋ，３４秋／▲３・分のスピードで、連続してコピー
をしたところ（オイル塗布量１５２７１３・１万枚）、
２０万枚プビーしても全く問題がなかった。また、塗布
膜とローラ関に、ゴ建が侵入した場合を想定して、５０
μ粒径の鉄幹をはさんで回転させたが、全くキズは生じ
なかった。

上記構成を利用した実験て加熱ローラの成形時プーテイ
ング膜厚（表面厚）と、焼成温度を種々変えたもので評
価をし九が、コーティング膜厚又はその表面層厚が６０
乃至１５００μ，焼成温度が２５０℃乃至４００℃で加
熱定着ローラとして爽好な結果が得られ丸。この厚みの
範囲外では６０μよ〉下では、鉄粉を杜さんだ場合に加
熱ローラに線状に傷が入ってその場所で定着不真を生じ
た。ｔ九１５００μよシ大では；−テイング膜（又唸層
）の熱絶縁性が無視できなくなシ、温調がヲフｋなり、
加熱定着ローラとして好ましくなー＃果となった。

上記数値範囲はよ夛優れた効果を得るものであるが、さ
らに定着性を従来より増して得る九めＫ蚊、８０μ以上
の厚みであれば良いことが判明し丸。この厚みであると
、加熱定着ローラ表［０耐久性はもとよシ、加熱表面と
して優れ九表両温度を維持で自温度分布も安定してくる
と考えられる。

次ｋ焼成温度について説明する。このローラ−の焼成温
度が２５０℃よｐ下であると、５万枚過紙コピーで加熱
ロー２表面にトナーが付着して黒〈汚れてしまった。こ
れは、焼成温度が低− いと、表面層が７ッソゴム、過多となシ、フッを ソゴム自体の性質がとのローラーの性質＠多＜支配する
ため離型性が悪くなると考えられる。

又逆κ、この焼成温度が高くなるほど、成形品表面部に
フッソ樹脂分が過多となり離湿性が向上することが判一
九。しかしこの焼成温度が４００℃を越えるようになる
と、フッソゴム及びファン樹脂の耐熱限界を越えてしま
うので所望の特性を得るのが難かしくなり、場合Ｋよっ
て唸不可能である。

ｔ九、熱良導体の量は７ツソ樹脂及び７ツソゴムが１０
０重量部に対して１０乃至３５重量部で特に良好な結果
、例えば優れた温響やそれＫ伴う安定し九定着性が得ら
れ丸。尚熱喪導体の量を１０重量部よシ少なくすると熱
伝導がある範囲にとどまってしまうので膜厚が５００μ
以上にすることが難かしくなる。従って膜厚を大Ｋする
ζとによる弾性の効果即ち、キズ発生率を押えて定着性
を安定するζとなさらＫ向上させることができなくなる
。又、熱曳導体の量を３５重量部よシ大にすると離董性
の点一で問題が生じ、離置性を向上するためのシリコン
オイル等のオフセット防止手段が必要不可欠となる。

この熱良導体としてはカーボンブラック又は酸化ニッケ
ル，酸化チタン，酸化コバルト等の金属酸化物が好まし
い。

次に比較例として内部加熱手段を有する剛性一一２表層
Ｋ８０μ厚の前記Ａ樹脂又はＢ樹脂のコーティングをし
た−ｖ−９を使った場合、上記と同一条件で良好な定着
性が得られる温度は本集施例の１４０℃よりも大幅に高
い［５℃であった。この履由は、前記したように弾性体
と剛体の差によるところが大きいと考えられ、本実施例
の特有な効果が説明される。

又、上記と同様に、▲，Ｂ樹脂のコーティング加熱ロー
ラを用い鉄粉をはさんだ場合、加熱ロー２Ｋ線状に傷が
入って、その場所で定着不良が生じた．これ社本実施飼
の如く剛性と弾性とを兼ね備えたような弾性体の場合は
、局部的な力が加えられても、その力を吸収分散させる
力が働くが、Ａ，Ｂ樹脂のコーティング加熱ローツＯ如
き剛体の場合Ｋは直接金粉による摩擦力等による部分応
力を受妙るために損傷してしまうものと考えられる。下
表に、他の方法で本実施ガとζのコーティング加熱ロー
ラとの耐傷性を調べた結果を以下の表に記す。これは、
ボールペンに一定荷重（０．１５Ｋｆ）を与えてローラ
上をスキャンさせた彼の傷の深さを、表面粗さ計（小坂
研究所製ＳＫ−３Ｃ万能表面形状測定器に使用）で測定
したものである。表層のコート厚は夫−ｋ本実施例のロ
ーラを５００ｐ厚、その他はすべて８０μ厚とした。

即ち、上記の値から上記本夾施例のロー２は、表面温度
に応じて多少変動はするものの大きな変化はない。これ
に対して上記剛性Ｏ▲，Ｂ樹脂ローラは温度変化に応じ
て極端な変動を示し傷の深さも本実施列ＯＬ５倍以上で
あシ、多いもので３倍もの深さを生じている。

従って本実施阿の加熱ローラは、数段優れた耐久性を示
し又金属等の異物に対しても従来よシ数段優れ九強度を
有している。

以上の説明は、剛性ローラに対する本実ＭＮＯ４Ｉ黴を
説明し九が次に弾性いわゆるゴムローツよクも優れ九本
実施例の特徴を説明する。

この比較ガとして上記本実施例の如く中空金０．５箇厚
のＨＴＶシリコンゴム層をコーティングし九ローツを使
った場合、上記と同一条件で喪好な定着性が得られる温
度は本実施飼と同様に１４０℃であ−た。次κ上記と同
様に鉄粉をはさんだ場合その大きい弾性力のため本実施
的よ〕わずかに中ズは生じなかった。しかしながら、耐
久面では以下の欠点が見出され′た。即ち、５万枚コピ
ーをすると加熱ローラの外径Ｋ１ポコツキが生じてシワ
が出やすい状態となル、トナーのオフセットも生じ易く
なーた。さらにコピーを続けると７，８万枚コピー前後
Ｋ至クてはシリコンゴムと芯金である中空金属ロー２と
の間が剥離して、ローツが破損した。即ち、本実施例の
ように定着性を維持しつつ長期にわたって使用できると
いった耐久性は単なるゴムローラでは全く得られなかっ
た。

以上述べたように上記本発明を適用し九加熟定着ローラ
ーでは、定着性が良好であや、よって省エネルギーが達
成され、かつ長期にわたって安定し九性能が維持される
長寿命の定着装置を完成させることができ九。

上記第１図の実施例では本発明を加熱定着ローラーに適
用したものを説明したが、本発明は加熱ローツＩＫ圧接
する加圧ローラ２に適用したものやその両方に適用した
ものさらには圧力定着ローラー或いは定着装置に使用さ
れる搬送ベルト状等の回転体の表面部に適用できる。以
第 下１ｌ２，３図で簡単にその数個の例についで説明する
。

第２図は、第１図の加圧ロー２２に本発明を適用したー
実施的の説明図である。一般に加圧ｐ−２２の表藺層は
、未定着画像と直接接触する仁とは少なく、又、その表
両温度はＺｏｏ′Ｃｍ度或いは８０℃程度等の比較的低
い温度であれば十分である。従ウて最近では、加圧ロー
ラ２には加熱源５．を設けること社少なく（設けずに加
熱ロー２１からの熱伝導を利用している）、加圧ローラ
に要求されるの社適度な弾性と表面上での保温性及び耐
久性である。本実施飼は上記の点を考慮して比較的低い
熱を供給する熱源５１を内部に有する金属中空ローラ３
Ｏｌ！藺Ｋ加熱ローラ１よりも厚くツーテイングしたフ
ッ素樹脂とフッ素ゴム及び熱良導体の酸化金属を混合し
てならした表面層４を有している。この表面層４の厚み
はｊ記Ｑ．ｓ一程度のゴム層の弾性ローラと同様又は、
上記加熱ローラ１よりも厚くしてあり、その形成時の温
度も２５０℃乃至４００℃の範囲の前後を越えるような
ものでよいが４００℃以上として離型性を向上するもの
もよい。

第３図は、圧力定着装置に適用でき又、加熱ララ、 定着ロー島の加圧ロー舞として使用するように熱揮を有
していない加圧ローラ２Ｉを示している。

こＯローラ２１はー、金属性ローラ芯６の周面Ｋ比較的
厚い弾性を有するゴム層７ｌを設け、その周囲にポリテ
トラフルオエチレン製チューブを嵌着したもので構成さ
れている。このローラ２，は第１図の加熱ローラ１に圧
接するローラとして優れた効果を黍するものである。

又、上記加熱ロー２１の熱源を除いた構成Ｏローツをト
ナー像と接する側の加圧ローラとし、これＫ菖２図の熱
源であるヒーター５，を除いた加圧ローラ２．を圧接さ
せた圧力定着装置を構成しても前述したように優れた定
着性を保ち、耐久性に富んだものとなる。

本発明はいずれＫしても特許請求の範囲に特徴を有する
ので以上のようκ定着性を維持しつつ長期にわたウて使
用できるという耐久性を有する優れ九定着装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の−実施例の説明図、第２図，第３図！
発明の他の実施例を説明するための説明図である。 １は加熱・−２、２，２．は加圧・−２、３は中空四一
ラ芯、４は表面層、５，５？はとー！、６は金属製ロー
ツ芯、７はシリコンゴム層、８は感温素子、１５は制御
手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 未定着画像を支持する支持材を第１，第２の１転体間で
   扶持搬送するととにより該未定着画像を誼支持材に定着
   する定着装置に於いて、少なくとも上記第ＩＩ１転体社
   弗素ゴムと弗素樹脂と熱良導体との混合物を有する表面
   層を有していることを特徴とする定着装置。