JPS5890673A - 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Ｘｉ装置、静電記録装置等、粉体像を
形成する１儂形成装置の定着装置、更に詳しくは一一ツ
やベルト等の回転体を有する定着装置の改良に関する。

従来、熱クーラ定着装置においては、定着ローラ表層［
ＲＴＶシリコンゴムやデフ０ン（商品名；デュポン社）
のような−塵性材料を設け、場合によって社、更Ｋ、シ
リ】ンオイルのような離蓋剤な塗布するととＫよりオフ
セットを防止していた。定着ローラ表面をＲＴＶシリコ
ンゴ＾で被覆し丸ものは１般Ｋｊｌ型剤を塗布する必要
がなく。

（悪化うが激しく、寿命が非常に短く、頻繁に一一テな
交換しなけれ杖ならなかっ九。また、シリコンオイルの
ような離製剤を塗布して線量性を―持しようとすると、
シリコンゴムがシリコンオイルでｊ１１ｉＩ４シてゆき
、物性強度が低下してしまい中はり頻１１に、−−ツを
交換しなければならないＯｔだ定着四−テ表面を４弗化
エチレン−７１１ｗアルコ命ジエチレン共重合樹脂（以
降ム樹脂と称す）中ポシテトッフルオツエチレン樹脂（
以降Ｂ４１１ＪＩと称す）のよりなテフ四ン（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ｌ１ｌｉ！１度てありシリコンオイルを塗布すれ
ば履瀧性奄良好である。

しかし上記ローラ社弾性がないために、上記シリコンコ
ム田−ラと比較して定着性が愚く、かつ。

トナー曽支持材上のトナー像を定着する際、画像をつぶ
す効果が大きく画質を低下させてしまう欠点を持ってい
る０更に、胃−ラにクリーニングブレード等のＩｓ接物
がある場合固いゴ之がｐ−ツ上に付着してローラと当接
物量に侵入してき九場合力の逃げ場がなく、傷が生じや
すい。

上記定着性の違いはシリコンゴムのような弾性体の場合
は支持材凹凸、及び、支持材上にのっているトナー像の
凹凸に定着田−ラ形状が倣って全体が均一に接触する九
めに、定着性が良好であると考えられる。

ところがテフロン（商品名；デュポン社）のような剛体
の場合は、上記支持材及びトナー像の凹凸により、凸Ｓ
Ｆｉローラと強い接触をし、凹部はローラと不安定にし
か接触なしないために、凹部の定着が非常に甘くなると
考えられる。

実験結果から同じトナーｍ像を完全定着させるのに、シ
リコンゴムの方がテフロンよりも２０〜２５℃低い温度
で行え１ことが判っている。

また特開１４８４８−８５１５１号会報に、４弗化エチ
レン樹脂粉末とシリコン生ゴム髪混合した定着ローラが
開示されているがこの場合シリコンとテフロンの相性が
悪く分散性が悪いこと、かつ接着性が悪い丸め、強度的
に非常に弱いこと、及びシリコンオイルのような離型剤
を塗布し九場合シリコンゴムがオイル膨潤するために物
性強度の低下が非常に大きいこと、等の問題点が多い。

本発明祉、上記従来の欠点を改善したものであるＯ 本発明の目的は長期にわたっ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〇 以下、本発明を実施例を掲げて説明する。

第１図に本発明の一実施例を示す０ １は加熱田−ツで矢示方向１１！ＳＩ　Ｋ回転し、それ
の外周１ｉ１ｔＫ加圧ローテ２が矢示方向１６雪に＊＊
崗転する。

加熱胃−ラ１ａ金属性中空ローツ芯１１の外周＾にフッ
ソコム層３を５０μ厚に設け、さらにその外周に密着す
る、フッソゴムとフラノ樹脂の混合表面層４を２５μ厚
に設け、その内部にハロゲンと一タ等のヒータ５を有し
ている。この加熱ローラ１の表面層４は、所望の厚さに
ゴム層を形成する手［Ｋよって形成されてよいが、本例
では液状のフッソゴムをローラ芯１１上に５０μ厚Ｋｌ
ｌ布し喪後１５０℃で加熱加硫してはぼその形状が形成
される。その後加熱ローラ１は、この表面層４上に水に
分散させ九弗累ゴムと弗素４１１脂および配合剤１００
重量１１１に硬化剤８７重量部をすべて混合した溶液を
２５ｓ厚にコーティングした後その全体を３５０℃で３
０分焼成して成形したものである。

上記加圧ローラ２ｔｉ、公知の加圧手段によって少なく
とも定着時加熱ローツ１に圧接するものである０その四
−ラ２の構成は、金属製諺−ラ芯６の外局１１ｉＫシリ
コンゴム層７を比較的厚く設けである・このゴム層７は
加熱ロー２との圧接領域１８を確保することを一目的と
している。

加熱ローラ１の外周面には、サーミスタ、熱電対等の感
温素子８が配設され、それの検出信号な公知の制御手段
１５ｅ’１ｌｔｉ、加熱ローラ１の外周面の温度をヒー
タ５の出力又はその印加電圧等を制御することでトナー
像溶融温度に保持している。

未定着なトナー＠Ｔを有する紙Ｐは矢示方向１６から両
胃−ラ１，２間に挿入されその挟持搬送とその温度によ
、る印加熱によってトナー像Ｔを一定着された後懺置外
へ排出される。このとき紙Ｐを加熱四−ツから確実に分
離する九めにローラ軸方向に沿って複数個の分離爪９が
表面層４に接触して設けられている。

１０は加熱ａ−ラ１にオフセット防止箪を塗布する塗布
器であり、加熱Ｅｌ−２ＩＫ轟接され九黴細連続気孔膜
１１を通して、シリコンオイル尋のオフ七ット防止液が
微量づつ加熱ローラ表面に塗布される。１３は機械の搬
送時に、振動によりオツセット防止Ｉｌｌこぼれるのを
防止する九めのこぼれ防止部材であり、ウレタンフオー
ムよりできている。１４は気孔膜１１が加熱四−ラ１に
均一に接触することを保証するチューブで、膜１１の形
状中加熱四−ツ１に対する圧接状態等を保持する形状保
持部材である。このチューブ１４ｄ連Ｍ気孔膜１１と同
材質の微細連続気孔を有している。

上記膜１１及びチューブ１４は気孔率８０％、孔佳０．
５〜１．５μの多孔質４弗化エチレン薄膜（・住友電工
製；商品名フローポア）を用いる０オフ七ツトＩｌｈ液
としては、ジメチルシリコンオイルの常ｉｌＫおける粘
［１万ａｍのもの（信越化学展ＫＦ−９＜ＳＨ）を用い
る＠尚、紙Ｐの搬送方向Ｌｓに対して上記ローラ対の中
心を結ぶ直線りのなす角を角度β（〉０）とし、ローラ
対の１５ｉｌ方にあり紙Ｐ【加熱ローラ１側へ導くガイ
ド部材１７と搬送方向り、の角［ａ　（＞０　）とする
。本実施例では図示の角度α、βの関係は９０＠〉β〉
α〉０である〇上記構成の定、着器で加熱四−ラ１の径
をφ６０、紙送りスピードを４００ｗｋ／−ｅＣとし、
秤量８０ｖ留紙上に、トナー像を形成して定着性を調べ
たところ、圧接領域が１１Ｍのとき１４０℃で良好な定
着性が得られ、ｉｊ質も良好であった。次Ｋ　、　３４
１Ａ５・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２．５ｇ／’Ａ３・１万枚）、２０万枚コ
ピーしても全く問題がなかった＠また、塗布膜とり−２
、間にゴ之が侵入した場合を想定して５０μ粒径の鉄粉
をはさんで間転させ九が、全くキズは生じなかつ九〇 上記構成を利用した実験で加熱ｐ−ラ１の表面層４につ
いてより好ましい範囲を説明する０この表面層４は、成
形時コーティング厚と焼成温ｆＫよってその性質が変化
してくる０本実施例としては、そのコーティング厚（又
は膜厚）が６０乃至５００　ｓで焼成温度が２５０乃至
４００℃である範囲のものが加熱定着田−ラとして′よ
り耐久性中定着性に優れ丸ものであつ九。

即ち、その厚が６０ｓより薄いと鉄粉等の同体を挟持搬
送し九場合加熱ν−テ１の表面層４に線状の傷が入って
その場所で定着不良を生じた。又、５００μより大で紘
コーティング展の熱絶縁性が無視できなくなり、温調が
ラフになる。従って定着にとって安定した熱が印加しに
くくなり好ましくない結果となった。

上記数値範囲はより優れ光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には、７０μ以上
の厚みで参れば良いことが判明し九ｏ！Ｉ！画層４がこ
の厚みで参ると、〃ロ熱定着ローツ表面の耐久性はもと
より、加熱表向として優れ九ＩＩＩ画温度を維持でき温
度分布も安定してくると考えられる０ 次Ｋｍ成謳度についてＩ！明する０このリーラの焼成温
度が２５０℃より下であると、５万枚通紙コピーで加熱
四−ラ表面にトナーが付着して黒く汚れてしまり九〇こ
れは一威協度が低いと、表面層４が７ツソゴム過多とな
り、フッソゴム自体の性質がこのローラーの性質を多く
支配するため離型性が悪くなると考えられる０又逆に、
この焼成温ｆが高くなるほど成形品＊ｍｓに７ツノ１１
脂分が過多となり離ｍ性が向上することが判つ九。しか
しこの焼成ｉｉｔが４００℃を越えるようになると、７
ツソゴム及びフッソ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、場合によっては不
可能となる。

次に上記構成の表面層４の内側にあるフッソゴム層６の
具体例及び効果について述べる。本実施例では、同系種
の材質を積層しているため接着強度が非常に良好であり
、加熱豐−テ１の表面層４の厚さをそのｌＩ面強度のみ
に対応する程度の厚さにすることができる０又、その弾
性は、下層である７ツソゴム層で十分補えるとともに生
産上のコストをよけるとともに所望の厚さが容易に得ら
れる０この効果を比較する丸め７ツソゴム層の代わりに
シリコンゴム層を設は九実験を行ったが、シリコンゴム
層と上記表面層４との接着性が悪く強度的に使用できな
いほどもろいものであったＯ上記本実施例のものは適切
な強度と優れた耐久性を有するものである０ 次に比較例として内部加熱手段を有する弾性又は剛性謂
−フ表層に７５ｊ厚の前記ム樹脂各社Ｂ樹脂のコーティ
ングをした四−ツを使つ九場合、上記と同一条件で曳好
な定着性が得られる温１［Ｆｉ本本実何例１４０℃より
も大＠に高い１６５℃で６つ九〇この理由は、前記し丸
ように本実ｍ例の弾性体とＡ、Ｂ樹脂の如き剛体の差に
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ａ明される。又、上記と同様に、Ａ、Ｂ樹脂のコーテ
インダ加熱田−ラを用い鉄粉をはさんだ場合加熱費−ラ
Ｋｍ状に傷が入ってその場所で定着不良が生じた。これ
社本実施例の如く剛性と弾性とを兼ね備えたような弾性
体の場合鉱、周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、ム、Ｂｆ１４にのコーティング
加熱ルーラの如き剛体の場合には直接鉄粉による摩擦力
等による部分応力を受けるために損傷してしまうものと
考えられるＯ 下表に、他の方法で本実施例とこのコーティング加熱替
−テ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電（０，１５１％ｉ　）を与えて
ｐ−ツ上をス午ヤンさせた後の傷の深さを表面粗さ針（
小板研究所ＨｓＥ−３ａ万能表面形状橢定器：使用）で
測定したものである＠上記表面層４に対するコート厚紘
夫々本実施例の四−フを７５声厚、その他はすべて８０
μ厚とし九〇即ち、上記の値から上記本実施例の費−り
は、表両温度に応じて多少変動はするものの大きな変化
嬬ない０これに対して上記剛性のム、　Ｂ　４Ｉｔｊｉ
　ａｘ−ツは温１変化に応じて極端な変動を示し、傷の
深さｔ本実施例の１．５倍以上であり、多いもので３倍
もの深さを生じている。

従って本実施例の加熱ａ−ツーは、ａｘ優れた耐久性を
示し又金属等の異物に対しても従来より数段優れ大強度
を有している。

以上の説明は、−性ローフに対する本実ｊｌｌ？ｌｊの
４Ｉ像を説明したが次に弾性いわゆるゴムリーチよりも
優れ九本実施例の特徴をＩＩ！明する。

この比較例として上記本実施例の如く中空金属讐−テに
０．５■厚のＨＴＶシリコンゴム層をフーティングした
ローラを使っ九場合、上記と同−条件で良好な定着性が
得られるｉ１１度は本実施例と同様に１４０℃であった
０次に上記と同様に鉄粉をはさんだ場合、その大きい弾
性力のため本実施例よりわずかに中ズは生じなかった０
しかしながら。

耐久函では以下の欠点が車用された０即ち５万枚コピー
をすると、加熱四−ラの外径にボコツキが生じてシワが
出やすい状態となり、トナーのオフセットも生じ易くな
った０さらにコピーを続けると７，８万枚コピー前後に
至ってはシリコンゴムと芯金である中全金Ｊ１４Ｗ−２
との間が剥離してリーチが破損し又、０．５■厚の７ツ
ソゴム表面層を有するリーチでは１万枚足らずで破損し
７ｔｏ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リーチでは全く得
られなかつ九〇 以上述べたように上記本発明を適用した加熱定着リーチ
−では、定着性が良好であり、よって省エネルギーが達
成され、かつ、長期にわ九って安定した性能が維持され
る長寿命の定着装置を完成させることができた。

上記第１図の実施例では本発明を加熱定着口〜ラーに適
用したものを説明したが、本発明は、加熱リーチ１に圧
接する加圧ローラー２に適用したものやその両方に適用
したものさらＫｉｔ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勢の回転体の表面部に適用で暑
るＯ以下！２゜３図で簡単にその数個の例について説明
する０第２図拡、第１図の加圧リーフ２に本発明を適用
した一実施例の説明図である〇一般に加圧１１−ラ２の
表面層は、未定着画像と直接接触することは少なく又、
その表面温度は１００℃程度或いは８０℃程度等の比較
的低い温度であれば十分でめる０従って最近て社、加圧
鑓−テ２Ｋｔｆ加熱源５１を設けることは少なく（設け
ずに加熱−−ツ１からの熱伝導を刹用している）、加圧
冒−ラに要求されるのは適度な弾性と表面上での保温性
及び耐久性である。本＊ｍ例は上記の点な考鳳して比較
的低い熱を供給する熱源５□を内１１に有する中空の金
属ローラ基６の！！面に前記フッ素ゴム層６を所望の厚
さで設け、さらに加熱ローラ１よりも厚くコーティンｒ
しえフッ素鵬脂と７ツ累ゴムよりなる表面層４を有して
いる。この表面層４の厚みは、上記０．５−程度のゴム
層の弾性曹−ラと同様又は。

上記加熱リーラ１よりも厚くしたもの等所望の厚さで良
い０その成形時の１１１度も２５０ξ乃至４００℃の範
囲の前後を越えるようなものてよいが４００℃以上とし
て離層性を向上できるものが曳い〇第３図は、圧力定着
装置に適用でき又、加熱定を有していない加圧ローラ２
１を示している０このシーツ２には、金属製リーラ基６
の周面に比較的厚い弾性を有するＩム層７１（又は本発
明の一構成であるフッ素ゴム層）を設け、その周囲にが
りテＦツフルオ胃エチレン製チェープを嵌着し九もの（
又社本発明の一構成であるフッ素ゴムとフッ素樹脂との
混合層）で構成されている。この田−テ２１紘第１図の
加熱リーラ１に圧接するリーラとし′　　て優れえ効果
を奏するものである。又、上記加熱リーラ１の熱源を除
いた構成のローラをトナー像と接する側の加圧ローラと
し、これに第２図り熱源であるヒーター５ｘｔ除いた加
圧ブーツ２Ｋを圧接させ九圧力定着装置を構成しても前
述したように優れ九定着性を保ち、耐久性に冨んだもの
となるＯ本実ＷＡ紘いずれにしても特許請求の範１１に
４１黴を有するので以上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う耐久性を有する優れ九定
着装置を提供できる０

【図面の簡単な説明】

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の回転体間で
   挟持搬送することにより該未定着画像を該支持材に定着
   する定着装置において、少なくとも上記第１回転体は弗
   素ゴムを有する第１層と、該第１層よりも外側に弗素ゴ
   ムと弗素樹脂との混合愉を有すＡ第２層とを有する表面
   部を有していることを特徴とする足着装置Ｏ