JPS60176074A - 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】 〔技術分野〕 ′、竹 本発明はトナー像や文像等を支持した記録材又は加熱又
は加熱加圧処理を要するシート等の被定着物を定着処理
する定着装置に関する。

〔従来技術〕

従来から多用されている記録装置用の定着装置では加熱
加圧方式のローラ定着が主である。

上記加熱加圧方式のローラ定着装置では大別して、（１
）定着ローラとして、ＰＴ１１’Ｅ　、　ＰＦ’Ａ等の
いわゆるテフロン被験ロー２を用い、加圧ローラとして
、シリコンゴム、フッ素ゴム、ＥＰＤＭ、　ヒドリンゴ
ム、フロロシリコンゴム等の弾性体被覆ローラを用いた
系又は（２定着ローラ、加圧ロー２ともに、上記弾性体
被覆ローラを用いた系の２通りが知られている。

上記（１）　（２）のうち定着ローラとして、（りの弾
性体被覆ローラを用いた場合は為テフロン被覆ローラを
用いた場合と比較して、定着性及び画像性及びカール性
（特に自動両面機に有効）２８良好であるため高速機や
システム機に、特に有用である。

しかし、（２）の場合、シリコンゴム等の弾性体被覆ロ
ーラの離型性は長期的に見ると（耐久性まで考慮に入れ
ると）テフロン被覆ローラより劣るものであり、従来は
この経時的な離型性の劣化を少しでも緩和するためにロ
ーラ表面に、比較的低粘度のジメチルシリコンオイル等
のオフセット防止液を多量に塗布していた。

このため、以下の問題をかかえていた。

■コピー紙のオイルしみ（コピー丙品質の低下）■定着
ローラ又は／及び加圧ローラが上記オフセット防止液で
不均一に膨潤してゆき、コピー紙にシワが発生したり、
定着性に差異が生じた秒、ローラの機械的強度が低下し
て、ローラが損傷したシ、ゴム層と芯金間の接着剥離が
生じたりしていた。

また、上記■、■を防止するために、高粘度のオフセッ
ト防止液を微量塗布した場合、やはり１定着ローラ９離
型性劣化が顕著となり、定着ローラにトナーが融着した
り、コピー紙のジャムが生じたりして定着ローラを頻繁
に交換する必要があった。また、上記離型性の劣化は定
着ローラ表面を目視で観察した限染では（トナーや紙粉
等の付着があるわけではなく）判別できないものであっ
た０ このように、定着ローラ、加圧ローラ共に弾性表面層を
有する定着装置では、弾性表面層の利点を生かせず釦、
かえって多くの問題をかかえ、ロー２交換の期間も短か
いため不経済でめった。

〔１０勺〕 本発明の目的は、定着ローラ、加圧ローラ共に弾性表面
層を有する定着装置の経済的な実用を可能にすることに
ある０ 又、本発明の他の目的は高速処理でも安定した定着性が
得られ、ジャムやトナーオフセットの発生を極端に防止
しその防止効果を長期にわたって維持し且つ画保つぶれ
や画像周辺へのトナーの飛び散りを極減できる定着装置
を提供することにある０ 〔本発明の基本的理論〕 本発明者は従来の弾性ローラ対の問題の原因について解
析したところ、以下の結論に達した。

即ち嘱弾性表面層を有する定着ローラが耐久使用によっ
て徐々に径の減少が生じている時は離型性が良好である
が、この期間は短か（、後に径減少がほとんど無くなる
と、記録材の分離が不安定となり、トナーオフセットが
急増することを解明した０ つまり、上記問題点は、弾性表面層の径減少をいかに長
期にわたって安定させるかという問題と等価である。又
、従来の径減少は初期において急激に減少する傾向をみ
せるため、初期変化を少なくすることも重要な課題であ
る。

さらに本発明者は、径減少を主に弾性表面層中にある低
分子オイル分（低分子離型剤と称す）の減少が以下の６
点にあることを見い出し、その主たる原因を解決し本発
明忙至った。

１、加熱による空気中への揮発 ２記録材への移行 ５、加圧ローラへの移行 このうち、１は加熱定着においておきる現象であるが、
ローラ温度を２００℃以下に設定して使用すれば非常に
少ないものにでき、圧力定着においては全く関係ない３
、又２は記録材の分離やトナーオフセット防止にとって
重要であり、適量化することか好ましく、弾性表面層の
ロー２対の場合は６に比較してかなシ少ないものである
。依って、主たる原因は６の「加圧ローラへの移、行」
にある０６の原因を解決するに祉、２を適量化じさせつ
つ、６を極力抑制することが必要であり、トナー像側の
定着ローラの含有離型剤保持力を加圧ローラの含有離型
剤保持力よりも太き（することで与えられる。本発明社
この保持力を簡単な構成で得るべく弾性表面層中に含有
される充填剤に着目し１定着ロー２弾性霧面ｈｌＩが加
圧ローラの弾性体層が含有している充填剤よりも離型剤
吸着力（吸油力）の大きい充填剤を含有しているもので
ある０本発明はこの特徴により、弾性表面層を有するロ
ーラ対定着を実用化せしめ、長期にわたって離型性の良
好な且つ経済的な定着装置を提供できる０〔実施例の説
明〕 以下、本発明の詳細を実施例を掲げて説明する。

図は、加熱定着装置によって電子写真法で形成されたト
ナー像Ｔを普通紙Ｐに定着するものを示している。

１はハロゲンヒータ等の加熱用のヒータ６を内部に有す
る定着ロー２で、駆動モータ（不図示）からの、駆動力
を受けて矢示方向に回転しトナー像Ｔと接触する。２は
加圧ローラで、定着ローラ１に圧接して摺擦又は駆動を
受けて回転する。

この定着ロー２１は、アルミニウム、ステンレ風 ゛ス、銅等の金層性中空ローラ芯１２の外周面にシリコ
ーンゴム等の耐熱離型性の弾性層１１を比較的薄＜　＜
　ｏ、ｉ〜１１１Ｉ１１）設けたものである。加圧ロー
ラ２祉ベアリング（不図示）に回転可能に支持されてい
る。このロー２２は定着ローラ１に公知の加圧手段（中
心軸１６を持つ偏心カム８により、軸１５を中心に回動
するレバー１６、連結部１０、加圧ローラの軸２６を保
持し軸１４を中心に回動するアーム９とより本例はなる
）によって少なくとも定着時に圧接（本例では両ローラ
１，２の接触を少なくするため定着時、加熱時のように
必要時以外は離間している）される。この加圧ロー２２
は金属製ローラ芯２２の外周面にシリコンゴム。

フッソゴム、フロロシリコンゴム等の弾性体層２１を比
較的厚く（例えば５　ｍｍ〜１０ｍｍ程度）設けたもの
である。

定着ローラ１の外周面にはサーミスタ、熱電対等の感温
素子４が接触配設され、それの検出信号を公知の制御手
段１７に導き、定着ロー２１の外周面の温度を（ヒータ
３の出力、又はその印加電圧等を制御することで）トナ
ー像溶融定着するため２００℃以下の設定温度に保持し
ている。５．５１は定着後のコピー紙をローラから確実
に分離するための分離爪である。　− ６社定着ロー２表面へ付層したオフセットトナーや紙粉
等の異物をローラ表面、から除去し為オフセット防止液
を塗布するためのりＩＪ−ニング兼塗布部材であり、ノ
ーメックス、・ヒメロン等の耐熱不織布にシリコーンオ
イル等のオフセット防止液を含有してウェブ６１を用い
ている。

上記ウェブ６１はシリコンゴム、フッソゴム。

７０ロシリコンゴム、シリコンゴムスポンジ等の弾性を
有する押当てローラ６６により定着ローラに当接してい
る。又、このウェブ６１は、駆動を与えられる巻取りロ
ーラ６４により供給ロー２６２から微量づつその当接位
置を変えるように移動し、常にウェブ６１の新しい面が
定着ローラに当接するＯ 上記定着ロー２１の弾性層１１と上記加圧ロー′：）２
の弾性層２１とに含有せしめた主たる充填剤は、トナー
像と接触する側の弾性層１１に乾式シリカを１加圧側の
弾性層２１に湿式シリカを用い性の吸着力（オイルの場
合吸油力）は乾式シリカの方が湿式シリカより大である
。

このように離型剤吸着力の大小関係を利′用して定着ロ
ーラ１の弾性・層１１が有する４低分子離型性成分の消
費を減少且つ安定化せしめているため、本実施例では外
部からの離型剤供給が無しか、又は、極微量の離型剤塗
布だけでも長期にわたって一うに比較して２倍〜７倍程
度も向上され、経済的で且つ定着性の優れた画像を長期
にわたって提供できることになった。

次に充填剤の配合割合について具体的な範囲をは３重量
％より少ないと乾式シリカでは定着ローラとしての充分
な強度が出す他の充填剤を必要としてしまうからで、又
２５重量％より大であるとローラの離型性が悲化しオフ
セットやジャムを紡発することになる他、混線時にゴム
粘度が上がり過ぎて製造が困難となる０無論これらは主
としての充填剤を乾式シリカのみにした場合の数値例で
あり、実際上本発明に有効な範囲であるが、他の充填剤
を併用する場合社多少変化し得るＯ同様にこれらの弾性
層１１．１２に含有される充填剤の量は、定着ローラ１
の方が加圧ロー２２より少なくすることが離型性向上の
ために好ましく、又加圧ローラ２に湿式シリカを含有さ
せることは、加圧ローラ自体の帯電を減少することがで
き、静電気力によるトナーオフセットを大幅に減少でき
るので、本例ではトナーオフセットのトータル的な減少
を可能にしている点で特に有効である。

又、シリカの粒径や比表面積についても好ましい範囲は
離型剤吸着力のさらなる向上と定着装置用ローラとして
の強度とを考慮すると、有用な主たる乾式シリカは１次
粒径が５ｍμ〜６０ｍμの範囲内）又社比表面積が１０
０　ｍ’／ｇ〜３８Ｑ　ｍ　７ｇの範囲内のものであり
、又、主たる湿式シリカとして社１次粒径が１０ｍμ〜
５μの範囲内又は、比表面積が８ｍ／ｇ〜５００　ｍ　
７ｇの範囲内のものが良（ゝ０ 以下上記定着ローラ１．加圧ローラ２の具体的数値例を
挙げて、効果の比較等を説明するＯまず、定着ローラ１
として、０．５闘厚のＨＴＶシリコーンゴムの弾性表面
層１１を有する以下のものを製造した。

未加硫シリコーンゴムに充填剤として、市販されている
乾式シリカ微粉体である日本アエロジル社の商品名：　
ＡＥＲＯ８ＩＬ　３８０を、未加硫ゴム１００重量部に
対して、１０重量部混合して、加硫剤とともに、充分混
練し、未加硫ゴムシートとした。

上記未加硫ゴムシートを常温で３日放置したものを用意
した。中央部外径５８．４ｍｍで両端部が５８．４閣よ
り１００μ大である肉厚７ＩＩＩＩのアルミニウム（Ａ
５０Ｊ６　）芯金をブラスト処理した後、接着剤を塗布
し、２５℃環境で、５時間放置しその後、１２０℃で、
２０分間ベーキングを行なった。

上記芯金に上記未加硫ゴムシートを被覆し、圧力１５０
　ｋｇ／ｃＪ、温度１７０℃で、３０分間、−次加硫を
行なった。（プレス加硫機使用）更に、２００℃で４時
間、２次加硫をした後、外径５９．３Ｍに研削した。次
いで前記ロールを１８０℃のジメチルシリコーンオイル
（２５℃における粘度が１０００８のもの）中に８時間
浸漬して、膨潤させた後、外径５９．４ｍ＋（詳細には
両端部が５９．４ｍｍより１００μ大である逆クラウン
形状とした）に仕上げ研磨して、定着ローラ１とした。

次に加圧ローラ２として、５ｍｍ厚のＨＴＶシリコーン
ゴムの弾性表面層２１を有する以下のものを製造した。

未加硫シリコーンゴムに充填剤として、市販されている
湿式シリカ微粉体である日本シリカ社の商品名；ニップ
シールを、未加硫ゴム１００重量部に対して、３５重量
部混合して、加硫剤とともに、充分混練し１．未加硫ゴ
ムシートとした。

上記未加硫ゴムシートを常温で６日放置したものを用意
した。外径５０＋＋ｕｎのステンレス（５ＵＳ４６０）
芯金をプラスト処理した後、接着剤を塗布し、２５℃環
境で、５時間放置しその後、１２０℃で、２０分間ベー
キングを行なった。

上記芯金に上記未加硫ゴムシートを被覆し、圧力１５０
　ｋｇ／ｃｄ、温度１７０℃で、３０分間、−次加硫を
行なった。（プレス加硫機使用） 更に、２００℃で４時間、２次加硫をした後、外径５９
．５ｍｍに研削した０次いで前記ロールを１８０℃のジ
メチルシリコーンオイル（２５℃における粘度が１ＱＱ
ｃｓのもの）中に７２時間浸漬して、膨潤させた後、外
径６０ＩＩ１ｍに仕上げ研磨して、加圧ロー２２とした
０ 前記ウェブ６１中にジメチルシリコーンオイル（信越化
学展ＫＦ９６）（７）２５℃で粘度ｉｏ、ｏｏｏｃｇの
ものを含有させ、定着ロー２１表面に塗布するようにし
た。

そして、定着ローラ速度を４４５ｍｍ／ｓｅｃ、定着ロ
ーラ表面温度１８５℃、ローラ対の圧接幅を８．５Ｉｌ
ｌになるように駆動、温調、加圧する。

以上を以下の表１の実施例とし、比較例１．２゜６は上
記のローラ構成に対し充填剤を以下の表１の如くしたも
のを用いた。

表　１ 乾式シリカ（商品名；７二目シール２００．　Ｂ本アエ
ロジル勘湿式シリカ（商品名二ニップシール１日木シリ
カ社〕次にその結果を表２Ｋまとめた。この表２中で定
着ローラの初期オイル［１−ｉゴム平衡（飽和）膨潤が
乾式シリカ１０チのときゴム１００部に対して３０重量
％で、湿式シリカ３５チのときゴム１００部に対して２
２重量−で、シリコーンオイルの含有量が最大となる時
を１００　％とし、これに対する割合で示しである。

表、　２ 尚；通紙速度はすべて４４５　ｍｍ／　ｓｅａ　、圧接
幅を８．５ｍｎ＋とじた。

上記表１，２から理解されるように、定着ローラと加圧
ローラとは含有離型剤の粘度が同じで、離型剤膨潤度を
＋ｉぼ同等にしているので充填剤による比較が明確にな
っておシ、実施例の定着ローラは比較例１．２．３いず
れよりも離型剤としてのシリコーンオイル消費量が少な
く、寿命や耐久力が増大している。

具体的には、シリコーンオイル消費量は３万枚通紙で比
較例が通紙部で２５−一６６％の消費であるのに対して
、実施例の通紙部では９％であり約１／３〜Ｖ４まで少
なくなって、長期使用に耐えることが認められる。

強制的に記録材としての紙を連続して定着ロー２１、加
圧ロー２２間にジャムさせた（オイル消費量となり、ト
ナーオフセットも増大する状態にする）後、クリーニン
グによってオフセットトナーがクリーニングでき々い状
態になるまでの枚数をみても、実施例のものは６倍から
１０倍までも耐久性が向上されており、危険状態やアク
シデントに対して強酸、的な強さを奏している。

又、連続通紙による寿命のライフテストでも、実施例の
ものは、比較例に比較して、２倍〜１０倍の長寿命化を
実現できている。

このように本発明の実施例では従来より優れた点が多く
みられ、定着画像を良好にし、オフセット防止能力が長
期にわたって奏せられ、経済的で、構成も簡略化でき、
オフセット防止済の外部からの供給も微量又は無にでき
る。

上記定着ローラの充填剤としては、離型剤吸着力の優れ
たものが使用できるが、好ましくは乾式シリカで 日本アエロジル社の商品名　ＡＥＲＯ８ＩＬ　１３０゜
２００．３００，３８０．Ｒ９７２，ＴＴ６００．ＭＯ
Ｘ８０゜ＭＯＸ１７０，０ＯＫ８４； ０ＡＢＯＴ社の商品名　Ｃ３ａｂ　−ｏ−８ｉＩＭ５　
。

ＭＳ−７、ＭＳ−７５、Ｈ８−５、ＥＨ−５；ＷＡＣＫ
ＥＲ−ＣＨＥＭＩＥ　ＧＭＢＨ社の商品名Ｗａ、ａｋｅ
ｒ　ＨＤＫ　Ｎ２０．Ｖ１５．Ｎ２０Ｅ、Ｔ２Ｏ，Ｔ２
Ｏ。

ダウコーニング社の商品名　Ｄ−ＯＦ’１ｎｅａｉｌｉ
ｃａ；Ｆｒａｎｓｉ１社の商品名　Ｆｒａｎｓｏｌ等が
ある。

又、上記加圧０−２の充填剤としては例えに以−下の湿
式シリ５力や他の離型剤吸着力の弱い充填剤が使用可能
である。具体的には、左に商品名、右に製造元を示すも
のが適している。

カープレックス　塩野義製薬 ニップシール　日本シリヵ トクシ−ルウファインシール　徳山１！ビタシール　多
木製肥 ジルトン、シルネックス　水沢化学 スターシル　神馬化学 ヒメジール　ＩＩＩ媛薬品 サイすイト　富士デビノン化学 Ｈ４−８１１Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ　Ｐｌａｔｅ　Ｇｌ
ａｓｓ　Ｃｏ。

（ハイシール）（ビッッパーグ　プレートクラス）Ｄｕ
ｒｏｔｉｌｌ　Ｆｉｉｌｌｓｔｏｆｆ−Ｇｅａｅｌｌｓ
ｃｈａｆｔ（ドウ算シー、ル）　ＭａｒｑｕａｒｔＵｌ
ｔｒａｓｉｌ　（７ユールストツフｅグゼールシヤフト
（ウルトラシール）　−ｆルクオルト）Ｍａｎｏａｉｌ
　Ｈａｒｃｌｍａｎ　ａｎｄ　Ｈｏ１ａｅｎ（マノシー
ル）（ハードマン　アンド　ホールｆｙ）Ｈｏｅｓｃｈ
　、　Ｏｈｅｍｉｓａｈｅ　Ｆａｂｒｉｋ　Ｈｏｅｅｃ
ｈＳｉｌ−８ｔｏｎｅ　５ｔｏｎｅｒ　Ｒｕｂｂｅｒ　
Ｃｏ。

（シル−ストーン）　（ストーナー　ラバー）Ｎａｌｃ
ｏ　、　Ｎａ１ｃｏ　Ｃｈｅｍ、Ｇｏ。

（ナルコ）　（ナルコ　ケミカル） 上記の充填剤の他にも加圧ローラの充填剤としてオイル
吸着性の弱い充填剤、例えば粒径１〜５μの石英粉末、
ケイソウ士等を用いることが可能である。

Ｑｕａｏ　Ｐｈ１ｌａｄｅｌｐｈｉａ　Ｑｕａｒｔｚ　
Ｃｏ。

（ｌソ）　（フイシデルフイア　クォーツ）Ｓａｎｔｏ
ｃｅｌｌ　、　Ｍｏｎｓａｎｔｏ−ＣｈｅｍｔａａＩＣ
ｏ＋（サントセル）（モンサントケミカル）Ｉｍａｉｌ
　ｌ１ｌｉｎｏｉｓ　Ｍｉｎｅｒａｌｓ　Ｃｏ。

（イムシ／’）　（イリノイス　ミネ：７〃）Ｃａｌｃ
ｉｕｍ　５ｉｌｉｋａｔ　Ｏｈｅｍｌｇｃｈｅ　Ｆａｂ
ｒｔｋＨｏｅａｃｈＣａ　ｌ　ｓ　ｉ　Ｌ　Ｆｉｉｌｌ
ａｔｏｆｆ−Ｇｅｓｅｌｌｓａｈａｆｔ（カルシ／Ｉ／
）　Ｍａｒｑｕａｒｔ （フヱールストツ７−グゼールシャ７トマルクオルト） Ｆｏｒｔａｆｉｌ　Ｉｍｐｅｒｉａｌ　Ｃｈｅｍｉｃａ
ｌ（フォルタフイル）　Ｉｎａｕｓｔｒｉａｅ、Ｌｔａ
。

（イパリフシレケミメνレイン＜ベトリーズ）Ｍｔｃｒ
ｏｃａｌ　’　ＪｏｓａｐｈＣｒｏｓｆｉｅｌ改　＆５
ｏｎｓ。

（ミクロカル）　Ｌｔａ　。

（ジ田セフクロスフィー、ル小°アンドサンズ）Ｍａｎ
ｏｓｉｌ　Ｈａｒａｍａｎ　ａｎａ　Ｈｏ１４ｅｎ（マ
ノシール）（ハードマン　アンド　ホーノｋｆン）Ｖｕ
ｌｋａｅｉ　Ｉ　Ｆａｒｂｅｎｆａｂｒｉｋｅｎ　Ｂｒ
ｙｅｒ、Ａ、−Ｇ。

（プルカジール）　（７アルペンフアプリーケン　バー
ヤー）Ｔｕｆｋｎｉｔ　Ｄｕｒｈａｍ　Ｃｈｅｍｉｃａ
ｌｓ、Ｌｔａ。

（り７ニツ））　（ドゥルハム　ケミカルズ）シルモス
　白石工業 スターレックス　神馬化学 ７リコシル　多木製肥 等が使用できる。

本発明は加熱定着に有効であるが、圧力定着にも適用で
きる。

上記使用の離型剤としてはシリコーンオイルのように粘
性のある液体が好ましいが、同様の離型剤が使用でき、
シリコーンに限らずフッ素系オイルも可能である。上記
ｐ−ラなる表現はベルト状の回転体も含むものである。

上記ローラの弾性層としてはゴム材質が特に適している
が、各種の混合ゴム層や、ゴムと樹脂との混合層或いは
、含油性樹脂からなる弾性層でも良い０ 〔効　果〕 以上述べたように、本発明では定着ローラ弾性層の充填
剤として離型剤吸着力の比較的強いものを、加圧ローラ
弾性層の充填剤として離型剤吸着力の比較的弱いものを
用いることにより、定着ローラに含有される離型剤が加
圧ローラ・へ移行するのを極力抑制することにより長期
にわたって離型　性の優れた定着装置を得ることが可能
となった。

【図面の簡単な説明】

図は本発明実施例の要部構成説明図である。 １は定着ローラ、２は加圧ローラ、 １１．２１は弾性層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）トナー像を担持した記録材と接触して、記録材上
   に該トナー像を定着させる定着ローラと、該定着ローラ
   に圧接する加圧ロー２とを有する定着装置であって、 該定着ローラと該加圧ローラの表面層が共に充填剤を含
   有する弾性体層で形成される定着装置に於いて、 上記定着ローラの弾性体層は、上記加圧ローラの弾性体
   層が含有している充填剤よりも離型剤吸着力の大きい充
   填剤を含有していることを特徴とする定着装置。 （′２Ｊ上記上記−−２の充填剤は乾式法で作られたシ
   リカ微粉体である特許請求の範囲第１項記載の定着装置
   。 （６）上記加圧ローラの充填剤は湿式法で作られたシリ
   カ微粉体である特許請求の範囲第２項記載の定着装置。 （４）上記定着ローラの充填剤の量は上記加圧ローラの
   充填剤の量より少ないことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項乃至第３項いずれかに記載の定着装置。