JPS60249176A - 定着用ロ−ラ及び定着装置 - 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】 （分　野） 本発明は第１発明で未定着画像を記録材に定着すること
に関与する定着用ローラ、例えば加圧ローラ、加熱ロー
ラ、クリーニングローラ又祉離型剤塗布ローラ、転写同
時定着用のローラ等に関し、第２発明で定着装置に関す
るものである。

（従来技術） 一般に定着に関与する定着用ローラは芯金の如き基体に
、ゴム材の被覆層や樹脂材の被覆層を高温下で形成する
ものが多い。しかし中にはそれほど高温ではない状態で
形成されるものがあるが、定着のために加熱手段によっ
て高温状態にされ又は加圧される等の条件下で常時又は
少なくとも一時的に用いられるものがかなりある。

いずれにしても、芯金の如き基体とゴムや樹脂の被覆層
か一体化される状態が安定して、耐久性に優れた定着用
ローラは必要であり、定着性を良好に長期に安定できる
定着装置が望まれている。

以下、特に問題の多い使用条件、加熱低下で定着用ロー
ラを使用する加熱定着装置の従来例について説明するが
〈：１本発明轄他の定着装置にも適用できるものである
。

従来、との種の加熱定着装置に用いられる定着ローラの
芯金には、ステンレス、アルミニウム等の酸化しても弾
性層との接着に与える影響の少ないものを用いるか、あ
るいは鉄又は鉄鋼の芯金にメッキ処理をして用いること
が多かった。

しかし、定着装置に用いられる芯金に社、耐食性のほか
、芯金端部７５に回転支軸となることが多いため、耐摩
耗性をも要求され、これらの特性を満足する防錆処理は
その方法も限られ、コストも高いものであるため実用的
でなか、うた。別の方法として被覆層である弾性層との
密着性を向上させるため芯金表面をブラスト処理等で荒
すことが多く、防錆処理の効果もあまり期待できながっ
た。例えば鉄等の芯金の防錆としては最も簡単なものは
、オイルを塗布するものであるがこれは上層に弾性層を
接着することが難しくなるため、実施不可能である。

また、亜鉛メッキあるいは亜鉛クロメート処理等も比較
的低コストで防錆効果の高い被覆として一般に広（用い
られているが耐熱性がないのか欠点であった。

化成処理によるリン酸亜鉛系、リン酸マンガン系等も耐
熱性に問題かあり、使用法もリン酸鉄系のものだけであ
り、表面に凹凸が同時に出来るメリットもあるにはある
が定着ローラ芯金としては不満な点が多かった。

当然クロームチツキとかセラミック溶射等により、耐熱
性の高い防錆する手段もあるが、コスト高となって、ス
テンレス材を用いるのと大差なくなってしまう。

これらの鉄表面の防錆処理は特殊な設備が必要であるこ
と、そして処理によっては弾性層との接着性が充分に得
られないこと、さらには接着性を向上させるためのプラ
スト処理が困難となる場合があること、芯金の再利用の
際、同様の防錆処理か再び必要となること、コスト的に
高価なものとなるととなどの不都合が多々あった。

また、上述のような防錆処理をせず、鉄製芯金表面をセ
ンタレス加工等で一層切削し、酸化していない面を出し
てすぐにその上に弾性体層で被覆あるいけプライマーで
コーティングする方法もある。この場合弾性体層の空気
透過性が問題となり、空気透過性のある素材では用いる
ことが困難であった。

例えば、シリコーンゴムは空気透過性の比較的良い耐熱
性、離型性を備えた定着ローラによく用いられる材質で
あるか、芯金の上に一定以上の厚みでそのソリッド層を
設ける場合、芯金を酸化して、接着効果を劣化させるこ
とは希であるが、厚みが極めて薄い場合あるいは空気層
を内にもったスポンジ層である場合は芯金を酸化させ、
芯金とゴム層（スポンジ層）の接着性を著しく低下させ
てしまう不都合があシ、上述のような防錆処理、あるい
はステンレスのような錆の生じにくい材質を使用せざる
を得なかった。

いずれにしても満足のいく定着用ローラ又は定着ローラ
は得られず、製造時又祉使用時に高温下にさらされても
、耐久性の優れたものはなかった。

〔目　的〕

本発明の目的は、上述の問題を解決し、ローラを構成す
る基体と被覆層とをより一層強固で耐久性に優れた接着
状態にできた定着用ローラを提供することにある。

本発明の他の目的は、定着用ローラを精度良くしかも簡
単な方法により安価で、基体と被覆層が強固に接合した
状態にすることのできた定着用ローラを提供することに
ある。

本発明の別の目的は、上述した問題を解決し、未定着像
の定着性を長期にわたって安定できる程の高品位、耐久
性、信頼性を得ることのできる定着用ローラ及び定着装
置を提供するものである。

本発明の特徴は基体と被覆層との間に四三酸化鉄表面を
設けたことにあり、第１発明は、四三酸化鉄表面を有す
る基体と、該四三酸化鉄表面上に設けられた被覆層と、
を有することを特徴とする定着用０−９で、第２発明は
未定着像を記録材に定着するため、記録材を挟持搬送す
る定着ロー２対の一方は、四三酸化鉄表面を有する基体
と１．該四三酸化鉄表面上に設けられた被覆層と、を有
していることを特徴とする定着装置である。

〔発明の内容と実施例〕

本発明の定着用ローラは、定着に関与するローラを意味
し、記録材と直接液する定着ローラ対、定着ローラ対を
クリーニングするクリーニングローラ１加熱ローラ、加
圧ローラ、離型剤塗布ローラ、転写同時定着用のローラ
を含むものであり、その適用については詳述しないが以
下から理解されよう。

第１図は本発明の第１．第２発明を共に含む実施例の説
明図である。

第１図において１は、加熱定着ローラで、内部に加熱手
段４を有する金属ロー２５の表面にテフロン被覆層６を
設けたものである。２は加熱定着ローラ１に圧接する加
圧ローラで、本例では回転中心軸となる芯金のローラ基
体７上に後述する四三酸化表面２０を形成し、さらに被
覆層として、−液性ＲＴＶシリコーンゴムのプライマー
７２を塗り、その上にシリコーンスポンジからなるスポ
ンジ層８を接着させ、加えてＲＴＶシリコーンゴムを塗
ってなる弾性被覆層９を有しているものである。この加
圧ローラ２の表面゛は、一般にＲＴＶ（室温加硫型）シ
リコーンゴムを塗った後ローラとしての形状を整える為
研摩し仕上げたものであるＯ 又、加熱定着ローラ１のテフロン被覆層６には、クリー
ニンググレード１６等のクリーニング手段と特開昭５５
−１４４２６８　号公報記載の如き、オフセット防止液
塗布手段６（図のように、シリコーンオイル含浸部材１
０と訪客部材１２と連続多孔質部材１１とを有す）が当
接している。

さらに、加圧ローラ２は、加熱定着ローラ１に対してそ
の圧接状態を可変にする手段、例えば、芯金７の回転を
可能に支持して、これの位置を装着点ハと共に可変にす
るアーム１７とアーム１７の回動中心となる地点１７１
とアーム１７を破線矢印の如き位置変化させるためのカ
ム手段１８とが図中の如（設けられているものを有して
いる。ただし、加圧解除機構はもたなくても良い。

前述したローラ基体７は、四三酸化鉄表面２０を形成す
る方法によって適切な材質で構成されるが、円筒状１円
柱状又は他の形状のものでも良い。

ローラ基体１の表面は、鉄であることが好ましいが）四
三酸化鉄を被覆して形成する場合は金属性であれば良い
。

四三酸化鉄（Ｆｅ３０４）　＜７）表面２０は、（ｏ−
２基体１が鉄製であるときが好ましいが）鉄を空気中で
焼（か、酸化鉄（Ｆｅ２０６）を水蒸気を含む水素で還
元するか、赤熱した鉄に水蒸気を作用させるか又は四三
酸化鉄の粉末を一度融解してから固化する等の常法によ
り基体７弐面に形成される。

図面上表ｍ２０ｔ′ｉ基体７と別体の如き表示をしてい
るか、所定形状の鉄製基体自体を焼き又は酸化鉄とした
後還元するか又は赤熱させた後水蒸気を作用させた場合
表面２０ｔｉ基体Ｚ自体の表面部を示すものである。こ
の加圧ロー２２は、加熱加圧とい５条件下で繰り返し荷
重（通紙による）及び高温（１００℃程度）にあるが、
四三酸化鉄の表面をローラ基体に形成し、この表面に被
覆層を形成するといった簡単な方法又は構成により、従
来では得られなかった、優れた防錆効果に加え、ローラ
基体と被覆層との耐久性に豊み長期安定した接着性を得
ている。従って、被覆層を構成するスポンジ層８は単泡
ではあっても、ローラ基体７．２０との間には熱酸化し
やすい状態が空気又は気体によって形成され危険な状態
にあるものの、上記構成により、接着性は強固で、耐久
性を従来より大幅に向上され、トナー像を及してしまう
ようなずれは生じなかった。

さて、所定の画像形成手段によって形成されたトナー像
Ｔを有する紙Ｐは、搬送ローラ対１４に掛けられたベル
ト１５の移動と共に搬送される。

次にベルト１５から案内部材１３に紙Ｐは移され、該加
熱、加圧ローラ１，２のなす広い圧接部に導かれる。

一方、上記広い圧接部では、加熱手段４によって均一加
熱された層６と、加熱定着ローラ１からの伝導熱によっ
て均一加熱された弾性被覆層９とが形成されてお９、加
圧ローラ２にいたっては、上記構成によりそのスポンジ
層８よりも被覆層９の方が熱伝導性が高くなっているの
で立上り時のウェイトタイム（プロセス開始可能になる
までに要する時間）が極めて高度をこ短縮化されている
。

さらに、スポンジ層８には、スポンジ成分の他に空気等
の気体が占める体積が多くあるので、このスポンジ層８
の熱伝導性は、被覆層９に比べて悪くなる。つまり、加
熱定着ローラ１が加圧ローラ２自体全体を所定温度に保
持するのに要する加熱量は、従来のものに比べてわずか
なもので良く、又、他に大量且つ無駄に消費されること
がないのでその熱効率も大幅に向上せしめた高効率のも
のである。

このような被覆層の効果を四三酸化鉄表面２０の存在を
こよってより長期にわたって安定できると共に、スポン
ジ層８及びプライマー７２がローラ基体７から剥離する
ことなく強固なものにできるため、ロー２２の不安定な
回転や変形による記録材としての紙のしわやジャムを防
止できる。

被覆層（プライマー７２．スポンジ層８９弾性被覆層９
）は回着用ローラに要求される特性に応じて材質１層構
成が変化するが、ゴム材や樹脂材が適している。特に被
覆層をゴム材とした場合は、従来において問題となって
（・た耐久性の低さを大幅に向上でき、熱加硫や加熱接
合時又は使用高温域においても優れた防錆効果と接着性
を得ることができる。従来の問題は、ゴム材のように、
空気透過性、空気保有型或いはシリコーンオイル等の熱
酸化性添加物含有型の如き材質で特に顕著で、基体２０
と被覆層７２，８．９の間に剥離領域が発生してしまう
ことであり、プライマ−（接着剤）を介して接着効果を
高めても防止できない点にある。ところが、上述した四
三酸化鉄表面２ｏを有する定着用ローラにおいては、物
理的な接合効果も見られ、従来の問題を解決し、耐久性
に優れたものとなっている。

又、従来では物理的接着性を高めるため、メッキ処理後
の芯金に粗面処理を施すものがあるが、粗面により、メ
ッキ部分が薄くなり、部分的にメッキ部分がなくなった
領域も発生し易く、製品バラツキが極めて多かった。こ
の処理を施した後に被覆層を形成した定着用ローラは、
極端に短い間で被覆層と基体とが剥離してしまうものが
多々見られた。これに対して本発明の定着用ローラにお
いて、基体表面を粗面処理した後に四三酸化鉄表面２０
を形成したローラは、より一層物理的接着効果を増大し
、粗面化による製品バラツキも適切な微少範囲に集約さ
れ、生産性も向上される。しかも、従来のような剥離の
問題も大幅に解決される。このように基体７を粗面化し
た後に四三酸化鉄表面２０を形成し被覆層を設けた定着
用ローラ及び定着装置は、より好ましい本発明の実施例
である。

前述の意味から、被覆層としてはゴム材や樹脂材又はこ
れらの混合層或いは複数の層からなるものであって、ロ
ーラ基体近傍で、空気透過性又は空気や気体を保有する
か又は熱酸化性物質を含有している等の材質であるとき
、本発明の効果は大きい。熱論これらの被覆層６の上層
に他のゴム。

樹脂或いは金属層があっても、本発明ｌこ含まれるもの
である。さらに、被覆層には接着用のプライマー等も含
まれるということは理解されるであろう。実施−こあた
っては、接着剤の層を表面２ｏ上に薄く形成した後、ゴ
ム材、樹脂材等を形成することが好ましく、その効果も
より安定する。

ここで、具体例比較の説明をする。

まず、鉄の丸棒もしくはパイプ材を芯金形状に切削加工
し、その後トルエンで洗浄し、その直後２５０℃に加熱
されたオープン中に入れ２時間放置し、その後自然冷却
することにより、鉄製芯金の表面に四三酸化鉄（Ｆｅ３
Ｏ４）の被覆をつくる。この上に、シリコーンゴム糸プ
ライマーヲ５０−’１００μ塗布し、その上に信越化学
（株）製シリコーンゴムスポンジを被覆し、外径を研摩
し、さらにＲＴＶシリコーンゴム２０．５ｎｍの厚さ被
覆する。

さらに、他の実施例においては、芯金を切削加工した後
、プライマーとの接着性を向上させるため、７ラスト処
理したものをトルエン洗浄し、その後加熱し、四三酸化
鉄の被覆を設けてもよい。

以上説明した様な四三酸化鉄の被覆を設けた場合、鉄素
材との密着性が非常によく、芯金を２３０’Ｃの高温に
５０日間放置しても、剥離することはなかった。

これに比べ亜鉛クロメート処理した芯金に弾性層をつけ
たものは、２１０℃の環境にローラを５時間入れただけ
で弾性層が芯金からぬけてしまった。

原因を調べてみると、芯金とメッキ処理の間で剥離のお
こっていることが確認できた。

さらに鉄の芯金をセンタレス加工で表面の酸化していな
い面を出してすぐに脱脂処理をして弾性層を被覆した。

このローラを高温で使用すると約１０日間で弾性層が芯
金より剥離してしまった。

この原因も調べてみるとプライマーと弾性層が剥離した
のではなく、芯金とプライマーが芯金の酸化した面で剥
離しており、本発明の芯金の高温環境下での弾性層との
密着性のよさを示している。

又、クロムメッキしたものは高温環境下でも芯金と剥離
することは少ないが、繰り返し荷重や記録材の搬送、高
速回転、クリーニングのための摩擦等に弱く、芯金と弾
性層を剥そうとすると簡単に剥離してしまった。これは
弾性層が芯金と化学的にしか密着しておらず、その接着
強度が弱かったと考えられる。そこでクロームメッキ面
を機械的に粗面化したところ、メッキ下地の鉄が表面に
露出してしまい、メッキによる防錆効果に問題のあるこ
とがわかった。

ところがブラスト面に、四三酸化鉄被膜を強固に付けた
定蕩用皇−ラの場合、弾性層は化学的にも、物理的にも
充分に密着し、しかも高温環境下においても四三酸化鉄
被膜が変化しないのでその密着性もほとんど変化しなか
った。

これにより、発明者は安価な鉄材の芯金に特殊な設備を
なくしても防錆効果をもたせ、かつメッキでは得ること
の固辞であった物理的密着性も向上させる方法を発明し
た。

このように本発明は、メッキ処理のような特殊な設備を
用いることなく公害問題もない安定し生産性に優れた、
しかも精度よくバラツキの少ない定着用ローラを得るこ
とができるといった優れたもので定着用ローラは安価で
耐久性、防錆効果に優れ、高温下でも使用できるといっ
た特性を有する。

以上のように、本発明は従来では得られない散散の利点
を有するものであって、未定着像定着を長期にわたって
確実に行えるといった画期的な効用をもたらすも、ので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明図である。 １は加熱定着ローラ、２は加圧ローラ、７はローラ基体
、２０は四三酸化鉄表面、７２，８．９は順に被覆層と
してのプライマー、スポンジ層１弾性被覆層。 出願人　キャノン株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）未定着像を記録材に定着することに関与し゛て用
   いられる定着ｏ−＞１ｆＣおいて、 四三酸化鉄表面を有する基体と、該四三酸化鉄表面上に
   設けられた被覆層と、を有することを特徴とする定着用
   ローラ〇
2. （２）未定着像と記録材に定着するため、記録材を挾持
   搬送する一対の定着ローラを有する定着装置において、 上記定着ローラ対の一方は、四三酸化鉄表面を有する基
   体と、該四三酸化鉄表面上に設けられた被覆層と、を有
   していることを特徴とする定着装置。