JPS6052881A - 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、熱ロー２定着装置で社、大別して（１）定着
ローラとして、ＦＴ？Ｉｉ　、　ＰＦＡ等のいわゆるテ
フロン被覆ロー２を用い、加圧ローラとして、シリコン
ゴム、フッ素ゴムＩｉｆＰＤＭ　、ヒドリンゴム、フロ
ロシリコンゴム等の弾性体被蝋ローラを用いた系又は（
２）定着ローラ、加圧ローラともに、上記弾性体被覆ロ
ーラを用いた系の２通シが知られている。

上記（１）　（２）のうち定着ローラとして、（２）の
弾性体被稜ロー２を用いた場合は、テフロン被檄ローラ
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（％に自動両面機に有効）が良好であるため非常に有
用である。

しかしく２）の場合、定着ローラの表面性が粗いと、耐
久使用により、ローラがトナーで汚染され易く、かつロ
ーラ表面に一度、トナーが付着すると非常に除去しにく
い欠点があった。また一度トナーが付着してしまうと付
着したトナーと、コピー紙上のトナーとの親和性が艮い
ために、急減にトナーオフ七ットが増大し、ジャムや柚
々のトラブルの原因となっていた。

また、通常ローラ内部にヒータを装備した定涜ローラは
熱伝導の点で弾性体の肉厚を薄くせさるを得ないため、
強度的に弱く、フェルト、ウェブ、ブレードクリーニン
グロー２等のクリーニング部材を強圧で当接させると、
弾性体が損傷したシ、耐久で問題が生じたシし゛ていた
。

一方、上記不都合を解消するために、ローラの表面を平
滑にすると、コピー紙のロー２への静電ｙ＆着力及び真
空吸着力が増し、ローラからのコピー紙の分離性が悪く
なる。

そのために、ローラに爪状の分離部材を強圧で当接させ
る等の処置が必要となるが、これはローラを損傷させる
等の問題が生じる。

本発明は、上記従来の不都合を改善したものである。

本発明の目的は、簡易な構成でもって、定着性及び画１
＃！性が良好であシ、かつ、長期に亘って、その性能が
維持できる定着装置を提供することにある。

本発明は、自動両面被写が可能な、高速機に適用した場
合に、特に有効なものである。

本発明では、定着ローラ及び加圧ローラとして、表面平
均粗さが１μ以上の、ゴム等の弾性体を用い、かつ、定
着ローラ及び加圧ローラの研鯵面を、共に、ローラの回
転方向に対して順目となるように設置使用することによ
シ、上記目的を達成したものである。本発明では、ロー
ラ対を別布研摩等の、仕上は研摩無しで形成できるため
、ローラコストも安価なものですむ。

上記限定に加えて、定着ローラの表面平均粗さくＲＺ）
が１〜１２μ、加圧ローラの表面平均粗さくＲｚ）が６
〜２５μの範囲であシ、かつ、加圧ローラ表面が定着ロ
ー２表面よシも粗面とすることにより、更に、高性能な
定着装置が得られる。以下、本発明の詳細を実施例を掲
けて説明する。

第１図は、本発明の定着装置の１実施例を示すものであ
る。本図は、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３を内部に有す
る加熱ローラで、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する。２は低加熱用のヒータ３
′を内蔵する加圧ロー２で、加熱ロー２１に圧接して摺
擦回転する。

この加Ｍロー２１は、アルミニウム、ステンレス、銅等
の金属製中空ローラ芯の外周面に、シリコンゴム、７ツ
索ゴム、フロロシリコンゴム等の比較的薄い弾性体層１
１を設けたものである。

加圧ｐ−２２はベアリング１５　、１５’に回転可能に
支持されている。このローラ２は加熱ローラ１に公知の
加圧手段によって少くとも定着時に圧接し、金Ｊｉ［ロ
ーラ芯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］ｎＰＤＭ　１ヒト／リンゴム等の弾性体層
２１を比較的厚く設けたものである。この構成は、加熱
ローラとの圧接領域ｄ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
温索子４が接触配設され、それの検出信号を公知の制御
手段（図示せぬ）に導き、加熱ローラ１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
ととで）トナー像溶融温度に保持している。

６は加熱ローラ表面へ付着したオフセットトナーや紙＠
等の異物をローラ表面から除去するだめのクリーニング
部材を兼ねたオフセット防止液塗布部材であシノーメツ
クス、ヒメロン等の耐熱ウェブ６１中に、ジメチルシリ
コンオイル、メチルフェニールシリコンオイル、フロロ
シリコンオイル、アミノ変性シリコンオイル等のオフセ
ット防止液を含浸させたものである。

上記クリーニングウェブ６１は弾性を有する押当てロー
ラ６５によシ加熱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（不図示）巻
取シローラ６５によシ供給ロー：１ｉＦ６２から微量づ
つその当接位置を変えるように移動し、常に／リーニン
グウェブ６１の新しい面が加熱ローラに当接する。この
ウェブ６１は押当てローラ６５以降介在するコロ６４上
を移動して供給ローラ６２側へ反転され、巻取クローラ
６ｓＫ表、裏を論にした状態で巻取られる。

７は熱反射性を有する曲面状の反射板で、加熱ローラ１
の周辺に近接し、加熱ローラ１の長手方向全体に設けら
れている。又反射板７は加熱ローラ１周面の押当てロー
ラ６３の位置と紙Ｐの進入開口部との間に対して憶うよ
うな幅を有している。８は放熱防止用の厚みのあるカバ
ーで、上記反射板７の凸面全体に対して密着して設けら
れ、この反射板７からの無駄な放熱を防止する。１６は
定着装置の上側のケーシング部材で、クリーニング部Ｉ
ｔ６と反射板７、カバー８、感温素子４とを包囲してい
る。感温素子４の温度検知部は反射板７よシもロー２１
側にある。

一方、加圧ローラ２側にも、反射板７と同様の反射板９
及びカバー８と同様のカバー１０が夫々加圧ロー２２の
局面の大部分を榎うように設けられている。

これらの反射板７，９及びカバー８，１ｏを設は表面か
ら無駄に消費される熱を減少することができ、かつ感温
素子４の測温性を安定化することができる。又、加熱ロ
ーラ１の設定温度に対する置駒を安定化すると共に消費
電力を低減できる。

２２は紙Ｐを加熱ローラ１側に導く案内板で、反射板７
と反射板９夫々の一端の間に位置するように加熱ロー２
１に近接して設けられている。

２４は加圧ローラを支持する支持板で、バネ２３によっ
て加圧ローラは定着ローラに圧接される。

さて、未定着なトナー像Ｔを有する普通紙Ｐは加熱、加
圧筒ローラ１，２間で挟持搬送され、ローラ１，２の表
面温度による印加熱によってトナー像Ｔを定着され、そ
の抜排紙ローラ２０，２１によって挾持されながら装置
外へ排出される。

この加熱ローラの排出口側には普通紙Ｐを加熱ローラか
ら確実に分離するためにローラ軸方向に沿って複数個の
分離爪５がローラ表面に接触して設けられている。

又、加圧ローラ２の排出口側にも分離爪５１がロー２２
の表面に接触して設けられている。

分離爪５は、ケーシング部材１６と離間状態の支持板１
８に保持され、分離爪５１も定着装置下側のケーシング
部材１７と離間状態の支持板１８１に保持されている。

ケーシング部材１７は加圧ローラ２の反射板９、カバー
１０と離間し、これらを榎うように設けられている。

上記反射板７，９としては、表面を研摩したアルミニウ
ム、銅板或いはＯｒメッキ等の表面処理を施した鉄板等
のように光沢面を有する金属であることが好ましい。又
反射板７，９の形状は、ローラ局面と同心円となるよう
な曲率な有するものが好ましく、又その厚さは比較的薄
いものが好ましい。

上記カバー８，１ｏとしては、グラスクール、ロックウ
ール、セラミックファイバー、或いはフェノールフオー
ム、エポキシ７オーム等の発泡体等によって構成或いは
複合構成されたものが好ましい。

次に第１図のＸ　−Ｘ’断面を示す定着装置の説明図で
ある第２図を用いて、加熱ローラ１の端部構成について
詳述する。

１１．１１’は夫々加熱ロー２１の両端の回転Ｉｋ１１
１１゜１１′に夫々嵌着されている耐熱性スリーブで、
定着装置の枠体１５　、１５’に夫々装着されているベ
アリング１２．１２’に夫々接触している。１４　、１
４’は耐熱性ギアで、加熱ロー２１の回転軸１１．１１
’に夫々装着され、駆動源Ｍからの駆動力を伝達される
。この耐熱性ギア１４′は他の駆動伝達ギア２５と噛合
っておシ、駆動力を受けて、加熱ローラ１と共に回転す
る。耐熱性ギア１４には、手動ノブ２６のギア２６１が
噛合わされ手動による駆動力が伝達される。

上記耐熱性ギア１４　、１４’は熱遮断性の断熱材で構
成されているので、加熱ローラ１がらこのギア１４　、
１４’を介して他のギア等の駆動伝達部材へ熱が散逸す
ることがない。このギアによって加熱四−ラ１の熱保有
性が向上された。

さらに上記耐熱性スリーブ１１，１１′も又、熱遮断性
の断熱材であ）、加熱ローラ１１４！部からベアリング
１２．１２’及び枠体１３　、１５’への熱移動による
熱損失を防いでいる。従って、加熱ローラ１の端部から
の熱損失は、耐熱性ギア１４　、１４’によって従来よ
）減少することができ、又耐熱性スリーブ１１．，１１
’の付加でさらに大幅に減少或いはほとんど無にするこ
とができた。

一般に、耐熱性ギア１４．１４’には他の駆動伝達部口
°が畝多く連動するように設けられることが多い。依っ
て、従来の熱損失はこのような駆動系において大半を占
めている。これに対し、上記実施例のようなものは駆動
系への熱損失を減少又は無ならしめることができるので
、高度に熱効率を同上でき消費電力も減少できる。又、
上記実施例では耐熱性ギア１４．１４’に加えて耐熱性
スリーブ１１．１１’を用いているため、ローラ端部か
らの枠体１５　、１５’へのＭ損失を防止できさらに熱
効率を向上できる。上記例は加熱ローラ１の両端部に設
けているが、少なくともローラ１に駆動力を伝達する部
材の駆動力を受ける側とロー２１との間にＩｆｒ＊部位
を有していれば有効である。上記耐熱性スリーブとして
は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ＰＰ
５（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＢＴ　（ポリブ
チレンチレフタレ−））ＩＮｌｋｆ、フエ）　−ｔｖ樹
脂等の熱遮断部材であるもの等、或いはこの種の汎合材
からなるＩＡｉ断性のｌ料から構成されるもの等が好ま
しい。又上記ギア１４　、１４’としては、ポリイミド
、ポリアミドイミド、ＰＰ８　、変性フェノール、四佛
化エチレンに補強光てん材を加えたもの等の熱遮断性の
良好な耐熱性材料で構成されるものが好ましい。

上述のごとく、加熱ローラ１は耐熱性スリーブ１１．１
１’、及び耐熱性ギア１４．１４’によ＃）機械本体及
び枠体Ｉ　Ｓ　、　１５’から熱的に孤立状態となシ、
これらを伝わっての熱損失扛非常に少ないものとなる。

上記構成とした場合、熱効率は非電に高く、かつ、シン
グルコピーにおいては、均−艮好な定着性が得られるが
連続コピーを行なうと、コピー紙周辺部の定着性と比較
して、コピー紙中央部の定着性が甘くなっていき、これ
は、連続通紙軟式が増大すればするほど顕者となる。

上記―由としては以下の２点が掲げられる。

（理由１）　ローラ中央部の温度は、コピー紙に熱が奪
われることによ如低下してゆく。一方、ローラ端部にお
いてはコピー紙への熱の伝受が中央部と比較して少ない
ためローラ端部の温度低下の方が中央部の温度低下よル
少ない。

すなわち、ローラ端部の方がロー２表面温度が高い。

（理由２）　上記（理由１）によシ、加圧ロー２が定着
ローラから受け取る熱量は中央部より端部側の方が多い
ため、加圧ローラの温度も、中央部より端部側の方が高
く、その故に加圧ローラは、逆クラウン状に熱膨張し、
両ローラの圧接力も端部側の方が高くなる。

よって、定着ローラ内のヒータの発熱分布は中央部の方
が端部よシ発熱量の大きいものを使用することが好まし
い。また、ヒータの発熱長は、最大通紙サイズの巾と同
勢か、それよりも短い方が好ましい。例えばＭ３図に示
すヒータを用いると、シングルコピーに於いても、連続
コピーに於いても、常に均一良好な定着性が得られる。

また、均一巻線ヒータを用いても、発熱長が最大通紙サ
イズの巾よシも１０〜６０ｙｕｘ程度短いヒータを用い
ても良好な結果が得られた。

上記構成の定着装置で、定着ローラーとして外径φ６０
、アルミ芯金の肉厚６．５龍、表面被覆層として、０．
５關厚の熱加硫型シリコンゴム被機（東芝［ＴＳＩｉｌ
グ２Ｏ−６Ｕ　）をした逆クラウン形状（中央部の祉が
端部と比較して、１５０μ小さいローラ）のローラ、加
圧ローラ２として外径φ６０、φ５０の鉄芯全土に、ゴ
ム硬度４゜度（ＪＩ８Ａ）、肉厚５１ｕＬｆ）熱加硫型
シリコンゴム被板（信越化学［ＫＩｉ１７４２７）をし
たローラを用いた。

また、上記定着ローラ及び加圧ローラの研摩面を、共に
ローラの回転方向に対して順目となるよりに設置使用し
た。

ここで菖う、緘目という言葉について説明する。第４図
（ａ）に、定着ロー２０表面写真の代表例を示す。（８
ＲＭ使用、倍率１００倍、この場合の表向平均粗さＲｇ
　＝　８μ）ゴム等の弾性体ローラを研摩した場合、一
般にはＭ４図（ａ）に示すような研摩台が生じる。（こ
れを、羽毛研摩等の仕上げ研摩等で、はとんど無くすこ
とは可能であるが、手間、コストが非常にかかる。）本
発明で言う、順目使用とは、ロー２回転に対して、にツ
ブ部で）研摩台が寝る方向にローラを設置することであ
シ、第４図（ａ）では矢印方向がローラ回転方向である
。第４図（１））は、模式的に、研摩台を示したもので
ある。（矢印方向が、ローラ回転方向）。

また、定着ロー２内のヒータ３としては、６５０Ｗのハ
ロゲンヒータを用い、サーミスタ４でロー２表面温度を
検出し、図示せぬ制御回路でと−タを０１！　−ＯＦＦ
させ定着ロー２表面温度を常時１７０℃に維持している
。

また、定着ａｔのコピー紙処理速度は、４０ジａｍ／ａ
θＣ１６０枚／分・ム４サイズである。

分離爪５として鉱、定着ローラ１への当接中２關、先端
エッヂ０．１Ｒのシャープ・エッチノシリコンオイル（
信越化手製ＫＶ９６Ｈ，２５℃における粘度１ｏ、ｏｏ
ｏａｓ）を含浸させ、コピ一時にクエプを徐々に移動さ
せることにより、定着ロー２表面上にム４サイズ１枚当
た。９１ｘ１ｏ’９のシリコンオイルを輩布しながら、
通紙を行なった。

（実施例１） 定着ｐ−２として、表面平均粗さくＲｚ）を８μ　′に
加工したローラ、加圧ローラとして、表面平均粗さくＲ
ｇ）を１８μに加工したローラを用いた。

ローラの設置方向は、亀４図（ａ）（ｂ）に示す向きと
した。また、分離爪の定着ロー２への尚接圧を１０ｇと
した。ム４サイズ紙の全面積の１５％にトナー画像を乗
せて５０万枚連続通紙したが、ジャムは全く無かった。

また、分離の様子を目視したところ、定着後のコピー紙
は分離爪を＃１とんど頼らずに分離されていた。また、
定着ローラへの極微量づつのオフセットトナーは、コピ
ー紙の合い間に定着ローラと加圧ローラが圧接回転した
時に、お互いの表面粗さの相違によ）、良好に加圧ロー
ラ側へ移行することが観察された。加圧ローラに、図示
せぬクリーニングフェルトを強圧で当接させたところ、
加圧ローラへ移行したトナーを、クリーニングフェルト
で除去することが可能であった。また、加圧ローラは、
比較的ゴム肉厚が厚く充分なゴム弾性を持っているため
損傷しづらく、強圧でフリー−で、うつすらと汚染され
ていたが、定着ロー２表面の汚れは全く無く、更に通紙
が可能であった。

（比較例１） ローラ対の設置方向を逆目にした以外は、一実施例１と
同様な条件で通紙を行なった。

毎回定着ローラへの＊蓋オフセットが発生シ、そのオフ
セラ））ナーは、コピー紙の合い間に定着ローラと加圧
ロー２が圧接回転した時に、お互いの表面粗さの相違に
よル、大部分は、加圧ローラ側に移行するが、一部分は
、定着ローラの研摩台の中に詰ま如、定着ローラ表向に
、付着（融着）したままとなる。その付着トナーは、ク
リーニングウェブ６で株、拭き取りづらいものであシ、
局部的に定着ローラが汚染されていった。更に、連続通
紙を行なうと、前記汚れは増大してゆき約５万枚で、０
１記汚れによシ、コピー紙のジャムが頻発した。すなわ
ち、ローラな逆目に設置すると、研摩台の内部にトナー
オフセットが生じ易く、かつ、研摩台の内部に入シこん
だ、トナーがクリー二／グ部材（ここでは、ウェブ６を
さす）で除去しきれずに１’＆されてゆき、上記、研摩
台の内部に入シこんだトナーによシ、更に、トナーオフ
セットが促進され、ジャムの原因となったものである。

辷れは、オイルの塗布量を増すことによって、少しは緩
和されたが１０倍の塗布を行なってもまだ不尭全であっ
た。

以上述べたように、ロー２が、ゴム等の弾性体の場合ロ
ーラの＠摩目が順目であるか、又は逆目であるかによっ
てローラの寿命に、大きな差が見られた。史に、改善さ
れた定着装置として順目使用で、かつローラの表面粗さ
を以下に示す値にすれば良い。

すなわち、定着ローラの表面平均粗さくＲＺ）が１〜１
２μ、かつ加圧ローラの表面平均粗さくＲｇ）が６〜２
５μであシ、かつ加圧ローラが定着ローンよ如も粗面で
ある場合に、更に良好表結呆がイＵられた。

定着ローラの表面平均粗さが１２μ（これは、大よそト
ナーの平均粒径と同程度である）よシ粗いと、順目方向
に設置しても、オフセットトナーによ〕、ロー２表面が
汚れ易く、かつ、その汚れがクリーニング部材で除去し
にくいため、クリーニング部材の定着ローラへの押圧力
を増大させたシ、ロー２への接触中を増大させたシする
必要性が生じ、その結果として、トルクｕｐ等の不都合
が生じるため、駆動モータとして、Ｈｌｇｈ　Ｐｏｗｅ
ｒのものを、使用せねばならず、装置が大型化及びコス
トｕｐとなってしまう。また。

前記対策を講じても、ローラ表面のトナーがクリーニン
グしきれないこともあシ、ジャム等が発生する場合もあ
った。

また、Ｒ２が１μ以下の平滑表面を出すことは、製造コ
ストがかかり、経済的でない。

かつ、コピー紙のローラへの静電＃＆着、及び真空（波
圧）吸着が生じ易く、コピー紙が、ローラに巻きつきや
すい。

また、前述した如く定着ローラ表面に微小蓋づつオフセ
ットしたトナー紘定着ローラに軽圧で当接したウェブ６
では除去しきれない場合がある。

そして、一度定着ローラにトナーオフセットが生じると
、トナー同志の親和性によシ急徴にｌ・ナーオフセット
が増大していく。そこで加圧ローラの表面粗さを定着ロ
ーラよシも粗くした場合、その表面粗さの違いによりオ
フセットトナーが良好に加圧ローラへ移行することが確
認された。

゛また、加圧ローラは、比較的弾性体の肉厚が厚く、強
度的に強いため、クリーニングフェルト、クリーニング
ウェブ、金属ブレード、ゴムブレード吟のクリーニング
部材を強圧で癌接させることが可能であるため加圧ロー
ラ上のトナーを除去することができる。

また、両ローラともｌ１目方向に設置した場合毎回コピ
ー紙の表面に少しづつトナーを付着させることも可能で
あシ、この場合は加圧ローラに、クリーニング部材を当
接させる必要はない。

【図面の簡単な説明】

弗１図は本発明を適用した定着装置例の側面図、第２図
は第１図のｘ　−ｘ’断向図、第５図は、第１図のヒー
タ６の発熱量分布図、第４図（ＩＬ）は本発明の定着ロ
ーラ表面の定着用回転方向に関する拡大写真、墓４図（
ｂ）は定着用ローラ表面の目の方向を拡大して模式化し
た説明図である−１・・・定着ローラ ２・・・加圧ロー２ ５．６′・・・ヒータ 手続補正書（方式） 特許庁長官　若杉和夫　殿 ｌ　事件の表示 昭和５８年　特許願　第　１６１２７１　’号２　発明
の名称 定着装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 任　所　東Ｉｉｉ都大１１１区下丸子３−３０−２Ｉｒ
！：　所　ｔ？１Ｉ４６東東部大川区下丸子３−３０−
２＋ヤノ７株式会社内（電話？５’８−２１１１）＆補
正命令の日付 昭和５９年１月６１日（発送日付） ６、補正の対象 明細書の「図面の簡単な説明」の欄及び図面ｌ補正の内
容 （１）ＢＡｌＩａ書第２１頁ｍｌ　９行乃至！２２Ｎ第
１行目の「８４図（、）は・・・拡大写真、」を「８４
図（、）は本発明の実施例定着ローラ表面の研摩目の拡
大写真を図式化し定着用回転方向に関する状態説明図、
」と補正する。 （２）図面の第４図（、）を製品を用いて鮮明に描いた
図面として提出する。（別紙参照）

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目−ラと、 該定着ローラに圧接する加圧ローラとを有する定着装置
   であって、定着ローラと加圧ローラとが、共に、表面平
   均粗さくＲｚ）が１μ以上の弾性体中形成される定着装
   置に於いて、該定着ローラ及び加圧ローラの研屡目を、
   共に、ローラの回転方向に対して順目となるように設置
   使用することを特徴とした定着装置。 ２、定着ローラの表面平均粗さくＲｇ）が、１〜１２μ
   、加圧−一うの表面平均粗さくＲｇ）が、６〜２５μ、
   の範囲であり、かつ、加圧ローラ表面が、定着ローラ表
   面よ）も粗面であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の定着装置。