JPS61137179A - ロ−ラ定着装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば電子複写機、ファクシミリ、ライン
プリンター等に用いるローラ定着装置に係り、とくに電
子複写機の加熱ローラへのトナー像の転移によるオフセ
ット現象の発生を防止すると共に、加熱ローラの昇温時
間を短縮して効率的な定着を可能とし、さらに定着後の
１・す−像が鮮明で、しかも経済的に製造することので
きるローラ定着装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、乾式複写を目的とする電子複写機においては、
複写紙上に静電気あるいは磁気によって形成されたトナ
ー像を、互いに圧接して回転する２つのローラの間に該
複写紙を通し、且つローラの一方または双方を内部から
加熱することによって定着する方法が採用されている。

この方法による定着は、他のオーブンによる定着方法と
比較して、高速化が容易である点、および熱効率が高い
点等多くの利点があり、最近の電子複写機には、はとん
どこのローラによる定着方式が用いられているが、複写
紙上のトナー像が加熱ローラの周面し加熱溶融状態で圧
接するため、トナー像の一部が該ローラの周面に付着し
て転移し、あるいはこのトナー像がさらにもう一方のロ
ーラに転移して、この像が次の複写紙上に再転写されて
現われる、いわゆるオフセット現象が発生し、複写紙を
汚すことがある。

そこで、このようなトナー像の付着を防止するため、ス
テンレス、アルミ等の金属からなる加熱または加圧、あ
るいは両方のローラには、その表面にトナー像に対して
離型性に優れた材料、例えば四弗化エチレン樹脂（ＰＴ
ＦＥ）、四弗化エチレン−六弗化プロピレン共重合体（
Ｆ　Ｅ　Ｐ　）等の弗素樹脂、あるいはシリコーン樹脂
等からなる非粘着性の薄膜が、金属ローラに直接、ある
いは緩衝層として合成ゴム等のゴム状弾性を示す材料を
あらかじめ設けた後に被覆することが知られている。

従来、これら非粘着性の薄膜をローラ表面に形成する方
法として、例えば特公昭４７−２０７４７号公報には、
ンリコーンゴム被覆圧接ローラを更にＰＴＦＥ、ＦＥＰ
等の非粘着性を有する樹脂からなる熱収縮チューブで被
覆することが開示されている。しかしながら、熱収縮チ
ューブは製造昇温に時間がかかって始動が遅くなるとい
う問題がある。

さらに、定着ローラ（加熱または加圧、あるいは両方の
ローラ）の表面硬度が硬いと、溶融したトナーが加圧さ
れたときに必要以上につぶれやすく、その結果、トナー
像に光沢を生じて見にくくなったり、さらにひどい場合
には、トナー像の輪郭がぼけてしまうこともある。その
ため、金属口＝３＝ 一部と熱収縮チューブとの間に緩衝層としてシリコーン
ゴム等の弾性材を設けることも行なわれているが、この
ような構成にしても一般的に使われている熱収縮チュー
ブの肉厚が厚いため、前記緩衝層の効果が充分に発揮さ
れず改善の余地が残されている。

また、熱収縮チューブを用いた場合には、チューブの偏
肉や収縮の不均一等により被覆後のローラ外周面の平滑
度は必ずしも充分とは言難く、特いた定着装置の最大の
欠点は、熱収縮チューブ自体が製造コストの高いもので
あるから定着装置が高価になるということである。

また他の方法として、特開昭５７−８９７８５号公報、
特開昭５９−１７４号公報、あるいは特開昭５９−５９
３４．５号公報等に記載されているように、前記非粘着
性樹脂を分散液、溶液、粉末状態でローラに塗布し焼成
してなるものを更にその表面を研削することによって非
粘着性の薄膜を形成することも知られている。

しかし、このように塗膜によって表面被覆層を形成した
場合には、被覆層の膜厚を均一化することが難しく、特
定の特性を付与した材料では特に困難であり、後工程と
して研削による均一化の工程を要するものであった。し
かも、この方法では樹脂本来の非粘着性が大幅に低下す
るため、長期使用時のトナーの離型性に問題があり、耐
久性のこの発明は、上記した従来技術の欠点に鑑みなさ
れたもので、例えば電子複写機において長期間使用した
ときにもオフセット現象の発生がなく、また、ローラの
熱伝導性が向上したことによって始動までの時間が短縮
され、さらに定着後のトナー像が鮮明で、しかも経済的
に製造することのできるローラ定着装置の提供を目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、上記した従来技術の問題点を解決するため
になされたもので、そのためこの発明によれば、隣接ロ
ーラと圧接しあう複数のローラを備え、そのうちの少な
くとも１本のローラの外面に定着のための離型性樹脂層
を設け、トナー像を保持する複写紙をその複数のローラ
間を通過させることによりトナー像を複写紙上に定着さ
せるローラ定着装置において、前記離型性樹脂層はロー
ラ外面に溶融押出により被覆された非粘着性を有れオフ
セット防止のための離型性樹脂層を形成する熱可塑性樹
脂としては、例えばテトラフルオロエチレン−パーフル
オロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、四弗
化エチレン−六弗化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エ
チレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）
等の弗素樹脂に代表される非粘着性に優れ、且つ溶融押
出成形可能な樹脂が用いられ、中でもＰＦＡはヒートサ
イクルに対する耐久性に優れることから好適であって、
それらの被覆厚は比較的薄くても充分であり、０．０３
ｍｍ以」二０．４５ｍｍ以下であることが望ましい。

また、必要に応じて上記離型性樹脂に例えば銅、アルミ
ニウム等の金属粉末、あるいは力〜ボンブラック、グラ
ファイト等の導電性の良好な充填祠を混入して導電性の
離型性樹脂層とすることもできる。

と圧接しあう複数のローラを備え、そのうちの少なくと
も１本のローラの外面に定着のための離型性樹脂層を設
け、トナー像を保持する複写紙をその複数のローラ間を
通過させることによりトナー像を複写紙上に定着させる
ローラ定着装置において、前記離型性樹脂層はローラ外
面に溶融押出により被覆された非粘着性を有する熱可塑
性樹脂からなるものであるから、非粘着性を低下させる
ことなく該離型性樹脂層の薄層化を実現させ、その結果
、弾性体層を離型性樹脂層の内側に設ｉ−また場合には
該弾性体層の緩衝効果が充分に発揮されて複写紙上のト
ナー像が必要以上に加圧されることがなくなり、光沢の
ない鮮明な複写が可能となる。

また、離型性樹脂層の薄層化によりローラの熱伝導性が
向上する効果、始動までの時間が短縮されて省エネルギ
ー化にもつながり、さらに離型性樹脂層にカーボンブラ
ック等の導電性粉末を充填着性樹脂を例えば電線の製造
方法と同じように連続的に押出被覆して形成するもので
あるから、作業性が極めてよく定着装置の大幅なコスト
ダウンを達成することができ、さらにローラ表面の平滑
性も向上するので鮮明な複写に大きな寄与する。

なお、離型性樹脂層は上記したように押出被覆により形
成されるものであるからその被覆厚の選択は任意である
が、０．４５ｍｍ以上にした場合には離型性樹脂層の表
面硬度が大きく作用して弾性８一 体層を設けたときにも緩衝効果が小さくなるため、光沢
の少ない鮮明なトナー像を得ることが難しくなり、また
ローラ内部から加熱した場合に熱の伝達が悪くなる。

また、離型性樹脂層の被覆厚が０．０３ｍｍ以下である
と、長期の使用で該被覆層が損傷して、弾性体層あるい
（ｊローラ芯が表面に露出することもあるので好ましく
なく、しかも径に対して肉厚が第１図はこの発明による
ローラ定着装置の横断面図である。このローラ定着装置
は、例えば銅、アルミニウム等からなる口＝う芯１１の
内部に石英管ヒータ等の熱源１２を備え、このローラ芯
１１の外周面にはブライマ一層１３を介して非粘着性の
熱可塑性樹脂を押出被覆して形成した離型性樹脂層１４
を有する加熱ローラ１０と、金属製のローラ芯１７の外
周面にシリコーンゴム等の弾性材からなる弾性体層１８
が設けられ、さらにその外周面にプライマ一層Ｉ９を介
して非粘着性の熱可塑性樹脂を押出被覆して形成した離
型性樹脂層２０を有する加圧ローラ１６とが互いに圧接
した状態に支持され、図示しないモータにより回転駆動
される構成となっている。加熱ローラ１０は定着装置の
作動時、熱源１２により加熱されるが、その温度は使用
するトナーの種類に応じて適宜設定される。

えば弾性体層Ｉ８をシリコーンゴムで形成した場合には
東芝ンリコーン製ポリシロキザン系耐油性プライマーＸ
Ｅ９２１４（商品名）等が好適であり、必要に応じてプ
ライマ一層を２層あるいはそれ以上にしてもよい。

また、加熱ローラ１０のように金属製のローラ芯１１に
弾性体層を設けずに離型性樹脂層１４を被覆する場合に
は、あらかじめサンドブラスト等によりローラ芯１１の
外周面を粗面化し、プライマ一層１３として例えば弗素
樹脂を主体とした溶液状の接着性下塗り剤、具体的には
デコボン社製の商品名タックウェア（Ａプライマー）４
５９−８８２）三井フロロケミカル社製ＭＰ９０２８Ｎ
（商品名）等、あるいはシリコーン系のプライマー等を
用いることができる。なお、プライマ一層１３、Ｉ９は
この発明の本質ではなく、例えば弾性体層１８、ローラ
芯１１を粗面化した上に直接押出被手段を講することが
できるので、必ずしも施す必要はない。

第２図は、この発明によるローラ定着装置において使用
される加熱ローラあるいは加圧ローラに形成される離型
性樹脂層の被覆工程を示す概略図である。

この工程では、あらかじめ第３図に示すようにローラ芯
３１に弾性体層３２を被覆し、さらにその外周面にプラ
イマ一層３３を設けてなるローラ前−１１＝ 躯体３０が、アルミニウム等からなり該ローラ前駆体３
０とほぼ同じ外径を有する筒状の接続用治具３６にその
軸部３４が嵌合しネジ３７で固定され、軸方向に複数本
連結されたローラ連結体が用意される。

このローラ連結体は離型性樹脂とローラ前駆体との密着
性を良くするために設けられた加熱炉４０を通過する間
にローラ前駆体３０の表面が所で冷却され離型性樹脂層
４．２ｂが形成される。なお４４は引取機で、離型性樹
脂層４２ｂが連続して被覆されたローラ連結体は引取機
４４の後に設けられた図示しないカッターにより接続用
治具３６との境界部において離型性樹脂層４２ｂが切断
され、極めて効率よく定着ローラを連続的に生産するこ
とができる。

第１図実施例により、中心にヒータを内蔵した直径４５
ｍｍのアルミニウム製ローラ表面にシリコ＝１２− 一ン系プライマ一層を設け、その外周に厚さが０．１ｍ
ｍとなるようにＰＦＡを押出被覆し離型性樹脂層をロー
ラ芯と一体に形成して加熱ローラを製造する一方、アル
ミニウム製ローラの表面を弾性体層として市販のシリコ
ーンゴムで被覆して直径を４５ｍｍとし、さらにその外
周面にシリコーン系プライマ一層を設けた後、その外周
に加熱ローラと同様な離型性樹脂層を押出被覆により形
成しグ式硬さ試験機で測定したところ６０以下であった
。　比較のためにＰＦＡからなる厚さ０．５ｍｍの熱収
縮チューブを用いて同様なローラ定着装置を構成したと
ころ、加圧ローラの表面硬度は８５以上であった。

これらのローラ定着装置を電子複写機の定着部にセット
し、ローラ表面温度１８０℃にて紙上のトナー像を定着
させ、オフセットの発生状態を観察したところ、どちら
もオフセットの発生は全く見られなかったが、本発明に
よるローラ定着装置を用いたものは従来例に比べて光沢
のない鮮明な複写物を得ることができた。また、離型性
樹脂層の薄層化により、熱伝導性が向上し始動に要する
時間が短縮された。なお、加圧ローラだけではなく、熱
伝導性をあまり低下させない程度に加熱ローラに弾性体
層を設けてもよく、そのようにした場合には両方のロー
ラの表面硬度に差がなくなり、加した離型性樹脂を被覆
することにより、離型性樹脂層に電気伝導性を具備させ
ることができる。

導電性充填材としては、銅、アルミニウム、ニッケル等
の金属粉末、金属酸化物、金属窒化物、あるいはカーボ
ンブラック、グラファイト等の無機微粉末が好適であり
、これらの充填材は単独でもよいが、２種以上を適宜組
合せて使用してもよく、離型性樹脂層のトナー像に対す
る離型性を損なわない範囲内、好ましくは１０５〜１０
８Ω・ｃｍとなるように適当量添加する。例えば、カー
ボンブラックは１ｗｔ％からｌ０ｗｔ％範囲内で混入す
るのが好適であった。

加熱ローラのローラ芯が金属性である場合は、ローラ芯
と導電性の離型性樹脂層との間に絶縁層を設けて電気的
に絶縁し、導電性の離型性樹脂層の軸方向両端部に電気
接点を接続して通電することにより、離型性樹脂層自体
を発熱させることかの熱源を使用せずに離型性樹脂層へ
の通電のみで使用することもできる。この場合は、ロー
ラ芯をセラミック等の電気絶縁材料で形成して、離型性
樹脂層を省略することもできる。

また、導電性の離型性樹脂層は、電気伝導体であると同
時に熱伝導体でもあるから、加熱ローラのローラ芯内部
の熱源のみを使用するようにしてもよく、この場合導電
性充填材を含まない離型性樹脂層より６被覆層の熱伝導
性が増大して加熱口−９の熱効率が良好になる。

なお、上記の導電性の離型性樹脂層は、加熱ローラだけ
でなく、加圧ローラの離型性樹脂層とすることもできる
。このようにすると、加熱ローラと加圧ローラとの圧接
回転時に各ローラの表面が帯電することがないから、ロ
ーラの表面に吸着した複写紙をはがずための紙はがし機
構が不要となるほか、各ローラの表面に塵埃等の異物が
付着ず−９と圧接し合う複数のローラを備え、そのうち
の少なくとも１本のローラの外面に定着のための離型性
樹脂層を設け、トナー像を保持する複写紙をその複数の
ローラ間を通過させることによりトナー像を複写紙上に
定着させるローラ定着装置において、前記離型性樹脂層
はローラ外面に溶融押出により被覆された非粘着性を有
する熱可塑性樹脂からなるものであるから、非粘着性を
低下させることなしに該離型性樹脂層の薄層化を実現さ
せ、その結果、弾性体層を設けた場合には該弾性体層の
緩衝効果が充分に発揮されて複写紙上のトナー像が必要
以上に加圧されることがなくなり、光沢のない、鮮明な
複写が可能となる。

また、離型性樹脂層の薄層化によりローラの熱伝導性が
改善されたことにより、始動までの時間が短縮されて省
エネルギー化にもつながり、ざらに離型性樹脂層にカー
ボンブラック等の導電性粉により、熱伝導性の向上のみ
ならず帯電防止にも有効で、また導電性を付与した離型
性樹脂層自体を加熱ローラの熱源として使用する場合に
は、離型性樹脂層の導電性充填材が表面温度の自己調整
機能を有するから温度むらがなく、複写開始時における
昇温時間、あるいは複写紙との接触時における温度回復
時間はさらに短縮され、このため熱効率は著しく向上す
ると共に、複写所要時間の大幅短縮が可能となるだけで
なく、加熱ローラの内即熱源を省略することもできるか
ら省エネルギーと迅速複写との要請に合致し、電子複写
機用として極めて好適なローラ定着装置となる。

しかも、離型性樹脂層は弾性体層を有するローラあるい
はローラ芯に溶融押出可能な非粘着性樹脂を電線などの
製造方法と同じように押出被覆して形成するものである
から、熱収縮チューブを用いた定着ローラや、離型性樹
脂の分散液等を塗布し焼付けたものに比べて製造工程が
大幅に簡略化され、しかも離型性樹脂の被覆は連続して
行なうことができるので、極めて経済的なローラ定着装
置となる。

また、離型性樹脂層は押出成形されるものであるから、
ローラ表面の平滑性が向上し、そのため鮮明な複写に大
きく寄与する。

なお、この発明は上記した実施例に限定されるものでは
なく、例えば内部ヒータ、弾性体層をそれぞれのローラ
に設けたり、あるいは離型性樹脂層を加圧ローラのみに
被覆したり、またプライマ一層、弾性体層を除去するな
ど、この発明の技術思想内での種々の変更、組合せはも
ちろん可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示ずローラ部の横断面
図、第２図はこの発明において使用する定着ローラに形
成される離型性樹脂層の被覆工程を示す概略図、第３図
は離型性樹脂を押出被覆するため複数のローラ前駆体を
連結したものの一部縦断面図である。 １０：　加熱ローラ、　　　１６：　加圧ローラ、１８
．３２：　弾性体層、 １４．２０．４２ｂ：　離型性樹脂層、３０：　ローラ
前駆体、 ３７：　接続用治具。 特許出願人　株式会社　潤　工　社 ／Ｌ □ノ へ１７ 〜２０ 、／（ □ｌ □） ＼ｌ ２Ｏ− ＩＯ：力ひ熱ローラ ・　ｔｔ、ｔ７：ローフ、− ’／　　　／４ｒ２０：ｍ＜十ｒＥＪす丁（旨４、　１
４；力０丘ローラ ク

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）隣接ローラと圧接しあう複数のローラを備え、そ
   のうちの少なくとも１本のローラの外面に定着のための
   離型性樹脂層を設け、トナー像を保持する複写紙をその
   複数のローラ間を通過させることによりトナー像を複写
   紙上に定着させるローラ定着装置において、前記離型性
   樹脂層はローラ外面に溶融押出により被覆された非粘着
   性を有する熱可塑性樹脂からなることを特徴とするロー
   ラ定着装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載のローラ定着装置に
   おいて、前記熱可塑性樹脂はテトラフルオロエチレン−
   パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂であ
   ることを特徴とするローラ定着装置。
3. （３）特許請求の範囲第１項または第２項に記載のロー
   ラ定着装置において、前記熱可塑性樹脂層はその肉厚が
   ０．０３用型から０．４５ｍｍの範囲内であることを特
   徴とするローラ定着装置。
4. （４）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに
   記載のローラ定着装置において、前記熱可塑性樹脂層は
   導電性充填材を含有したものであることを特徴とするロ
   ーラ定着装置。