JPS61151676A - 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
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に加熱溶融状態で圧
接するため、トナー像の一部が該ローラの局面に付着し
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（
ＦＥＰ）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、
シ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
ューブは製造面で薄肉化に限界があり、そのため熱収縮
チューブをオフセット防止層として両方のローラに被覆
した場合には、加熱ローラの熱伝導性が悪くなり、ロー
ラ表面の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、金属ローラ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（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、特に高い精度を必要とす
る両面コピー用定着装置への適用は困難である。

上記した問題点のほかに、熱収縮チューブを用いた定着
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
３４５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
久性の面においても定着ローラとしては充分なものでは
ないという欠点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

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、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、前記複数のローラのうちの少なくとも１本のロー
ラは、ローラ芯と、該ローラ芯を被覆する弾性体層と、
該弾性体層の外側に設けられるプライマ一層と、該プラ
イマ一層表面に押出被覆された離型性樹脂層とを備えて
なるローラ定着装置を構成する。

この構成において、ローラ外周面に被覆されオフセット
防止層を形成する離型性樹脂としては、例えばテトラフ
ルオカエチレン−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、しかも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、０．０３ｍｍ以上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、あるいはカーボンブラック、グラ
ファイト等の導電性の良好な充填材を混入して導電性の
離型性樹脂層とすることもできる。

〔作用〕

この発明によれば、上記のごとく、隣接ローラと圧接し
あう複数のローラを備え、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、前記複
数のローラのうちの少なくとも１本のローラは、ローラ
・芯と、該ローラ芯を被覆する弾性体層と、該弾性体層
の外側に設けられるプライマ一層と、該プライマ一層表
面に押出被覆された離型性樹脂層とを備えてなるもので
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
向上する結果、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すればローラの熱伝導性は一
層向上する。

しかも、離型性樹脂層は弾性体層を有するローラに溶融
押出可能な非粘着性樹脂を例えば電線の製造方法と同じ
ように連続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、ざ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く寄与する。

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体層による緩衝効果が小さ
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
して肉厚が極めて薄いものとなるので、被覆層の厚みの
均一化が難しく作業性もかえって低下することになる。

〔実施例〕

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
からなるローラ芯１１の内部に石英管ヒータ等の熱源１
２を備え、このローラ芯１１の外周面にはプライマ一層
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ｌＯ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１９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／１１２０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ｌＯ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。

なお、加圧ローラ１６において、離型性樹脂層２０の密
着強度を向上するために弾性体層１８との間に設けられ
るプライマ一層１９としては、例えば弾性体層１８をシ
リコーンゴムで形成した場合には東芝シリコーン製ポリ
シロキサン系耐油性プライマーＸＥ９２１４（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
デュポ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ブライマー等を
用いることができる。

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駆体３０が、アルミ
ニウム等からなり該ローラ前駆体３０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の表面が所定の温度となるように予
熱され、続いて押出機４１において弗素樹脂等の非粘着
性の熱可塑性樹脂４２ａが溶融押出され、さらに水槽４
３において冷却され離型性樹脂層４２ｂ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１１４５
ｍｍのアルミニウム製ローラ表面にシリコーン系プライ
マ一層を設け、その外周に厚さ０゜１　ｍｍ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４５ａ＋ｍ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て加圧
ローラを製作し、これらを用いて第１図のローラ定着装
置を構成した。なお、この場合加圧ローラの表面硬度は
ＪＩＳ−に６３０１スプリン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、より鮮明な複写が可能
となる。

また、加熱ローラの外周面に離型性樹脂層を押出成形す
る場合には、導電性の良好な充填材を添加した離型性樹
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１０’〜１０
＠Ω・Ｃｌ１１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１０ｗｔ％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
を発熱させることができる（図示は省略）。なお、この
場合は加熱ローラのローラ芯内部の熱源と離型性樹脂層
自体の熱源の併用ができるが、加熱ローラのローラ芯内
部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。なおこの場合は、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（、この場合導電
性充填材を含まない離型性樹脂層よりも被覆層の熱伝導
性が増大して加熱ローラ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すための紙はがし機
構が不要となるほか、各ローラの表面に塵埃等の異物が
付着することもなく、保守管理面での手間が簡略となる
。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、隣接ローラと圧
接し合う複数のローラを備え、ド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
記複数のローラのうちの少なくとも１本のローラは、ロ
ーラ芯と、該ローラ芯を被覆する弾性体層と、該弾性体
層の外側に設けられるプライマ一層と、該プライマ一層
表面に押出被覆された離型性樹脂層とを備えてなるもの
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、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した場合には、ロー
ラの熱伝導は一層優れたものとなる。

さらに、離型性樹脂層の導電性を調整することにより、
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、加熱ローラの内部熱源を省略
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すローラ部の横断面
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。 ｌＯ：　加熱ローラ、 １３．１９．３３：　プライマ一層、 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 Ｆｉ１．／ Ｆｉｆ、２

Claims (5)

【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、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、前記複数のローラのうちの少なくと
   も１本のローラは、ローラ芯と、該ローラ芯を被覆する
   弾性体層と、該弾性体層の外側に設けられるプライマー
   層と、該プライマー層表面に押出被覆された離型性樹脂
   層とを備えて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、前記離型性樹脂はテトラフルオカエチレン−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、前記離型性樹脂層はその肉厚が０
   ．０３ｍｍ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、前記弾性体はシリコー
   ンゴムであることを特徴とするローラ定着装置。
5. （５）特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに
   記載のローラ定着装置において、前記離型性樹脂層は導
   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。