JPS61176954A - 加熱ロ−ラ定着方法 - Google Patents

加熱ロ−ラ定着方法

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JPS61176954A
JPS61176954A JP1706685A JP1706685A JPS61176954A JP S61176954 A JPS61176954 A JP S61176954A JP 1706685 A JP1706685 A JP 1706685A JP 1706685 A JP1706685 A JP 1706685A JP S61176954 A JPS61176954 A JP S61176954A
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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、電子写真法、静電印刷法などに用いられる加
熱ローラ定着方法に関する。
本発明は特に両面記録(コピー)や多重記録のように一
つの記録材に対して複数回の記録を高速に行うような多
機能記録装置に有効な定着方法に関する。
〈従来の技術とその問題点〉 従来の画像記録装置は、多機能とはいっても低速記録が
主で、逆に高速記録といつそも機能が少なく、そのため
定着方法および装置に要求゛される条件はそれほど厳し
くはなかつ友。
多機能高速記録装置では、定着性オフセット性。
画像性、定着後のカール性、ローラ耐久性などが要求さ
れている。定着ローラとの離型性向上を目的としてトナ
ー中に低分子量のポリオレフィンを添加したシ、樹脂の
軟化点を下げて加熱によって容易に熔融するトナーを開
発したシ、あるいは未定層像と接する側のローラ(以後
定着ローラと呼ぶ)や加圧ローラに比較的薄い弾性層を
設け71)して上記条件を満たすべく検討が行なわれて
いる。
しかしながら、新らたにトナーの耐凝集性が悪化したり
、定着ローラと記録材の分離が速やかに行なわれないた
め記録材が定着ローラに巻きつき、その結果、分離爪に
よってジャムや定着画像の破損を生じ易すくなるといつ
九問題が新らたに生じている。
く目 的〉 本発明の目的は、高速連続定着処理が可能で定着ローラ
へのオフセットが少なく、記録材のカールを少なく押え
、しかも、画像の飛び散シが少なく、11!lI滓性に
優れ、さらに長期にわたって削れ剥れ等の無い耐久性に
優れた定着手段を使用し凝集性が少なく、定着ローラと
の分離や定着が極めて良好なトナーを使用する、加熱ロ
ーラ定着方法を提供するものである。
く説 明〉 以下、未定着鍬と接する側のローラを定着ローラと艮現
し、記録材の裏面又は定着済の片面(両面記録時)に接
する側のローラを加圧ローラと表現して説明する。
ここで本発明を簡単に実施例と対比してまとめてみると
、本発明は、未定着物を記録材に定着するための定着用
ロー2対が、未定着物と接する側に比較的薄い(t、)
弾性層12の上に該弾性層以下の薄い(t、)離型性樹
脂薄表面層13を有し、内部に加熱手段3を備える定着
ローラlと、定着ローラlの弾性層12よυ厚い(t、
)弾性層22の上に該弾性層22以下の薄い(t4)離
型性樹脂薄表面層23を有する加圧ローラ2と、でこれ
らの厚さがta < tt < tt < taの関係
f、満九丁定着装f/lを使用し、着色剤とバインダー
樹脂を含有し且つ粒径が0.1〜5μの無機微粉末t″
1〜5重量%有するトナーを使用することを特徴とする
加熱ローラ定着方法に関する。
本発明の方法によれば、上記構成によシ長期使用に耐え
て、その上、記録材のカール発生を最小限に押えて、オ
フセットが少なく、定着性に優れ、良好な画質が得るこ
とができる。又、ローラ対の汚れを防止でき、記録材の
巻きつきが少なくなシ、ジャム発生が大幅に減少できる
第1図には、本発明方法を実施するため定着手段の実施
定着装置の概要説明囚を、第2図には第1図実施定着装
置の要部構成説明図を示している。
第1図で、lは、アルミ等の熱伝導の良好な芯金11上
に、シリコンゴム、フッ素ゴム等の比較的薄い弾性体層
12i設け、更に、その上層に四弗化エチレン樹脂−ハ
ー70ロアルコキシエチレン樹脂の共重合体(以下PF
Aと呼ぶ)、四弗化エチレン樹脂(PTFE)等の7ツ
巣樹脂を弾性体層12よシも薄く(本例では1μ〜70
μ範囲内の所定厚)樹脂層として被覆した定着ローラで
ある。
2は、定着ローラlに圧接回転する加圧ローラであシ、
ステンレス、鉄等の芯金21上に、シリコンゴム、フッ
素ゴム等の弾性体層12の厚さより厚く比較的厚い弾性
体層22を設け、更にその上層にPFA、PTFE、六
弗化エチレンプロピレン(以下PEPと呼ぶ)等のフッ
素樹脂とフッ素ゴムの混合層を厚い弾性体層22の厚さ
より薄く(本例ではlOμ〜100 μ範囲内の所定厚
〕被覆した加圧a−ラである。
この混合層によって加圧ローラの表面には、焼成時フッ
素樹脂が浮き上がって形成された、はとんどフッ素樹脂
のみからなる樹脂表層が数μ厚存在している。
3は、定着ローラを内部から加熱するための、ハロゲン
ランプ等のヒーターであり、定着ローラ表面温度はヒー
ター3と、温度検出素子4と、制御手段31とにより、
常にトナー溶融可能な最適温度に維持される。
5は、定着ローラ表面にシリコンオイル等のオフセット
防止液を塗布するための、クリーニング手段をも兼ねて
いるオフセット防止液塗布手段である。塗布手段5とし
てはフェルト様のものでも良いが、本例ではウェブを用
いている。
オフセット防止液を含有したウェブ51は、シリコンス
ポンジ等の弾性押圧ローラ52にょシ定着ローラlに当
接させられ、定着ローラ1表面に、微量のオフセット防
止液を塗布する。また、ウェブ51は、巻取シローラ5
3によシ、供給ローラ54から徐々に巻取られ、定着ロ
ーラlへのウェブの当接面が、不図示の制御手段によシ
逐次わかる構成となっている。
未定着トナー像Tを担持した記録紙Pは、入口ガイド6
にガイドされながら、ローラ対1.2の間を通過するこ
とによって、トナー像Tは、記録紙Pに定着される。ロ
ーラ1表面に当接する分離爪4Iは、ローラ表面lから
記録材を分離するために設けられている。
上記構成において、重要な構成は、第2図に示すように
、定着ローラ1の弾性体層12の厚みt、。
定着ローラlの樹脂層I3の厚みtl、加圧ローラ2の
弾性体層22の厚みt、 I加圧ローラ2の樹脂層23
の厚みt4には、以下の関係がある。
即ち、ローラlで  tl> tt sローラ2で  
tx > t4* ローラ1,2間で1. (1,(1,(1,である。
具体的数値例を説明する前に本発明が特に有効でその適
用による効果もより安定する装置として両面記録装置に
ついて説明する。
第3図装置は、電子写真複写法によシ紙へ画像形成を行
う両津形成部を有す。この画像形成プロセスは公知であ
り、その説明は省略する。
また、本例では、転写材として通常の記録用紙を用いる
ものとする。
第3図において、複写機17.両面装置部18゜自動原
稿循環送シ装置(RDF)19および用紙綴じ装置(ス
テープラ)20から構成される。複写機17における画
像形成プロセスは上述したように公知である。原稿台ガ
ラス9上の原稿を光学系lOにより走査して、その反射
光を感光体24上にi影して静電潜@全形成し、その潜
鐵ヲ現像器25によりトナー画家として可視縁化する。
このトナー像が転写される用紙は、給紙台27から給紙
ローラ28によって送シ出され、レジストローラ29に
よって感光体24上のトナー画家と位置合わせをされる
。この後、用紙は転写帯電器30によりその表面にトナ
ー画家が転写される。
次いで、分離帯電器14によシ感光体表面から剥離され
て、ベルト35によって定着器15へ向けて搬送される
。なお、感光体の周辺部には上記以外の画像形成に必要
なりリーテ等の公知の各手段が配置されている。定着器
36を通過してトナー像が定着された用紙は、片面のみ
の複写の場合には、切換ガイド38が図の点線位置にあ
るので、このガイド38によシ案内されてソータ20へ
排出される。しかるに、両面複写の場合であって、片面
への複写が終了した時点では、切換ガイド38が図の実
線位置にあるので、このガイド38によシ、用紙は下方
の両面装置部18へ導かれる。
画面装置部18は、複写機17によって第1面複写の終
了した用紙を受は取り、この用紙を次の第2面複写時に
再び送9出すものである。
なお、本実施例においては、予備給紙台Pを有しておシ
、複写機17本体においてこの給紙台Pが選択され九場
合には、給紙ローラ42によって予備給紙台P内の用紙
を送シ出して本体の転写部へ搬送することも可能になっ
ている。前述した切換ガイド38およびローラ対40に
よって両面装置部18へ導びかれた用紙は、ローラ対4
゛4゜45および46によって図の右上シに傾斜したト
レイ47上に排出される。この時に、用紙の横方向(搬
送方向に対して直角方向)の位置を決定するガイド側壁
48によって用紙の横方向の位置が揃えられる。次いで
、外周部に弾性突起を有する回転体49によって、用紙
はその後端が下方に押し付けられると共に、斜め下方(
図の左側)に引きずシ込まれる。この時、詳細を後述す
るストップ部材50および、このストップ部材150と
協動するローラ151.152によって、トレイ47内
に連続的に収納される用紙をずらした状態で送り出す。
送り出した用紙を、ローラ153とこのロー2153 
 の外周面に接触すると共にローラ154,55,56
.57に張架されたベルト58とによってUターンさせ
、表裏を反転させて搬送する。ベルト58の上方にはガ
イド59が配設され、ベルト58をはさみ、ロー256
に対向させて押えローラ60が配設され、これらによシ
ベルト58上の用紙搬送を確実な本のとしている。また
、これらのガイド59およびローラ60は一体的に開閉
可能であ)、ジャム発生時等にベルト58上のジャムし
た用紙の除去作業等を容易としている。ベルト58を張
設したローラ57の対向位置には再給紙用のローラ61
が配設され、用紙通過検知用のセンサ62および搬送ロ
ーラ対63と協動してベルト58によシ搬送されて来た
用紙を先頭から1枚づつ図の右方向へ向けて送シ出し、
この後、ローラ対64および43を順次に通ってレジス
トローラ29にまで搬送する。用紙は、このレジストロ
ーラ29によシ感光体表面に形成された第2面の画像に
周期されて転写部に送られ、その第2面に転写が行われ
る。転写の終了した用紙は、感光体表面から分離された
後、定着器15で画像が定着されて切換ガイド38まで
搬送される。
この時点では、ガイド38は図の点線位置にあるので、
機外へ排出される。両面装置部18はこの様な動作を繰
シ返すことにより両面複写を可能とする亀のである。ま
た、図から分かるように、定着後の用紙は定着器15の
定着ローラの構成や定着直後の用紙搬送経路の影蕃によ
り、画像形成面側に反る傾向がある。しかるに、本例で
は、用紙の搬送方向を変えるために、ローラlによ)用
紙をその画像形成面側に湾曲させ、しかも、その湾曲部
の通過に時間上かけるようにしているので、用紙の反シ
(カール)1減少させることができる。
自動原稿循環送シ装置(RDF)19は、原稿積載台6
5上に積載され次原稿Oを、ベルト66および67によ
シ、その最下部から1枚づつ分離して引き出す。この後
原稿0は、その原稿面が下側になるようにUターンされ
た後、原稿ガラス9上を、その全長に亘って張架された
ベル)16によシ所定位Ilまで搬送される。このよう
にして、搬送された原稿Oの画鍬面は、光学系10によ
って走査され、上述のように用紙に複写される。走査さ
れ終った原稿は、ベル)16の逆転によシ、ローラ69
および70の間を通って搬送された後ローラ対75によ
って積載台65に積載され次原稿の最上部に排出される
。この動作を繰シ返す仁とによシ積載台65に積載され
た原稿の順番通シに複写を行うことが出来る。なお、両
面原稿の場合においても、ベルトis、o−ラフ2.7
3゜74.76.77.78および79の働きによシ、
原稿の表裏を反転して原稿両津を走査することにより、
複写を行うことが出来る。かかる反転動作は、本発明に
直接関係しないので、その説明を省略する。
自動綴じ装置it(ステープラ)20は、複写機17か
ら排出された複写済の用紙を綴じるものである。このス
テープ520には、用紙を積載するトレイ81.他の用
紙処理装置、例えばソータへの連結経路82が配設され
ている。綴じが指定された場合は、用紙搬送路が口〜う
対83へ向う経路に切換られ、用紙がトレイ84上に積
載される。
このトレイ84上に所定枚数の用紙が積載されると、ス
テープル装置85が作動し、綴じ動作が行われる。綴じ
られた用紙束は、積載台86へ載せられる。この後、次
の綴じる用紙の受は入れが可能となる。
本発明に係るトナーにおいて、結着樹脂は任意のものが
選択可能である。例えば、ポリスチレン。
ポリ−p−クロルスチレン、ポリビニルトルエンなどの
スチレン及びその置換体の単重合体、スチレン−p−ク
ロルスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体
、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニ
ルナフタリン共重合体。
スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アク
リル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共
重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチ
レン−メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタ
アクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸
ブチル共重合体。
・スチレン−α−クロルメタアクリル酸メチル共重合体
、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビ
ニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチル
エーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重
合体、スチレン−ブタジェン共重合体、スチレン−イン
プレン共重合体。
スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体。
スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸
エステル共重合体、などのスチレン系共重合体、ポリメ
チルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ
塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル。
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル。
ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニル
ブチラール、ポリアマイド、ポリアクリル酸樹脂、ロジ
ン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪
族又は脂環族炭化水素樹脂。
芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワッ
クスなどが単独或いは混合して使用できる。
本発明のトナーには必要に応じてトナーの特性を損ねな
い範囲で添加剤を混合しても良いが、そのような添加剤
としては例えばテフロン、ステアリン酸亜鉛、ポリフッ
化ビニリデンの如き滑剤。
あるいは定着助剤(例えば低分子量ポリエチレン。
低分子量ポリプロピレンなど)、さらに感電性付与剤と
して酸化スズ等を用いてもよい。荷電制御。
凝集防止などの目的のために、カーボンブラック。
ニグロシン、金属錯塩、シリカ粉末等を添加してもよい
本発明のトナーを磁性トナーとして用いるために、磁性
粉を含有せしめても良い。このような磁性粉としては、
磁場の中に置かれて磁化される物質が用いられ、鉄、コ
バルト、ニッケルなどの強磁性金属の粉末もしくはマグ
ネタイ)+r−酸化酸化鉄エフエライトの合金や化合物
がある。この磁性粉の含有量はトナー重量に対して15
〜70重量係が好ましい。
トナーは、必要に応じて鉄粉、ガラスピーズ。
ニッケル粉、フェライト粉などのキャリヤー粒子と混合
され、電気的潜像のトナーとして用すられる。
本発明のトナーにおいて粒径が0.1〜5#の無機微粉
末は、離型助剤として使用され任意のものが選択可能で
ある。たとえば、酸化鉄、酸化クロム、酸化チタン、チ
タン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ス
トロンチウム、チタン酸ランタン、チタン酸亜鉛、チタ
ン酸ビスマス。
酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、
酸化亜鉛、炭酸カルシウム等が挙けられる。
中でも、チタン酸ストロンチウムや酸化セリウムが好ま
しい。上記微粉末は単独あるいは2種以上をブレンド使
用しても良く、添加量はトナー重量に対して1〜5重量
%が好ましい。
以下実施例に従い詳細に説明する。
実施例−1 定着ローラlとして、フッ素ゴム上にPFAを被覆した
、中央部の外径が59.3■で両端が外径59.3mm
+200 μm(逆クラウン量が10100Aのローラ
を用いた。
とのローラは以下に示すように製造した。
芯金として、中央部の径が5m3mmで1.逆クラウン
量が100μのアルミ芯金を用意し、その表面をサンド
ブラスト処理して脱脂・乾燥させた後、プライマーを介
してフッ素ゴムシートを巻きつけ、150℃で40分間
プレス加硫、次いで、200℃で2時間2次加硫をした
後、ゴム内厚0.48vmctt’)厚に一様に研削し
た。
次いでプライマーを介して、PFAを20μm(ts’
)厚に静電塗装し、310℃で30分間焼成した。
加圧ローラ2としてシリコンゴム上にフッ素ゴムとフッ
素樹脂の混合層を被覆した外径60.0 mのローラを
用いた。
このローラは以下に示すように製造した。
芯金として、外径が5(1mの鉄芯金を用意し、その表
面をサンドブラスト処理して脱脂・乾燥させた後、プラ
イマーを介してシリコンゴム、シートを巻きつけ、17
0℃で30分間プレス加硫、次いで、200℃で1時間
2次加硫をした後ゴム肉厚4.98 m (tl’)厚
に研削した。さらにこのゴムローラにフッ素ゴムとフッ
素樹脂の混合液を50μ厚に塗布し、赤外ヒーターで、
15分間乾燥後、150℃で30分、さらに、280℃
で40分焼成して、広径60mの加圧ローラを製造した
上記焼成の際、ローラ表面は低表面エネルギー面になろ
うとするため、ミクロブラウン運動により、フッ素樹脂
分が表層に浮き出てくる。
そして、表層がフッ素樹脂で被われて、充分に低表面エ
ネルギー面になると、フッ素樹脂の表層への移動は停止
する。
その結果として、加圧ローラ表層の2〜3A厚さは、フ
ッ素樹脂分とな)、その下層は、フッ素ゴムがより多く
存在する層となる。因みに、フッ素樹脂としては、FE
P 、PFA 、PTFE等が使用可能であり、フッ素
ゴムとフッ素樹脂の比率は20:1−1:2が好ましい
。上記ゴム硬度としては両ローラとも20〜80度(J
/SA)の中から選出すれば良い。
上記両ローラは、全圧60にで圧接させ、周速340 
m/ sec 、 (A 4紙50枚/分)に設定して
第3図の定着装置15とした。
一方、スチレン、n−ブチルアクリレート、2−エチル
へキシルアクリレート3元共重合体io。
部、低分子量ポリプロピレン2部、カーボンブラック8
部からなる混合物をロールミルで加熱混練した。これを
放冷した後カッターミルで粗砕物にして、さらに超音速
ジェットミルにより微粉砕して平均粒径約8μの微粉末
を得、酸化セリウム3重量%を加え、コーヒーばルで十
分撹拌混合したものをトナーとした。このトナー15部
を85部のキャリア鉄粉と混合して第3図に示す装置に
供給して10万枚自動画面現廉全実施した。
その結果、定着ローラへのオフセットは、はとんど無く
、記録材の分離が非常にスムーズに行なわれ、カールも
少なく、定着ローラ、加圧ローラを含め九定着装置も削
れや剥れ等がまったく発生しなかった。得られた画像は
定着性が良好で飛び散シが少なく、鮮鋭度の高い画質で
あった。
実施例−2 ポリオキクプロピレン(2,2)−2,2−ビス(4−
ヒドロキシフェニル)プロパン、テレフタル飲、アルキ
ル置換コノ・り酸及びトリメリット酸から合成されるポ
リエステル樹脂100部、低分子量ポリプロピレン2部
、磁性体60部、金属錯塩2部からなる混合物をロール
ミルで加熱混練した。これを放冷した後、カッターミル
で粗砕物にして超音速ジェットハルによシ微粉砕し、平
均粒径12μの微粉末を得た。さらにチタン酸ストロン
チウム3重量%シリカ粉末0.5重量%を加えコーヒー
ミルで十分撹拌混合して第3図に示す装置に供給し、実
施例1と同様にして10万枚自動両面現@を実施した。
その結果、定着ローラへのオフセットはほとんど無く、
記録材の分離が非常にスムーズに行なわれ、カールも少
なく、定着ローラ、加圧ローラを含めた定着装置も削れ
や剥れ等がまったく発生しなかった。得られた画鐵は定
着性が良好で飛び散ルが少なく、鮮鋭度の高い画質であ
った。
比較例−1 酸化セリウムをトナーに添加しない他は、実施例−1と
同様なトナーを第3図に示す装置に供給して10万枚自
動両面現@を実施した。
その結果、オフセットが著しく定着ローラへ記録材が巻
きつき、1万枚自動両面現像後はジャムが多発して実験
の続行が不可能になった。1万枚以前でも、記録材のカ
ールが著しく、ジャムが発生した。得られ九画像は飛び
散すが多く、鮮鋭度の悪い画質であった。
比較例−2 チタン酸ストロンチウムを添加しない他は実施例−2と
同様なトナーを第3図に示す装置に供給して、lO万枚
自動両面現像を実施した。
その結果、オフセットが著しく定着ローラへ記録材が巻
きつき、1万枚自動両面現像後はジャムが多発して実験
の続行が不可能になった。
1万枚以前でも、記録材■カールが著しく、ジャムが発
生した。得られた画像は飛び散)が多く鮮鋭度の悪い画
質であった。
比較例−3 定着ロー21として、アルミ芯金上に30μm厚のPT
FE又はPFA;i被覆したローラ、加圧ローラとして
鉄芯全土に51部厚の熱加硫型シリコンゴムを被覆した
ローラを用いた。
上記両ローラは全圧60Kfで圧接させ、周速340m
l sec (A4紙50枚/分)に設定して第3図の
定着装置15とした。
実施例−1のトナーを第3図に示す装置に供給して10
万枚自動両面現et−実施した。
その結果、定着性が不完全で両面コピ一時に第1面の画
像が搬送される際、加圧ローラー表面にこすられ画像欠
陥が生じた。
さらに、オフセットが著しく定着ローラへ記録材が巻き
つき、1万枚自動両面現慮後はジャムが多発して実験の
続行が不可能になった。1万枚以前でも、記録材のカー
ルが著しく、ジャムが発生した。得られた画像は飛び散
シが多く、鮮鋭度の悪い画質であった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明方法を実施するための一具体的定着装
置の概要説明図を示し、第2図は第1図に示す定着装置
の要部構成説明図を示し、第3図は第1図に示す定着装
置が設けられている複写機の概要説明図を示す。 】・・・定着ローラ、2・・・加圧ローラ、3・・・ヒ
ータ、15・・・定着器、17・・・複写機、18・・
・両面装置部。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)着色剤、バインダー樹脂を含有し且つ粒径が0.
    1〜5μの無機微粉末を1〜5重量%有する静電荷現像
    用トナーから成るトナー像を保持した記録材を、未定着
    物と接する側に比較的薄い弾性層の上に該弾性層以下の
    薄い離型性樹脂薄表面層を有し、内部に加熱手段を備え
    る定着ローラ及び、定着ローラの弾性層より厚い弾性層
    の上に該厚弾性層以下の薄い離型性樹脂薄表面層を有す
    る加圧ローラとからなり、該定着ローラの離型性樹脂薄
    表面層の厚さが、該加圧ローラの離型性樹脂薄表面層の
    厚さより小である定着用ローラ対を有する定着手段によ
    って、該トナー像を記録材上に定着することを特徴とす
    る加熱ローラ定着方法。
  2. (2)上記定着ローラは、上記弾性層がフッ素ゴム又は
    シリコーンゴムから構成され、上記樹脂薄表面層がフッ
    素樹脂から構成され、上記加圧ローラはフッ素ゴム又は
    シリコーンゴムの弾性層上にゴム材と樹脂材の混合から
    形成される樹脂薄表面層を有することを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の加熱ローラ定着方法。
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