JPS622283A - 弾性回転体及び定着装置 - 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】 −−の 本発明は、電子写真複写装置、プリンターその他種々の
画像形成装置において使用される弾性回転体に関するも
のであり、特に前記画像形成装置においてシート状転写
材又は記録材等を搬送又は定着するための搬送又は定着
用のローラ又はベルトとして好適に使用される弾性回転
体に関するものである。従って又１本発明は斯る弾性回
転体を使用した定着装置に関する。以下、本発明の説明
は主として定着ローラに関連して行なうが、本発明はこ
れに限定されるものではないことを理解されたい。

′　　　　　び、ｌ 従来、電子写真複写装置等の画像形成装置において、一
般に紙とされるシート状転写材又は記録材を所定の経路
に沿って搬送する搬送ローラにはは搬送性、離型性、耐
久性が要求される。特に、転写紙上の未定着トナー像に
熱を付与し且つ該溶融トナーのオフセットを防止しなが
ら該転写紙をを所定経路へと搬送しなければならない定
着ローラ、にはより厳しい条件下での搬送性、離型性、
耐摩耗性、定着性が要求される。

上記要求を満たすために、第３図に例示されるように、
芯金２に弾性体４を設け、更に該弾性体４の上表面に樹
脂層６を形成した構造の定着用の弾性体、つまり・弾性
ローラ６が提案されている。

斯る定着ローラでは５弾性体はシリコンゴムとされ、樹
脂としては弗素樹脂が利用される。

このような構造の定着ローラは離型性、耐摩耗性、定着
性の点では好適なものであったが、搬送性の点で問題が
あった。つまり、表面が弗素樹脂の如き簡滑性のよい材
料で形成されるために、転写紙等との摩擦係数が小とな
り、ローラと転写紙との間にスリップが生じ搬送力が低
下するという欠点がある。又、ローラと転写紙との間の
スリップは転写紙上にて融解したトナー像を乱し１画質
を低下せしめるといった問題があった。

更に、斯るローラは紙搬送性を向上せしめ、紙シワを防
止するために、逆クラウン形状に作製される。これによ
って、ローラには転写紙等の被搬送紙の紙端部と中央部
の間にて周速差が生じ、被搬送紙を送り方、向に対して
直角方向に引つ・ぼる引っばり作用が生じ、被搬送紙に
シワが出るのを防止している。

しかしながら、被搬送紙の紙端部と中央部の間周速差が
大きすぎると紙の端部と中央部の紙送りスピードが大き
く異なり、紙端部のみが引っばられ紙送り方向に対して
垂直方向にシワが生じたり、或は紙が引っばられ過ぎて
元に戻ろうとする力が働き、ローラ表面との間でスリッ
プが生じ。

画像がズしてしまう・ 従って、ローラ、特に定着ローラにおいては逆クラウン
量は画像がズしたり、転写紙等にシワが生じない範囲に
設定する必要があるが、これら書要件を満足する範囲は
極めて狭く、実状は使用する環境１紙の種類を限定して
この問題をに対処してい葛。

しかしながら、最近の複写装置等においては、両面コピ
ー、多重コピー更には両面多重コピーまで要求され、従
って使用される紙の種類、サイズも多種多用であり、使
用すべき紙を限定したり、複写装置の作動環境を限定す
ることが現実的でない。

発」Ｌの」Ｌ釣 従って１本発明の目的は、紙等のシート状被搬送物の搬
送性に優れ、且つ定着性、耐久性、耐摩耗性に優れた弾
性回転体を提供することである。

本発明の他の目的は、上記弾性回転体を利用した定着装
置を提供することである。

＋１′　古　　　　るための 上記目的は、本発明に係る弾性回転体にて達成される。

要約すれば本発明は、弾性層と、該弾性層上に形成され
た樹脂層とを有し、該樹脂層はその一部の層厚が他より
厚く形成されることを特徴とする弾性回転体である０弾
性回転体は、用途に応じローラ状又はベルト状とされる
。更に好ましくは、ローラ状とされる弾性回転体、つま
り弾性ローラは逆クラウン形状に形成される。

更に本発明によると、加熱源を有した定着用弾性回転体
と、該定着用弾性回転体に圧接する加圧用弾性回転体と
を具備した定着装置において、前記弾性回転体は弾性層
と、該弾性層上に形成された樹脂層とを有し、少なくと
も一つの前記弾性回転体はその樹脂層の一部の層厚が他
より厚く形成されることを特徴とする定着装置が提供さ
れる。

次に本発明に係る弾性回転体を図面に即して更に詳しく
説明する。

第１図及び第２図は５本発明に係る弾性回転体を、電子
写真複写装置においてトナー像を加熱定着する定着装置
に利用されるローラに具現化した一実施例を示す。

定着装置は、概略第１図に例示されるように、通常内部
に加熱源Ｈを有し、転写紙Ｐに担持された未定着のトナ
ー像Ｔと接する定着ローラｌと。

該定着ローラ１にトナー像を担持した該転写紙Ｐを押し
付ける加圧ローラｌＯとから構成される。

定着ローラｌ及び加圧ローラｌＯは同様の構成とされ、
芯金２．１２、弾性層４．１４及び樹脂層６．１６から
成る。

好ましくは更に、定着装置には、定着ローラ１の表面温
度を検知し、該表面温度をトナー溶融可能な最適温度、
例えば１６０℃〜２（）０℃に制御するための温度検知
制御手段Ｇ、及び定着ローラｌの表面にシリコンオイル
等のオフセット防止液を塗布し且つ該表面のクリーニン
グをも行なうオフセット防止液塗布手段Ｃ等が設けられ
る。

定着ローラ１は、アルミ等の熱伝導の良好な芯金２と、
該芯金２上にシリコンゴムにて形成された弾性層４（本
実施例では層厚１．は０．３ｍｍ〜９．８ｍｍ、反発弾
性率は６５％〜８５％）と、該弾性層４上に形成された
樹脂層６とから成る。樹脂層６は、好ましくはＰＦＡ樹
脂（４弗化エチレン樹脂・パーフロロアルコキシエチレ
ン樹脂の共重合体）、ＰＴＦＦ樹脂（４弗化エチレン樹
脂）等の弗素樹脂で作製され、本実施例で層厚ｔｚは１
０ｐｍ　〜２５１Ｌｍ、膜強度は５０ｋｇ／ｃｒｎ″の
以上とされる。

本発明に従うと、定着ローラｌの樹脂層６は円周方向に
実質的に均一の層厚ｔｚとされるが、その一部６ａにお
いて、より厚い層厚ｔ３とされる。該層厚ｔ３は任意の
大きさに設定可能であるが、定着ローラｌの場合にはト
ナー像の定着効果及び搬送性を考慮すると、５０ル以下
が好ましく、より好ましくは３０μ以下とされる。又、
該突出部６ａは円滑な湾曲形状とされる。

加圧ローラ１０について言えば、該加圧ローラ１０は上
記定着ローラｌと同様の構造とされるが、芯金１２はス
テンレス、鉄等とされ、シリコンゴム弾性層１４の厚さ
はより厚く１例えば４ｍｍ〜１０ｍｍとされ、又その反
発弾性率は６５％〜８５％とされるであろう、又、樹脂
層１６は定着ローラ１と同様にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の弗
素樹脂を使用するが層厚ｔｚは５ＩＬ〜３５ＩＬ、膜強
度は５０ｋｇ／Ｃｒｎ”以上とされるであろう、第１図
の実施例では加圧ローラ１０の樹脂９１６には突出した
部分が形成されていないが、加圧ローラｌＯにおいても
定着ローラｌと同様に樹脂層の一部が他の樹脂層の層厚
より大となるようにすることができる。この時の層厚ｔ
３は７ＩＬ〜５５ｐとされるであろう、又、他の実施例
においては、樹脂層の突出部は定着ローラｌには形成せ
ず、加圧ローラにのみ形成することも可ｆｌである。

１・記定着ローラｌ及び加圧ローラ１０は、左右対称と
され、且つ好ましくは、定着ローラｌＯ（又は加圧ロー
ラ１０）は軸線方向中央部が両端部に比較してわずかに
小径とされた。所謂逆クラウンタイプとされる。

第４図には本発明に従って作製された、ｔｌ＝０．５ｍ
ｍ、ｔｚ　＝２０＃Ｌ、ｔ３　＝４０ｐとされる逆クラ
ウンタイプの定着ローラ１における、層厚ｔｚ部分及び
層厚ｔ３部分のクラウン量（定着ローラの最大有効長部
分１本実施例ではローラ中央部より１５０ｍｍ位置の直
径と、ローラ中央部の最小直径との差）の−例が示され
る。

尚、上記ｔ、＝４０＃Ｌはローラ中心部の最大層厚部の
値であって、ローラの端部に行くに従ってｔｚ　＝２０
ｐの値に近づくように形成された。

上記定着ローラの外径を測定すると（レーザー測長器：
キヤノン株式会社製を使用）、層厚ｔ２部分のクラウン
量は第４図の実＆ｌＡとなり、層厚Ｅ３部分のクラウン
量は破線Ｂであった。つまり実線Ａで示した逆クラウン
量はｌ　００．であり。

破線Ｂで示した逆クラウン量は８０終である。

次に、上記の如き定着ローラｌの製造方法について簡単
に説明すると、先ず、所定の径に仕上げされた芯金２の
上に加硫成型したシリコーンゴム層（熱伝導度１−４Ｘ
１０−’　〜１．５ＸｌＯ−″）を形成して所望形状の
シリコンゴムローラを作製する。好ましくは、該シリコ
ンゴムローラは軸線方向中央部が両端部に比較してわず
かに小径とされた、所謂逆クラウンタイプとされる。

このゴムローラ表面に未焼成の弗素樹脂、例えばディス
パージョン状態の弗素樹脂（水に弗素樹脂粉末を界面活
性剤により分散させたもの）を。

ゴムローラ全長にわたって塗布する。

本発明に従って、上記の如く弗素樹脂の膜厚を一部厚く
するには、第５図に示すようなコーティング方法にて達
成される。

つまり、容器５１内に弗素樹脂ディスパージョン５２を
貯留し、弗素樹脂ディスパージョン５２をコーティング
用ローラ５３で汲上げ、該コーティング用ローラ５３よ
り周速が２０〜６０％゛低い絞りローラ５４との間で液
溜り５５を形成する。

該液溜り５５の弗素樹脂ディスパージョンは定着用ロー
ラ（ゴムローラ）１′に転写され、更に定着用ローラ１
′に転写された弗素樹脂ディスパージョン５５は絞りロ
ーラ５４により均一な膜厚とされる。このとき各ローラ
は図示される方向に回転し、又絞りローラ５４は定着用
ローラｌ′と対称なりラウン形状となっており、更にそ
の一部Ｂはクラウン量が小さくなるように構成される。

絞りローラ５４、コーティング用ローラ５３及び定着用
ローラｌ′の速度等は任意に選択される。

又、絞りローラ５４と定着用ローラ１′との間には、中
央部から１５０ｍｍの位置にて２５卦のギャップが存在
する。

更に詳しく説明すれば、本実施例では絞りローラ５４の
形状は第６図に示すように、円周の一部（破線部分）Ｂ
が削りとられ、該削り量は、上述のようにローラ５４の
中央部にて少なく、両端部に行くにしたがって大とされ
る。該ローラ５４の一例を示せば、第７図に例示される
ように、ローラ５４の外形は中央部で４０．００ｍｍと
され。

該削り部Ｂはその中央部にて幅Ｗが５　ｍ　ｍ、深さｄ
が０．０３ｍｍ、両端部にて幅Ｗが０．５ｍｍ以下、深
さｄが０．０１ｍｍ以下とされる。第７図にて切りとら
れた部分Ｂの外径が破線で示され、他の円周部分の外径
が実線で示される。

以上のようにして一部だけ膜厚が厚く塗られた弗素樹脂
ディスパージョンは５例えば弗素樹脂の結晶融点のガラ
ス転移点３２７℃以上に加熱されることでフィルム状の
樹脂被膜となるので、未焼成の弗素樹脂が塗布されたシ
リコンゴムローラは結晶融点以上（ＰＴＦＥが３２７℃
以上、ＰＦＡが３０６℃以上）に加熱される必要がある
。

ところがシリコンゴム自体は反撥弾性率や圧縮永久歪等
のゴム特性が優れているが、３００℃以上に、ましてや
３０６℃、３２７℃以上に加熱されると１発煙や解重合
を起こす、このことは、良質な弗素樹脂層の形成を防げ
るばかりでなく、シリコンゴム自体のゴム特性を失なわ
せてしまう。

従って、シリコンゴムローラ自体には発煙や解重合を起
こさせないような低温（最高でも３００℃以下）の加熱
下ト維持しながら弗素樹脂の塗布層にはその結晶融点以
上の高温状態を与える焼成方法が好ましい、更に具体的
には、芯金内部からゴム層を急冷却しながら１表面の未
焼成弗素樹脂を急激に加熱する方法、又は液状弗素樹脂
（ディスパージョン）自体の誘電正接がゴム層の誘電正
接より大きいことを利用した誘電加熱方法等が利用され
るであろう。

これらの方法によって実質的にシリコンゴムにはその厚
み方向に熱的勾配が形成されるものの。

２６０℃〜２８０℃程度が、未焼成弗素樹脂にはその結
晶融点以上の温度（具体的にはＰＴＦＥで３２７℃以上
の３４０℃〜３８０℃の焼成温度）が５分〜１０分程度
与えられる。

前記焼成を行なった後、ローラは急冷される。

この急冷によってシリコンゴムローラ上にＭ　ｒ”４　
化度が９５％以下で引張強度５０ｋｇ／ａｒｍ’以上。

水に対する接触角１００度以上の樹脂特性を示す焼成弗
素樹脂表層が、ゴムローラに対して強力な密着状態で、
しかも十分厚く形成される。

従って、上記定着ローラ（加熱ローラ）は、下層のシリ
コンゴム自体が所望のゴム特性を樹脂層形成前とほぼ同
様に示し１表面の弗素樹脂層は完全に焼成された樹脂特
性を示し、これらの層の接着性が強固である。

以上のようにして一部だけ膜厚が厚くなるように樹脂層
が形成された本発明に従ったローラ構成によると、逆ク
ラウン形状に形成されていない上記構成の定着ローラ（
加圧ローラ）及び逆クラウン形状に形成された上記構成
の定着ローラ（加圧ローラ）のいずれにおいても、良好
な定着性、搬送性、離型性、耐摩耗性が得られた。

更に詳しく言えば、逆クラウン形状に形成されていない
ローラにおいては、本発明に徒えば一部層厚が厚くなっ
た樹脂層突出部にて被搬送物に対する挟持圧が大となり
、搬送力が増大し、搬送性を向上せしめる。又、特に逆
クラウン形状に形成されたローラにおいては、本発明に
従えば、逆クラウン縫が一部だけ小さくなっているため
紙の端部が引っ張られる力がその部分で柔らげられる。

そのため紙が引っばられたときに元に戻そうとする力が
働き、定着部でスリップする作用に対して、スリップす
るだけの力が蓄えられる以前にその力を一部逃がしてし
まうため画像ズレや紙送り方向に垂直な方向のしわが生
じにくくなる。更にこの作用は、逆クラウン量の小さな
部分が樹脂の膜厚を厚くしたことによって形成されてい
るためより効果的になっている。これはおそらく樹脂の
膜圧の厚い部分が他の部分に比して若干表面が固くなっ
ているためその部分の紙への追従性が低下することで画
像に現われない程度の微小な紙のスベりが生じていると
思われる。

又、上記逆クラウン量の小さい部分はわずかのため紙の
送り方向のシワに対しては従来とほとんど同等に作用す
る。

この結果、本発明に係るローラは従来の定着ローラに比
べて画像のブレ、及び送り方向に垂直な方向のシワが生
じに〈〈なったため、逆クラウン量を十分大きくとるこ
とができ紙の送り方向のシワの発生を有効に防止できる
。

上記実施例では、定着装置に使用される定着ローラ（加
圧ローラ）について説明したが１本発明は、第８図に図
示されるように、芯金２を有さす、無端に形成されたベ
ルト状の弾性層４を形成し、その上表面に樹脂層６を設
け、樹脂Ｍ６の一部に突出ｉ’ｊＢＢａを形成した弾性
回転体、つまり弾性ベルトｌｂに具現化することもでき
る。

更には、本発明は、定着ローラ以外にシート状転写紙等
の被搬送物を搬送するための搬送用弾性回転体、つまり
搬送用弾性ローラ及びベルトにて実現することもできる
。この場合には１弾性層はシリコンゴムの外に例えば弗
素ゴム、ＥＰＤＭ等を使用することができ、又樹脂層と
しても弗素樹脂の外に例えばシリコン樹脂等を利用する
ことができる。

このように本発明に係る弾性回転体を単なる搬送ローラ
等のような他の用途に使用した場合には樹脂層の層厚ｔ
ｚ、ｔ３は用途に応じて任意に選択される。

化１立差」 本発明に係る弾性回転体は上述の如くに構成されるため
に、搬送ローラ又はベルトとして使用された場合には良
好な搬送性を示し、又定着装置の定着ローラ又はベルト
として使用した場合には、紙等のシート状被搬送物の搬
送性に優れ、且つ定着性、耐久性、耐摩耗性に優れてい
るという利益を有する。

又１本発明に係る定着装置は、上記の如き弾性回転体を
利用するために、トナー像の定着性が良好であるのみな
らず、耐久性、耐摩耗性及び転写紙等の搬送性も優れて
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、末完ＩＪＩに係る弾性回転体を使用した定着
装置の一実施例の断面図である。 第２図は、第１図の弾性回転体の部分拡大図である。 第３図は、従来の弾性回転体の断面図である。 第４図は、本発明の一実施例である逆クラウン形状の弾
性ローラの逆クラウンにを示すグラフである。 第５図は１本発明に係る弾性回転体の−製造方法を示す
概略断面図である。 第６図は、第５図の装置に使用する絞りローラの部分拡
大図である。 第７図は、第６図のローラの逆クラウン量を示すグラフ
である。 第８図は、本発明に係る弾性回転体の他の実施例の断面
図である。 ２：芯金 ４：弾性層 ６：樹脂層 ６ａ：樹脂層突出部 第１図 第２図 第３図 第４図 （Ｄ−）呼じ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）弾性層と、該弾性層上に形成された樹脂層とを有し
   、該樹脂層はその一部の層厚が他より厚く形成されるこ
   とを特徴とする弾性回転体。 ２）弾性回転体はローラ状とされる特許請求の範囲第１
   項記載の弾性回転体。 ３）弾性回転体はベルト状とされる特許請求の範囲第１
   項記載の弾性回転体。 ４）弾性ローラは逆クラウン形状とされる特許請求の範
   囲第２項記載の弾性回転体。 ５）弾性層はシリコンゴムで形成され、樹脂層は弗素樹
   脂で形成されて成る特許請求の範囲第１項から第４項の
   いずれかの項に記載の弾性回転体。 ６）加熱源を有した定着用弾性回転体と、該定着用弾性
   回転体に圧接する加圧用弾性回転体とを具備した定着装
   置において、前記弾性回転体は弾性層と、該弾性層上に
   形成された樹脂層とを有し、少なくとも一つの前記弾性
   回転体はその樹脂層の一部の層厚が他より厚く形成され
   ることを特徴とする定着装置。 ７）弾性回転体はローラ状とされる特許請求の範囲第６
   項記載の定着装置。 ８）弾性ローラは逆クラウン形状とされる特許請求の範
   囲第７項記載の定着装置。 ９）弾性層はシリコンゴムで形成され、樹脂層は弗素樹
   脂で形成されて成る特許請求の範囲第６項から第８項の
   いずれかの項に記載の定着装置。