JPS62255981A - 加熱定着ロ−ル - 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１ 本発明は、電子写真復写機、ファクシミリ、プリンター
など電子写真プロセスを利用した機器に使用される定着
装置の加熱定着ロールに関する。

［従来の技術］ 電子写真プロセスでは、一般に感光体上に形成されたト
ナー画像を転写装置によって記録支持体、例えば用紙上
に転写し、その後必要に応じてトナー画像を用紙表面に
定着して所望のコピー等を得ている。

トナー画像の定着方法としては、加熱定着法、圧力定着
法、溶剤定着法が知られている。

加熱定着法は加熱によってトナーを溶融させ、用紙上に
付着させる方法であり、広く採用されている。

加熱定着法にも熱風定着法、オーブン定着法、ヒ−トロ
ール定着法等種々あるが、ヒートロール定着法が最も一
般的でおる。

ヒートロール定着法とは、少なくとも一方を加熱した一
対のロール間に一定圧力を加え、未定着トナー画像を有
する用紙を通過させることにより定着を行なうものであ
り、他のｈ口熱定着法に比べて、低電力、高速性、定着
部での紙詰りによる火災の危険性が少ない等の利点がお
る。

この定着装置の加熱定着ロールとしては、ふっ素樹脂（
例えばテフロン（商品名））やシリコーンゴム等の耐熱
離型性物質を表面にコーティングしたものが使われ、加
熱定着ロールと対をなして用紙を挟持通過させる加圧ロ
ールとしては加熱定着ロールと加圧接触した場合、おる
接触幅（以下ニップと称する。）をもたせる為に、シリ
コーンゴムやふっ素ゴム等の耐熱弾性体からなるものが
用いられている。

加熱定着ロールにコーティングする場合の膜厚はフッ素
樹脂を被覆する場合は数μｍ−数１０μｍであり、シリ
コーンゴムを被覆する場合は、約３００μ瓦である。

しかしなから、シリコーンゴムを用いて定着用ロールの
周面に耐熱弾性体を形成する場合、その膜厚が厚く、且
つシリコーンゴムの熱伝導率は４　Ｘ　１０−４ｃａｌ
／ｃｍ、　ｓｅｃ、°Ｃと悪いので、加熱定着ロールの
周面の温度が所定の温度に上昇するまでに長時間を要す
る。更に、連続コピーを行う場合に、加熱定着ロールの
周面温度が低下して定着不良を生じやすいので、十分に
大きな熱源を必要とする。

そこで、耐熱弾性体の内部に金属粉や金属酸化物を混練
することで、熱伝導率を良くすることが行なわれている
。

しかし、近年のようにトナーオフセット防止剤を使用し
ない定着装置にあっては、耐熱弾性体に金属粉ヤ金属酸
化物を混練すると、記録紙を多数枚コピーしていくに従
って、加熱定着ロールの円面にトナーが付着し、一度コ
ピーした文字等が次の記録紙に再転写するというオフセ
ット現象が生じ、ロールの交換寿命が低下するという問
題があつた。

そこで、加熱定着ロールの被覆層を多層、例えば２層に
して、下層を高熱伝導性の弾性体とし、表面層を５μｍ
〜１００μｍのうすい離型性物質とする方法が提案され
ている（特開昭５８−’Ｉ　１９７６号）。

しかしながら、従来よく知られているふっ素光のコーテ
ィング材料やシリコーンラテックスを塗布して表面層と
したのでは、トナーオフセット防止剤を使用しない定着
装置にあってはコピー数が２万枚を越えるとオフセット
現象が発生してしまう。

また、室温加硫（ＲＴＶ）シリコーンゴムをうすくコー
ティングしてもオフセット現象が発生するまでのコピー
数はたかだか５万枚程度である。

従って高速の複写機ではトラブル回数が増え、メインテ
ナンスのための費用及び労力を必要とするという問題が
ある。

［発明が解決しようとする問題点１ 本発明は、上記問題点を解消し、トナーオフセット防止
液体を使用せず、長期にわたって高熱伝導性を保持し、
かつ離型性に優れた加熱定着ロールを提供することを目
的とする。

［問題点を解決するための手段及び作用］本発明は、用
紙上に形成されたトナー像を加熱定着ロールと加圧ロー
ルとの間を圧接搬送することによって熱融着させる定着
装置の加熱定着ロールにおいて、下層として耐熱弾性体
を用い、その上にシリコーンワニス系溶液を塗布乾燥し
た層を設けてなることを特徴とする加熱定着ロールでお
る。

以下、添附図面を参照しながら本発明を説明する。

第１図は、本発明の加熱定着ロールを用いた定着装置の
概略図である。

同図において加熱定着ロールは円筒状の芯金１とこの芯
金を覆う耐熱弾性体２から成る。

この耐熱弾性体は高熱伝導性弾１体９の下層と耐熱離型
性物質１０の上層の２層からなっている。

加圧ロール５は、棒状或いは円筒状の芯金の上に適宜な
弾力性をもつ耐熱弾性体を被覆してなっている。

用紙８上のトナー像６は、コルツランプ３によって所定
の温度に加熱された加熱定着ロールと加圧ロールによっ
て形成されるニップを通過することにより、溶融し、用
紙の繊維内に流れ込み、この後冷却されて固化し、永久
定着像となる。

本発明による加熱定着ロールの表面コーティング材料は
、以下の（ａ＞、（ｂ＞、（Ｃ）の成分とこれら（ａ）
、（ｂ）、（Ｃ）の成分を溶解しておく為の有機溶剤と
から成る。

（ａ＞ジメチルジクロルシランとモノメチルトリクロル
シランとを６５：３５〜２５　：　７５の割合で配合し
て、常法により共加水分解重合して得られるシリコーン
ワニスの有機溶剤溶液：（ｂ）（ａ）の硬化用触媒： （Ｃ）２５℃の粘度が、１，０００，０ＯＯＣ８以上の
ジメチルポリシロキサン。

（ａ）成分のシリコーンワニスは、通常、樹脂分〈１０
５℃／３時間での不揮発分％〉１０〜２０％の芳香族系
又は脂肪族系有機溶媒溶液として得られるものである。

ジメチルジクロルシラン（以下Ｄ！■位と略す。）とモ
ノメチルトリクロルシラン（以下Ｔ単位と略す。）の配
合モル比は６５：３５〜２５　：　７５であり、好まし
くは６０：４０〜３０ニア０である。

Ｄ単位が６５モル％より多い場合、又り単位か２５モル
％より少ない場合には、いずれにおいてもトナー離型性
が悪く、コピ一枚数か５万〜７万枚を越えるとオフセッ
ト現象か発生する。

（ｂ）は（ａ）の硬化触媒である。これは［ｅ、Ｐｂ、
Ｃｏ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａ、２／等の金属有機酸塩、
例えばオクチル酸塩、ナフテン酸塩等、或いはトリエチ
レンテトラミン、エチレンジアミン等の有機アミン、γ
−アミノプロピルトリエトキシシランの様なアミノシラ
ン、或いは／’ｌキレート化合物でおり、通常縮合反応
型硬化触媒として使用されるものでおる。添加量は金属
として、（ａ＞の樹脂分（１０５°Ｃ／３時間の不揮発
分）１００重量部に対して○、００５〜１重吊部程度の
微量でよい。

（Ｃ）は２５°Ｃでの粘度が１，０００，０ＯＯＣ８以
上のジメチルポリシロキサンであり、（ａ、　）の樹脂
分１００重量部に対して５〜５０重量部使用する。

粘度が１．０００，０ＯＯＣ３より低い場合にはトナー
離型寿命が短かく、やはり５万から７万枚でオフセット
現象が発生し始める。

また、使用量は５〜５０重量部であるが１０〜４０重量
部か好ましい。５重量部より少ない場合にはトナー離型
寿命が短かく、又５０重量部より多いとコーティング表
面にシリコーンオイルが浮き出た状態となりそれが用紙
に移行するので好ましくない。又、通紙部の段差も大き
くなり紙しわの原因となる。

［実施例］ 次に実施例および比較例により本発明を説明する。

なお、下記の実施例において下地の高熱伝導性弾性体材
料としては、液状付加型の熱伝導率１８Ｘ１０　　ｃａ
ｌ／ｃｍ、　ｓｅｃ、’Ｃのシリコーンゴムを使用し、
表面コーティング芒の膜厚は５〜１０μｍとした。

実施例１ 高熱伝導性弾性体材料を常法に従って、成型加工して３
００ＡＩＴｒＬのゴム厚として仕上げた。

表面コーティング材料は、下記組成からなるものを使用
し、噴霧法によって、前記ゴム表面にコーティングした
。これを室温にて風乾１時間の後、２００’Ｃにて１時
間乾燥させ本発明の加熱定着ロールを作成した。

表面コーテイング材の組成； ジメチルジクロルシラン：モノメチルトリクロルシラン
＝５２：４８のモル比で加水分解重合工程を経て得られ
たシリコーンワニスの樹脂分（１０５°Ｃ／３時間での
不揮発分＞２０％のトルエン溶液を１００重量部、Ａカ
キレート化合物のトルエン溶液く△力として４％）を２
小量部、２５°Ｃでの粘度か５，０００．○○○Ｃ８で
ある分子鎖両末端をトリメチル基で封鎖したジメチルポ
リシロキサンの１０％トルエン溶液を５０Ｉｆｆｉ部及
びｎ−ヘキサンを３５５重量部均一混合攪拌したもの。

実施例２ 実施例１においてジメチルポリシロキサンの粘度を６０
，０００．０ＯＯＣ３としたこと以外は全て同じ組成で
あるコーティング材料を用いて同様に加熱定着ロールを
作成した。

実施例３ 実施例１において、ジメチルジクロルシランとモノメチ
ルトリクロルシランの配合モル比を３５：６５とし、ジ
メチルポリシロキサンの粘度を６０，０００．０ＯＯＣ
８とした以外全て同じ組成であるコーティング材料を用
いて同様に加熱定着ロールを作成した。

実施例４ 実施例１におけるジメチルポリシロキサンを分子両末端
が、ジメチルシラノール基でおる粘度５０．０００．０
００ｃＳのジメチルポリシロキサンでおる以外は全て同
じ組成であるコーティング材料を用いて、同様に加熱定
着ロールを作成した。

比較例１ 下地の熱伝導率が１８ｘ　’ｌ　Ｑ−４ｃａｌ／ｃｍ、
　ｓｅｃ、°Ｃである付加型シリコーンゴムのみで、表
面にコーティングを施さない加熱定着ロールを作成した
。

比較例２ 実施例１においてジメチルポリシロキサンを混合しない
以外は、全て同じ組成であるコーティング材料を用いて
同様に加熱定着ロールを作成した。

以上の６種類の加熱定着ロールについてトナー離型性の
テストを行った。

試験条件は下記に示すとおりである。

複写機：　富士ゼロックス製ＦＸ２８３０１Ｘｌトナー
：　　ＦＸ２８３０機用トナー 用　　紙：　富士ゼロックス複写機用Ｌ−Ａ　４紙複写
速度：　１２枚／分 設定温度：１６０’Ｃ 表１に各側のトナー離型寿命を示す。

なお寿命の判定は、ホットオフセットの発生温度がロー
ル表面温１食で１９５°Ｃとなったときとする。

表１ ％ 以上の結果から混合づるジメチルシリコーンオイルは、
その粘度が１．０００，０ＯＯＣ３以上であれば、通常
用いられている定着ロール用ゴム材料よりはトナー離型
寿命が長いが、 １０．０００，０ＯＯＣ３を越え、更に６０．０００，
０ＯＯＣ３となると一層長々命となることがわかる。ま
たジメチルジクロルシランとモノメチルトリクロルシラ
ンとの配合モル比についてはジメチルジクロルシランが
多い方がにいことが判る。

比較例１については、下地の高熱伝導性イ・」加型シリ
コーンゴムも、トナー離型性は改良されているが、たか
だか現在用いられている定着ロール用ゴム材料と同程度
の寿命である。

比較例２によって混合するジメチルポリシロキサン効果
が歴然となっている。

次に本発明のもう一つの狙いであるコピー開始待ち時間
について説明する。

前述の如く、シリコーンゴムの熱伝導率は約４×’ｌ　
Ｑ−４ｃａｌ／ｃｍ、　ｓｅｃ、’Ｃと低く通常の定着
用ゴムロールであると少なくとも２００〜３００μｍの
肉厚があるためコピー開始待ち時間が長くなる。

第２図に示すように、テフロン樹脂を３０〜６０μｍコ
ーティングしている定着ロール（Ｘ）では、富士ゼロッ
クス製ＦＸ２８３０１の定着ロールにおいて１６０℃に
なるまでに３０秒要する。

Ｆ　Ｘ　２８３　ＯＫｌ用芯金にベンガラなどの耐熱剤
を混合したシリコーンゴムを３００μ瓦の肉厚でまくと
く第２図中、Ｙ）、１６０’Ｃになるまでに６５秒要す
る。

ところが本発明の２層構造のゴム材料（Ｚ）であると１
６０’Ｃまでに４５秒ですみ、連続コピーをとるとき、
定着ロール表面の温度の低下も少なくてすむ。

［発明の効果１ 以上詳述した如く、本発明によれば、シリコーンオイル
などの離型材を塗布しない定着装置の耐熱弾性体を被覆
した加熱定着ロールのトナー離型寿命を、従来の約５万
枚から２〜３倍に延ばすことができるとともに、シリコ
ーンゴムなと耐熱弾性体を用いた加熱定着ロールの欠点
であったコピー開始持ち時間の長いことも解消できる。

また本発明によるゴム材料、コーティング材料は加熱定
着ロールばかりでなく加圧ロールの材料としても用いる
ことができることは言うまでもない。

また加熱定着ロールや加圧ロールに限らず、トナー付着
防止を目的としたコーティング材料として用いることも
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の加熱定着ロールと、加圧ロールとを用
い、離型材供給装置のない定着装置の概略図、 第２図は本発明の加熱定着ロール例及び２種類の比較例
の加熱定着ロールの立上り時間を示すグラフである。 図中符号： １・・・芯金；　２・・・耐熱弾性体；　３・・・コル
ッランプ；　４・・・ペーパーガイド；　５・・・加圧
ロール；６・・・トナー；　７・・・分離爪；　８・・
・用紙；９・・・高熱伝導性弾性体；　１０・・・耐熱
離型物質層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）用紙上に形成されたトナー像を加熱定着ロールと加
   圧ロールとの間を圧接搬送することによって熱融着させ
   る定着装置の加熱定着ロールにおいて、下層として耐熱
   弾性体を用い、その上にシリコーンワニス系溶液を塗布
   乾燥した層を設けてなることを特徴とする加熱定着ロー
   ル。 ２）上層として塗布するシリコーンワニス系溶液が、 ａ）ジメチルジクロルシランとモノメチルトリクロルシ
   ランとを６５：３５〜２５：７５の割合で配合して、常
   法により共加水分解重合して得られるシリコーンワニス
   の有機溶剤溶液 ｂ）ａ）の硬化用触媒 ｃ）２５℃の粘度が、１，０００，０００ ＣＳ以上のジメチルポリシロキサンの３成分を、ａ）の
   樹脂成分１００重量部に対するｃ）の割合を５〜５０重
   量部として有機溶剤に溶解した溶液である特許請求の範
   囲第１項に記載の加熱定着ロール。