JPS6345112B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の産業上の利用分野〕 本発明はトナー像の定着装置に関する。特に、
一対のローラ間でトナー像の加熱定着を行うと共
にローラに対してシリコーンオイルの塗布を行う
定着装置に関する。

〔従来の技術〕

電子写真等、トナー像を扱う分野に於いては、
トナー像をその支持材に定着する為の装置とし
て、少なくとも一方が内部又は外部から加熱され
るローラ対によりトナー像支持材を挟持搬送し、
これによつてトナーを加熱溶融して支持材に定着
させるように構成された装置が多用されている。

このように、ローラ対によりトナー像の定着を
行う定着装置ではトナーのオフセツトや支持材の
ローラへの巻き付きを防止する為に、通常上記支
持材のトナー像面が圧接される側の定着ローラに
オフセツト防止液（普通シリコーンオイルが使わ
れる）を塗布することはよく知られている。

ところでシリコーンオイルを定着ローラに塗布
する方法として現在広く実用に供されているの
は、常温での粘度が1000CS以下のシリコーンオ
イルを毛管現象で吸収保持したフエルトや布を定
着ローラに直接当接させるか、又は定着ローラに
当接して回転する塗布ローラ若しくは塗布ローラ
列中のローラに当接させるかして、シリコーンオ
イルを定着ローラに供給塗布する方法であるが、
斯様な方法に於いては筋状に塗布むらが生じやす
く、少量均一に塗布することは極めて困難であ
る。これはフエルトや布の密度が高くなる程顕著
になる。そしてフエルトをローラに当接させてシ
リコーンオイルを塗布する装置の別の重大な欠点
は、トナーや紙粉、あるいはトナー像を形成する
潜像現像剤中に含まれていたキヤリア粒子等が上
記フエルトに目詰りする事であり、これによつて
一層塗布にむらが生じやすくなる事である。この
ような塗布むらが生ずると部分的にトナーのオフ
セツトが生じ、また像支持材がローラに巻き付い
たりする。一方、特開昭52−110049号公報、同54
−37752号公報に記載の定着装置は微細な連続気
孔を有する非繊維質の高分子合成樹脂膜、即ちフ
エルト等のように繊維をからませたり、スポンジ
のように気泡や単泡が膜内に多量に分散している
ものではなく、膜の表面から裏面まで貫通した微
細孔を多数存在せしめた高分子合成樹脂によつて
定着ローラへのシリコーンオイル塗布量を制御す
るように構成されている。如上の膜状体としては
GORE−TEX JOINT SEALANT（W.L.GORE
＆ ASS−OCIATES、INC.製、商品名）や
フロロポア（住友電気工業株式会社製、商品名）
等の連続気孔を有する４弗化エチレン樹脂膜が好
ましい。いずれにせよ、このような膜状体でオフ
セツト防止液の塗布量を制御すればシリコーンオ
イルを定着ローラに適量、かつ均一に塗布でき
る。しかも前述した微細連続気孔はトナーや紙粉
によつて目詰まりすることもなく、かつ膜にトナ
ーが集積固着してローラを損傷するといつたこと
もなく、極めて長期間にわたつて均一な塗布が維
持できる。

〔発明が解決する問題点〕

しかし、このような塗布装置においてもシリコ
ーンオイルの消費量が多く無駄に消費されるもの
が大半である。

即ち、特開昭54−37752号公報にも記載されて
いる通り、従来はシリコーンオイルとしては常温
で1000CSより低粘度のものを使用することが一
般常識である。

この低粘度のシリコーンオイルは定着温度
（150℃〜200℃）では更に10〜70CS程度に低粘度
化され、極めて揮発性が高い。

また、定着ローラが室温状態にあるときもシリ
コーンオイルが気孔から滲出し、更にシリコーン
オイルの消費は多くなつていた。

また、定着装置の２つのローラの圧接部に幅を
持たせる為に少なくとも一方のローラにゴム表層
を使用している。このゴムとしては、耐熱性を有
すること、トナーが付着しにくいこと、化学的に
安定であること、等の理由によつてシリコーンゴ
ムを使用するのが普通である。

しかるに、従来この常温での粘度が1000CS以
下の低粘度のシリコーンオイルが上記シリコーン
ゴム層を膨潤させ、ローラ間の圧力を変えて定着
性能を変化させたり、またローラ長手方向に関し
て膨潤量にむらが生じて紙皺を作つたりした。こ
れを防ぐ為、上記シリコーンゴム層を予めオイル
で膨潤させておく方法もあるが、これはローラ製
造のコストアツプを招く不都合がある。さらに、
オイル膨潤させることにより、シリコーンゴム自
体の化学的性質も不安定なものとなり、オイル膨
潤による変形を最少にするかわりに、引張り強
さ、引裂き強さ、圧縮永久ひずみ等を初期より犠
牲にすることになる。

〔問題点を解決するための手段〕

上述したシリコーンオイルの無駄な消費の問
題、更にシリコーンゴムを有するローラを用いた
場合にシリコーンゴムの膨潤の問題を解決する本
発明は、第１と第２のローラと、第１のローラを
加熱する手段とを有し、このローラ間でトナー像
を加熱定着するためのトナー像支持材を挟持搬送
する定着装置において、常温での粘度が6000CS
以上のシリコーンオイルと、第１のローラに当接
する平均径が0.1乃至5μで気孔率が20乃至95％の
範囲内にある微細連続気孔を有する高分子合成樹
脂膜とを有し、この微細連続気孔を有する高分子
合成樹脂膜を介して第１ローラにシリコーンオイ
ルを塗布することを特徴とするもの、更には、第
１と第２のローラと、第１のローラを加熱する手
段とを有し、このローラ間でトナー像を加熱定着
するためトナー像支持材を挟持搬送する定着装置
において、上記第１のローラにシリコーンオイル
を伝送するオイル伝送用回転体と、常温での標準
粘度が6000CS以上のシリコーンオイルと、オイ
ル伝送用回転体に当接する平均径が0.1乃至5μで
気孔率が20乃至95％の範囲内にある微細連続気孔
を有する高分子合成樹脂膜とを有し、この微細連
続気孔を有する高分子合成樹脂膜及び、オイル供
給用回転体を介して第１ローラにシリコーンオイ
ルを塗布することを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

第１図は本発明の一実施例の説明図である。

図中１は定着ローラであり、金属中空パイプ２
にシリコーンゴムや４弗化エチレン樹脂等、オフ
セツト防止性材料の薄い被覆３を施して成り中空
中にヒータ４が配置されていてこのヒータにより
周面がトナーを溶融定着できる温度（通常150〜
200℃）に加熱されている。５は加圧ローラで芯
金ロール６にオフセツト防止性、耐熱性のある柔
軟な弾性材であるシリコーンゴムの厚い被覆７が
施されている。加圧ローラ５は定着ローラ１に圧
接され、図の如く圧接部で弾性変形してトナー像
支持材を挟持するニツプ部を形成する。ローラ
１，２の一方は不図示のモータで回転駆動され、
他方の担手ローラとの摩擦力で従動回転する。即
ち、ローラ１，５は夫々矢印方向に回転し、トナ
ー像支持紙Ｐを上記ニツプ部で挟持搬送する。そ
の際トナー像Ｔは熱溶融されて紙Ｐに粘着し、定
着されるものである。紙Ｐのトナー像支持面は定
着ローラ１に圧接される。

８は前述の如くスポンジのような気泡ではなく
微細な、かつ孔径がそろつた連続気孔を有する非
繊維質の高分子合成樹脂膜である。この膜として
は一般にトナーが付着しにくく、（即ちオフセツ
ト防止性のある）表面がなめらかでかつすべり性
が良く、耐熱性もある弗素樹脂の連続気孔膜が適
当であるが、現在のところ特に４弗化エチレン樹
脂膜が最適であると判明している。このような微
細連続気孔を有する４弗化エチレン樹脂膜は前述
の如くフロロポア、GORE−TEX JOINT
SEALAN等の商品名で販売されているが、この
製造法については特公昭48−3068号公報に詳し
い。斯様な膜の連続気孔径は非常によくそろつて
いて、その径の分布は平均径の周囲の極く狭い所
にほとんど集中したデルタ関数状を呈している。

さて、８はローラ１の軸方向につき、少なくと
もローラ１の紙Ｐが接する領域に接するだけの長
さは有する、かつ上部に開口を有する、比較的浅
く長細い袋状に形成せられ、上記開口部分でアル
ミニウム等の枠部材９に固定されている。この袋
状の膜８中には毛管現象により常温での標準粘度
が6000CS以上あるシリコーンオイルを含浸させ
た耐熱性フエルト１０が図の如く２つ折りにして
収容される。このフエルト１０に含浸されている
高粘度オイルが加熱定着時膜８の微細連続孔から
極く微量宛滲み出てローラ１に塗布される。１１
はアルミニウム等の蓋部材であり、枠部材９にね
じ等により取り付けられる。フエルト１０中のオ
イルが消費されてしまつたら、蓋１１を外してフ
エルトにオイルを補給するか、或いは使用済フエ
ルトを取り出してオイルを十分含浸させた新たな
フエルトを膜８の袋中に入れてもよい。このよう
な保守作業は上記塗布器Ｃをガイドレール１２に
沿つて定着装置外に取り外すことによつて簡単に
行える。上記作業が終了したら枠９と蓋１１の側
部突出縁を上記ガイドレール１２に合わせて、塗
布器Ｃをローラ１に沿わせて押し込めば、塗布器
Ｃの配置は終了する。また塗布器Ｃをカートリツ
ジ式にしてフエルト１０のオイルを消費してしま
つたものと、フエルト１０にオイルを十分含ませ
た新しいカートリツジを交換するようにしてもよ
い。膜８は塗布器Ｃの自重だけでローラ１に当接
するようにしてもよく、またばね１３等で蓋１１
の上部を押すことによつてローラ１に圧接するよ
うにしてもよい。いずれにせよ前記フロロポア等
の膜は十分な柔軟性、しなやかさを有するので塗
布器Ｃの自重だけでもローラ１に均一に面接触す
るが、フエルト１０が多少硬く、またローラ１の
面に十分沿う形状になつていない場合等には上述
の如くばね１３で塗布器Ｃを押圧して膜８をロー
ラ１に均一に面接触させることもよい。尚、図の
如くフエルト１０を２つ折りにしてその各側面が
膜８の袋の各内面に接するように押し込めば、フ
エルト１０の折られ部分の復元力によりフエルト
１０の側面は膜８の内面に〓間なく、かつ均一な
圧力で接触せしめられ、また膜８の袋形状も整え
られる。上述のようにしてフエルト１０が膜８の
内面に〓間なく均一に当接すれば膜８の微細連続
気孔から滲み出るオイル量が膜表面のどこでも非
常に均一なものとなり、ローラ１に対するオイル
塗布均一化の上で好ましい。また２つ折りにされ
たフエルト１０はその腰が強くなり、ローラ１が
回転した時その摩擦力によつて袋全体が潰れる如
く変形することのないようにし、膜８のローラ１
に対する当接位置と面積を一定に保つ。さて前述
の如きフロロポア、GORE−TEX JOINT
SEALANT等の微細連続気孔を有する高分子合
成樹脂膜には機械的に伸長しやすい方向（非延伸
方向）とそうでない方向（延伸方向）とがある
（上記の膜で、厚みにもよるが、非延伸方向への
伸びは同じ力に対して延伸方向の伸びの３〜10倍
程度である）が、第１図の装置に於いて膜８がロ
ーラ１との当接部に於いてローラ１の回転方向と
上記非延伸方向とが一致するように配置されてい
る場合、膜８はローラ１との間の摩擦力によつて
ローラ１の回転して行く方向に伸長し、ローラ１
へのオイル塗布量が過多になる。特に第１図装置
の如く膜８が150〜200℃もの温度に加熱される場
合上記伸長は甚だしく、弾性変形限界を越えて伸
び切つてしまい、ローラを停止しても元に復さな
くなるばかりか、破れてしまうこともある。そこ
で第１図装置に於いては、膜８は、その延伸方
向、即ち伸びにくい方向を、膜８とローラ１との
当接部に於いて、ローラ１の回転方向に一致せし
め、従つて非延伸方向、即ち伸びやすい方向をロ
ーラ１の母線方向に一致せしめるように配置し
た。これによつて膜８は、上述の如く熱が加わる
にもかかわらず、ローラ１の回転によつても全
く、或いは殆んど伸長せず、ローラ１には適量の
シリコーンオイルが均一に塗布されるのである。

次に第１図装置を使用した実験例を述べる。

ローラ１，５の周速は120mm／sec、ローラ１の
表面温度は190〜200℃、層３は４弗化エチレン樹
脂（前述の如き微細孔はもつていない）である。
ローラ５のゴム層７はRTVシリコーンゴムであ
る膜８はフロロポアである。膜８のローラ１への
当接部の寸法はローラ回転方向に８mm、ローラ母
線方向に320mmである。そして膜８は総荷重170ｇ
でローラ１に当接させた。まず常温での標準粘度
が10000CSのジメチル系シリコーンオイルを使用
した。このオイルを塗布するに使用した。フロロ
ポア膜８の連続気孔の平均径は1μ（孔径分布はこ
の1μを中心に±0.4μの範囲に100％集中してい
る）、気孔率は80％、膜厚は0.2mmである。

以上の装置でB4サイズの紙を10万枚定着処理
したが、オイルは常温で10000CSという高粘度を
呈すものであるにもかかわらず、その不均一塗布
は認められず、常時均一に塗布され、ローラ１へ
の紙の巻き付き、及びオフセツトは全く発生しな
かつた。そして10万枚定着処理後もフロロポアの
孔中へのトナー詰まりはなく、依然として均一に
オイルは塗布されていた。またローラ５のシリコ
ーンゴム層７は10万枚定着処理後も全くオイルに
膨潤されていなかつた。尚、オイルは最初から最
後までB4紙千枚当り0.3乃至0.5c.c.と安定した割合
で消費された。

以上は１つの実験例であるが、種々の実験の結
果、次のことが判明した。

常温での粘度が6000CS以上のシリコーンオイ
ルは加熱定着時300〜2000CS程度に低粘度化され
ローラに適量均一に塗布される。

また常温ではこの6000CS以上の粘度のシリコ
ーンオイルは高分子合成樹脂膜からほとんど誘過
せず、ローラにはシリコーンオイルがほとんど塗
布されない。このため塗布のための特別な接離機
構を用いずともシリコーンオイルの無駄を大幅に
なくすことができる。

この高分子合成樹脂膜としては、その連続気孔
の平均径が0.1乃至5μ、気孔率は20乃至95％であ
ること、更に膜厚が0.05乃至１mmであるようなも
のが好ましい。

また、ローラ表層にシリコーンゴムを用いて
も、常温時はローラにシリコーンオイルがほとん
ど塗布されないことと、シリコーンオイルが非常
に高粘度でありシリコーンゴム内に侵入しにくい
ことからシリコーンゴム層はほとんど膨潤しな
い。

第２図は本発明の他の実施例の説明図である。

尚、以下の各図で第１図のものと同一の機能を
有する部材や手段には同一の符号を付け、特に必
要ない限り説明は省略する。

第２図で、１４は塗布ローラで金属芯ロール１
５に４弗化エチレン樹脂の薄層１６を被覆したも
のである。塗布ローラ１４はシリコーンゴムの薄
い被覆３を有する定着ローラ１に接触して矢印方
向に回転する。フロロポアの袋状に形成された膜
８は枠９に固定されているが、この袋中にはかな
り硬いスポンジ１０′が２つ折りにして収容され
ている。この２つ折りスポンジ１０′は前述した
高粘度シリコーンオイルを吸収保持するととも
に、袋８の形を所定形状に整え、かつこの形状に
整えられた膜８の袋の腰を強め、ローラ１４の回
転時形状の崩れるのを防いで膜８のローラ１４に
対する当接位置と当接面積を一定に保つ。

スポンジ１０′中のオイルは膜８の微細連続気
孔から僅か宛滲み出て塗布ローラ１４に塗布され
この塗布ローラ１４のオイルが定着ローラ１に塗
布される。ローラ１４はローラ１との間の摩擦力
で従動回転するローラでないが、不図示のモータ
により回転駆動することもできる。この場合ロー
ラ１４は矢示と逆向きにも回転させ得るが、いず
れにせよローラ１４を、その周速をローラ１の周
速より低速になるように回転駆動すれば、ローラ
１へのオイル塗布量をより少なくすることができ
る。（この時は層３も摩耗しにくい４弗化エチレ
ン樹脂にすることが好ましい） 尚、言うまでもなく微細連続気孔を有する高分
子合成樹脂膜８は、ローラ１４との当接部に於い
て、その伸びにくい方向がローラ１４の回転方向
に、また伸びやすい方向がローラ１４の母線方向
に、夫々一致するように配設されている。これに
よつて膜１１の伸びを防止し、均一塗布を維持す
る。

次に、上記実施例で用いた高分子合成樹脂膜の
オイル粘度とオイル透過量の関係を第３図に示
す。

尚、横軸にシリコーンオイルの粘度を、縦軸に
１日当りのシリコーンオイルの透過量を示してあ
る。

この第３図のオイル透過量は塗布器を定着ロー
ラに組み込んで１日放置し、放置前と放置後の塗
布器の重量変化を測定することにより求めてい
る。

この第３図から明らかな通り、6000CS以上の
シリコーンオイルの透過量は非常に少ない。

即ち、常温で6000CS以上の高粘度のシリコー
ンオイルを使用することにより、定着ローラが加
熱されていない不使用時は高分子合成樹脂膜から
の透過量が非常に小さく、逆に装置の使用時は定
着ローラが加熱されることによりオイル粘度が
300〜2000CS程度に低下することにより適量が塗
布される。

このように定着ローラが常温にある時はシリコ
ーンオイルがほとんど透過しないためシリコーン
オイルの無駄な消費を大幅に減少させることがで
きる。

また、非常に高粘度であるためシリコーンオイ
ルの揮発も非常に少ない。

次に、第４図にオイル粘度とシリコーンゴムの
膨潤量の関係を示す。

この第４図の膨潤量は180℃のシリコーンオイ
ルにシリコーンゴム片をつけて、膨潤量が飽和し
た際のゴムの重量増加率として求めている。

尚、横軸に常温でのオイル粘度を、縦軸にはシ
リコーンゴムの飽和膨潤量を示してある。

この図から明らかな通り、6000CS以上の粘度
のシリコーンオイルではシリコーンゴムの膨潤が
ほとんど無い。

即ち、シリコーンゴム層を有するローラを使用
する場合には、前述したシリコーンオイルの無駄
な消費を減少させる効果に加えてシリコーンゴム
がほとんど膨潤しないという効果をも奏する。

尚、上記実施例では定着ローラに対して直接も
しくはローラ１４にシリコーンオイルを塗布して
いるが、ローラ１４に更に他のローラを当接して
回転させ、この他のローラに塗布装置Ｃの膜８を
当接させてもよい。また、ローラ１４の代わりに
無端ベルトを使用し、このベルトを定着ローラ１
と膜８の双方に当接させて回転することにより、
ローラ１にオイルを塗布するようにすることもで
きる。

以上の実施例では厚いシリコーンゴム層７は押
圧ローラ５に形成されており、このゴム層７へは
ローラ１，５間に紙Ｐが挟まれていない時、及び
紙Ｐの通らない領域に於いて、ローラ１からシリ
コーンオイルが塗り付けられることになるが、本
発明に於いてはオイルの粘度が常温で6000CS以
上である為ローラ５はほとんど膨潤しない。尚、
塗布器Ｃにより押圧ローラ５にシリコーンオイル
を塗布してもよいし、また定着ローラ１に厚いシ
リコーンゴム層を形成してもよい。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば、定着ローラが常温にあ
るときは、シリコーンオイルの高分子合成樹脂膜
からの透過がほとんど無いためシリコーンオイル
の無駄な消費が無くなる。

また、加熱定着時はシリコーンオイルが低粘度
化し、高分子合成樹脂膜を介してローラに少量づ
つ均一に塗布される。

更にはシリコーンゴムを有するローラを使用す
る場合には、シリコーンゴムがほとんど膨潤しな
いという効果をも奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例、第２図は他の実施
例を夫々説明する為の図、第３図、第４図は夫々
本発明を説明するための図にして１は定着ロー
ラ、５は押圧ローラ、７はシリコーンゴム層、８
は微細連続気孔を有する高分子合成樹脂膜、１０
はシリコーンオイル保持フエルト、１０′はシリ
コーンオイル保持スポンジである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１と第２のローラと、第１のローラを加熱
   する手段とを有し、このローラ間でトナー像を加
   熱定着するためトナー像支持材を挟持搬送する定
   着装置において、 常温での粘度が6000CS以上のシリコーンオイ
   ルと、第１のローラに当接する平均径が0.1乃至
   5μで気孔率が20乃至95％の範囲内にある微細連
   続気孔を有する高分子合成樹脂膜とを有し、この
   微細連続気孔を有する高分子合成樹脂膜を介して
   第１ローラにシリコーンオイルを塗布することを
   特徴とする定着装置。 ２ 前記高分子合成樹脂膜の膜厚は0.05乃至１mm
   の範囲内のものである特許請求の範囲第１項記載
   の定着装置。 ３ 前記高分子合成樹脂膜は微細連続気孔を有す
   る４弗化エチレン樹脂膜である特許請求の範囲第
   １項又は第２項記載の定着装置。 ４ 第１と第２のローラと、第１のローラを加熱
   する手段とを有し、このローラ間でトナー像を加
   熱定着するためトナー像支持材を挟持搬送する定
   着装置において、 上記第１のローラにシリコーンオイルを伝送す
   るオイル伝送用回転体と、常温での粘度が
   6000CS以上のシリコーンオイルとオイル伝送用
   回転体に当接する平均径が0.1乃至5μで気孔率が
   20乃至95％の範囲内にある微細連続気孔を有する
   高分子合成樹脂膜とを有し、この微細連続気孔を
   有する高分子合成樹脂膜及び、オイル伝送用回転
   体を介して第１ローラにシリコーンオイルを塗布
   することを特徴とする定着装置。 ５ 前記高分子合成樹脂膜の膜厚は0.05乃至１mm
   範囲内のものである特許請求の範囲第４項記載の
   定着装置。 ６ 前記高分子合成樹脂膜は微細連続気孔を有す
   る４弗化エチレン樹脂膜である特許請求の範囲第
   ４項又は第５項記載の定着装置。