JPS60165677A - トナ−像定着装置 - 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】 本発明は互いに抑圧接触させて回転駆動させた定着ロー
ラと加圧ローラとからなる並行一対のローラ対間に未定
着トナー像支持材を導入通過させることによりトナー像
を像支持材面に加熱定着、又は加圧定着、又は加熱加圧
定着させる方式のトナー像定着装置に関する。

ｈ記のようなローラ式のトナー像定着装置としては従来
から加熱加圧定着方式のものが多用されているので、以
下その方式のものを例にして説明する。第１図はその一
例の極く概略構成を示す横断側面図である６図に於てｌ
及び２は互いに適俄に抑圧接触させて−Ｌ下に並行に軸
受支持させた定着ローラと加圧ローラであり、矢示方向
に回転駆動される。

定着ローラｌはアルミニウム等の中空金属ローラ１１を
芯金とし、その外周面を耐熱性・耐摩耗性のトナー離形
性材料層１２で比較的薄く被覆処理（例えば０．５■厚
程度）した全体外径例えば６０ＩＩＩ１１程度のもので
、芯金中空にはハロゲンヒータ等のヒータ１３を挿入内
蔵させである。定着ローラｌは全体に該ヒータ１３によ
り加熱され、不図示の自動温調回路（１４はその構成部
材の１つであるサーミスタ等の定着ローラ表面温度セン
サを示す）によりローラ外周面温度が常に所定の略一定
温度（例えば１８０〜２００℃）に維持管理される。

加圧ローラ２は鉄・アルミニウム等の金属ローラ２１を
芯金とし、その外周面を耐熱性・耐摩耗性のトナー離形
性材料層２２で上記定着ローラｌの場合よりは肉厚に被
覆処理（例えば５ｍｍ厚）した全体外径例えば８０ｍｍ
程度（定着ローラ１と略同じ）のものである。本例の加
圧ローラ２は芯金２１を中空にしてその中にシーズヒー
タ２３を挿入内蔵させて該ローラ２も適当に加熱するよ
うにしたものを示したが、加熱しないものもある。

３は定着ローラｌと加圧ローラ２との相互当接ニップ部
、Ｗはそのニップ部幅である。

４は定着ローラ面クリーニング装置であり１本例のもの
はウェブ式の装置である。即ち４１は繰り出し軸４２に
装填保持させたロール巻のクリーニングウェブであり、
そのウェブの自由端を巻取り軸４３に係１１二しに記両
軸４２・４３間のウェブ部分を押当てローラ（例えばシ
リコーンゴムスポンジ）４４で定着ローラｌの外面に押
付は状態にすると共に、繰り出し軸側のロール巻ウェブ
な巻取り軸側へ少しづつ低速で巻取り移動（例えば１ｍ
／１万枚（Ａ４版）通紙）させることにより定着ローラ
外面をクリーニングするものである。

５は未定着トナー像支持材である。具体的には電子写真
、静電記録、その他従来公知の適宜の画像形成原理・方
式の不図示の画像形成部（Ａ）にてその表面に未定着ト
ナー画像Ｔの形成された転写紙・エレクトロファックス
紙−静電記録紙等であり、回転駆動状態の定着ローラｌ
と加圧ローラ２間にトナー像ＩＩ′！持面側を定着ロー
ラｌ側にして導入される。６はローラｌ・２間への未定
着トナー像支持材導入ガイド部材を示す。面して未定着
トナー画像Ｔはローラド２間のニップ部３を通過する過
程で定着ローラｌの熱、及びローラド２の相互押圧力に
より像支持材５面に永久固着像として加熱加圧定着され
る。

定着ローラｌに於てその被覆層１２の層厚を肉薄に設定
するのは該層の外面即ち定着ローラ外周面へのヒータ熱
の伝導補給を迅速に行わせるためである。

又定着ローラｌはその被覆層１２即ち耐熱性・耐摩耗性
・トナー離形性材料層としてＰＴＦＥ　（４弗化エチレ
ン樹脂）・ＰＦＡ（４弗化エチレン−フロロアルコキシ
エチレン共重合樹脂）等の弗素系樹脂を利用した所謂テ
フロン被覆ローラと、シリコーンゴム・弗素ゴム・ｉ−
ｐａＭ−ヒドリンゴムφフロロシリコーンゴム等の弾性
体材料を利用した弾性体被覆ローラとがある。加圧ロー
ラ２の被覆層２２は後者の弾性体材料を利用して構成さ
れる。

定着ローラｌとしてテフロン被覆ローラを用いた場合（
Ａとする）と１弾性体被覆ローラを用いた場合（Ｂとす
る）に於ける、 ａ、トナー離形性；定着ローラ外周面に対するトナーの
オフセット防止性、 ｂ、そのトナー離形性の長期的持続性。

Ｃ１定着性；定着トナー像の像支持材面に対する固着力
、 ｄ、画像性；トナー画像を極度につぶしたり、とびちり
を生じさせる等なく、未定着状態時の画像品位を実質的
に保って定着すること、 ｅ、カール性；像支持材に実質的にカールぐせを与える
ことなく定着すること。

を比較すると、トナー離形性、その長期的持続性はＡの
方がＢよりも優れ、定着性・画像性−カール性について
はＢの方がＡよりも良好である。

そこで定着ローラｌとしては、画像性を重視する観点か
らテフロン被覆ローラよりも弾性体被覆ローラを多く利
用する傾向にあり（特に高速機・システム機・自動両面
機等）、この場合線ローラの外周面に比較的低粘度のジ
メチルシリコーンオイル等のトナーオフセット防止液を
多量に塗布、若しくは高粘度のトナーオフセット防止液
を微量に塗布する手段を具備させて該ローラのトナー離
形性及びその持続性を可及的に向上させるようにしてい
る。

しかし比較的低粘度のトナーオフセット防止液を多量に
塗布する構成にした場合、次のようなあらたな問題を生
じた。

イ、塗布したトナーオフセット防止液の像支持材５への
しみ込み、そのしみ込みによる画像品位の低下。

口、定着ローラｌの弾性体被覆層１２、ひいては加圧ロ
ーラ２の弾性被覆層２２の、トナーオフセクト防止液の
経時的浸透に基づく不均一な膨潤、その不拘−膨潤によ
る像支持材５のシワ発生、定着ムラ。

ハ、過度の膨潤によるローラ被覆層の機械的強度低下、
その低下による被覆層の損傷、被覆層と芯金との接着剥
離。

高粘度のトナーオフセット防１１：液を微量に塗布する
構成にした場合は一上記のような問題は回避されるけれ
ども、トナー離形性は経時的に低下していきローラライ
フの長期化効果は低いものであった。

本発明は同じく定着ローラとして弾性体被覆ローラを用
い、珪つトナーオフセット防止液を活用して該ローラの
トナー離形性の向上、及びその長期的持続性を図った定
着装置であるが、トナーオフセット防止液を定着ローラ
の弾性体被覆層中に予め含有させ、その含有液を長期的
に保有させる構成形態にすることにより１−記従来のト
ナーオフセクト防止液を定着ローラ外周面に塗布する構
成に於けるような問題点なく、且ローラライフを大幅に
延ばすことを可能にしたものを提供することを目的とす
る。

即ち本発明は、夫々外周を弾性体材料層１２−２２で被
覆し、互いに抑圧接触させて回転駆動させた、定着ロー
ラｌと加圧ローラ２とからなる並行一対のローラ対間に
未定着トナー像支持材５を未定着Ｉ・ナー像支持面側を
定着ローラ側にして導入通過させてトナー像Ｔを像支持
材５面に定着させる方式のトナー像定着装置に於て、定
着ローラ１はその弾性体被覆層１２に予めトナーオフセ
ット防１１ユ液を含有させたものとし、加圧ローラ２は
その弾性体被覆層２２の表層にトナーオフセット防止液
移行防止層２４を設けたローラとした、ことを特徴とす
るトナー像定着装置を要旨とする。

定着ローラｌの弾性体被覆層１２についてその肉質にト
ナーオフセット防ＩＦ液を含有させたものにする手法と
しては、例えば弾性体被覆層たるゴム材料の加硫後に膨
潤を設けて加硫ゴム肉質内にトナーオフセット防止液を
浸透含有させる。或は生ゴム材料の混線時にトナーオフ
セット防止液を添加配合する等が挙げられる。

具体的に膨潤法によりトナーオフセット防止液としての
シリコーンオイルを含有させたシリコーンゴム被覆定着
ローラｌを得る一例を述べると、シリコーン生ゴムに架
橋剤、及び必要に応じてフィラー（シリカ等）、その他
の添加剤を配合した生ゴム混和物をシート状に成形し、
それをローラ芯金外周囲にプライマを介して巻付けて接
着する。それをプレス型に納めて加熱・加圧して加硫処
理する。シリコーンゴムは熱加硫型（ＨＴＶ）或は付加
反応型（ＬＴＶ）が一般的であり、熱加硫型の場合は一
次加硫の段階で架橋剤である有機過酸化物が分解して加
硫と同時に分解残液を生成する。

従ってこれを取除く２次加硫処理が行われる。付加反応
型の場合も高温熱処理した方が特性が安定する。次いで
被覆層加硫済みローラをシリコーンオイルに浸漬して被
覆層内にシリコーンオイルを含浸させる。もしこのオイ
ル浸漬段階での被覆層の厚味が所要厚味よりもかなり厚
い場合は略所要厚味まで研削処理してからオイル浸漬し
てもよい。オイル浸漬完了後被覆層外周を研削して所定
外径のローラに仕上げる。

オイル浸漬条件には別設限定はないが、例えば被覆層１
２の厚さが０．５■の定着ローラｌの場合は一般にオイ
ル温度約１８０℃、浸漬時間８〜２４時間で行うことに
よりオイルを所望の含有率（膨潤度）で被覆層肉質に浸
透含有させることができる。又オイル浸漬処理を加熱・
加圧下で行うようにすれば浸漬時間を短縮化することが
できる。

含浸用シリコーンオイルは被覆の肉質内にオイルを浸透
含有させる関係上、例えば２０〜１０００ｃｓ程度の範
囲のものから選択使用される。２０ｃｓ以下のものは被
覆肉質内への浸透性はよいが、耐熱性が悪く、又定着ロ
ーラ熱による揮発消失するので不適当である。１０００
ｃｓ以」二の高粘度のものは被覆肉質内への浸透性が悲
〈オイル浸漬処理に長時間を要するし、又含浸させても
被覆表面にブリードするため効果的でない。又被覆肉質
内へ含浸させるシリコーンオイル量は定着ローラについ
ては被覆肉質に対するオイルの平衡膨部（飽和含浸）を
１００％としたときその１０５以上は含浸させるべきで
あり、それ以下だとローラライフの延長効果は低いもの
となる。

被覆肉質のオイル（トナーオフセット防止液）膨潤度（
％）は、被覆材料の単位重量当りのオイルの飽和含有祉
（平衡ｐＭＩＩｌｌ量）をａとし、被覆材ｔ／１の単位
重量当りの実際のオイル含有量（抽出法等で測定）をｂ
として下式で計算される。

オイル膨測度（％）＝−Ｘ１００ 尚、本明細書に於てシリコーンオイルの粘度数（ｃｓ、
センチストークス）は２５℃に於けるものとする。又そ
のオイルは種々の粘度のシリコーンオイルをブレンドし
て所定の粘度数に調整したオイルではなく、始めからそ
の粘度数を単一ピークと１ するものを合成製造したものとする。

而して定着ローラｌの弾性体被覆層１２に予めトナーオ
フセット防１に液（以下オイルと記す）を含有させてお
くことにより該被覆１２の含有オイルが定着ローラ１と
加圧ローラ２間に導入される未定着トナー像支持材５（
以下コピー紙と記す）の面に毎回極々微量ずつ移行し、
このことによらて定着ローラｌの良好なトナー離形性が
生じる。

該定着ローラ１の含有オイルの経時的減少が上記毎回の
コピー紙への微量ずつの移行分にほぼ限られるものであ
るかぎりは、定着ローラに外部からオイルを全く塗布し
なくとも定着ローラの良好なトナー離形性はかなり長期
にわたって維持され、ローラライフは長いものである。

ところが定着ローラｌの含有オイルの経時的減少因子と
してはト記コピー紙への移行分の他に、定着ローラ１の
加熱による一散（主としてオイルの紙分子分）、及び加
圧ローラ２側への移行が挙げられる。前者の加熱輝散に
よる減少分は定着ローラ温度を２００℃以下に設定すれ
ば非常に少な２ いものである。後者の加圧ローラ２側への移行による減
少は、 ｉ、先行のコピー紙５１　（第２図）の後端が定着ロー
ラｌと加圧ローラ２のニップ部を通過し後続のコピー紙
５２の先端がニウプ部へ達するまでの間に於ける両ロー
ラ１・２の直接接触期間、 ｌｉ、導入コピー紙が通紙可能最大サイズよりも小サイ
ズのものである場合に於てそのコピー紙が通る通紙領域
部Ｐ（第２図）以外の非通紙領域部Ｑ、即ち両ローラｌ
−２の直接接触回転領域、 ｉｉｉ　、装置のウオーミングアツプ期間など両ローラ
１１２の直接接触回転期間、 などに、定着ローラ側被覆層１２の含有オイルが、オイ
ルを含有できる容量の大きい加圧ローラ側被覆層２２へ
経詩的に浸透していくことにより生じる。

定着ローラｌ側から加圧ローラ？側へのオイルの経時的
移行度合は被覆層１２・２２の材質、充填剤の種類・量
、オイルの粘度・含有量等によって大小異なるものであ
るが、何れにしてもこの定着ローラｌ側から加圧ローラ
２側へのオイルの経時的移行量は定着ローラｌ側から導
入コピー紙に対して毎回微量ずつ移行する分よりも大き
く、これが実際上弾性体被覆層１２に予めオイルを含有
させた定着ローラ１の良好なトナー離形性を早期に劣化
させる。

本発明に於て加圧ローラ２の弾性体離形性２２の表層に
形成したトナーオフセット移行防止層２４は」１記定着
ローラｌの弾性体被覆層１２内から加圧ローラ２の弾性
体被覆層２２へのトナーオフセット防止液の移行を防止
し、定着ローラｌの弾性体被覆層１２内にトナーオフセ
ット防＜Ｌ液を長期にわたって保有させる役割をするも
のである。

この層２４は加圧ローラ２の弾性体被覆層２２の外周面
に耐油性物質の塗料組成物を塗布会乾燥（又は焼成）さ
せる、耐油性物質のフィルムをラミネートする等による
形成することができる。該層２４は加圧ローラ２の弾性
体被覆層２２自体の＋を備すべき弾力性を実質的に損な
うことのないように例えば７０ｇｍ以内の薄層として形
成するのが望ましい。

而して本発明に依れば定着ローラｌの弾性体被覆層１２
に予めトナーオフセット防ｉＬ液を含有させてトナー離
形性を向上させるようにしたから、前述のように定着ロ
ーラｌの弾性体被覆層１２の外周面に比較的低粘度のト
ナーオフセット防止液を多量に塗布供給して定着ローラ
のトナー離形性の向１−を図る構成のものに於ける前記
イ〜ハのような問題を生じない。又定着ローラｌの弾性
体被覆層１２内に予め含有させたトナーオフセット防止
液はその経時的減少の主因たる加圧ローラ２側の弾性体
被覆層２２への移行が層２４の存在により防１にされ、
定着ローラｌの弾性体定着ローラ１２内に長期にわたっ
て保有される。その結果後述実施例に示すように定着ロ
ーラ外周面に別途トナーオフセット防止液塗布処置を行
うことなしに定着ローラｌは長期にわたって良好なトナ
ー離形性を持続し、ローラライフの大幅な延長がなされ
　５ る。尚定着ローラｌの外周面に対して微量のトナーオフ
セット防止液を塗布する手段を併用するようにしてもよ
い。

実施例 本発明に従う下記仕様の定着装置を構成した。

（＋）　定Ｍ’ｃｊ−ｙ　ｌ　（ジメチルシリコーンオ
イＪｌ／　全含有させたＨＴＶシリコーンゴム被覆ロー
ラ）を充分に混練し、未加硫ゴムシートとし、常温で３
日間放置した。

芯金１１として外径５８．４１１１１１・肉厚７１で、
外表面をプラスト処理したアルミニウム（Ａ５０５１（
）製の中空体を用い、その外表面に接着剤を塗布し、２
５℃・５時間放置した後、１２０℃・２ｏ分間ベーキン
グした。その芯金外周面を前記未加硫ゴムシートで被覆
し、プレス加ｉ機を使用して圧力１５０ｋｇ／Ｃ１１２
・温度１７０”０・３０分間１次加硫した。更に６ ２００°Ｃ・４時間２次加硫した後、ゴム被覆層を研削
処理して外径５９．３ｍｍ　（ゴム被覆層肉厚０．４５
ｍｍ）のゴム被覆ローラとした。

−１−記ゴム被覆ローラを　１８０℃のジメチルシリコ
ーンオイル（トナーオフセット防止液、２５°Ｃに於け
る粘度が１００ｃｓのもの）中に８時間浸漬してゴム被
覆層をオイル膨潤（６２％膨１１！りさせた後、その膨
潤ゴム被覆層を仕上げ研磨して外径５８．４ｍｍのジメ
チルシリコーンオイル含有のＨＶＴシリコーンゴム被覆
定着ローラとした。

（２）加圧ローラ２　（ＨＴＶシリコーンゴム被覆ロー
ラ） を充分に混練し、未加硫ゴムシートとし、常温で２日間
放置した。

芯金２１として外径５０■■で、外表面をプラスト処理
したステンレス（ＳＵＳ４３０）棒を用い、その外表面
に前記定着ローラと同様にして接着剤層を形成した。

その芯金外周面を上記未加硫ゴムシートで被覆し、次い
で前記定着ローラと同様にベーキング及び１次加硫処理
をした。次いでゴム被覆層を研磨して外径６０■（ゴム
被覆層肉厚５腸■）のゴム被覆ローラとした。このゴム
被覆層のゴム硬度は４０度（ＪＩＳＡ）であった。

次いでそのゴム被覆ローラの外周面に弗素コム水性塗料
（商品名ダイエルＧＬＳ２１３、ダイキン工業）を２０
７ｒｍ厚にコーティングし、３００”Ｃ・２０分焼成し
てトナーオフセット防１に液（ジメチルシリコーンオイ
ル）移行防Ｉに１６２４を形成した。上記最外層は２０
＃Ｌｍ厚と薄いため加圧ローラ２は弾性に富み充分なニ
ップ幅を得ることができる。

（３）定着ローラ温度（表面管理温度）　：１８５℃（
４）−＝、プ幅Ｗ：　８．５ｍｍ （５）プロセススピード（通紙速度）　：４４５ｍｍ／
５ｅｅ（６０枚／分（Ａ４）） 而して上記定着装置の１０万枚連続通紙定着テストを行
ったところ、定着ローラｌの外周面に対し別途トナーオ
フセット防止液の塗布手段を具備させなくとも全く問題
なく良好な定着処理が続行された。

また、定着ローラｌに対して更に高粘度のオフセット防
止液を少量づつ塗布供給する手段を併用した場合、２０
万枚通紙しても何ら問題は発生せず、更にコピー処理を
行うことが可能であった。

尚加圧ローラ２としてトナーオフセット防止液移行防止
層４３を形成しないものを用いた場合は約３万枚通紙時
点頃から定着ローラ外周面に対するトナーオフセット固
着が顕著となり１紙ジャムトラブルが発生しはじめた。

これは前記ｉ項ｅｉｔ項に説明したように定着ローラ１
と加圧ローラ２の直接接触回転期間又は領域で、定着ロ
ーラｌのゴム被覆層１２中のトナーオフセット防止液が
加圧ローラ２側のゴム被覆層２２へ逐次無駄に移行して
行き、その結果定着ローラｌのトナー離形性が比較的短
期間のうちに低下するためである。

定着ローラの弾性体被覆層中にトナーオフセラ９ ナーオフセット防止液移行防止層。

ｌ・防止液を予め含有させず、その被覆層の外周面に比
較的低粘度のトナーオフセット防止液を多量に塗布供給
する従来方式のものは、前述した如くオフセット防ｌＦ
液により、コピー紙が汚染されやすくコピー品質を低下
させるだけでなく、弾性体はオフセット防止液で膨潤す
ることにより期間的強度が低下してゆき、ｌＯ万枚以下
で弾性体層が損傷したり芯金と弾性体層が剥離したりす
る事故が生じた。また、それ以前に高温環境下ではシワ
が発生した。

高粘度のトナーオフセット防ｌＬ液を少量づつ塗布供給
する従来方式のものは、ローラライフは１０万枚以下で
あった。

【図面の簡単な説明】

第１図はローラ式トナー像定着装置の極〈概略の構成図
、第２図は定着・加圧ローラ対の斜面図、第３図は加圧
ローラの弾性体被覆層の一部拡大図。 ｌは定着ローラ、２は加圧ローラ、１１・２１は芯金、
１２・２２は弾性体被覆層、２４はト０ 特許出願人　キャノン株式会社 ４ｚ 第１図 ≦；赴Ｊ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）夫々外周を弾性体材料層で被覆し、互いに抑圧接
   触させて回転駆動させた、定着ローラと加圧ローラとか
   らなる並行一対のローラ対間に未定着トナー像支持材を
   未定着トナー像支持面側を定着ローラ側にして導入通過
   させてトナー像を像支持材面に定着させる方式のトナー
   像定着装置に於て、 定着ローラはその弾性体被覆層に予めトナーオフセット
   防止液を含有させたものとし、加圧ローラはその弾性体
   被Ｎ層の表層にトナーオフセット防止液移行防１．Ｉ＝
   層を設けたローラとした、ことを特徴とするトナー像定
   着装置。