JPH01197779A

JPH01197779A - 加熱定着ロール

Info

Publication number: JPH01197779A
Application number: JP2129188A
Authority: JP
Inventors: Shizuo Sagami; 相模　静夫; Koshi Hamabe; 浜部　幸志
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1988-02-02
Filing date: 1988-02-02
Publication date: 1989-08-09

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］本発明は、電子写真複写機、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義
装置の加熱ロール、特に、セラミックコアの表面に発熱
層を形成した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。

加熱定着方式にも熱風定着法、オーブン定着法、加熱ロ
ール定着法等種々あるが、加熱ロール定着法が最も一般
的である。

従来より一般的に用いられている加熱ロール方式の定着
装置は、第３図に示すように加熱ロール１と加圧ロール
１１からなり、その内部に内部加熱素子２６を収容した
加熱ロール１と、加圧ロール１１との間で用紙２１を挟
持搬送する際に、加熱と加圧とを同時に行ない、感光体
ドラムから転写された用紙２１表面上の未定着トナー画
像２２を定着するものである。

このような内部加熱素子２６を用いる方式の加熱ロール
型定着装置においては、加熱素子（熱源）としてハロゲ
ンランプ等のランプが用いられているが、ロールの表面
温度を加熱定着に必要な一定の温度まで上昇させるため
には、ロール全体をその内部からランプにより加熱する
必要があり、そのため、従来の定着装置においては、１
〜１０分程度のウオームアツプタイムを要している。従
って、オペレータがスイッチをオンにしてからそのウオ
ームアツプまでの間、役回を実施できないロス時間があ
った。また、熱の損失が大きいため、消費電力も比較的
大きく、更に温度ｉｉ制御装置、表面温度センサー等を
必要とし、しかも高価なハロゲンランプを使うためにコ
ストアップになると共に構造も極めて複雑になり、故障
に対する信頼性も低いなどの欠点もある。

そこで、加熱ロール型定着装置の欠点を解消する方法と
して、最近、支持体ロールの周面上に発熱層を形成し、
表面にオフセット防止層を設けた加熱ロールが提案され
ている（実開昭５８−１７２９５２号等）。この方式で
あればロール表面温度を所定の温度に上昇させるために
、ロール全体を加熱する必要がないので、ウオームアツ
プタイムの短縮が容易になる。

発熱層を有するロールとしては、セラミック製ロールコ
アの表面に、発熱層を設けたもの、金属コアにシーズヒ
ータを巻き付けたもの、あるいは金属コアに絶縁された
薄膜面状の発熱体を被覆したもの等が提案されている。

更に、上記発熱体の上層に設けるオフセット防止層（離
型層）としては耐摩耗性に優れたフッ素樹脂が多用され
ている。

［発明が解決しようとする問題点］上記の支持体上に発熱層を有するロールは、一般に支持
体としてのセラミックのような多孔質材料からなるロー
ル上の発熱体層の上にフッ素樹脂を粉体塗装し、３５０
’Ｃ〜４００’Ｃの高温で焼成して離型層を形成するこ
とにより製造されるが、焼成の際に離型層に気泡が発生
して残存し、そのため加熱ロール表面に温度むらが生じ
、画質の定着むら、定４不良の原因となっていた。

この対策として、熱収縮性高分子チューブを採用する方
法がある（実開昭５６−１３０９５７号）。

しかし、例えば、発熱体が支持体セラミックロール上に
多孔性の発熱体層を設けてなるものでは、発熱体層の形
成時にキャップ１０が生じてしまい、このような発熱体
層の上部に熱収縮性高分子物質チューブを被覆すると、
第４図に示すように表面には凹凸が発生し、またその発
熱体層のギャップ１０のために加熱ロールの表面導度が
不均一になり、定着むら、画像むらの原因となる不都合
がある。

また、発熱体層が第５図に示すように細ｌ］帯状の適当
なパターンで、２０μｍ前後の厚さを有するものの場合
には、この発熱体層の上に熱収縮性高分子チューブを被
覆すると、その発熱体のパターンの影響によって、加熱
ロールの表面温度が不均一になり、かつパターンに応じ
た凹凸が表面に発生し、定着むら、画像むらを生じると
いう不都合がある。

そこで、この不都合を解消するものとして本発明者等は
先に発熱体層の上にプライマー層を介して離型層を設け
ることによって、円筒状支持体上の発熱層に凹凸やギャ
ップが存在していても離型層表面には凹凸が表われず、
また、離型層表面に熱が到達するまでには温度むらが平
均化され、離型層表面がほぼ均一な温度分布となる定着
ロールを提案したが（実願昭６１−１９８４８９号）、
プライマー層が一層の場合には離型層との接着強度が十
分得られず、特に温度センサ一部等で離型層の剥離が発
生し、信頼性に問題のあることが判明した。

従って、本発明の目的は、発熱体層上にプライマー層を
介して離型層を設けてなる定着ロールにおいて離型層・
の接着強度を上げ、長期間安定して使用することのでき
る信頼性の高い定着ロールを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］本発明者等はプライマー層を離型層に接着性のよいプラ
イマー層と発熱体層に接着性のにいプライマー層との２
層構造とすることによって接着性の問題点を解消し本発
明を完成した。

すなわち、本発明は支持体ロール上に発熱層、プライマ
ー層及び離型層を順次設（プた加熱定着ロールにおいて
、プライマー層が発熱層に接着性のよい第１のプライマ
ー層と離型層に接着性のよい第２のプライマー層とから
なる加熱定着ロールである。

以下、本発明の構成を定着ロールを装置した定着装置を
示す図面に基いて更に詳しく説明する。

第１図及び第２図（ａ）はそれぞれ本発明の加熱定着ロ
ールを備えた定着装置例のロール軸方向の断面図及び側
断面図、第２図（ｂ）は第２図（ａ）の部分拡大図であ
り、加熱定石ロール１と加圧ロール１１とが対向した状
態で設置されている。

本発明の加熱ロール１は、円筒状の支持体コア２の周囲
に所定の幅で発熱層３を被覆し、さらにその表面に第１
のプライマーｔｉｌｆｆ１４ａ及び第２のプライマー層
４ｂを介して離型層５を被覆して形成されている。

支持休日−ルコアは、熱収縮性チューブの融着温度に耐
えるものであればその材質は特に限定されず、パイプ状
に製造された鉄、アルミニウム等の金属、合金、アルミ
ナあるいはムライト材料等からなるセラミックの他ホウ
ロウその他無機物で表面が絶縁処理された金属等である
。

以下、セラミックコアの例で説明する。

第１図及び第２図（ａ）、（ｂ）においてセラミックコ
ア２としてアルミナ（Ａ、１１２０３）、ムライト（３
Ａ、Ｑ２０３・２ＳｉＯ２）、マグネシア（ＭｑＯ）、
ジルコニア（Ｚｒ０２）などの中空パイプを用い、その
セラミックコア２の外周面に、発熱機能性セラミック層
３が設Ｃノられる。発熱層３は、例えばニッケルーホウ
素合金とガラスバインダーから製造されるＮｉ含有抵抗
体（特願昭６１−３０５３８７号）、アルミナ、マグネ
シア、及びアルミナ・マグネシアスピネルの１種又は２
種以上の酸化物とニッケルークロム合金とを含む抵抗体
、タングステン、モリブデン、モリブデン−マンガン等
の導体ペーストを厚み、幅、形状、長さを適宜設定して
スクリーン印刷等の厚膜手法により得られる抵抗体、二
酸化チタン等を溶射して形成する抵抗体などで形成され
る。

更に発熱層３の上面には、セラミック発熱層２と最上面
の離型層５との結合強度を向上させるための第１のプラ
イマー層４ａ及び更にその上面に第２のプライマー層４
ｂがスプレー塗布され３００〜３７０℃で焼成し、複合
プライマー被覆を形成する。

第１のプライマー層４ａとしてはセラミック発°熱層３
と第２のプライマー１ｉＷ４ｂとの接着性の良い材料、
例えばフッ素系樹脂であるダイキン社製ＥＤ−７１３９
８にやデュポン社製のＳ系プライマー９５８−２００、
あるいはポリイミド系のものが適している。

また、第２のプライマーＩＭ４ｂは第１のプライマー層
４ａと離型層５との接着性の良い材料、例えば三井フロ
ロケミカル社ｉ４ＭＰ−９０２８Ｎ（組成：テトラフル
オロエチレン／パーフルオロコポリマーコロイド粒子と
ポリアミド酸とを含む水性分散液）が適している。

また、それぞれのプライマー層の膜厚は熱特性、定着特
性の点から一可能な限り薄い方が望ましく、５μｍ以上
４０μｍ以下が適当である、本実施例ではプライマー４
ａは５〜１０μｍ１プライマー４ｂが２０μｍが適当で
あった。プライマー層４ｂの上面には離型層５が被覆さ
れている。　　゛離型層の材料としては熱収縮チューブ
が使用される。チューブを構成する樹脂としてはテトラ
フルオロエチレンとパーフルオロアルコキシエチレンと
の共重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（
ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンとへキサフルオロ
プロピレンとの共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエ
チレンとエチレンとの共重合体（ＦＴＦＥ）、ジフルオ
ロエチレン重合体（ＰＶＤＦ）などのフッ素系樹脂ある
いはポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）な
どが用いられる。この内、特にＰＦＡに代表されるフッ
素系樹脂が離型性に優れてオフセットが発生せず、かつ
摩擦係数が小さく、しがも耐熱性ならびに耐久性に優れ
ているため好ましい。フッ素系樹脂チューブを用いた場
合には定着時に離型オイルは必ずしも必要でなく、従っ
て、オイル補給装置が不要となり、定着装置全体をコン
パクトにすることが可能となる。このような熱収縮チュ
ーブの厚みは１０μｍ以上１００μ而以下であることが
望ましい。チューブの厚みが１０ａ而未満では耐久性に
劣るため好ましくなく、又一方１００μｍを越えるとウ
オームアツプタイムが遅れるので好ましくない。

本実施例ではグンゼ社製ＧＦデユープ３０μｍ（組成：
テトラフロロエヂレン・パーフルオロアルコキシエチレ
ン共手合体（ＰＦＡ）、融点３１０’Ｃ）を採用した。

焼成ではまず電気炉で１００〜２００℃にて３０分以上
加熱しＰＦＡチューブ５をロール上に密着固定する。

次に、３００〜４００’Ｃ１望ましくは３５０’Ｃで９
０分以上加熱保持してエージングしＰＦＡチューブ５を
ロール上に強固に融着する。

３５０℃という温度は定着ロールの通常使用温度（１８
０〜２２０℃）より高く、安定的に長期間離−（２機能
を維持できる。

支持体ロールコア２の両側部には、円筒状電極６．６ａ
が設けられており、この円筒状電極と、発熱層とは導線
７，７ａで接続されている。円筒状電極６，６ａは、加
熱ロール１を支持するすべり軸受８，８ａに接触するも
ので、このすべり軸受８，８ａには各々電源からの導線
９，９ａが接続される。

複写機のフレーム１６．１６ａには、絶縁性の部材で形
成された軸受ハウジング１７．１７ａが各々設けられ、
その軸受ハウジングに上記のずべり軸受８，８ａが支持
されている。導線９，９ａは、軸受ハウジングに形成さ
れた孔１８．１８ａを介して接続され、さらに軸受ハウ
ジング１７の外側に、駆動用ギヤ１９が固定されていて
、このギアがモーター側ギア２０に噛合って加熱ロール
１を回転させるようになっている。

加熱ロール１に対向して設けられる加圧ロール１１は第
１図及び第２図に示されているように、金属コア１２の
表面に弾性体１３を被覆した状態で形成され、スプリン
グ等により５　Ｋｇ程度の加重で加熱ロールに接触させ
ているもので、その両側は軸受部材１４により支持され
、自由回転が可能なようにして設けられ、加熱ロール１
の回転に従って回転する。

また、定着装置は、第２図（ａ）に示すように、その加
熱ロール１と加圧ロール１１との挟持部の両側に、ガイ
ド板２５によって用紙搬送路が形成されており、その用
紙搬送路に搬送されてくる用紙２１の表面に形成されて
いるトナー画像２２を、加圧と加熱により定着する。

加熱ロール１の周囲には湿度コントロールのための温度
セン９゛−２３、定着後の複写物をはがずための剥離爪
２４等が設けられている。

次に本発明の加熱ロールを備えた定着装置を用いた電子
写真複写機の構成を第６図の［要因に従って説明する。

第６図に示す複写機においては、感光体ドラム３４の周
囲には、それぞれ所定の配列で、帯電コロトロン３５、
露光ランプ３６、光集束光学系３７、現像装置３８、転
写コロトロン３９、剥離コロトロン４０、除電器４１お
よびクリーニング装置４２が設けられている。

また、用紙搬送系として、用紙を収容する給紙カセット
２８、該給紙カセット２８から用紙３０を給紙［１−ル
２９、および感光体ドラム３４に形成されるトナー画像
にタイミングを合せて、用紙３０を画像転写部分に向け
て送り出すためのタイミングロール３１とが設けられて
いる。

さらに、転写紙上のトナー像を定着するために前述の本
発明の加熱定着ロールを備えた定着装置２７を画像転写
工程の後に設け、その定着装置２７に続いて複写物を収
容する排出トレイ３２を設けている。

上記構成の複写機において、感光体ドラム３４は矢印Ａ
方向に回転し、画像情報が照射される前に、その表面に
帯電コロトロン３５により一様に帯電が行なわれる。そ
して、原稿台３３の上の原稿の画像を露光ランプ３６に
より照射し、その画像の反射光を光集束光学系３７を介
して、感光体ドラム３４の表面に照銅し、静電潜像を形
成する。

その後、現像装置３８からトナーを供給し、その静電潜
像をトナー画像として可視像化する。

可視像化されたトナー画像は、その画像にタイミングを
合せて送り込まれる用紙３０に転写コロトロン３９の作
用で転写される。次いで用紙は剥離コロトロン４０によ
って電荷が除去されて感光体ドラム３４の表面から剥離
され、定着装置２７に向けて搬送される。

定着装置２７においては、加熱ロール１と、この加熱ロ
ールに対向して設Ｃプられる加圧ロール１１との間に用
紙が挟み込まれ、加熱と加圧が行なわれ、トナーの溶融
とその用紙へのトナーの固着が行なわれて最終コピー物
が得られ、排出トレイ３２へ排出される。

また、画像が転写された後は、感光体ドラム３４の表面
に残ったトナーに対して、除電器４１により残留電荷の
除去が行なわれ、その後クリーニング装置４２のクリー
ニングブレード４３等により清掃が行なわれて、次のコ
ピーサイクルに移行する。

［発明の効果］本発明は支持体ロール上の発熱層と離型層との間に２つ
の層からなるプライマー層を設けた表面発熱型の加熱定
着ロールを提供したものであり、発熱層形成時のギャッ
プあるいは発熱体の凹凸パターンがプライマー層により
平滑化され離型層上には表われず、離型層表面に熱が到
達するまでに温度むらが平均化され、発熱層の構造的あ
るいは熱的パターンの影響が画像上には全く表われず、
従来の１層プライマ一方式の定着ロールに比べて＃ｉ型
層とロール本体、特にセラミック発熱層との接着強度が
数倍上昇するため、離型層（ＰＦＡ層）の用紙剥離フィ
ンガ一部とか温度センサーでの剥。

れ、剥離等が発生せず信頼性が大１】に向上し、良好に
定着を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の゛加熱定着ロールを備えた定着装置の
構成を示すロール軸方向の断面図、第２図（ａ）は同じ
く側断面図、第２図（ｂ）は第２図（ａ）の部分拡大断面図、第３図
は従来の加熱ロール方式の定着装置の側断面図、第４図は発熱体層を有する加熱定着ロール例の斜視図、第５図はパターン状の発熱体層を有する支持体ロール例
の斜視図、第６図は電子写真複写機の概略構成図である。図中符号：１・・・加熱ロール：　２・・・支持体ロールコア：３
・・・抵抗発熱体１１５：　　４，４ａ、４ｂ・・・プ
ライマー層：　５・・・離型層：６，６ａ・・・円筒状
電極ニア、７ａ・・・導線：８，８ａ・・・すべり軸受
：　９・・・導線：　１０・・・ギャップ；　１１・・
・加圧ロール：１２・・・金属コア；　１３・・・弾性
体：　１４゜１４ａ・・・軸受：　　１５，１５ａ・・
・軸；　１６゜１６ａ・・・フレーム：　　１７，１７
ａ・・・軸受ハウジング：　　１８，１８ａ・・・孔：
　１９・・・駆動用ギア；２０・・・モータ側ギア：　
２１・・・用紙；　２２・・・トナー画像：　２３・・
・温度センサー：　２４・・・剥離爪：　２５・・・ガ
イド板：　２６・・・内部加熱素子：２７・・・定着装
置：　２８・・・給紙カセット；２９・・・給紙ロール
：　３０・・・用紙：　３１・・・タイミングロール：
　３２・・・排出トレイ：　３３・・・原稿台；３４・
・・感光体ドラム：　３５・・・帯電コロトロン：３６
・・・露光ランプ：　３７・・・光集束光学系：３８・
・・現像装置：　３９・・・転写コロトロン：４０・・
・剥離コロトロン：　４１・・・除電器：４２・・・ク
リーニング装置：　４３・・・クリーニングブレード。特許出願人　　富士ゼロックス株式会社代理人　弁理士
　　　大　家　邦　久第２図（ａ）第２図（ｂ）第３図

Claims

【特許請求の範囲】

支持体ロール上に発熱層、プライマー層及び離型層を順
次設けた加熱定着ロールにおいて、プライマー層が発熱
層に接着性のよい第１のプライマー層と離型層に接着性
のよい第２のプライマー層からなることを特徴とする加
熱定着ロール。