JPH01281479A - 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】 Ｌスー−ｈ（７）上−明方１ 未発ＩＩ＋は、屯ｆ−写真複゛ｑ装置、プリンタ、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゛グ材Ｖは記録材等を搬送又は定着するための搬
送又は定石用ローラ又は・ヘルドとして＆ｆ＾に使用さ
れる、トナーオフセットが少なく、しわの発生のない１
１つ耐久性のある弾性回転体に関するものである。従っ
て又、本宅用は斯る弾性回転体を使用した定着装置に関
するものである。

正」Ｌ力」Ｅ角 従来用いられている゛這子写真方式を使用した複′！ｉ
−装置或いはプリンタ等に用いられる定着装置は、以Ｆ
に２１＜されるように構成されている。

筒中に説明すると、電子写真視写装置によると、通常の
６様で電ｆ写頁方式によりトナー像が形成された転写紙
の如き転写材は定着装置へと送給され、転″ダ材りにト
ナー像が永久像として定着される。

定着装こは、例えば第５図に図示されるように、本例で
はロール状とＳれる加熱定着用回松体、即ち定着ローラ
２と、本例ではロール状とされる加圧用弾性回転体　１
！＋３ち力Ｉ圧ローラｌの一灼のローラより構成され、
定着ローラ２はアルミニウム、鉄等の中空芯金６の表層
部にＰＴＦＥ　（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦ
Ａ（ポリテトラフルオロエチレン、パーフロロアルコキ
シエチレンの共東合体）等の樹脂７を被覆するか或いは
／リコーンゴム等の離型性のすぐれた材＃４７を被＋１
（ｌすることにより形成されている。メ、定着ローラ２
の内部には・ｈロゲンンンブ等のヒータ８が配置されて
おり、定着ローラ２を加熱するＩ＠さをなす、一方、加
圧ローラ１は、鉄やステンレス等のｓＬ’　金３　”）
　Ｌ一部にシリコーンゴム等の離型性を右するりｉ四棒
４ｔｔ被覆して形成される。定着ローラ２と、加１１日
ローラ１とは、お生いがバネ等の抑圧り段（１４示せず
）により介いに圧接されている。

定Ｘ１ＪＡ７１には更にサーミスタ等の感温＾７−１２
が設けられ、定着ローラ２の表面温度を検知する（軸き
をする０文って定着ローラ２の表面温度は。

この感ｌＳ！素子及び温度Ｊｌｌ！’ｉ回路（図示せず
）を介してヒータへの市川をＶｌ　ｉＪｌすることによ
り１没定偵泰こ制−される、トナー像１６を有した転写
材１５は、人（＋ガイド１４により定着ローラ２と知圧
ａ−ラｌの間へと・４人され転写材１５−ヒのトナー像
１６は定着ローラと加圧ローラの間で加圧及び加Ｑされ
て定着される。定ｎ後の転写材１５はガイド【７にて機
外へと案内され、万一定着ロー−Ｐ２に付１ｉシた転写
材１５は分離爪１３にて剥離されど）　ｍ　’、ＩＩＪ
　ＩＩローラ２にはクリーナ、ｉｌｌちクリー二ンシパ
７１・９が設けられ４定６−ローラ２の表面ｌ−に付ン
ｔしたトナーや紙粉をクリーニングする。

加重Ｌローラｌは、ト述のように芯金３の表面に−・リ
コーンゴム４を形成した。所謂「ソリッドタイプ」と呼
ばれるものの他に、芯金３の表面に多ｆＬ質ンリコーン
ゴム層を作り、この表面に更にシリコーンゴムの薄層か
ら成る所謂「スポンジタイプ」といわれるものがある。

＆」Ｊ１ｙルーＬ、孟２ヨこｊ」Ｌｌｌしかしながら、
ソリッドタイプのローラは定ｎ性が低温１″４嗅時には
加熱されず、熱容μが大、！いため番こ定着性が悪かっ
た。又、転写材として→紙擾び、ｔ４ｆ、：ｌ　（６０
ｇ／ｒｒｒ’以下）ｇを使用１．り場合ニは、容枯に「
しわ」が発生１．やすいという問題が！〕つた― 次に、スポンジタイプのローラは、内部構造が多孔質状
の弾性体層を有しており、多量の空気がＪｔ在している
ために熱伝導度が低く、低温環境時における定着性は良
好であり、又、薄紙や封ａ竿のノｈ−／＋時にも「しわ
」の発生は起り難かった。

しか１−ながら、スポンジタイプのローラは、トナーの
すフセットが多くなるという欠点を持っていた。このオ
フセットの発生する理由は、加圧ローラｌの表面がトナ
ーと同極性にＷｒ電電、７、転写材１のトナー像を定着
ローラ２の側へと反発させるためであると考えられ、斯
る現象はソリッドタイプのローラでも同様に生じた。

又、スポンジタイプのローラを使用した定着装置はその
構造り一対のローラ間の圧接力をソリッドタイプのロー
ラを使用した定着装置より高めることができず、転写材
上のトナー像を転写材に押し込み固着させる力が弱く、
トナーが定着ローラへとオフセットしやすくなるためで
ある。

未発用者等の研究実験の結果によると、スポンジタイプ
のシリコーンゴム使用の加圧ローラと、テフロン樹脂被
覆定着ローラとを使用した場合、一対のローラ間で発生
する摩擦帯電電位は、転写材として紙を使ｆｉｌ　した
場合転′イ紙の通紙後の用定イ１が、定着ローラの場合
、＋２ＫＶであり、加圧ローラの場合−３ＫＶ以ｌ−と
なり、ネガトナーを用いると定着ローラへのトナーオフ
上−２トの発生がｊ［Ａに多くなった。

従って４未発明の目的は、スポンジタイプの弾性回転体
を使用し、少なくとも弾性回転体の弾性層に７−／素糸
界面活性剤を含有させ、その’ｉｆ気抵抗抵抗少せしめ
て１弾性回転体の帯電電位を低Ｆ辻しめ、トナーオフセ
ットを最小限とさせた弾性回転体泣び該弾性回転体を使
用した定着装置を提供することである。

１シ、！止しｔ−ご−り」遣 ！、記目的は、本発明に係る弾性回転体及び定着装置に
て達成される。を約すれば、本発明は、少なくとも弾性
層を有する弾性回転体において弾性層として第１の弾性
層と、第１の弾性層の表面に該第１の弾＋ｉ層より硬度
が高＜　ｆｔつ厚ざが薄くされた！７Ｓ２の弾性層とを
もし、少なくとも前記第２の弾性層は、フッ素系界面活
性剤を含イ■する弾性回転体であり、好ましくは第１の
弾性層は多孔質ソリコー　ンゴムから成り、又、第２の
弾性層は、）、素糸界面活性剤として、パーフルオロア
ルキルポリオキシエチレンエタノール、パーフルオロア
ルキルカルボン ンモニウムル，パーフルオロアルキルベタイン、パーフ
ルオロアＪレキルアミンオキサイド，パーフルオロアル
キルエチレンオキシド付加物、ベーブルオロアｌレキル
リン酸エステル、非解離性バーフルオロアルキル化合物
等を０．００３〜ｉ．ｏｌ’Ｊ　％．　ｋｆ　ｔ　Ｌ　
＜　Ｉｔ　０　、　０　１　−　０　、　５　、１　ｒ
ｉ％含有する．又、第１の弾性層は、導゛屯性を有する
のが好ましい。

更に，に発明の他の６様に従えば，表面に濱型性層が形
成されトナー像を転写材に加熱定着させる定石用回転体
と少なくとも弾性層をイ（し転写材を定着用回転体に押
圧してかつ搬送させるＡｕ圧圧管骨性回転体を有する定
着装置において，加圧用守性回転体の弾性層は第１の弾
性層と第１の弾性層の表面に該第１の弾性層より硬度が
高＜　［１つ厚さが薄くされた第２の骨性層とを有し、
少なくとも前記第２の弾性層はフッ素系界面活性剤を含
イｆしＴ：　ＩＪｖ、　ル’ｉ−γｆ　ＪＡ７１カ＋’
Ｊ供サレル、又、６ｆ　ｔ　！、　＜　ｉｆ　。

Ｊｌｌ　Ｊ、ｔ、用弾性回転体の第１の弾性層は多孔質
シリコーンゴＩ・であり、又、導電性を有し、定着用回
転体のｇｉ　ｆｆ！性層は、ＰＦＡとされる。

支ｊ」 次に１図面を参照して本発明に係る弾性回転体及び定着
′！Ａ、２１を更に９１．＜説明する。

第１図に示される実施例において本発明の弾性回転体を
用いた定着装置は、加熱定着用回転体２と加ｆＩ、用弾
性回転体１の一対の回転体から構成され、定着用回転体
は！Ｘロゲンヒータ８により加熱される。

加熱定着用回転体２及び加圧用弾性回転体１はロール状
又はベルト状とすることができるが１本実施例では、加
熱定着用回転体２はローラ状の定ｎローラとされ、加圧
用弾性回転体１はローラ状の加圧ローラとされる。１着
用ローラ２は、円筒状のアルミニウム或いはステンレス
スチール製の所定の外径を４１した金属バイブロ（厚さ
０．７〜２．０ｍｍ）の表面にＰＦＡ或いはＰＴＦＥ　
（４）、化Ｊチレン樹脂）層７（厚さ５０〜３００μｍ
）を形成することにより作製される。

定石ローラ２の表面には、その表面温度を検出制御する
ためのサーミスタ等の感温素子１２が接触して設置され
ている。定着ローラ２の表面には、トナーが少１Ｉｌｔ
フセー、トするために界面活性剤等の離型剤を塗４ｊシ
たり、オフセットトナーをり“ノーニソグするためのク
リーニングバッド９が’ｉ　！ｊローラの表面に圧接し
て設けられている０本ｌｃ囁例でクリーニングバッド９
は、離型剤を含むテフロン樹脂等の耐熱情フェルト１０
を耐熱性樹脂の枠１ｌ−ＣＩＡＩ定して構成されている
。

定７ｉローラ２と蛸向している加圧ローラｌは。

鉄］−にメツキをしたもの或いはステンレススチール製
の所定の外径を４１した芯金３の表面に弾性層を形成す
ることにより作製される。未発ＩＩＩによれば１弾性層
は芯金３上に形成された第１の弾性層４と、Ａｊｌ第１
の弾性層４−ｈに形成された第２の弾性層５とを有する
６本実施例で、第１の９１１１層４はスポンジ層とされ
、第２の弾性層はスポンジ層４より破瓜が高く、厚さが
薄くされたシリコーンコム層とされる。

転写材１５は入［１ガイド１４から定着ローラ２と加圧
ローラｌとの間に送給され、トナー像１６が転写材１５
Ｌ、に加熱定着される。定着ローラ２はモータ等（１４
示せず）の駆動手段で駆動され、ヌ、加圧ローラｌは、
定着ローラ２にて従動される。又、−灯のローラ間には
４〜１０ｋｇの圧力が加重されており、定着ローラは１
６０℃〜１９０℃に加熱される。

更に説明すると、未発明に係る加圧ローラｌの芯金３は
、構造−１−強度の点から、通常その直径は８〜１４ｍ
ｍ、又はそれ以上とされる。又、スポンジ層４は略独立
気泡を形成していて、その層の厚さは、２−３ｍｍ以し
、２０ｍｍ以下とされ、スポンジ層４のゴム硬度が２０
〜４００　（ゴム硬度計ＡＳＫＡＲＣ）であり、さらに
このスポンジ層４の表面にゴム＆ｊ！度ＪＩＳ−Ａで３
０〜５００のシリコーンゴム層５（厚さ０．５−２ｍｍ
）が形成されている。スポンジ回転体の作製方法は未出
願人により提案された特開昭５９−６１８６４１）公報
で報告されている方法が好適であるが他の任５この方法
で作製可能である。

本発明に従えば加圧ローラｌでは、第２の弾性層、つま
りシリコーンゴム層５は第１の弾性層。

つまりスポンジ層４より硬度が高く［Ｉ、つ厚さがＱ〈
されるが、これは、第２の弾性層５．即ち表層の硬度が
低かったり、厚さが厚かったりした場合には、スポンジ
層とされる第１の弾性層４がイｆする低い弾性という効
果を１−分に発揮することができないからである。

更に本発明に従えば第２の弾性層のシリコーンゴム層５
内には）・ノ漏系界面活性剤が添加され、該フッぶ系界
面活性剤としては例えばＥＦＴＯＰ−ＥＦ１２２Ｂ（フ
ッ素系界面活性剤の商品名。

三菱金属株式会社製）が好適に使用され、０Ｏ０３〜１
．０重＋１）％、好ましくは０．０１〜０゜５玉す％が
添加される。シリコーンゴム層５に添加されるフッ素系
界面活性剤の添加値は、１．０屯：５５以上であると、
界面活性剤の種類によるがほとス、どのものが硬化３１
！害を生じ精くなる。又、ノリコーンゴＩ、層への７つ
、に系界面活性剤の添加；誹は、０．００３％以ドでは
シリコーンゴム層５の表面りに界面活性剤が配向せず、
そのため弾性回軸体、つまり本実施例では加圧ローラｌ
の表面りの界面活性剤がぬけきってしまい、本来の摩擦
１１）心電位の低ド等といった効果を失なう、添加され
たフッ素系界面活性剤はシリコーンゴム層内にて高温で
も分解されずにその効果を有し、且つ加熱されてもシリ
コーンゴム中から脱は出ることも少なく、ｋ時間その効
果を持続することができるという特長を有する・ 又、未発ＩＩ＋に使用できる他のツー／素糸界面活性剤
としてベーフルオロアＩレキルポリオキシエチレー・エ
タノール、パーフルオロアルキル力Ｊレポン醜ｎｐ、バ
ー　フルオロアルキルアンモニウム塩、パーフルをロ゛
γルキルヘタイ〉′、バーフルオロアルキ声レアミン才
キザイド．パーフル才ロアルキルエチレン才キンド付加
物、パーフルオロフルキルリン酸エステル、非Ｍｌ＆性
パーフルオロアルキル化合物Ｔがある。

第１図に小される定着装置を更に几体的に説ＩＪ１する
．定着ローラ２はｌＪ１１径２０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ
とされるアルミニウム製金属バイブロの表面にＰＦＡ層
をｌＱＯｇｍ厚で形成した．又、このバイブロの端面に
導電性バネ（図示せず）を接触し定着用回転体を接地し
た．加圧ローラ１は，ステンレススチール（直（１１０
ｍｍ）の芯金軸３　ｈに多孔質シリコーンゴムから成る
スポンジＰ：Ｉｊ４（ゴム硬度３０°，厚さ４ｍｍ）を
形成し、更にこのスポンジ層の表面にシリコーンゴム層
５（ゴム破瓜４０°，厚さ１ｍｍ）を形成した．このシ
リコーンゴム層５内にフッ素系界面活性剤ＥＦＴＯＰを
ｏ．ｔｉｌＨ％添加させた．更に、加圧ローラｌの表面
層５には，第２図に示したように導電性ブラシ２０を接
触させて加圧ローラｌの表面の電荷を除去させた。

加圧ローラｌの表層５にＥＦＴＯＰを添加することによ
り，加圧ローラｌの表面電位が従来−２ＫＶ以Ｉ−であ
った電位が、−数百■にまで低下した。

第１′ｌＡに柄されるｌ−記構成の定着装置を、ネガト
ナーを用いたし・−ザビームプリンタに装着して耐久試
験を行なった．該試験結果によると，トナーのオフセッ
トが減少し，クリーニングパッド９の７Ｉｊれもほとん
どなかった．又、転写紙を１０万枚６紙させても（通紙
速度：８枚／分）変化がほとんどなかった．さらに、ク
リーニングバッド９にシリコーン油だけでなくシリコー
ン油に対し０。５〜１０屯９％のフッ素系界面活性剤を
添加した場合、トナーのオフセットはより誠少し、良好
な結果を得ることができた．又、加圧ローラｌ自身の耐
久性も向１−シた。

第３図に本９．川の他の実施例が示される．本実施例に
おいて、定ｎローラ２のクリーニングバラｌ゛９は設け
ず、定ｒｉローラ２へのンリコーン油の塗ｌｌｊも行な
わなかった．定着ローラ２の表面は。

カーボン粉末１介散させた厚さ０．１ｍｍのＰＦＡＩｊ
４脂層７で形成し、芯金６は、板バネ等（図示せず）の
接地［段により接地した，ＰＦＡ樹脂層７に混入される
カーボンは０．１〜５モ駿％が好適であり、斯るカーボ
ンの添加により定着ローラ２の摩擦帯電による表面電位
（＋２ＫＶ以）−、）を大幅に減少させることができた
。

加圧ローラｌは、フッ素系界面活性剤を含有した多孔質
シリコーンゴムのスポンジ層４と、さらにその表面に同
様にツー２票系界面活性剤を含有したシリコーンゴム層
５とが形成され、芯金３は４心性軸受は又は導電性ばね
（図示せず）を介１，て接地された。

加圧ローラｌのスポンジ層４にはフッ素系界面活性剤は
ゴムの１全体に対し０．０１〜３．０七（４％添加され
るのが好ましく、３．０％を越えて含イ１させると加硫
障害又は発泡障害を起こすご．ととなり、又０．０１％
より少ないと４電性を付ｂ−できないという問題を生じ
る．本実施例ではＯ。

１〜０．５七４％添加した。

本実施例の定着装置を一１〕記ネガトナーを用いたレー
ザビームプリンタに装置して１−述の実施例と同様の耐
久試験を行なった．５万枚（通紙速度；５枚、′分）の
Ｉ！Ｉ！続プリントを行なったが、シリコーン油の塗布
をしなくても、又第２図に示したような導電性ブラシ２
０を接触させる必要もなく、トナーのオフセットがほと
んどなく、良好な結果をＩＪることができた。

Ｌ記実施例では、加圧ローラ１のスポンジ層４番こフ、
素系界面活性剤を添加させることによりスポンジ層４を
低抵抗化させたが、他の方法としては、スポンジ層４に
７７、ｇ系界面活性剤の代りにカーボンファイバー等の
導電性ａｍを充填する等なとの方法も使用できる。

第４図には未発明の更に他の実施例に係る定着装置の加
圧ローラ１が示される０本実施例によると、フ、素系界
面活性剤が添加されたシリコーンゴム層５を加圧ローラ
１の端部まで延し、シリコーンゴム層５の表面に発生し
たｉｔｔ荷を芯金３を介して逃す構成とされる。従って
、加圧ローラの第１の弾性層４を導電性にする必要はな
く、又導電性ブラシをローラ表面に接触させる必要もな
く、導電性軸受を用いるか、或いは導電性ノくネを芯金
３に接触させて、芯・）３を接地さえすればよい。

ｇｌ［の」Ｌ里 未発１多１は、以［−説明したように構成されているの
で、以下に記載されるような効果を奏する。

つまり１本発明におけるスポンジタイプの弾性回転体は
、少なくとも弾性回転体表面層にフッ素系界面活性剤を
含イｉしており、それにより電気抵抗を減少せしめるこ
とができ、弾性回転体の帯ｉｔ電位を低下させ、トナー
のオフセットを大幅に減少させることができ、プリンタ
等の弾性回転体及び定着装置に好適に使用することがで
きるという特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、未発明係る定Ｒ装この断面図である。 第２図は１本発明に係る弾性回転体の断面［４である。 第３図は１本発明に係る他の実施例の定着装この断面図
である。 第４図は、未発明に係る弾性回転体の他の実施例の縦断
面図である。 第５図は、従来の定着装置の断面図である。 １：加圧用弾性回転体 ２：定着用回転体 ３：芯金 ４：第１の弾性層（スポンジ層） ５：第２の弾性層（シリコーンゴム層）８；ハロゲンヒ
ータ ９：クリーニングパッド １５：転写材 １６：トナー ２０：導電性ブラシ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）少なくとも弾性層を有する弾性回転体において、弾
   性層として第１の弾性層と、第１の弾性層の表面に該第
   １の弾性層より硬度が高く且つ厚さが薄くされた第２の
   弾性層とを有し、少なくとも前記第２の弾性層はフッ素
   系界面活性剤を含有することを特徴とする弾性回転体。 ２）第１の弾性層は、多孔質シリコーンゴムから成る特
   許請求範囲第１項記載の弾性回転体。 ３）第１の弾性層は導電性を有することを特徴とする特
   許請求範囲第１項又は第２項記載の弾性回転体。 ４）フッ素系界面活性剤は０．００３〜１．０重量％、
   好ましくは０．０１〜０．５重量％含有されて成る特許
   請求範囲第１項〜第３項のいずれかの項に記載の弾性回
   転体。 ５）フッ素系界面活性剤は、パーフルオロアルキルポリ
   オキシエチレンエタノール、パーフルオロアルキルカル
   ボン酸塩、パーフルオロアルキルアンモニウム塩、パー
   フルオロアルキルベタイン、パーフルオロアルキルアミ
   ンオキサイド、パーフルオロアルキルエチレンオキシド
   付加物、パーフルオロアルキルリン酸エステル及び非解
   離性パーフルオロアルキル化合物から選択される一種又
   は複数種である特許請求範囲第１項〜第４項のいずれか
   の項に記載の弾性回転体。 ６）弾性回転体はロール状又はベルト状とされて成る特
   許請求範囲第１項〜第５項のいずれかの項に記載の弾性
   回転体。 ７）表面に離型性層が形成されトナー像を転写材に加熱
   定着させる定着用回転体と、少なくとも弾性層を有し転
   写材を定着用回転体に押圧してかつ搬送させる加圧用弾
   性回転体とを有する定着装置において、前記加圧用弾性
   回転体の弾性層は、第１の弾性層と、該第１の弾性層の
   表面に該第１の弾性層より硬度が高く且つ厚さが薄くさ
   れた第２の弾性層とを有し、少なくとも前記第２の弾性
   層はフッ素系界面活性剤を含有して成ることを特徴とす
   る定着装置。 ８）加圧用弾性回転体の第１の弾性層は、多孔質シリコ
   ーンゴムであることを特徴とする特許請求範囲第７項記
   載の定着装置。 ９）加圧用弾性回転体の第１の弾性層は導電性を有する
   ことを特徴とする特許請求範囲第７項又は第８項記載の
   定着装置。 １０）加圧用弾性回転体の弾性層は、芯金上に形成され
   、該芯金を接地することを特徴とする特許請求範囲第７
   項〜第９項のいずれかの項に記載の定着装置。 １１）定着用回転体の離型性層は、４フッ化エチレン樹
   脂とパーフルオロアルコキシエチレン樹脂の共重合体（
   ＰＦＡ）であることを特徴とする特許請求範囲第７項〜
   第１０項のいずれかの項に記載の定着装置。 １２）定着用回転体又は加圧用弾性回転体へとシリコー
   ン油、又はシリコーン油とフッ素系界面活性剤を供給す
   る手段を有することを特徴とする特許請求範囲第７項〜
   第１１項のいずれかの項に記載の定着装置。 １３）定着用回転体及び加圧用弾性回転体はロール状又
   はベルト状とされて成る特許請求範囲第７項〜第１２項
   のいずれかの項に記載の定着装置。