JPH01281480A - 定着用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】 −ｆノ 本発明は、電子写真方式及び静電記録方式等の画像形成
装置において、転写材の如き記録材りに形成されたトナ
ー像を加熱定着するために好適に使用される定着用回転
体及び定着装置に関するものである。

従」辷１１劣 従来、電子写真方式および静電記録方式等の画像形成装
置においては、トナー像が形成された転写材の如き記録
材Ｆへ該トナー像を永久像として定着させるために加熱
定着装置が使用されている。定着装置は、例えば、第１
図に図示されるように、加熱定着用回転体２と加圧用弾
性回転体１との一対の回転体より構成されている。定着
用回転体２は、アルミニウム、鉄等の中空芯金６の表層
部に、（１）ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）
、ポリテトラフルオロエチレンとパーフルオロアルコキ
シエチレンの共ｆｆｉ合体（ＰＦＡ）等のテフロン樹脂
を被覆するか、（２）シリコーンゴム、フッ素ゴム等の
離り！性のすぐれた耐熱性」ム材＊４７を被覆するか、
又は（３）耐熱性ゴム材料７の表面上に更にテフロン樹
脂を薄くコーティングすることによって形成されている
。又、定着用回転体２は、中空芯金６の内部にヒータ８
が配置キれ、所定温度に加熱される。

一方、加圧用弾性回転体１は、鉄及びステンレス等の芯
金３の表面上にシリコーンゴム、フッ素ゴム等の離型性
を有する弾性体４を被覆し、更にこの上にテフロン樹；
ｈの薄層５を形成することにより形成される。

定着用回転体２と加圧用弾性回転体ｌとは、１いにバネ
等の抑圧手段（図示せず）で圧接されて回転される。更
に、定着？ｃ！！、本例では定着用回転体２の表面に隣
接又は接触してサーミスタ等の検温素子１２が設置され
、定着用回転体２の表面温庶を検随し、制御−１段（図
示せず）でヒータ８への電圧を制御することにより、該
定着用回転体２の表面温度は設定値に、ｔｎｉされる。

ドア２定ｎ装置においてトナー像１６が転写された転写
材１５は１人ロガイド１４を介して定着用回転体２と加
ｆＦ用りｌ性回転体１との間へと導かれ、定Ｒが行なわ
れる。更に転写材１５は、排紙ガイド１７を介して排出
される。

又、定着用回転体２へ巻き付いた転写材１５は分離爪１
３により剥離される。更に、転写材１５Ｆから定着用回
転体２の表面へとオフセットしたトナーや紙粉等はクリ
ーニングパッド９により除去される。

＆」Ｌ扛上１Ｌ工Ｊ二立」＝を擾」１層しかしながら、
ト記（１）のように表面がテフロン樹脂等で被覆して彫
凌された定着用回転体は、耐熱性および離型性は比較的
良好であるが。

回転体の表面の硬度が高いために、転写材として転写紙
を使用した場合等には、該転写紙の繊維及びＨ＆雌雄間
トナー像を押し付けることができず、定着が弱（なりが
ちである６ 又、」＝記（２）のように表面に離型性のすぐれた耐熱
性ゴム材料を被覆することにより形成された定着用回転
体は１回転体の表面が軟いゴム材料にて形成されるため
に回転体の表面の硬度が低くなリトナー像を転写紙繊維
及びｍ酸量へ押し付ける効果が高く定着が良好に達成さ
れるという長所を有するが１回転体の離型性及び帯電特
性を改善してトナーのオフセットの問題を解決するため
に回転体表面にシリコーン油等を多量にＩｔＴ＊Ｌだ場
合には、表面ゴム層が膨潤し、転写材にしわが発生し易
いという問題が生じた。

醜近、表面ゴム層中にカーボン粉末を分散させて帯電特
性を向上せしめ、トナーのオフセットの問題を解決する
試みがなされている。しかしながら、この方法を有効な
ものとするためには、表面ゴム層中に多量のカーボン粉
末を添加しなければならず、その結果回転体の離型性が
低下するといフ問題が発生し、この方法も完全に満足し
得るものではない。

このような上記（１）及び（２）の定着用回転体が有す
る問題を解決するべく上記（３）に２赦のように、耐熱
性ゴム材料の表面上に更にテフロン樹脂を薄くコーティ
ングして構成される定着用回転体が提案されている。こ
のような構成の定着用回転体は、シリコ−ンゴム 樹脂コーティング層へ塗布しても内層を形成するゴム層
を膨潤させるといった問題は発生せず、しかも定着性も
比較的良好であるといった特長を有しているが、定着用
回転体の表面層が薄いテフロン樹脂コーティング層で形
成されるために表面が傷付き易く耐久性に欠け、更には
斯る回転体の製造ｒ程が複雑となり製造コストが大とな
るという問題を有している。

未発明名等は、離型性及び帯電特性が改Ｒされた定着用
回転体、及び斯る回転体を使用した定答装４を得るべく
多くの研究実験を行なった結果、金属製中空状回転体の
表面に薄層の耐熱性ゴム層を形成し、且つこの耐熱性ゴ
ム層にツー２者系界面活性剤を混入することにより、定
着用回転体の眉型性及び１７１ｔ特性が改善され、シリ
コーンオイルを多量に塗布しなくてもトナーのオフセッ
ト現象を減少させ、回転体の表面の汚れを防止し５運い
ては転写材１４の画像の汚れを防ぎ、しかも回転体の耐
久性を著しく増大せしめ得ることかり能であること紮見
出した。

未発１！！１は斯る新規な知見に基づきなされたもので
ある。

従って、未完Ｉ！１の目的は、ｌ！ｌｌ型性及び帯電特
性が改善され、その結果トナーのオフセットを減少し１
回転体の汚れ及び転写材上の画像の汚れを防Ｉｆ＝で、
！、Ｌ、かも回転体の耐久性を向りせしめることのでき
る定着用回転体及び定着１Ｊｃｆｔを提供することであ
る。

↓Ｗ　　　ための−」 ト記目的は未発明に係る定着用回転体にて達成される。

安約すれば未発明は、金属製中空状回転体の内部に加熱
源を設け、該金属製中空状回転体（凸表面には１層とさ
れる耐熱性のゴム層が形成された定着用回転体において
、１１１記耐熱性ゴム層はツー、大系界面活性剤を含イ
号して成ることを特徴とする定ｎ用回転体である。

又１１．に発明の他の態様に従えば、ト士−像を転写材
に加熱定着させる￥着用回転体と、少なくとも弾性層を
４１シ転写材を定着用回転体に押圧して搬送する加圧用
弾性回転体とを有する定着装置において、前記オニ着用
回転体の表面には薄層とされる耐熱性のゴム層を設け、
該耐熱性ゴム層はフッ５目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が提供される。

見立１ 次に１本発明に係る定着用回転体及び定着装置を図面に
則して更に詳しく説明する。

第１図は１本発１！１に係る定着用回転体及び該回転体
を使１１１シた定着装δの一実施例を示す０本実施例に
て、定着装置は加熱定着用回転体２と加圧用弾性回転体
ｌとの一対の回転体より構成されている。

定着用回転体２と加圧用弾性回転体１とは、ｑいにバネ
等の押圧手段（図示せず）で４〜１０ｋｇの圧力にて圧
接されて回転し、定着用回転体２の内部にはヒータ８が
設けられる。定ｎ用回転体２の表面は、該回転体２に接
触して配置されたサーミスタ等の検温末子１２にて定着
用回転体２の表面温度を検知し、制御手段（図示せず）
にてヒータ８の電圧を制御することにより１例えば１６
０〜１９０℃といった所望の設定温度に制御される。

トナー像１６が転写された転写材１５は、入口ガイド１
４を介して定着用回転体２と加圧用弾性回転体ｌとの間
へと導かれ、定着が行なわれ、排紙ガイド１７を介して
排出される。又、定着用回転体２へ巻き付いた転写材１
５は分離爪１３により８＃される。

父、定着用回転体２の表面は、該表面に付着した転写材
（例えば転写紙）の紙粉や、＃、転写紙上のトナー画像
を除去するためにクリーニングパッド９にて清掃される
。クリーニングパッド９は転写紙からのトナー画像のオ
フセットを防止するためにシリコーン油、界面活性剤等
の離型剤を定着用回転体２の表面に塗布する作用もなす
、クリーニングパッド９は、テフロン樹脂等の繊Ｍｉ５
形成された耐熱性フエ！レトＩＯを、耐熱性樹脂等にて
作製された枠１１にて固定し、該耐熱性フェルト１０に
離型剤を含侵せしめたものである。

本実施例にて、定着用回転体２は、例えば内イ１７＋ｎ
ｍ、外径２０ｍｍとされるアルミニウム又はステンレス
スチール製のバイブのような金属製中空状回転体６を有
し、該パイプの表面上に耐熱性のゴム層７が厚さ０．２
〜２．０ｍｍの薄層にて設けられる。耐熱性のゴム層は
、例えばシリコーンゴ１、又はツー、素ゴム等にて好適
に形成される。

ト記定着用回転体２と対向する加圧用弾性回転体ｌは、
鉄の表面をメツキして作製するが、或いはステンレスス
チールにて作製される芯金３と。

該芯金３の表面上に形成された弾性層４と、該弾性Ｐ＋
３の表面上に被覆されたテフロン樹脂層５とにて構成さ
れる。

本実施例にて、加圧用弾性回転体１の芯金３は１強度に
直径が８〜１４ｍｍとされ、必要に応じてはそれ以トの
大きさとされるであろう、又、弾性層４は、シリコーン
ゴｌ、を発泡させて作製されたスポンジ層とされ、大部
分が独立気泡であって、このスポンジ層４の厚さは２〜
３ｍｍ、必゛政）こ、「心じてはそれ以Ｉ−とされるこ
ともある。テフロン樹１活層５は、ポリテトラフルオロ
エチレン（ＰＴＦε）、ポリテトラフルオロエチレンと
パーフルオロアルフキシエチ１メンの共重合体（ＰＦＡ
）等のテフロン樹脂が使用され、スポンジＰｆｔ４ノ表
面１−に０．０２〜１ｍｍの厚さで被覆される。

２に発明によれば、定着用回転体２の離型性及び帯電特
性を改善せしめるために耐熱性ゴム層７にフッ艇系界面
活性剤が混入される。

７、よ系界面活性剤としては、フッ化アルキルエステル
、パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノール
、パーフルオロフルキルカルボン酸塩、バーフルオロア
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ｔ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Ｍニスデル、非解離性パーフルオロアルキル化
合物等があり１例えばユこダイン（商品名、ダイキン丁
業社５ｉり及びＥＴＴＯＰ　（商品名、三菱金属社製）
等が好適に使用される。

ツー２．ｉ、に・界面活性剤は、耐熱性ゴム層７の全東
賃に対して０．００３〜１．０屯埴％、好ましくは０．
０１〜０，５屯埴％混入される。耐熱性ゴム層７へのフ
ッ素系界面活性剤の添加ｆがｏ、。

０３改賃％より少ないと、定着用回転体の表面電荷を除
去する効果が少なくなる。又、ツー／素糸界面活性剤の
添加驕が１．ｏ重量％より多くなると、定着用回転体２
の製造に際してシリコーンゴムの加硫時に硬化障害を生
じる傾向が発生し、Ｉｔｆましくない。

次に、本発明に従って構成された定４′７装置の作用効
果について説明する。

本発明に係る定Ｒ装置における定着用回転体２及び加圧
用弾性回転体ｌの表面上の帯電の様子が第２図に示され
る３本実施例にて、転写材１５１：のトナー像１６は、
感光体としてｏｐｃ　（有機半導体）を使用し、感光体
を負帯電した後にイメージ露光方式を用いて画像露光し
て潜像を形成し、ネガトナー奢用いて反転現象すること
によって画像形成を行なうレーザビームプリンタを用い
て形成されたものである。

従って、転写材１５の画像面側にはマイナス（負極性）
のトナー像１６が担持され、転写材１５の２側には転写
丁程時に付与されたプラス（正極性）の電荷が帯電して
いる。このような転写材１５を互いに当接して回転して
いる定着用回転体２及び加圧用弾性回転体１の間に通紙
すると、定ｒ、”用回転体２及び加圧用弾性回転体１は
、ｆｓＺ図に図・Ｒされるように、それぞれプラス及び
マイナスに＃ｆ電ぎれる。

一般に、紙に対するシリコーンゴム及びテフロン樹脂の
摩擦帯准特性をみると、シリコーンゴム及びテフロン樹
脂はマイナスに帯電する傾向を有１、ている、しかしな
がら、本発明者等の研究実験の結果１こよると、ｊ着用
回転体２と加圧用弾性回転体ｌとを当接して回転させる
構造とされる定着’Ａ　２１において１オ、特に表面ゴ
ム層７にフッ、素糸界面活性剤が混入されていない定着
用回転体を使用した従来の定着装置では、転写材として
転写紙を使用した場合に、定着用回転体の表面電位Ｉオ
プテスに帯電され、その値は＋２〜＋３ＫＶとなること
が分かった。その理由は、定着用回転体２が加圧用弾性
回転体１と当接して回転する時に両回転体間に庁擦力が
発生すること及び転写紙は両回転体にて挟持されて搬送
されるという無実に起因しているものと理解される。

に迅の如く１通常の定着装置においては、定着用回転体
２及び加圧用弾性回転体ｌの表面は第２図に図示される
ように帯電され、しかも定着用回転体の表面電位Ｉよ大
であるために１両回転体間に通紙される転写材１５上の
トナー像１６の一部分２０が定着用回転体２の表面にオ
フセットされる。

これに対し１本発明によれば、定着用回転体２の表面ゴ
ム層７にフッ素系界面活性剤が混入されるためにゴム層
７の電気抵抗が低下し、定着用回転体２の表面電位を＋
ＩＫＶ以下にすることがＯｆ能となった・ 本実施例の定Ｒ装置をレーザビームプリンタに装着して
実験を行なった。レーザビームプリンタは、感光体とし
てｏｐｃｌ−を機半導体）を使用し、感光体を負帯電し
た後に画像露光してＰｐＩ像を形成し、ネ：？ｌ’　ｌ
−ナーを用いて反転現象することによって画像形成を行
ない、転写材（転写紙）にマイナスのトナー画像を形成
した。定着装置における通紙速１■は約５０ｍｍ／５ｅ
ｃｆｆｉあった。

本実験によると、ｌＯ万枚の定着を行なっても定ｎ用回
転体２の表面の汚れはほとんど見られず、クリーニング
バヤド９にたまるトナー峻が大１↑Ｊに減少した。

尚、定着用回転体２の表面に帯電した１荷を効・Ｆ良く
除去するために定着用回転体２の金属製のペイプ６は、
導電性軸受を介して或いは導電性バネを該バイブロに接
触させることにより接地される。又、クリーニングパ・
、ド９にはシリコーン油だけでなくツー、素糸界面活性
剤をも含有せしめることが好ましく、これにより定着用
回転体２の表面にフッ素系界面活性剤が補給され４定着
用回転体２の耐久性を向上させることができ、又、定着
用回転体へのトナーのオフセットを防止する効果もある
。

本発明に従えば、加圧用弾性回転体ｌは１−記塙成に限
定ぎれるものではなく、定着用回転体２の表面が転写材
を通過せしめることによりトナー画像と反対の極性に帯
電するような構成であれば任仕の構成とすることができ
る。

本発明にて重要なことは、定着用回転体のゴム層７にツ
ー／大系界面活性剤を添加することで夛）る８ゴム層７
に含有されるフッ素糸界面活性剤は耐熱性があり、定着
用回転体として使用した場合に１８０〜２００″Ｃ前後
の温度で安定しており、又、ゴム層７中より抜は出るこ
とも少なく七の効果が長期間続き、定着用回転体の耐久
性をスしく増大せしめることができる。他の界面活性剤
はｌｌ記の温度では分解してしまい、所要の効果を挙げ
ることができない。

上記実施例の説明では、定着用回転体及び加熱用弾性回
転体はロール状の回転体として説明したが、これに限定
されるものではなく例えばベルト状の回転体の形態をと
ることも可能である。

又、前記クリーニングフェルトはトナーのオフセット礒
が少なければ必ずしも必要としない。

更に、第３図に示すように１本発明は加圧用弾性回転体
ｌがゴム層４だけを有する構成であってもよく、この弾
性層４のシリコーンゴム中に前記したようなフッ素系界
面活性剤を添加すると更に優れた効果を奏することがで
きる。

先几立ム」 以」二説明した如く、本発明の定着用回転体及び定ｒｉ
装置は、回転体の表面に耐熱性を有する薄層のゴム層に
ツー／素糸界面活性剤を含有する構成とされるために、
離型性、帯電特性を改善することができ、定ｎ用回転体
へのトナー画像のオフセットを減少させて１回転体の表
面の汚れ及び画像の汚れを防１ヒでさ、しかも回転体の
耐久性を著しく向１．せしめることができるという効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従った定着用回転体を用いた定着装
置の一実施例を示す概略断面図である。 第２図は、本発明による定着装置における各回転体の帯
電状１ｇを示す図である。 第３図は、本発明に従った定着用回転体を用いた定着装
この概略断面図である。 ｌ：加圧用弾性回転体 ２：定着用回転体 ７：耐熱性ゴム層 ８：ハロゲンヒータ ９：クリーニングパー７１ １０：ｒＩ＃熱性フェルト １２：検温素子 １３：分離爪 １５：転写材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）金属製中空状回転体の内部に加熱源を設け、該金属
   製中空状回転体の表面には薄層とされる耐熱性のゴム層
   が形成された定着用回転体において、前記耐熱性ゴム層
   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
   定着用回転体。 ２）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
   して搬送する加圧用弾性回転体とを有する定着装置にお
   いて、前記定着用回転体の表面には薄層とされる耐熱性
   のゴム層を設け、該耐熱性ゴム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。