JPH01300281A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子写真装置あるいは静電記録装置における
定着技術の分野において利用され、特に対をなすローラ
間で、未定着トナー像をもつ像担持材を挟持搬送して加
圧定着する定着装置に関する。

［従来の技術］ 従来、この種の定着装置は、定着ローラとこれに加圧接
触して従動回転する加圧ローラを有するものか挙げられ
る。

定着ローラは、例えばアルミニウム、鉄等の中空の芯金
の一トにＰＴＦＥやＰＦＡあるいはシリコーンゴム等の
離型性の良い材料の層が被覆形成されている。また、定
着ローラの中には、必要に応じてハロゲンランプ等のヒ
ータか備えられており、定着ローラの表面を定着に好適
な温度まで昇温せしめている。また、多くの場合、セン
サを用いて上記定着ローラの表面温度か設定温度となる
ように制御を受けている。

さらに、定着ローラの外周面には、オフセットしたトナ
ーや紙粉を除去するクソーナや、像担持材の定着ローラ
への巻付きを防ぐための分離爪か設けられている。

一方、加圧ローラは、鉄やステンレス鋼等の芯金の１−
にシリコーンゴム等の離型性を有する弾性体層か被覆さ
れている。そして、加圧ローラは、ばね等によって定着
ローラへ加圧されている。

かくして、未定着トナー像を持つ像担持材は上記定着ロ
ーラと加圧ローラとによって加圧ｔ゛において挟持搬送
されて、上記未定着トナー像か加圧定着される。

［発明か解決しようとする課題］ しかしなから、上記従来装置では、像担持材たる紙の通
紙時に加圧ローラか摩擦帯電によって、例えば２ｋＶ以
１ニに帯電してしまい、そのために紙か加圧ローラに巻
き付いてしまうという問題かあった。また、加圧ローラ
の電界によって、未定着のトナーか飛び散りライン像を
滲ませたり、トナーか定ｚｉローラ表面へ付着してオフ
セットか多くなるという問題もあった。

上記問題の対策として、従来は加圧ローラに除電フラジ
を当接させて接地除電を行なっていた。

しかしこの方策゛Ｃも１〜２ｋＶ程度までにしか電位か
丁からず除電効果に限度かあり充分とは言えず、その改
善か望まれていた。

［課題を解決するための１段］ 本発明は上述のことくの問題点を解決し、加圧ローラの
帯電を抑制して像担持材たる紙の巻付きや、ライン画像
の滲み、トナーのオフセット等の、生しない定着装置を
提供することを目的とする。

本発明は、上記目的の達成のために、 一対のローラ間に像担持材を挟持搬送させることにより
像担持材１−に形成された未定着トナー像を加圧定着す
る定着装置において、 少なくとも一方のローラは、電気伝導性の芯金と弾性体
から成る表面層を有し、 上記弾性体は、０．００３ないし３重にパーセントの間
の弗素系の界面活性剤を含有し、上記芯金は、電気伝導
性の部材を介して接地されている、 ことによって構成される。

また、」−記Ｌ１的達成のために、 一対のローラ間に像担持材を挟持搬送させることにより
、像担持村上に形成されたトナー像を加熱定着する定着
装置において、 一方のローラは、′電気伝導性の芯金と該芯金な被覆す
るＰＦＡの表面層を有し、 他方のローラは電気伝導性の芯金と弾性体から成る表面
層を有し、 一上記弾性体は、０．００３ないし３重量パーセントの
間の弗素系の界面活性剤を含有し、上記芯金は、電気伝
導性の部材を介して接地されている、 とすることによっても構成される。

［実施例］ 以下、添付図面にもとづいて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本実施例の定着装置の概要構成を示す縦断面
図である。同図において、ｌは定着ローラで、該定着ロ
ーラｌはアルミニウム、鉄、ステンレス鋼ｈ９電気伝導
性の芯金ＩＡの外表面にＰＦＡの耐熱性及び離型性を有
する樹脂層ＩＢか被覆されている。

上記定６”ローラｌには、加圧ローラ３か図示せぬはね
等によって圧せられ゛Ｃ従動回転するようになっている
。該加圧ローラ３は、鉄、ステンレス鋼等電気伝導性の
芯金３Ａの、Ｆにシリコーンゴム、弗素ゴム等の耐熱性
及び離型性を有する弾性体層３Ｈか形成されＣいる。こ
の弾性体層３Ｂには、弗素系の界面活性剤３Ｂ′か分散
して含有されており、その含有率は０．００：３〜３ｗ
Ｌ％とされている。

Ｌ記定着ローラｌの周辺には、定着ローラｌの温度を検
出するサーミスタ４、定着ローラｌから像担持材たる紙
葉体１４を分離する分蹟爪５、定着ローラｌに接触して
その表面を清掃するクリーナ６、紙葉体１４を定着ロー
ラｌと加圧ローラ３の間に導くための人ロガイト１１等
か設けられている。

一方、加圧ローラ３の芯金３Ｂには、接地のための電気
伝導性の部材として板はね１５か接触している。

本実施例装置は５以上のよっに構成されているか、各部
について種々の条件のもとに実験を行なったのて、ここ
に具体的数飴を示しつつ説明する。

し実験例１］ 定着ローラｌとし゛Ｃ１直１３２５ｍｍ、肉厚［１，８
ｍｍのアルミ芯金パイプにＰＦＡを２５ｇｍコーチイン
クしたものを用い、加圧ローラとしては直径１０＋ｎｕ
＋のステンレス鋼の芯金軸のＬにシリコーンゴムを肉厚
５ｍｍて付けたものを用いた。このシリコーンゴムの硬
度はＪ　ｌ５−Ａ規格にもとづきテストピースを測定し
た結果１６°であった。また定着ローラｌの表面か１８
０°Ｃ位になるようにヒータ２を制御した。

従来例では、上記のままのシリコーンゴムであり、第２
図の破線にて示されるごとく、加圧ローラに使用した場
合の表面電位は紙葉体１４としての紙との摩擦で一２ｋ
Ｖ以上になる。そこて、本実験ては、このシリコーンゴ
ム中に弗素系の界面活性剤である弗素化アルキルエステ
ルを０．ｆ１０１ｗｔ＄から０．３ｗＬ＄の間で分散さ
せたところ、第２図に実線に示す、ように通紙中の加圧
ローラ３の表面電位は一１ｋＶ以下に低下することか確
認された。

第２図に示した実線と破線は、本発明装置と従来装置と
によってそれぞれ一枚プリントした場合の加圧ローラ表
面電位の変化を比較しつつ時間の経過と共に示している
。同図から明らかなようにシリコーンゴム中に弗素系の
界面活性剤を入れたことによる作用は、先ず、紙と加圧
ローラとの摩擦において加圧ローラの帯電を抑制できる
こと、次に、加圧ローラの表面電位の減衰を速くするこ
とである。

この結果、加圧ローラへの紙の巻付きは発生しなくなり
かつ定着ローラｌに接触しているクリーナ６に溜まるト
ナー看は従来の場合に比して１／１０以下になりオフセ
ットか減少したことか確認された。また、画像してもラ
イン像の滲みは発生しなくなった。

なお、本発明で界面活性剤として弗素系の界面活性剤を
用いる理由は、他の界面活性剤に比べて耐熱性かあるた
めである。加圧ローラのコム層の表面温度は１１０°Ｃ
以上になり通常の界面活性剤は分解してしまうか、弗素
系界面活性剤てあれば分解せず効果か維持できる。

さらに、本実験において、加圧ローラの芯金を接地する
ことによる除電効果を確認した。上述のごとく加圧ロー
ラのシリコーンゴムに弗素系界面活性剤を混入すること
により、シリコーンゴムの摩擦抵抗かドがり、加圧ロー
ラの帯′市賃も低下する。したかって、これたけでもオ
フセットは減少するか、さらに芯金を電気伝導性の部材
を介し゛Ｃアースすることによって、さらに定着ローラ
の帯電量な低ｆさせ、オフセットを減少させることかて
きた。

また、他方のローラとなる定着ローラについて、ＰＦＡ
で表面を被覆したローラを用いることにより、さらにト
ナーの定着ローラへのオフセットを防止することか可能
である。

次の表は、定着ローラにＰＦＡテフロン樹脂とＰＴＦＥ
テフロン樹脂を被覆して使用した場合のオフセット防止
性の違いを、実際にプリントして比較したものである。

表中Ａは、加圧ローラのシリコーンゴム中に弗素系界面
活性剤を混入し、かつ加圧ローラの芯金をアースした場
合である。表中Ｂは、加圧ローラに通常のシリコーンゴ
ムを使用し、アースしなかった場合である。

表　　オフセット防止性 （注）０．△、×は、オフセット防止性の相対評価であ
る。

」−述のごとく、加圧ローラに弗素系界面活性剤を混入
し、かつその芯金なアースすると共に、地ローラの表面
をＰＦＡて被覆することによって、よりオフセット発生
率を減少させることか可能である。

［実験例２］ 前述の［実験例１］においては弗素系界面活性剤として
フッ素化アルキルエステルを用いたか他にパーフルオロ
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
ウム用、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、非解離性パーフルオロアルキル化合物や三菱金属
株式会社製のＥＦＴＯｌｌ−ＥＦ１２２Ｂ　（商品名）
ｈｇ。

も効果かある。

また、シリコーンゴムに対する弗素系界面活性剤の分散
比も前述の［実験例１］ては０．１ｗｔ＄としたか、好
ましくは０．００３ｗｔ１力ラ０１ｗｔ＄（７）間の分
散率か良く、より好ましくは０．０１ｗｔ＄から０．１
ｗｔ、％が良い。

ここての下限値は界面活性剤の主要な効果である表面張
力を減少させる効果より定めた。その理由は、本発明て
目標としている効果である、表面電位を下げる効果及び
表面電位の減衰を速める効果は、表面エネルギを下げる
程その効果か著しくなることである。そして、表面エネ
ルギは表面張力と相関かある。したかって、表面張力の
変化を示す第３図にもとづいて本発明の目標とする効果
を得るための濃度か決定される。

例えば、飽和レベルの１７２以トの効果でも充分な除電
効果かあったと言えるか、そのためには最低０．００：
１ｗｔ１程度以上の界面活性剤の濃度かあればよいこと
かわかる。また０、０１ｗｔ１以上混入すればほぼ限界
まで表面張力を下げられそれによって除電効果もほぼ限
界に達する。したかって、０．００３ｗＬ＄以りの濃度
で界面活性剤を添加することか好ましくより好ましくは
０．０１ｗｔ＄以上を添加するとよい。

逆に、表面活性剤を添加しすぎるとゴムの硬化か阻害さ
れるのてこの方から添加量の上限か定まる。これから界
面活性剤の添加量としては０、：Ｊｗｔ＄以ドか好まし
くより好ましくは０．１ｗｔ＄以下が良いことか判明し
た。なお、この場合においても表面をＰＦＡで被覆した
定着ローラを用いることで、オフセットの発生をさらに
減少させることかできた。

なお、本実験例ては加圧ローラのアースは芯金に板ばね
な当てているか、芯金の一部である回転軸を受ける軸受
を１０１０Ω・ｃｍ以下の材質て形成すれば、板ばねを
設けることなく有効にアー７くてきる。また軸受あるい
は板ばねに加圧ローラの斤擦帯電電位と逆極性のバイア
ス電圧を印加して除電効果をヒけてもよい。

［実験例３コ 前出の実験例では加圧ローラのゴム中に弗素系の界面活
性剤を添加したか長期間の使用て界面活性剤かゴムから
抜けてしまうことがある。たとえば前述の［実験例１］
ではへ４サイズ紙を１０万枚以上プリントすると界面活
性剤かゴムから抜けてしまいオフセット防止効果や巻付
き防止効果か低下してしまう傾向かあられれた。

そこ゛Ｃ１第１図て示すところのクリーナ６のクリーニ
ングフェルト中に含浸させたシリコーンオイル中に弗素
系界面活性剤を添加して定着ローラを介して加圧ローラ
表面に供給するようにしたところ上記傾向を改りするよ
うな良好な結果か得られた。

具体的には、クリーナフェルトとして芳香族ポリアミド
イミド繊維を織った密度０．１５ｇ／ｃｍ：ｌのものを
厚さ６ｍｍ、幅１０［ｌｌｆｆ＋、全長２２０ｍｍとし
て使用した。また、この中にジメチルシリコーンオイル
（信越シリコーン（株）製ＫＦ−９６，１０，０００ｃ
ｓ）を２ｇ含侵させかつこのシリコーンオイル中に０．
０６ｇのフッ素化アルキルエステルを添加してＡ４サイ
ズ紙１枚九り約０．５ｍｇづつ定着ローラに塗布してや
り　４，０００枚゛Ｃフェルトを交換するものとした。

その結果、２０万枚以上にわたり加圧ローラの表面電位
は一１ｋＶ以ドを維持てき、オフセット防止効果、紙の
巻付き防止効果な維持てきるようになった。

この場合は、界面活性剤として弗素化アルキルエステル
を用いたか、前述の［実験例２］で列挙した種々の弗素
系の界面活性剤の中から選定すれはよい。

また、加圧ローラのシリコーンゴム中に添加する弗素系
の界面活性剤とシリコーンオイル中に添加する弗素系界
面活性剤とは異種の組み合わせてあってもよい。

また、シリコーンオイル中に添加する弗素系界面活性剤
は、前述の実験例と同し理由て、下限は０　、１１　［
１３ｗ　ｔ　％以上か好ましくより好ましくは０．０１
ｗＬ＄　ｕ）−かよい。またＬ限は弗素系界面活性剤の
種類によってはシリコーンオイルへの添加−：によって
ゲル化を生しるものかあり、これから定められる。３ｗ
ｔ％以ドならほとんどの弗素系界面活性剤てシリコーン
オイルはゲル化しなかった。

また弗素系界面活性剤は高価なものであるので、少ない
方かよい。効果の面からみると１ｗｔ、Ｘても充分な効
果は得られるので実用としては好ましくは０．００コｗ
ｔ％から３ｗｔ１の間、より好ましくは０．０１ｗｔ＄
からｌ　ｗＬＸの間かよいということになる。

また、弗素系界面活性剤を含んだシリコーンオイルを含
浸させたフェルトを直接加圧ローラ３の表面に当接させ
てもよい。この方か加圧ローラ表面に対して弗素系界面
活性剤を効率的に供給することができる。なお、この場
合においても表面をＰＦＡて被覆した定着ローラを用い
ることで、オフセットかさらに減少した。

なお、本実験例を含め市川の場合、加圧ローラのゴム層
か多層になっているときは、最外層のゴムのみに弗素系
界面活性剤を入れればよい。これによって弗素系の界面
活性剤の使用量は少量てすむのて低コストて所定性能を
得ることかてきる。

［発明の効果］ 以−Ｌのように、本発明は−・対のローラ間に像担持材
を挟持搬送させることにより像担持材上に形成された未
定着トナー像を加圧定着する装置において、少なくとも
一方のローラの表面層を弾性体と該りｌ性体中に弗素系
の界面活性剤を添加し、かつその芯金をアースすること
としたのて、加圧ローラの表面電位を下げるとともに、
その電位の減衰を？めることにより加圧ローラへの紙の
巻付きやオフセット、ライン像の滲みといった現象を防
止する効果か得られる、という効果を得る。さらには、
上記の一方のローラと、　ＰＦＡにより表面を被覆した
他方のローラをＭ１合せることによって、さらにオフセ
ットを防止することか可能である。加えて、ローラ表面
に弗素系界面活性剤を塗布することにより、オフセット
品］をさらに減少させることか可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の−・実施例装置を示す縦断面図、第２
図は第１図装置による一実施例での加圧ローラの表面′
電位の変化を示す図、第３図は界面活性剤を入れること
による表面張力の低Ｆを示す図である。 １．３・・・・・・ローラ （ｌ・・・・・・定着ローラ、３・・・・・・加圧ロー
ラ）２・・・・・・・・・・・・加熱手段（ヒータ）晶
・・・・・・・・・・・・芯金 ３Ｂ・・・・・・・・・・・・表面層（弾性体）３Ｂ′
・・・・・・・・・弗素系の界面活性剤１５・・・・・
・・・・・・パ屯気伝導性の部材（板ばね）第　　２　
　図 通過している期間

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対のローラ間に像担持材を挟持搬送させること
   により像担持材上に形成された未定着トナー像を加圧定
   着する定着装置において、 少なくとも一方のローラは、電気伝導性の芯金と弾性体
   から成る表面層を有し、 上記弾性体は、０．００３ないし３重量パーセントの間
   の弗素系の界面活性剤を含有し、 上記芯金は、電気伝導性の部材を介して接地されている
   、 ことを特徴とする定着装置。
2. （２）電気伝導性の部材は、芯金の一部である回転軸を
   受ける軸受であり、該軸受は、体積抵抗１０の１０乗オ
   ーム・センチメートル以下の材質で形成されていること
   とする請求項（１）に記載の定着装置。
3. （３）一対のローラ間に像担持材を挟持搬送させること
   により、像担持材上に形成されたトナー像を加熱定着す
   る定着装置において、 一方のローラは、電気伝導性の芯金と該芯金を被覆する
   ＰＦＡの表面層を有し、 他方のローラは電気伝導性の芯金と弾性体から成る表面
   層を有し、 上記弾性体は、０．００３ないし３重量パーセントの間
   の弗素系の界面活性剤を含有し、 上記芯金は、電気伝導性の部材を介して接地されている
   、 ことを特徴とする定着装置。
4. （４）一方のローラの表面層はＰＦＡテフロン樹脂であ
   ることとする請求項（３）に記載の定着装置。
5. （５）一方のローラ表面層にはクリーニング部材が当接
   され、該クリーニング部材には弗素系の界面活性剤が含
   浸され、他方のローラ表面に該界面活性剤が供給可能と
   されていることとする請求項（３）に記載の定着装置。