JPH03266874A - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、定着ローラと、加圧ローラとからなり、これ
らのローラ間に未定着画像を通過させる際に熱を加える
ことにより熱定着を行う定着装置に関し、例えば電子写
真装置或は静電記録装置における定着技術分野において
利用される定着装置に関するものである。

［従来の技術］ シート状の記録材に未定着画像を形成し、この未定着画
像をヒートロールにより熱定着を行う静電記録装置が広
く普及している。

第４図に、上述したような静電記録装置における従来の
熱定着装置を示す。

９はトナーにより形成された未定着画像に熱を印加する
定着ローラ、２は定着する際に圧力を加えるための加圧
ローラである。

定着ローラ９は、アルミニウムなどの円筒体にオフセッ
ト防止用の、たとえばテフロン（商品名）コーティング
をほどこして構成してあり、内部にローラを加熱するた
めのヒータ５を配設しである。

加圧ローラ２は、鉄などの芯金２Ｂに、シリコンゴムな
ど耐熱性を有するスポンジ層を中身のシリコンゴム層で
被覆して全体として適度の弾性を具備せしめ、前記定着
ローラに適当なニップ巾をもたせて圧接しである。

静電記録装置の、不図示の画像形成部位において形成さ
れた未定着画像を担持した記録材１０は、搬送路をとお
って両ローラのニップ部Ｎを通過し、この間に加えられ
る熱と圧力によフて、現像剤が記録材に定着固定され、
排出路をとおって外部に排出される。

このような定着装置にあっては、定着ローラの表面温度
がサーミスタ等の不図示の検知手段によフて略一定に保
持され、記録材は、トナー像Ｔが定着ローラに直接当接
するような内診て送給される。

前述の定着装置においては、ヒータ５よりの輻射熱をロ
ーラ内壁側で受は定着ローラの加熱を行うわけであるが
、その輻射熱を効率よくローラの加熱に利用するために
定着ローラの内壁を、耐熱性の黒色塗料、例えばテラゾ
ール（日東工業製）を吹き付は塗装あるいはディッピン
グ等の方法により塗布することにより、熱の吸収効率を
向上させることか行われている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来例のように、定着ローラ内壁に
耐熱黒色塗料を塗布するものにおいては、塗料の塗りむ
らが生し易く、例えば第５図に示すような、ローラ端部
を絞ったような形状のローラにおいて特に起き易い。同
図は、ノズルをローラ内に入れることにより吹き付は塗
装を行った場合の塗装の様子を表している。

塗料１２は吹き付はノズル１１の先端より円周方向に向
かって吹き付けられることにより塗布が行われる。その
際内面１５は適正な量が塗布されているが、側内面１４
は塗り方が疎になり逆に小径部の内面１３は塗布過剰と
なってしまう。

このように、塗布むらのある定着ローラでは色々な欠点
が生じる。例えば塗膜が適性以上の厚みになると強固な
膜を形成することかできなくなるために、組み立て時の
振動、？＃撃、加熱ヒータ挿入時のヒータとのこすれ、
また、長期間の使用による熱劣化等によって膜の剥離が
生し、軸受を始めとし、機内各所に剥離した膜か飛散し
正常な動作を損なわせるといった問題か発生する可能性
がある。

また、側内面１４のように塗膜が過度に希薄になった場
合は、下地芯金の金属光沢を十分に隠せないため、熱吸
収効率が低下し、その部分の温度上昇率低下を招き、そ
の結果としてローラ上の温度分布を不均一なものにして
しまうのである。

また、定着ローラの外表面は、一般にテフロン加工され
トナー付着の防止が図られているが、オフセット現象の
ようなトナーの付着を防ぐ程の離型性はない、そこで定
着ローラの表面にシリコンオイルを塗布しているが、テ
フロンすなわちフッ素樹脂は発水性があるためシリコン
オイルは均一に塗布されず、トナー付着の問題が十分に
は解決されていない。

したがって、第１番目の発明は、吸熱効果が高く、均一
でしかも高強度な内面層を有する定着ローラを備えた定
着装置を提供することを目的とし、他の発明は更に離型
剤か均一に塗布される定着ローラを有する定着装置を提
供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、第１番目の発明においては
、定着装置は定着ローラと加圧ローラとから構成され、
定着ローラの内面にはダイヤモンド状薄膜が形成される
。そして他の発明においては、定着ローラは、内面と表
面の両面にダイヤモンド状薄膜が形成される。

［作　　　用］ 本発明は、上記のように、定着ローラと加圧ローラとか
ら構成されているので、例えば電子写真装置或は静電記
録装置により処理された未定着画像を、これらのローラ
間に通過させ、その間に加熱する。そうすると熱定着が
行われる。

ところで、第１番目の発明によると、定着ローラの内面
にはダイヤモンド状薄膜が形成されているので、すなわ
ち定着ローラの内面は非晶質構造の黒色層が形成されて
いるので、熱吸収率は高い。またダイヤモンド状薄膜は
プラズマＣＶＤ法（化学蒸着法）で形成することがで縫
るので、均一な膜が形成でき、また強度も大きい。その
ために組立時の衝撃、摩擦、経時劣化等によフて膜が剥
離するようなことはない。

更にはダイヤモンド状薄膜はメタンガスＣＨ４で形成す
ることがで診るので安価である利点もある。

第２番目の発明によると、定着ローラの表面もダイヤモ
ンド状薄膜が形成されているので、第１番目の発明の効
果に加えて、次のような効果もある。すなわちダイヤモ
ンド状薄膜は、炭素Ｃより構成されており、この炭素は
離型剤であるシリコンオイル中の硅素Ｓｔとの結合力が
強く、離型剤がダイヤモンド状薄膜上によくなじみ、均
一なシリコンオイル層が形成される。その結果従来のフ
ッ素樹脂より優れた離型性を得ることができる。

［実　施　例コ 第１図は本発明の実施例の特徴を最もよく表した図であ
る。同図は、定着ローラ１と加圧ローラ２とからなり、
加圧ローラが一定荷重で加圧されており、定着ローラ１
の中に配置されたヒータ５によって加熱が行われ、その
２つのローラ間にトナー４をのせた転写材３を通過させ
ることによりトナー像の定着を行う定着装置を表してい
る。

更に詳しく説明すると、ＩＡは定着ローラ用芯金であり
、アルミ等により作られており、その表層には、例えば
ＰＴＦＥやＰＦＡのような離型性の良い材料すなわちフ
ッ素樹脂のような材料でコーティングされている。

そしてその内面には、非晶質構造のダイヤモンド状薄膜
ＩＢが設けられている。この薄膜は、メタン（ＣＨ４）
ガスをグロー放電分解するプラズマＣＶＤ法によって成
膜されるものであり、グラファイトとダイヤモンドの中
間状態のアモルファスになっているものである。その特
徴としては、その色が黒色であること、硬度がビッカー
ス硬度で３０００ｋｇ／ｍｍ２と高硬度であること、耐
熱性が４００℃程度と高いこと、熱伝導率が５．Ｏｘ　
１０−３（ｃａｌ／ｃｍ−５−ｄｅｇ）と高いこと、材
料費がＣＨ４を用いるため、非常に安いという点があげ
られる。

第３図は、定着ローラ芯金の内面にダイヤモンド状薄膜
を成膜させる装置の概略構成図である。原料になるＣＨ
４、及びＡｒはガスの状態で入口２０より入る。つづい
て、そのガスが通過する筈の途中において、１９で示し
た交流電界をコイルの形で印加し、ガスの励起を行い、
電源１８により２０付近のグリッド部とローラ芯金１７
間にバイアスを印加することによりダイヤモンド状薄膜
を成膜させていく。その際成膜は、チャンバー１６内で
行われ、ガス出口２１より残留ガスは引かれていく。

一方、加圧ローラ２は、従来のものと同様に芯金２Ｂの
周りに、耐熱性のゴム、例えばシリコンゴム２Ａが同心
状に被覆されて、ローラ状に構成されている。

本実施例によると、定着ローラの内面黒色塗装に代えて
、ダイヤモンド状薄膜が形成されているので、第１の利
点としては、内面に均一な膜形成が行えるという点にあ
る。プラズマＣＶＤ　（化学蒸着）法においてはガスを
膜形成部材表面に通過させることにより成膜を行うため
、先述したような絞りを有するような形状のローラの内
面においてもガスが一様に内面に行き渡るために均一な
膜生成が可能になる。しかも、プラズマＣＶＤ法では膜
厚の制御も高い精度で行えるため、内面黒塗装用として
の適正な厚みで膜生成を行うことも容易である。

第２の利点或は効果として、ダイヤモンド状薄膜自体膜
強度が大きいため、定着ローラの組立時の衝撃、摩擦、
経時変化等による膜の剥離がなく、したがって剥離膜の
機内飛散による各種障害が発生しない点を挙げることが
できる。

また、ダイヤモンド状薄膜は熱伝導性、耐熱性にも優れ
ているため、定着ローラの内面黒塗装用材料としては望
ましい性質を有しているのである。

第３の利点としては、ダイヤモンド状薄膜の原料である
ＣＨ４ガスは非常に安価なものであるため、従来の耐熱
黒色塗料を用いた場合に比べて、コストダウンが可能に
なるという点である。

本実施例における定着ローラは、膜生成時に、ローラ芯
金表面にはダイヤモンド状薄膜が生成しないようあらか
じめマスキング部材で覆われており、内面のみに成膜が
終了したのちマスキング部材を剥し、その面にフッ素樹
脂層を設けたものである。

ローラ内面のダイヤモンド状薄膜の適切な膜厚について
は、吸熱効果を持たせるために十分な膜厚、及び、膜の
生成速度を考慮に入れることにより、０．５μｍより５
μｍの範囲が好ましい。

以上、本実施例によれば、定着ローラの内面にダイヤモ
ンド状薄膜を成膜することにより、均一でしかも高強度
な膜をしかも低コストで内面黒塗装とすることができる
。

第２図は、本発明の第２の実施例を表した図である。本
実施例における特徴は、定着ローラの内面と外面の両方
にダイヤモンド状薄膜を有する点にある。先の実施例に
おいては、定着ローラの内面に黒色塗装用としてダイヤ
モンド状薄膜を成膜させる際には、外面には成膜をさせ
ないようにマスキングを施したが、本実施例の場合にお
いては、外面のマスキングを施さず、定着ローラ芯金の
内外面同時に成膜が行われている。

更に詳しく説明すると、第２図において、６は定着ロー
ラ、２は加圧ローラ、２Ａはシリコンゴム、２Ｂは芯金
、５はヒータ、７はオイル供給部材、８はブレードを表
している。定着ローラ６においては、芯金６Ｂの内外両
面に、ダイヤモンド状薄＠６Ａ、６Ｃが形成されている
。

本実施例によると、定着ローラ６の内面にも、ダイヤモ
ンド状薄膜６Ｃが形成されているので、先に述べた実施
例のものと同様の効果を奥するが、更に外表面にも薄膜
が形成されているので、コスト高の要因となるフッ素樹
脂層を定着ローラの表面に設ける必要がない、という新
たな効果も得られる。

しかしながら、ダイヤモンド状薄膜は、フッ素樹脂のよ
うな非粘着性に乏しいために、そのまま使用すると、ト
ナー付着がすぐに発生してしまう、そのため、このダイ
ヤモンド状薄膜の上にシリコンオイルを塗布することに
より非粘着性を向上させる方法を用いる。シリコンオイ
ルを用いる理由としては、ダイヤモンド状薄膜は、炭素
Ｃより構成されており、シリコンオイル中の硅素Ｓｉと
の結合力が他の分子のそれに比べて大きいため、ダイヤ
モンド状薄膜上によくなじむため、分離爪、サーモスイ
ッチ等による接触面でもオイルが取り除かれにくく、ま
た塗布むらが生じにくいため均一なシリコンオイル層を
形成し、フッ素樹脂を用いた時よりも優れた離型性を生
むことができるためである。この理由は次のとおりであ
る。

フッ素樹脂自身は離型性は良い方であるが、オフセット
現象のようなトナーの付着を防ぐほどの離型性は有して
いない。そのため、定着ローラ表面にシリコンオイルを
塗布し、オイル膜を形成することにより、オイル膜内の
分裂による離型を利用し、表面の離型性を向上させる方
法が考えられた。しかしながら、フッ素樹脂層の上にオ
イル塗布を施した場合、微視的に見た場合、フッ素樹脂
の離型性によフてオイルがはじかれ均一なオイル塗布が
行われておらず、その結果塗布が行われなかった場所よ
りトナー付着が発生してしまうといった現象が発生して
しまうため、オイル塗布による十分な離型効果を得るこ
とができなかった。それに対し、ダイヤモンド状薄膜を
用いた場合は、微視的にも均一なオイル膜を形成できる
ため、シリコンオイルによる離型効果を十分に発揮でき
るからである。

そのために、このシリコンオイルを供給する部材７が設
けられており、その供給されたオイルを均一に塗布する
部材が８である。供給部材のオイルだめ７Ｃにはシリコ
ンオイル７Ｂが入れてあり、そこよりオイル供給通路７
Ａを通してローラ６ヘオイルが供給される。なお７Ａは
オイルをオイルだめ７Ｃより浸透させながら徐々に供給
できる部材で、具体的な材質としては例えばＰＴＦＨの
多孔質体（商品名ボアフロン（住人電工製））を直方体
状に成型したものが用いられる１本オイル塗布方式はオ
イルを積極的に定着ローラに塗布することがで診るため
、本実施には好ましい方式である。本方式を用いること
により定着ローラの表面においては、低コストで高耐久
性を実現することができる。

以上述べたように、本実施例によれば、定着ローラの内
面に黒塗装としてダイヤモンド状薄膜を成膜させる場合
、同時にローラ表面もダイヤモンド状薄膜を成膜させる
ことにより、内面に関しては、均一で高強度な膜が得ら
れることと同時に、ローラ表面においても高耐久性の定
着ローラ表面をしかも低コストで実現することもできる
のである。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によると定着ローラの内面
にはダイヤモンド状薄膜が形成されているので、均一で
しかも強度の大きな吸熱層を低コストで得ることができ
る。また、′ｔＳＺ番目の発明によると、定着ローラの
表面にもダイヤモンド状薄膜が形成されているので、離
型剤であるシリコンオイルが均一に塗布でき、したがっ
てトナーの付着がより完全に防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を示す模式的断面図、第
２図は第２実施例を示す同様な断面図、′８３図は、プ
ラズマＣＶＤ法に供される装置の概略を示す模式図、第
４図は従来例を示す断面図、第５図は従来の黒色塗料の
塗布法を示す断面図である。 １・・・定着ローラ １Ｂ・・・ダイヤモンド状薄膜 ２・・・加圧ローラ　　　３・・・転写材４・・・トナ
ー　　　　　６・・・加圧ローラ６Ａ、６Ｃ・・・ダイ
ヤモンド状薄膜 第１図　　　第２図 第３図 他４名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　定着ローラと、加圧ローラとからなり、これらのロ
   ーラ間に未定着画像を通過させる際に熱を加えることに
   より熱定着を行う定着装置であって、前記定着ローラの
   内面にはダイヤモンド状薄膜が形成されていることを特
   徴とする定着装置。 ２　定着ローラと、加圧ローラとからなり、これらのロ
   ーラ間に未定着画像を通過させる際に熱を加えることに
   より熱定着を行う定着装置であって、前記定着ローラの
   内面及び表面にはダイヤモンド状薄膜が形成されている
   ことを特徴とする定着装置。