JPH0652458B2 - 圧力定着用ロ−ラ - Google Patents

圧力定着用ロ−ラ

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JPH0652458B2
JPH0652458B2 JP18924783A JP18924783A JPH0652458B2 JP H0652458 B2 JPH0652458 B2 JP H0652458B2 JP 18924783 A JP18924783 A JP 18924783A JP 18924783 A JP18924783 A JP 18924783A JP H0652458 B2 JPH0652458 B2 JP H0652458B2
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/20—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
    • G03G15/2092—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using pressure only

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、プリンター,複写機,フアクシミリ等の画像
形成装置や印刷機等の定着装置、主に圧力定着の場合の
圧力定着用ローラに関するものである。
圧力定着は一般にはローラやベルト等の定着用回転体の
間に紙や樹脂シート等の記録材を通し、記録材上のトナ
ーやインク等の被定着物を定着させる方法である。圧力
定着は定着時間が短い等の利点を有しており、上記画像
形成装置や印刷機等の定着装置に適用されている。
従来、この定着装置に関する問題点として、記録材につ
やが生じる問題があつた。すなわち、定着用ローラは、
一般には鏡面仕上げを施されたものが使用されるが、こ
れがつやを生じさせる原因となつていた。
例えば複写機では、定着用ローラとして表面を鏡面仕上
げした鋼鉄製のものが一般には使用されているが、コピ
ー紙にトナー像を定着するには20kg/cm以上の平均線荷
重をかける必要があつた。しかしながら、12kg/cm以
上の圧力をかけるとコピー紙が平滑になるためつやを生
じてしまうという問題が避けられなかつた。
この問題を解決するため、定着用ローラ表面を高周波焼
入れや硬質crメツキ等を施して表面硬度を上げローラ
寿命の向上をはかると同時に、定着用ローラ表面をマツ
ト処理することが行なわれている。マツト処理は定着用
ローラ表面をブラスト処理することによつて表面にマツ
ト状の凸凹を与えるものであり、これによつてコピー紙
に凹凸を与えてつや防止をはかるものである。
しかしながら上記方法では、 (1) マツト処理した定着用ローラの凸部には凹部より
も大きな圧力がかかるため摩耗が激しく、マツト面が消
滅してすぐにコピー紙につやが生じてしまう。
(2) マツト凹部にトナーが入り込みこれが再転写され
てコピー紙を汚したり、入り込んだトナーがコピー紙上
のトナーをはぎ取つてしまう、等の問題を生じている。
本発明は上記の点に鑑み成されたものであつて、本発明
の目的は、記録材のつや発生を防止すると共に記録材の
汚れをも防止し、さらに耐摩耗性及び耐久性の向上をも
はかつた長期に亘つて安定な定着性能が得られる圧力定
着用ローラを提供することにある。
要するに本発明は、被定着材と接触する側に設けられた
定着用ローラ及びこれに対面す加圧手段との間に記録材
を通し、記録材上の被定着材を圧力によつて定着させる
定着装置の定着用ローラにおいて、前記定着用ローラ表
面にセラミツク層又はサーメツト層を有し、かつセラミ
ツクス層又はサーメツト層が被定着材と剥離性のある樹
脂でコーテイングされていることを特徴とする定着用ロ
ーラである。
まず、本発明を適用した画像記録装置の定着装置の実施
例をもとに、圧力定着について説明する。第1図におい
て、被定着材と接触する側の定着ローラ1及び定着ロー
ラを加圧する手段である加圧ローラ2が本発明による定
着用ローラであり、それぞれローラ基体1′,2′,セ
ラミツク層1,2及び樹脂コーテイング層1″,
2″から成つている。定着ローラ1,加圧ローラ2は、
その両端でそれぞれ上側板3,下側板4によつて回転可
能に支持されている。この上側板3,下側板4は、一端
において支持軸5によつて回動可能に枢着され、その他
端において、前記両側板3,4には、これを貫通するボ
ルト6,該ボルト6の周囲に設けたバネ7,及び,該バ
ネ7を押し縮めて反発力を生ぜしめるナツト8の3部材
の働きにより押圧力ωが加えられる。この押圧力ωはテ
コの原理によつて側板部分で倍力され、定着ローラ1と
加圧ローラ2の間では総荷重w(w>ω,wをローラ長
で除した平均線荷重は20〜50kg/cm)として作用す
る。この荷重wがトナー像Tを支持した普通紙pに直接
作用し、その表面上のトナー画像Tを圧力定着させるの
である。定着ローラ1はその端部に設けたギヤ(図示せ
ず)を介してモータ(図示せず)により矢印方向に回転
駆動される。
加圧ローラ2は摩擦力で(ローラ1,2間に紙pのない
時はローラ1による、またローラ1,2間に紙pが挾圧
されている時は紙pによる)矢印方向上に回転する。両
ローラ1,2の回転により紙pは矢印方向に進行し、ト
ナー像Tの圧力定着が進行する。尚、紙pのトナー像T
の支持面は定着ローラ1に圧接せしめられ、その裏面は
加圧ローラ2に圧接せしめられる。
上記例においては画像記録装置の定着装置について述べ
たが、本発明の定着用ローラを適用する定着装置は上記
例に限定されるものではなく、定着ローラ及びこれと対
面する加圧手段とによつて定着を行う定着装置ならばす
べてに適用できるものである。
次に本発明の定着用ローラにつき、セラミツク層又はサ
ーメツト層の剥離防止のためにアンダーコート層を設け
た第2図ないし第4図示した実施例をもとに説明する。
第2図は本例の定着用ローラを回転軸を含む面で切断し
た断面図であり、第3図は第2図のA−A′断面図であ
る。本例の定着用のローラの構成はその表面から、樹脂
層9,セラミツク層又はサーメツト層10,セラミツク
層又はサーメツト層とローラ基体12の剥離防止のため
のアンダーコート層11およびローラ基体12から成つ
ている。
セラミツク層又はサーメツト層は第4図の如くマツト状
の表面を有しており、これによつて記録材のつやが防止
される。さらにセラミツク層又はサーメツト層の凹部を
樹脂層が埋めることによつて、被定着材のセラミツク層
凹部への入り込みが防止され、記録材の汚れ防止がはか
られる。本例では樹脂のコーテイング状態は樹脂層にな
つているが、必ずしも樹脂層である必要はなく、セラミ
ツク層又はサーメツト層の凹部への被定着材の入り込み
が防止できる状態であればよい。例えばこれら層の凹部
のみが樹脂で埋められ、これ等層の凸部が表面に一部出
た状態であつてもよい。また本例ではセラミツク層又は
サーメツト層との間にアンダーコート層を設けている
が、定着用ローラの耐用性向上をはかる目的で上記の如
き層を設けてもよい。アンダーコート材としては、例え
ばNi−Cr合金やテルミツト反応を起すAl−Ni合金等が
使用でき、厚みは20〜30μ程度でよい。
次に本例の定着用ローラの作成方法につき説明を行ない
ながら、セラミツク層又はサーメツト層の形成方法、樹
脂層の形成方法について詳述する。
まず、ローラ基体をブラスト処理する。ローラ基体とし
ては鉄,ステンレス,鉄合金,アルミ合金,銅合金等の
金属が好ましいものとして挙げられるが、アルミナ,ボ
ロンナイトライド,シリコンナイトライド,ジルコニ
ア,サイアロン等のセラミツクも使用可能である。次に
アンダーコート層を例えばプラズマ溶射法によつて形成
する。その後、セラミツク層又はサーメツト層を形成す
る。これ等の層を形成する方法としては火炎溶射,プラ
ズマ溶射等の溶射方法が好ましいものとして挙げられる
が、その他プラズマ放電,CVD,PVD,イオンプレーテイ
ング等も使用可能である。セラミツク層を形成する原料
としては、耐摩耗性に優れるアルミナ,チタニア,ジル
コニア,イツトリア,クロミア等の酸化物粉末又はその
混合粉等が好ましいものとして差げられるが、その他B
N,TiN等の窒化物粉末又はその混合粉,TiC,SiC等の炭
化物粉末又はその混合粉等も使用できる。サーメツト層
を形成させるための原料としては、金属材料としてFe,
Ni,Co,Cr,Cu等の金属粉末又はその混合紛,セラミツ
ク材料としては前記のセラミツク層を形成するための原
料が使用できるものとして挙げられる。これ等の層は
0.05〜0.5mm程度の厚さを有しているのが好まし
い。
0.05mm以下では形成むらが発生して均一な層が形成
されないことがあり、また0.5mm以上ではこれ等層の
剥離が発生することがある。
次にセラミツク層又はサーメツト層の形成方法として、
プラズマ溶射による一方法を具体例として以下に示す。
用いたプラズマ溶射装置はメテコ7Mである。
上記セラミツクス層又はサーメツト層の原料粉末を、ア
ンダーコート層の上に溶射するわけであるが、この際溶
射層の硬度を上げるためにパワーを上げる。すなわち電
流、電圧をそれぞれ500mA以上、60V以上と通常
よりもやや高めに設定する。特に電流を高くする。ただ
しこれに応じてプラズマ形成用のガス流量及びガス圧の
設定も高めに行う。さらに未溶解粒子がなく、しかもワ
ークとの付着時の溶射粒子速度を高めるためにもワーク
とガンの距離を100mm前後にする。その上ワークの回
転数を600rpm程度と速くし、ガン送り速度を10mm/
S程度と遅くして溶射むらのないようにするとよい。
最後にセラミツク層又はサーメツト層の上に樹脂をコー
テイングする。コーテイングを行うための原料としては
PTFE(ポリテトラフルオロエチレン),PFA(パーフル
オロアルコキシ)等のフツ素樹脂が好ましいものとして
挙げられるが、シリコン樹脂,シリコンゴム,POM(ポ
リオキシメチレン)等も使用可能である。コーテイング
を行う方法としては、上記原料の微粉末をセラミツク層
又はサーメツト層に吹きつけて加熱溶融する方法が好ま
しいものとして挙げられる。またあらかじめ樹脂を厚く
付着させ樹脂層を形成した後に所定の厚さまで研磨する
方法も使用できる。樹脂は必ずしも層を形成しなくても
記録材の汚れ防止の効果はあるが、層を形成しているの
が好ましく、その厚さは第3図のセラミツク層又はサー
メツト層の凸部と樹脂表面の厚さで5μ〜100μ程度
が好ましい。5μ以下ではセラミツク層又はサーメツト
層が定着用ローラ表面にあらわれて被定着材が付着し易
くなり、また樹脂による潤滑作用が失われて定着用ロー
ラの耐摩耗性が劣るようになる。また100μ以上では
セラミツクス層の凹凸部の効果がなくなつてマツト効果
が失われてしまう。
第5図は溶射法によつて作成したセラミツクス層又はサ
ーメツト層の樹脂層との境界付近の典型的なミクロ構成
を示しているが、この境界付近には微細な空孔13が存
在する。これらの空孔は樹脂によつてそのほとんどが埋
められているが、すべて埋め込まれるのではなく、底部
の所が多少空孔のまま残されている。これによつてミク
ロ的なマツト効果が生じマクロ的なマツト効果との相乗
効果が得られ、記録材のつや防止に大きな効果を示す。
従つて溶射法でセラミツクス層又はサーメツト層が形成
されている定着用ローラは、記録材のつや発生防止に優
れている。
以下に本実施例の定着用ローラ,従来の鏡面ローラ,粗
面のマツトローラを第1図の定着装置に使用し、これを
複写装置に適用した結果を示し、本発明によつてもたら
される効果について説明する。
表1,表2において従来例の鏡面ローラは耐久性である
程度(20〜30万枚)良好であるが、定着性を良くす
るため大きな圧力を必要とし、紙面上にツヤやカールを
発生してしまう。又、従来例のマツトローラは耐久性に
乏しく、実用上多くの交換を要する反面、定着効果は鏡
面より良く、紙面上のコピー紙のツヤも少ない。
これらに対し、本発明では、耐久性が鏡面ローラの2〜
3倍も向上され、しかも軽圧力で十分な定着性を得、ツ
ヤの発生も少ないものとなつた。またトナーと剥離性の
ある樹脂層がローラ間の潤滑効果を有し、セラミツクス
層を設けたこととあいまつて定着用ローラの耐摩耗性が
向上した。さらに樹脂層がトナーの定着用ローラへのオ
フセツトを防止する効果を有することにより、コピー紙
の汚れ発生がなくなつた。また樹脂の剥離性によつてコ
ピー紙のローラ巻きつき等のトラブルも防止された。
以上、本発明の効果を複写機を例にとつて示したが、他
の画像記録装置及び印刷機等、本発明の定着用ローラが
適用されるすべての装置で、上記のような安定な定着性
能が長期に亘つて得られている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の定着用ローラを使用した定着装置の一
例の説明図,第2図は本発明の定着用ローラの一例を回
転軸を含む面で切断した断面図,第3図は第2図のA−
A′断面図,第4図は第2図の部分断面図,第5図はセ
ラミツクス層の形成方法が溶射方法である本発明の定着
用ローラの一例の部分断面図である。 1……定着ローラ,2……加圧ローラ, 3……上側板,4……下側板, 5……支持軸,6……ボルト, 7……バネ,8……ナツト, 9……樹脂層, 10……セラミツクス層又はサーメツト層, 11……アンダーコート層 12……ローラ基体,13……穴孔。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被定着材と接触する側に設けられた定着用
    ローラ及びこれに対面する加圧手段との間に記録材を通
    し、記録材上の被定着材を圧力によつて定着させる定着
    装置の圧力定着用ローラにおいて、前記定着用ローラ表
    面にセラミツクス層又はサーメツト層を有し、且つセラ
    ミツクス層又はサーメツト層が被定着材と剥離性のある
    樹脂でコーテイングされていることを特徴とする圧力定
    着用ローラ。
  2. 【請求項2】前記セラミツクス層又はサーメツト層が溶
    射法で形成されていることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項に記載の圧力定着用ローラ。
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