JPH0769650B2 - 定着装置 - Google Patents

定着装置

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JPH0769650B2
JPH0769650B2 JP62139917A JP13991787A JPH0769650B2 JP H0769650 B2 JPH0769650 B2 JP H0769650B2 JP 62139917 A JP62139917 A JP 62139917A JP 13991787 A JP13991787 A JP 13991787A JP H0769650 B2 JPH0769650 B2 JP H0769650B2
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pressure roller
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roller
surfactant
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康正 大塚
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/20Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
    • G03G15/2003Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
    • G03G15/2014Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
    • G03G15/206Structural details or chemical composition of the pressure elements and layers thereof

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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。
(従来の技術及び問題点) 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が挙げられ
る。
定着ローラは、例えばアルミニウム、鉄等の中空の芯金
9の上にPTFEやPFAあるいはシリコンゴム等の離型性の
良い材料の層が被覆形成されてある。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が備
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が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リーナや、像担持材の定着ローラ
への巻付きを防ぐための分離爪が設けられている。
一方、加圧ローラは、鉄やステンレス鋼等の芯金の上に
シリコンゴム等の離型性を有する弾性体層が被覆されて
いる。そして、加圧ローラは、バネ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下において挟持搬送さ
れて、上記未定着トナー像が加圧定着される。
しかしながら、上記従来装置では、通紙時に加圧ローラ
が摩擦帯電によって、例えば2kV以上に帯電してしま
い、そのために紙が加圧ローラに巻き付いてしまうとい
う問題があった。また、加圧ローラの電界によって、未
定着のトナーが飛び散りライン像を滲ませたり、トナー
が定着ローラ表面へ付着してオフセットが多くなるとい
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ブラシ
を当接させて接地除電を行なっていた。しかしこの方策
でも1〜2kV程度にしか電位が下がらず除電効果に限度
があり充分とは言えず、その改善が望まれていた。
(問題点を解決するための手段) 本発明は上述のご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の紙の巻付きや、ライン画像の
滲み、トナーのオフセット等の生じ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、 互いに圧接する一対の回転体を有し、この圧接部で未定
着トナー像を担持した記録材を挟持搬送し定着を行なう
定着装置において、 上記回転体対の少なくとも一方の表面層は記録材との摩
擦による表面電位が−1kV以下となる弗素系界面活性剤
を含有するシリコンゴム層であることにより構成され
る。
(実施例) 以下、添付図面にもとづいて本発明の実施例を説明す
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、1は定着ローラで、該定着ロ
ーラ1はアルミニウム、鉄、ステンレス鋼等の芯金1Aの
外表面にPFA,PTFE等の耐熱性及び離型性を有する樹脂層
1Bが形成されている。
上記定着ローラ1には、加圧ローラ3が図示せぬバネ等
によって圧せられて従動回転するようになっている。該
加圧ローラ3は、鉄、ステンレス等の芯金3Aの上にシリ
ンコンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性及び離型性を有する
弾性体層3Bが形成されている。この弾性体層3Bには、界
面活性剤3B′が分散して含有されている。
上記定着ローラ1の周辺には、定着ローラ1の温度を検
出するサーミスタ4、定着ローラ1から像担持材たる紙
葉体14を分離する分離爪5、定着ローラ1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1
と加圧ローラ3の間に導くための入口ガイド11等が設け
られている。一方、加圧ローラ3の芯金3Bには、接地の
ための導通用板バネ15が接触している。
本実施例装置は、以上のように構成されているが、各部
について種々の条件のもとに実験を行なったので、ここ
に具体的数値を示しつつ説明する。
[実験例1] 定着ローラ1として、直径25mm、肉厚0.8mmのアルミ芯
金パイプにPFAを25μmコーティングしたものを用い、
加圧ローラとしては直径10mmのステンレス鋼の芯金軸の
上にシリコンゴムを肉厚5mmで付けたものを用いた。こ
のシリコンゴムの硬度はJIS−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1
の表面が180℃位になるようにヒータ2を制御した。
従来例では、このままのシリコンゴムでは、第2図の破
線にて示されるごとく、加圧ローラの表面電位は紙との
摩擦で−2kV以上になる。そこで、本実験では、このシ
リコ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0.001wt%から0.3wt%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−1kV以下に低下することが確認された。
第2図に示した実線と破線は、本発明品と従来品とによ
ってそれぞれ1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、加圧ローラへの紙葉体の巻付きは発生しなく
なりかつ定着ローラ1に接触しているクリーナ6に溜ま
るトナー量は従来の場合に比して1/10以下になりオフセ
ットが減少したことが確認された。また、画像上でもラ
イン像の滲みは発生しなくなった。
なお、本発明で、好ましい界面活性剤として弗素系の界
面活性剤を挙げられる。その理由は、他の界面活性剤に
比べて耐熱性があることである。加圧ローラのゴム層の
表面温度は110℃以上になり通常の界面活性剤は分割し
てしまうが、弗素系界面活性剤であれば分解せず効果が
維持できる。
[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が他にパーフルオロ
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、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EFTOP−EF122B(商品名)等も効果があ
る。
また、シリコ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]では0.001wt%としたが、好まし
くは0.003wt%から0.3wt%の間の分散率が良く、より好
ましくは0.01wt%から0.1wt%が良い。
ここで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、本発明で
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
程その効果が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がある。したがって、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
を得るための濃度が決定される。
例えば、飽和レベルの1/2以上の効果でも充分な除電効
果があったと言えるが、そのためには最低0.003wt%程
度以上の界面活性剤の濃度があればよいことがわかる。
また0.01wt%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
がって、0.003wt%以上の濃度で界面活性剤を添加する
ことが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が阻害さ
れるのでこの方から添加量の上限が定まる。これから界
面活性剤の添加量としては0.3wt%以下が好ましくより
好ましくは0.1wt%以下が良いことが判明した。
なお、本実験例では加圧ローラのアースは芯金に板バネ
を当てているが、従来の場合と同じブラシ除電を行なっ
てもよい。また、ブラシあるいは板バネに加圧ローラの
摩擦帯電電位と逆極性のバイアス電圧を印加して除電効
果を上げてもよい。
[実験例3] 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
性剤を添加したが長期間の使用で界面活性剤がゴムから
抜けてしまうことがある。たとえば前述の[実験例1]
ではA4サイズ紙を10万枚以上プリントすると界面活性剤
がゴムから抜けてしまいオフセット防止効果や巻付け防
止効果を低下してしまう傾向があらわれた。
そこで、第1図で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善するような
良好な結果が得られた。
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/cm3のものを厚さ6mm、幅
10mm、全長220mmとして使用した。また、この中にジメ
チルシリコンオイル(信越シリコーン(株)製KF−96,1
0,000cs)を2g含浸させかつこのシリコンオイル中に0.0
6gのフッ素化アルキルエステルを添加してA4サイズ紙1
枚当り約0.5mgづつ定着ローラに塗布してやり4,000枚で
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
−1kV以下を維持でき、オフセット防止効果、紙の巻付
き防止効果を維持できるようになった。
この場合は、界面活性剤として弗素化アルキルエステル
を用いたが、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ばよい。
また、加圧ローラのシリコンゴム中に添加する弗素系の
界面活性剤とシリコ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であってもよい。
また、シリコンオイル中に添加する弗素系界面活性剤
は、前述の実験例と同じ理由で、下限は0.003wt%以上
が好ましくより好ましくは0.01wt%以上がよい。また上
限は弗素系界面活性剤の種類によってシリコンオイルへ
の添加量によってゲル化を生じるものがあり、これから
定められる。3wt%以下ならほとんどの弗素系界面活性
剤でシリコ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、少ない方がよい。効
果の面からみると1wt%でも充分な効果は得られるので
実用としては好ましくは0.003wt%から3wt%の間、より
好ましくは0.01wt%から1wt%の間がよいということに
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。この方が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、本実験例を含め前出の場合、加圧ローラのゴム層
が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ですむので低コストで所定性能を
得ることができる。
[実験例4] 以上の実験例では、定着ローラ1の温度が180℃位と高
温であるために弗素系の界面活性剤を使用した。しか
し、トナー自体の融点を低下させて定着ローラの温度を
140℃位で定着させるようにできるので、この場合に
は、加圧ローラ3の表面温度は90℃付近にしかならな
い。したがって加圧ローラに添加する界面活性剤の分解
温度は100℃以上であればよく、弗素系以外の耐熱性の
低い界面活性剤でも使用可能となる。
(発明の効果) 以上のように、本発明は互いに圧接する一対の回転体を
有し、この圧接部で未定着トナー像を担持した記録材を
挟持搬送し定着を行なう定着装置において、上記回転体
対の少なくとも一方の表面層は記録材との摩擦による表
面電位が−1kV以下となる弗素系界面活性剤を含有する
シリコンゴム層であることとしたので、弗素系界面活性
剤によって耐熱性を確保すると共に、シリコンゴム層に
よって弾性を損なうことがなく、その結果、加圧ローラ
の表面電位を下げるとともに、その電位の減衰を早める
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が得られる、
という効果を得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一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
る表面張力の低下を示す図である。 1,3……ローラ (1……定着ローラ、3……加圧ローラ) 2……加熱手段(ヒータ) 8……表面層(弾性体) 3B′……界面活性剤

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】互いに圧接する一対の回転体を有し、この
    圧接部で未定着トナー像を担持した記録材を挟持搬送し
    定着を行なう定着装置において、 上記回転体対の少なくとも一方の表面層は記録材との摩
    擦による表面電位が−1kV以下となる弗素系界面活性剤
    を含有するシリコンゴム層であることを特徴とする定着
    装置。
JP62139917A 1987-06-05 1987-06-05 定着装置 Expired - Lifetime JPH0769650B2 (ja)

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JP62139917A JPH0769650B2 (ja) 1987-06-05 1987-06-05 定着装置
US08/234,625 US5659869A (en) 1987-06-05 1994-04-28 Image fixing apparatus having pressure roller with fluorine surface active agent

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JPS63304283A JPS63304283A (ja) 1988-12-12
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