JPH09292785A - 定着用部材及び加熱定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱使用後、加圧状態で冷却すると発生する
ニップ部のシワ跡（ニップシワ）の発生のない定着部
材、並びに定着用部材のニップシワ発生に起因する画像
乱れのない信頼性の高い加熱定着装置を提供する。 【解決手段】 電子写真画像形成装置の定着用部材であ
って、少なくとも耐熱性基材、シリコーンゴム弾性体、
フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物からなる中間層及びフ
ッ素樹脂トナー離型層が順次積層されている定着用部材
において、該中間層が、ポリオール加硫系フッ素ゴムと
フッ素樹脂を８０：２０から２０：８０の重量比で混合
した混合物である定着用部材、並びに５ｍｍ以上のニッ
プ巾を必要とする加熱定着装置において、加熱定着部材
と加圧部材の少なくとも一方が上記定着用部材である加
熱定着装置

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複写機、ＬＢＰ等の
電子写真画像形成装置の定着用部材、及び加熱定着装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真画像形成装置の加熱定着装置に
用いられる加熱ローラ及び加圧ローラの定着用ローラと
しては、定着性、耐久性及びトナー担持体の搬送性の向
上、さらに、低実効硬度実現による定着画像の解明性の
改善を目的として、従来特開昭６１−１２８２７４号公
報、特公平３−１５１８７号公報に記載されている様に
芯金／シリコーンゴム弾性体／フッ素ゴムとフッ素樹脂
混合層／フッ素樹脂層からなる構成の定着用ローラが開
示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物層のフッ素
ゴムは、いずれもポリアミン加硫系である。フッ素ゴム
がポリアミン加硫系である上記構成のローラでは、「ニ
ップシワ」が発生する場合があるといった問題がある。

【０００４】ここで云う「ニップシワ」とは、定着部材
と加圧部材を加熱使用後、加圧状態で冷却放置すると、
使用時にシリコーンゴム弾性層の熱膨張に伴って伸ばさ
れた表層及び中間層が、冷却時のシリコーンゴム弾性層
の収縮に追従できず、その結果ニップ部でローラ軸方向
のシワとして跡が残る現象を云う。

【０００５】低速機用の加熱定着器では、一般にニップ
巾が２〜３ｍｍと小さく、ローラのニップ部での変形も
小さく、「ニップシワ」が発生しても軽微であり、ま
た、再加熱時にローラの膨張によって、シワは消滅し、
定着画像上の問題は発生しにくい。

【０００６】しかしながら、定着プロセスアップに伴な
う定着加熱時間確保のため、ニップ巾の増加が要求され
る定着器においては、定着画像上での問題が発生する。
つまり、ニップ巾が５ｍｍを超えるものについては、表
層、中間層、シリコーンゴム弾性層それぞれのニップ部
での変形量も大きく、「ニップシワ」が顕著に発生す
る。また、再加熱使用時にシワは回復されず、従ってベ
タ黒画像の場合「ニップシワ」部で周期的な画像乱れが
発生する。

【０００７】本出願に係る第１の発明の目的は、少なく
とも耐熱性基材、シリコーンゴム弾性体、フッ素ゴムと
フッ素樹脂の混合物からなる中間層及びフッ素樹脂トナ
ー離型層が順次積層されている定着用部材において、加
熱使用後、加圧状態で冷却放置すると発生するニップ部
のシワ跡（ニップシワ）の発生のない定着用部材を提供
することにある。

【０００８】本出願に係る第２の発明の目的は、５ｍｍ
以上のニップ巾を必要とする加熱定着装置において、定
着用部材のニップシワ発生に起因する画像乱れのない、
信頼性の高い加熱定着装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本出願に係る第１の発明は、電子写真画像形成装置
の定着用部材であって、少なくとも耐熱性基材、シリコ
ーンゴム弾性体、フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物から
なる中間層及びフッ素樹脂トナー離型層が順次積層され
ている定着用部材において、該中間層が、ポリオール加
硫系フッ素ゴムとフッ素樹脂を８０：２０から２０：８
０の重量比で混合した混合物であることを特徴とする。

【００１０】本出願に係る第２の発明は、電子写真画像
形成装置の加熱定着装置であって、担持体上のトナー像
と接する加熱定着部材と、この加熱定着部材との間に５
ｍｍ以上のニップを形成する様に圧接する加圧部材とを
有する加熱定着装置であって、加熱定着部材と加圧部材
の少なくとも一方が、少なくとも耐熱性基材、シリコー
ンゴム弾性体、フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物からな
る中間層及びフッ素樹脂トナー離型層が順次積層された
部材である加熱定着装置において、該中間層が、ポリオ
ール加硫系フッ素ゴムとフッ素樹脂を８０：２０から２
０：８０の重量比で混合した混合物であることを特徴と
する。

【００１１】

【発明の実施の形態】フッ素ゴムの加硫系には、ポリオ
ール加硫系、ポリアミン加硫系及びパーオキサイド加硫
系とあるが、パーオキサイド加硫系フッ素ゴムは塗料化
が困難であり、本発明の中間層を形成するのは作業上難
かしく適さない。

【００１２】ポリオール加硫系フッ素ゴムとポリアミン
加硫系フッ素ゴムは塗料化されたものが市販されてお
り、扱い易い。

【００１３】ポリオール加硫系フッ素ゴムはポリアミン
加硫系フッ素ゴムに比べ、永久圧縮歪特性が優れてお
り、これを中間層に用いると、ニップ部での大変形に対
しても復元力があり、ニップシワが生じにくい。

【００１４】中間層のフッ素樹脂は、フッ素樹脂トナー
離型層との接着に関与するものであり、その種類は特に
限定しないが、離型層のフッ素樹脂の融点と同等かそれ
以下のものが接着性に富んでいる。加工性、使用時の耐
熱性を考慮するとＦＥＰ（四フッ化エチレン−六フッ化
プロピレン共重合樹脂）が最適である。

【００１５】また、フッ素樹脂の混合割合は、少ない
と、中間層とトナー離型層の接着が不足し、混合割合が
多くなると、均一分散が困難となる上に、中間層のゴム
性が損なわれ、ニップ部の大変形に対する復元力に悪影
響を及ぼす。

【００１６】従って、ポリオール加硫系フッ素ゴムとフ
ッ素樹脂の重量混合比は、８０：２０〜２０：８０であ
ることが必要である。

【００１７】フッ素ゴムとしては、架橋反応によって弾
性を示すものであり、ビニリデンフルオロライド（ＶＤ
Ｆ）を主成分とするいわゆるビニリデンフルオロライド
系フッ素ゴムおよびテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）
とプロピレン（Ｐ）との交互共重合体をベースとしたプ
ロピレン／テトラフルオロエチレン系フッ素ゴムなどが
用いられる。

【００１８】フッ素樹脂としては、融点を持つ熱可塑性
フッ素樹脂である。融点はＤＳＣ（示差走査型熱量計）
で測定可能であるが、主なフッ素樹脂の融点は、 ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン） ３２７℃ ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキ
ルビニルエーテル共重合体） ３０２〜３１０℃ ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロ
ピレン共重合体） ２７０℃ ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン／エチレン共重合
体） ２６０℃

【００１９】中間層の厚みは５〜１００μｍが好まし
い。５μｍ未満では、トナー離型層との充分な接着性が
期待できず、１００μｍを超える場合は、ローラの実効
硬度が上り、適切でない。

【００２０】耐熱性基材は本発明の定着用部材の形状を
決めるものであり、鉄、ＳＵＳ、アルミ合金等の金属
製、あるいはポリイミド樹脂等の耐熱樹脂製のパイプ
状、棒状またはベルト状のものが挙げられる。

【００２１】パイプ状のものは中にハロゲンヒータ等熱
源を設けてローラ加熱方式の加熱定着ローラとして、棒
状のものは加圧ローラとして、また、ベルト状のものは
フィルム加熱方式の定着フィルムあるいはベルト定着方
式の定着ベルトに適している。

【００２２】シリコーンゴム弾性層のシリコーンゴムと
しては、ゴム硬度が５〜３０程度でフッ素樹脂によるト
ナー離型層を形成するための焼成に耐え得る耐熱性の高
いものでなければならない。加熱定着部材の場合、熱の
応答を高める必要があり、シリコーンゴムの熱伝導度は
０．６×１０^-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上が望まし
い。また、加熱定着部材、加圧部材いずれの場合も、シ
リコーンゴムのＣ−Ｓｅｔが２０％を超えるものは、ニ
ップ部の変形回復が充分でなく適さない。シリコーンゴ
ム弾性層の厚みは１００μｍ〜５ｍｍが適当である。

【００２３】シリコーンゴム層と、中間層の間には、公
知のプライマー処理により接着力を高めても良い。

【００２４】トナー離型層のフッ素樹脂は、ＰＴＦＥ
（四フッ化エチレン樹脂）、ＰＦＡ（四フッ化エチレン
−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合樹脂）、Ｆ
ＥＰ及びこれらの混合物が挙げられる。また厚みは使用
時の摩耗、実効硬度の上昇を考慮して５〜５０μｍが良
い。

【００２５】

【実施例】

〔実施例１−１〕本発明のローラ加熱方式の加熱定着装
置に用いる、加熱定着ローラの実施例を説明する。図１
に概略断面図を示した。

【００２６】アルミ製パイプ状芯金１１に、厚み２ｍｍ
のシリコーンゴム層１２を一般的な方法で成形固着し、
外径４０ｍｍのシリコーンゴムローラを得た。

【００２７】用いたシリコーンゴムは、硬度２５°、熱
伝導度１．５×１０^-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃であ
り、Ｃ−Ｓｅｔは１０％であった。中間層１３は次の様
にして積層した。

【００２８】フッ素樹脂とポリオール加硫系フッ素ゴム
を混合した混合物塗料をスプレー塗布により、予めプラ
イマー処理を行なった上記シリコーンゴム層に均一に成
膜し、風乾後、２００℃の温風循環炉で３０分加熱硬化
させた。膜厚は２５μｍである。この時のフッ素樹脂と
ポリオール加硫系フッ素ゴムを混合した混合物塗料は、
次の様にして調合しておいた。

【００２９】まず、ＦＥＰ微粉末（ＦＥＰパウダーコー
ティング５３２−８０００：デュポン社製）を、酢酸ブ
チルに重量比で１：１の割合でボールミルを用い充分に
混合分散させ、ＦＥＰ分散酢酸ブチル液を調合した。

【００３０】この調合液をポリオール加硫系フッ素ゴム
塗料（ダイエルＤＰＡ−３８２：ダイキン工業社製）に
加え、混合撹拌し、フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物よ
りなる塗料を調合した。この時、フッ素ゴムとフッ素樹
脂は重量比で４５：５５となる様に配合している。

【００３１】次に、ＦＥＰ分散塗料（ネオフロンＦＥＰ
ディスパージョンＮＤ１：ダイキン工業社製）をスプレ
ーで塗布し、風乾後、３１０℃の温風循環炉で３０分間
焼成を行ないトナー離型層１４を積層した。ＦＥＰ層の
膜厚は２０μｍである。

【００３２】〔実施例１−２〕本発明の加熱定着装置に
用いる加圧ローラの実施例について説明する。図２に概
略断面図を示した。

【００３３】鉄製棒状芯金２１に厚み１ｍｍのシリコー
ンゴム層２２を一般的な方法で成形・固着し、外径４０
ｍｍのシリコーンゴムローラを得た。

【００３４】用いたシリコーンゴムは硬度２５°、熱伝
導度０．６×１０^-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃であり、
Ｃ−Ｓｅｔは６％であった。

【００３５】次に、〔実施例１−１〕と同様の手順にお
いて、フッ素樹脂とフッ素ゴムの混合物を厚み３０μｍ
で形成し中間層２３を積層した。ただし、フッ素ゴムと
フッ素樹脂は、重量比で５５：４５となる様に調合した
ものを用いた。

【００３６】さらに、〔実施例１−１〕と同様にして、
膜厚１５μｍのトナー離型層２４であるＦＥＰ膜を積層
した。

【００３７】〔実施例１−３〕本発明のローラ加熱方式
の加熱定着装置について説明する。

【００３８】図３に概略断面図を示す。

【００３９】定着用部材として加熱定着ローラ３１と加
圧ローラ３２とを有しており、上記加熱定着ローラ３１
の表面にはクリーニング手段３３が配設されている。

【００４０】上記加熱定着ローラ３１には〔実施例１−
１〕の加熱定着ローラ、加圧ローラには〔実施例１−
２〕の加圧ローラが用いられている。

【００４１】加熱定着ローラ３１の芯金内には発熱体と
して、ハロゲンヒータ３４が配置され、加熱定着ローラ
３１の温度をこれに当接したサーミスタ３５で検知して
ハロゲンヒータ３４をオンオフ制御し、加熱定着ローラ
３１の温度を一定に維持する様になっている。

【００４２】また、上記加熱定着ローラ３１と加圧ロー
ラ３２は、駆動装置（図示せず）によって矢印ｂ方向に
回転駆動され、搬送装置（図示せず）によって矢印ａ方
向に搬送される紙、フィルム等の記録材Ｐを両ローラで
挟圧しながらニップ部Ｎを通加させ、その結果上記記録
材Ｐ上の未定着トナー像Ｔは両ローラの熱と圧力によっ
て上記記録材Ｐ上に定着される。

【００４３】クリーニング手段３３は、離型剤として１
万ｃｓのシリコーンオイルが含浸された不織布が、加熱
定着ローラ周面に常時当接され、不織布を順次巻き上げ
ることにより、加熱定着ローラ周面に付着したトナー残
査を除去し、また、離型剤を適当に供給する。

【００４４】該ローラ加熱方式の加熱定着装置の定着条
件を下記に設定し、定着試験を行なった。

【００４５】 プロセススピード：１１２ｍｍ／ｓｅｃ ローラ間荷重 ：６０ｋｇｆ 定着温度 ：１８０℃ この時、ニップ巾は６．５ｍｍであった。

【００４６】所定のパターンの未定着画像ののったＡ４
サイズ紙を１０００枚連続通紙後、装置を充分に放置冷
却し、再びベタ黒画像の加熱定着を行なったが、ローラ
のニップシワに起因する画像乱れは生じなかった。

【００４７】〔比較例１〕一方、中間層にポリアミン加
硫系フッ素ゴム〔ダイエルＧＬＳ２１３：ダイキン工業
社製〕を用いて、〔実施例１−１〕、〔実施例１−２〕
と同様にして作成した加熱定着ローラ、加圧ローラを上
記加熱定着装置に組み込み、同様のテストを行なった
が、ベタ黒定着画像に、ニップシワに起因する周期的な
跡が認められた。

【００４８】さらに、温調したまま１０分間の空回転を
行ない、ローラを充分に加熱したが、ニップシワは完全
に消失せず、ベタ黒定着画像の乱れは残った。

【００４９】〔実施例２−１〕次に、本発明のベルト定
着方式の加熱定着装置に用いる定着ベルトの実施例を説
明する。図４に概略断面図を示した。

【００５０】外径４０ｍｍ、厚み５０μｍのＮｉ電鋳製
のベルト４１に厚み１ｍｍになる様にシリコーンゴム層
４２を固着・積層した。

【００５１】用いたシリコーンゴムは硬度１４°、熱伝
導度１．０×１０^-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃でありＣ
−Ｓｅｔは８％であった。

【００５２】次に、〔実施例１−１〕と同様の手順にお
いてフッ素樹脂とフッ素ゴムの混合物を厚み１５μｍで
中間層４３を形成した。ただし、フッ素ゴムとフッ素樹
脂の重量比は４０：６０となる様に調合したものを用い
た。

【００５３】さらに、〔実施例１−１〕と同様にして、
離型層４４として膜厚１０μｍのＦＥＰ層を積層した。

【００５４】〔実施例２−２〕本発明のベルト定着方式
の加熱定着装置について説明する。

【００５５】図５に概略断面図を示す。

【００５６】定着用部材として定着ベルト５１、加圧ロ
ーラ５２とを有している。５３は支持体５４に固定支持
された加熱体（セラミックヒータ）であり、この加熱体
５３に定着ベルト５１を加圧ローラ５２で圧接密着させ
て、加熱・摺動搬送させる。加圧ローラ５２は駆動装置
（図示せず）によって矢印ｂ方向に回転される。定着ベ
ルト５１を挟んで加熱体５３と加圧ローラ５２とで形成
されるニップ部Ｎの定着ベルト５１と加圧ローラ５２と
の間に未定着トナーＴののった記録材Ｐを搬送装置（図
示せず）によって矢印ａ方向から導入して熱と圧力によ
って定着させる。ニップ部Ｎを通った記録材Ｐは定着ベ
ルト５１の面から分離されて搬送される。

【００５７】定着ベルト５１の表面温度制御は、加熱体
５３に具備されたサーミスタ等の検温素子（図示せず）
により、加熱体５３の検知温度が一定になる様に、通電
が制御されることにより行なう。

【００５８】上記定着ベルト５１には〔実施例２−１〕
の定着ベルト、加圧ローラには外径が３０ｍｍ、シリコ
ーンゴム層の厚みが３ｍｍであること以外全く〔実施例
１−２〕と同様のローラを用いた。

【００５９】該ベルト定着方式の加熱定着装置の定着条
件を下記の様に設定し、定着試験を行なった。

【００６０】 プロセススピード ：１１７ｍｍ／ｓｅｃ ヒーター押し付け圧：４０ｋｇｆ 定着温度 ：１９０℃ この時、ニップ巾は７．０ｍｍであった。

【００６１】所定のパターンの未定着画像ののったＡ４
サイズ紙を１０００枚連続通紙後、装置を充分に冷却放
置し、再びベタ黒画像の加熱定着を行なったが、定着ベ
ルト、加圧ローラのニップシワに起因する画像乱れは生
じなかった。

【００６２】〔比較例２〕一方、中間層にポリアミン加
硫系フッ素ゴム〔ダイエルＧＬＳ２１３：ダイキン工
業〕を用いて〔実施例２−１〕と同様にして作成した定
着ベルト、及び、中間層にポリアミン加硫系フッ素ゴム
〔ダイエルＧＬＳ２１３：ダイキン工業〕を用い、外径
３０ｍｍ、シリコーンゴム層３ｍｍであること以外〔実
施例１−２〕と同様にして作成した加圧ローラを上記加
熱定着装置に組み込み、同様のテストを行なったが、ベ
タ黒定着画像にニップシワに起因する周期的な跡が認め
られた。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る第１
の発明によれば、電子写真画像形成装置の定着用部材で
あって、少なくとも耐熱性基材、シリコーンゴム弾性
体、フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物からなる中間層及
びフッ素樹脂トナー離型層が順次積層されている定着用
部材において、該中間層が、ポリオール加硫系フッ素ゴ
ムとフッ素樹脂を８０：２０から２０：８０の重量比で
混合した混合物であるため、加熱使用後、加圧状態で冷
却すると発生するニップ部のシワ跡（ニップシワ）の発
生のない定着部材が提供できる。

【００６４】また本出願に係る第２の発明によれば、５
ｍｍ以上のニップ巾を必要とする加熱定着装置におい
て、加熱定着部材と加圧部材の少なくとも一方が本出願
の第１の発明の定着部材であるため、定着用部材のニッ
プシワ発生に起因する画像乱れのない信頼性の高い加熱
定着装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本出願に係る第１の発明の実施例の加熱定着ロ
ーラの概略断面図

【図２】本出願に係る第１の発明の実施例の加圧ローラ
の概略断面図

【図３】本出願に係る第２の発明の実施例の加熱定着装
置の概略断面図

【図４】本出願に係る第１の発明の別の実施例の定着ベ
ルトの概略断面図

【図５】本出願に係る第２の発明の別の実施例の加熱定
着装置の概略断面図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川元 英雄 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子写真画像形成装置の定着用部材であ
   って、少なくとも耐熱性基材、シリコーンゴム弾性体、
   フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物からなる中間層及びフ
   ッ素樹脂トナー離型層が順次積層されている定着用部材
   において、 該中間層が、ポリオール加硫系フッ素ゴムとフッ素樹脂
   を８０：２０から２０：８０の重量比で混合した混合物
   であることを特徴とする定着用部材。
2. 【請求項２】 電子写真画像形成装置の加熱定着装置で
   あって、 担持体上のトナー像と接する加熱定着部材と、この加熱
   定着部材との間に５ｍｍ以上のニップを形成する様に圧
   接する加圧部材とを有する加熱定着装置であって、 加熱定着部材と加圧部材の少なくとも一方が、少なくと
   も耐熱性基材、シリコーンゴム弾性体、フッ素ゴムとフ
   ッ素樹脂の混合物からなる中間層及びフッ素樹脂トナー
   離型層が順次積層された部材である加熱定着装置におい
   て、 該中間層が、ポリオール加硫系フッ素ゴムとフッ素樹脂
   を８０：２０から２０：８０の重量比で混合した混合物
   であることを特徴とする加熱定着装置。