JPH11143277A

JPH11143277A - カラー定着装置

Info

Publication number: JPH11143277A
Application number: JP32063197A
Authority: JP
Inventors: Motoi Kato; 基加藤; Kazuhiro Funatani; 和弘船谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 1999-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】シリコーンゴム層を有する単純な構造の定着
ローラを使用するにもかかわらず、定着ローラ表面にシ
リコーンオイルを塗布した場合に、シリコーンゴム層が
シリコーンオイルによって膨潤して径変化を起こし、ロ
ーラ表面の弾性が安定して維持されなかったり、ゴム層
の剥れを生じたりすることのないトナーのオフセット現
象を有効に防止し得る経済的なカラー定着装置の提供。【解決手段】表面にシリコーンゴムからなる弾性層を
有する定着ローラと、該ローラに圧接された表面に弾性
層を有する加圧ローラと、定着ローラ表面にシリコーン
オイルを塗布するためのオイル塗布手段とを備えたカラ
ー定着装置において、シリコーンオイルの主成分が、単
一分子量体より成り、且つ分子量分布の分散度が１．４
以下のジメチルシリコーンオイルであるカラー定着装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真方式を利用
したカラー画像形成装置に使用されるカラー定着装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より電子写真方式を利用したカラー
複写機の製品化が活発に行われ、近年では、レーザービ
ーム方式のカラープリンターへの応用もなされ始めてお
り、市場にもいくつかの機種が出回ってきている。ホス
トであるコンピュータ側のＣＰＵ性能の向上、記憶容量
の増大、或いは電子カメラの登場等により、現在では、
パーソナルユースにおいてさえも、画像処理、カラーＤ
ＴＰを日常的に行うようになってきている。このため、
インクジェット方式の低価格のプリンターがかなり普及
するようになってきている。しかし、扱いが可能な画像
データ量が次第に増加してくるにつれて、ユーザのニー
ズとしては、更に、より高画質で低価格のカラープリン
ターの出現が求められている。これに対し、モノクロプ
リンターにおいては、レーザービームプリンターが、低
価格化の実現、高解像度及び高信頼性の安定した画像形
成を達成しており、更に、ビジネスユースにおいては、
このようなレーザービームプリンターがほぼ定番となっ
ていることからも、レーザービーム方式のモノクロプリ
ンターと同様の方式でカラー画像を得ることへの要求が
高い。しかし、現在のところは、レーザービームプリン
ター方式でカラー化を図ると、装置全体が複雑、大型化
することという問題があり、普及率を高めるためには、
より一層の小型化及び低価格化が必要である。更に、パ
ーソナルユースに対応するためには、より一層の安全性
への配慮や信頼性の向上が必要とされてくる。

【０００３】一方、上記したようなプリンターで使用す
るカラートナーの場合には、混色性やＯＨＴ（ＯＨＰ用
透明シート）の透過性を高めるために、モノクロトナー
の場合と比べて、低融点、低溶融粘度を有する非磁性ト
ナーが用いられている。このため、カラートナーを定着
する場合には、トナーが定着ローラ表面に融着する所謂
オフセット現象を生じ易くなるので、これを防止するた
め、離型剤として耐熱性のシリコーンオイルを定着ロー
ラ表面に塗布する方式が一般に採用されている。

【０００４】そして、この場合の定着ローラの表層材料
には、低温硬化型シリコーンゴム（以下、ＬＴＶと略
す）、室温硬化型シリコーンゴム（以下、ＲＴＶと略
す）等の耐熱性を有する離型性の高いシリコーンゴムが
使用されている。又、このような材料で形成される定着
ローラの表層は、多色重ねの画像に対する追従性と定着
性そのものの向上を図るため、適度の弾性を備えている
ことも要求される。一方、上記したような定着ローラに
当接して設けられ、定着ローラと共動して未定着トナー
画像の定着を行なうための加圧ローラの表層材料には、
これ迄は、シリコーンゴムよりも離型性の劣るフッ素ゴ
ム等が用いられていたが、今後は、特に、カラーＤＴＰ
のための両面カラー装置においては、定着ローラと同様
の表層材料を用いたローラ構成となっていくものと思わ
れる。何故なら、フッ素系の材料はシリコーンオイルと
の親和性が低いため、ローラに対して均一にオイルの離
型効果を発揮させることが困難であるからである。これ
に対し、シリコーンゴムを使用すれば、シリコーンゴム
はシリコーンオイルと同種のシリコン系材料であるた
め、両者の親和性は高く、ゴム表面だけでなくシリコー
ンゴム内部へオイルが浸透し、これが関与して高い離型
性がもたらされる。

【０００５】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、こ
の反面、シリコーンゴム中へのオイルの浸透によって、
定着ローラの表面層であるゴム層が膨潤してローラ径の
変化を起こし、ローラの表面の安定した弾性を維持する
ことができなくなるばかりか、ゴム層とローラ芯金との
接着剤であるプライマーの接着性を低下させてしまい、
ゴム層の剥がれを生じさせる場合がある。これに対し、
従来、一部の複写機では、ローラ芯金とゴム層との中間
層としてフッ素ゴム製のオイルバリアー層を設けた３層
構造を有する定着ローラを用いることによって、安定し
た弾性に必要なゴム厚を確保しつつ、ローラ径変化とゴ
ム剥がれの問題を防止することが行なわれている。しか
し、これは、元来、定着装置において最もコスト比率の
高い定着ローラ及び加圧ローラの構成を更に複雑化する
ため、コストアップに繋がる。これに対し、汎用のカラ
ープリンターとするためには、より低価格化が要求され
るので、より簡単な、２層或いは単層構造で、優れた機
能を有する定着ローラの構成が求められる。従って、本
発明の目的は、少なくともシリコーンゴム層を有する２
層或いは単層の単純な構造の定着ローラを使用している
にもかかわらず、定着ローラ表面にシリコーンオイルを
塗布した場合に、定着ローラのシリコーンゴム層がシリ
コーンオイルによって膨潤して径変化を起こし、安定し
たローラ表面の弾性が維持されなかったり、ゴム層の剥
れが発生したりすることがなく、トナーのオフセット現
象を有効に防止し得る経済的なカラー定着装置を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、下記の本
発明によって達成される。即ち、本発明は、内部に熱源
が配置された表面に少なくともシリコーンゴムからなる
弾性層を有する定着ローラと、該定着ローラに圧接され
た表面に弾性層を有する加圧ローラと、上記定着ローラ
表面にシリコーンオイルを塗布するためのオイル塗布手
段とを備えたカラー定着装置において、シリコーンオイ
ルの主成分が、単一分子量体より成り、且つ分子量分布
の分散度が１．４以下のジメチルシリコーンオイルであ
ることを特徴とするカラー定着装置である。

【０００７】本発明者らは、上記した従来技術の課題を
解決すべく鋭意検討の結果、表面に少なくともシリコー
ンゴムからなる弾性層を有する定着ローラ表面に、トナ
ーが定着ローラ表面に融着する所謂オフセット現象を防
止するためにシリコーンオイルを塗布した場合にも、ほ
ぼ単一の分子量を有するジメチルシリコーンオイルであ
って、分子量分布の分散を最小化した特定のオイルを用
いれば、定着ローラのシリコーンゴム層がシリコーンオ
イルによって膨潤して径変化を起こしたり、ゴム層の剥
れが発生したりすることがないことを知見して本発明に
至った。又、本発明に最適に用いられる、分子量分布の
分散を分散度が１．４以下に最小化された、ほぼ単一の
分子量を有する単一分子量体のジメチルシリコーンオイ
ルは、後述するように、単一の分子量に揃えた原料を用
いることによって容易に得られることもわかった。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、好ましい実施の形態を挙
げて、本発明を更に詳細に説明する。先ず、本発明のカ
ラー定着装置の一例の構成について、図１を参照しなが
ら説明する。図１において、１は定着ローラであり、該
定着ローラ１には加圧ローラ２が圧接しており、定着ロ
ーラ１との間にニップ部を形成しつつ従動回転を行うよ
うになっている。定着ローラ１は、中空筒体の形状をし
ており、図１に示したように、その中空空間にはハロゲ
ンヒータ３が内蔵されている。そして、該ハロゲンヒー
タ３によって定着に必要な熱供給がなされる。図１に示
した例では、加圧ローラ２も中空筒体の形状をしてお
り、内蔵されているハロゲンヒータ３’により加熱され
る。これらのローラの温度制御は、定着ローラ１及び加
圧ローラ２の非通紙領域に、温度検知素子としてのサー
ミスタ４、及びサーミスタ４’を夫々接触配置してお
き、これらのサーミスタ４及び４’の検知温度に伴う抵
抗値変化によりローラの表面温度を検知し、制御装置
（不図示）により、このローラ表面温度が所定値となる
ようにハロゲンヒータ３及び３’のオン・オフ制御する
ことによって行う。図１に示したように、上記定着ロー
ラ１の表面にはオイル塗布ローラ１２が接触配設されて
おり、このオイル塗布ローラ１２を、定着ローラ１の表
面に接触させながら回転させることによって、定着ロー
ラ１の表面へのオイル塗布がなされる。この際、定着時
にはオイルを塗布させるために両者を接触させ、非定着
時にはオイルだれを防止するために両者を離しておく構
成とすることが好ましい。

【０００９】以上のような構成の定着装置において、未
定着トナー画像が乗った不図示の被転写材は、ガイド８
により案内されて、図の右方より定着ローラ１と加圧ロ
ーラ２との間のニップ部に進入する。そして、ここで、
均一オイル層が形成されている定着ローラ１の表面で加
圧及び加熱を受け、トナーが溶融固着して未定着トナー
画像が定着された後、ガイド８’に案内されて排紙され
る。この際、定着操作を行った定着ローラ１の表面は、
図１に示したように、回転中に再びクリーニングウェブ
７で摺擦され、オフセットトナーの除去が行われると同
時にオイル塗布がなされるとともに、一方で過剰なオイ
ルは剥ぎ取られる。図１中の９は、未定着トナー画像が
定着された後の被記録材を加圧ローラ２から分離するた
めの分離爪である。

【００１０】定着ローラ１の構成は、カラー画像の単色
〜４色の多重トナーの厚み（数〜数十μｍ）に充分に追
従させるために、少なくとも弾性層を有するものである
ことを要する。例えば、アルミニウム等の芯軸に少なく
とも弾性層を数十μｍ以上の厚みで設けることが好まし
い。この際、定着ローラ１の弾性層の弾性が小さいと、
トナー画像エッジ部若しくは凹部において、ローラ表面
の形状がこれらの部分に追従できずに加圧不良が生じ
て、解像低下をもたらす。本発明の定着装置において
は、定着ローラ１の表面に設ける弾性層をシリコーンゴ
ムで形成する。この際に使用するシリコーンゴムとして
は、具体的には、メチル系、メチルビニル系の液体シリ
コーンゴムのＲＴＶ或いはＬＴＶタイプのものが、適宜
な弾性を備えているので好適である。本発明において
は、特に、ＲＴＶが、シリコーンオイルとの親和性が高
く、オイルが均一に塗布され易いので好ましい。この
際、弾性層の表層部分を上記のＲＴＶやＬＴＶを用いて
形成し、その下層に熱に強い高温硬化型シリコーンゴム
（以下、ＨＴＶと略す）層を設け、表層裏面の熱劣化や
ハガレを防止する多層構成としてもよい。尚、本発明に
おいては、他にメチルフェニル系シリコーンゴムを用い
てもよい。

【００１１】本発明のカラー定着装置で使用する加圧ロ
ーラ２としては、弾性層を有するものであればよいが、
加圧ローラの構成は、上記した定着ローラ１に比べ弾性
が小さくてもよいので、その構成を単純化することが可
能である。例えば、アルミニウム芯軸にＨＴＶ、フッ素
ゴム等の層を設けるのみのものでもよく、又、その表面
にペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）或いは
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹
脂をコート等してオイル膨潤阻止をしてもよい。又、先
に述べたように、加圧ローラ２の弾性層の形成材料とし
てＲＴＶを用いてもよい。勿論、加圧ローラ２として、
上記した定着ローラ１と略同一構成のものを用いてもよ
い。尚、加圧ローラの弾性層の形成材料としても、メチ
ルフェニル系シリコーンゴムを用いてもよい。

【００１２】本発明において、上記した定着ローラの表
面にオイルを供給するための供給部としては、図１に示
したように、交換可能なオイル容器であるところのオイ
ルタンク１８が、ジョイント１７及び１７’を介して、
シリコーン樹脂等のチューブでオイルポンプ１６に接続
されているような構成のものを使用すればよい。オイル
タンク１８の構成は、この例では、剛性ケース内にアル
ミパックに入ったオイルを用いている。ジョイント１７
及び１７’の構成は、ゴムシール、バネ等の組み合わせ
により成っており、オイルタンク１８の脱離時における
双方よりのオイルシールがなされるように構成されてい
ることが好ましい。オイルポンプ１６は、オイルタンク
１８内のオイルを、塗布部のオイル補給ノズル１３に送
る役目を有する。一方、塗布部で余ったオイルは、オイ
ルケース１５に集められ、一旦オイルタンク１８内に回
収されて再利用される。

【００１３】上記のような構成でオイル塗布を行なう際
に用いるのに好ましいポンプの種類としては、電磁ポン
プを用いてパルス信号でオイルの量制御を行う方式のも
のを使用することが好ましい。ギアポンプを用いること
も安価であるので好ましい。又、ポンプに逆流防止弁を
備えたものを使用することが好ましい。オイル供給部に
関しては、図１に示したように、完全閉鎖系であるの
で、オイル漏れの心配がなく、装置本体側に設けること
も定着ユニット側に設けることも可能である。

【００１４】又、定着ローラへのオイルの塗布に関して
は、オイル補給ノズル１３より送られたオイルは、オイ
ル塗布ローラ１２に密接或いは極近接されている補給さ
れたオイルを微少量保持するためのオイルため板１４に
より、シリコーンゴムを表層に有するオイル塗布ローラ
１２にオイル補給がなされる。この補給されたオイル
は、短期間、オイル塗布ローラ１２とオイルため板１４
との間に保持され、オイル塗布ローラ１２の回転に伴っ
てオイル塗布ブレード１１によりオイルの量の規制を受
けつつ、オイル塗布ローラ１２上に均一に薄層塗布され
る。この際、余剰分のオイルは、オイルため板１４より
落下し、オイルケース１５の底面を伝わってオイルポン
プ１６’により再び回収される。このため、オイルケー
ス１５内には常に極少量のオイルが存在するだけであ
り、本発明のカラー定着装置を本体の画像形成装置と分
離する際にユニット自体の傾斜、転倒が起こっても、外
部へのオイル漏れは殆ど生じることがない。従って、本
発明のカラー定着装置を本体に装着する際に、本体移動
によって起こる傾斜に対してもオイル漏れのないのは無
論である。本発明においては、オイル塗布ローラ１２と
して、例えば、アルミニウム芯金上に、ジメチルシリコ
ーンゴムのＬＴＶタイプの材料や、メチルフェニル系シ
リコーンゴム材料等によって形成したトナーに対して離
型性のよい弾性層を設けたものを用いればよい。又、塗
布ブレード１１としては、ジンコート鋼板にフッ素ゴム
を一体化成型したもの等を用いればよい。

【００１５】上記したような構成のオイル塗布ローラ１
２によって定着ローラ１上に塗布されたオイルは、通紙
に伴い、用紙に吸収或いは付着して機外に出ていくが、
定着ローラ１の非通紙部分或いは前・後回転時に塗付さ
れたオイルは、定着ローラ１に圧接している加圧ローラ
２に付着転移される。この加圧ローラに転移したオイル
は、図１に示したように、クリーニングブレード５によ
って、紙粉、トナーと共に加圧ローラ２上より掻き取ら
れ、クリーニングブレード５の下に滴下し、廃オイル回
収容器であるとことろのオイルパン６内のオイル吸収体
１０により速やかに吸収処理される。このため、前述し
た定着装置ユニットを傾斜させる場合や、転倒してしま
った場合にオイル漏れを生じる恐れはない。

【００１６】ここで、クリーニングブレード５の材質と
しては、フッ素ゴム等の離型性、摺動耐久性に優れたも
のを使用することが好ましい。オイル吸収体１０の材質
は、主として天然若しくは人工の繊維体や多孔質体等、
毛管現象によってオイルを良好に吸収し得るものを用い
るのがよい。

【００１７】本発明のカラー定着装置は、定着ローラ１
２の表面にオイルを塗布するためのオイル塗布手段とし
て上記したような構成を有するが、この際、定着ローラ
１２の表面に塗布するオイルとしてシリコーンオイルを
用い、該シリコーンオイルの主成分が、単一分子量体よ
り成り、且つ分子量分布の分散度が１．４以下であるジ
メチルシリコーンオイルを用いることを特徴とする。以
下、本発明で使用する特定のジメチルシリコーンオイル
について説明する。ジメチルシリコーンオイルとは、ジ
メチルポリシロキサン構造を有するシリコーンオイルで
あって、無機質のシロキサン結合と有機質のメチル基よ
り成っており、下記に示す分子構造を有する。

【００１８】メチル基をＭとして表して以下説明する。ジメチルシリ
コーンオイルの通常の製法としては、Ｍ₃ＳｉＣｌ及び
Ｍ₂ＳｉＣｌ₂の２種類のクロロシランを用い、これらを
混合して、同時に加水分解することによって作製されて
いる。上記のような方法で通常合成されるジメチルシリ
コーンオイルは、夫々の構造単位を種々に含んだ様々な
分子量を持った鎖状及び環状のオルガノポリシロキサン
の混合体であり、オイル中に低重合度の沸点の低いもの
が含まれてくる。このため、揮発分の少ないシリコーン
オイルを要する場合には、真空或いは低圧下にて加圧処
理により揮発成分を除去することも行われているが、完
全にオリゴマーを除去することは困難である。

【００１９】これに対し、本発明者らが鋭意研究した結
果、ジメチルシリコーンオイル中に含まれる低重合度の
沸点の低いものは、後述するように、シリコーンゴムに
対する膨潤性が大きく、定着ローラのシリコーンゴム層
がシリコーンオイルによって膨潤して径変化を起こした
り、ゴム層の剥れが発生したりする原因となっているこ
とがわかった。そこで、本発明においては、先に述べた
ように、低重合度の沸点の低いものを含まない特定の単
一分子量体のジメチルシリコーンオイルを使用すること
によって、上記の問題を解決を図る。

【００２０】本発明で使用する特定の単一分子量体のジ
メチルシリコーンオイルは、例えば、下記のようにして
得られる。Ｍ₃ＳｉＣｌ及びＭ₂ＳｉＣｌ₂の２種類のク
ロロシランを各々単独に加水分解すると、Ｒ₃ＳｉＣｌ
は容易にＲ₃ＳｉＯＨとなり、Ｒ₂ＳｉＣｌ₂は、加水分
解条件を適当に選べば、下記のような鎖状のポリマーが
得られる。

【００２１】次に、両者を適当な比率で縮合すれば、所望する特定の
単一分子量体のジメチルシリコーンオイルが容易に得ら
れる。この場合に、Ｒ₃ＳｉＯＨと上記の鎖状のポリマ
ーとの配合モル比を適宜に調整すれば、得られるシリコ
ーンオイルの粘度を調整することができる。又、上記の
鎖状のポリマーのｎの値により分子長が決まる。

【００２２】更に検討した結果、上記した方法によって
ジメチルシリコーンオイルを製造する場合に、ｎ＝５０
〜３００の範囲内で単一に揃えた上記の鎖状のポリマー
を原材料として用いれば、低重合度のものを含まないほ
ぼ単一分子量体といえるジメチルシリコーンオイルが得
られ、これを定着ローラの表面に塗布するオイルとして
用いると、少なくともシリコーンゴム層を有する２層或
いは単層構造のより単純な構造の定着ローラを使用した
場合にも、定着ローラのシリコーンゴム層がシリコーン
オイルによって膨潤して径変化を起こし、定着ローラ表
面の弾性が安定して維持されなかったり、ゴム層の剥れ
を生じたりすることがなくなることを知見して本発明に
至った。

【００２３】本発明において、シリコーンオイルの分子
量分布測定は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフ
ィー（ＧＰＣ）法により、シリコーンオイルのカラム中
での浸透時間の差からジメチルポリシロキサンの各分子
量の分離・展開を行った。ＧＰＣ法によれば、定常相の
単体に、測定する高分子の大きさと同程度の網目（カラ
ム）をもつように架橋した不活性重合粒子を用いるの
で、オイルの分子量のばらつきを簡易に測定することが
できる。オイル分子の流出時間に対する示差屈折計の出
力分布が得られることから、実際の分子量分布は、既知
の分子量の標準試料を用いた場合と比較して知ることが
できる。重合度の異なる混合体を測定した場合は、重合
体分子種がゲルのカラム中に拡散し得る深さによって分
別される。即ち、カラム中を流れるとき、高分子量の分
子はゲル中に浸透しにくいので早く溶離・流出され、逆
に小さい分子は浸透し易いので遅く流出してくる。展開
溶媒としてはＴＨＦもしくはトルエンを用いる。

【００２４】図２に、通常の方法で得られたジメチルシ
リコーンオイル（３００ｃｓ、２５℃）と、本発明で使
用する先に述べた方法によって得られる単一分子量体の
ジメチルシリコーンオイル（３２０ｃｓ、２５℃）とを
比較したＧＰＣチャートを示す。横軸は流出時間、縦軸
はＧＰＣ出力である。わかり易くするために、両者の最
大ピーク値を１００％として標準化し、同一チャート上
に重ねて表している。チャートの見方としては、前述し
たように、流出時間が小さいほど測定試料の分子量は大
きく、逆に流出時間が大きいほど分子量は小さくなる。
図２に示したように、通常のジメチルシリコーンオイル
の分子量分布ピークは、分子量Ｍ＝１４，４００、重合
度は１９５に相当し、全体がブロードなプロフィールと
なっており、分子量の分散度は１．７８である。本発明
で使用する単一分子量体のジメチルシリコーンオイルは
Ｍ＝１４，８００、重合度２００であり、非常にシャー
プなプロフィールを示しており、分散度は１．０７と求
められる。この分散の小ささが単一分子量体のジメチル
シリコーンオイルの特徴であるので、以下、これを単分
散オイルまたは単分散ジメチルシリコーンオイルと呼
ぶ。

【００２５】図３に、本発明者等が検討した際に得られ
た、定着ローラの弾性層を形成するシリコーンゴムに対
する各種のシリコーンオイルの常温での膨潤曲線を示し
た。横軸はオイルの含浸日数であり、縦軸は、オイル吸
収によるシリコーンゴム重量の増加率を膨潤率とみな
し、重量％で表した値である。シリコーンゴムとして
は、２６φ×１０ｍｍ形状のものを用いた。シリコーン
オイルには、メチルフェニルシリコーンオイルのフェニ
ル基置換量を夫々５ｍｏｌ％、１５ｍｏｌ％、２５ｍｏ
ｌ％としたオイル、フェニル基置換量２５ｍｏｌの環状
シロキサンφ４成分をカットしたメチルフェニルシリコ
ーンオイル、通常のジメチルシリコーンオイル、及びｎ
＝２００に単一に揃えた下記の鎖状のポリマーとを原材
料として用いて製造した、低重合度のものを含まないほ
ぼ単一分子量体といえる単分散ジ１メチルシリコーンオ
イルについて検討した。

【００２６】

【００２７】この結果、図３に示したように、膨潤率
は、メチルフェニルシリコーンオイル５ｍｏｌ（１００
cs）＞メチルフェニルシリコーンオイル５ｍｏｌ（３０
０cs）＞通常ジメチルシリコーンオイル（３００cs）＞
１５ｍｏｌメチルフェニルシリコーンオイル（１７５c
s）＞φ４カットの２５ｍｏｌメチルフェニルシリコー
ンオイル（５２０cs）＞単分散ジメチルシリコーンオイ
ル（３２０cs）＞２５ｍｏｌメチルフェニルシリコーン
オイル（４００cs）の順であった。括弧内の値は、２５
℃での粘度である。一般的に、粘度が低いオイルは低分
子成分が多く、膨潤性は大きい。又、フェニル基置換量
に起因する膨潤性の差が見られる。単分散ジメチルシリ
コーンオイルはジメチルシリコーンオイルでありなが
ら、メチルフェニルオイルと同レベルの低膨潤性を有し
ていることがわかる。下記の表１に、各種オイルの特性
値を示した。

【００２８】表１各種シリコーンオイルの特性値

【００２９】本発明者らの検討によれば、フェニル基の
置換量が２５ｍｏｌ以上のメチルフェニルシリコーンオ
イルは膨潤性は優れているが、ＯＨＴでの光学透過性が
悪くなること、及びフェニル基がモールド樹脂の耐久性
を若干短縮する傾向にあることが判明している。又、表
１に示されているように、理由は不明であるが、フェニ
ル基の置換量が５ｍｏｌでは、膨潤率はかえってジメチ
ルシリコーオイルよりも悪化していた。一方、ＯＨＴの
光学透過性は、フェニル基置換量が少なくなると性質が
ジメチルシリコーオイルに近づくのでよくなる。本来、
シリコーオイルの中でも離型性そのものはジメチルシリ
コーンオイルが最も優れており、その上、変色や劣化の
心配もなく化学的にも安定している。又、光学特性もよ
く、樹脂への吸着性も高いため、ＯＨＴの曇りもなく、
得られる画像が高い光透過性を与える等、特性の全てに
わたって最良の性能を示し、高品質なカラー画像を得る
ことが可能である。本発明で使用する単分散ジメチルシ
リコーンオイルも、従来のジメチルシリコーンオイルと
変わらず上記の良好な特性を有する。

【００３０】更に、実際に、基材とシリコーンゴムから
なる弾性層との２層構成の４０φの定着ローラを使っ
て、加熱、通紙を含めた定着ローラの耐久試験を行なっ
たところ、１０，０００枚レベルの初期段階で膨潤によ
るローラ径の変動は、先に述べた膨潤率の順番と同様に
標準径（４０φ）からの増加を示すことがわかった。更
に耐久が進んだ段階では、メチルフェニルシリコーオイ
ル５ｍｏｌ（１００ｃｓ）を使用した場合には、定着ロ
ーラからのゴム剥がれが１８，７００枚で発生した。メ
チルフェニルシリコーオイル５ｍｏｌ（３００ｃｓ）を
使用した場合にも４８，３００枚で定着ローラからのゴ
ム剥がれが発生した。

【００３１】これに対し、通常のジメチルシリコーオイ
ル（３００ｃｓ）は６０，０００枚耐久終了時点まで剥
がれは発生しなかった。しかし、ローラの端部で芯金か
らのゴムの浮きが起こっていた。又、この際、シリコー
ンゴムの中央部にカッターで切り込みを入れると軽く剥
がれてしまったため、接着力のロットによる生産上のば
らつきを考慮すると、６０，０００枚耐久迄の実用性能
は不足気味であると判断される。更に、ローラ径（４０
φ）が、シリコーンゴムの膨潤に加えゴムの浮きにより
５００μｍほど増大していたため、ローラ周速の変動が
用紙の搬送性に与える影響も望ましいもとは言えない。
その他の種類のオイルについては、６０，０００枚耐久
迄ゴム剥がれの兆候は見られず、ローラ径の増加も１５
０μｍ以下であったため、充分に実用耐久性能は確保さ
れていると判断できた。

【００３２】以上のようにして種々検討した結果から、
試験に用いたシリコーンオイルの中では、耐久によるゴ
ム剥がれがなく、且つ定着ローラ径の寸法精度が安定し
ており、ＯＨＴの透過性が最良であり、しかもモールド
への悪影響もない最も優秀なオイルと判断されるのは単
分散ジメチルシリコーンオイルである。上記で用いた単
分散ジメチルシリコーンオイルは、例えば、ｎ＝２００
の範囲内で単一に揃えた鎖状のポリマーを原材料として
用い、Ｒ₃ＳｉＯＨと縮合させることによって、低重合
度のものを含まないほぼ単一分子量体としたものであ
る。これに対し、先に述べた通常のジメチルシリコーン
オイルの製造方法においても、各種の分子量を有する混
合体として得られるジメチルシリコーンオイルを得た
後、低圧下で３００℃程度の加熱処理を行って低分子成
分をカットすることも可能であるが、この場合には、処
理に数時間〜数十時間を要する上に、処理効率が悪く、
せいぜいコストがかからぬ範囲で分子量分布曲線の低分
子側の裾野部分を数％カットできる程度に過ぎない。従
って、先に述べた方法によって得られる本発明で使用す
る単分散ジメチルシリコーンオイルのようなほぼ単一分
子量体を得ることはできず、大幅な膨潤性の向上は望む
べくもない。その他の方法として、化学吸着によって低
分子成分のカットする方法もあり得るが、高コストのた
め現実的ではない。

【００３３】本発明のカラー定着装置においては、定着
ローラに塗布するシリコーンオイルに、上記した単分散
ジメチルシリコーンオイルを用いるが、特に、分子量分
布の分散度が１．４以下であるシャープな分子量分布を
有するジメチルシリコーンオイルを用いる。ジメチルシ
リコーンオイルの分子量の分散度は、図２に示したよう
に、通常品では１．７〜１．９の程度であり、上記した
低圧加熱によって低分成分のカットを行ったものでも、
１．６以下となることはない。このような低分成分のカ
ットを行ったジメチルシリコーンオイルを用いた場合に
ついても検討したが、膨潤防止に対する若干の効果はあ
ったものの、通常品に対しての膨潤度低下率は８％以下
と小さかった。これに対し通常ジメチルシリコーンオイ
ルと単分散シリコーンオイルを混合して分散度が１．４
となるオイルを作成して試験してみたところ、膨潤防止
効果は著しく向上して２３％程度になることがわかっ
た。分散度が１．２としたものでは３７％、更に分散度
が１．１になると５０％程度に膨潤防止効果が向上して
おり、明らかに分散度の小さいものが膨潤防止効果に優
れていることがわかった。又、本発明で使用する先に説
明した方法によって得られる単分散ジメチルシリコーン
オイルの原料コストは通常品より若干高めであるが、分
子量分布の分散度が１．４以下の所望の分散度であれ
ば、通常のタイプのジメチルシリコーンオイルと混合し
て用いてもよいこともわかった。

【００３４】又、上記した通常のジメチルシリコーンオ
イルに対して低分子成分をカットした場合は、低分子側
がカットされているのみで高分子側は元のままであるた
め、平均分子量は高め側にシフトしてオイル粘度が増大
する。従って、予め低めの粘度のオイルに対して低分子
成分をカットすることを行う必要があるが、低粘度のオ
イルほど低分子量成分が多いため、カットするのがより
困難となる。これに対し、本発明で使用する先に説明し
た方法によって得られる単分散シリコーンオイルは、図
２に示したように、高分子側の成分も低分子側の成分も
殆どなく全体の分子量が平均分子量そのものであるた
め、そのような制約はなく、所望の粘度に調整すること
ができる。

【００３５】カラーの未定着トナー画像を定着する場合
におけるオイルとして使用する場合のジメチルシリコー
ンオイルの粘度は、１００ｃｓ以上１，０００ｃｓ以下
のものを使用することが望ましい。１００ｃｓ以下では
オイルミストの発生量が増加する。一方、１，０００ｃ
ｓ以上ではオイル塗布量を塗布ブレードで規制するのが
難しくなり、塗布量を３０ｍｇ／Ａ４以下とすることが
できず、オイルの消費量が増加してランニングコストが
嵩む上に、定着ローラ表面からのトナーや用紙への熱伝
達が阻害されて定着性が低下する場合がある。又、シリ
コーンオイルの粘度、分子量、重合度は互いに相関があ
るため、上記の粘度範囲にある単分散ジメチルシリコー
ンオイルの重合度としては、５０〜３００程度、分子量
は５，０００〜２０，０００程度となる。従って、本発
明において定着オイルとして使用する単分散ジメチルシ
リコーンオイルは、この範囲のものであることが望まし
い。

【００３６】

【実施例】次に実施例を挙げて本発明を具体的に説明す
る。実施例１本実施例では、図１に示した構成の定着装置を使用し
た。ここで、定着ローラ１としては、アルミニウム芯金
上に、弾性層としてジメチルシリコーンゴムのＨＴＶタ
イプを１．５ｍｍの厚みで設け、その上に離型層として
ジメチルシリコーンゴムのＬＴＶタイプを２５０μｍの
厚さで設けて、φ４０ｍｍの円筒状に成型したものを用
いた。又、この定着ローラに圧接される加圧ローラ２と
しては、芯金上にジメチルシリコーンゴムのＨＴＶタイ
プを１．７５ｍｍの厚みで設け、その上にジメチルシリ
コーンゴムのＬＴＶタイプを２５０μｍの厚みで設け
て、円筒状のφ４０ｍｍに成型したものを用いた。

【００３７】又、シリコーンオイルの塗布ローラ１２と
しては、アルミニウム芯金上にトナーに対して離型性の
よいジメチルシリコーンゴムのＬＴＶタイプからなる弾
性層を設け、外径がφ２５．５ｍｍとなるように成型し
て用いた。更に、塗布ブレード１１としては、ジンコー
ト鋼板にフッ素ゴムを一体化成型したものを用い、上記
の構成の塗布ローラ１２に対して、加圧力ゼロ時におい
て接線方向に対し略１５°の設定角で、且つ総圧略１〜
２ｋｇで当接させた。定着試験には、画像形成装置とし
て、キヤノン製カラーＬＢＰ（商品名：ＬＢＰ−２０３
０）の装置構成を用い、これに上記した構成の本実施例
の定着装置を装着し、トナーとしては、上記装置に使用
されている、低融点、低溶融粘度を有する非磁性トナー
であるシャープメルトトナーを用いて定着試験を行なっ
た。その際、定着温度は１２０〜１８０℃の範囲でリッ
プル±３°以内とし、ローラ周速は１０〜１２０ｍｍ／
ｓｅｃ．の範囲とした。

【００３８】本実施例においては、上記したシリコーン
オイルの塗布ローラ１２に供給するシリコーンオイルと
しては、ｎ＝２００の範囲内で単一に揃えた下記の鎖状
のポリマーと、Ｒ₃ＳｉＯＨとを原材料として使用し
て、オクチル酸亜鉛を縮合触媒として用いて、ほぼ単一
分子量体より成るジメチルシリコーンオイル合成して用
いた。触媒としては、鉄、コバルト、スズ鉛等の有機酸
類を使用することもできる。

【００３９】

【００４０】この結果、シリコーンゴム層を弾性層とし
て有する２層構造の単純な構造の定着ローラを使用して
いるにもかかわらず、定着ローラ表面にシリコーンオイ
ルを塗布した場合に、定着ローラのシリコーンゴム層が
シリコーンオイルによって膨潤して径変化を起こしてロ
ーラ表面の弾性が安定して維持されなかったり、ゴム層
の剥れが発生したりすることがなく、トナーのオフセッ
ト現象が有効に防止されることが確認できた。即ち、本
実施例の定着装置を用いて耐久試験を行なったところ、
６０，０００枚耐久迄、定着ローラの表面のシリコーン
ゴム層の剥がれの兆候は見られず、ローラ径の増加も、
いずれの位置においても１５０μｍ以下であった。

【００４１】実施例２ローラの構成を図４に示したように、弾性層を２層構造
とした以外は、実施例１と同様にして耐久試験を行なっ
た。即ち、本実施例では、図４に示したように、定着ロ
ーラ１として、アルミ芯金１ｃ上に、ＨＴＶ（高温加
硫）タイプの弾性を有するメチルフェニルシリコーンゴ
ムを下層ゴム層１ｂとして１．５ｍｎの厚みで設け、そ
の上に離型性に優れるＬＴＶ（低温加硫）タイプのジメ
チルシリコーンゴムを上層ゴム層１ａとして２５０μｍ
の厚みで設けて弾性層とし、φ４０ｍｍに成型して用い
た。本実施例では、加圧ローラ２も上記の定着ローラと
同様の構成のものを用いた。本実施例の定着装置を用い
て、実施例１と同様にして耐久試験を行なったところ、
６０，０００枚耐久迄、定着ローラの表面のシリコーン
ゴム層の剥がれの兆候は見られず、ローラ径の増加も、
いずれの位置においても１２０μｍ以下であった。

【００４２】通常のジメチル系のシリコーンゴムに比較
して、一部フェニル基を置換したメチルフェニルシリコ
ーンゴムはジメチルシリコーンオイルに対する膨潤性が
より少ない。従って、定着ローラの弾性層の材料として
メチルフェニルシリコーンゴムを用いることにより、単
分散ジメチルシリコーンオイルを使用することによって
低下させることができたゴム層に対する膨潤性を更に低
いものとすることができる。従って、本実施例では、弾
性層の下層にメチルフェニルシリコーンゴムを使用する
ことによって、定着ローラからのゴム層の剥がれをより
起こりにくくして、より長寿命のローラが得られるもの
と考えられる。この際、弾性層の上層をジメチルシリコ
ーンゴムで形成しているため、ジメチルシリコーオイル
とのなじみがよく、離型性が損なわれることもない。

【００４３】実施例３本実施例の場合も実施例２と同様に、定着ローラの表面
の弾性層を図４に示した２層構造とした。その際、実施
例２と異なる下記の材料構成で弾性層を形成した。即
ち、定着ローラ１を、アルミ芯金１ｃ上に、ＨＴＶ（高
温加硫）タイプの弾性を有するジメチルシリコーンゴム
を用いて１．５ｍｍの厚みで下層ゴム層１ｂを設け、そ
の上に、離型性を有するＬＴＶ（低温加硫）タイプのメ
チルフェニルシリコーンゴムを用いて２５０μｍの厚み
で上層ゴム層１ａを設けたものをφ４０ｍｍに成型して
用いた。又、加圧ローラ２も定着ローラと同様の構成の
ものを用いた。本実施例の定着装置を用いて、実施例１
と同様にして耐久試験を行なったところ、６０，０００
枚耐久迄、定着ローラの表面のシリコーンゴム層の剥が
れの兆候は見られず、ローラ径の増加も、いずれの位置
においても１４０μｍ以下であった。

【００４４】本実施例の場合は、実施例２とは異なり、
シリコーンゴム層の上層をメチルフェニルシリコーンゴ
ムとしているので離型性はやや劣るが、先に述べたよう
に、メチルフェニルシリコーンゴムはジメチルシリコー
ンゴムに比較してジメチルシリコーンオイルに対する膨
潤性がより少ないので、上層ゴム層を透過して下層ゴム
層にまで到達する単分散ジメチルシリコーンオイルが微
量なものとなる。このため、ローラ表面のゴム層の剥が
れが起こりにくく、やはり長寿命のローラとすることが
できる。メチルフェニルシリコーンゴムはジメチルシリ
コーンゴムに比べると若干製造コストが上がるので、薄
い上層ゴム層の形成材料に用いた方が実施例２の定着ロ
ーラの場合よりも低コストとできる。又、定着ローラの
弾性層の形成材料に、メチルフェニルシリコーンゴム
（ＬＴＶ）のみを用い、単層構造とすることも可能であ
る。この場合は、材料コスト的には、定着性を得るため
に必要なニップをかせぐため、その分メチルフェニルシ
リコーンゴムが厚くなるので、この分だけコストがアッ
プするが、ゴム層の剥がれに対する信頼性は向上する。
このため、ランニングコストを考慮すれば、弾性層を２
層構造とした本実施例の場合と同程度のコストで実現可
能である。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
定着ロールに供給するオイルに特定のジメチルシリコー
ンオイルを使用することによって、シリコーンゴムが膨
潤し易いジメチルシリコーンオイルを使用し、従来より
も簡単な２層或いは単層のシリコーンゴムからなる弾性
層を有する定着ローラを使用しているにもかかわらず、
定着ローラの径変化が生じて、定着ローラ表面のゴム層
の安定した弾性が損なわれたり、ゴム層が剥がれたりす
ることなく、オフセットを有効に防止して安定して未定
着トナー画像の定着ができる定着装置が提供される。こ
のため、本発明によれば、最もコスト比率の高い部品で
ある定着ローラや加圧ローラの耐久を高めることができ
るので、画像形成装置の低コスト化を実現することが可
能となる。更に、本発明によれば、他の変成シリコーン
オイルを用いた構成と比べ、単分散ジメチルシリコーン
オイルは光学特性がよいため、ＯＨＴ画像の透過性が高
い上に、触っても指紋がつきにくくなって、曇りが発生
しにくい等の利点があるので、高画質なカラーＯＨＴ画
像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着装置の一実施例を示す。

【図２】通常のジメチルシリコーンオイルと本発明で使
用する単分散ジメチルシリコーンオイルを比較したＧＰ
Ｃチャートである。

【図３】各種のシリコーンオイルの時間経過に伴う、シ
リコーンゴムに対する膨潤特性を比較したグラフであ
る。

【図４】本発明の定着装置の定着ローラ及び加圧ローラ
の構成例である。

【符号の説明】

１：定着ローラ２：加圧ローラ３、３’：ハロゲンヒータ４、４’：サーミスタ５：クリーニングブレード６：オイルパン７：クリーニングウェブ８、８’：ガイド９：分離爪１０：オイル吸収体１１：オイル塗布ブレード１２：オイル塗布ローラ１３：オイル補給ノズル１４：オイルため板１５：オイルケース１６、１６’：オイルポンプ１７、１７’：ジョイント１８：オイルタンク１ａ：定着ローラ上層ゴム層１ｂ：定着ローラ下層ゴム層１ｃ：定着ローラ芯金２ａ：加圧ローラ上層ゴム層２ｂ：加圧ローラ上層ゴム層２ｃ：加圧ローラ芯金

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に熱源が配置された表面に少なくと
もシリコーンゴムからなる弾性層を有する定着ローラ
と、該定着ローラに圧接された表面に弾性層を有する加
圧ローラと、上記定着ローラ表面にシリコーンオイルを
塗布するためのオイル塗布手段とを備えたカラー定着装
置において、シリコーンオイルの主成分が、単一分子量
体より成り、且つ分子量分布の分散度が１．４以下のジ
メチルシリコーンオイルであることを特徴とするカラー
定着装置。
【請求項２】シリコーンオイルの主成分が、重合度が
５０〜３００の範囲にある特定の単一分子量体である請
求項１に記載のカラー定着装置。
【請求項３】シリコーンオイルの主成分の単一分子量
が、５，０００〜２０，０００の範囲内にある請求項１
に記載のカラー定着装置。
【請求項４】定着ローラの弾性層の少なくとも一部
が、メチルフェニルシリコーンゴムで形成されている請
求項１に記載のカラー定着装置。