JPS60182473A - 弾性ロ−ラ及びそれを有する定着装置 - 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】 （分　野） 本発明は第１発明として画像形成装置等に使用される加
圧用又は搬送用又は加熱用等の弾性ローラ、第２発明と
してこの弾性ローラを有する定着装置、に関する。

（従来技術） 従来、多用されているローラにはゴムロー２や樹脂ロー
ラがあるが、いずれも長所短所があり、これらの長所を
兼ね備えた弾性ローラが望まれていた。

これに対して提案されているローラに、特開昭５８−２
８６４　号、特開昭５８−５７７０号及び特開昭５８−
２７１７５号がある。これらの提案は、前者が金属ロー
ラ表面に弗素ゴムと弗素樹脂との混合塗料を塗布してな
るローラを、後者はゴムロー２表面に弗素ゴムと弗素樹
脂との混合塗料を塗布してなるローラを、夫々開示して
いる。

しかしこれらは特開昭５７−１３５８７１号公報に開示
された上記混合塗料を希望するローラに適用することを
開示するだけで実際の使用に適する技術が開示されてい
なかった。

上記技術開示に基いてロー２を作成したところ、混合層
表面に樹脂成分を多（得るためには高温下でこの混合層
を焼成することが重要であることが判明した。ローラ自
体にとって上記混合層は極めて薄い層しか形成できず、
所望の弾性を得るためには特開昭５８−５７７０号に開
示のよ５にこの混合層の下層に新たにゴム層を必要とす
ることも既に知られている。

ところが、ローラの基体にゴム層を設け、その上層に上
記混合層を形成し直接２８０〜６００℃の高温下で６０
分高温焼成すると、確かに混合層表面には弗素樹脂が多
（なって（るが、その下層にあるゴム層が解重合を起こ
して弾性を失ってしま５０従って、ローラとしての特性
を得ることは、混合層表面に樹脂成分を多くすることと
相反しており、両特性を満足した弾性ローラを長期使用
に耐え得るように得ることは困難とされていた。

特に定着装置に用いられる定着用又は加圧用又は加熱用
の弾性ローラとしては、ゴム層の弾性と混合層表面の樹
脂成分増大化は、定着性や加熱１加圧等の諸口的を満足
する上で極めて重要であるが、現実的には長期実用に耐
え得る離型性及び弾性を有するローラを得ることは願望
の域を出なかった。

（目　的） 本発明は、ゴム層と、ゴム材と樹脂材とを混合している
素材からなる混合層と、を有するローラに実用化し得る
程度の弾性等の物性を付与せしめてなるローラを提供す
ることを目的とする。

本発明の他の目的は、定着装置に要求される弾性や強度
を満足できるローラを備えた定着装置を提供することを
目的とする〇 （本発明の特徴） 本発明は上記目的を達成するために、ロー２基体上にま
ずゴム層を形成し、この後ゴム材と樹脂材とを混合して
いる素材からなる混合層を、このゴム層の解重合を防止
し且つ混合層表面に樹脂成分を比較的多く形成するため
、異なる設定温度の第１．第２設定温度を順に高くなる
ような順序で各所定時間の加熱処理することに特徴を有
する。

これによって本発明の弾性ロー２は、十分な弾性を有し
混合層表面に樹脂成分が多くなっており、樹脂及びゴム
材夫々の特有な効果を合わせ持つことができる。

（実施例の説＠Ａ） 第１図は本発明の第１発明例の弾性ローラＡの断面図を
示す。弾性ローラＡは中空円筒状の金属性基体６にプラ
イマーで接着された熱加硫後のゴム層２を有し、表面弾
性層として弗素ゴムと弗素樹脂とを混合成分として有し
外表面側に樹脂成分の多い混合層１を備えている。

この弾性ローラＡのゴム層２の弾性と混合層１の弾性及
び表面樹脂性は第２図の段階的加熱処理によって得られ
る。

上記弾性ローラＡのゴム層２は、−次加硫、二次加硫等
の熱加硫を受けて一般的なゴム弾性を得た状態で金属性
基体３に固定される。このゴム層２のゴム弾性を得るた
めの一次加硫温度を温度Ｔ。

とする（室温加硫の場合は室温とする）。混合層１を得
るために、ゴム層２にコーティングされた少なくとも、
ゴム材と樹脂材とを混合している素材は、ゴム層２と共
に以下の加熱処理を受ける。

第２図はローラ基体上にゴム物性を特性として有するゴ
ム層２と、ゴム層２に対して相対的に上側の層として少
なくともゴム材と樹脂材を混合している素材からなる未
加熱処理の混合層を設けたローラ（以下未処理ローラと
称する）をステップ段階で加熱処理する行程の例を示し
ている。

本発明に係わる加熱処理は少な（とも２つの設定温度下
で所定時間の間加熱して、未処理ローラ全体を段階的に
なじませながら最終焼成温度に至らしめるものである。

第２図中で縦軸のＴｉ　、Ｔｓ　、Ｔｓは夫々未処理ロ
ーラを加熱する設定温度で、ゴム層２の一次加硫温度以
上より高温で、Ｔｉ＜Ｔｉ＜Ｔｓの関係になっている０
尚、Ｔｓは最終焼成温度であり、横軸は時間である。設
定温度ＴＩ、Ｔｔ、Ｔ＠を夫々所定時間Ｈ、ｔｓ。

ｔｓの間加熱処理する加熱工程）１１　、Ｈｚ　、Ｈｓ
　は、本実施例では工程Ｈ１をｔｘ仕分間い、次に工程
Ｈ３を画分間行い、さらに工程Ｕｓを０分間行なうとい
った順に、未処理ローラを加熱処理するものである。

このよ５に未処理ローラに対して最終焼成温度Ｔｈよシ
も低温で、しかもゴム層１の一次加硫温度以上の設定温
度（Ｈｌ　、　Ｈｓ等）下で所定時間（ｔｌ。

ｔ＠等）の間、加熱処理を施すことＫより、下層とさら
に、上記混合素材の未加熱処理混合層に対してより高温
の最終焼成処理を施すことができる。

このため、混合層１の光面に樹脂成分をゴム成分に対し
て多量に形成できるので、混合層１表面の強度（特に定
着ローラとしては離型性、すべり性、耐摩耗性が向上さ
れる）を高めることができた。

又、混合層１の下層側の内表面にゴム成分を樹脂成分に
対して多量化できるので、直接ゴム層２を下層に設けた
第１図ロー２人の層１，２間の接合性を向上できた。熱
論、層１．２ｔｉ夫々適切な弾性を持つことになシ、弾
性ローラＡは充分な弾性と強度とを兼ね備え盃、実用に
具されることが可能になった。

これに対して、従来の構成は、最終焼成温度である設定
温度ＴＩ下でのみ所定時間加熱するか又は良好な光面強
度を得るためには、短時間の５ちに設定温度Ｔ３まで急
速加熱し、設定温度Ｔｉ下で所定時間加熱するかのいず
れかだけであったため（第２図工程Ｈ４参照のこと）、
ゴム層２は解重合を起こし使用に適した弾性を得ること
はできなかった０逆にゴム層２の弾性欠如を防ごうと最
終焼成温度を下げよ５とすると、弾性ロー２表面の樹脂
分が点在化してゴム分が表面に多量に露出するため、離
展性、すべり性、耐摩耗性が低下し、実用的でなかった
。

これらを比較すれば本発明の効果は極めて重要であるこ
とが理解されよ５゜ 第６図は、上記未処理ローラを加熱処理する電気炉、流
体加熱炉又は通常の加熱炉等の炉２０の断面を示してい
る。炉２０の中にＩｔ−１５本の未処理ローラが定位置
支持板２６に保持され、未処理ローラ近傍の温度を検知
する検知手段１９が設けられている。２１は予め第２図
のグラフに相当するプログラムが装填された制御手段で
、タイマーカウント器２２を備え炉内の温度を各設定温
度ＴＩ。

Ｔｓ　、　Ｔｉに各所定時間ｔｌ　、　ｔｇ　、　ｔｓ
Ｏ間維持すべく、炉２２の加熱源を制御する。この例は
炉内に未処理ローラを固定しているが、・ロー、９表面
を均一化するためにローラを遅い速度で回転せしめても
良く又、長い炉を使用する場合は未処理ローラを移動さ
せ、炉の一定域に所定温度を保持するよ５にしても良い
。

いずれにしても、第２図に例示したよ５に未処理ローラ
を複数段階的に加熱温度を上昇させつつ加熱処理するこ
とで、ゴム層２の解重合を防止し１混合層１の表面特性
を適切なものにできる。

特に、定着装置の弾性ローラとして上記弾性ロー２を使
用した場合は、混合層をローラ表面とすれば、表面に極
めて薄い樹脂成分過多の離型層であって弾性を充分備え
た混合表面層１とその下層にさらに畳んでゴム特性を安
定して有するゴム層２を有することができる。これによ
って従来の四弗化エチレン樹脂表面層のローラに比べて
、オフセットを１／２〜１／１０までも減少でき、紙等
の記録材のカールを減少し、しかも画質が良好な定着性
を得ることができる０又、通常のゴムローラ、％に、一
般的に離型性の良いシリコーンゴムロー２では、離型性
が劣化する細径変化や傷の発生率も高（クリーニングし
にくいという問題があるが、弾性ローラＡではこれらの
問題を大幅に解決でき、加圧用ローラとしてではなく、
トナー像側の加熱ローラとしても使用できるようになっ
た。

３２０ＣＣ）　〜３４０（℃）　、１ｌ−ｉ　５　（分
）　、ｔｔ−６０分。

１ｓ−３０分を、例２として工程Ｈ１を除去してＴｇ　
−２６０（Ｔ；）　、Ｔｓ−３００（’Ｃ）ｖ　’”−
３０粉）ｒ　’”−６０（分）を、夫々設定し、ゴム層
２に熱加硫型シリコーンゴムを、混合層１に弗素ゴムと
弗素樹脂を１：１で混合した素材を、夫々主成分として
、以下の弾性ローラを製造した。

まず金属円筒に一液性ＲＴＶシリコーンゴムのプライマ
ーを塗布し、この上に熱加硫型シリコーンゴム材を０−
２　ａｍ〜　２ｍｍの範囲内の一定厚で核種し、−次加
硫を１７０℃で６０分（ここで適音めゴム特性がほぼ得
られる。）、二次加硫（より〜ゴム物性を安定化するた
めに行なうもので、必ずしも行う必要はない）を２００
’Ｃで４時間行な５゜これによって作成されたローラに
上記混合素材を主成分とする核種を６０μ程度施した後
上記段階加熱処理行程を行なプ〇 これによって得られた弾性口、；うは、混合層１表面に
樹脂成分が多くしかも混合層１とゴム層２が十分な弾性
を示し、特にゴム層２はゴム特性ヲ遺憾無（発揮できる
。

比較例として同じ構成で加熱処理をＴｓ　−２６０℃、
ｔａ−６０分のみにした比較例１と、１゛８＝知’ｕ、
１１１−６０分のみにした比較例２と、による弾性ロー
２を挙げる。比較例１は混合層１表面に十分な樹脂成分
が得られず、定着装置に適用した場合、１，０００枚程
鹿の通紙でトナー汚れが発生する２のゴム声重合を起こ
してしまい弾性を矢ったローラとなり使用不可であった
。

これに対し、本笑施例の例１１例２の各ローラは、前述
した優れた効果を奏し、トナー離型性も良く耐久枚数が
最悪な条件下でも１０万枚以上であって、比較例１，２
より格段に優れている。

第４図は、本発明の第２発明に相当する実施例である。

第４図では第１図乃至第６図の実施例の弾性ローラＡを
トナー像と接する加熱ローラＡ’として用いている。第
４図社記録装置に用いられる定着装置の一例で、加熱ロ
ーラＡ′の金属性基体５、不図示のプライマー、弾性ゴ
ム層２、表面混合層１については前述したものを用いた
。

加熱ローラＡ／は円筒状基体６の内部に加熱ヒータ４を
設け、ローラ八′の表面温度を検知するための検知部材
６（本例では接触タイプ）と温度制御手段５により、ト
ナー像Ｔを記録材としての紙Ｐに定着するために必要な
温度（例えば１８０℃〜２００℃）に維持される。加圧
ローラＢは不図示の加圧手段により、加熱Ｉ：ｆ−９Ａ
Ｉに圧接し、紙Ｐを加熱ローラＡ′と共に挾持搬送する
。加圧ロー２Ｂは金属性円筒状の芯金１８の上に耐熱弾
性層１７゜例工ばシリコーンゴム層を有する。

７はシリコーンオイルやフッ素オイル等の離型液を含浸
しているクリーニングウェブで、巻取り軸９、供給軸８
及び押圧ローラＩＯＫより間歇的に或いは加熱ローラＡ
′と相対速度をもって移動される。この移動により加熱
ローラＡ′の表面はオフセットトナーをクリーニングさ
れると共にオフセット防止用の離型液が供給される。

１２は搬送ベルトで、所定の画像形成手段により片面上
にトナー像Ｔを形成された紙Ｐを、案内板１１、加熱ロ
ーラ八′と加圧ローラＢとの圧接部へ導く。１３は加熱
ローラＡ′より紙Ｐを分離する分離爪、１４は加圧ロー
ラＢより紙Ｐを分離する分離爪で夫々各ローラ面に当接
している。１５゜１６は排出用又は他の部分へ送る排紙
ローラ対である。図中の各矢印は各部材の回転又は移動
方向である〇 加熱ローラＡ′は前述したように、ゴム層２にゴム特性
を持たせた後に、加熱温度を上昇させ且つ複数の異なる
設定温度で所定時間の間加熱するという加熱段階処理を
受けて表面に樹脂成分が非常に多くしかも弾性を示す混
合層１を有しているため、適切な強度と弾性とを備えて
いる。

従って、トナー像は画質が良＜、シかも細部にわたって
定着性の良い画像として紙Ｐに加熱定着される。しかも
その際にトナー像が加熱ローｙ　Ａ／へオフセットする
のを大幅に防止できるＯこのため、本例のようにウェブ
７を用いる型では、クリーニング部材としてのウェブの
消費を減少できると共にオフセット防止のための離型液
供給ができる。

同時に加熱ローラＡ′自体を長期使用に耐え得る、実用
化に具すことができる０ 本発明の具体的数値例については前述のものを採用すれ
ば良いが、段階加熱処理はゴム層２の一次加硫温度より
高い温度である異なる複数の設定温度を各所定時間の間
、施すものであれ、ば良い。

好ましい処理は、定着時に使用される温度よりも高温の
複数設定温度下で所定時間行われるものが良い。又さら
に好ましい処理はゴム層２の一次加硫温度以上で、しか
もこの加硫温度近傍で比較的短時間（１０〜２０分程度
）程度した後に、２４０℃〜２８０℃の範囲内の所定温
度で所定時間（６０分程度）加熱しさらに６００℃〜６
４０℃の範囲内の所定温度で所定時間（６０分〜６０分
程度）加熱するといった様に加熱温度、加熱時間を順に
高める行程を有するものが良い。熱論、加熱工程Ｈ１゜
Ｈｚ　、　Ｈｓの数が多い程最終焼成温度が高くできる
の と共にゴム弾性を失わないバ好ましい。

上記工程Ｈ１をゴム層２の二次加硫温度と同じくして加
硫工程と焼成工程を兼用しても良い０本実施例では第１
図弾性ローラＡを加熱定着ローラに適用した例を示した
が、加圧ローラＢのみ又はローラ人／、Ｂの両方にも適
用しても良（、この両方に弾性ローラＡを使用した場合
はより一層上記効果が向上される。又、上記第４図は加
熱定着装置の例を示し、本発明の実施例として好ましい
ものを示したが、軽い圧力でトナー像を圧力定着するよ
５な　ζ圧力定着装置や、 転写同時定着等の圧力定着装置又は加熱定着装置にも本
発ＢＡＦｉ適用できる。

又、上記例は２本ロー２構成であるが、６本ローラ又は
それ以上のローラ数の定着装置の加熱ローラ、加圧ロー
ラ、離型剤供給ローラ、或いはクリーニングローラの少
な（とも一つに本発明第１発明ロー２を適用したものは
本発明の第２発明に含まれるものである。本発明のゴム
層は主としてゴム材からなるものである。

（効　果） 本発明は混合層に対して相対的に下側に位置するゴム層
のゴム特性を失うことな（混合層の樹脂成分を混合層表
面に多くでき、ゴム層と混合層夫々が弾性を示し優れた
効果を奏する弾性ローラを実用化する。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の第１発明の弾性ローラの一実施例断
面図、第２図は第１図の弾性ローラを製造するにあたっ
ての段階加熱処理を説明するための図、第６図は第２図
設定温度を実施する具体例の説明図、第４図は本発明の
第２発明の定着装置の一実施例説明図である。 １は混合層、２はゴム層、６は基体、４は加熱ヒータ、
５は温度制御手段、２０はＦ、Ｉｔ　、　Ｈｚ。 Ｈ８は加熱工程、Ｔｌ　、　Ｔｇ　、　Ｔｓは設定温度
、ｔｘ。 ｔｚ　、　ｔｓは所定時間、Ａは弾性ローラ、Ａ′は加
熱ローラ、Ｂは加圧ロー２０ 出願人　キャノン株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ゴム層と、ゴム材及び樹脂材を混合している素材
   から形成された混合層を該ゴム層より上層に有する弾性
   ローラであって、 弾性ローラの基体上に上記ゴム層を加硫形成する工程と
   、上記混合層の素材を該ゴム層より上層に設ける工程と
   、混合層の素材及びゴム層を有する基体を該ゴム層の加
   硫温度より高温の温度の第１設定温度下で第１所定時間
   加熱処理した後、第１設定温度よりも高温の第２設定温
   （２）上記ゴム層はシリコーンゴム層で、上記ゴム材は
   フッ素ゴムで、上記樹脂材はフッ素樹脂である特許請求
   の範囲第１項記載の弾性ローラ。 （６）　ゴム層と、ゴム材及び樹脂材を混合している素
   材から形成された混合層を該ゴム層よシ上層に有する弾
   性ロー２を備える定着装置において、上記弾性ローラは
   その基体上に上記ゴムｊ―を加硫形成する工程と、上記
   混合層の素材を該ゴム層より上層に設ける工程と、混合
   層の素材及びゴム層を有する基体を該ゴム層の加硫温度
   より高温の温度の第１設定温度下で第１所定時間加熱処
   理した後、第１設定温度よりも高温の第２設定温度下で
   第２所定時間加熱処理する工程と、を少なくとも経て形
   成されていることを特徴とする定着装置。 （４）上記ゴム層はシリコーンゴム層で、上記ゴム材は
   フッ素ゴムで、上記樹脂材はフッ素樹脂である特許請求
   の範囲第６項記載の定着装置。