JPS60186883A - ロ−ラ定着装置 - 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】 この発明は、電子複写機のローラ定着装置に関し、とく
に電子複写機の加熱定着ローラへのトナー像の転移によ
るオフセット現象の発生を防止すると共に、加熱ローラ
の昇温時間を短縮して効率的な定着を可能とし、さらに
定着後のトナー像に光沢がなく鮮明な複写を可能にした
ものである。

一般に、乾式複写を目的とする電子複写機においては、
複写紙上に静電気あるいは磁気によって形成されたトナ
ー像を、互いに圧接して回転する２つのローラの間に該
複写紙を通し、且つローラの一方または双方を内部から
加熱することによって定着する方法が採用されている。

この方法による定着は、他のオープンによる定着方法と
比較して、高速化が容易である点、および熱効率が高い
点等多くの利点があシ、最近の電子複写機には、はとん
どとのローラによる定着方式が用いられているが、複写
紙上のトナー像が加熱ローラの周面に加熱溶融状態で圧
接するため、トナー像の一部が該ローラの周面に付着し
て転移し、あるいはこのトナー像がさらにもう一方のロ
ーラに転移して、この像が次の複写紙上に再転写されて
現われる、いわゆるオフセット現象が発生し複写紙を汚
すことがある。

そこで、このようなトナー像の付着を防止するため、ス
テンレス、アルミ等の金属からなる加熱または加圧、あ
るいは両方のローラには、その表面にトナー像に対して
離型性にすぐれた材料、例えば四弗化エチレン樹脂（Ｐ
ＴＦＥ）、四弗化エチレン−六弗化プロピレン共重合体
（ＦＥＰ）等の弗素樹脂、あるいはシリコーン樹脂等か
らなる非粘着性の薄膜が、金属ローラに直接あるいは緩
衝層として合成ゴム等のゴム状弾性を示す材料をあらか
じめ被覆した後に被覆されている。

従来、これら非粘着性の薄膜をローラ表面に形成する方
法としては、前記樹脂からなる熱収縮チューブを用意し
、該熱収縮チューブをローラにかぶせ、加熱収縮させて
被覆する方法、あるいは前記樹脂を分散液、溶液、粉末
状態でローラに塗布し、焼付塗装した後表面研摩によっ
て非粘着性の薄膜を形成する方法等が採られている。

しかしながらこのような方法でオフセット防止のための
薄膜を形成した場合には、加熱ローラの熱伝導性が悪く
なり、ローラの表面温度の安定性が悪くなるという問題
があり、あるいは非粘着性の面で定着ローラとして充分
でなかったり、まだ、複写物に光沢を生じて見にくくな
ったシ、鮮明な複写をなし得ないという欠点があった。

つまり、熱収縮チューブによる方法では、製造上熱収縮
チューブの肉厚に限界があって薄肉化が難しく、そのた
め加熱ローラの熱伝導性が悪くなり、ローラ表面の昇温
に時間がかがって始動が遅くなるという問題がある。

さらに、定着ローラ（加熱または加圧、あるいは両方の
ローラ）の表面硬度が硬いと、溶融したトナーが加圧さ
れたときに必要以上につぶれやすく、その結果、トナー
像に光沢を生じて見にくくなったシ、さらにひどい場合
にはトナー像の輪郭がぼけてしまうこともある。そのた
め、金属ローラと熱収縮チューブとの間に緩衝層として
シリコーンゴム等の弾性材を設けることが行なわれてい
るが、このような構成にしても熱収縮チューブの肉厚が
厚いため、前記緩衝層の効果が充分に発揮されず、改善
の余地が残されている。

また、前記樹脂を分散液、溶液、粉末状態でローラに塗
布し焼付等によって非粘着性の薄膜を形成した場合には
、樹脂本来の非粘着性が大幅に低下するため、長期使用
時のトナーの離型性に問題があり、耐久性の面において
も定着ローラとしては充分なものではない。

この発明は上記した従来技術の欠点に鑑みなされたもの
で、電子複写機において、長期間使用したときにもオフ
セット現象の発生がなく、まだ、ローラの熱伝導性が向
上したことによって始動までの時間が短縮され、しかも
複写物が光沢なく且つ鮮明で耐久性にもすぐれた安価な
ローラ定着装置の提供を目的とする。

そのためこの発明によれば、隣接ローラと圧接しあう複
数のローラを備え、そのうちの少なくとも１本のローラ
の外面に定着のだめの被覆層を設け、トナー像を保持す
る複写紙を前記複数のローラ間を通過させることによシ
トナー像を該複写紙上に定着させるローラ定着装置にお
いて、前記被覆層を非粘着性を有するプラスチックから
なる連続気孔性多孔質材料によって被覆し、且つ少なく
ともその表面部を無孔に形成することによシ、非粘着性
を低下させることなく該被覆層の弾性を保持したまま薄
層化させる結果、トナー像が必要以上に加圧されること
がなくなシ、光沢のない鮮明な複写が可能となる。

以下添付図面を参照して更に詳細に説明するが、もちろ
ん本発明は実施例に限定されるものではなく、伺えば内
部ヒータをそれぞれのロニラに設けたシ、弾性材からな
る緩衝層をそれぞれのローラに設けたり、あるいは非粘
着性の被覆層を１本の加圧ローラのみに被覆したシ、こ
の発明の技術思想内での種々の変更、組合せは可能であ
る。

本発明によるローラ定着装置は、例えば第１図に示すよ
うに銅、アルミニウム等のローラ本体１１の内部に石英
管ヒータ等の熱源１２を備え、このローラ本体１１の外
周面には非粘着性の連続気孔性多孔質プラスチックフィ
ルムを巻き付けてなる被覆層１４を有する加熱ローラ１
０と、金属製のローラ本体１７の外周面に緩衝層として
シリコーンゴム等からなる弾性材１８が被着され、さら
にその外周面に非粘着性を有する連続気孔性多孔質プラ
スチックフィルムを巻き付けてなる被覆層２０を有する
加圧ローラ１６とが互いに圧接した状態に支持され、図
示しないモーターにより回転駆動される構成となってい
る。加熱ローラ１０は定着装置の作動時、熱源１２によ
り加熱されるが、その温度は使用するトナーの種類に応
じて適宜設定される。なお、被覆層１４まだは２０、あ
るいは両者を連続気孔性多孔質プラスチックフィルムを
巻きイ」けて形成することのほかに、連続気孔性多孔質
構造を有するプラスチックチューブを被覆して形成して
もよく、これらの被覆層１４．２ｏは、第２図に示すよ
うにその表面部３ｏが無孔に成形され内部には多孔質層
３１を残しだ構成となっている。無孔に形成する方法と
しては、例えば該多孔拐料を被覆しだ後に、表面の硬い
ロールと突合わせて回転させる等の手段を用いることが
できる。

また、被覆層はその表面部のみを無孔にするばかりでな
く、加圧によって全体を無孔状態に押しつぶしてもよい
。

被覆層は、上記ローラ本体、弾性材１８の外周面に接着
剤を塗布するか、熱融着可能なプラスチック層等を形成
後巻き付けて被着するほか、その下地としてその他の弗
素樹脂、例えばＰＴＦＥ。

ＦＥＰ等の層を介在させて設けることもでき、必要に応
じて該テープの被接着面等を表面処理剤やコロナ放電装
置等を用いて表面処理する。

この場合、連続気孔性多孔質材料としては、非粘着性を
有し、且つ耐熱性を備えたプラスチック成形体であって
、例えば四弗化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四弗化エチ
レン−六弗化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、四弗化エ
チレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体（
ＰＦＡ）、エチレン−四弗化エチレン共重合体等の弗素
樹脂を延伸法、塩類溶出法、溶剤揮発法、焼結法等の公
知の方法によってその内部構造として多数の微細連続気
孔が形成されている多孔質ミクロ構造を有するフィルム
またはチューブを用いることができるが、中でも非粘着
性、耐熱性等の面から延伸連続気孔性多孔質四弗化エチ
レン樹脂（Ｅ−ＰＴＦＥ）からなるものが好適である。

Ｅ−ＰＴＦＥは、例えば特公昭５１−１８９９１号の方
法によって製造されるもので、微小結節が多数の小繊維
によって互いに連結され、小繊維は空孔によって互いに
分離されたミクロ構造を有する多孔質体であシ、高い気
孔率（４０〜９９％）と高い強度（マトリクス引張９強
さ５１４　Ｋｇ／ｃｒｎ”以上）とを併せて具備させる
ことも可能であシ、さらに柔軟性にもすぐれることから
被覆層として最適なものとなる。なお、孔径は０．０５
μｍから１０μｍが好適である。

本発明において使用する連続気孔性多孔質プラスチック
成形体は、その連続気孔性多孔質構造のために加圧等の
手段により任意にその表面部あるいは全体を無孔に成形
させることが可能である。

しだがって、これら多孔質材料を被覆した後少なくとも
その表面部を加圧等によって無孔化した被覆層は、従来
の充実構造のプラスチックチューブからなる被覆層に比
べてトナーの剥離性の面で劣ることがない。しかも、被
覆層の表面部のみを無孔化し内部に多孔質構造を残した
場合には、その気孔が緩衝層となって被覆層の弾性を高
め、トナー像を加圧しすぎることがなくなり、光沢のな
い鮮明な複写が行なえる。

まだ、被覆層を形成する連続気孔性多孔質材料を加圧し
て被覆層全体を無孔状態としたときにも、該多孔質材料
は摩擦係数が小さく、微小繊維が自由に変位可能な微細
繊維多孔性肉質からなっているため、従来の充実構造の
プラスチック被覆層に比べて弾性があり、トナー像を必
要以上に加圧することがない。さらにこの場合には、被
覆層がつぶれてその肉厚が薄くなるため熱伝導性が向上
するという効果もある。

次に本発明の実施例を述べる。

実施例１ 中心にヒーターを内蔵した直径４５ｍｍのアルミニウム
製ローラ表面にシリコーン系熱硬化型接着剤を塗布し、
さらにその上にあらかじめ被接着面を表面処理した厚さ
８０μｍのＥ−Ｐ　Ｔ　Ｆ　Ｅフィルムを螺旋状に巻き
付け、表面の硬いロールを用いて表面部が無孔となるよ
うに加圧整形した。これを加熱雰囲気中で接着剤を硬化
させローラ表面に非粘着性の被覆層をローラ本体と一体
に形成して加熱ローラを製造する一方、アルミニウム製
ローラの表面を緩衝層として市販のシリコーンゴムで被
覆して直径を４５ｍｍにし、さらにその外周面に加熱ロ
ーラと同様な非粘着性の被覆層を形成して加圧ローラを
製作し、これらを用いて第１図のローラ定着装置を構成
した。なお、この場合加圧ローラの表面硬度はショアＡ
で６０以下で硬度の増加は５以下であった。

比較のためにＰＴＦＥからなる厚さ３．５ｍ　ｍの熱収
縮チューブを用いて同様なローラ定着装置を構成した。

加圧ローラの表面硬度はショアＡで８５以上であった。

これらのローラ定着装置を電子複写機の定着部にセット
し、ローラ表面温度１８０℃にて紙上のトナー像を定着
させ、オフセットの発生状態を観察したところ、どちら
もオフセットの発生は全く見られなかったが、本発明に
よるローラ定着装置を用いたものは従来例に比べて、光
沢のない、鮮明な複写物を得ることができた。

また、多孔質材料からなる被覆層を加圧によってほとん
ど無孔状態にしたローラ定着装置を用いた場合には、多
構質構造がつぶれて該被覆層の肉厚が薄くなったことに
よシ、熱伝導性が向上し始動に要する時間が短縮された
。さらに、前記被覆層は低摩擦性で、且つ微小繊維が自
由に変位可能な微細繊維質多孔性肉質からなりているた
め、特に延伸連続気孔性多孔質ＰＴＦＥを用いた場合に
は、従来の充実構造のプラスチック被覆層に比べて弾性
があり、鮮明な複写物を得ることができた。

なお、加熱ローラの外周面を連続気孔性多孔質材料で被
覆する場合は、導電性の良好な充填材を添加した導電性
連続気孔性多孔質材料を被覆することによシ、被覆層に
電気伝導性を具備させることができる。

導電性充填材としては、′銅、アルミニツム、ニッケル
等の金属粉末、金属酸化物、金属窒化物、あるいはカー
ボンブラック、グラファイト等の無機粉末が好適であり
、これらの充填材は単独でもよいが２種以上を適宜組合
せて使用してもよく、連続気孔性多孔質材料からなる被
覆層のトナー像に対する離型性を損わない範囲内、好ま
しくは１０′〜１０ｇΩ・Ｃｍとなるように適当量添加
する。

例えばカーボンプラ、りはｌ　ｗ　ｔ％からｌ　Ｑｗｔ
％の範囲内で混入するのが好適であった。

加熱ローラの本体が金属性である場合は、金属製ローラ
と導電性被覆層との間に絶縁層を設けて電気的に絶縁し
、導電性被覆層の軸方向両端部に電気接点を接続して通
電するーことによシ、被覆層自体を発熱させることがで
きる。（図示は省略）なお、この場合加熱ローラ本体内
部の熱源と被覆層自体の熱源の併用ができるが、加熱ロ
ーラ本体内部の熱源を使用せずに被覆層への通電のみで
使用することもできる。なお、この場合は、加熱ローラ
本体を電気絶縁材料で形成して、被覆層との間の絶縁層
を省略することもできる。

まだ、導電性被覆層は、電気伝導体であると同時に熱伝
導体であるから、金属製加熱ローラ本体の外周面に直接
導電性被覆層を形成して、加熱ローラ本体内部の熱源の
みを使用するようにしてもよく、この場合導電性充填材
を含ま々い導電性被覆層よシも被覆層の熱伝導性が増大
して加熱ローラの熱効率が良好になる。

なお、上記の導電性被覆層は、加熱ローラだけでなく、
加圧ローンの被覆層とすることもできる。

このよ゛うにすると、加熱ローラと加圧ローラとの圧接
回転時に各ローラの表面が帯電することがないから、ロ
ーラの表面に吸着した複写紙をはがすだめの紙はがし機
構が不要となるほか、各ローラの表面にしん埃等の異物
が付着することもなく、保守管理面での手間が簡略とな
る。

さらに、導電性被覆層とする場合、多孔質部分の電気伝
導度が低くても（すなわち導電性充填材の混入量が少な
くても）表面部の加圧、圧縮により表面部の電気伝導性
は増加するため、静電気除去効果を付与でき、また表面
層をヒーターとし加熱作用も付与できる。

以上説明したようにこの発明によれば、隣接ローラと圧
接しあう複数のローラを備え、そのうちの少なくとも１
本のローラの外面に定着のだめの被覆層を設け、トナー
像を保持する複写紙を前記複数のローラ間を通過させる
ことによ、ｂトナー像を該複写紙上に定着させるローラ
定着装置において、前記被覆層を非粘着性を有する連続
気孔性多孔質材料をもって被覆し、少なくともその表面
部を無孔に形成することによって、非粘着性を低下させ
ることなく該被覆層の弾性を向上させる結果、長期間の
使用においてもオフセット現象の発生がなく、シかもト
ナー像が必要以上に加圧されることがなく々す、光沢の
ない見やすい、輪郭の鮮明な複写物を得ることができる
。

また、被覆層を表面部だけではなく、全体を無孔状態す
なわち押しつぶした状態にした場合にも、被覆層の弾性
は残るため、充実構造のプラスチックを用いたものに比
べて良好な複写物を得ることができると共に、該被覆層
の薄肉化によって熱伝導性が向上するため、複写開始時
における昇温時間が短縮され、省エネルギー化を図るこ
とができる。

さらに、この発明の被覆層は、導電性被覆層とすること
により、被覆層の熱伝導性の向上と帯電防止とが可能と
なるだけでなく、被覆層自体を加熱ローラの熱源として
使用する場合には、被覆層の導電性充実材が表面温度の
自己調整機能を有するから温度むらがなく、複写開始時
における昇温時間、あるいは複写紙との接触時における
温度回復時間はさらに短縮され、このため熱効率は著し
く向上すると共に、複写所要時間の大幅短縮が可能とな
るだけでなく、加熱ローラの内部熱源を省略することも
できるから省エネルギーと迅速複写との要請に合致し、
電子複写機用として極めて好適なローラ定着装置となる
。なお、ローラの外周面を連続気孔性多孔質材料で接着
する場合に、接着性を向上させるために例えばカーボン
ブラック、Ｔ　ｉ　Ｏ）粉体やＢａＴｉＯ２粉体などの
充填材を該材料と一体化可能な拐料に混入したフィルム
をあらかじめ熱融着などの手法を用いて該材料に貼合わ
せておくなど、本技術思想内での種々の変更、組合せは
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示すローラ部の横断面
図、第２図は、この発明において使用する定着ローラの
実施例を示す横断面図である。 ｌＯ：加熱ローラ、■４・２０：被覆層、１６：加圧ロ
ーラ、１８：弾性材、３０：表面部、３１：内部。 特許出願人　株式会社　潤　工　社 Ｆ；ｇ、ｆ ノム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）隣接ローラと圧接しあう複数のローラを備え、その
   うちの少なくとも１本のローラの外面に定着のための被
   覆層を設け、トナー像を保持する複写紙を前記複数の「
   Ｊ−ラ間を通過させることによりトナー像を該複写紙上
   に定着させるローラ定着装置において、前記被覆層は非
   粘着性を有する連続気孔性多孔質材料からなり、少なく
   ともその表面部を無孔に形成したものであることを特徴
   とするローラ定着装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載のローラ定着装置にお
   いて、前記多孔質材料はフィルムまたはチーーブ状に成
   形された連続気孔性多孔質プラスチックであることを特
   徴とするローラ定着装置。 ３）特許請求の範囲第１項または第２項に記載のローラ
   定着装置において、前記多孔質材料は延伸連続気孔性多
   孔質四弗化エチレン樹脂であることを特徴とするローラ
   定着装置。 ４）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
   載のローラ定着装置において、前記多孔質材料は導電性
   充填材を含有したものであることを特徴とするローラ定
   着装置。