JPS61296377A - 定着装置 - Google Patents

定着装置

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JPS61296377A
JPS61296377A JP60139834A JP13983485A JPS61296377A JP S61296377 A JPS61296377 A JP S61296377A JP 60139834 A JP60139834 A JP 60139834A JP 13983485 A JP13983485 A JP 13983485A JP S61296377 A JPS61296377 A JP S61296377A
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JP
Japan
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roller
heat roller
toner
backup roller
backup
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Pending
Application number
JP60139834A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Tokunaga
洋 徳永
Kazuhiko Uneme
和彦 采女
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Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
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Publication date
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Publication of JPS61296377A publication Critical patent/JPS61296377A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • G03G15/2053Structural details of heat elements, e.g. structure of roller or belt, eddy current, induction heating
    • G03G15/2057Structural details of heat elements, e.g. structure of roller or belt, eddy current, induction heating relating to the chemical composition of the heat element and layers thereof

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  • Coating Apparatus (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fixing For Electrophotography (AREA)

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】 [産業上の利用分野] 本発明は、未定着画像例えば粉体像を紙などの画像支持
体に加熱定着するための定着装置に関し、電子写真記録
装置や、インテリジェントコピア、レーザプリンタ、複
写機等の画像形成装置に適用できる定着装置に関する。
[従来の技術] 従来、電子写真法等を用いた画像形成装置によって形成
された未定着画像(以下、トナー像と呼ぶ)を紙等の画
像支持体(以下、転写紙と呼ぶ)に定着する定着装置に
は加熱定着方式が保用されている。
この種の加熱定着には熱源を備えたヒートローラとこれ
に圧接するバックアップローラとの間にトナー像を支持
した転写紙を搬送し定着するものが多用されている。
第7図に一般の加熱ローラ方式の定着装置の断面図を示
す。内部にヒータ11等の加熱手段を有する円筒状の金
属ローラ12があり、その表面にFEPSPTFE等の
表面被覆層13を設けであるヒートローラAとこれに相
対して芯金20の周面にシリコンゴム21等を巻き付け
て成形・研摩したバックアップローラBとがある。定着
時にあってはヒートローラAとバックアップローラBと
は圧接した状態にあって、動力により矢印方向に回転す
る。定着装置右側人口に設けられたガイド板31上を搬
送された転写紙PはヒートローラAと、バックアップロ
ーラBとの間で挟持・搬送され、その間にトナーは転写
紙P上に融着され、固定画像として定着装置より排出さ
れる。
一般に使用されているヒートローラAは厚さ約2〜5m
m程度のAQのパイプを芯金12とし、これに25〜3
0μm厚のフッ素樹脂を被覆層13としてコーティング
したものを用いる。またバックアップローラBは約20
mmφのSUSを芯金20とし、その周面にシリコンゴ
ム21を約5mm程度の厚さで被覆するよう射出成形し
研摩したものを用いている。
このような定着装置にあって長時間コピーを行うときは
、ローラのトナー汚れが生じることが多かった。定着時
のヒートローラの汚れは、転写紙表面のトナー汚れとな
り、ヒートローラAと押圧状態にあるバックアップロー
ラBの汚れとなって転写紙裏面の汚れとなる。従来はバ
ックアップローラの汚れ対策として、例えば第7図に示
すように、ヒートローラあるいはバックアップローラに
適度の粘性を有したシリコンオイルをクリーニングフェ
ルト22に含浸させたクリーニング機構をあてがい、離
型性をよくし同時に付着トナーのクリーニングをするよ
うにしている。またバックアップローラに離型性の良好
な物質をコートするようなこともなされている。
[発明が解決しようとする問題点] 従来の例えばクリーニング機構をもった定着装置にあっ
ても、長時間使用するときはクリーニング機構部が汚れ
、バックアップローラの汚れともなって、コピー品質が
低下することは免れなかった。本発明はクリーニング機
構の有無に関係なく、ヒートローラは勿論であるが特に
バックアップローラが汚れることのない良好なコピー画
像が得られる定着装置を提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明は上記目的を達成しようとするもので、本発明は
ヒートローラとバックアンプローラとの間に画像支持体
を挟着して加熱定着を行い排出するようにした定着装置
において、ヒートローラのコート材質はPFAとし、バ
ックアップローラはゴム硬度40°I−I S  以下
の射出成形した非研摩のシリコンゴムとしたことを特徴
とする定着装置を提供するものである。
即ち本発明はヒートローラとしては離型性の良好なPF
A(4ふっ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエ
ーテル共重合体)をコート材質とし、バックアップロー
ラとしては芯金の周面にシリコンゴム (HTVまたは
RTV)を射出成形し、トナーが蓄積しにくい非研摩ロ
ーラ(滑面)とした。
この発明による定着装置は定着時におけるヒートローラ
の設定温度を170°C以上とし、転写紙を挟着する圧
着荷重(以下、ニップ圧と呼ぶ)は1 、3 kg/ 
Cm以下に設定することにより更に本発明の効果を顕著
にする。
[作用] 第2図は本発明者が行ったヒートローラのコート材質と
トナー付着率の関係結果を示したもので、連続1000
コピーについて、ヒートローラ温度185℃、ラインス
ピード140 mm/ secの条件下で測定したもの
で、PFAはPTFE  (ポリ4ふっ化エチレン)よ
り優れた結果を示している。
第3図はヒートローラのコート材質PFAとPTFEに
ついて、ヒートローラ温度に対するオフセット範囲(実
線の範囲がオフセットのおこる範囲)を示したもので、
バックアップローラはヒートローラに対して10℃以内
の温度差に保って実験を行ったものである。PFAにお
いては高温でもオフセット現象が生じにくいとの結果を
得た。
第4図はヒートローラのコート材質をPFAとしたとき
について、ヒートローラ温度とトナー付着量の関係を示
したもので、185℃でのトナー付着量は210℃ に
おけるトナー付着量の約120%程度であることが実験
によって得られた。
第5図はヒートローラのコート材質をPFAとし、ヒー
トローラ温度を一定としたときのニップ圧とヒートロー
ラへのトナー付着率の関係を示すもので、ニップ圧の増
加に伴ってヒートローラへのトナー付着率が増加する傾
向にあることが実験によって得られた。
ヒートローラのコート材質をPFAとし、バックアップ
ローラを前記したようなシリコンゴムとすると、ヒート
ローラのトナー汚れはバックアップローラ側へと移行し
、ヒートローラのトナー汚れよりもバックアップローラ
のトナー汚れの方が遥かに大きくなる。
第6図はバックアップローラから転写紙へのトナー移行
率とニップ圧との関係を示したもので、ニップ圧が1 
、3 kg/ cm程度より以下になるとトナー移行率
は低くなり好ましいことを実験結果は示している。
またバックアップローラはローラ表面の表面粗さによっ
て、その凹部にはトナーが溜まり、凹部へのトナー付着
は更にローラ汚れに発展する傾向がある。従来バックア
ップローラは型成形したのち研摩仕上げすることがなさ
れてきた。しかしゴム材を研摩して良好な平滑面を得る
ことは容易ではなく、一般に表面を拡大して調べると鋸
歯状の凹凸があることが多く、このような表面状態のバ
ックアップローラよりは、型成形したそのままのバック
アップローラの方がローラ汚れとならないことが実験的
に明らかとなった。
またバックアップローラは研摩仕上げを行わないことと
すると、ゴム硬度に対する加工上の制約が除去され、各
種硬度について型成形しただけのバックアップローラの
比較実験を行った。ゴム硬度が低いと同一ニップ圧に対
してニップ幅は広(なるので、同一のラインスピード、
同一のローラ温度条件下にあっては、ゴム硬度を低くす
ることでニップ圧も低くすることが可能となる。
先の第4図の実験ではバックアップローラのゴム硬度を
低く、これに対応してニップ圧を低くした場合、ヒート
ローラへのトナー付着量は低減する傾向を示した。
本発明者はこれ等の実験結果にもとづいて、ヒートロー
ラ及びバックアップローラでのトナー汚れを低減し、良
好なトナー像の転写紙上への定着がなされる定着装置を
提供するものであるが、それには次の4条件を満たすこ
とが必要となる。
(1) ヒートローラへのトナー付着がすくない。
(2) ヒートローラからバックアップローラへのトナ
ー移行が良好である。
(3)バックアップローラへのトナー蓄積がしにく い
 。
(4)バックアップローラから転写紙(裏面)へ適当な
トナー移行性をもつ。
即ち、ヒートローラのコート材質をPFAとすることに
より、第2図から条件(1)を満たす。
またヒートローラのコート材質をPFAとしバックアッ
プローラをシリコンゴムとすることにより条件(2)を
満たす。
更にバックアップローラの被覆層としてシリコンゴムを
射出成形し、研摩等の後加工を行わないことで条件(3
)を満たす。
またバックアップローラのゴム硬度を40°HS以下、
ニップ圧1 、3 kg/ 0m以下とすることは第4
図及び第5図から条件(1)を満たず。
同じくニップ圧1 、3 kg/ 0m以下とすること
は第6図から条件(4)を満たす。
以上挙げたこれ等の条件は互いに相関性を有し、相乗効
果をもって良好な結果を得ることが実験的に明らかにな
った。
尚、以下に本明細書で用いるPTFE、FEP。
PFAの構造式等を示す。
[実施例コ 以下説明する8つの定着条件について比較実験を行った
テストは複写機U−B ix3300 MR(小西六写
真工業(株)社製)の改造を行い、別に製作したヒート
ローラ及びバックアップローラをローラ定着・部に装着
しテストを行った。但しローラ外径はいずれも40mm
φとし、クリーニング効果の対比を明らかとするためク
リーニング機構は除去し、下記の共通条件で比較テスト
を行った。
1、コピー速度  ・・・33枚/分(A4ペーパー使
用) 2、搬送速度   ・・・220 mm/秒3、現像剤
    ・・スチレンアクリル樹脂中にカーボンブラッ
クを7重量%分散含 有し、かつ疎水性シリカを0.4重量%外添した平均粒
径12μmのトナー5重量%をフェライト粒子からなる
キャリア95重量%と混合したものを用いた。
(1)第1図は本発明によるヒートローラとバックアッ
プローラとの断面図を示す。ヒートローラAは外径40
mm、肉厚t=5mmのAρ中空円筒を芯金12Aとし
、これに接着性を有した下引層ブライマーを介して上面
に層厚t=25〜30μmのPFA(三井フロロケミカ
ル製品MP−10)を塗装・焼成した被覆層13Aを設
けた。
バックアップローラBは30mmφのSUSを材料とす
る芯金20Aの周面に厚さ t=5mmのシリコンゴム
(信越化学製品)を弾性[2LAとして、射出成形した
そして弾性層21Aはゴム硬度35°I(Sとした。
このバックアップローラBは射出成形したままで、研摩
等の後加工は行っていない。従って型内面は鏡面仕上げ
とし、特に成形時に偏心が生じないよう注意をはらって
製作した。
(1−1)(1)で説明したヒートローラ及びバックア
ップローラをヒートローラ表面での定着温度を200℃
となるようセットし、ニップ圧(線圧)を1kg/cm
となるよう調整し、テストを行った。
(1−201)で説明したヒートローラ及びバックアッ
プローラをヒートローラ表面での定着温度を160℃と
なるようセットし、ニップ圧(線圧)を1kg/cmと
なるよう調整し、テストを行った。
(1−3)(1)で説明したヒートローラ及びバックア
ップローラを、ヒートローラ表面での定着温度を200
°Cとなるようセットし、ニップ圧 (線圧)を1 、
5 kg/cmとなるよう調整し、テストを行った。
(L−4)(1)で説明したヒートローラ及びバックア
ップローラを、ヒートローラ表面での定着温度を160
℃になるようセットし、ニップ圧 (線圧)を1 、5
 kg/ cmとなるよう調整し、テストを行った。
(2−1)ヒートローラは(1)で説明したと同一のも
のを用いた。バックアップローラについては、30mm
φのSUSを材料とする芯金の周面にゴム硬度35°H
Sの弾性層を設け、周面を研摩して40mmφとした。
このローラを用い定着温度200°C1ニツプ圧(線圧
)1kg/cmでテストを行った。
(2−2)ヒートローラは(1)で説明したと同一のも
のを用いた。バックアップローラについては、30mm
φのSUSを材料とする芯金の周面にゴム硬度45°H
Sのシリコンゴムを厚さ t=5mmに射出成形し、後
加工は行っていない。
このローラを用いた定着温度2QO℃、ニップ圧(線圧
)1.5kg/cmでテストを行った。
(2−3)ヒートローラは(1)で説明したと同一のも
のを用いた。バックアップローラについては、30a+
mφのSUSを材料とする芯金の周面にゴム硬度45°
HSの弾性層を設け、周面を研摩して40mmφとした
。このローラを用い、定着温度200℃、ニップ圧(線
圧N、5kg/amでテストを行った。
(3−]、)ヒートローラにPTF’Eを被覆層とした
ものを用いた。その他は(1−1)と全く同一条件でテ
ストを行った。
以上の条件でlO万ココピーA4ペーパー)の耐久テス
トした結果は次のようであった。
(t−i)to万コピー後においてもローラ表面には著
しいトナー汚れは認められず、またコピー画質も初期と
の差異は認められないものであった。
(1−2)ローラ表面には5万コピ一程度からトナー汚
れが認められるようになった。しかしトナー汚れは進行
せず、10万コピーになっても、コピー画質は初期のも
のと差異は認められなかった。
(1−3)ローラ表面には8万コピ一程度からトナー汚
れが認められるようになった。しかし10万コピーにな
ってもそのトナー汚れは進行することがなかった。
(1−4)ローラ表面には4万コピ一程度からトナー汚
れが認められるようになり、トナー汚れはゆるやかに進
行して6万コピーでオフセットが生じた。しかしクリー
ニング機構を付加して再度テストを行うと(+−1)と
同じ結果が認められた。
(2−1)ローラ表面には2万コピ一程度からトナー汚
れが認められるようになり、トナー汚れは次第に進行し
て3万コピーでオフセットが生じた。
(2−2)3万コピ一前後からトナー汚れが認められる
ようになった。トナー汚れはゆるやかに進行し、5万コ
ピーでオフセットが生じた。
(2−3)1万コピ一前後からトナー汚れが認められる
ようになり、トナー汚れは進行して2万コピーでオフセ
ットが生じた。
(3−1)約8千コピーでトナー汚れが認められるよう
になり、トナー汚れは進行して2万コピーでオフセット
が生じた。
[発明の効果コ 比較テストからも明らかなように、本発明によるローラ
を用いた定着装置は、耐久性において優れた定着性能を
有しており、ローラは長時間に亘ってトナー汚れを生じ
ることなく、クリーニングレスかつオイルレスとした場
合にも充分に使用に耐える定着装置が搗供されることと
なった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるローラ部断面図。 第2図及び第3図はローラ被覆層をPFAとPTFEと
した場合の特性比較図。 第4図は定着温度とトナー付着量との関係を示すグラフ
。 第5図はニップ圧とトナー付着率との関係を示すグラフ
。 第6図はニップ圧とトナー移行率との関係を示すグラフ
。 第7図は従来のローラ定着装置の断面図。 12A・・・芯金     13A・・・被覆層20A
・・芯金     21A・・・弾性層A・・・ヒート
ローラ   B・・・バックアップローラ出願人 小西
六写真工業株式会社 第5図 第6図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ヒートローラとバックアップローラとの間に画像
    支持材を挟着して加熱定着を行い排出するようにした定
    着装置において、ヒートローラのコート材質はPFAと
    し、バックアップローラはゴム硬度40°HS以下の射
    出成形した非研摩のシリコンゴムとしたことを特徴とす
    る定着装置。
  2. (2)上記ヒートローラの設定温度は170℃以上で、
    画像支持材を挟着する圧着荷重は1.3kg/cm以下
    としたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の定
    着装置。
JP60139834A 1985-06-25 1985-06-25 定着装置 Pending JPS61296377A (ja)

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