JPS6345111B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はローラ対でトナー像支持材を挾圧搬送
する事によりトナー像をその支持材に定着するよ
うにした定着装置の改良に関する。 電子写真等で紙等の支持材に形成されたトナー
像を定着する為、今日如上の定着装置が多用され
ている。そしてローラ対の形成するニツプに支持
材搬送方向に関し幅を形成する為にローラ対の内
の少なくとも１つのローラにシリコーンゴム等の
弾性体の表層を設け、一方、加熱溶融等されたト
ナーのローラへの付着、及びこれに起因する支持
材の汚れ（オフセツト現象）や支持材のローラへ
の巻き付きを防止する為、ローラ対の少なくとも
１つのローラ、特に支持材のトナー像面に圧接す
る側のローラに、シリコーンオイルのようなオフ
セツト防止性（離型性）液体を塗布すること、が
一般的に行なわれている。 そしてシリコーンゴム等の弾性体には、シリコ
ーンゴム等にオフセツト防止液がしみ込み（ゴム
が液を含浸し）、それによつて膨張するという、
所謂膨潤性があるが、前述の定着装置で前記オフ
セツト防止性液体により前記弾性体表層が膨潤す
ると、前記ニツプ幅が変化したり、そのローラ径
が大きくなつてニツプでの圧力やローラ周速が変
化したりして定着性が変化するばかりか、ローラ
長手方向に不均一な膨潤、例えばローラの片方の
端部側の径が他より大となる所謂片方太り、が生
ずると、トナー像支持材に皺が生ずるという不都
合がある。斯様な不都合を解決する為に特開昭52
−46819号公報記載の方法の如く、シリコーンゴ
ムローラを予めシリコーンオイルで膨潤させた後
所定の径のローラに研磨加工する方法が公知であ
る。しかし、シリコーンゴムローラをシリコーン
オイルで飽和膨潤させるには長時間（数ミリ厚の
ゴム層で一般に一ケ月近く）かかり、従つて製造
コスト面等実際問題として、不飽和膨潤のままの
シリコーンゴムローラを使用しなければならない
が、この場合塗布オイルに膨潤オイルと同じ粘度
のものを使用すると塗布オイルで更に膨潤現象が
進行し、長期にわたつて使用しているうちにロー
ラ径の全体的な径の増大、及び又は部分的な径差
の増大は無視できぬものになつて来る。 本発明は上述したような不都合を解決すること
を主な目的とする。 本発明は、オフセツト防止性液体の含浸処理時
間を短縮すると共に同粘度液体を含浸用、塗布用
に適用した場合の問題を解決することを目的と
し、この目的を達成するために、弾性体表面の含
浸処理を加熱含浸処理とし、含浸用オフセツト防
止性液体の常温での粘度を塗布手段の塗布用オフ
セツト防止性液体の常温での粘度より低粘度とす
ることを特徴とする。 本発明の効果については後述するように、短時
間で含浸処理ができると共に弾性体表面の変化を
抑制できるので製造コストを低下せしめて長期使
用化を達成できることである。従つて、本発明に
よれば、定着装置に費されるコストを低減でき、
安価で信頼性の高い装置を提供できる。 以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。第１図は、本発明を適用した熱ローラ式定着
装置を示すものであり、図において、１は加熱定
着ローラであり、アルミニウム、銅などの熱伝導
性の良好な材料からなる中空ローラ２の表面に厚
さ0.3mmの熱加硫型シリコーンゴム（信越化学株
式会社製KE860）からなる離型性被覆層３を設け
た外径39mmのローラである。 加熱ローラ１の内部には、ハロゲンランプ等の
加熱源４が配置されており、加熱ローラ１は、加
熱源４により加熱され、加熱ローラの表面に当接
したサーミスタ等の温度検出素子５により層３表
面はトナーＴを加熱溶融して支持紙Ｃに定着する
温度、ここでは170℃に維持されている。６は加
圧ローラであり、ステンレス等の芯金７上に、厚
さ８mmの熱加硫型シリコーンゴム（信越化学株式
会社製KE−540）の離型性被覆層８を設けた外径
40mmのローラである。このゴム層８は硬度40度で
上記ゴム層３（硬度60゜）より柔らかく、かつゴ
ム肉厚が厚くローラ間圧接ニツプ幅を形成するの
に適しているが、層３よりもオイルを吸収しやす
い。 加熱ローラ１と加圧ローラ６は、図示されな
い、加圧機構により、作動時（定着処理時）は互
いに圧接して矢印方向に回転し、トナー像支持紙
Ｃを挾圧して矢印方向に搬送するが、スタンバイ
時などの非作動時は、互いに離間して回転を停止
する。上記圧接時ローラ６の層８がローラ１の層
３より大きく弾性変形して幅のあるニツプができ
る。 ９は、加熱ローラ１のシリコーンゴム層３表面
にオフセツト防止液（シリコーンオイル）０を塗
布する塗布ローラであり、ステンレス等の芯金１
０上に、厚さ6.5mmの熱加硫型シリコーンゴム
（信越化学株式会社製KE−540）の被覆層１１を
設けた外径25mmのローラである。このゴム層１１
も前記層３より柔らかく、それ故ローラ１，９を
隙間なく密着させてローラ１に均一にオイルを塗
布できる。 オフセツト防止液貯蓄槽１２内のオフセツト防
止液０は、毛細管現象により、耐熱フエルト１３
及び、耐熱布１４を経て、次いで、塗布ローラ１
０上に塗布され、次に回転する塗布ローラ１０か
ら、加熱ローラ１のシリコーンゴム層３の表面に
塗布される。層３が離型性であることに、このオ
イル塗布を加えることで、ローラ１へのトナー付
着、紙Ｃの巻き付き、の防止効果が格段に高ま
る。 耐熱布１４は作動時のみ、耐熱フエルト１３及
び塗布ローラ１０に当接して、スタンバイ時は両
者から離間している。 １５はトナー像支持紙Ｃをローラ１，６のニツ
プに送り込むガイド板である。紙Ｃはそのトナー
像Ｔの支持面がローラ１に圧接するよう搬送され
る。１６，１７はローラ周面に沿つてカールした
紙をローラから分離する爪である。爪１６，１７
の先端は夫々ローラ１，６に軽く当接している。 尚、如上の定着装置は、異なつた幅（紙搬送方
向に垂直な方向、即ちローラ１，６の長手方向、
に関する長さ）サイズのトナー像支持紙Ｃを選択
的に定着処理できるもので、そしてどの幅サイズ
の紙Ｃも搬送方向に平行な一方の側端がローラ
１，６の対応側端部に設定されている基準位置に
略一致するように搬送される。或いはどの幅サイ
ズの紙Ｃもその幅方向についての中心線がローラ
１，６の長手方向に関する中心位置に略一致する
ように搬送される。そして紙Ｃが圧接されるロー
ラ１の周面領域に塗布されたシリコーンオイルＯ
は紙Ｃによつて消費されるが、紙Ｃが圧接しない
ローラの周面領域に塗布されたオイルＯは消費さ
れることがなく、そのままローラ１の同領域に残
り、また同領域に圧接回転しているローラ６の周
面領域に塗布されてしまう。従つて上述の如く異
なつた幅サイズの紙Ｃを定着処理する場合、小幅
サイズ紙を連続定着していると、その紙の圧接し
ないローラ１，６の周面領域にシリコーンオイル
がしみ込み部分的にローラ１，６の径が大となつ
て（特に厚いゴム層８を有するローラ６の径がよ
り大きくなる）次に大幅サイズ紙を定着処理する
場合、この紙に皺が生ずるというような欠点が従
来あつた。また紙Ｃの圧接するローラ１周面部分
のオイルＯは消費されるとは言え、全部消費され
尽される訳でもなく多少残留する。この残留分の
内のまた幾分かは、紙Ｃがニツプを通過し終つた
後ローラ６に塗布されてしまう。このようなオイ
ルＯによつてもまた、従来はローラ１，６が膨潤
していたものである。 本実施例では作動時に使用されるオフセツト防
止液、即ち１３，１４，９の部材を介してローラ
１に塗布される液体Ｏとして常温に於ける粘度が
300CSのジメチルシリコーンオイル（信越化学株
式会社製KF96、粘度300CS）を用いた。また、
加熱ローラ１として、外径38.0mmの芯金２上に、
プライマーをうすく塗布し、その上に、前記熱加
硫型シリコーンゴムを加硫してゴム層を形成後、
外径38.65mmに研削し、次いで、常温に於ける粘
度が100CSのジメチルシリコーンオイル（信越化
学株式会社製KF96、粘度100CS）を180℃に熱し
た中に、４時間浸漬させて上記ゴム層を膨潤させ
た後、外径39.0mmに研磨したものを用いた。 また、加圧ローラ６として、外径24mmの芯金７
上にプライマーをうすく塗布し、その上に、前記
熱加硫型シリコーンゴムを加硫して外径37.8mm近
傍のゴム層を形成し、次いで常温に於ける粘度が
50CSのジメチルシリコーンオイル（信越化学株
式会社製KF96、粘度50CS）を180℃に熱した中
に10時間浸漬させた上記ゴム層を膨潤させた後、
外径40.0mmに研磨したものを用いた。 また、塗布ローラ９として、外径12mmの芯金１
０上にプライマーをうすく塗布し、その上に、前
記熱加硫型シリコーンゴムを加硫して、外径23.2
mm近傍のゴム層を形成し、次いで常温に於ける粘
度が50CSのジメチルシリコーンオイル（信越化
学株式会社製KF96、粘度50CS）を200℃に熱し
た中に８時間浸漬させて上記ゴム層を膨潤させた
後、外径25.0mmに研磨したものを用いた。 上記構成の定着装置を用いて、B4紙１枚当り、
４×10^-3c.c.の割合で前記シリコーンオイル
（KF96、300CS）を加熱ローラ１へ塗布し、かつ
加熱ローラの表面温度を170℃に継持して、20万
枚定着処理を行ない、5000枚毎にA3紙を定着処
理したところ、常に良好な定着が得られ、紙に皺
が生ずることもなかつた。 B4紙20万枚定着処理後の加熱ローラ径は
φ39.0、加圧ローラ径はB4紙圧接部が40.15mmB4
紙非接触部が40.25mm、塗布ローラ径はφ25.1で僅
かに径が増えているが実用上何の支障もなく更に
使用できる状態であつた。 上記と同様な定着器構成で加圧ロール製造時の
含浸用シリコーンオイル（重合単位分子構造が同
じもの）の粘度と温度を変化させた場合（浸漬時
間はいずれも10時間）の実験結果を表に示す。定
着ローラ、塗布ローラは上記の製造条件のものを
使用した。 実験はすべて13枚／分のスピードで、B4サイ
ズ紙（巾254mm）を連続定着処理して、5000枚毎
に、A3サイズ紙（巾297mm）でサンプリングを行
ない、A3サイズ紙のシワの有無を見た。前記シ
ワは、B4紙非接触部のローラ１，６の特にオイ
ルを含浸しやすいローラ６の径がB4紙接触部の
ローラ部のローラ径よりも大きくなることによ
り、軸方向に周速の差が生じることによつて発生
するものである。

【表】 上記表で、塗布時のシリコーンオイルの温度と
は加熱ローラ１表面に塗布されたオイルの温度
で、これは同ローラ１の表面温度と等しい。 さて、上記結果から、シリコーンゴムの膨潤処
理に使用される含浸用シリコーンオイルの常温
（25℃）に於ける粘度が、定着処理時にローラに
塗布される塗布用シリコーンオイルの常温に於け
る粘度より小さい場合に多大の効果が見られるこ
とが判る。更にこの条件に加えて、含浸時即ち膨
潤処理時の含浸用シリコーンオイルの温度が塗布
時の塗布用シリコーンオイルの温度より高い場
合、効果は更に高いものとなることが判るが、逆
に含浸時のオイル温度が塗布時のオイル温度より
低くても、常温で含浸用オイルの粘度が塗布用オ
イルの粘度より小である限り、十分な効果の得ら
れることは明らかである。 上述の如く、常温に於いて塗布用シリコーンオ
イルより低粘度のシリコーンオイルを定着器ロー
ラのシリコーンゴム層に予め含浸させておいた場
合、このローラのゴム層が塗布用シリコーンオイ
ルで膨潤しにくい理由は次のように考えられる。
即ち、高粘度シリコーンオイルより低粘度シリコ
ーンゴムの方がシリコーンゴムに含浸されやす
い。つまり、両者とも重合単位分子構造は同じで
あるが、低粘度のものの方が高粘度のものより重
合度が小さく、ゴム組織中に入りやすい為、比較
的短い時間で比較的多くの量がシリコーンゴムに
含浸される。そして一且シリコーンゴムに上述し
たような低粘度のシリコーンオイルが含浸される
と、このシリコーンゴムに上述のような高粘度シ
リコーンオイルを塗布しても、塗布オイルは含浸
されにくくなる。このようなことから本発明では
ローラ径の増大が防止できるものである。 尚、第２図に示したように、シリコーンオイル
の粘度をＶ（cs）、その絶対温度をＴ（〓）とする
と、近似的に、logV＝α・１／Ｔ＋β、の関係
が成立する。αはどの粘度のオイルについても同
一の定数で、βはオイルごとに異なる定数であ
る。これから判るように、常温でシリコーンオイ
ルＡ（例えばKF96、300CS）より順に粘度が低く
なつている。シリコーンオイルＢ（例えばKF96、
100CS）、シリコーンオイルＣ（例えばKF96、
50CS）は、定着器ローラ表面の温度に於ても粘
度がＡよりＢ、Ｃの順に低くなる。従つて、定着
処理時に於いても、ローラの加熱されたシリコー
ンゴム層に含浸されたシリコーンオイルの粘度
は、同ゴム層に塗布されるシリコーンオイルの上
記ゴム層温度に加熱された状態での粘度より低く
なり、それ故やはり塗布オイルはゴム層に含浸さ
れにくい。 また、前述したようにシリコーンゴムへの含浸
用シリコーンオイルの含浸は、定着処理時のゴム
層温度より高い温度で行なうのが最も好ましい
が、前述例のように上記温度以下の温度で上記含
浸処理を行なつてもよい。しかし、この時も定着
処理時のゴム層表面の塗布用シリコーンオイルの
粘度（V₀Cs）以下の粘度に含浸用シリコーンオ
イルの粘度がなる温度で上記含浸処理がなされる
ことが好ましい。（例えば第２図ではオイルＢに
ついてはt₁℃以上、オイルＣについてはt₂℃以上
で含浸処理を施すことが好ましい）一方、含浸処
理（膨潤処理）時のシリコーンオイルの温度を
200℃より高くすることは、オイルの耐熱限界を
越えてその劣化を速める為好ましくない。また、
常温（25℃）に於ける粘度が10CSより小である
シリコーンオイルは熱的に不安定である為、含浸
用シリコーンオイルとしては常温に於ける粘度が
20CS以上のものを使用することが望ましい。 更に設計された所望の厚みより薄い厚みのシリ
コーンゴム被覆ローラを前述の如くしてシリコー
ンオイルで膨潤させ、同被覆層を上記所望の厚み
より厚くした後に上記所望の厚みに研磨すること
により、より効果が増長する。これは所望のゴム
肉厚の90％以下の肉厚のシリコーンゴム被覆層を
膨潤させその後研磨した場合に特に有効であるこ
とが実験で確認された。 以上、述べたように、本発明によれば、オフセ
ツト防止性液体を塗布してもローラの弾性体層の
径の経時変化が防止でき、トナー像支持材の皺や
定着性能の変化を防止できるばかりでなく、上記
ローラは短時間で製造できるから定着装置の製造
コストも低くできる等、種々有用な効果を得るこ
とができる。 また実施例では熱ローラ定着装置を例に掲げて
述べたが、オフセツト防止液を使用する圧力定着
装置にも本発明は適用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は
シリコーンオイルの温度と粘度の関係を説明する
為のグラフである。 １は加熱定着ローラ、３はシリコーンゴム層、
６は圧接ローラ、８はシリコーンゴム層、９はシ
リコーンオイル塗布ローラ、１１はシリコーンゴ
ム層である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 予めオフセツト防止性液体で含浸処理されて
   いる弾性体表層を少なくとも一方が有しているロ
   ーラ対と、該ローラ対の少なくとも一方にオフセ
   ツト防止性液体を塗布する手段とを備え、ローラ
   対間でトナー像支持材を挟圧搬送してトナー像の
   定着を行なう定着装置において、 上記弾性体表層の含浸処理が加熱含浸処理であ
   つて、含浸用オフセツト防止性液体の常温での粘
   度が塗布手段の塗布用オフセツト防止性液体の常
   温での粘度より低粘度であることを特徴とする定
   着装置。 ２ 上記含浸時の含浸用オフセツト防止性液体温
   度を塗布用オフセツト防止性液体の弾性体表面に
   おける温度よりも高温度にすることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の定着装置。 ３ 上記弾性体表層は熱加硫型シリコーンゴムか
   らなることを特徴とする特許請求の範囲第１項又
   は第２項に記載の定着装置。