JPH04214585A - 熱ローラ定着装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子複写機等の定着部
に用いられる熱ローラ定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子複写機の熱ローラ定着装
置として、芯材上に耐熱弾性体層が形成されヒータを内
蔵する加熱ローラと、芯材上に耐熱弾性体層が形成され
前記加熱ローラに圧接する加圧ローラとを備え、帯電ト
ナー画像を保持する複写紙をそのトナー画像の保持面が
加熱ローラに面するように両ローラ間を通過させること
により、トナー画像を複写紙上に定着させるものが知ら
れている。

【０００３】近年、３原色に黒色を加えた４種類のトナ
ーを用いて、全ての色を再現するフルカラー画像形成装
置への要望が高まっており、この装置においては１つの
画像を形成するにあたって、上記４色のトナー像を重ね
合わせ、これを１回定着することによってフルカラー画
像の形成を行っている。このため、フルカラー画像の光
沢、画質及び透過画像の色再現性等の特性を満足するた
めには、トナーとして透光性に優れ、トナー付着量を多
くするために粘度の低いものを使用する必要があり、さ
らに定着されたトナー像の透光性を確保するためには、
定着されたトナー像表面を均一な面とすることが必要と
なる。このような特性を満足するために定着ローラとし
て、低粘度のトナーに対してオフセットが生じないよう
に、その表面に離型剤を塗布し、かつ定着されたトナー
像表面を均一にするために、表面平滑性の高い定着ロー
ラを使用している。

【０００４】一方、通常画像形成装置においては、通紙
の安定性を向上させるため加熱ローラ側に分離爪を設け
たり、画像面側の加熱ローラの肉厚を厚くしてローラニ
ップにおける通紙方向を非画像面側にすることにより通
紙性を向上させることが行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
分離爪を設けた場合、画像面が分離爪に接触して画像が
劣化したり、分離爪がローラ表面に接触してローラ表面
が損傷することによっても画像が劣化するといった問題
がある。また、ローラニップにおける通紙方向を非画像
面側にするために画像面側のローラ肉厚を厚くした場合
、熱応答性が悪くなるという問題が生じる。

【０００６】本発明は、ローラの熱応答性の低下及び分
離爪による画像劣化を招くことなく、通紙安定性を確保
して、良好な画像を得ることを解決すべき技術課題とす
るものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、記録紙とロー
ラ表面を構成するシリコーンゴム中に含まれるシリカと
が帯電していることを発見してなされたものであり、ロ
ーラと記録紙との帯電傾向を制御することにより通紙安
定性を確保せしめるものである。なお、帯電の発生原因
としては記録紙中に含有される炭酸カルシウムが影響し
ているものと考えられる。

【０００８】すなわち、本発明の熱ローラ定着装置は、
芯材上に耐熱弾性体層を積層してなる加熱ローラと、該
加熱ローラに圧接する、芯材上に耐熱弾性体層を積層し
てなる加圧ローラとを備え、トナー像を保持する複写紙
を該トナー像の保持面が該加熱ローラに面するように該
両ローラ間を通過させることにより該トナー像を該複写
紙上に定着させる熱ローラ定着装置において、前記加圧
ローラの表面を構成する耐熱弾性体層中に含有されるシ
リカ含有率が、前記加熱ローラの表面を構成する耐熱弾
性体中に含有されるシリカ含有率より高いことを特徴と
するものである。

【０００９】

【作用】本発明の熱ローラ定着装置では、加圧ローラの
表面を構成する耐熱弾性体層中に含有されるシリカ含有
率が、前記加熱ローラの表面を構成する耐熱弾性体中に
含有されるシリカ含有率より高いので、記録紙とシリカ
とが帯電する結果、記録紙は加圧ローラ側に大きく吸引
又は吸着され、記録紙の加熱ローラからの分離特性が向
上する。そして、加圧ローラに吸着した記録紙は加圧ロ
ーラ側に設けられた分離爪で確実に剥離されるので、安
定した通紙性を得ることができる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説
明する。本実施例の熱ローラ定着装置は、図１に示すよ
うに、ヒータ１１を内蔵するアルミニウム製芯金１２上
に耐熱弾性体層１３を積層してなる加熱ローラ１と、ヒ
ータ２１を内蔵するアルミニウム製芯金２２上に耐熱弾
性体層２３を積層してなる加圧ローラ２と、クリーニン
グローラ３、４と、オイル塗布ユニット５と、加圧ロー
ラ２側に設けられた分離爪６と、オイル回収ブレード７
とから主に構成されている。なお、加熱ローラ１及び加
圧ローラ２はＲｚ２μｍ以下の表面粗さをもっている。 また、耐熱弾性体層１３及び２３は、各シリコーンゴム
組成物を芯金上に塗布後、加熱硬化して形成された。 （実施例１） 本実施例１の熱ローラ定着装置は、図２に拡大断面図を
示すように、加熱ローラ１の耐熱弾性体層１３が二層構
造をもち、加圧ローラ２の耐熱弾性体層２３が単層構造
をもっている。また、加熱ローラ１の耐熱弾性体層１３
と加圧ローラ２の耐熱弾性体層２３とが同一の肉厚をも
っている。

【００１１】加熱ローラ１の耐熱弾性体層１３は、芯金
１２上に積層されたシリカを４０重量％含有する２ｍｍ
厚のシリコーンゴム層１３ａと、シリコーンゴム層１３
ａの上に積層されたシリカを含まない０．２ｍｍ厚のシ
リコーンゴム層１３ｂとから構成されている。また、加
圧ローラ２の耐熱弾性体層２３は、シリカを３０重量％
含有する２．２ｍｍ厚のシリコーンゴム層２３ｃから構
成されている。 （実施例２） 本実施例２の熱ローラ定着装置は、図３に拡大断面図を
示すように、加熱ローラ１の耐熱弾性体層１３が二層構
造をもち、加圧ローラ２の耐熱弾性体層２３が三層構造
をもっている。また、加熱ローラ１の耐熱弾性体層１３
と加圧ローラ２の耐熱弾性体層２３とが同一の肉厚をも
っている。

【００１２】加熱ローラ１の耐熱弾性体層１３は、芯金
１２上に積層されたシリカを４０重量％含有する２ｍｍ
厚のシリコーンゴム層１３ａと、シリコーンゴム層１３
ａの上に積層されたシリカを含まない０．２ｍｍ厚のシ
リコーンゴム層１３ｂとから構成されている。また、加
圧ローラ２の耐熱弾性体層２３は、芯金２２上に積層さ
れたシリカを４０重量％含有する１．９ｍｍ厚のシリコ
ーンゴム層２３ａと、シリコーンゴム層２３ａの上に積
層された０．１ｍｍ厚のフッ素ゴム層２３ｂと、フッ素
ゴム層２３ｂの上に積層されたシリカを３０重量％含有
する０．２ｍｍ厚のシリコーンゴム層２３ｃとから構成
されている。なお、上記フッ素ゴム層２３ｂはオイルに
よるシリコーンゴム層２３ａの劣化を防止し、加圧ロー
ラ２の寿命を伸ばすことに有用である。また、上記シリ
コーンゴム層２３ｃの厚さは０．０５ｍｍから耐熱弾性
体層２３全体の厚さの８０％までが実用的な範囲である
。 （実施例３） 本実施例３の熱ローラ定着装置は、図４に拡大断面図を
示すように、加熱ローラ１の耐熱弾性体層１３が二層構
造をもち、加圧ローラ２の耐熱弾性体層２３が単層構造
をもっている。また、加熱ローラ１の耐熱弾性体層１３
の肉厚は加圧ローラ２の耐熱弾性体層２３の肉厚より薄
くなっている。なお、本実施例３の熱ローラ定着装置は
、加熱ローラ１の耐熱弾性体層１３が薄いので熱伝導が
良好となり、より高速の定着が可能となる。また、熱伝
導が良好となることにより芯金１２と耐熱弾性体層１３
との間での熱の蓄積が少なく、耐熱弾性体層１３の劣化
を防止することができる。

【００１３】加熱ローラ１の耐熱弾性体層１３は、芯金
１２上に積層されたシリカを４０重量％含有する１ｍｍ
厚のシリコーンゴム層１３ａと、シリコーンゴム層１３
ａの上に積層されたシリカを含まない０．２ｍｍ厚のシ
リコーンゴム層１３ｂとから構成されている。また、加
圧ローラ２の耐熱弾性体層２３は、シリカを３０重量％
含有する３ｍｍ厚のシリコーンゴム層２３ｃから構成さ
れている。 （実施例４） 本実施例４の熱ローラ定着装置は、図５に拡大断面図を
示すように、加熱ローラ１の耐熱弾性体層１３が単層構
造をもち、加圧ローラ２の耐熱弾性体層２３が単層構造
をもっている。また、加熱ローラ１の耐熱弾性体層１３
の肉厚は加圧ローラ２の耐熱弾性体層２３の肉厚より薄
くなっている。

【００１４】加熱ローラ１の耐熱弾性体層１３は、シリ
カを含まない０．２ｍｍ厚のシリコーンゴム層１３ｂと
から構成されている。また、加圧ローラ２の耐熱弾性体
層２３は、シリカを３０重量％含有する３ｍｍ厚のシリ
コーンゴム層２３ｃから構成されている。 （実施例５） 本実施例５の熱ローラ定着装置は、図６に拡大断面図を
示すように、加熱ローラ１の耐熱弾性体層１３が二層構
造をもち、加圧ローラ２の耐熱弾性体層２３が三層構造
をもっている。また、加熱ローラ１の耐熱弾性体層１３
の肉厚は加圧ローラ２の耐熱弾性体層２３の肉厚より薄
くなっている。

【００１５】加熱ローラ１の耐熱弾性体層１３は、芯金
１２上に積層されたシリカを４０重量％含有する１ｍｍ
厚のシリコーンゴム層１３ａと、シリコーンゴム層１３
ａの上に積層されたシリカを含まない０．２ｍｍ厚のシ
リコーンゴム層１３ｂとから構成されている。また、加
圧ローラ２の耐熱弾性体層２３は、芯金２２上に積層さ
れたシリカを４０重量％含有する３ｍｍ厚のシリコーン
ゴム層２３ａと、シリコーンゴム層２３ａの上に積層さ
れた０．１ｍｍ厚のフッ素ゴム層２３ｂと、フッ素ゴム
層２３ｂの上に積層されたシリカを３０重量％含有する
０．２ｍｍ厚のシリコーンゴム層２３ｃとから構成され
ている。

【００１６】上記実施例１〜５の熱ローラ定着装置をミ
ノルタ製複写機ＣＦ−７０に装着して、それぞれ２００
枚の複写紙（炭酸カルシウム含有の中性紙）を通紙した
ところ、ジャムが発生することもなく、安定した通紙性
を示した。本実施例の熱ローラ定着装置では、加熱ロー
ラ１の耐熱弾性体層１３の最外層を構成するシリコーン
ゴム層１３ｂがシリカを含まず、また加圧ローラ２の耐
熱弾性体層２３の最外層を構成するシリコーンゴム層２
３ｃがシリカを３０重量％含有している。このため、複
写紙とシリコーンゴム層２３ｃ中に含まれるシリカとが
帯電して複写紙が加圧ローラ２に確実に吸引又は吸着さ
れるので、この複写紙を加圧ローラ２側に設けられた分
離爪６で確実に剥離することができる。したがって、本
実施例の熱ローラ定着装置は、画像面側の加熱ローラ１
に複写紙が引きつけられることがないので、加熱ローラ
１側に分離爪を設ける必要がなく、分離爪による画像劣
化が起こることがない。

【００１７】なお、加熱ローラ１の耐熱弾性体層１３の
最外層を構成するシリコーンゴム層１３ｂのシリカ含有
量の好ましい範囲は０〜２０重量％であり、加圧ローラ
２の耐熱弾性体層２３の最外層を構成するシリコーンゴ
ム層２３ｃのシリカ含有量の好ましい範囲は２０〜６０
重量％である。そして、加熱ローラ１の耐熱弾性体層１
３と加圧ローラ２の耐熱弾性体層２３とが同一の肉厚を
もっていると、ローラニップ形状が平坦になるので通紙
安定性に有利に働く。なお、この場合、加圧ローラ２側
のシリコーンゴム層２３ｃのシリカ含有量を加熱ローラ
１側にシリコーンゴム層１３ｂのシリカ含有量の２倍以
上にすると、通紙安定性が大きく向上する。また、加熱
ローラ１の耐熱弾性体層１３を加圧ローラ２の耐熱弾性
体層２３より薄くした場合は、ローラニップの形状が上
向きとなり通紙性が悪くなる関係上、加圧ローラ２側の
シリコーンゴム層２３ｃのシリカ含有量を加熱ローラ１
側にシリコーンゴム層１３ｂのシリカ含有量の２．５倍
以上にすると、通紙安定性が大きく向上する。

【００１８】また、加熱ローラ１及び加圧ローラ２の表
面粗さはＲｚ２μｍ以下であり高い表面平滑性をもって
いる。このローラの表面平滑性はローラ帯電性と関係が
あり、表面粗さが低下するとローラ帯電現象が起こりに
くくなる。（シリカ含有量とローラ帯電性の評価）次に
、シリカ含有量とローラ帯電性との関係を調べるため、
表１に示すシリカ含有量のシリコーンゴム層をもつ定着
ローラに複写紙（炭酸カルシウム１０重量％含有の中性
紙）を数枚通紙した場合のローラ表面電位を測定した。 その結果を表１に示す。なお、シリコーンゴム層は１ｍ
ｍの厚さのものを使用した。

【００１９】

【表１】 　　表１の結果より、シリコーンゴム層中のシリカ含有
量がローラ帯電性に大きく影響することがわかる。

【００２０】また、シリコーンゴム中に含まれる填料の
うち量の多いベンガラとローラ帯電性との関係を調べる
ため、ベンガラを含むシリコーンゴム層とベンガラを含
まないシリコーンゴム層をもつ定着ローラについて上記
と同様にしてローラ表面電位を測定した。その結果を表
２に示す。なお、シリコーンゴム層は１ｍｍの厚さのも
のを使用した。

【００２１】

【表２】 　　表２の結果より、シリコーンゴム中に含まれるベン
ガラはローラ帯電性に与える影響が小さいことがわかる
。

【００２２】さらに、ローラ表層部におけるシリカ含有
量とローラ帯電性との関係を調べるため、表３に示す二
層構造をもつ定着ローラについて上記と同様にしてロー
ラ表面電位を測定した。その結果を表３に示す。

【００２３】

【表３】 　　表３の結果より、シリコーンゴム層の最外層部分に
含まれるシリカ含有量がローラ帯電性に大きく影響する
ことがわかる。（シリカ含有量と通紙安定性の評価）シ
リカ含有量３０重量％で２ｍｍ厚のシリコーンゴム層を
もつ加圧ローラ、及び表４に示すシリカ含有量で同じく
２ｍｍ厚のシリコーンゴム層をもつ各加熱ローラを用い
て、複写紙Ａ（炭酸カルシウム含有量：６重量％）、複
写紙Ｂ（炭酸カルシウム含有量：９重量％）をそれぞれ
２００枚通紙したときの、ジャム発生率を調べた。その
結果を表４に示す。

【００２４】

【表４】 　　表４の結果より、加熱ローラ及び加圧ローラのシリ
コーンゴム層の肉厚が同一の場合、加圧ローラ側のシリ
カ含有量が加熱ローラ側のシリカ含有量の２倍以上にな
ったとき、通紙安定性が大きく向上することがわかる。

【００２５】また、加熱ローラ側のシリコーンゴム層の
肉厚を１ｍｍ、加圧ローラ側のシリコーンゴム層の肉厚
を３ｍｍとして上記と同様にしてジャム発生率を調べた
。その結果を表５に示す。

【００２６】

【表５】 　　表５の結果より、加熱ローラ側のシリコーンゴム層
が加圧ローラ側のシリコーンゴム層より薄くなると、両
ゴム層の肉厚が同一の場合よりジャムが発生しやすくな
ることがわかる。

【００２７】さらに比較のため、シリカを含まない２ｍ
ｍ厚のシリコーンゴム層をもつ加圧ローラ、及び表６に
示すシリカ含有量で同じく２ｍｍ厚のシリコーンゴム層
をもつ各加熱ローラについて、上記複写紙Ｂと複写紙Ｃ
（炭酸カルシウム含有量：１２重量％）を用いて、上記
と同様にしてジャム発生率を調べた。その結果を表６に
示す。

【００２８】

【表６】

【００２９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の熱ローラ
定着装置は、加圧ローラと記録紙を積極的に帯電させて
記録紙を加圧ローラ側に吸引、吸着させ、加圧ローラ側
に設けられた分離爪で記録紙を加圧ローラから確実に剥
離することができるので、通紙安定性を向上させること
ができる。また、トナー画像面が接触する加熱ローラ側
に分離爪を設ける必要がないので、分離爪による画像劣
化が起こることもなく、良好な画像を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる熱ローラ定着装置の側
面図である。

【図２】本発明の実施例１の熱ローラ定着装置のローラ
部分の断面図である。

【図３】本発明の実施例２の熱ローラ定着装置のローラ
部分の断面図である。

【図４】本発明の実施例３の熱ローラ定着装置のローラ
部分の断面図である。

【図５】本発明の実施例４の熱ローラ定着装置のローラ
部分の断面図である。

【図６】本発明の実施例５の熱ローラ定着装置のローラ
部分の断面図である。

【符号の説明】

１は加熱ローラ、２は加圧ローラ、６は分離爪、１２及
び２２はアルミニウム製芯金、１３及び２３は耐熱弾性
体層である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　芯材上に耐熱弾性体層を積層してなる
   加熱ローラと、該加熱ローラに圧接する、芯材上に耐熱
   弾性体層を積層してなる加圧ローラとを備え、トナー画
   像を保持する記録紙を該トナー画像面が該加熱ローラに
   面するように該両ローラ間を通過させることにより該ト
   ナー画像を該記録紙上に定着させる熱ローラ定着装置に
   おいて、前記加圧ローラの表面を構成する耐熱弾性体層
   中に含有されるシリカ含有率が、前記加熱ローラの表面
   を構成する耐熱弾性体中に含有されるシリカ含有率より
   高いことを特徴とする熱ローラ定着装置。