JPH0419561Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （考案の目的） この考案は、トナー印像を複写用紙に加熱定着
する電子複写機等の定着ローラー装置の改良に関
するものである。

複写機等の電子写真装置における定着ローラー
装置は、周知のように、一方にヒーターを設け、
相互に圧接しながら回転する一対のローラー間に
印画用紙を通過させ、この用紙にトナー印像を溶
融定着させるようにしたもので、それらのローラ
ーには珪素樹脂やフツ素樹脂のような高分子弾性
材料からなる弾性層が設けられている。

このような定着ローラー装置には先ずもつて定
着された印像が鮮明であることが求められる。つ
いで、作業中にローラーへの用紙の巻き付きなど
による作業中断のようなトラブルのないことが求
められる。また、以上のような要求が満たされた
としても、ローラーの寿命が短くては、実用には
不向きである。すなわち、要約すれば、 印像の鮮明性 作業の円滑性 ローラーの耐久性 が、前記定着装置の実用性如何を評価する基準と
しての三大要件であるということができる。

ここで、の印像の鮮明性を確保するには、印
像を形成すべきトナーに充分な溶融定着時間を与
えるため、ローラー間において広いニツプ幅を確
保することが必要であり、そのため、ローラーの
弾性層は充分に柔軟でなければならない。また、
用紙に定着された印像がローラー面に転写され、
それが用紙に再転写されるオフセツト現象を防止
するためには、ローラー面の離型性が大きく、し
かも定着時におけるローラー面の静電気の発生が
充分に抑制されることが必要である。

の作業の円滑性を確保するためには、前記し
たローラーへの紙の巻き付きが、ローラー面にお
ける静電気の発生に起因するのであるから、静電
気によるローラー面の帯電の抑制が絶対に必要で
ある。

つぎに、のローラーの耐久性が所望のもので
あるためには、ローラーの弾性層を形成する高分
子化合物に対し、特に無機物質のような軟弾性に
乏しい異物の配合はできる限り避けなければなら
ない。このような異物は必然的に弾性層の硬度を
高める結果、作業の際の弾圧により弾性層が脆弱
化し、ローラーの使用寿命が短縮化されるからで
ある。

さて、前述したように、の印像の鮮明性、お
よびの作業の円滑性を確保するにはローラー面
の帯電抑制が是非必要である。

ところで、このような帯電抑制の手段として、
たとえば特開昭54−99640号公報、特開昭56−
95665号公報などにより、弾性層の高分子化合物
に金属粉、カーボン粉、フアイバーチツプなどの
導電性付与材を配合することにより、弾性層を通
じて静電気を心金に逃がすことが知られている。

しかしながら、このような帯電抑制ないし除電
の手段は、前記した定着装置の実用価値を評価す
るのに最も重要な、印像の鮮明性を確保するため
には不可欠である。弾性層の柔軟性および離型性
を犠牲にするとともに、ローラーの耐久性を損な
う恐れが充分に予期される。すなわち、定着ロー
ラーに関しては、前記した帯電抑制手段と、前記
した離型性、柔軟性および耐久性には二律背反の
関係にあると当然考えられるのである。

しかしながら、前記のように弾性層に導電性付
与材を配合してローラー表面の静電気を除電しよ
うとする場合における、帯電抑制と離型性との関
係の前記した二律背反は、導電性付与材の存在が
ローラーの表面にまで及ぶ場合に惹起する問題で
あり、かつ、摩擦による静電気の発生部位が弾性
層の深部には存在せず、全くの表面のみであるこ
とを考えれば、何らかの手段を工夫することによ
り、弾性層に配合した導電性付与材が少なくとも
ローラー面に存在しない状況を作出すれば、少な
くとも前記した二律背反の一つを解消できると推
理される。

このような工夫手段は、弾性層を二層構造と
し、心層には導電性付与材を混入しても表層には
全く混入しないものとすることにより、一応その
目的を達成できるであろう。しかも導電性付与材
の混入の点を別とすれば、このような二層構造の
ローラーは、早くから既に実用化されているので
ある。

この考案者は、この事実をテコとし、その場合
に生じる前記における他の二律背反問題が事実上
解決できるか否かにつき深慮するとともに実験を
重ねた。

従つて、この考案は、前記のような数個の二律
背反関係が事実上一切解消される場合の条件を具
備する構成手段を提供するのがその目的である。

（考案の構成） 以下、図示の実施例によりこの考案を説明す
る。すなわち、この考案にかかる定着ローラー装
置は、それぞれ心金１１，２１上に高分子弾性材
料により弾性層を成型した加熱ローラー１と加圧
ローラー２とを有しており、これらのローラー間
に印画用紙３を介挿弾圧しながら通過させ、印画
用紙３にトナー印像を加熱定着するものである。
そしてまた、この定着ローラー装置は、加熱ロー
ラー１または加圧ローラー２の少なくとも一方の
前記弾性層にかかる高分子化合物に導電性付与材
を配合することによりローラー表面に発生する静
電気の除電をはかつたものである。

以上のような定着ローラー装置は前述したよう
に既知であるが、この考案によれば前記した弾性
層は、心層２２および表層２３の二層からなつて
いて、心層２２は、高分子化合物に10重量％以下
のカーボン微粉のみからなる導電性付与材を分散
配合し、かつ10⁸Ω・cm以下の比抵抗値を有して
いる。また、表層２３は10¹²Ω・cm以上の比抵抗
値を有するとともに600μｍ以下の肉厚をもつ高
分子化合物のみからなつている。

この考案は上記のようにしてなつているが、第
１図に示したのは操作中におけるこの考案の一実
施例で、回転する加熱ローラー１、加圧ローラー
２間に送り込まれた印画用紙３が左方に進行する
のに伴い、未定着トナー印像４１が印画用紙３に
定着するようになつている。４２は定着トナー印
像である。加熱ローラー１の中空の心金１１はア
ルミニウム製で、表面に30μｍ厚のフツ素樹脂
（P.F.A）がコーテイングされ、ローラーの直径
は30mmである。加圧ローラー２の直径は40mmで、
心金２１は直径30mmのSUS304ステンレスからな
り、その周面には肉厚4.7mmの心層２２が成型さ
れている。心層２２はシリコーンゴム（トーレ・
シリコーン株式会社製、DY32−140）100重量部
に対し導電性カーボン（ライオン油脂株式会社性
ケツチエンブラツクＥ・Ｃ）10部を均等に分散混
入して心金２１に巻きつけ、加硫および研削を行
つたもので、10⁴Ω・cmの比抵抗値を有している。
この心層２２の上には表層２３が被覆形成されて
いるが、表層２３は、肉厚0.3mmのシリコーンゴ
ム（トーレ・シリコーン株式会社製、DY36−
036）からなり、10¹⁴Ω・cmの比抵抗値を有して
いる。なお、５は加熱用の石英ランプである。

上記したこの考案の一実施例によれば加熱ロー
ラー１と加圧ローラー２の一方である加圧ローラ
ー２に心層２２および表層２３からなる二層の弾
性層を構成させてあるが、このような心層および
表層は加熱ローラー１に設けてもよい。また、加
熱ローラー１と加圧ローラー２の双方にこのよう
な心層２２、表層２３の二層を設ければ、後述す
るこの考案の効果は当然一層大きくなる。

前記したように、この考案によれば心層２２に
含まれる導電性付与材としてのカーボン微粉の割
合は10重量％以下でなければならない。またカー
ボン微粉に代えてたとえば金属粉やフアイバーチ
ツプなど、他の導電性付与材を使用してはならな
い。カーボン微粉のような良好な分散性が得られ
ないばかりでなく、弾性層の劣化が促進されるか
らである。カーボン微粉の配合割合を大きくする
ことは導電性の向上に有効であるが、この考案に
おいて前記配合割合を超えると心層２２の硬度が
急上昇する結果、印像の鮮明性の確保に必要なロ
ーラー間の充分なニツプ幅の確保が困難となると
同時に弾性層が脆弱化し、その結果ローラーの耐
久性が著しく低下する。

一方、前記の通りこの考案において、心層２２
の比抵抗値は10⁸Ω・cm以下に保たなければなら
ない。すなわち、この考案によればローラーの弾
性層は前記のように特定した心層２２および表層
２３の二重層からなつており、運転中表層２３に
発生する静電気を心層２２を通じて逃がすことに
よりローラーの帯電を抑制し、それによつて印画
用紙の巻きつきを防止するとともに印像の鮮明性
を確保するためである。そして、この考案によれ
ば心層２２の比抵抗値が前記の値以下であれば、
印画用紙の巻きつきが発生しない程度にその帯電
が抑制されるのであるが、前記の値を超えると帯
電の抑制が不充分となり、その結果用紙巻きつき
を防止する目的の達成が不可能となるのである。

また、前記したようにこの考案によれば表層２
３は高分子化合物のみからなつていなければなら
ず、異物の混入は厳重に禁止される。特に前記し
た導電性付与材が混入していると、それが表層２
３の表面に現れるところから、印像の鮮明性確保
に必要な離型性や柔軟性を損なうからである。ま
た、表層２３は、それ自身の比抵抗値が10¹²Ω・
cm以上、肉厚は600μｍ以下であることが必要で
ある。第３図は前記した実施例の加圧ローラー２
の表層２３の肉厚を100〜900μｍまで変え、表層
２３の表面電位計で測定した記録である。すなわ
ち、図示からわかるように、肉厚が100〜300μｍ
においては表面電位がほぼ−25Vであるが、600μ
ｍでは−55Vであり、600μｍを超えると表面電位
は急増し、900μｍにおいては−330Vにも達する。
したがつて、この考案の表層２３の肉厚は、実用
上許容できる表面電位の最高値−55Vに対応する
600μｍを超えないものとした。すなわち、表層
２３を10¹⁴Ω・cmの高分子材料で形成した場合で
も、その肉厚が600μｍ以下であれば、表層２３
に発生した静電気が導電性である心層２２への移
転が可能となり、その結果所望の帯電抑制効果が
得られるのである。定着ローラー装置におけるロ
ーラーの表面は、離型性の良好な素材で形成され
ることが当然要求されるのであり、フツ素樹脂、
フツ素樹脂含有フツ素ゴムラテツクスなどがこの
ような高分子材料として対応するが、これら高温
において離型性の優れた高分子材料の比抵抗値は
ほとんど例外なく10¹²Ω・cm以上であるのに鑑
み、表層２３の肉厚を600μｍ以下に限定すれば、
前記したような、高温下離型性の優秀な高分子材
料によりローラー面を形成できると同時に、実用
上許容できる程度にローラーの帯電性が抑制され
た定着ローラー装置が得られるのみならず、前記
した高分子材料であつても、200〜600μｍなど曲
げ応用力に充分耐えるだけの肉厚に表層を形成で
きるので、ローラーの耐久性が損なわれることが
ない。なお、上記の実験にあたつては、加圧ロー
ラー２の表面温度を実用温度である180℃に保ち、
A4判の普通紙を毎分25枚の割合で通紙した。

すなわち、この考案によれば、操作中、定着ロ
ーラー装置の帯電電圧は−25〜−55Vに過ぎない
が、比較対照のため、加圧ローラーに、比抵抗値
10¹⁴Ω・cmのシリコーンゴム単体で単層からなる
肉厚５mmの弾性層を形成し、前記実施例における
加圧ローラー２と直径が等しいものを用い、前記
実験と同一条件でローラー表面の帯電電圧を測定
したところ、−860〜−1050Vであつた。このこと
は、従来の市販電子複写機において、定着ローラ
ーの帯電電圧がマイナス数百Ｖ〜マイナス数KV
となることが報告されていることにほぼ対応して
いる。

すなわち、この考案によれば、心層２２の弾性
体には導電性付与材としてカーボン微粉のみが分
散混入されているため、カーボン微粉は表面を含
め心層２２の全体に均等で高密度に分散してお
り、従つて薄い表層２３の各部に発生した電荷は
すべて心層２２の表面において、その電荷の発生
部分に対応する心層部分に移動すると同時に、移
動した電荷は心層２２の全体を経由し、心金を通
じ接地される。かくして、ローラー面の帯電の抑
制効果はきわめて顕著で、ローラー面の帯電電圧
を実用上充分な程度に低下させることができるの
である。

（考案の効果） すなわち、この考案によれば、前記のようにし
てローラー表面の静電気による帯電が実用上充分
な程度に充分に抑制されるのと同時に、ローラー
の表層には、充分に肉薄であり、かつ離型性の特
に優れた高分子化合物を採用できるので、最高の
離型性を確保することができ、従つて印像を不鮮
明化するオフセツト現象が抑制される結果、定着
ローラーの資質として最も要求される印像の鮮明
性が確保される。また前記のように帯電が充分に
抑制されるので、用紙の巻付け現象のような作業
の円滑性を損なう要素が完全に回避される。さら
に、この考案によれば、帯電抑制に使用する導電
性付与材が前記したように充分に高度の分布密度
を保ちながら少量なので、ローラーの印像の鮮明
性の確保に必要な柔軟性を保つことが可能である
とともに混入物によるローラーの劣化が防止され
る。

かくして、この考案によれば、帯電の抑制と離
型性、柔軟性および耐久性の確保との間の前記し
た個々の二律背反関係のすべてが事実上有効に解
消される条件がここに見出され、従つて、きわめ
て高度の実用性をもつ電子複写機等の定着装置を
提供できたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案にかかる装置の一実施例の要
部の断面図、第２図は同じく加圧ローラーの軸断
面図、第３図は加圧ローラーの表層の肉厚に対す
る帯電電圧の特性線図である。 １は加熱ローラー、１１は心金、２は加圧ロー
ラー、２１は心金、２２は心層、２３は表層、３
は印画用紙、４１は未定着トナー印像、４２は定
着トナー印像、５は石英ランプである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. それぞれ心金１１，２１上に有機高分子弾性材
   料による弾性層を成型した加熱ローラー１と加圧
   ローラー２間に印画用紙３を介挿弾圧しながら通
   過させ、印画用紙３にトナー印像を加熱定着する
   定着ローラー装置であつて、加熱ローラー１また
   は加圧ローラー２の少なくとも一方の前記弾性層
   にかかる高分子化合物に導電性付与材を配合する
   ことにより、ローラー表面に発生する静電気の除
   電をはかつたものにおいて、前記弾性層は、下記
   する心層２２および表層２３の二層からなり、心
   層２２は、高分子化合物に10重量％以下のカーボ
   ン微粉のみからなる前記導電性付与材を配合分散
   し、かつ10⁸Ω・cm以下の比抵抗値を有してなり、
   表層２３は、10¹²Ω・cm以上の比抵抗値を有し、
   かつ600μｍ以下の肉厚を有する高分子化合物の
   みからなる電子複写機等の定着ローラー装置。