JPH08241006A - 定着装置 - Google Patents

定着装置

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JPH08241006A
JPH08241006A JP32596695A JP32596695A JPH08241006A JP H08241006 A JPH08241006 A JP H08241006A JP 32596695 A JP32596695 A JP 32596695A JP 32596695 A JP32596695 A JP 32596695A JP H08241006 A JPH08241006 A JP H08241006A
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JP
Japan
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roller
fixing
fluorosilicone
fixing roller
fixing device
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JP32596695A
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Setsuo Soga
節夫 曽我
Toshiya Yabei
俊哉 矢部井
Jun Okamoto
潤 岡本
Yasuhiro Kodaira
康弘 小平
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Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価でありながら、許容定着温度範囲が狭い
カラー画像形成でもローラの寿命を向上させることがで
きる定着装置を提供する。 【構成】 フッ素樹脂からなる表面を有する定着ローラ
と、当該定着ローラを加熱するための加熱手段と、定着
ローラと圧接回動する加圧ローラと、これらローラのう
ちトナーに当接する側のローラ表面に離型剤を付与する
手段とを備えてなる定着装置において、前記離型剤が下
記の式I: 【化5】 で表わされるフルオロシリコーンである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式複写機
やレーザプリンタ等の画像形成装置における、記録材上
に転写されたトナー像を定着するための定着装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】画像形成装置における公知の画像形成プ
ロセスでは、帯電器を用いて一様帯電された感光体表面
に、原稿照射による反射光や半導体レーザーからのレー
ザー光を照射することによって画像情報に関する露光が
行われ、感光体表面に静電潜像を形成し、この静電潜像
にトナーを付着させて現像して、そのトナー像を静電力
を用いて記録材に転写して、転写された当該トナー像に
熱や圧力を加えて定着を行う。
【0003】そして定着段階においては、内蔵ヒータ等
の加熱手段で所定温度に制御された定着ローラとこれに
圧接された加圧ローラの間に、トナー像を担持した記録
材を挟持して、トナーを溶融・圧縮して定着する熱ロー
ラ定着が広く用いられている。その際、モノクロームの
画像形成装置では、良好な耐熱性、離型性を有し、耐久
性にも優れたテフロン(Du Pont 商標)等のフッ素樹脂
系の材料が定着ローラの表層に用いられている。
【0004】ところで、近年急速に普及しているカラー
画像形成装置では、一般に、黒色トナーの他にイエロ
ー、マゼンタ及びシアンのカラートナーが用いられてい
る。そして、カラー原稿を赤(R)、緑(G)及び青紫
(B)の光像に分解して、感光体上にこれら各々の光像
に対応する潜像(R潜像、G潜像、B潜像)を形成す
る。現像段階において、R潜像をシアントナーで、G潜
像をマゼンタトナーで、B潜像をイエロートナーで顕像
化し、これら顕像を記録材に転写し、定着する。オリジ
ナル原稿に近い色を再現するためには、転写された顕像
上の黒色トナー及びカラートナーを定着段階で溶融して
混色させる必要があるので、これらトナーには軟化点の
低いものを用いる必要がある。
【0005】しかしながら、軟化点の低いトナーを用い
ると一般に定着ローラにトナーが移行する所謂オフセッ
トが発生し易くなることが知られている。しかも、フル
カラー画像形成においては、B潜像に対応する顕像を転
写した上で、R潜像及びG潜像に対応する顕像を重ねて
転写するために、単色の場合と比較してトナー層が厚く
なり、更に、良好な画像の光沢性とトナー重ね時の発色
性を得るために、溶融し始めてから溶融し終わるまでの
温度範囲幅の狭い、所謂シャープメルトなトナーを用い
ているために、定着温度範囲が幅の狭いものとなってい
る。したがって、カラー画像形成装置においては、モノ
クローム画像形成装置と比較してオフセットが発生し易
い傾向がある。
【0006】そのため、カラー画像形成装置において
は、溶融したトナーが定着ローラの表面に付着する「オ
フセット」を防止するために、ローラ表面にシリコーン
オイル等の離型剤を塗布する必要がある。ところが、モ
ノクロームの画像形成プロセスにおいて定着ローラの表
面に用いられているフッ素樹脂系材料は、一般的にシリ
コーンオイルの濡れ性が悪く、カラー画像形成装置の定
着ローラに用いることが困難である。
【0007】また記録材の片面のみにトナー画像を形成
する装置では、加圧ローラの表面材料として、テトラフ
ルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル
共重合体(PFA)のチューブをシリコーンゴムのよう
な弾性体の上に被覆したものを用いることができるが、
シート両面にトナー画像を形成する場合には、片面に画
像を定着した記録材の裏面に画像を形成するにあたり、
先に形成・定着された画像が加圧ローラに当接するの
で、当該ローラの熱でトナーが再溶融され加圧ローラへ
オフセットすることのないようにしなければならず、離
型剤の使用を要し、加圧ローラの表面にフッ素樹脂系材
料を用いることが困難であった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】そこで上記の問題を解
決する方法として、例えば特開平5−188813号公
報では、定着ローラ及び加圧ローラの表面をいずれもシ
リコーンゴムで形成し、その表面にシリコーンオイルを
塗布することが提案されている。しかも同公報では、記
録シートの表面と裏面とで光沢度に差が生じないよう
に、加圧ローラへの塗布量を定着ローラへの塗布量より
も多くするように設定すべきとしている。
【0009】けれども、定着ローラや加圧ローラの表面
をシリコーンゴムで形成すると、記録紙の諸成分や、カ
ラートナー中の樹脂や染料、顔料がローラ表面に付着し
易くなり、離型性を低下させ、オフセット発生までの処
理枚数が少なくなるという問題がある。即ち、耐用期間
が短縮する。またシリコーンゴムはシリコーンオイルに
対して膨潤するため、定着ローラや加圧ローラの耐摩耗
性が低下し、またローラ表面に傷ができ易いという不具
合もある。
【0010】本発明は、これらの問題点を解決するもの
で、具体的には安価でありながら、許容定着温度範囲が
狭いカラー画像形成でもローラの寿命を向上させること
ができる定着装置を提供することを課題にするものであ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】そして本発明者らは、耐
久性に優れたフッ素樹脂をローラ表面に用いつつも、オ
フセットを防止することができる離型剤について鋭意検
討し、その結果、フルオロシリコーンが、フッ素樹脂に
対する濡れ性に優れることを見出した。
【0012】即ち、上記課題を解決するために、本発明
にしたがい、フッ素樹脂からなる表面を有する定着ロー
ラと、当該定着ローラを加熱するための加熱手段と、定
着ローラと圧接回動する加圧ローラと、これらローラの
うちトナーに当接する側のローラ表面に離型剤を付与す
る手段とを備えてなる定着装置において、前記離型剤が
下記の式I:
【0013】
【化2】
【0014】で表わされるフルオロシリコーンであるよ
うに構成される。ここで、フルオロシリコーンとは、上
記(I)式からも明らかなように、ポリジメチルシロキ
サンにおいて、少なくとも1個のメチル基を1〜3個の
フッ素原子で置換したものであり、フッ素樹脂との濡れ
角が3〜5°と小さく、フッ素樹脂を良く濡らす性質を
有する。
【0015】
【発明の実施の形態】図1に示された定着装置におい
て、定着ローラ1は加圧ローラ2と圧接している。トナ
ー像を転写された記録紙Pは、定着ローラ1と加圧ロー
ラ2の間に、トナー像Tが定着ローラ1に当接するよう
に挿入される。記録紙Pが定着ローラ1と加圧ローラ2
の間を通過する間に、トナー像Tを形成するトナーは加
熱され、溶融し、記録紙Pに圧着され、これによりトナ
ー像Tが定着する。
【0016】定着ローラ1は、ヒータや赤外線ランプ等
によって外部から輻射加熱されるようになっていてもよ
く、表面発熱体をローラ表面又は内面に形成して自己発
熱するようになったものでも、また図1に示されるよう
に、定着ローラ内部にハロゲンランプ等の加熱手段3を
取り付けてローラ内部から加熱するようになっていても
よい。
【0017】離型剤塗布部材4は定着ローラ1に常に接
触しており、この離型剤塗布部材4を通して定着ローラ
にフルオロシリコーンが塗布される。離型剤塗布部材4
は、少なくとも定着ローラ1に接触する部分をフェルト
等で形成することができる。また例えば不図示の滴下手
段によって離型剤塗布手段4にフルオロシリコーンが滴
下、供給される。
【0018】また離型剤塗布部材4に隣接して離型剤量
規制ブレード6が定着ローラ1に接触するようにして設
けられており、この離型剤量規制ブレード6によって定
着ローラ上のフルオロシリコーンの量は適切な範囲に制
御される。離型剤量規制ブレード6によって掻き取られ
たフルオロシリコーンはオイルパン7に溜められる。
【0019】両面コピー等、加圧ローラ2にも記録紙上
のトナー像が当接する場合のために、離型剤塗布部材4
に加えて更に離型剤供給部材5を設け、この離型剤供給
部材5によって加圧ローラ2上にフルオロシリコーンを
塗布するようになっている。
【0020】以下、本発明の夫々の構成要素について更
に詳述する。定着ローラ1は、例えばアルミニウム製の
芯金をフッ素樹脂で被覆したものが用いられる。またア
ルミニウム製の芯金をシリコーンゴムで被覆し、更にそ
の上からフッ素樹脂で被覆したものは、より鮮明な画像
を得られるので、特に好ましい。なお定着ローラ1を被
覆するためのフッ素樹脂としては、テトラフルオロエチ
レン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体
(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTF
E)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTF
E)、ポリ弗化ビニル(PVF)、ポリ弗化ビニリデン
(PVdF)、テトラフルオロエチチレン-ヘキサフル
オロプロピレン共重合体(FEP)、エチレン-テトラ
フルオロエチレン共重合体(ETFE)、エチレン-ク
ロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)等、
各種のものが用いられるが、中でもテトラフルオロチレ
ン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(P
FA)が射出成型によりピンホールのない表面が容易に
得られる点で好ましい。
【0021】加圧ローラ2も、アルミニウム製芯金をシ
リコーンゴムで被覆し、必要に応じて更にその上からフ
ッ素樹脂を被覆してもよい。又、必要に応じて内部にハ
ロゲンランプ等の加熱手段を設けてもよい。フッ素樹脂
としては、定着ローラ1と同様のものが用いられる。
【0022】定着ローラに塗布するためのフルオロシリ
コーンとしては、下記の式(I):
【0023】
【化3】
【0024】で示されるようなものが用いられる。本発
明で用いられるフルオロシリコーンにおいて、末端のS
iに結合しているメチル基(CH3-aa〜CH3-ff
はFで置換されてもされていなくてもよいが、これらの
末端メチル基の全てが、それぞれ1〜3個のFで置換さ
れていることが好ましい。
【0025】一方、中間部のジメチルシロキサン単位:
【0026】
【化4】
【0027】中のメチル基CH3-jj、CH3-kkは、
少なくとも一方が1個以上のFで置換されていなければ
ならない。従って、ジメチルシロキサン単位中のFの数
であるj+kは1〜6の範囲である。特に好ましいj+
kの範囲は4〜6である。
【0028】かかるフルオロシリコーンにおいて、屈折
率は、1.38以下の範囲、特に1.36以下の範囲で
あることが、フッ素樹脂に対する濡れ性が良好な点で好
ましい。
【0029】また粘度は50〜1000cp(25℃)
の範囲が好ましく、特に100〜500cp(25℃)
のものが好ましい。かかるフルオロシリコーンとして
は、例えば旭硝子(株)製FLS300(粘度300c
p)等が用いられる。
【0030】本発明で用いられるフルオロシリコーン
は、表面張力が17〜18dyne/cm程度と、これ
まで一般的に用いられてきたシリコーンオイル(ポリジ
メチルシロキサン)の21dyne/cmと比較して低
い。このため、フッ素樹脂、例えばテフロンとの接触角
は3〜5°と、シリコーンオイルの30〜40°と比較
してずっと低く、フッ素樹脂に対する濡れ性に優れてい
る。
【0031】このため、本発明においては、定着ローラ
の表面がフッ素樹脂であるにもかかわらず、離型剤によ
って良く濡らされるので、カラー画像形成装置において
もオフセットが殆ど生じない。またフッ素樹脂そのもの
が、シリコーンゴムと比較して耐摩耗性や非接着性に優
れているので、ローラそのものの寿命が長くなるだけで
なく、オフセットが発生するまでの処理枚数の点でもず
っと改良される。
【0032】
【実施例】本発明の詳細を、実施例に基づいて具体的に
説明する。実施例1 図1に示された定着装置をプリテール550複写機
((株)リコー製)に取り付け、片面カラーコピーを行っ
た際のオフセットの起こり易さについて試験を行った。
【0033】定着ローラ1としては、アルミニウム製芯
金上にテフロン層を被覆した外径60mmのものを用い
た。一方、加圧ローラ2には、アルミニウム製芯金を厚
み6mmのシリコーンゴムで被覆し、更にその上からP
FAを70μの厚さで被覆し、外径60mmに仕上げた
ものを用いた。定着ローラ1及び加熱ローラ2の芯金内
には、加熱手段3としてハロゲンランプが配置され、定
着ローラ1、加圧ローラ2のいずれも表面温度を160
℃に維持している。
【0034】定着ローラ1に接触する離型剤塗布部材4
により、定着ローラ1に離型剤が塗布されるとともに、
加圧ローラ2に当接する離型剤供給部材5により、加圧
ローラ2にも離型剤を塗布するようになっている。
【0035】離型剤としては、フルオロシリコーン(旭
硝子(株)製FLS300、粘度300cp(25℃)、
屈折率1.38、分子量約1000)を用いた。その結
果、コピー枚数が40000枚を越えても、オフセット
は発生しなかった。
【0036】比較例1 離型剤として、シリコーンオイル(信越化学(株)製、K
F−96、粘度300cp(25℃)、屈折率1.4
0、分子量14000)を用いた以外は、実施例1と同
様にして試験を行ったところ、1枚目からオフセットが
生じた。
【0037】実施例2 両面カラーコピーを行った以外は、実施例1と同様にし
て試験を行った。実施例1と同様、コピー枚数が400
00枚を越えてもオフセットは発生しなかった。
【0038】実施例3 定着ローラ1として、アルミニウム芯金にPFAチュー
ブ(厚さ約50μ)を被せたもの(外径60mm)を用
いた他は実施例1と同様にして試験を行った。コピー枚
数が40000枚を越えてもオフセットが発生しなかっ
たばかりか、実施例1よりも更に鮮明な画像が得られ
た。
【0039】実施例4 定着ローラ1として、アルミニウム芯金を厚さ1mmの
シリコンゴム層で被覆し、更にその上にPFAチューブ
(厚さ約50μ)を被せたもの(外径60mm)を用い
た他は、実施例1と同様にして試験を行った。コピー枚
数が40000枚を越えてもオフセットが発生しなかっ
たばかりか、実施例3よりも更に鮮明な画像が得られ
た。
【0040】実施例5 離型剤として、屈折率1.39のフルオロシリコーンを
用いた他は実施例1と同様にして試験を行ったところ、
コピー枚数が10000枚を越えたところでオフセット
が発生した。
【0041】固体表面に対する液体の濡れ性の程度を観
察するにあたり、固体上に液体をおくときの接触角で評
価すると、テフロン表面に対する接触角がシリコーンオ
イルの場合、30〜40°であるのに対して、フルオロ
シリコーンでは、3〜5°と大幅に良くなる。オフセッ
トの発生に関しては、離型剤とトナーとの濡れ性が問題
であり、表面張力が低いほどオフセットが起こりにく
い。そこで、これら離型剤の表面張力を測定したとこ
ろ、従来のジメチルシリコーンオイルが21dyne/
cmであるのに対して、フルオロシリコーンは17〜1
8dyne/cmであった。上記の実施例で屈折率の異
なるフルオロシリコーンでオフセットの発生に差異があ
ったので、フルオロシリコーンの屈折率と表面表力の関
係を調べたところ、図2のような結果を得た。表面張力
が18dyne/cm以下であるとオフセットの発生を
極めて優れた実用レベルまで抑制することができ、図2
の結果から、その場合の屈折率は1.38であることが
理解される。
【0042】
【発明の効果】請求項1に記載の定着装置によれば、耐
久性に優れたフッ素樹脂のローラ表面にフルオロシリコ
ーンが離型剤として付与されるので、ローラ表面の濡れ
性が向上し、許容定着温度範囲が狭いカラー画像形成で
も使用可能になって、装置の寿命が向上する。
【0043】また請求項3に記載の定着装置によれば、
離型剤の屈折率が1.38以下であるので、オフセット
の発生がとりわけ著しく低減する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る定着装置の概略図である。
【図2】離型剤における屈折率と表面張力の関係を示す
グラフである。
【符号の説明】 1 定着ローラ 2 加圧ローラ 3 ハロゲンランプ 4 離型剤塗布部材 5 離型剤供給部材 6 離型剤量規制ブレード 7 オイルパン P 記録紙 T トナー像
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小平 康弘 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フッ素樹脂からなる表面を有する定着ロ
    ーラと、当該定着ローラを加熱するための加熱手段と、
    定着ローラと圧接回動する加圧ローラと、これらローラ
    のうちトナーに当接する側のローラ表面に離型剤を付与
    する手段とを備えてなる定着装置において、前記離型剤
    が下記の式I: 【化1】 で表わされるフルオロシリコーンであることを特徴とす
    る定着装置。
  2. 【請求項2】 前記定着ローラが、テトラフルオロエチ
    レン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体
    (PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTF
    E)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTF
    E)、ポリ弗化ビニル(PVF)、ポリ弗化ビニリデン
    (PVdF)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオ
    ロプロピレン共重合体(FEP)、エチレン-テトラフ
    ルオロエチレン共重合体(ETFE)、エチレン-クロ
    ロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)からな
    る群から選択されたフッ素樹脂からなる表面を有してい
    ることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
  3. 【請求項3】 前記離型剤が、1.38以下の屈折率を
    有するフルオロシリコーンであることを特徴とする請求
    項1又は請求項2に記載の定着装置。
  4. 【請求項4】 前記離型剤が、上記(I)式において4
    ≦j+k≦6であるフルオロシリコーンであることを特
    徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の定着装
    置。
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