JP2000131987A - 定着ロ―ラ及び定着装置 - Google Patents
定着ロ―ラ及び定着装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 定着時でのトナーの飛び散り及びオフセット
を防止する定着ローラ及び定着装置を提供する。 【解決手段】 定着ローラ１が導電性芯材１ｄ、その上
にアルミニウム酸化層１ｂ、その上に表面導電層１ａを
有する。
を防止する定着ローラ及び定着装置を提供する。 【解決手段】 定着ローラ１が導電性芯材１ｄ、その上
にアルミニウム酸化層１ｂ、その上に表面導電層１ａを
有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プロセス
を利用する複写装置及びプリンター等の画像形成装置に
おいて記録材上のトナーを記録材上に定着させるための
定着ローラ及び定着装置に関する。
を利用する複写装置及びプリンター等の画像形成装置に
おいて記録材上のトナーを記録材上に定着させるための
定着ローラ及び定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般的な電子写真複写機等の画像
形成装置に用いられる定着ローラ及び定着装置として種
々のものが提案されて実施されているが、現在ではその
優れた離型性能からフッ素系樹脂をオフセット防止層に
使用した定着ローラが主流となり、又、熱効率の観点か
ら少なくとも一方のローラを熱源によって加熱する一対
のローラを有する所謂加熱ローラ型定着装置が主流とな
っている。その基本的な構成を図３に示す。
形成装置に用いられる定着ローラ及び定着装置として種
々のものが提案されて実施されているが、現在ではその
優れた離型性能からフッ素系樹脂をオフセット防止層に
使用した定着ローラが主流となり、又、熱効率の観点か
ら少なくとも一方のローラを熱源によって加熱する一対
のローラを有する所謂加熱ローラ型定着装置が主流とな
っている。その基本的な構成を図３に示す。
【０００３】即ち、図４は従来の加熱ローラ型定着装置
に部分断面図であり、同図において、３は定着ローラで
あり、この定着ローラ３はその内部にハロゲンヒータ３
ｄ等の発熱源を有し、アルミニウム等から成る芯金３ｃ
の表層には、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）等を含有する
プライマ層３ｂと、オフセット現象の発生を防ぐための
ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂から成るオフセット防止層３ａ
が被覆されている。このような構成を有する定着ローラ
３の下方には加圧ローラ２が配設されており、該加圧ロ
ーラ２はその芯金２ｂの表層がゴム等の弾性層２ａによ
って被覆されている。
に部分断面図であり、同図において、３は定着ローラで
あり、この定着ローラ３はその内部にハロゲンヒータ３
ｄ等の発熱源を有し、アルミニウム等から成る芯金３ｃ
の表層には、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）等を含有する
プライマ層３ｂと、オフセット現象の発生を防ぐための
ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂から成るオフセット防止層３ａ
が被覆されている。このような構成を有する定着ローラ
３の下方には加圧ローラ２が配設されており、該加圧ロ
ーラ２はその芯金２ｂの表層がゴム等の弾性層２ａによ
って被覆されている。
【０００４】而して、上記定着ローラ３と加圧ローラ２
は互いに圧接されており、両者は適当な挟圧部（以下、
ニップ部と称する）をもって対を成しており、不図示の
駆動手段によって本体から駆動を受けて回転する。そし
て、未定着画像を担持した記録材を両ローラ２、３のニ
ップ部にて挟持搬送することによって熱及び圧力にてを
未定着画像が記録材に定着される。
は互いに圧接されており、両者は適当な挟圧部（以下、
ニップ部と称する）をもって対を成しており、不図示の
駆動手段によって本体から駆動を受けて回転する。そし
て、未定着画像を担持した記録材を両ローラ２、３のニ
ップ部にて挟持搬送することによって熱及び圧力にてを
未定着画像が記録材に定着される。
【０００５】しかしながら、上記加熱ローラ型定着装置
においては、定着ローラ３の表面上に記録材が直接接す
るため、記録材上のトナーの一部が定着ローラ３の表層
（オフセット層）３ａに付着し、この付着トナーが定着
ローラ３の回転によって再び記録材上に転写される所謂
オフセット現象の発生を免れ得ない。
においては、定着ローラ３の表面上に記録材が直接接す
るため、記録材上のトナーの一部が定着ローラ３の表層
（オフセット層）３ａに付着し、この付着トナーが定着
ローラ３の回転によって再び記録材上に転写される所謂
オフセット現象の発生を免れ得ない。
【０００６】上記オフセット現象の発生を防ぐために一
般的に定着ローラ３の表層（オフセット防止層）３ａに
は前述のようにフッ素樹脂等の高離型性材料の被膜を形
成して離型性の向上を図っているが、これらの材料は高
抵抗であるためにその表層３ａが記録材との摩擦帯電に
より大きく帯電し、その結果として記録材上のトナーが
静電作用によって定着ローラ３の表層３ａに吸着されて
所謂静電オフセット現象が発することがあった。
般的に定着ローラ３の表層（オフセット防止層）３ａに
は前述のようにフッ素樹脂等の高離型性材料の被膜を形
成して離型性の向上を図っているが、これらの材料は高
抵抗であるためにその表層３ａが記録材との摩擦帯電に
より大きく帯電し、その結果として記録材上のトナーが
静電作用によって定着ローラ３の表層３ａに吸着されて
所謂静電オフセット現象が発することがあった。
【０００７】そこで、静電オフセット現象の発生を防止
する目的として、定着ローラ３の表層３ａを形成する樹
脂在中にカーボンブラックや二酸化チタン等の低抵抗の
微粉末又はチタン酸カリウム等のウィスカー状単結晶繊
維を混入させることによって定着ローラ３の表層３ａを
低抵抗化させ、表層３ａの摩擦帯電を防ぐことによって
静電オフセット現象の発生を防止する技術等が提案され
ている（例えば特公昭５８−２３６２６号公報、特開昭
６３−１９２０７１号公報参照）。
する目的として、定着ローラ３の表層３ａを形成する樹
脂在中にカーボンブラックや二酸化チタン等の低抵抗の
微粉末又はチタン酸カリウム等のウィスカー状単結晶繊
維を混入させることによって定着ローラ３の表層３ａを
低抵抗化させ、表層３ａの摩擦帯電を防ぐことによって
静電オフセット現象の発生を防止する技術等が提案され
ている（例えば特公昭５８−２３６２６号公報、特開昭
６３−１９２０７１号公報参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記定
着ローラを用いた定着装置においては、オフセット対策
としては効果があるが、記録材が定着ニップに突入する
際に記録材に含まれていた水分が水蒸気となって定着ニ
ップ部から転写材搬送入口側へ噴き出すために記録材上
の未定着画像が飛び散る所謂「飛び散り」現象が発生す
るという問題がある。この飛び散りに対しては、定着ロ
ーラに現像材と同極性の電圧を印加すると効果があるこ
とが知られている。
着ローラを用いた定着装置においては、オフセット対策
としては効果があるが、記録材が定着ニップに突入する
際に記録材に含まれていた水分が水蒸気となって定着ニ
ップ部から転写材搬送入口側へ噴き出すために記録材上
の未定着画像が飛び散る所謂「飛び散り」現象が発生す
るという問題がある。この飛び散りに対しては、定着ロ
ーラに現像材と同極性の電圧を印加すると効果があるこ
とが知られている。
【０００９】しかし、定着ローラの芯金上の複数層の中
に高耐圧層を持たない場合に例えば７００〜８００Ｖの
電圧を定着ローラに印加すると表層を介して電流が記録
材へ流れ、これによって定着電圧が降下するために電圧
印加の効果が減ぜられるという問題がある。更に、記録
材へ流入した電荷によって現像剤を記録材上に保持する
電荷が減ぜられるため、「飛び散り」の程度がひどくな
るという問題もある。
に高耐圧層を持たない場合に例えば７００〜８００Ｖの
電圧を定着ローラに印加すると表層を介して電流が記録
材へ流れ、これによって定着電圧が降下するために電圧
印加の効果が減ぜられるという問題がある。更に、記録
材へ流入した電荷によって現像剤を記録材上に保持する
電荷が減ぜられるため、「飛び散り」の程度がひどくな
るという問題もある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の請求項１の本発明は、電圧が印加される導電性芯材
と、表面導電層と、を有する定着ローラにおいて、前記
導電性芯材の上に設けられたアルミニウム酸化層を有す
ることを特徴とするものである。
の請求項１の本発明は、電圧が印加される導電性芯材
と、表面導電層と、を有する定着ローラにおいて、前記
導電性芯材の上に設けられたアルミニウム酸化層を有す
ることを特徴とするものである。
【００１１】又請求項５の本発明は、導電性芯材と表面
導電層を備えた定着ローラと、前記定着ローラの導電性
芯材に電圧を印加する電圧印加手段と、を有し、前記定
着ローラで未定着トナー像を記録材上に定着する定着装
置において、前記定着ローラは導電性芯材の上に設けら
れたアルミニウム酸化層を有することを特徴とするもの
である。
導電層を備えた定着ローラと、前記定着ローラの導電性
芯材に電圧を印加する電圧印加手段と、を有し、前記定
着ローラで未定着トナー像を記録材上に定着する定着装
置において、前記定着ローラは導電性芯材の上に設けら
れたアルミニウム酸化層を有することを特徴とするもの
である。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
図面に基づいて説明する。
【００１３】図１は本発明に係る定着装置の部分断面
図、図２、３は同定着装置全体の断面図である。
図、図２、３は同定着装置全体の断面図である。
【００１４】図１及び２において、１は定着ローラであ
り、該定着ローラ１の内部にはハロゲン等の発熱源１ｅ
が設けられている。２は加圧ローラであり、その芯金２
ｂの表層はゴム等の弾性層２ａによって被覆されてい
る。
り、該定着ローラ１の内部にはハロゲン等の発熱源１ｅ
が設けられている。２は加圧ローラであり、その芯金２
ｂの表層はゴム等の弾性層２ａによって被覆されてい
る。
【００１５】而して、定着ローラ１と加圧ローラ２は互
いに圧接されており、適当な挟圧部（以下、ニップ部と
称する）をもって対を成している。そして、これらの定
着ローラ１と加圧ローラ２は不図示の駆動手段によって
本体から駆動を受けて回転する。従って、未定着トナー
画像を担持した記録材が定着入口ガイド４（図２参照）
によって案内されて先ず定着ローラ１に接触し、その
後、前記ニップ部に侵入して該ニップにおいて熱及び圧
力を受け、未定着トナー画像が記録材に定着される。
尚、図２において、５はサーミスタ等の温度検知素子、
６は温度検知素子５からの出力を受けて発熱源１ｅを制
御する温度制御手段である。
いに圧接されており、適当な挟圧部（以下、ニップ部と
称する）をもって対を成している。そして、これらの定
着ローラ１と加圧ローラ２は不図示の駆動手段によって
本体から駆動を受けて回転する。従って、未定着トナー
画像を担持した記録材が定着入口ガイド４（図２参照）
によって案内されて先ず定着ローラ１に接触し、その
後、前記ニップ部に侵入して該ニップにおいて熱及び圧
力を受け、未定着トナー画像が記録材に定着される。
尚、図２において、５はサーミスタ等の温度検知素子、
６は温度検知素子５からの出力を受けて発熱源１ｅを制
御する温度制御手段である。
【００１６】上記定着ローラ１は、導電性芯材であるア
ルミニウム製の芯金１ｄの表面に陽極酸化処理法によっ
て厚さ１０〜１５μｍのアルミニウム酸化層であるアル
マイト被膜層１ｃを形成し、その上に常法に従ってＰＡ
Ｉ（ポリアミドイミド）等を含むプライマー層１ｂを塗
布し、更にその上に表面導電層であるトップコート層１
ａとして充填剤（導電剤）が含有されたＰＴＦＥ、ＰＦ
Ａ等のフッ素樹脂層を積層して構成されており、トップ
コート層１ａとプライマー層１ｂの層厚の和は２６〜３
０μｍに設定されている。又、定着ローラ１に現像剤
（トナー）と同極性の電圧を印加する電圧印加手段７が
設けられており、例えば−極性（負極性）の現像剤を使
用する場合には−７００〜−８００Ｖの電圧が印加され
る。
ルミニウム製の芯金１ｄの表面に陽極酸化処理法によっ
て厚さ１０〜１５μｍのアルミニウム酸化層であるアル
マイト被膜層１ｃを形成し、その上に常法に従ってＰＡ
Ｉ（ポリアミドイミド）等を含むプライマー層１ｂを塗
布し、更にその上に表面導電層であるトップコート層１
ａとして充填剤（導電剤）が含有されたＰＴＦＥ、ＰＦ
Ａ等のフッ素樹脂層を積層して構成されており、トップ
コート層１ａとプライマー層１ｂの層厚の和は２６〜３
０μｍに設定されている。又、定着ローラ１に現像剤
（トナー）と同極性の電圧を印加する電圧印加手段７が
設けられており、例えば−極性（負極性）の現像剤を使
用する場合には−７００〜−８００Ｖの電圧が印加され
る。
【００１７】尚、プライマー層１ｂはアルマイト被膜層
１ｃとトップコート層１ａを接着するためのものであ
る。
１ｃとトップコート層１ａを接着するためのものであ
る。
【００１８】上記定着ローラ１においては、その芯金１
ｄに１００Ｖを印加し、表層１ａ〜１ｃに１０ｍｍ角の
アース電極を接触させた場合、接触する場合に拘らず電
流が流れないために、耐圧は１００Ｖ以上である。
ｄに１００Ｖを印加し、表層１ａ〜１ｃに１０ｍｍ角の
アース電極を接触させた場合、接触する場合に拘らず電
流が流れないために、耐圧は１００Ｖ以上である。
【００１９】しかし、同じ表層を有し、アルミニウムの
芯金の表面にアルマイト被覆を持たない場合には、その
耐圧は３０Ｖ〜５０Ｖ程度であった。
芯金の表面にアルマイト被覆を持たない場合には、その
耐圧は３０Ｖ〜５０Ｖ程度であった。
【００２０】上記２種類を含む耐圧の異なる４種類の定
着ローラを使って定着装置を作製し、定着での「飛び散
り」の評価を行った。尚、この評価は２〜３ｍｍピッチ
の横線から成る升目チャートを使用した。このようなパ
ターンはパソコンにて表等を作成し、それを出力する場
合に対応している。又、画像はプリンター等のデジタル
機で使用される画像形成法である反転現像系にて形成さ
れた。反転現像系は転写時にメモリーが発生する可能性
があるため、転写電流を多くすることができず、正規現
像系より現像剤と記録材との電気的な引力が小さくなる
ために定着でのトナーの飛び散りが発生し易い。
着ローラを使って定着装置を作製し、定着での「飛び散
り」の評価を行った。尚、この評価は２〜３ｍｍピッチ
の横線から成る升目チャートを使用した。このようなパ
ターンはパソコンにて表等を作成し、それを出力する場
合に対応している。又、画像はプリンター等のデジタル
機で使用される画像形成法である反転現像系にて形成さ
れた。反転現像系は転写時にメモリーが発生する可能性
があるため、転写電流を多くすることができず、正規現
像系より現像剤と記録材との電気的な引力が小さくなる
ために定着でのトナーの飛び散りが発生し易い。
【００２１】４種類の耐圧の異なる定着装置での飛び散
りの結果を下表に示す。
りの結果を下表に示す。
【００２２】
【表１】 ◎：全く飛び散りは出ない ○：軽微に発生 △：飛び散りが目立つ ×：全面に発生 定着ローラの構成： １）耐圧５００Ｖ：アルマイト／プライマー１５μｍ／
表層２０μｍ ２）耐圧１００Ｖ：アルマイト／プライマー７μｍ／表
層２０μｍ ３）耐圧４０Ｖ：プライマー７μｍ／表層２０μｍ ４）耐圧１０Ｖ：プライマー７μｍ／表層２０μｍ
表層２０μｍ ２）耐圧１００Ｖ：アルマイト／プライマー７μｍ／表
層２０μｍ ３）耐圧４０Ｖ：プライマー７μｍ／表層２０μｍ ４）耐圧１０Ｖ：プライマー７μｍ／表層２０μｍ
【００２３】又、オフセットについては４種類とも同レ
ベルであった（細かいピッチの線にて評価）。
ベルであった（細かいピッチの線にて評価）。
【００２４】４）の耐圧が１０Ｖであるのは、３）の定
着ローラより表層の耐圧が低いためである。
着ローラより表層の耐圧が低いためである。
【００２５】以上のことから内部の高耐圧層であるアル
マイト被膜層を有するローラ構成では定着の飛び散りに
対して効果があることが分かった。プライマー層が絶縁
材料である場合はその層を厚くして耐圧を大きくしても
同様の効果が得られるが、この場合には通常の７μｍ〜
８μｍに対して２倍程度以上の層厚が必要となり、その
部分での熱伝導率が小さくなるために定着性の低下を招
く。そこでアルマイトと樹脂部材との熱伝導率を比較す
るとアルマイトの方が２桁程大きいことから、アルマイ
ト層によって耐圧を大きくする場合には定着性の低下は
殆どないと考えられる。実際にアルマイト層の有無によ
る定着性を比較してもその差は殆どない。
マイト被膜層を有するローラ構成では定着の飛び散りに
対して効果があることが分かった。プライマー層が絶縁
材料である場合はその層を厚くして耐圧を大きくしても
同様の効果が得られるが、この場合には通常の７μｍ〜
８μｍに対して２倍程度以上の層厚が必要となり、その
部分での熱伝導率が小さくなるために定着性の低下を招
く。そこでアルマイトと樹脂部材との熱伝導率を比較す
るとアルマイトの方が２桁程大きいことから、アルマイ
ト層によって耐圧を大きくする場合には定着性の低下は
殆どないと考えられる。実際にアルマイト層の有無によ
る定着性を比較してもその差は殆どない。
【００２６】このように本実施の形態では、アルマイト
被膜層を設けることにより耐圧を高くすることができる
ので、定着ローラの芯金に電圧を印加する場合に記録材
へ電流が流れるのを防止することができ、トナーの飛び
散りを防止することができる。
被膜層を設けることにより耐圧を高くすることができる
ので、定着ローラの芯金に電圧を印加する場合に記録材
へ電流が流れるのを防止することができ、トナーの飛び
散りを防止することができる。
【００２７】又この時、アルマイト被膜層は熱伝導も良
好であるので、耐圧層を設けることによる熱効率の低下
も防止することができる。
好であるので、耐圧層を設けることによる熱効率の低下
も防止することができる。
【００２８】又本実施の形態の構成をとることは、トナ
ーの飛び散りが起き易い反転現像系に有効である。
ーの飛び散りが起き易い反転現像系に有効である。
【００２９】尚、近年では定着ローラの重要な特性であ
る耐オフセット性及び耐摩耗性を左右するフッ素樹脂へ
の充填剤の開発が行われているが、これらの充填剤に対
して要求される特性としては、それ自身がある程度の強
靭さを有し、且つ、低抵抗であり、更にフッ素樹脂中で
の分散性が良好であること等が挙げられる。
る耐オフセット性及び耐摩耗性を左右するフッ素樹脂へ
の充填剤の開発が行われているが、これらの充填剤に対
して要求される特性としては、それ自身がある程度の強
靭さを有し、且つ、低抵抗であり、更にフッ素樹脂中で
の分散性が良好であること等が挙げられる。
【００３０】充填剤の一例としては、無定形シリカ又は
シリカ含有物質をアンチモン含量が酸化スズの１〜約３
０重量％の範囲であるアンチモン含有酸化スズ結晶子の
二次元ネットワークと共に包含する導電性組成物で、本
物質がアンチモン含有酸化チタン結晶子の二次元ネット
ワークで表面被覆された無定形シリカ又はシリカ含有物
質の成形粒子又は無定形シリカ被覆若しくはシリカ含有
被覆を有する不活性コア物質を包含する粒子を包含する
粉末、更に成形粒子が無定形シリカ若しくはシリカ含有
物質の中空シェルである所謂中空二重殻導電性物質等、
又は表面スズ若しくは三酸化アンチモン等で導電化処理
されたマイカ等が挙げられる。
シリカ含有物質をアンチモン含量が酸化スズの１〜約３
０重量％の範囲であるアンチモン含有酸化スズ結晶子の
二次元ネットワークと共に包含する導電性組成物で、本
物質がアンチモン含有酸化チタン結晶子の二次元ネット
ワークで表面被覆された無定形シリカ又はシリカ含有物
質の成形粒子又は無定形シリカ被覆若しくはシリカ含有
被覆を有する不活性コア物質を包含する粒子を包含する
粉末、更に成形粒子が無定形シリカ若しくはシリカ含有
物質の中空シェルである所謂中空二重殻導電性物質等、
又は表面スズ若しくは三酸化アンチモン等で導電化処理
されたマイカ等が挙げられる。
【００３１】尚、図３に示す様に以上で述べた構成に対
して定着入口ガイドを導電部材で構成し、該定着入り口
ガイドに現像剤と逆極性の電圧を印加することによって
記録材に対して現像剤と逆の電荷を与えることができ、
結果として記録材上での現像剤と記録材との間の電気的
引力が強くなっていくため、定着時でのトナーの飛び散
りをより軽減することが可能となる。
して定着入口ガイドを導電部材で構成し、該定着入り口
ガイドに現像剤と逆極性の電圧を印加することによって
記録材に対して現像剤と逆の電荷を与えることができ、
結果として記録材上での現像剤と記録材との間の電気的
引力が強くなっていくため、定着時でのトナーの飛び散
りをより軽減することが可能となる。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、定着時でのトナーの飛び散り及びオフセットを
防止することができる。
よれば、定着時でのトナーの飛び散り及びオフセットを
防止することができる。
【図１】本発明に係る定着装置の部分断面図である。
【図２】本発明に係る定着装置全体の断面図である。
【図３】本発明に係る定着装置全体の断面図である。
【図４】従来の定着装置の部分断面図である。
Claims (10)
- 【請求項１】 電圧が印加される導電性芯材と、表面導
電層と、を有する定着ローラにおいて、 前記導電性芯材の上に設けられたアルミニウム酸化層を
有することを特徴とする定着ローラ。 - 【請求項２】 前記導電性芯材はアルミニウムから成
り、前記アルミニウム酸化層は前記導電性芯材の表面を
陽極酸化処理したアルマイト層であることを特徴とする
請求項１記載の定着ローラ。 - 【請求項３】 前記導電性芯材と前記表面導電層との間
の耐圧が１００Ｖ以上であることを特徴とする請求項１
又は２記載の定着ローラ。 - 【請求項４】 前記定着ローラは内部に発熱源を有する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の定着ローラ。 - 【請求項５】 導電性芯材と表面導電層を備えた定着ロ
ーラと、前記定着ローラの導電性芯材に電圧を印加する
電圧印加手段と、を有し、前記定着ローラで未定着トナ
ー像を記録材上に定着する定着装置において、 前記定着ローラは導電性芯材の上に設けられたアルミニ
ウム酸化層を有することを特徴とする定着装置。 - 【請求項６】 前記導電性芯材はアルミニウムから成
り、前記アルミニウム酸化層は前記導電性芯材の表面を
陽極酸化処理したアルマイト層であることを特徴とする
請求項５記載の定着装置。 - 【請求項７】 前記導電性芯材と前記表面導電層との間
の耐圧が１００Ｖ以上であることを特徴とする請求項５
又は６記載の定着装置。 - 【請求項８】 前記定着ローラは内部に発熱源を有する
ことを特徴とする請求項５又は６記載の定着装置。 - 【請求項９】 前記定着ローラに記録材を案内するガイ
ド部材を有し、前記ガイド部材はトナーと逆極性の電圧
が印加されることを特徴とする請求項５記載の定着装
置。 - 【請求項１０】 反転現像系にて形成された未定着トナ
ー像を記録材上に定着することを特徴とする請求項５記
載の定着装置。
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