JP2000298411A - ハード定着ローラ、その製造方法およびそれを用いる定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 十分なトナー離型性を有し、剥離オフセット
を防止し、高画質の電子写真画像を得ることができる長
寿命のハード定着ローラを提供する。 【解決手段】 金属製円筒状芯金上に形成された、フッ
素樹脂が混合・分散した耐熱樹脂被覆層を有し、耐熱樹
脂被覆層が３００℃以上の温度において焼成されたもの
である電子写真画像形成装置における画像加熱加圧定着
装置に用いられるハード定着ローラ。この耐熱樹脂被覆
層は好ましくはポリイミド樹脂層であり、このポリイミ
ド樹脂層の体積抵抗は１×１０³〜１×１０¹⁰Ω／ｃｍ²
であることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機・レーザー
ビームプリンタ・ファクシミリ・マイクロフィルムリー
ダプリンタ等の電子写真画像形成装置における画像加熱
定着装置に用いられるハードコート定着ローラおよびそ
の製造方法に関する。本発明は、上記ハードコート定着
ローラを有する電子写真画像形成装置に用いられる画像
加熱加圧定着装置にも関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機・レーザービームプリンタ
・ファクシミリ・マイクロフィルムリーダプリンタ等の
画像形成装置において、電子写真画像形成プロセス手段
により形成した未定着のトナー像を該トナー像を担持し
ている被記録材の面に永久固着画像として加熱定着処理
する加熱装置としての画像加熱定着装置は、熱ローラを
用いた熱ローラ方式の定着装置が多く採用されている。

【０００３】熱ローラ方式の装置は、内部にハロゲンヒ
ータ等の発熱体を備えた金属製の加熱定着ローラと、そ
れに圧接する弾性を持つ加圧ローラから構成され、この
一対のローラの圧接部である定着ニップ部に被加熱体と
しての被記録材を通過させることにより、トナー像を加
熱・加圧定着させるものである。

【０００４】加熱定着ローラは、中空の金属製ロールを
芯材（芯金）として、表面には、トナーのオフセット防
止のために、非粘着性物質よりなる被覆層を設けてあ
る。被覆層がゴム弾性体からなるものはソフト定着ロー
ラと呼ばれ、画質を要求されるカラー機・高速機の加熱
定着装置に好んで使用される。被覆層が弾性体を含まず
非粘着性樹脂のみからなるものはハード定着ローラと呼
ばれ、経済性の要求の高い中・低速機の加熱定着装置に
しばしば使用される。非粘着性樹脂としては、ポリテト
ラフルオロエチレン（ＰＴＥ）、テトラフロオロエチレ
ン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、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）等のフッ素樹脂等が使用され
ている。

【０００５】また、ハードコート定着ローラの製造に関
しては、芯金の表面の粗面化→プライマーを塗布→フッ
素樹脂粉体を塗布→炉内で焼成するといった製造工程が
とられている。このとき、特にプライマー処理した後に
フッ素樹脂粉末を塗布し、３８０〜４００℃で該樹脂を
融着されるため、焼成された樹脂層表面は不規則な形状
となっているので、これを均一にするために研磨材を用
いて鏡面仕上げ（バフ研磨）を施す必要があった。ま
た、必要な厚みを確保するため、上記の樹脂層の被覆、
焼成という工程を複数回行う必要があった。

【０００６】特許第２７１８７３号は上記の製造上の煩
雑さを解消し、耐熱性、耐摩耗性、耐油性および熱伝達
応答性に優れ、しかも複写用紙がロール面に巻き付くこ
とのない印刷用ロールを得ようとするものである。この
特許は、“印刷機用ロールの製造方法において、金属性
ロール外面に固体潤滑剤を混合・分散した熱硬化型樹脂
溶液を被覆した後、加熱硬化することにより、厚さ５０
μ以下の被覆層を形成することを特徴とする被覆面を機
械加工することなく使用可能な被覆用印刷機用ロールの
製造方法”を提案している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の定着ローラは金属性ロール外面に固体潤滑剤を混
合・分散した熱硬化型樹脂溶液を被覆した後加熱硬化し
てあるので、その表面は熱硬化型樹脂の海部とフッ素樹
脂等の固体潤滑剤の島部からなる海島構造を形成してあ
る。したがってトナー離型性が不十分であり長期使用に
は適さない。長期間使用している間に、付着トナーが徐
々にローラ表面に蓄積してゆき、定着画像の乱れ、ある
いは、転写紙のシワ・転写紙巻き付き等の搬送性に問題
を生ずる場合がある。

【０００８】また、上記従来例の定着ローラを用いた加
熱定着装置において、定着ローラの帯電現象による剥離
オフセットが発生するという問題がある。上記従来例で
例示されている熱硬化型樹脂は一般的に絶縁性であり、
帯電しやすい性質を有している。剥離オフセットは、転
写材後端が定着ローラと分離する際の剥離帯電電荷が、
定着ローラ表面の軸方向に残留することにより引き起こ
されるトナーオフセット現象である。定着ローラの軸方
向に残留した剥離帯電電荷かが、転写材上の未定着トナ
ーに働くことにより、上記未定着トナーが定着ローラに
転写され、画像に線状の白抜け現象を引き起こしたり、
さらに定着ローラに付着したトナーが転写材に移行する
ことにより、二重写し現象等の画像不良を引き起こした
りするものである。この剥離オフセットは、特に低温低
湿環境下での使用時に発生しやすい。また、連続通紙を
行った場合、定着ローラの縦方向に何本もの剥離帯電電
荷のスジが発生し、剥離オフセット現象がより顕著にな
る。

【０００９】さらに、定着ローラのトナー離型性が不十
分な場合、剥離オフセットがローラ表面へのトナー付着
・蓄積現象を促進するため、定着ローラの寿命の点で十
分なものは望めない。

【００１０】したがって、本発明の目的は、十分なトナ
ー離型性を有し、長寿命のハード定着ローラを提供する
ことにある。

【００１１】また、本発明の目的は、十分なトナー離型
性を有し、高画質画像が得られ、かつ長寿命のハード定
着ローラを提供することにある。

【００１２】また、本発明の目的は、十分なトナー離型
性を有し、剥離オフセットを防止し、高画質画像が得ら
れ、かつ長寿命のハード定着ローラを提供することにあ
る。

【００１３】さらに、本発明の目的は、このようなハー
ド定着ローラの製造方法を提供することにある。

【００１４】さらにまた、本発明の目的は、剥離オフセ
ットを防止し、高画質画像を得ることができ、かつ、ロ
ーラ寿命が永い電子写真画像形成装置用定着装置を提供
することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、以
下の（１）〜（６）の発明により達成される。

【００１６】（１）金属製円筒状芯金上に形成された、
フッ素樹脂が混合・分散された耐熱樹脂被覆層を有し、
該耐熱樹脂被覆層が３００℃以上の温度において焼成さ
れたものであることを特徴とするハード定着ローラ。

【００１７】（２）前記耐熱樹脂被覆層がポリイミド樹
脂層である上記（１）に記載のハード定着ローラ。

【００１８】（３）前記ポリイミド樹脂層の体積抵抗が
１×１０³〜１×１０¹⁰Ω／ｃｍである上記（２）に記
載のハード定着ローラ。

【００１９】（４）金属製円筒状芯金上に、フッ素樹脂
が混合・分散された耐熱樹脂被覆層を形成し、次いで３
００℃以上の温度において加熱焼成することを特徴とす
るハード定着ローラの製造方法。

【００２０】（５）金属製円筒状芯金上に、フッ素樹脂
および導電性フィラーが混合・分散されたポリアミド酸
溶液を付着させ、加熱してポリアミド酸をポリイミドに
転化させ、次いで３００℃以上の温度において焼成する
ことを特徴とするハード定着ローラの製造方法。

【００２１】（６）電子写真画像形成装置に用いられる
加熱加圧定着装置であって、上記（１）〜（３）のいず
れかに記載のハード定着ローラを有することを特徴とす
る定着装置。

【００２２】上記（１）の発明において、芯金上に形成
された、フッ素樹脂が混合・分散された耐熱樹脂被覆層
を３００℃以上の温度において焼成することによって、
ミクロブラウン運動により、耐熱樹脂被覆層表面はフッ
素樹脂粒子に富んだ状態になり、さらにフッ素樹脂粒子
は溶融して薄い膜が形成される。その結果、耐熱樹脂被
覆層の表面は薄いフッ素樹脂層で覆われ、フッ素樹脂と
耐熱樹脂の海島構造で形成された表面に比してトナー離
型性が格段に改善される。

【００２３】上記（２）の発明において、耐熱樹脂被覆
層としてポリイミド樹脂層を用いることにより、ハード
定着ローラは、十分なトナー離型性と長寿命を有し、加
えて得られる画像の画質も格段に改善される。

【００２４】上記（３）の発明において、ポリイミド樹
脂層の体積抵抗を１×１０³〜１×１０¹⁰Ω／ｃｍ²に調
整することにより、転写材後端がローラと分離する際の
剥離帯電を押え、定着ローラ表面の軸方向に残留するこ
とにより引き起こされるトナーオフセット現象（剥離オ
フセット）を防止することができる。

【００２５】上記（４）の発明によって、上記（１）の
ハード定着ローラが容易に得られる。

【００２６】上記（５）の発明によって、上記（３）の
ハード定着ローラが容易に得られる。

【００２７】上記（６）の発明によって、ハード定着ロ
ーラが長寿命であり、かつ、電子写真画像の画質が格段
に改善される。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明において耐熱樹脂中に混合
・分散されるフッ素樹脂としては、ミクロブラウン運動
で移動性のよい小粒径のもの（好ましくは０．１〜１０
μｍ）で、焼成による溶融成膜性のよい、比較的融点の
低いもの（好ましくは２５０〜３００℃）が好ましく選
択される。具体的には、低分子量ポリテトラフルオロエ
チレン（ＰＴＦＥ）、テトラフロオロエチレン−ヘキサ
フルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオ
ロエチレン−パーフルオロアアルキアルビニルエーテル
共重合体（ＰＦＡ）の微粉末が挙げられる。低分子量ポ
リテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粉末は、ルブロ
ンＬ−５、Ｌ−２（ダイキン工業）、ＭＰ１１００、１
２００、１３００、ＴＬＰ−１０Ｆ−１（三井デュポン
フロロケミカル）が知られている。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）粉
末は、５３２−８０００（デュポン）が知られている。

【００２９】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）は、ＭＰ−１
０、ＭＰ１０２、（三井デュポンフロロケミカル）が知
られている。これらのフッ素樹脂は単独で、あるいは複
数種ブレンドして用いればよい。フッ素樹脂粉末は耐熱
樹脂１００重量部に対して５０〜２００重量部が適して
いる。５０重量部を下回ると十分なフッ素樹脂薄膜が形
成されず、耐久性が劣る。また、２００重量部を超える
と耐熱樹脂と金属製円筒状芯金との接着性に問題を生じ
る場合がある。

【００３０】本発明において耐熱樹脂被覆層として用い
る耐熱樹脂は、非粘着性層の基材となるもので、耐熱性
と金属製円筒状芯金上に接着性を有するものが選ばれ
る。ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリイミド
（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテル
スルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰ
Ｓ）等が挙げられる。これらの耐熱樹脂は前駆体の溶液
として、あるいは溶液化して用いるのが好適である。こ
れらの溶液には簡単にフッ素樹脂粉末は混合・分散が容
易であり、浸漬や塗布により簡便に金属製円筒状芯金上
に表面平滑性よく被覆可能となる。樹脂が熱可塑性の場
合は溶剤を蒸発させるだけで、また、樹脂が熱硬化性の
場合は溶剤を蒸発させた後に熱硬化させることによって
金属製円筒状芯金上に耐熱樹脂層を形成することができ
る。ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）
の前駆体溶液は知られており、さらに、ポリベンゾイミ
ダゾール（ＰＢＩ）はジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）
に溶解、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）は、ジメチル
ホルムアミド、塩化メチレン、Ｎ−メチル−２−ピロリ
ドンに可溶であることが知られており、これらの溶液を
用いることができる。

【００３１】さらに、一般的に耐熱樹脂は熱伝導が低い
ため、熱伝導性フィラーを含有せしめてもよい。例え
ば、ボロンナイトライド、アルミナ、炭化ケイ素、チタ
ン酸カリウム、窒化アルミ、マイカ、シリカ、酸化チタ
ン、タルク、炭酸カルシウム、およびこれら２種以上の
混合物を挙げることができる。これらの添加量は、耐熱
樹脂１００重量部に対して１０〜１００重量部の範囲が
好ましい。

【００３２】耐熱樹脂被覆層に用いられる耐熱樹脂とし
ては、耐熱性、金属製円筒状芯金との接着性の観点から
ポリイミド（ＰＩ）が最も適している。ポリイミドはあ
らゆる有機溶剤に不溶であり、一般的に酸無水物とジア
ミンの重縮合によって得られる。すなわち、ポリイミド
の前駆体であるポリアミド酸溶液は、例えば、酸無水物
とジアミンのほぼ等モルを有機極性溶媒中で、室温で３
〜１０時間反応させることによって得られるものであ
り、溶媒除去、脱水閉環反応（イミド化反応）を経てポ
リイミドが得られる。代表的な酸無水物としてはピロメ
リット酸二無水物（ＰＭＤＡ）、ビフェニルテトラカル
ボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカ
ルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）が挙げられ、代表的なジ
アミンとしてはオキシジアニリン（ＯＤＡ）、パラフェ
ニレンジアミン（ＰＰＤ）、ベンゾフェノンジアミン
（ＢＤＡ）が挙げられる。また、ポリアミド酸溶液はＵ
−ワニスＳ、Ｕ−ワニスＡ（宇部興産）等が市販もされ
ている。

【００３３】本発明において、ポリイミド樹脂層の体積
抵抗は１×１０³〜１×１０¹⁰Ω／ｃｍ²に調整されるこ
とが好ましい。

【００３４】ポリイミド樹脂層の体積抵抗を調整する方
法としては、特に限定しないが、ポリアミド酸溶液にフ
ッ素樹脂粉末を混合・分散する際、カーボン、金属酸化
物等の導電フィラーを適当量添加する方法がとられる。
これら導電フィラーはフッ素樹脂粉末に比べ表面エネル
ギーが高く、３００℃以上に加熱焼成した場合、フッ素
樹脂粉末の方が優先的にポリイミド樹脂層表面に集中す
る。

【００３５】導電フィラーとしてはカーボンブラックが
扱いやすい。カーボンブラックは、その製造方法によっ
てアセチレンブラック、オイルファーネスブラック、サ
ーマルブラック等に分類される。より少量の混合物で効
果的に低抵抗化を図り得るオイルファーネスブラックが
好ましい。例えば、アセチレンブラックＥＣ（電気化学
工業）、オイルファーネスブラックの一種であるケッチ
ェンブラック（ライオン株式会社）、三菱カーボン＃３
９５０、＃３７５０、＃３２５０（三菱化学）等が知ら
れている。導電フィラーの添加量はポリイミド樹脂層の
体抵抗値が前記の範囲となる量とされるが、一般的には
硬化ポリイミド樹脂１００重量部当たり０．５〜１０重
量部が好ましい。

【００３６】ポリイミド樹脂層の体積抵抗が１×１０³
Ω／ｃｍ²より低い場合は、転写電流が定着ローラを通
じて漏れる場合があり、転写不良を起こす場合がある。
また、多量の導電フィラーを配合するため、ポリイミド
樹脂被覆層の金属製円筒状芯金との接着性が十分に確保
されない場合がある。さらに、１×１０¹⁰Ω／ｃｍ²を
超える場合は、剥離帯電を十分に押えることができな
い。

【００３７】金属製円筒状芯金上に、耐熱性樹脂被覆を
形成するには、フッ素樹脂粉末を混合・分散させた耐熱
樹脂を、好ましくは、溶液として塗布、浸漬、スプレー
等の方法で適用し、溶媒を加熱乾燥等の方法により除去
し、次いで３００℃以上の温度において焼成する方法を
採用することができる。

【００３８】焼成温度は、３００℃以上の温度から、混
合・分散されたフッ素樹脂の融点、耐熱樹脂の物性等に
より適宜選択されるが、好ましくは３００〜３８０℃の
範囲である。

【００３９】３００℃以上の温度で焼成されることによ
って、ミクロブラウン運動により耐熱樹脂被覆層表面は
フッ素樹脂粒子に富んだ状態になり、さらにフッ素樹脂
粒子が溶融して耐熱樹脂被覆層の表面は薄いフッ素樹脂
層で覆われ、トナー離型性が３００℃以上で焼成しない
場合に比して格段に改善される。

【００４０】耐熱樹脂がポリイミドの場合は、次のよう
にしてポリイミド樹脂層を形成することができる。すな
わち、フッ素樹脂粉末および所望により導電フィラーを
混合・分散したポリアミド酸溶液を金属製円筒状芯金上
に公知の方法、例えば浸漬法により直接付着させればよ
い。厚みを調整するためには、金属製円筒状芯金上に所
定厚みでコートできるナイフコート法や、金属製円筒状
芯金上に所定量付着させた後、その長手方向を鉛直に保
持した金属製円筒状芯金の外側に所定のクリアランスを
有する『通しダイス』状の外金型をはめ、その自重によ
って降下させる、いわゆるダイスコート法を用いればよ
い。次に、無風状態で２００℃以下で溶媒蒸発させる。
このとき、ポリアミド溶液はレベリングされ、平滑な表
面を有するポリアミド酸層が容易に得られる。さらに加
熱されポリアミド酸層はイミド転化し、３００℃以上、
好ましくは３１０〜３５０℃に加熱焼成されることによ
りミクロブラウン運動によりポリイミド樹脂被覆層表面
はフッ素樹脂粉末に富んだ状態になり、さらにフッ素樹
脂粉末は溶融して薄い膜が形成される。ポリイミド樹脂
被覆層表面は薄いフッ素樹脂層で覆われフッ素樹脂と耐
熱樹脂の海島構造で形成された表面に比べてトナー離型
性が格段に改善される。また、導電フィラーを添加した
場合、耐熱樹脂被覆層の体積抵抗は１×１０³〜１０¹⁰
Ω／ｃｍ²の範囲になり、剥離オフセットを防止するこ
とができる。

【００４１】本発明のハード定着ローラを、後述する実
験例に記載されるように、電子写真画像形成装置におけ
る加熱加圧定着装置に用いることにより、高画質の電子
写真画像が得られ、剥離オフセットが防止され、かつ、
定着ローラが長寿命である定着装置が得られる。

【００４２】

【実施例】以下に実施例および比較例を示して本発明を
さらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例の
みに限定されるものではない。

【００４３】実施例１ 本発明の効果を検証するために次のようにして、ハード
定着ローラを作成した。図１に本発明の実施例１の構成
の概略示す。

【００４４】まず、ポリアミド酸のＮＭＰ溶液（固形分
１８％、商品名：Ｕ−ワニスＳ、宇部興産）に予めフッ
素樹脂粉体を分散させたＮＭＰ分散液（５０％重量濃
度）を加え、ミキシングロールで約１時間攪拌し、フッ
素樹脂粉末を混合・分散したポリアミド酸溶液を調整し
た。フッ素樹脂粉末としてＦＥＰ粉末（商品名：５３２
−８０００、デュポン）を用いた。ＦＥＰ粉末の添加量
は、硬化したポリイミド樹脂１００重量部に対して１０
０重量部になるように調整した。

【００４５】両端に軸受け部を有する外形４０ｍｍ、厚
み２ｍｍのアルミ製円筒状芯金１１の表面に浸漬法によ
り上記フッ素樹脂粉末を混合・分散したポリアミド酸溶
液を一定厚付着させた、次いで、およそ１６０℃〜１９
０℃に維持された内部がほぼ無風状態の乾燥機内に３０
分放置し、溶剤の除去を行った。このとき、温風循環炉
内で溶剤の蒸発除去を行うと、温風により付着したポリ
アミド酸溶液表面が乱れ、不均一となるので好ましくな
い。

【００４６】さらに、このポリアミド酸層被覆アルミ製
円筒状芯金を温風循環炉内で２００℃で１５分、２５０
℃で１５分、最後に３１０℃で３０分放置し、イミド
化、焼成を連続的に行い本発明のハード定着ローラを得
た。このような多段加熱法を採用すれば、イミド転化に
伴い発生する閉環水や溶剤の蒸発に起因する微少ボイド
の発生を防止できる。最後の３１０℃焼成は別工程で行
っても差し支えない。最後の３１０℃焼成によりポリイ
ミド層表面１２に厚み数ミクロンと予想されるＦＥＰ層
１３が形成される。ＦＥＰ層を含めたポリイミド層の厚
みは２０μｍであり、表面粗さは、Ｒｚ＝１．８μｍで
あった。

【００４７】比較例１ 実施例１と同様にして最後の３１０℃焼成を行わず、ハ
ード定着ローラを得た。ポリイミド層の厚みは２０μｍ
であり、表面粗さは、Ｒｚ＝２．５μｍであった。

【００４８】実施例２ ポリアミド酸のＮＭＰ溶液（固形分１８％、商品名：Ｕ
−ワニスＳ、宇部興産）に予めフッ素樹脂粉体を分散さ
せたＮＭＰ分散液（５０％重量濃度）と予めカーボンブ
ラックを分散させたＮＭＰ分散液（２０％重量濃度）を
加え、ミキシングロールで約１時間攪拌し、フッ素樹脂
粉末を混合・分散したポリアミド酸溶液を調整した。フ
ッ素樹脂粉末として低分子量ＰＴＦＥ粉末（商品名：ル
ブロンＬ−２、ダイキン工業）を用いた。低分子量ＰＴ
ＦＥの添加量は、硬化したポリイミド樹脂１００重量部
に対して１５０重量部になるように調整してある。カー
ボンブラックはケッチェンブラック（ライオン株式会
社）を用い、その添加量は、硬化したポリイミド樹脂１
００重量部に対して４．５重量部になるように調整し
た。この配合量での体積抵抗は６×１０⁸Ω／ｃｍ²であ
った。

【００４９】実施例１と同様に、両端に軸受け部を有す
る外形４０ｍｍ、厚み２ｍｍのアルミ製円筒状芯金の表
面にナイフコート法により上記フッ素樹脂粉末を混合・
分散したポリアミド酸溶液を一定の厚みで付着させた。
次いで、このアルミ製円筒状芯金を周方向におよそ１０
ｒｐｍの回転速度で回転させ、ポリアミド酸溶液をレベ
ルリングさせながら３０分赤外線ヒーターを用いて、溶
剤の除去を行った。このとき、表面温度は、およそ１６
０℃〜１９０℃を維持するよう赤外線ヒータをＯＮ／Ｏ
ＦＦ制御し５分間加熱を継続した。

【００５０】さらに、このポリアミド酸層被覆アルミ製
円筒状芯金を温風循環内において、２００℃で１５分、
２５０℃で１５分、３００℃で１５分、最後の３５０℃
で３０分放置し、イミド化、焼成を連続的に行い本発明
のハード定着ローラを得た。最後の３５０℃焼成により
ポリイミド層表面に厚み数ミクロンと予想されるＰＴＦ
Ｅ層が形成される。ＰＴＦＥ層を含めたポリイミド層の
厚みは３０μｍであり、表面粗さは、Ｒｚ＝２．４μｍ
であった。

【００５１】実施例３ ポリアミド酸のＮＭＰ溶液（固形分１８％、商品名：Ｕ
−ワニスＳ、宇部興産）に予めフッ素樹脂粉体を分散さ
せたＮＭＰ分散液（５０％重量濃度）と予めカーボンブ
ラックを分散させたＮＭＰ分散液（２０％重量濃度）を
加え、ミキシングロールで約１時間攪拌し、フッ素樹脂
粉末を混合・分散したポリアミド酸溶液を調整した。フ
ッ素樹脂粉末としてＦＥＰ粉末（商品名：５３２−８０
００、デュポン）を用いた。ＦＥＰ粉末の添加量は、硬
化したポリイミド樹脂１００重量部に対して１００重量
部になるように調整した。また、カーボンブラックはケ
ッチェンブラック（ライオン株式会社）を用い、その添
加量は、硬化したポリイミド樹脂１００重量部に対して
６．０重量部になるように調整した。この配合量での体
積抵抗は３×１０⁵Ω／ｃｍ²であった。

【００５２】実施例２と同様に、アルミ製円筒状芯金の
表面にナイフコート法により上記フッ素樹脂粉末を混合
・分散したポリアミド酸溶液を一定厚付着させ、次い
で、溶剤の除去を行った。

【００５３】さらに、このポリアミド酸層被覆アルミ製
円筒状芯金を温風循環内において、２００℃で１５分、
２５０℃で１５分、最後に３３０℃で３０分放置し、イ
ミド化、焼成を連続的に行って本発明のハード定着ロー
ラを得た。最後の３３０℃焼成によりポリイミド層表面
に厚み数ミクロンと予想されるＦＥＰ層が形成される。
ＦＥＰ層を含めたポリイミド層の厚みは３０μｍであ
り、表面粗さは、Ｒｚ＝１．２μｍであった。

【００５４】比較例２ 実施例２と同様にして、フッ素樹脂粉末を混合・分散し
たポリアミド酸溶液を調整した。ただし、カーボン添加
量は、硬化したポリイミド樹脂１００重量部に対して２
０重量部になるように調整してある。この配合量での体
積抵抗は４×１０²Ω／ｃｍ²であった。その後、実施例
２と同要領でハード定着ローラを得た。ＰＴＦＥ層を含
めたポリイミド層の厚みは３０μｍであり、表面粗さ
は、Ｒｚ＝２．９μｍであった。

【００５５】比較例３ 実施例３と同様にして、フッ素樹脂粉末を混合・分散し
たポリアミド酸溶液を調整した。ただし、カーボン添加
量は、硬化したポリイミド樹脂１００重量部に対して
１．２重量部になるように調整してある。この配合量で
の体積抵抗は１×１０¹²Ω／ｃｍ²であった。その後、
実施例３と同要領でハード定着ローラを得た。ＦＥＰ層
を含めたポリイミド層の厚みは３０μｍであり、表面粗
さは、Ｒｚ＝１．１μｍであった。

【００５６】実験例 上記本発明の効果を実証するため、次に示す加熱加圧定
着装置を用いて画だし実験を行った。

【００５７】本実験に用いた加熱加圧定着装置につい
て、図２に構成の概略を示した。本加熱加圧定着装置
は、内部に発熱体としてハロゲンヒータ２３を備えたハ
ード定着ローラ２１と、それに圧接する弾性をもつ加圧
ローラ２２から構成され、この一対のローラの圧接部で
ある定着ニップ部に被加熱体としての被記録材２５を通
過させることにより、トナー像を加熱・加圧定着させる
ものである。

【００５８】定着ローラ２１は、表面に接した温度測定
素子（図示せず）により測定された温度を元に、ハロゲ
ンヒータ２３の出力が制御され、設定温度に保たれる。
定着ローラ３１には、駆動装置（図示せず）が接続され
回転速度を制御できるようにしてある。定着ローラ２１
排紙側には被記録材２５の定着ローラへの巻き付きを防
止するため分離爪２４が当接されている。

【００５９】加圧ローラ２２は表面にＰＦＡチューブを
被覆した外形およそ４０ｍｍのシリコーンゴムローラで
あり、ハード定着ローラ２１に３０Ｋｇｆで回転自在の
状態で押圧されている。加圧ローラ２２は表面にＰＦＡ
チューブを被覆したシリコーンゴムローラであり、ハー
ド定着ローラ２１に３０Ｋｇｆで回転自在の状態で押圧
されている。

【００６０】該加熱加圧定着装置を用いて、２５℃／５
０％ＲＨの環境下で所定の未定着トナー画像の載った転
写紙（Ａ４サイズ紙）２４を通紙した。定着ローラの設
定温度は１６０℃、回転速度は５０ｒｐｍに設定した。

【００６１】実施例１のハード定着ローラの場合、５０
０００枚の連続通紙の間、搬送不良、画像不良は認めら
れなかった。

【００６２】一方、比較例１により作成したハード定着
ローラを用い、同様の通紙実験を行ったところ、１００
００枚通紙後よりローラ表面に蓄積した微少付着トナー
が起因と思われる定着画像の乱れが発生するようにな
り、その後紙シワが確認され、テスト継続不能となっ
た。

【００６３】次に、同様の通紙実験を１５℃／１０％Ｒ
Ｈの低温低湿環境下で行った。定着ローラの設定温度は
１８０℃、回転速度は８０ｒｐｍに設定した。

【００６４】実施例２および実施例３のハード定着ロー
ラの場合、５００００枚の連続通紙の間、搬送不良、画
像不良は認められなかった。実施例１のハード定着ロー
ラの場合連続通紙直後から剥離オフセットによる画像不
良が発生した。

【００６５】比較例２のハード定着ローラにおいて剥離
オフセットによる画像不良の発生はないものの、４００
００枚を超えたところで分離爪当接部２で芯金の表面と
ポリイミド層間で剥離する部分が生じた。

【００６６】比較例３のハード定着ローラにおいても連
続通紙直後から剥離オフセットによる画像不良が発生し
た。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、十分なトナー離型性を
有し、剥離オフセットを防止し、高画質の電子写真画像
を与え、かつ長寿命のハード定着ローラ、およびこのよ
うな定着ローラを容易に製造する方法が提案される。さ
らに、高画質の電子写真画像を得ることができ、かつ定
着ローラの寿命が永い、電子写真形成装置に用いる加熱
加圧定着装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の実施例１のローラの構成の概略
を示す断面図（ローラ断面方向）である。 （ｂ）本発明の実施例１のローラの構成の概略を示す断
面図（ローラ軸方向）である。

【図２】本発明の実験例に用いた加熱加圧定着装置の構
成の概略を示す断面図である。

【符号の説明】

１１ 金属製円筒状芯金 １２ 耐熱樹脂層（ポリイミド層） １３ フッ素樹脂層（ＦＥＰ層） ２１ 定着ローラ ２２ 加圧ローラ ２３ ハロゲンヒータ ２４ 分離爪 ２５ 転写紙 Ｐ１ 未定着トナー像 Ｐ２ 定着トナー像

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川元 英雄 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 五月女 修 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 北野 祐二 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H033 AA09 AA25 BB05 3J103 AA02 AA15 AA51 EA11 EA14 FA01 FA15 GA02 GA52 GA57 GA58 GA60 GA66 HA03 HA13 HA19 HA20 HA41 HA43 HA46

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製円筒状芯金上に形成された、フッ
   素樹脂が混合・分散された耐熱樹脂被覆層を有し、該耐
   熱樹脂被覆層が３００℃以上の温度において焼成された
   ものであることを特徴とするハード定着ローラ。
2. 【請求項２】 前記耐熱樹脂被覆層がポリイミド樹脂層
   である請求項１に記載のハード定着ローラ。
3. 【請求項３】 前記ポリイミド樹脂層の体積抵抗が１×
   １０³〜１×１０¹⁰Ω／ｃｍである請求項２に記載のハ
   ード定着ローラ。
4. 【請求項４】 金属製円筒状芯金上に、フッ素樹脂が混
   合・分散された耐熱樹脂被覆層を形成し、次いで３００
   ℃以上の温度において加熱焼成することを特徴とするハ
   ード定着ローラの製造方法。
5. 【請求項５】 金属製円筒状芯金上に、フッ素樹脂およ
   び導電性フィラーが混合・分散されたポリアミド酸溶液
   を付着させ、加熱してポリアミド酸をポリイミドに転化
   させ、次いで３００℃以上の温度において焼成すること
   を特徴とするハード定着ローラの製造方法。
6. 【請求項６】 電子写真画像形成装置に用いられる加熱
   加圧定着装置であって、請求項１〜３のいずれかに記載
   のハード定着ローラを有することを特徴とする定着装
   置。