JP2003140494A - 定着ロール及び定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】円筒状コアロール上に設けた弾性体層上に耐熱
性と離型性が優れ、更に耐磨耗性にも優れた離型層を簡
易に作製できる定着ロールの実現、及び定着装置の長寿
命化を図る。 【解決手段】融点近くの温度に加熱し、不活性ガス雰囲
気中で電離性放射線を照射して架橋させたＰＴＦＥを含
むフッ素樹脂で離型層２５を構成することにより、離型
性と耐熱特性に優れ、更に耐磨耗性に優れた定着ロール
２１Ａを提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式のプ
リンタやファクシミリ及び複写機などの画像形成装置に
適用される定着ロール及び定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真プロセスを利用した複写
機等においては、記録シート上に形成された未定着トナ
ー像を定着して永久画像にする必要があり、その定着法
として溶剤定着法、圧力定着法、及び加熱定着法が知ら
れている。

【０００３】しかし、溶剤定着法は、溶剤蒸気が発散
し、臭気や衛生上の問題が多いという欠点を有してお
り、また、圧力定着法については他の定着法と較べて定
着性が悪いという欠点を有しており、共に広く実用化さ
れてはいないのが現状である。このため、未定着トナー
像の定着には、一般に加熱によってトナーを溶融させ、
記録シート上に融着させる加熱定着法が広く採用されて
来た。

【０００４】この加熱定着法による定着装置の一般的な
構成例（後述のソフトロールの例）を図１に示す。図１
に示す定着装置は、円筒状芯金１０ａの外周面に弾性体
層１０ｂが形成され、更にその上層に耐熱性離型層１０
ｃが形成された加熱ロール１０とを有し、該加熱ロール
１０に対し加圧ロール１１が圧接配置され、加圧ロール
１１は円筒状芯金１１ａの外周面に弾性体層１１ｂが形
成され、更にその上層に耐熱性離型層１１ｃが形成され
た加圧ロール１１が構成され、両ロール１０及び１１の
内部には、それぞれヒータランプ１２及び１３が内蔵さ
れている。

【０００５】加熱ロール１０と加圧ロール１１との間に
は、１〜１５ｋｇ／ｃｍ²程度の圧力が加えられたニッ
プ部が形成される。未定着トナー像１４の形成された記
録シート１５は、前記ニップ部を通ることにより定着さ
れる。

【０００６】このような加熱ロール１０を用いて定着を
行うヒートロール定着方式は、他の加熱定着法である熱
風定着方式やオーブン定着方式と較べて熱効率が高く、
低電力化が図られ、かつ高速性に優れ、しかも、紙詰ま
りによる火災の危険性等の問題もないことなどから、現
在最も広く利用されている。

【０００７】ヒートロール定着方式は、使用する加熱ロ
ールの材料により、主に大きく２つに分けられる。アル
ミニウムや鉄のコアロールの上にプライマーと呼ばれる
接着剤をコートした後、デュポン社の商品名でテフロン
と称されるポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦ
Ｅと略す）や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（以下、ＰＦＡと略す）
などのフッ素樹脂を薄く形成したフッ素樹脂ロールと、
やはりプライマーを介してシリコーンゴムやフッ素ゴム
等を薄く形成したシリコーンゴムロールやフッ素ゴムロ
ールに分けられる。

【０００８】前者は、金属コアロールの上に直接コート
層があるため固いのでハードロール、後者は柔軟性と弾
性体を有するのでソフトロールと呼ばれる。ハードロー
ルは、主に白黒用複写機、プリンタに、一方ソフトロー
ルは、主にカラー用複写機やカラープリンタ、高画質用
白黒機等に使用されている。特にカラー用の場合には、
高画質と高離型性が求められ、弾性体を有するためトナ
ー画像を均一に定着させるのに優れているソフトロール
が採用されている。

【０００９】近年、コスト低減や信頼性の改善の観点か
ら、以前用いられていた加熱ロール表面へ離型剤である
シリコンオイルを塗布する方式が見直され、シリコンオ
イルを用いないオイルレス方式が注目されている。オイ
ルレス方式の場合、加熱ロールの表面それ自他でトナー
に対する離型性を確保することと同時に、紙に対する耐
磨耗性を確保することが要求される。

【００１０】特に、ソフトロールの場合には、耐磨耗性
に対する離型剤の効果は顕著で、離型剤をほとんど供給
しない場合には、シリコーンゴムやフッ素ゴムの加熱ロ
ール表面は、数百枚の定着程度で傷や磨耗が発生し、使
用不能となる。このため、弾性体層のさらに上層に樹脂
層、特に耐磨耗性のあるフッ素樹脂層を形成させること
が考えられてきた。

【００１１】特公昭４３−１５５５号公報では、加熱ロ
ールの構成として、コアロールの回りに弾性体としてシ
リコーンゴム、更にその上層にフッ素樹脂としてＰＴＦ
Ｅを被覆したものが提案されている。特開昭５８−４３
７４０号公報では、加熱ロールの構成として、コアロー
ルの回りに弾性体層としてシリコーンゴムを形成し、更
にその上層に、エーテル基を特定したＰＦＡ樹脂層を形
成したものが提案されている。

【００１２】また、特開昭６３−３６３８２号公報等で
は、加熱ロールの製法として、ＰＦＡチューブを引っ張
った状態でコアロールに保持し、その隙間に液状シリコ
ーンゴムを注入し、さらにＰＦＡチューブを加硫焼成し
てフッ素樹脂層を形成することが提案されている。特開
昭５５−３１４９４号公報では、加熱ロールの製法とし
て、コアロールの回りにＰＦＡ粒子層を静電塗装法によ
り形成し、その後、溶融焼成してフッ素樹脂層を形成す
ることが提案されている。

【００１３】しかし、これらフッ素樹脂層の耐磨耗性は
十分であるとは言えず、かかる樹脂を使用した離型層を
有する加熱ロールを高温領域、例えば１５０〜２００℃
程度の温度領域で使用した場合、加熱ロールと加圧ロー
ルとの間に用紙が挟まれた状態（ニップ形成）で用紙の
搬送不良が生じ、ストップした時等に過酷な条件の下で
は、ニップ跡がそのまま離型層表面に残ってしまうこと
があった。

【００１４】これは、加熱ロール表面のフッ素樹脂がニ
ップ形成時に高温度によりフローして用紙の繊維中にま
で進入し、用紙をニップから取り除いた後にも当該繊維
模様がニップ形状として残ってしまうためと考えられ
る。

【００１５】また、表面の平滑度が低い粗い用紙や葉書
等のような厚く硬い用紙を通すと傷がつき易い等の問題
があった。そのため、特開平２０００−２５９０２２号
公報のように特定のパーフロロポリマーを用いたり、そ
の特定のポリマーのなかに架橋剤を入れ架橋させる方法
が提案されているが、この方法においても、定着ロール
表面の離型層としての離型性と耐摩耗性を同時に満足さ
せることができないばかりか、離型層の作製が難しくな
る問題があった。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、円筒
状コアロール上に設けた弾性体層上に耐熱性と離型性が
優れ、更に耐磨耗性にも優れたフッ素樹脂の離型層を簡
易に作製できる長寿命の定着ロール、及びその定着ロー
ルを用いた定着装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の各
問題点に鑑み、種々検討した結果、円筒状コアロール上
に設けた弾性体層を有する定着ロールの外表面に、融点
近くの温度に加熱し、不活性ガス雰囲気中で電離性放射
線を照射して架橋させたＰＴＦＥを含むフッ素樹脂を、
ＰＦＡ、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（以下、ＭＦＡと略す）、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（以
下、ＦＥＰと略す）からなる群より選ばれた少なくとも
１つの樹脂に混ぜた離型層を形成させることにより、耐
熱性や離型性は良好で、かつ耐磨耗性が飛躍的に向上で
きることを見出した。

【００１８】

【発明の実施の形態】即ち、本発明は、円筒状コアロー
ル上に設けた弾性体層を有する定着ロールの外表面に、
融点近くの温度に加熱し、不活性ガス雰囲気中で電離性
放射線を照射して架橋させたＰＴＦＥを含むフッ素樹脂
を、ＰＦＡ、ＭＦＡ、ＦＥＰからなる群より選ばれた１
つの樹脂に混ぜて形成した離型層であることを特徴とす
る電子写真用の定着ロールである。

【００１９】本発明において、基体としては、金属或い
はガラスからなる円筒状ロールが挙げられ、その場合に
は、円筒状ロールと離型層との間に、耐熱性のある弾性
体層が形成されていることが好ましく、当該弾性体層
が、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、フッ素樹
脂、フッ素ゴムからなる群より選ばれる少なくとも１種
の弾性体からなることが好ましい。

【００２０】上記本発明の定着ロールは、例えば以下の
定着装置における、加熱ロール、加圧ロールとして使用
することができる。少なくとも表面が耐熱性及び離型性
を有する加熱ロールと、前記加熱ロールと圧接しニップ
部を形成する加圧ロールとを有し、前記ニップ部に未定
着トナー像を有する記録シートを通過させ、熱及び圧力
を作用させて前記記録シート上にトナー像を定着する加
熱ロール型の定着装置。

【００２１】少なくとも表面が耐熱性及び離型性を有す
る加熱ロールと、前記加熱ロールと圧接しニップ部を形
成する加圧ベルトと、前記加圧ベルトを介して加熱ロー
ルに対向し加圧する加圧ロールとを有し、前記ニップ部
に未定着トナー像を有する記録シートを挿通させ、熱及
び圧力を作用させて前記記録シート上にトナー像を定着
する加熱加圧型の定着装置。

【００２２】以下、本発明を実施の形態を挙げて詳細に
説明する。

【００２３】本発明に用いられる円筒状ロールの基体と
しては、金属としてアルミニウム、鉄、銅、等の円筒状
ロール、ガラス製円筒状ロールが用いられる。また、本
発明の定着ロールは、上記基体上に、前記離型層を形成
することにより得られるが、基体上に弾性体層として、
シリコーンゴム、フッ素ゴム、フッ素樹脂等を形成した
後に前記離型層を形成することが、離型性向上の観点よ
り好ましい。弾性体層として形成するシリコーンゴム、
フッ素ゴムは、汎用のものが使用できる。

【００２４】例えばシリコーンゴムとしては、ビニルメ
チルシリコーンゴム、メチルシリコーンゴム、フェニル
メチルシリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等が利用
できる。またフッ素ゴムとしては、フッ化ビニリデン系
ゴム、四フッ化エチレン／プロピレン系ゴム、四フッ化
エチレン／パーフロロメチルビニルエーテルゴム、フォ
スファゼン系ゴム、フロロポリエーテル、及びその他の
フッ素ゴムが利用できる。これらは、それぞれ単独また
は２種以上組み合せてもよい。弾性体層の厚さは、０．
１〜５ｍｍ、好ましくは、０．５〜２ｍｍ程度である。

【００２５】そして、これら弾性体層として形成するシ
リコーンゴム、フッ素ゴムには、無機或いは有機の各種
充填剤が利用できる。無機充填剤としては、カーボンブ
ラック、酸化チタン、シリカ、炭化ケイ素、タルク、マ
イカ、カオリン、酸化鉄、炭酸カルシウム、ケイ酸カル
シウム、酸化マグネシウム、黒鉛、窒化ケイ素、窒化ホ
ウ素、酸化鉄、酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム等
が挙げられる。

【００２６】また有機充填剤としては、ポリイミド、ポ
リアミドイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニ
レンスルフィド等が利用できる。このほか特殊な弾性体
として、フッ素樹脂としてＰＴＦＥ、ＰＦＡも利用でき
る。

【００２７】本発明では、円筒状コアロール上に設けた
弾性体層を有する定着ロールの外表面に形成する離型層
として、融点近くの温度に加熱し、不活性ガス雰囲気中
で電離性放射線を照射して架橋させたＰＴＦＥをＰＦ
Ａ、又はＭＦＡ、ＦＥＰのどれか１つの中に混ぜたフッ
素樹脂を用いる。

【００２８】ＰＴＦＥへの電離性放射線の照射は、酸素
濃度１００Ｐ／ｍ²以下の不活性ガス雰囲気で、その樹
脂の融点以上に加熱された状態で行われる。これによ
り、ＰＴＦＥが架橋剤なしで架橋させることができる。
この時に用いる電離性放射線としては、γ線、電子線、
Ｘ線、中性子線等が使用される。

【００２９】電離性放射線を照射して架橋させたＰＴＦ
ＥをＰＦＡ、又はＭＦＡ、ＦＥＰのどれか１つの中に混
ぜる割合は、５〜５０重量％で、好ましくは１０〜３０
重量％である。また、このようなフッ素樹脂で形成され
る離型層の厚さは、５〜５０μｍの範囲が好ましい。ま
た、離型層の表面粗さは、平均粗値Ｒａで０．３以下、
最大粗値Ｒｚで４以下が好ましい。

【００３０】以上の如き本発明の定着ロールを適用し得
る具体的な定着装置について、以下に説明する。尚、本
発明の定着ロールを適用し得る定着装置は、以下のもの
に限定されるものではない。１．加熱ロールと加圧ロー
ル方式の定着装置少なくとも表面が耐熱性及び離型性を
有する加熱ロールと、加熱ロールと圧接しニップ部を形
成する加圧ロールとを有し、ニップ部に未定着トナー像
を有する記録シートを通過させ、熱及び圧力を作用させ
て記録シート上にトナー像を定着する加熱ロール型の定
着装置において、本発明の定着ロールは、加熱ロール及
び加圧ロールとして用いることができる。

【００３１】本方式の定着装置は、既述の如き図１に示
す方式のものである。即ち、図１における加熱ロール１
０及び加圧ロール１１に、本発明の定着部品を適用する
ことができる。即ち、加熱ロール１０は基体１０ａ上に
シリコーンゴム等による弾性体層１０ｂを形成し、更に
その上層にＰＦＡ、又はＭＦＡ、ＦＥＰのどれか１つと
電離性放射線を照射して架橋させたＰＴＦＥの混合物か
らなる離型層１０ｃを形成したものである。

【００３２】同様に加圧ロール１１は基体１１ａ上にシ
リコーンゴム等による弾性体層１１ｂを形成し、更にそ
の上層にＰＦＡと電離性放射線を照射して架橋させたＰ
ＴＦＥの混合物からなる離型層１１ｃを形成したもので
ある。

【００３３】図１に示す定着装置の機構、構造等につい
ては、既述の通りであるため割愛する。尚、本例におい
ては、加熱ロール１０と加圧ロール１１との双方が本発
明の定着ロールである場合について説明したが、加熱ロ
ール１０のみが本発明の定着ロールである場合でも、本
発明の効果は発揮される。勿論、双方が本発明の定着ロ
ールであることが好ましい。２．ベルトニップロール定
着方式の定着装置少なくとも表面が耐熱性及び離型性を
有する加熱ロールと、前記加熱ロールと圧接しニップ部
を形成する加圧ベルトと、前記加圧ベルトを介して加熱
ロールに対向し加圧する加圧ロールとを有し、ニップ部
に未定着トナー像を有する記録シートを挿通させ、熱及
び圧力を作用させて記録シート上にトナー像を定着する
加熱加圧型の定着装置において、本発明の定着ロール
は、加熱ロールとして用いることができる。

【００３４】以下、本発明の実施例について説明する。 (実施例１)本発明の定着ロールの実施例を図２に示し説
明する。外径２９ｍｍのアルミニウム芯金２１の表面を
サンドブラストで粗面化し、耐熱タイプの金属用プライ
マーを塗装し、１５０℃で１０分間焼き付け、プライマ
ー層２２を作製する。その上に、シリコーンゴム（信越
化学社製メチルシリコーンゴム）よりなる弾性体層２３
を厚さ１．５ｍｍに形成し、加硫（硬化）させた後、表
面が平滑になるように研削した。

【００３５】このシリコーンゴムからなる弾性体層２３
の上に、その表面に設ける離型層２５であるフッ素樹脂
との接着を強めるため、シリコーンゴム及びフッ素ゴム
用の接着剤（ダイキン工業製、ＧＬＰ−１０３ＳＲ）を
２μｍ厚となるように塗装し、７０℃で１０分間乾燥
し、接着層２４を作製する。次いで、その上に、電離性
放射線を照射して架橋させたＰＴＦＥをＰＦＡに１５重
量％の割合で混ぜたフッ素樹脂を用いて離型層２５を定
着ロール２１Ａに作製した。

【００３６】ＰＴＦＥを架橋させるための電離性放射線
の照射は、酸素濃度１００Ｐａ／ｍ ²以下の不活性ガス
雰囲気で、その樹脂の融点以上に加熱された状態で行わ
れる。具体的には、ＰＴＦＥモールディングパウダー
（旭硝子社製、Ｇ−１６３）を酸素濃度０．２Ｐａ／ｍ
²、窒素濃度７５５Ｐａ／ｍ²の雰囲気中で、３４０℃の
加熱温度のもとで電子線を１００ｋＧｙ照射して行う。

【００３７】これにより、架橋されたＰＴＦＥを平均粒
径が１０μｍになるまでジェットミルで粉砕した後、Ｐ
ＦＡ粉末（デュポン社製、ＭＰ１０２）に１５重量％の
割合で混合させ、フッ素樹脂粉末を作製する。この粉末
を、先の接着層を塗布したロール上に、３５ｋＶの電圧
を印加しながら静電塗装する。静電塗装後、電気炉内で
３５０℃の温度で３０分間焼成し、炉外で放冷した後、
表面を研磨して、厚さ３０μｍで表面粗さがＲａで０．
２以下、Ｒｚで２以下の離型層を形成した。同様な方法
で加圧ロールも作製した。

【００３８】以上で得られた定着ロール２１Ａを図１に
示す定着装置の加熱ロール１０、及び加圧ロール１１と
して組み込んだ。図１を使用し、実機評価を説明する。
ヒータランプ１２及び１３は、それぞれ４００Ｗおよび
３００Ｗのハロゲンランプとし、加熱ロール１０の表面
の設定温度は、１５０℃とした。加熱ロール１０の回転
速度は７５ｍｍ／ｓｅｃとし、加熱ロール１０と加圧ロ
ール１１との間に形成されるニップ幅は３．５ｍｍに設
定されている。

【００３９】１６はインレット、１７ａ及び１７ｂはア
ウトレットの、記録シート１５をスムーズに出入りさせ
るための平板状の各シュートである。１８は、記録シー
ト１５を装置から排出搬送するための排紙ロールであ
る。また、１９は加熱ロール１０上に付いた紙紛や僅か
なオフセットトナーをクリーニングするクリーニングロ
ールで、２０は加熱ロールの温度を制御するための温度
センサである。

【００４０】記録シート１５として市販されているコピ
ー用紙（Ｘｅｒｏｘ社、４０２４ペーパ）を用い、該記
録シート１５に粉体トナーによる未定着トナー像１４を
トナー密度が１．５ｍｇ／ｃｍ²になるように形成し
た。未定着トナー像１４は、トナーの中にワックス（カ
ウナルバワックス）が２．５重量％を含有したポリエス
テルカラートナーを使用し、不図示のレーザプリンタを
用いて作成した。

【００４１】

【表１】 このようにして作成した記録シート１５を本発明の定着
ロールを組み込んだ図１の定着装置に通し、離型性を調
べた。その結果、表１に示す様に定着ロールにトナーが
着くオフセット現象が発生せず、丸印で示すように良好
な離型性を示した。更に、この定着装置をカラーレーザ
プリンタに組み込み、先のトナーを使い、用紙を通し
て、耐久性を調べた。その結果、丸印で示すように本発
明の定着ロール２１Ａは２０万枚の用紙を通しても摩耗
が少なく、かつローラ表面の傷もなく、良好な耐摩耗性
を得たので、定着ロール２１Ａの寿命を長くすることで
きるようになった。

【００４２】このように、本発明の離型層２５によれ
ば、前述のように離型性及び耐摩耗性が良い理由とし
て、離型層２５は電離性放射線を照射して架橋させて硬
質ゴムのように柔軟性を有しかつ硬度を有する所謂電子
ＰＴＦＥを、ＰＦＡのフイルム内に混在してなる。未定
着トナー層を付着した記録紙が本発明の離型層２５と加
圧ロールとの間のニップ部を通過する際に、硬質ゴムの
ような離型層２５と記録紙との間の摩擦損失が少なくな
り、離型層２５の離型性及び耐摩耗性が良くなり、定着
ロール２１Ａの寿命は電子ＰＴＦＥを設けた分だけ長く
なったと推考される。 (実施例２)電子ＰＴＦＥを、軟らかいＰＦＡのフイルム
内に５〜５０重量％で混合して離型層を形成する理由を
説明する。

【００４３】電子ＰＴＦＥを、ＰＦＡフイルム内に５重
量％以下で混在する場合には、電子ＰＴＦＥと電子ＰＴ
ＦＥと間のＰＦＡフイルム部分の機械的強度が電子ＰＴ
ＦＥ部分に比べて弱すぎて、離型層２５の記録紙がＰＦ
Ａフイルム部分での摩擦係数が大きなリ、表１に示す様
に離型層２５の耐摩耗性が悪くなり、用紙を通すと数千
〜数万枚でローラ表面に傷がついた。 (実施例３)電子ＰＴＦＥを、ＰＦＡフイルム内に５０重
量％以上で混在する場合には、ＰＦＡフイルム内で電子
ＰＴＦＥが大すぎて、ＰＦＡフイルムは電子ＰＴＦＥに
より平滑面が得られず、未定着トナー層が電子ＰＴＦＥ
と電子ＰＴＦＥとの間に押し込まれて、離型層２５にト
ナーが着くオフセット現象が発生し、表１のように離型
性が悪くなる。

【００４４】一方、本発明の実施例では、離型層２５の
厚さが５μｍ〜５０μｍの範囲で製作する。その理由
は、離型層２５の厚さが５μｍ以下の場合には、離型層
２５が薄過ぎて均一な平滑面が得られないばかりか、充
分な機械的な強度が得られず耐摩擦性が悪くなる。離型
層２５の厚さが５０μｍ以上になると、ヒータランプか
らの熱により離型層２５上の未定着トナー層を記録紙に
付着する場合、ヒータランプからの熱が離型層２５の厚
さにより熱伝導性が悪くなり、ヒータランプ熱が未定着
トナー層に均一に伝達されないから、印刷むらになり記
録紙の画質が悪くなる。 (実施例４)実施例４は、実施例１と同じような工程で定
着ロールを作製した。但し、電離性放射線を照射して架
橋させたＰＴＦＥと混ぜるベース樹脂としてＭＦＡを用
いた。混合割合は、ＭＦＡ８０重量％に対して電離性放
射線を照射して架橋させたＰＴＦＥを２０重量％とし、
静電塗装後離型層を３２０℃で６０分間焼成した。その
後の表面研磨は実施例１と同じように行った。更に同様
な方法で加圧ロールも作製した。

【００４５】以上で得られた定着ロールと加圧ロールを
図１に示す定着装置の定着ロール１０、及び加圧ロール
１１として組み込んで、実施例１と同じように離型性と
耐磨耗性の試験を実施した。その結果、表１に示す様に
定着ロールにトナーが着くオフセット現象が発生せず、
丸印で示すように良好な離型性を示し、更に、２０万枚
の用紙を通しても摩耗が少なく、かつローラ表面の傷も
なく、丸印で示すように良好な耐摩耗性を得た。 (実施例５)実施例５の定着ロールも実施例１と同じよう
な工程で作製した。但し、電離性放射線を照射して架橋
させたＰＴＦＥと混ぜるベース樹脂としてＦＥＰ（デュ
ポン社製、１６０−Ｊ）を用いた。混合割合は、ＦＥＰ
８０重量％に対して電離性放射線を照射して架橋させた
ＰＴＦＥを２０重量％とし、静電塗装後離型層を２８０
℃で３０分間焼成した。その後の表面研磨は実施例１と
同じように行った。同様な方法で加圧ロールも作製し
た。但し、加圧ロール表面には離型層を設けなかった。

【００４６】以上で得られた定着ロールと加圧ロールを
図３に示す定着装置の加熱ロール１０、及び加圧ロール
３１として組み込んで、実施例１と同じように離型性と
耐磨耗性の試験を実施した。その結果、表１に示す様に
定着ロールにトナーが着くオフセット現象が発生せず、
良好な離型性を示し、更に、２０万枚の用紙を通しても
摩耗が少なく、かつローラ表面の傷もなく、良好な耐摩
耗性を得た。

【００４７】このようにして作製した記録シート１５を
本発明の定着ロールを組み込んだ図１の定着装置に通
し、離型性を調べた。その結果、定着ロールにトナーが
着くオフセット現象が発生せず、良好な離型性を示し
た。更に、この定着装置をカラーレーザプリンタに組み
込み、先のトナーを使い、用紙を通して、耐久性を調べ
た。その結果、本発明の定着ロールは２０万枚の用紙を
通しても摩耗が少なく、かつローラ表面の傷もなく、良
好な耐摩耗性を得た。 (実施例７)外径２９ｍｍのアルミニウム芯金の表面をサ
ンドブラストで粗面化し、耐熱タイプの金属用プライマ
ーを塗装し、１５０℃で１０分間焼き付けた。その上
に、シリコーンゴム（信越化学社製メチルシリコーンゴ
ム）よりなる弾性体層を厚さ１．５ｍｍに形成し、加硫
（硬化）させた後、表面が平滑になるように研削した。

【００４８】このシリコーンゴムからなる弾性体層の上
に、その表面に設ける離型層であるフッ素樹脂との接着
を強めるため、シリコーンゴム及びフッ素ゴム用の接着
剤（ダイキン工業製、ＧＬＰ−１０３ＳＲ）を２μｍ厚
となるように塗装し、７０℃で１０分間乾燥する。次い
で、その上に、電離性放射線を照射して架橋させたＰＴ
ＦＥをＰＦＡに１５重量％の割合で混ぜたフッ素樹脂を
用いる。

【００４９】ＰＴＦＥを架橋させるための電離性放射線
の照射は、酸素濃度１００Ｐａ／ｍ ²以下の不活性ガス
雰囲気で、その樹脂の融点以上に加熱された状態で行わ
れる。具体的には、ＰＴＦＥモールディングパウダー
（旭硝子社製、Ｇ−１６３）を酸素濃度０．２Ｐａ／ｍ
²、窒素濃度７５５Ｐａ／ｍ²の雰囲気中で、３４０℃の
加熱温度のもとで電子線を１００ｋＧｙ照射して行う。

【００５０】これにより、架橋されたＰＴＦＥを平均粒
径が１０μｍになるまでジェットミルで粉砕した後、１
５重量％と平均粒径０．４μｍのＰＦＡ重合粒子が分散
されたＰＦＡディスパージョン（ダイキン工業社製、Ａ
Ｄ２ＣＲ）を粒子量で７５重量％混合し、希釈粘度調整
したディスパージョンを先の弾性体層の上に、スプレー
塗装し、８０℃で１５分間乾燥後、２５０℃で３０分間
２次乾燥し、更に３５０℃で３０分間の焼成を行って、
定着ロールを作製した。このようにして、最外層として
の離型層（乾燥膜厚として３０μｍ）を形成した。

【００５１】以上で得られた定着ロールを図４に示す定
着装置の加熱ロール４０として組み込んだ。図４の定着
装置は、加熱ロール１０と加圧ベルト４１から構成され
る。加熱ロール４０の内部には、ヒータランプ４２が内
蔵されている。加熱ロール４０には張架ロール４７ａ、
ステアリングロール４７ｂ及び圧力ロール４７ｃにより
張架された、ポリイミド樹脂シート等よりなる耐熱性の
加圧ベルト４１が所定角度巻き付き設定される。

【００５２】加熱ロール４０は矢印方向Ｂに回転し、そ
れにつれて加圧ベルト４１も矢印方向Ｃに従動回転す
る。未定着トナー像１４が形成された記録シート１５は
矢印方向Ａに、上記定着装置のニップ部に挿通され、加
熱溶融及び加圧されトナー像が定着される。この加熱ロ
ール４０を使用し、以下実機にて評価を説明する。

【００５３】ヒータランプ４２は、８００Ｗのハロゲン
ランプとし、加熱ロール４０の表面の設定温度は、１５
０℃とした。加熱ロール４０の回転速度は１２０ｍｍ／
ｓｅｃとし、加熱ロール１０と加圧ベルト４１との間に
形成されるニップ幅は６ｍｍに設定されている。

【００５４】記録シート１５として市販されているコピ
ー用紙を用い、該記録シート１５に粉体トナーによる未
定着トナー像１４をトナー密度が１．５ｍｇ／ｃｍ²に
なるように形成した。

【００５５】未定着トナー像１４は、トナーの中にワッ
クス（カウナルバワックス）を２．５重量％を含有した
ポリエステルカラートナーを使用し、不図示のレーザプ
リンタを用いた。

【００５６】このようにして作製した記録シート１５を
本発明の定着ロールを組み込んだ図４の定着装置に通
し、離型性を調べた。その結果、定着ロールにトナーが
着くオフセット現象が発生せず、良好な離型性を示し
た。更に、この定着装置をカラーレーザプリンタに組み
込み、先のトナーを使い、用紙を通して、耐久性を調べ
た。その結果、本発明の定着ロールは２０万枚の用紙を
通しても摩耗が少なく、かつローラ表面の傷もなく、良
好な耐摩耗性を得た。 (比較例１)比較例１では、ＰＦＡに混ぜるＰＴＦＥとし
て、実施例１とは異なり電離性放射線を照射していない
ＰＴＦＥを使用した。混合割合は、ＰＴＦＥ２０重量％
に対してＰＦＡ８０重量％とした。その他は、実施例１
と同じ方法で定着ロールを作製した。加圧ロールも同じ
ようにして作製した。

【００５７】以上で得られたロールを図１に示す定着装
置に組み込んで、実施例１と同じように離型性の試験を
実施した。その結果、この例では表１に示すように加熱
ロールにトナーが着くバツ印で示すオフセット現象が発
生して、良好な離型性を得ることができなかった。 (比較例２)比較例２では、ＰＦＡ単独で離型層を構成さ
せた。その他は、実施例１と同じ方法で定着ロールを作
製した。加圧ロールも同じようにして作製した。

【００５８】以上で得られたロールを図１に示す定着装
置に組み込んで、実施例１と同じように離型性と耐磨耗
性の試験を実施した。その結果、表１で示すように本例
における定着ロールは、良好な離型性を得ることができ
たが、数万枚でロール表面に傷が付いてしまい、定着画
像にその傷がつく問題が発生した。

【００５９】

【発明の効果】以上の如く、本発明の電離性放射線を照
射して架橋させたＰＴＦＥを含むフッ素樹脂で形成され
る離型層を有する定着ロールは、離型性と耐熱特性に優
れ、さらに耐磨耗性に優れているので、定着ロールの寿
命を延ばすことができる。

【００６０】更に、本発明のフッ素樹脂は、容易にコー
ティングできるので、経済性に優れるという利点もあ
る。また本発明の定着ロールは、加熱ロール型定着装
置、或いは加熱ベルト型定着装置を構成するロールに適
用することにより、高画質・高耐磨耗・高離型性を併せ
持ち、かつ長寿命な定着装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な定着装置の構成例、および本発明の定
着ロールが適用される定着装置の一例を示す構成図であ
る。

【図２】本発明の定着ロールの構成を示す概略断面図で
ある。

【図３】本発明の定着ロールが適用される定着装置の他
の一例を示す概略断面図である。

【図４】本発明の定着ロールが適用される定着装置の他
の一例を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１０，４０…加熱ロール、１１，３１…加圧ロール、１
２，１３，４２…ヒータランプ、１４…未定着トナー
像、１５…記録シート、１６…インレット、１７ａ，１
７ｂ…アウトレット、１８…排紙ロール、１９，３２…
クリーニングロール、２０…温度制御センサ、２１…ア
ルミニウム芯金、２２…プライマー層、２３…性体層、
２４…接着層、２５…離型層、４１…加圧ベルト、４７
ａ…張架ロール、４７ｂ…ステアリングロール、４７ｃ
…圧力ロール。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 及川 亜紀子 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 瀬戸川 晃 茨城県日立市日高町五丁目１番１号 日立 電線株式会社総合技術研究所内 (72)発明者 山本 康彰 茨城県日立市日高町五丁目１番１号 日立 電線株式会社総合技術研究所内 Ｆターム(参考） 2H033 AA09 AA16 BA11 BA12 BB03 BB05 BB06 BB13 BB14 BB26 BB29 BB30 BB31 3J103 AA02 BA41 FA12 FA13 FA14 GA57 GA58 GA60 HA04 HA43

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状コアロール上に弾性体層を設け、
   前記弾性体層の外表面にトナーとの離型性を有する離型
   層を備えた定着ロールにおいて、前記離型層は、不活性
   ガス雰囲気中で電離性放射線を照射して架橋させたポリ
   テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含むフッ素樹脂
   であることを特徴とした定着ロール。
2. 【請求項２】 離型層は、融点近くの温度に加熱し、不
   活性ガス雰囲気中で電離性放射線を照射して架橋させた
   ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含むフッ素
   樹脂と、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）、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（ＭＦ
   Ａ）、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（ＦＥＰ）からなる群より選ばれた少な
   くても１つの樹脂とを有することを特徴とする請求項１
   に記載の定着ロール。
3. 【請求項３】 融点近くの温度に加熱し、不活性ガス雰
   囲気中で電離性放射線を照射して架橋させたポリテトラ
   フルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含むフッ素樹脂を、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）、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（ＭＦＡ）、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（ＦＥＰ）からなる群より選ばれた少なくとも１つの
   樹脂に５〜５０重量％の範囲で混合して離型層を形成す
   ることを特徴とする定着ロール。
4. 【請求項４】 融点近くの温度に加熱し、不活性ガス雰
   囲気中で電離性放射線を照射して架橋させたポリテトラ
   フルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含むフッ素樹脂で構成
   され離型層は、その厚さが５μｍ〜５０μｍの範囲であ
   ることを特徴とする記載の定着ロール。
5. 【請求項５】 融点近くの温度に加熱し、不活性ガス雰
   囲気中で電離性放射線を照射して架橋させたポリテトラ
   フルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含むフッ素樹脂で構成
   された離型層は、その表面の粗さが、平均粗値Ｒａで
   ０．３以下、最大粗値Ｒｚで４以下であることを特徴と
   する請求項１又は３に記載の定着ロール。
6. 【請求項６】 前記弾性体層が、シリコーンゴム、フロ
   ロシリコーンゴム、フッ素樹脂、フッ素ゴムからなる群
   より選ばれる少なくとも１種の弾性体からなることを特
   徴とする請求項１に記載の定着ロール。
7. 【請求項７】 少なくとも表面が耐熱性及び離型性を有
   する加熱ロールと、前記加熱ロールと圧接しニップ部を
   形成する加圧ロールとを有し、前記ニップ部に未定着ト
   ナー像を有する記録シートを通過させ、熱及び圧力を作
   用させて前記記録シート上にトナー像を定着する加熱ロ
   ール型の定着装置であって、前記加熱ロールと加圧ロー
   ルとの少なくとも一方に請求１に記載の定着ロールであ
   ることを特徴とする定着装置。
8. 【請求項８】 少なくとも表面が耐熱性および離型性を
   有する加熱ロールと、前記加熱ロールと圧接しニップ部
   を形成する加圧ベルトと、前記加圧ベルトを介して加熱
   ロールに対向し加圧する加圧ロールとを有し、前記ニッ
   プ部に未定着トナー像を有する記録シートを挿通させ、
   熱及び圧力を作用させて前記記録シート上にトナー像を
   定着する加熱加圧型の定着装置であって、前記加熱ロー
   ルが請求項１に記載の定着ロールであることを特徴とす
   る定着装置。