JP2008111948A - 定着ローラ - Google Patents
定着ローラ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008111948A JP2008111948A JP2006294218A JP2006294218A JP2008111948A JP 2008111948 A JP2008111948 A JP 2008111948A JP 2006294218 A JP2006294218 A JP 2006294218A JP 2006294218 A JP2006294218 A JP 2006294218A JP 2008111948 A JP2008111948 A JP 2008111948A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fixing roller
- layer
- conductive
- intermediate layer
- outermost layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 18
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 10
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 4
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 3
- 229920013653 perfluoroalkoxyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 230000003578 releasing effect Effects 0.000 abstract 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 146
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 27
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 9
- 229920011301 perfluoro alkoxyl alkane Polymers 0.000 description 9
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 229920009441 perflouroethylene propylene Polymers 0.000 description 6
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 5
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000012792 core layer Substances 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
- G03G15/20—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
- G03G15/2003—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
- G03G15/2014—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
- G03G15/2053—Structural details of heat elements, e.g. structure of roller or belt, eddy current, induction heating
- G03G15/2057—Structural details of heat elements, e.g. structure of roller or belt, eddy current, induction heating relating to the chemical composition of the heat element and layers thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
- Y10T428/3154—Of fluorinated addition polymer from unsaturated monomers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
- Y10T428/3154—Of fluorinated addition polymer from unsaturated monomers
- Y10T428/31544—Addition polymer is perhalogenated
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Fixing For Electrophotography (AREA)
- Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
Abstract
【課題】簡単な構成で記録媒体の離型性と帯電防止性、及び耐久性を兼備した定着ローラを提供する。
【解決手段】定着ローラ10は、中空円筒状の芯金1の外周面に導電性のプライマー層2、導電性の中間層3、非導電性の最外層(離型層)4が順次被覆された構成である。中間層3は、非導電性のフッ素樹脂層に導電材5を分散させたものであり、その表面は多数の凸部3aと凹部3bとが形成された粗面となっている。最外層4は、非導電性のフッ素樹脂のみから形成されており、その表面は記録媒体の良好な離型性を確保するために平滑面とされている。
【選択図】図1
【解決手段】定着ローラ10は、中空円筒状の芯金1の外周面に導電性のプライマー層2、導電性の中間層3、非導電性の最外層(離型層)4が順次被覆された構成である。中間層3は、非導電性のフッ素樹脂層に導電材5を分散させたものであり、その表面は多数の凸部3aと凹部3bとが形成された粗面となっている。最外層4は、非導電性のフッ素樹脂のみから形成されており、その表面は記録媒体の良好な離型性を確保するために平滑面とされている。
【選択図】図1
Description
本発明は、電子写真方式を用いた複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、加熱、加圧により転写紙上に画像を定着する定着装置に用いられる定着ローラに関するものである。
従来の画像形成装置の構成を図9に示す。100は画像形成装置であり、ここでは一例としてデジタル複合機を示している。画像形成装置100では、コピー動作を行う場合、複合機本体内の搬送ベルト101の上方に配置された画像形成部Pにおいて、帯電、露光、現像及び転写の各工程により画像読取部102で読み取られた原稿画像データに基づく所定の画像を形成する。
この画像形成部Pには、可視像(トナー像)を担持する感光体ドラム103が配設されており、感光体ドラム103上に形成されたトナー像が、画像形成部に隣接して移動する搬送ベルト101によって担持・搬送されるシート(記録媒体)104上に転写され、さらに、定着装置105においてシート104上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム103を図9において時計回りに回転させながら、感光体ドラム103に対する画像形成プロセスが実行される。
次に、画像形成部Pについて詳細に説明する。回転自在に配設された感光体ドラム103の周囲及び上方には、感光体ドラム103を帯電させる帯電器106と、感光体ドラム103に画像情報を露光する露光ユニット107と、感光体ドラム103上にトナー像を形成する現像装置108と、感光体ドラム103上に残留した現像剤(トナー)を除去するクリーニング部109が設けられている。
先ず、帯電器106によって感光体ドラム103の表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット107によって光照射し、感光体ドラム103上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像装置108には、トナーがトナーコンテナ110によって所定量充填されている。このトナーは、現像装置108により感光体ドラム103上に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット107からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
トナー像が転写されるシート104は、用紙を収納する複数の給紙カセット111a、111b、111cと、その上方に設けられるスタックバイパス(手差しトレイ)111dから成るシート収容部111に収容されており、給紙ローラ112、レジストローラ113を介して搬送ベルト101上へ供給され、感光体ドラム103の位置へと搬送される。搬送ベルト101には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない(シームレス)ベルトが用いられる。
搬送ベルト101は、下流側の駆動ローラ114と、上流側の従動ローラ115とに掛け渡されており、搬送ベルト101が図中反時計回りに回転を開始すると、シート104がレジストローラ113から搬送ベルト101上へ搬送される。このとき画像書き出し信号がONとなり、所定のタイミングにより感光体ドラム103上に画像形成を行う。そして、感光体ドラム103と、搬送ベルト101を介して感光体ドラム103の下部に圧接される所定の転写電圧が印加された転写ローラ116との転写ニップ部Nで、感光体ドラム103上のトナー像がシート104上に転写される。このシート104は、搬送ベルト101上に静電吸着力で保持されている。
トナー像が転写されたシート104は、搬送ベルト101から離脱し、定着装置105へと搬送される。また、トナー像が転写された後の感光体ドラム103は、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、その表面に残留したトナーがクリーニング部109により除去される。搬送ベルト101から定着装置105に搬送されたシート104は、定着ローラ対117により加熱及び加圧されてトナー像がシート104の表面に定着され、所定の画像が形成される。その後、画像が形成されたシート104は搬送ローラ対118、119を通過し、排出ローラ対120より排出トレイ121上に排出される。
電子写真方式の画像形成装置においては、図9のように、ニップを形成する定着ローラ対117のうち少なくとも一方のローラに熱源を内蔵させて定着ローラ(加熱ローラ)とし、このローラ対のニップ部に未定着トナー画像を担持した用紙を挿通することによって用紙にトナーを定着する熱ローラ定着方式が広く用いられている。このような熱ローラ定着方式では、トナーに対する非粘着性が定着ローラに強く要求されることから、定着ローラ表面にはコーティング或いはチューブ被覆により離型性に優れた非導電性のフッ素樹脂層が形成される場合が多い。
しかし、定着ローラは記録媒体や加圧ローラによって摺擦されるため、定着ローラ表面を非導電性、即ち絶縁性である純粋なフッ素樹脂層で形成した場合、フッ素樹脂層が摩擦帯電により大きく負(−)に帯電し、トナーが正(+)の極性を持つ場合は静電オフセットが発生し易くなるという問題点があった。また、純粋なフッ素樹脂層は機械的強度にも難点があり、耐摩耗性の点から定着ローラの長寿命化を図ることは困難であった。
そこで、定着ローラ表面に導電性を付与して静電オフセットを改善する方法が提案されており、例えば特許文献1には、離型層であるフッ素樹脂層に導電性カーボンブラックを分散させることにより定着ローラの摩擦帯電を抑制する方法が開示されている。しかしながら、特許文献1の方法ではカーボンブラックの添加によりフッ素樹脂層表面の平滑性が低下し、記録媒体の離型性も低下してしまう。また、耐摩耗性を向上させるために絶縁性又は導電性の耐摩耗材を添加した場合も、同様にフッ素樹脂層表面の平滑性、離型性の低下は免れない。
また、特許文献2には、導電性の円筒状芯金の表面を山−谷状に粗面化し、その上に非導電性フッ素樹脂層を被覆することにより、芯金の表面における山の先端部と非導電性フッ素樹脂層表面との間に絶縁破壊を利用した導通路を形成して静電オフセットの発生を抑制する定着ローラが開示されている。しかし、特許文献2の方法においても、芯金の山の先端部が非導電性フッ素樹脂層の表面から露出している部分では離型性が悪く、トナーや紙粉等が付着し易くなるという問題点があった。また、芯金の露出部分がローラ表面全体に占める割合によってはローラの体積抵抗値が低抵抗側に振れるため、転写ローラに印加された転写電流が記録媒体を伝って定着ローラに流れ込む、いわゆる転写電流漏れによって定着ローラが帯電し、静電オフセットが発生するおそれがあった。
特開2000−338810号公報
特開2004−302183号公報
本発明は、上記問題点に鑑み、簡単な構成で記録媒体の離型性と帯電防止性、及び耐久性を兼備した定着ローラを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、導電性材料で形成された円筒状の芯金と、該芯金の外周面を被覆する導電性のプライマー層と、該プライマー層を被覆する導電性のフッ素樹脂層から成る中間層と、該中間層を被覆する非導電性のフッ素樹脂層から成る最外層とで構成され、前記中間層の外表面が凹部及び凸部を有する粗面である定着ローラとした。
また本発明は、上記構成の定着ローラにおいて、前記最外層の表面と前記凸部の先端との最短距離が10μm以下であることを特徴としている。
また本発明は、上記構成の定着ローラにおいて、印加電圧100Vにおける体積抵抗率が1010Ω/□以上、且つ印加電圧500Vにおける体積抵抗率が108Ω/□以下であることを特徴としている。
また本発明は、上記構成の定着ローラにおいて、前記中間層の表面粗さ(Rz)が10μm以上、且つ前記中間層の層厚以下であることを特徴としている。なお、本明細書中においては、十点平均粗さを表面粗さ(Rz)という。
また本発明は、上記構成の定着ローラにおいて、前記最外層は、PFA、PTFE、及びFEPから選ばれた少なくとも一種のみで構成されることを特徴としている。
また本発明は、上記構成の定着ローラにおいて、前記中間層は、PFA、PTFE、及びFEPから選ばれた少なくとも一種に、カーボン、グラファイト、及び金属酸化物から選ばれた少なくとも一種を含有したものであることを特徴としている。
また本発明は、上記構成の定着ローラにおいて、前記最外層の表面粗さ(Ra)が0.5μm以下であることを特徴としている。なお、本明細書中においては、中心線平均粗さを表面粗さ(Ra)という。
本発明の第1の構成によれば、非導電性フッ素樹脂層である最外層により印刷初期において優れた離型性を発揮するとともに、転写電流漏れによる初期静電オフセットを抑制できる。また、連続印刷後においては導電性フッ素樹脂層である中間層の凸部と最外層表面との間の絶縁破壊により導通路が形成され、摩擦帯電により蓄積したローラ表面の負電荷が芯金に抜けるため、摩擦帯電による静電オフセットも抑制可能となる。さらに、中間層に分散された導電材が耐摩耗材として作用するため、最外層の摩耗の進行が抑制され、連続印刷後の離型性も確保される。
また、本発明の第2の構成によれば、上記第1の構成の定着ローラにおいて、最外層の表面と中間層の凸部の先端との最短距離を10μm以下とすることにより、最外層の表面と中間層の凸部との間で電荷の導通が起こり易くなって静電オフセットの抑制効果を高めることができる。
また、本発明の第3の構成によれば、上記第1又は第2の構成の定着ローラにおいて、印加電圧100Vにおける体積抵抗率が1010Ω/□以上、且つ印加電圧500Vにおける体積抵抗率が108Ω/□以下とすることにより、印加電圧が100Vと低い初期画像においてはローラ表面が高抵抗となってローラ表面から芯金への転写電流の流れ込みを確実に防止し、印加電圧が500Vと高くなる連続印刷時においてはローラ表面が低抵抗となって摩擦帯電したローラ表面の負電荷を芯金へ抜け易くすることができる。
また、本発明の第4の構成によれば、上記第1乃至第3のいずれかの構成の定着ローラにおいて、中間層の表面粗さ(Rz)を10μm以上、且つ中間層の層厚以下とすることにより、印刷初期における絶縁性を高めるとともに、連続印刷終了時に最外層と中間層の間で絶縁破壊を容易に発生させることができる。
また、本発明の第5の構成によれば、上記第1乃至第4のいずれかの構成の定着ローラにおいて、PFA、PTFE、及びFEPから選ばれた少なくとも一種のみで最外層を構成することにより、絶縁性及び離型性に優れた定着ローラの最外層を安価で実現可能となる。
また、本発明の第6の構成によれば、上記第1乃至第5のいずれかの構成の定着ローラにおいて、PFA、PTFE、及びFEPから選ばれた少なくとも一種に、カーボン、グラファイト、及び金属酸化物から選ばれた少なくとも一種を含有させて中間層を構成することにより、導電性及び耐摩耗性に優れた定着ローラの中間層を安価で実現可能となる。
また、本発明の第7の構成によれば、上記第1乃至第6のいずれかの構成の定着ローラにおいて、最外層の表面粗さ(Ra)を0.5μm以下とすることにより、一層離型性に優れた定着ローラとなる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の定着ローラを回転軸方向から見た模式断面図あり、図2は、定着ローラの部分縦断面図(図1のAA′断面)である。図1に示すように、定着ローラ10は、中空円筒状の芯金1の外周面に導電性のプライマー層2、導電性の中間層3、非導電性の最外層(離型層)4が順次形成された構成である。
芯金1の材質としては、アルミニウム、鉄、ステンレス等の導電性を有する金属材料が用いられる。芯金1の直径、長さ及び肉厚は、定着ローラが組み込まれる定着装置の大きさに応じて適宜設定されるが、通常は外径15〜70mm、長さ250〜500mm、肉厚0.3〜5mm程度のものが用いられる。なお、芯金1の外周面はサンドブラスト加工、エッチング、液体ホーニング等により粗面化しておくことが好ましい。これは、プライマー層2が粗面の凹凸に入り込むことにより(アンカー効果)、プライマー層2の接着性が向上するためである。
プライマー層2は、芯金1と中間層3との接着性を確保するバインダー層として機能するものである。プライマー層2の材質としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体(PFA)等のフッ素樹脂が好適に用いられる。また、プライマー層2の層厚は特に制限はないが、1μm〜10μmの範囲が好ましい。
中間層3は、非導電性のフッ素樹脂層に導電材5を分散させたものであり、表面は多数の凸部3aと凹部3bとが形成された粗面となっている。非導電性フッ素樹脂としては、例えば上記のPTFE、PFA、及び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)又はこれらの混合体等が挙げられる。導電材5としては、例えばカーボン、グラファイト、或いは酸化チタン等の金属酸化物又はこれらの混合物等が挙げられる。例えば、導電材5として酸化チタンを用いる場合の添加量としては、導電性付与の観点からは5重量%以上が好ましく、製造時の加工性という観点からは15重量%以下であることが好ましい。また、中間層3の層厚としては、後述する中間層3の表面粗さ(Rz)とも関連するが、10μm〜30μmの範囲が好ましい。
最外層4は、非導電性のフッ素樹脂のみから形成されており、その材質としては、中間層3と同様にFEP、PTFE、PFA又はこれらの混合体等が用いられる。最外層4の層厚としては、5μm〜15μmの範囲が好ましい。また、最外層4の表面は記録媒体の良好な離型性を確保するために平滑面とする必要があり、表面粗さ(Ra)が0.5μm以下の平滑面とするのが好ましい。
本発明の定着ローラ10は、最外層4が非導電性のフッ素樹脂層であることから、初期状態における記録媒体の離型性に関しては全く問題はない。また、使用開始直後においてはローラ表面の最外層4が摩擦帯電することもなく、且つ絶縁性を有するため、記録媒体を介して転写電流が流れ込むことによる転写電流損失(転写電流漏れ)も発生しない。従って、印刷初期の画像には画像融着及び静電オフセットが発生せず、良好な画像出力が行われる。
また、連続印刷を行った場合、定着ローラ10の表面は記録媒体との摩擦により徐々に負(−)に帯電していくが、ある程度の表面電位に達した時点で、中間層3の凸部3aの先端部と最外層4の表面との間に絶縁破壊が発生し、電荷の導通路が形成されて電流が流れるようになる。この作用により、定着ローラ10表面の大幅な負帯電が防止され、静電オフセットを効果的に抑制可能となる。
このとき、凸部3aの先端部と最外層4の表面との最短距離Lが小さいほど静電オフセットの抑制効果は大きく、Lが10μmを超えると絶縁破壊により導通路を形成し難くなって静電オフセットの抑制効果が低下する。そのため、Lは10μm以下とすることが好ましい。また、印刷初期における絶縁性を高めるとともに、印刷が連続して行われ定着ローラ表面が帯電した時に絶縁破壊を容易に発生させるためには、中間層3の表面粗さ(Rz)を10μm以上としておくことが好ましい。これにより、凸部3aの先端と最外層4の表面との距離を狭小化しても、凹部3bにおいては最外層4の層厚が10μm以上となるため印刷初期における絶縁性が確保される。なお、中間層3の表面粗さ(Rz)の上限値は必然的に中間層3の層厚以下となる。
なお、定着ローラ10の電気的特性としては、印加電圧が低い場合、即ち実使用時における初期状態には絶縁若しくは高抵抗側(体積抵抗値で1010Ω/□以上)の挙動を、印加電圧が高い場合、即ち連続印刷等によりローラ表面が帯電するような状態においては低抵抗側(体積抵抗値で108Ω/□以下)の挙動を示すのが望ましい。この電気的特性については実施例において詳述する。
ここで、印刷枚数が増加するにつれてローラ表面の最外層4の摩耗が進行していくが、本発明の構成においては中間層3の凸部3aの先端部が最外層4の表面近傍に位置することにより、耐摩耗性が向上する効果が認められる。これは、図3に示すように、最外層4の表面4aが初期状態(図の破線)から摩耗して凸部3aの先端部に到達すると、中間層3内に分散された酸化チタン等の導電材5が耐摩耗材として作用し、最外層4のそれ以上の摩耗を抑制するためである。
本発明の定着ローラ10は、例えば、円筒状の芯金1の外周面にプライマー層2をスプレー等により塗布した後、酸化チタン等の導電材5を分散させた非導電性のフッ素樹脂層を被覆して中間層3を形成する。次に、中間層3の表面をサンドブラスト加工等により表面粗さ(Rz)が10μm以上となるように粗面化する。そして、中間層3の上に非導電性のフッ素樹脂層を被覆して最外層4を形成し、表面粗さ(Ra)が0.5μm以下の平滑面となるように研磨することにより製造される。
中間層3及び最外層4の被覆方法としては、フッ素樹脂をコーティングする方法、或いはフッ素樹脂製チューブを被せる方法が挙げられる。また、最外層4表面の平滑化法としては、センタレス研磨、フィニッシャー研磨、テープ研磨等の研磨法や金属コロを押し当てる方法等が挙げられる。
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば上記実施形態では、中間層3内に分散された導電材5により耐摩耗性を向上させているが、例えば導電材5に加えて非導電性又は導電性の耐摩耗材を添加しても良い。このような耐摩耗材としては、例えばガラス、シリカ、炭化珪ケイ素、ダイヤモンド、コランダム等の有機及び無機粉末、ニッケル、鉄等の金属粉が挙げられる。
図1及び図2に示した本発明の定着ローラを用いて、離型性、耐摩耗性、印刷初期及び連続印刷時における静電オフセット防止性能を評価した。定着ローラとしては、外径30mm、肉厚1mmのアルミ製芯金1に、厚さ8μmの導電性プライマー層2、PFAに導電材5として酸化チタンを10重量%添加した厚さ18μm、表面粗さ(Rz)12μmの中間層3を順次形成し、さらにPFAのみから成る非導電性の最外層4を被覆してフッ素樹脂層(プライマー層+中間層+最外層)のトータル層厚を30μmとし、最外層4の表面が表面粗さ(Ra)で0.5μm以下となるようにセンタレス研磨加工を施したものを用いた。つまり、最外層4の表面と粗面化された中間層3の凸部3aの先端との最短距離は4μm、最外層4の表面と凹部3bとの最長距離は16μmとなっている。
また、図4に示すように芯金1にプライマー層2、最外層4を順に被覆した定着ローラを比較例1、図5に示すように最外層4に非導電性の耐摩耗材6を分散させた定着ローラを比較例2、図6に示すように最外層4に導電材5を分散させた定着ローラを比較例3とした。また、図7に示すように芯金1を粗面とし、その上にプライマー層2、最外層4を被覆して表面を平滑化した定着ローラを比較例4とし、芯金1の露出が大きいものを比較例4A、芯金1の露出が小さいものを比較例4Bとした。比較例1〜4の定着ローラにおいても、本発明の定着ローラと同様に外径30mm、肉厚1mmのアルミ製芯金を使用し、フッ素樹脂層のトータル層厚を30μmとした。また、最外層4の表面加工等、その他の加工条件についても本発明の定着ローラに準拠するものとして同様に評価した。
評価方法としては、本発明及び比較例1、2、3、4A及び4Bの定着ローラを備えた定着装置を試験機に搭載してテスト画像を印刷し、初期画像の離型性、転写電流流れによる初期静電オフセット、100枚連続印刷後の静電オフセット、10万枚印刷後のローラの耐摩耗性及び摩耗時の離型性を目視により観察した。結果を表1に示す。また、本発明及び比較例1〜4の定着ローラ表面から芯金に直流電圧を印加した場合の電圧−抵抗特性を図8に示す。なお、図8では体積抵抗値(Ω/□)を対数(LogΩ)換算している。
表1から明らかなように、本発明の定着ローラでは、初期画像における離型性は極めて良好であり、転写電流漏れによる初期静電オフセットも発生しなかった。また、100枚連続印刷後もローラ表面の摩擦耐電による静電オフセットは発生しなかった。これは、印刷初期においては非導電性で表面が平滑な最外層4により良好な離型性、絶縁性を発揮するとともに、連続印刷後においては中間層3の凸部3aと最外層4表面との絶縁破壊により静電オフセットの発生が抑制されるためであると考えられる。さらに、10万枚印刷後においてもローラ表面の摩耗が抑制され、離型性も確保されていた。これは、中間層3中の導電材5が耐摩耗材として作用するためであると考えられる。
これに対し、芯金1にプライマー層2及び非導電性の最外層4を被覆しただけの比較例1では、印刷初期においては良好な離型性、絶縁性を発揮したが、100枚連続印刷後においては最外層4の摩擦耐電により静電オフセットが顕著に発生した。さらに、10万枚印刷後はローラ表面が激しく摩耗していた。また、最外層4に非導電性の耐摩耗材6を加えた比較例2では、比較例1に比べ耐摩耗性は向上したものの、最外層4表面の平滑性の低下により印刷初期における離型性が低下し、連続印刷後の静電オフセットも抑制されなかった。
一方、最外層4に導電材5を加えた比較例3では、比較例1に比べて耐摩耗性及び100枚連続印刷後の静電オフセット抑制効果は向上したものの、比較例2と同様に印刷初期における離型性が低下した。また、導電材5によりローラ表面が若干低抵抗化するため、転写電流漏れによる初期静電オフセットの発生が認められた。
また、芯金1を粗面化して粗面の凸部先端を最外層4の表面に露出させた比較例4のうち、芯金露出部分の表面積が大きい比較例4Aでは印刷初期から離型性が低下してしまい、さらにローラの導体化により転写電流漏れが大きくなり初期静電オフセットも顕著に発生した。一方、芯金露出部分の表面積が小さい比較例4Bでは、印刷初期における離型性は向上するが、最外層4の摩耗時には芯金部分の露出が多くなって離型性は低下した。また、ローラの低抵抗化による初期静電オフセットの発生も認められた。
ここで、図8から明らかなように、本発明の定着ローラでは、印加電圧100Vにおいて体積抵抗値が1011〜1012Ω/□であり、印加電圧500Vにおいて体積抵抗値が106〜107Ω/□であった。即ち、印加電圧が100Vと低い初期画像においては非導電性の最外層4の存在によりローラ表面が高抵抗となってローラ表面から芯金1への転写電流漏れを確実に防止し、印加電圧が500Vと高くなる連続印刷時においては絶縁破壊によりローラ表面が低抵抗となって摩擦帯電したローラ表面の負電荷が芯金1へ抜け易くなることが確認された。
これに対し、比較例1、2においては印加電圧を500Vに上げても体積抵抗値は1010Ω/□以上であり、ローラ表面から芯金1に電流が流れないため、連続印刷時にローラ表面の摩擦帯電が抜けないことが予測される。また、比較例4においては、芯金の露出度合いにより、印加電圧を変化させたときの体積抵抗値の挙動が大きく変化することが確認され、露出度合いが大きい比較例4Aでは印加電圧100Vにおいても体積抵抗値は1010Ω/□以下となっていた。
以上のことから、本発明の定着ローラでは、比較例1〜4の定着ローラに比べて離型性及び耐摩耗性の両方に優れ、使用開始直後から長期間に亘って静電オフセットの発生を抑制可能であることが確認された。なお、上記実施例で用いた本発明の定着ローラは一例にすぎず、例えば他のフッ素樹脂や導電材の組み合わせにより製造された定着ローラであっても同様の結果が得られることがわかっている。
本発明は、導電性材料で形成された円筒状の芯金と、該芯金の外周面を被覆する導電性のプライマー層と、該プライマー層を被覆する導電性のフッ素樹脂層から成る中間層と、該中間層を被覆する非導電性のフッ素樹脂層から成る最外層とで構成され、中間層の外表面を凹部及び凸部を有する粗面とした定着ローラである。
これにより、印刷初期において優れた離型性を発揮するとともに、転写電流漏れによる初期静電オフセット及び摩擦帯電による静電オフセットの両方を抑制可能であり、且つ耐摩耗性にも優れており長期間使用後も所定の離型性が確保される定着ローラを提供することができる。
また、最外層の表面と中間層の凸部の先端との最短距離を10μm以下としたので、最外層と中間層との間で電荷の導通が起こり易くなって静電オフセットの抑制効果を高めることができる。また、印加電圧100Vにおける体積抵抗率を1010Ω/□以上、且つ印加電圧500Vにおける体積抵抗率を108Ω/□以下としたので、印加電圧が100Vと低い初期画像においてはローラ表面が高抵抗となって初期静電オフセットを確実に防止し、印加電圧が500Vと高くなる連続印刷時においてはローラ表面が低抵抗となって摩擦帯電による静電オフセットを効果的に防止可能な定着ローラを提供できる。
また、中間層の表面粗さ(Rz)を10μm以上としたので、印刷初期における絶縁性を確保するとともに、連続印刷終了時には絶縁破壊により静電オフセットを効果的に防止可能な定着ローラとなる。さらに、最外層の表面粗さ(Ra)を0.5μm以下に平滑化したので、印刷初期における離型性にも優れた定着ローラとなる。
1 芯金
2 プライマー層
3 中間層
3a 凸部
3b 凹部
4 最外層(離型層)
4a 表面
5 導電材
6 耐摩耗材
10 定着ローラ
2 プライマー層
3 中間層
3a 凸部
3b 凹部
4 最外層(離型層)
4a 表面
5 導電材
6 耐摩耗材
10 定着ローラ
Claims (7)
- 導電性材料で形成された円筒状の芯金と、該芯金の外周面を被覆する導電性のプライマー層と、該プライマー層を被覆する導電性のフッ素樹脂層から成る中間層と、該中間層を被覆する非導電性のフッ素樹脂層から成る最外層と、で構成され、前記中間層の外表面が凹部及び凸部を有する粗面であることを特徴とする定着ローラ。
- 前記最外層の表面と前記凸部の先端との最短距離が10μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の定着ローラ。
- 印加電圧100Vにおける体積抵抗率が1010Ω/□以上、且つ印加電圧500Vにおける体積抵抗率が108Ω/□以下であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の定着ローラ。
- 前記中間層の表面粗さ(Rz)が10μm以上、且つ前記中間層の層厚以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の定着ローラ。
- 前記最外層は、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、及び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から選ばれた少なくとも一種のみで構成されることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の定着ローラ。
- 前記中間層は、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、及び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から選ばれた少なくとも一種に、カーボン、グラファイト、及び金属酸化物から選ばれた少なくとも一種を含有したものであることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の定着ローラ。
- 前記最外層の表面粗さ(Ra)が0.5μm以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の定着ローラ。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006294218A JP2008111948A (ja) | 2006-10-30 | 2006-10-30 | 定着ローラ |
US11/896,111 US7672633B2 (en) | 2006-10-30 | 2007-08-29 | Fixing roller with conductive inner layers, and fixing device and image forming apparatus being provided therewith |
CN2007101460962A CN101174122B (zh) | 2006-10-30 | 2007-09-10 | 定影辊、具有该定影辊的定影装置以及图像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006294218A JP2008111948A (ja) | 2006-10-30 | 2006-10-30 | 定着ローラ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008111948A true JP2008111948A (ja) | 2008-05-15 |
Family
ID=39330325
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006294218A Pending JP2008111948A (ja) | 2006-10-30 | 2006-10-30 | 定着ローラ |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7672633B2 (ja) |
JP (1) | JP2008111948A (ja) |
CN (1) | CN101174122B (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012073344A (ja) * | 2010-09-28 | 2012-04-12 | Canon Inc | 画像加熱装置 |
JP2013130712A (ja) * | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Canon Inc | 定着装置及び定着装置で用いるフィルム |
JP2013183983A (ja) * | 2012-03-09 | 2013-09-19 | Terumo Corp | ガイドワイヤおよびガイドワイヤの製造方法 |
JP2017003869A (ja) * | 2015-06-12 | 2017-01-05 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | 定着装置、及び画像形成装置 |
JP2020003667A (ja) * | 2018-06-28 | 2020-01-09 | グンゼ株式会社 | 画像形成装置用チューブ |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5504713B2 (ja) * | 2009-07-02 | 2014-05-28 | 富士ゼロックス株式会社 | 導電性ロール、帯電装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 |
US10188856B1 (en) | 2011-12-07 | 2019-01-29 | Cyberonics, Inc. | Implantable device for providing electrical stimulation of cervical vagus nerves for treatment of chronic cardiac dysfunction |
US8918191B2 (en) | 2011-12-07 | 2014-12-23 | Cyberonics, Inc. | Implantable device for providing electrical stimulation of cervical vagus nerves for treatment of chronic cardiac dysfunction with bounded titration |
US8577458B1 (en) | 2011-12-07 | 2013-11-05 | Cyberonics, Inc. | Implantable device for providing electrical stimulation of cervical vagus nerves for treatment of chronic cardiac dysfunction with leadless heart rate monitoring |
US8918190B2 (en) | 2011-12-07 | 2014-12-23 | Cyberonics, Inc. | Implantable device for evaluating autonomic cardiovascular drive in a patient suffering from chronic cardiac dysfunction |
US8630709B2 (en) | 2011-12-07 | 2014-01-14 | Cyberonics, Inc. | Computer-implemented system and method for selecting therapy profiles of electrical stimulation of cervical vagus nerves for treatment of chronic cardiac dysfunction |
US8688212B2 (en) | 2012-07-20 | 2014-04-01 | Cyberonics, Inc. | Implantable neurostimulator-implemented method for managing bradycardia through vagus nerve stimulation |
US9452290B2 (en) | 2012-11-09 | 2016-09-27 | Cyberonics, Inc. | Implantable neurostimulator-implemented method for managing tachyarrhythmia through vagus nerve stimulation |
US8923964B2 (en) | 2012-11-09 | 2014-12-30 | Cyberonics, Inc. | Implantable neurostimulator-implemented method for enhancing heart failure patient awakening through vagus nerve stimulation |
US9643008B2 (en) | 2012-11-09 | 2017-05-09 | Cyberonics, Inc. | Implantable neurostimulator-implemented method for enhancing post-exercise recovery through vagus nerve stimulation |
US20150205232A1 (en) * | 2014-01-22 | 2015-07-23 | Xerox Corporation | Systems and methods for providing and implementing low surface energy external heat rolls in image forming devices |
CN106537259B (zh) * | 2014-08-07 | 2019-11-05 | 株式会社I.S.T | 低摩擦构件、图像形成装置和低摩擦覆膜形成剂 |
JP6642791B2 (ja) * | 2015-11-18 | 2020-02-12 | シンジーテック株式会社 | 定着部材 |
JP7390298B2 (ja) * | 2018-09-05 | 2023-12-01 | Nok株式会社 | 帯電ロール |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4804576A (en) * | 1985-02-28 | 1989-02-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Elastic rotatable member |
US5950061A (en) * | 1996-11-29 | 1999-09-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Fixing member having an inner elastic layer with a surface roughness |
JP2000338810A (ja) | 1999-05-31 | 2000-12-08 | Ricoh Co Ltd | 加熱定着ロール |
JP2004302183A (ja) | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Nissei Electric Co Ltd | 定着ロール |
JP2005156826A (ja) * | 2003-11-25 | 2005-06-16 | Sharp Corp | 定着装置および画像形成装置 |
JP2006084968A (ja) * | 2004-09-17 | 2006-03-30 | Fuji Photo Film Co Ltd | 定着方法および定着装置 |
-
2006
- 2006-10-30 JP JP2006294218A patent/JP2008111948A/ja active Pending
-
2007
- 2007-08-29 US US11/896,111 patent/US7672633B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2007-09-10 CN CN2007101460962A patent/CN101174122B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012073344A (ja) * | 2010-09-28 | 2012-04-12 | Canon Inc | 画像加熱装置 |
JP2013130712A (ja) * | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Canon Inc | 定着装置及び定着装置で用いるフィルム |
JP2013183983A (ja) * | 2012-03-09 | 2013-09-19 | Terumo Corp | ガイドワイヤおよびガイドワイヤの製造方法 |
JP2017003869A (ja) * | 2015-06-12 | 2017-01-05 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | 定着装置、及び画像形成装置 |
JP2020003667A (ja) * | 2018-06-28 | 2020-01-09 | グンゼ株式会社 | 画像形成装置用チューブ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20080101831A1 (en) | 2008-05-01 |
CN101174122A (zh) | 2008-05-07 |
US7672633B2 (en) | 2010-03-02 |
CN101174122B (zh) | 2010-06-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2008111948A (ja) | 定着ローラ | |
JP2019003058A (ja) | 画像形成装置及びカートリッジ | |
JP2010231007A (ja) | 帯電ロール並びにこれを用いた交換部品及び画像形成装置 | |
JP5665505B2 (ja) | プロセスカートリッジ及び画像形成装置 | |
JP2000131987A (ja) | 定着ロ―ラ及び定着装置 | |
JP6282490B2 (ja) | 半接触バイアス帯電ローラ | |
JP2013068788A (ja) | 定着ベルト、定着ベルトの製造方法、定着装置および画像形成装置 | |
US20100142988A1 (en) | Fixing device, image forming apparatus, and method for controlling fixing device | |
JP2015129797A (ja) | 画像定着用管状体、定着装置、および画像形成装置 | |
JP2009093017A (ja) | 像加熱装置及び画像形成装置 | |
JP7424139B2 (ja) | 帯電部材、帯電装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 | |
JP2007094222A (ja) | 画像形成装置及び画像形成方法 | |
JP2018120143A (ja) | 画像形成装置 | |
JP4261941B2 (ja) | 画像形成方法、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 | |
JP2009042303A (ja) | 加圧ローラ及び像加熱装置 | |
JP6693211B2 (ja) | 定着装置および画像形成装置 | |
US20230288835A1 (en) | Conductive roller | |
JP2000019879A (ja) | 加熱定着ローラ、定着装置及び画像形成装置 | |
JP6012163B2 (ja) | 画像形成装置 | |
JP2010085787A (ja) | 定着装置およびこの定着装置を用いた画像形成装置 | |
JP2008216827A (ja) | 導電性粒子及びこれを含む導電性部材 | |
JP2004233423A (ja) | 画像形成装置 | |
JP6428370B2 (ja) | 清掃構造を有する装置、帯電装置、組立体及び画像形成装置 | |
JP2004219818A (ja) | 画像形成装置 | |
JP2004085854A (ja) | 定着装置および画像形成装置 |