JP2012145618A - 定着ローラ及び定着装置及び該定着装置を備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
記録媒体上に担持されているトナー像を記録媒体上に加熱溶融して定着する定着ローラであって、トナー像が加熱溶融されて揮発する揮発性有機化合物を分解する定着ローラを提供することにある。
【解決手段】
定着ローラを構成する中空円筒状の基体の内周面に、揮発性有機化合物を分解する金属酸化物を有する熱吸収層を配設する。
【選択図】図１

Description

本発明は、定着ローラ及び定着装置及び該定着装置を備えた画像形成装置に関する。

定着ローラを用いた定着装置において、ヒータによって加熱が開始され、定着ローラが定着温度に達して定着動作を行える状態になると、定着ローラの表面温度は、１８０度以上の高温に達している。

高温であることで、定着ローラによって、トナーが加熱溶融されて記録媒体上に定着される際、トナーから、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、スチレン等の揮発性有機化合物が揮発してしまっていた。これらの揮発性有機化合物は、製造されたトナーに僅かに残留する成分である。このように、揮発性有機化合物が揮発した場合、活性炭を有するフィルタに吸着させることで、定着装置を備える画像形成装置の外へ揮発性有機化合物を排出させない構成が主に採用されてきた。しかし、フィルタは、フィルタの表面積に応じた揮発性有機化合物しか吸着できないため、定期的な交換が必要であった。しかも、吸着では、揮発性有機化合物の分解までには至らなかった。

このような問題に対処するために、例えば、特開２０００−３４７５２６号公報（特許文献１）では、図３に示すように、加熱ローラ１００または加圧ローラ１０１の表層に光触媒を添加した層を形成し、この層の表面に可視光ないし紫外線を照射する光源１０２にて、加熱ローラ１００または加圧ローラ１０１の表面に付着したトナーを分解する定着装置１０３が開示されている。

特許文献１の定着装置１０３では、光触媒に可視光ないし紫外線を照射することによって生じる活性酸素の酸化作用によって、燃焼反応を起こし、加熱ローラ１００または加圧ローラ１０１の表面に付着したトナーが目に見えないほど小さな粒子に分解する。

特開２０００−３４７５２６号公報

しかしながら、特許文献１では、金属酸化物である酸化チタン等の光触媒に可視光ないし紫外線を照射することによって生じる活性酸素の酸化作用を利用しているため、酸化作用が弱く、揮発性有機化合物の分解には限界があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、金属酸化物である酸化チタン等を光触媒ではなく、熱触媒として用いることによって生じるラジカルイオンの強い酸化作用を利用して、揮発性有機化合物を分解するものである。

すなわち、定着ローラの内周面に、金属酸化物である酸化チタン等を有する熱吸収層を塗布することで、定着ニップ部を通過する記録媒体上の未定着のトナー像が加熱溶融される際にトナーから揮発する揮発性有機化合物を分解することができる定着装置及び該定着装置を備えた画像形成装置を提供することにある。

本発明は、記録媒体上に担持されているトナー像を前記記録媒体上に加熱溶融して定着する定着ローラであって、該定着ローラは、中空円筒状の基体を有するとともに、前記基体の内周面に、前記トナー像が加熱溶融されて揮発する揮発性有機化合物を分解する金属酸化物を有する熱吸収層が配設されていることを特徴とするものである。

また、本発明は、前記熱吸収層に含まれる前記金属酸化物は、酸化チタン、酸化クロム、酸化亜鉛、酸化アルミ、酸化鉄であることが好ましい。

また、本発明は、前記熱吸収層は、前記金属酸化物を５〜３０重量％含有することが好ましい。

また、本発明は、前記熱吸収層には、メチルシリコーン樹脂が含まれることが好ましい。

また、本発明は、前記熱吸収層は、厚みが、１０〜３０μｍであることが好ましい。

また、本発明は、前記定着ローラを備える定着装置であることが好ましい。

また、本発明は、前記金属酸化物が加熱されることで発生するラジカルイオンを、前記定着ローラと前記定着ローラに対向圧接する加圧ローラとで形成する定着ニップ部に搬送する通路及びファンから構成される搬送装置が備えられていることを特徴とするものである。

また、本発明は、前記定着装置を備える画像形成装置であることが好ましい。

本発明によれば、光を照射することなく、定着ローラの内周面の熱吸収層に含まれる金属酸化物近傍の空気中の水分からラジカルイオンが生成されるため、このラジカルイオンを定着ニップ部に搬送すれば、定着ニップ部を通過する記録媒体上の未定着のトナー像が加熱溶融される際にトナーから揮発する揮発性有機化合物を分解することができる。

本発明の定着装置の構成を示す概略断面図である。 本発明の搬送装置の様子を示す概略図である。 本発明の従来例となる定着装置の構成を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施形態の定着装置について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の定着装置１の構成を示す概略断面図である。以下には、本発明の定着装置１に関して説明するが、その他の構成については、画像形成装置の一般的な技術が適用できることはいうまでもない。
＜実施例１＞
定着装置１は、定着部材である定着ローラ１０と、加圧部材である加圧ローラ２０と、外部加熱装置３０と制御部４０を含んで構成される。

定着装置１は、記録媒体である記録紙Ｐが、定着ローラ１０と加圧ローラ２０とで形成する定着ニップ部Ｎに、所定の定着速度もしくは複写速度で進行方向Ｙ０方向に突入したとき、記録紙Ｐ上に担持されている未定着のトナー像Ｔを記録紙Ｐ上に加熱加圧して定着する装置である。本実施例では、定着ニップ部Ｎの記録紙Ｐの搬送方向の長さは７ｍｍ、定着速度は２２５ｍｍ／ｓｅｃとした。

なお、未定着のトナー像Ｔは、例えば、非磁性一成分現像剤（非磁性トナー）、非磁性二成分現像剤（非磁性トナー及びキャリア）、磁性現像剤（磁性トナー）等の現像剤（トナー）によって形成される。また、定着速度とはプロセス速度のことであり、複写速度とは１分あたりの複写枚数のことである。

定着ローラ１０は、加圧ローラ２０に対向圧接し、回転軸周りに回転自在に設けられている。定着ローラ１０は、加圧ローラ２０の回転に従動して回転方向Ｙ１方向に回転する。
（定着ローラ）
定着ローラ１０は、軸線方向の長さが３２０ｍｍ、直径が４０ｍｍで、その内側から順に熱吸収層１０ａ、芯金１１、弾性層１２、離型層１３が形成された４層構造からなり、中空円筒状の基体である芯金１１には、例えば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属あるいはそれらの合金等が用いられる。また、弾性層１２には、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性を有するゴム材料が適しており、離型層１３には、耐熱性及び離型性に優れた合成樹脂材料、例えば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂が適している。

熱吸収層１０ａは、芯金１１の内周面に熱吸収塗料を塗布し、熱吸収塗料が乾燥することによって、形成される。

熱吸収塗料は、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の揮発成分としての有機溶剤に、揮発性有機化合物を分解する金属酸化物、不揮発成分としての樹脂及び、カーボンブラック等の着色剤を混合後、撹拌して得られる。その後、この熱吸収塗料をスプレーによって、芯金１１の内周面に塗布する。塗布後に１００℃／１０分の予備乾燥と２００℃／２時間の本乾燥を行い、熱吸収層１０ａを形成させる。なお、熱吸収塗料は、金属酸化物を有しているため、離型層１３に塗布すると、記録紙Ｐが定着ローラ１０から剥離せず、好ましくない。

熱吸収層１０ａを形成する熱吸収塗料に含まれる金属酸化物は、５〜３０重量％の含有量であることが好ましい。５重量％よりも少ないと、定着ローラ１０の表面温度が高温に達しても、金属酸化物近傍の空気中の水分から生成されるラジカルイオンが少ないため、ラジカルイオンの強い酸化作用を充分に利用することができず、このラジカルイオンを定着ニップ部Ｎに搬送しても、定着ニップ部Ｎを通過する記録紙Ｐ上の未定着のトナー像Ｔが加熱溶融される際にトナーから揮発する揮発性有機化合物を分解するには不充分である。逆に、３０重量％より多くしても、揮発性有機化合物を分解する量をさらに増やすことはできず、熱吸収層１０ａが劣化して、亀裂や剥離が生じてしまう場合もある。

なお、熱吸収層１０ａは、厚みが、１０〜３０μｍであることが好ましい。

熱吸収層１０ａの厚みが１０μｍ未満の場合、それぞれのヒータランプからの熱を充分に吸収することはできず、金属酸化物近傍の空気中の水分から大量のラジカルイオンを得ることはできなかった。そのため、このラジカルイオンを、定着ニップ部Ｎに搬送しても、定着ニップ部Ｎを通過する記録紙Ｐ上の未定着のトナー像Ｔが加熱溶融される際にトナーから揮発する揮発性有機化合物を分解するには不充分となった。

逆に、熱吸収層１０ａの厚みが３０μｍより厚い場合、トナーから揮発するトルエン、エチルベンゼン、キシレン、スチレン等の揮発性有機化合物を容易に分解することはできたものの、それぞれのヒータランプからの熱により、複写試験を開始して、１３万枚後に、熱吸収層に亀裂や剥離が生じてしまった。

熱吸収塗料に含まれる樹脂として、フェニル基を含まない樹脂を用いる。フェニル基を含まない樹脂としては、メチルシリコーン樹脂、フッ素系樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられるが、分散性、膜厚安定性、耐熱安定及び、揮発性有機化合物となるベンゼンが発生しない点でメチルシリコーン樹脂を用いることが好ましい。

熱吸収塗料における各成分の配合比率は、画像形成装置の定着速度もしくは複写速度や定着装置１の構成、定着温度等に基づいて、任意に変更できる。

定着ローラ１０が加圧ローラ２０に対向圧接するときの力は、２１６Ｎ程度であり、芯金１１は直径１８ｍｍで、肉厚２．０ｍｍのステンレス鋼、弾性層１２は厚さ２．５ｍｍのシリコーンスポンジゴム、離型層１３は厚さ４０μｍのＰＦＡチューブであるものを使用した。

熱吸収塗料は、有機溶剤として、トルエン２５重量％、金属酸化物として、疎水化処理を施していない平均粒子径４０ｎｍの酸化チタン（チタン工業社製、ＳＴ５００Ｒ）１５重量％、樹脂として、式（１）に示すメチルシリコーン樹脂３０重量％、着色剤として、カーボンブラック（エボニックデグサジャパン社製、Ｎｉｐｅｘ−６０）３０重量％を混合後、撹拌して得られる。熱吸収塗料Ａとした。

この熱吸収塗料Ａを、定着ローラ１０の芯金１１の内周面にスプレーによって塗布する。その後、１００℃／１０分の予備乾燥と２００℃／２時間の本乾燥を行ったところ、熱吸収塗料Ａによって形成された熱吸収層１０ａの厚さは２０μｍとなった。

また、定着ローラ１０の内部には、定着ローラ１０を加熱するヒータランプ１４が配置されている。また、定着ローラ１０の外周面近傍には、定着ローラ１０の表面温度を検出するためのサーミスタ１５が設けられる。なお、サーミスタ１５は、接触式の温度センサでも、非接触式の温度センサでもよい。
（定着動作）
次に、定着装置１の定着動作について、説明する。

定着装置１の定着動作は、温度制御装置４１と回転駆動装置４２とカム駆動装置４３と電源回路４４を制御する制御部４０にて行われる。

制御部４０は、サーミスタ１５により検出された定着ローラ１０の表面温度に基づいて、ヒータランプ１４に供給する電力を制御する。制御部４０は、画像形成装置の主制御部であるＣＰＵ（Central Processing Unit）に備えられていてもよい。また、制御部４０は、各種データを一時的に記憶する図示しないＲＡＭ（Random Access Memory）を備えており、必要に応じて、読み出すことが可能である。

温度制御装置４１は、制御部４０からの指示に基づき、定着装置１の定着動作の温度制御を行い、電源回路４４から、ヒータランプ１４に電力を供給させることによって、ヒータランプ１４が発光し、ヒータランプ１４から赤外線が放射される。これによって、定着ローラ１０の内周面の熱吸収層１０ａが赤外線を吸収して加熱され、定着ローラ１０全体が加熱される。本実施例では、定格電力３００Ｗのヒータランプ１４を使用した。

その後、定着ローラ１０の表面温度が１４０〜２２０℃に達すると、熱吸収層１０ａの表面温度は１４０〜３００℃に達する。熱吸収層１０ａはヒータランプ１４に最も近接しているため、ヒータランプ１４を熱源として、金属酸化物近傍の空気中の水分から、大量のラジカルイオンが生成される。このように、金属酸化物を熱触媒として用いることで、大量のラジカルイオンを得ることができ、トナーから揮発する揮発性有機化合物を効率良く分解できる。金属酸化物としては、酸化チタン、酸化クロム、酸化亜鉛、酸化アルミ、酸化鉄を用いることができる。

回転駆動装置４２は、駆動モータ等から構成され、制御部４０からの指示に基づき、定着ローラ１０を回転駆動する。

カム駆動装置４３は、定着ローラ１０と加圧ローラ２０の中心軸間の距離を調整する。まず、加圧ローラ２０の両端部に、図示しないカム部材を当接させる。次に、カム部材を駆動する図示しないアーム部材等から構成されるカム駆動装置４３にて、カム部材を回転させる。このことで、加圧ローラ２０は、定着ローラ１０と対向する方向に、定着ローラ１０と加圧ローラ２０の中心軸間の距離が変わる。なお、定着ローラ１０と加圧ローラ２０の中心軸間の距離は、制御部４０からの指示に基づき、定着ニップ部Ｎを通過する記録紙Ｐの種類に応じて、調整される。
（加圧ローラ）
加圧ローラ２０は、定着ローラ１０と同様、熱吸収層２０ａ、芯金２１、弾性層２２、離型層２３が形成された４層構造からなり、本実施例では、定着ローラ１０と同一のものを使用した。

また、熱吸収塗料Ａを、加圧ローラ２０の芯金２１の内周面にも、定着ローラ１０の芯金１１の内周面にスプレーしたときと同様にして行ったところ、熱吸収塗料Ａによって形成された熱吸収層２０ａの厚さは２０μｍとなった。

加圧ローラ２０の内部にも、加圧ローラ２０を加熱するヒータランプ２４が配置されており、定着ローラ１０の内部のヒータランプ１４と同一のものを使用した。

加圧ローラ２０の内部にも、定着ローラ１０の外周面近傍と同様、加圧ローラ２０の表面温度を検出するためのサーミスタ２５が設けられており、本実施例では、サーミスタ１５と同一のものを使用した。
（外部加熱装置）
外部加熱装置３０は、外部加熱ローラ３１、３２と、外部加熱ベルト３３と、ヒータランプ３４，３５と、サーミスタ３６，３７と、サーモスタット３８と、熱吸収層３９ａ，３９ｂを備える。

外部加熱装置３０は、定着ローラ１０の回転方向に対し定着ニップ部Ｎの上流側に設けられ、定着ローラ１０の表面に当接して定着ローラ１０の表面を加熱する。

外部加熱ローラ３１、３２は、それぞれ、アルミニウムや鉄系材料等の中空円筒状の芯金３１ａ，３２ａと、その内側の熱吸収層３９ａ，３９ｂとで構成される。外部加熱ローラ３１、３２は、外部加熱ベルト３３を懸架すると同時に外部加熱ベルト３３を加熱する。外部加熱ベルト３３は、定着ローラ１０の回転時には、定着ローラ１０に従動して回転し、外部加熱ベルト３３の回転に従動して外部加熱ローラ３１、３２が回転する。なお、外部加熱ベルト３３の内周面に作用する力を低減するために、芯金３１ａ，３２ａの表面を、フッ素樹脂等で被覆してもよい。本実施例では、外部加熱ローラ３１、３２として、それぞれ、厚さ２．０ｍｍの芯金３１ａ，３２ａ、外径１６ｍｍのローラを用いた。

また、熱吸収塗料Ａを、外部加熱ローラ３１、３２の芯金２１の内周面にも、定着ローラ１０の芯金１１の内周面にスプレーしたときと同様にして行ったところ、熱吸収塗料Ａによって形成された熱吸収層３９ａ，３９ｂの厚さは２０μｍとなった。

本実施例では、外部加熱ベルト３３として、厚さ７０μｍのポリイミドの基材の表面を、離型層として、厚さ３０μｍのＰＴＦＥ及びＰＦＡが混合されたフッ素樹脂で被覆したものを用いた。外部加熱ベルト３３の構成はこれに限定されず、例えば、ポリイミド以外の耐熱性樹脂、あるいはステンレスやニッケル等の金属材料からなる基材の表面を、離型層として耐熱性及び離型性に優れたＰＴＦＥやＰＦＡ等のフッ素樹脂で被覆したものを用いてもよい。なお、外部加熱ベルト３３の内周面に作用する力を低減するために、外部加熱ベルト３３の基材の内面を、フッ素樹脂等で被覆してもよい。

これによって、外部加熱ローラ３１、３２との摺動負荷を低減することができるとともに、外部加熱ベルト３３の磨耗も防止され、外部加熱ベルト３３が摺動するとき、外部加熱ベルト３３が蛇行するのを防止して、外部加熱ベルト３３の耐久性を高く維持することができる。

ヒータランプ３４，３５は、それぞれ、外部加熱ローラ３１，３２を介して外部加熱ベルト３３を加熱するために、外部加熱ローラ３１，３２の内部に配置された熱源であり、サーミスタ３６，３７は、それぞれ、外部加熱ベルト３３における外部加熱ローラ３１，３２の当接面の表面温度を検出する。また、サーモスタット３８は、外部加熱ベルト３３の異常昇温を検知して所定の温度以上になると、ヒータランプ３４，３５への電力を供給する電源回路４４を遮断する。なお、ヒータランプ３４，３５は、定着ローラ１０の内部のヒータランプ１４と同一のものを使用した。また、サーミスタ３６，３７は、加圧ローラ２０の内部にも、定着ローラ１０の外周面近傍に設けられたサーミスタ１５と同一のものを使用した。
（現像剤）
次に、本実施例の定着装置を用いた画像形成装置で使用する現像剤について説明する。

現像剤は、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤である。

トナーは、例えば、結着樹脂、着色剤、帯電制御剤、オフセット防止剤としてのワックス等を加熱混練した後、冷却により固化させてから、粉砕分級することよって得られる。トナーには、更に、一般的に流動性及び帯電安定性を向上させる目的で、例えば、シリカ、酸化アルミニウム等の無機粒子を外添剤として添加する。

本実施例では、結着樹脂として、ガラス転移温度６８℃、軟化温度１２９℃のポリエステル樹脂１００重量部、着色剤として、カーボンブラック（エボニックデグサジャパン社製、Ｎｉｐｅｘ−６０）６重量部、帯電制御剤として、ホウ素錯体（日本カーリット社製、ＬＲ−１４７）１．４重量部、オフセット防止剤として、カルナウバワックス（東亜化成社製、Ｔｏｗａｘ−１７１）１重量部を気流混合機であるヘンシェルミキサ（三井鉱山株式会社製、ＦＭミキサ）で均一に混合する。

混合された樹脂混合物は、加熱混練機である二軸混練機（池貝社製、ＰＣＭ−３７）で、樹脂混合物を供給する供給量を５ｋｇ／時間、二軸混練機の設定温度を１４０℃とした条件で加熱混練物を作製した。

得られた加熱混練物は、冷却により固化させてから、粉砕分級することによって、粒子状のトナーが生成される。粉砕分級は、まず、カッターミル（オリエント社製、ＶＭ−１６）で粗粉砕し、次いで、カウンタジェットミル（ホソカワミクロン社製、ＡＦＧ）のようなエア式粉砕機によって微粉砕し、その後、ロータリ式分級機（ホソカワミクロン社製、ＴＳＰセパレータ）によって分級する。このことで、体積平均粒子径６．７μｍのトナーを得た。

更に、得られたトナー１００重量部に対して、シランカップリング剤とジメチルシリコーンオイルで表面処理した平均粒子径８ｎｍのシリカ（クラリアント社製、Ｈ３００４）１．５重量部、同様に表面処理した平均粒子径５０ｎｍのシリカ（クラリアント社製、Ｈ０５ＴＭ）１．５重量部、疎水化処理を施していない平均粒子径４０ｎｍの酸化チタン（チタン工業社製、ＳＴ５００Ｒ）０．７５重量部を外添剤として添加し、ヘンシェルミキサ（三井鉱山株式会社製、ＦＭミキサ）で混合することによってトナーを製造した。

得られたトナーに、トナー濃度が６重量％となるようにキャリアを混合し、二成分現像剤を得た。キャリアには、シリコーンコーティングを施した、体積平均粒子径５０μｍのフェライト系キャリア（パウダーテック社製）を用いた。
（搬送装置）
次に、金属酸化物が加熱されることで、金属酸化物近傍の空気中の水分から発生するラジカルイオンが、定着ニップ部Ｎに搬送される様子について説明する。

図２は、定着ローラ１０、加圧ローラ２０、外部加熱ローラ３１、３２内で発生したラジカルイオンを搬送する、それぞれの通路５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、該通路５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ内を送風するファン５１、各ローラから集められたラジカルイオンを定着ニップ部Ｎに搬送する通路５０ｅから構成される搬送装置の様子を示す概略図である。なお、通路５０は、アルミ製で中空円筒状の通路５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅから構成されており、すべて連結されている。

ファン５１は、シロッコファン（日本電産社製、Ｄ１２−１２ＢＬ）を用い、風量は、０．５ｍ^３／ｍｉｎとした。

まず、定着ローラ１０、加圧ローラ２０、外部加熱ローラ３１、３２内で発生したラジカルイオンは、各ローラの軸方向の一端に設けたファン５１により、各ローラ内を軸方向に貫通する、それぞれの通路５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄに導かれて、各ローラの軸方向の他端まで搬送される。

通路５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄは、各ローラの軸方向の他端で連結されているため、各ローラから集められたラジカルイオンはすべて、これらの通路に更に連結された、定着ニップ部Ｎに搬送する通路５０ｅに、搬送される。

通路５０ｅは、定着ニップ部Ｎに間隙を有して対向するように、これらのローラと平行配置されている。なお、通路５０ｅの長さは、定着ローラ１０と加圧ローラ２０の軸方向の長さと略同一である。

また、定着ニップ部Ｎに間隙を有して対向する、通路５０ｅの面には、図示しない無数の開口穴が配設されている。通路５０ｅの外径は、１５ｍｍ、肉厚は、１ｍｍ、開口穴の直径は、５ｍｍとした。

このことで、各ローラから集められたラジカルイオンはすべて、この無数の開口穴から、定着ニップ部Ｎに向かって吹き付けられ、定着ニップ部Ｎを進行方向Ｙ０方向に通過する記録紙Ｐ上の未定着のトナー像Ｔが加熱溶融される際にトナーから揮発するトルエン、エチルベンゼン、キシレン、スチレン等の揮発性有機化合物を分解することができた。

また、製造されたトナーに僅かに残留するモノマー、酸性分、ベンズアルデヒド、エチルヘキサナール等による臭気も発生しなくなった。
（複写試験）
次に、本実施例の定着装置１、搬送装置を用いて、シャープ株式会社製複写機ＭＸ−２３００（複写速度：２３枚／分）を改造した画像形成装置を用いて、常温常湿環境下で、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのそれぞれの画像面積率５％のＡ４原稿にて、記録紙Ｐとして普通紙（シャープ株式会社製、ＳＦ−４ＡＭ３）を横連続通紙して、複写試験を行い、揮発性有機化合物及び臭気の測定を行った。なお、定着ローラ１０、加圧ローラ２０、外部加熱ベルト３３のそれぞれの表面温度は、１９０℃、１４０℃、２２０℃とした。
（揮発性有機化合物）
まず、測定のまえに、画像形成装置の排気口から１０ｃｍ離れた位置にノズルを設置する。そして、排気口から排出される空気をこのノズルで吸引し、空気中に含まれる揮発性有機化合物を、ポータブルＶＯＣ（Volatile Organic Compounds）モニタ（ジェイエムエス社製、ＪＨＶ−１０００）にて測定した。

複写試験を始めて１分後に、ノズルで吸引を開始し、その後の１分間の空気中に含まれる揮発性有機化合物を測定した。この吸引後の測定値から吸引前の測定値を差し引いた値を、ＶＯＣ値とした。

複写試験を行って、ＶＯＣ値が１００μｇ／ｍ^３未満では、不快感を感じないため「○」と判定し、ＶＯＣ値が１００以上２００μｇ／ｍ^３未満を「△」と判定し、ＶＯＣ値が２００μｇ／ｍ^３以上では、不快感を感じるため「×」と判定した。
（臭気）
揮発性有機化合物の測定と同様に、ノズルを設置する。そして、排気口から排出される空気をこのノズルで吸引し、空気中に含まれる臭気を、ポータブルニオイセンサ（新コスモス電機社製、ＸＰ−３２９III）にて測定した。

複写試験を始めて１分後に、ノズルで吸引を開始し、その後の１分間の空気中に含まれる臭気を測定した。この吸引後の表示値から吸引前の表示値を差し引いた値を、臭気値とした。

複写試験を行って、臭気値が５０未満では、不快感を感じないため、「○」と判定し、臭気値が５０以上１００未満を「△」と判定し、臭気値が１００以上では、不快感を感じるため、「×」と判定した。

金属酸化物として酸化チタンを１５重量％用いた本実施例の場合は、ＶＯＣ値及び臭気値の判定は「○」となり、トナーから揮発するトルエン、エチルベンゼン、キシレン、スチレン等の揮発性有機化合物が分解されていることがわかる。また、製造されたトナーに僅かに残留するモノマー、酸性分、ベンズアルデヒド、エチルヘキサナール等による臭気も解消されていることがわかる。
＜実施例２＞
熱吸収塗料Ａの酸化チタンを酸化クロムに変更した以外は実施例１と同一として、熱吸収塗料Ｂを得た。この熱吸収塗料Ｂを、各ローラの内周面にスプレーによって塗布したところ、熱吸収塗料Ｂによって形成された、それぞれの熱吸収層の厚さは２０μｍとなった。

熱吸収塗料Ａの酸化チタンを酸化クロムに変更しても、ＶＯＣ値及び臭気値の判定は「○」となり、トナーから揮発するトルエン、エチルベンゼン、キシレン、スチレン等の揮発性有機化合物が分解されていることがわかる。また、製造されたトナーに僅かに残留するモノマー、酸性分、ベンズアルデヒド、エチルヘキサナール等による臭気も解消されていることがわかる。
＜実施例３＞
熱吸収塗料Ａの酸化チタンを１５重量％から５重量％に変更した以外は実施例１と同一として、熱吸収塗料Ｃを得た。この熱吸収塗料Ｃを、各ローラの内周面にスプレーによって塗布したところ、熱吸収塗料Ｃによって形成された、それぞれの熱吸収層の厚さは２０μｍとなった。

酸化チタンを５重量％に変更した本実施例の場合は、ＶＯＣ値及び臭気値の判定は「○」となり、トナーから揮発するトルエン、エチルベンゼン、キシレン、スチレン等の揮発性有機化合物が分解されていることがわかる。また、製造されたトナーに僅かに残留するモノマー、酸性分、ベンズアルデヒド、エチルヘキサナール等による臭気も解消されていることがわかる。
＜実施例４＞
熱吸収塗料Ａの酸化チタンを１５重量％から３０重量％に変更した以外は実施例１と同一として、熱吸収塗料Ｄを得た。この熱吸収塗料Ｄを、各ローラの内周面にスプレーによって塗布したところ、熱吸収塗料Ｄによって形成された、それぞれの熱吸収層の厚さは２０μｍとなった。

酸化チタンを３０重量％に変更した本実施例の場合は、ＶＯＣ値及び臭気値の判定は「○」となり、トナーから揮発するトルエン、エチルベンゼン、キシレン、スチレン等の揮発性有機化合物が分解されていることがわかる。また、製造されたトナーに僅かに残留するモノマー、酸性分、ベンズアルデヒド、エチルヘキサナール等による臭気も解消されていることがわかる。
＜比較例１＞
熱吸収塗料Ａの酸化チタンを１５重量％から０重量％に変更した以外は実施例１と同一として、熱吸収塗料Ｅを得た。この熱吸収塗料Ｅを、各ローラの内周面にスプレーによって塗布したところ、熱吸収塗料Ｅによって形成された、それぞれの熱吸収層の厚さは２０μｍとなった。

熱吸収塗料に酸化チタンを含まない本比較例の場合は、ＶＯＣ値及び臭気値の判定は「×」となり、トナーから揮発するトルエン、エチルベンゼン、キシレン、スチレン等の揮発性有機化合物が分解されていないことがわかる。また、製造されたトナーに僅かに残留するモノマー、酸性分、ベンズアルデヒド、エチルヘキサナール等による臭気も解消されていないことがわかる。
＜比較例２＞
熱吸収塗料Ａの酸化チタンを１５重量％から４重量％に変更した以外は実施例１と同一として、熱吸収塗料Ｆを得た。この熱吸収塗料Ｆを、各ローラの内周面にスプレーによって塗布したところ、熱吸収塗料Ｆによって形成された、それぞれの熱吸収層の厚さは２０μｍとなった。

酸化チタンを４重量％に変更した本比較例の場合は、ＶＯＣ値及び臭気値の判定は「△」となり、トナーから揮発するトルエン、エチルベンゼン、キシレン、スチレン等の揮発性有機化合物が分解されていないことがわかる。また、製造されたトナーに僅かに残留するモノマー、酸性分、ベンズアルデヒド、エチルヘキサナール等による臭気も解消されていないことがわかる。
＜比較例３＞
熱吸収塗料Ａの酸化チタンを１５重量％から３２重量％に変更した以外は実施例１と同一として、熱吸収塗料Ｇを得た。この熱吸収塗料Ｇを、各ローラの内周面にスプレーによって塗布したところ、熱吸収塗料Ｇによって形成された、それぞれの熱吸収層の厚さは２０μｍとなった。

酸化チタンを３２重量％に変更した本比較例の場合は、ＶＯＣ値及び臭気値の判定は「○」となり、トナーから揮発するトルエン、エチルベンゼン、キシレン、スチレン等の揮発性有機化合物が分解されていることがわかる。また、製造されたトナーに僅かに残留するモノマー、酸性分、ベンズアルデヒド、エチルヘキサナール等による臭気も解消されていることがわかる。しかし、金属酸化物近傍の空気中の水分から発生した大量のラジカルイオンにより、熱吸収層が劣化し、剥離してしまった。

以上の結果を表１に示す。

以上の通り、熱吸収層を形成する熱吸収塗料に含まれる金属酸化物が、５〜３０重量％である、実施例１〜４は、いずれも、ＶＯＣ値及び臭気値の判定は「○」となり、トナーから揮発するトルエン、エチルベンゼン、キシレン、スチレン等の揮発性有機化合物が分解されていることがわかる。また、製造されたトナーに僅かに残留するモノマー、酸性分、ベンズアルデヒド、エチルヘキサナール等による臭気も解消されていることがわかる。

それに対し、５重量％よりも少ない、比較例１及び２は、いずれも、ＶＯＣ値及び臭気値の判定は「○」とならなかった。これは、各ローラの表面温度が高温に達しても、金属酸化物近傍の空気中の水分から生成されるラジカルイオンが少ないため、ラジカルイオンの強い酸化作用を充分に利用することができず、このラジカルイオンを、定着ニップ部Ｎに搬送しても、定着ニップ部Ｎを通過する記録紙Ｐ上の未定着のトナー像Ｔが加熱溶融される際にトナーから揮発する揮発性有機化合物を分解するには不充分だからである。

逆に、３０重量％より多い、比較例３は、ＶＯＣ値及び臭気値の判定は「○」となったものの、複写試験を開始して、１３万枚後に、熱吸収層が劣化し、剥離してしまった。これは、それぞれのヒータランプからの熱により、金属酸化物近傍の空気中の水分から大量のラジカルイオンが発生し、蓄積したラジカルイオンが、熱吸収層を劣化させたからである。

１ 定着装置
１０ 定着ローラ
１０ａ 熱吸収層（２０ａ、３９ａ、３９ｂ）
１１ 芯金（２１、３１ａ、３２ａ）
１２ 弾性層（２２）
１３ 離型層（２３）
１４ ヒータランプ（２４、３４、３５）
１５ サーミスタ（２５、３６、３７）
２０ 加圧ローラ
３０ 外部加熱装置
３１ 外部加熱ローラ（３２）
３３ 外部加熱ベルト
３８ サーモスタット
４０ 制御部
４１ 温度制御装置
４２ 回転駆動装置
４３ カム駆動装置
４４ 電源回路
５０ 通路（５０ａ〜５０ｅ）
５１ ファン
Ａ 熱吸収塗料（Ｂ〜Ｇ）
Ｎ 定着ニップ部
Ｐ 記録紙
Ｔ 未定着のトナー像
Ｙ０ 進行方向
Ｙ１ 回転方向

Claims (8)

1. 記録媒体上に担持されているトナー像を前記記録媒体上に加熱溶融して定着する定着ローラであって、該定着ローラは、中空円筒状の基体を有し、前記基体の内周面に、金属酸化物を含む熱吸収層が配設されていることを特徴とする定着ローラ。
2. 前記金属酸化物は、酸化チタン、酸化クロム、酸化亜鉛、酸化アルミ、酸化鉄のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の定着ローラ。
3. 前記熱吸収層は、前記金属酸化物を５〜３０重量％含有することを特徴とする請求項１または２に記載の定着ローラ。
4. 前記熱吸収層は、メチルシリコーン樹脂を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着ローラ。
5. 前記熱吸収層は、厚みが、１０〜３０μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着ローラ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着ローラを備えることを特徴とする定着装置。
7. 前記金属酸化物が加熱されることで発生するラジカルイオンを、前記定着ローラと前記定着ローラに対向圧接する加圧ローラとで形成する定着ニップ部に搬送する通路及びファンから構成される搬送装置が備えられていることを特徴とする定着装置。
8. 請求項６または７に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。