JP2831714B2 - 電子写真用熱定着ロールの製造方法 - Google Patents
電子写真用熱定着ロールの製造方法Info
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Description
る、トナー粒子を複写紙上に溶融固着するための熱定着
ロールを製造する方法に関するものである。
ム、鉄、ステンレス鋼などの円筒状芯金上に離型性のよ
い材料、たとえばポリテトラフロロエチレン(以下、PT
FE樹脂という)、テトラフロロエチレンとパーフロロア
ルキルパーフロロビニルエーテルとの共重合体(以下、
PFA樹脂という)などの弗素樹脂を被覆したロールが使
用されている。
などを被覆した加圧ロールと対向圧接させて定着装置を
構成する。そして加熱された定着ロールと加圧ロールと
の間に複写紙を通過させ、複写紙の上に形成されたトナ
ー粉像を熱と圧力によって溶融させ、複写紙に固定する
ものである。
造に当っては、弗素樹脂の粉体または分散液を芯金表面
に塗装し、360〜400℃の温度で焼成して融着する方法が
採用されるが、塗装の際のムラが残って被膜層の厚さが
不均一となり易い。このような弗素樹脂層の厚さのバラ
ツキは、トナー定着に際して圧接力のムラを生ずること
となり、結果として定着画像の質が低下するので、従来
は焼成後の弗素樹脂層をサンドペーパーや砥石などを用
いて所定の厚みとなるように研磨し、合わせて表面の平
滑度を高めるようにしていた。
脂層を有する定着ローラでは、表面の粗さを小さくでき
るにかかわらず、深いすり傷が発生し易いため付着した
トナーのクリーニングが難しく、オフセット現象による
画質の低下を防ぎ切れないという問題点があった。そこ
で表面研磨の代わりに加圧ロールを用いて平滑仕上げを
する方法(特開昭57−43892)や、ローラ母材上に弗素
樹脂を塗布したのちそ表面を平滑化し、その後弗素樹脂
の融点以上の温度で焼成する方法(特開昭63−4287)な
どが提案された。
った定着ロールは、定着画像の質の改良については効果
を有しているものの、ロナー像の定着に際して溶融した
トナーが定着ロール付着し、次に接触した複写紙上に転
移してこれを汚染する現象、すなわちオフセット現象の
発生を確実に抑制することには成功していない。
のと低温オフセットと呼ばれるものに大別されるが、高
温オフセットは溶融したトナーが定着ロールに付着する
ことにより、また低温オフセットは溶融していないトナ
ー粒子が定着ロールに付着することによるもので、定着
ロールの表面温度の分布状態、通紙等の温度低下、トナ
ー特性等により決定される。従って高温オフセットの発
生する温度が高く、低温オフセットの発生する温度が低
いことが定着ロールに対して要求されるが、これらの従
来の方法によって得た定着ロールは、高温オフセット発
生域と低温オフセット発生域とが接近しており、非オフ
セット温度領域が狭いという問題があった。
オフセット温度領域が広い、改良された新定着ロールの
製造方法を提供することを目的とした。
散液塗料を塗布して乾燥被膜を形成し、ついで該被膜の
表面に回転する加圧ロールを押圧して鏡面状に平滑化加
工し、その後熱処理して該被膜を融着させることによ
り、表面の粗さRzが3.5μm以下、光沢度が50%未満、
且つ水の接触角が115゜以上である弗素樹脂層が芯金の
表面に形成されたロールを得ることを特徴とする電子写
真用熱定着ロールの製造方法によって達成される。
筒状のものであり、その内部に加熱用の発熱体などを装
着できるものが好適である。
ものではないがPTFE樹脂、PFA樹脂あるいはこれらの配
合物を液状媒体中に分散させたものが好ましく用いられ
る。このような塗料中には必要に応じ有機質や無機質の
充填剤などが配合される。かかる充填剤としては、たと
えばカーボン、チタン酸カリウム、金属酸化物、セラミ
ックス、ガラス、金属などの繊維状あるいは微粉末状の
ものなどがあり、除電性や耐摩耗性などそれぞれの目的
とする性質を付与するに適した材料を選択して配合する
ことができる。
ーボンは、従来3〜8重量%混入することによって優れ
た除電特性を示すことが知られているが、本発明による
と前述のカーボン含有量よりはるかに少ない0.5乃至3
重量%、特に0.5乃至1重量%程度の微少量を混入する
だけでも優れた除電特性が発揮される。
芯金上にたとえばスプレー塗装等により行ない、室温か
ら約100℃までの温度で30分から1時間乾燥させて弗素
樹脂の乾燥被膜を形成する。この弗素樹脂の乾燥被膜
は、未焼成であって単なる弗素樹脂粒子が重なり合って
いるだけのものであるため、その表面は粒子の形状に沿
った凹凸があり、強くこすると脱落し易いものである。
は、表面に平滑化加工が施される。かかる平滑化加工と
しては、たとえば表面を鏡面化した金属製の加圧ロール
を回転する被加工ロール体上に約1乃至20kgfの力で押
し付けて被加工ロール体に対して従動回転させ、加圧ロ
ールを被加工ロール体の軸に沿って一方端から他方端に
向かって、たとえば2cm/secの速度で移動させながら弗
素樹脂乾燥被膜を押し潰して、表面を鏡面状に平滑化さ
せる方法が用いられる。この方法によれば、焼成して溶
融した弗素樹脂層を平滑化する場合と異って、格段に低
い押圧力で簡単に平滑化できるから芯金に歪を与えるな
どの不都合が発生しない。
ば360〜400℃の温度で、たとえば10分から1時間程度焼
成することにより、平滑で傷のない弗素樹脂層に転化す
るが、この樹脂層は外観がつや消し状態であり、光沢度
は50%未満のものである。そして従来方法によって焼結
後に表面を研磨し、あるいは押圧ロールによる鏡面化し
たものと同程度の表面粗さ、すなわち10点平均粗さRzで
3.5μm以下が実現される。
的なことは、弗素樹脂層の表面の水との接触角が特に大
きい値を示すことである。すなわち、本発明の熱定着ロ
ールの表面に水滴を置いてその接触角を測定すると、従
来技術によって表面を平滑化した弗素樹脂層において
は、110゜以下の値しか示さないのに対して、115゜以上
という極めて大きい接触角を有しているものである。
子写真用熱定着ロールは、押圧平滑化されたのちに焼成
して溶融結合して得た高い密度の弗素樹脂層を有してい
るもので、オフセット現象の発生がなく、また耐摩耗性
に優れ、耐久性が良好である。
イキン工業(株)製 EK1909BKN)を塗布した後、PTFE
樹脂液(ダイキン工業(株)製 ED4300CRN)を塗装し
た。これを80℃で30分間乾燥して弗素樹脂乾燥被膜を形
成した後、押圧力6kgfで鏡面を有する金属押圧ロールを
芯金に当接させて被加工ロール体を回転させ、押圧ロー
ルを被加工ロール体の軸に沿って一方端から他方端に向
かって、2cm/secの速度で移動させて弗素樹脂乾燥被膜
を鏡面化した。この時の10点平均粗さRzは2μmであっ
た。
し、厚さ30μmの弗素樹脂層を有する熱定着ロールを製
作した。
ところ、Rzは2.0μmであった。
型)により580〜600nmのハロゲン光を75゜で入射させ、
受光角75゜で測定した表面の光沢度は9.1%であった。
面の角度を接触角計で測定したところ、118〜120゜の値
が得られた。
0.75重量%のカーボンブラックを混入したものを塗装し
た以外はすべて実施例1と同様にして、熱定着ロールを
製作した。10点平均粗さRzは2.0μm、光沢度は4.2%、
水の接触角は120〜126゜であった。
3重量%の酸化錫を混入したものを塗装した以外はすべ
て実施例1と同様にして、熱定着ロールを製作した。
触角は118〜124゜であった。
イキン工業(株)製 EK1909BKN)を塗布した後、PTFE
樹脂液(ダイキン工業(株)製 ED4300CRN)を塗布し
て約30分間80℃の温度で乾燥させた。
ペーパーで研磨して厚さ30μmの弗素樹脂層を有する熱
定着ロールを製作した。
あり、無数の研磨傷が肉眼で確認された。また光沢度は
65.7%であり、水の接触角は102゜であった。
0.75重量%のカーボンブラックを混入した以外は比較例
1と同様にして、熱定着ロールを製作した。
沢度は70.4%、水の接触角は104〜106゜であった。
3重量%の酸化錫を混入した以外は比較例1と同様にし
て、熱定着ロールを製作した。
水の光沢度は65.1%、接触角は98〜102゜であった。
イキン工業(株)製 EK1909BKN)を塗装した後、PTFE
樹脂液(ダイキン工業(株)製 ED4300CRN)を塗布し
て、約30分間80℃の温度で乾燥させた。
圧ロールを約40kgの圧力で押しつけて芯金を回転させ、
ヒートガンで弗素樹脂表面を軟化させながら、押圧ロー
ルを2cm/secの速度で、被加工ロール体の軸に沿って一
方端から他方端に向かって移動させて、厚さ30μmの弗
素樹脂層を有する熱定着ロールを製作した。
あり、表面の光沢度は69.3%で、鏡面光沢がある表面の
すべてに曇った斑点が分布していた。また顕微鏡で観察
したところ押圧ロールによる筋状の傷が多数確認され
た。
0.75重量%のカーボンブラックを混入した以外は比較例
4と同様にして、熱定着ロールを製作した。
光沢度は73.6%であり、外観は比較例4と同様であっ
た。また水の接触角は106〜108゜であった。
3重量%の酸化錫を混入した以外は比較例4と同様にし
て、熱定着用ロールを製作した。
光沢度69.4%、水の接触角は101〜104゜であった。
複写機に組み込み、240℃まで加熱した後、ヒーターをO
FFにして通紙を行ない、熱定着ロール表面の温度が順次
低下して130℃になるまでの複写画像のオフセット現象
の発生を観察した。また、モンローの表面電位計を用い
て初期と100枚通紙後の帯電量を測定した。これらの結
果を表1〜3に示す。
錫を含有させた場合のいずれにおいても、本発明の熱定
着ロールが非オフセット温度領域の広さと、除電性につ
いて良好な結果を示していることがわかる。また特に表
2,3からは、充填剤の使用量が同じであるに拘らず除電
効果に著しい差が出ていることが認められ、本発明にお
いて充電剤の特性が有効に発揮されていることがわか
る。
に保持しておき、これに実施例1と比較例1の熱定着ロ
ールをそれぞれ浸漬して、弗素樹脂層の剥離を見たとこ
ろ、比較例1のロールは基盤目試験で216時間で10/100
の剥離、240時間で40/100の剥離があったが、実施例1
の熱定着ロールには300時間経過してもまったく剥離が
無かった。
み込み、複写機のエッジ部による摩耗と分離爪による摩
耗を観察したところ、実施例2では複写紙のエッジ部が
通過する部分の表面粗さは、初期はRmaxが2.5μm、3
万枚通紙後はRmaxが3.2μm、分離爪が当接する部分で
は初期はRmaxが3μm、3万枚通紙後はRmaxが1.8μm
であった。しかし、比較例2では、複写紙のエッジ部が
通過する部分では初期はRmaxが2μm、3万枚通紙後で
はRmaxが8μm、分離爪が当接する部分では初期はRax
が1.5μm、3万枚通紙後ではRmaxが5.5μmと、実施例
2の熱定着ロールは格段に優れた耐摩耗性を示した。
量%、1重量%、3重量%と変えた以外はすべて実施例
2と同様にして、それぞれ実施例4〜6の熱定着ロール
を製作した。
重量%、5重量%と変えた以外はすべて比較例2と同様
にして、それぞれ比較例7〜8の熱定着ロールを製作し
た。
いて、試験例1と同様の方法で複写画像のオフセット現
象の発生および帯電量を調べた。
ボン含有量より少ない量で同等以上の除電特性を有する
ことが明らかである。
ば、幅広い非オフセット温度領域を有し、優れた耐摩耗
性とシリコーンオイルに対する耐久性を有する熱定着ロ
ールが、容易に製造できるほか、導電性充填剤の配合量
が少なくても優れた導電性を付与できる、という効果が
ある。
Claims (2)
- 【請求項1】芯金表面に弗素樹脂分散液塗料を塗布して
乾燥被膜を形成し、ついで該被膜の表面に回転する加圧
ロールを押圧して鏡面状に平滑化加工し、その後熱処理
して該被膜を融着させることにより、表面の粗さRzが3.
5μm以下、光沢度が50%未満、且つ水の接触角が115゜
以上である弗素樹脂層が芯金の表面に形成されたロール
を得ることを特徴とする電子写真用熱定着ロールの製造
方法。 - 【請求項2】弗素樹脂分散液塗料として導電性充填剤が
配合されたものを用いる請求項(1)に記載の製造方
法。
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