JPH02103078A - 定着ローラー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は定着ローラーに係り、特に静電記録技術を用い
た複写機またはプリンタ等において紙等の画像支持体上
に形成されたトナー像をこの画像支持体上に熱によって
融着させるための定着ローラーに関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、複写機やプリンタの熱定着部には、非粘着性
が良好なフッ素系樹脂やシリコーン樹脂で表面が被覆さ
れた定着ローラーが使用されており、このフッ素系樹脂
やシリコーン樹脂で形成された樹脂層によってトナーが
定着ローラーに付着することが防止されている。しかし
ながら、定着ローラーへのトナーの付着を皆無にするこ
とは困難であり、また画像支持体のジャミングや度埃等
によって使用回数が増加するに従ってローラー表面に傷
が発生しこの傷にトナーが浸入して付着し、数万枚の複
写後には定着ローラー表面に付着したトナーが画像支持
体表面の画像が存在しない部分に転写されたり、この定
着ローラーに接触して回転する加圧ローラーに一度転写
されてから画像支持体の裏面に再度転写される、という
いわゆるオフセット現象が引起される。

このため、従来より定着ローラー表面にシリコーンオイ
ルを薄く塗布して定着ローラーの長寿命化を図ることが
行なわれている。第２図はこのシリコーンオイルを使用
する定着部を示すもので、この定着部は、芯金円筒１０
の表面にフッ素系樹脂被膜１２を被覆した定着ローラー
２０と対向するように加圧ローラー１６を配置すると共
に、定着ローラー２０の近傍にシリコーンオイル１８が
貯留された容器を配置し、塗布用芯材２２の一端をシリ
コーンオイル１８に浸漬させかっ他端を定着ローラ−２
０表面に接触させて構成されている。

また、定着ローラー２０内には加熱用棒状赤外ランプ１
４が収容されている。そして、トナー像２４が形成され
た画像支持体２６を定着ローラー２０と加圧ローラー１
６とで挾持して加圧加熱することにより、トナーが溶融
されて画像支持体２６上に定着トナー像２８が形成され
る。このとき、塗布用芯材２２が定着ローラー２０に接
触しているため、定着ローラー２０の回転に伴って定着
ローラー２０表面にシリコーンオイル１８が薄く塗布さ
れる。なお、３０は過剰シリコーンオイルを除去するた
めのメータリングブレード、３２は定着ローラーから画
像支持体を分離する分離爪、３４は定着ローラーをクリ
ーニングするためのクリーニングブレードである。この
フッ素系技士脂は耐摩耗性等が良好であるため、被膜を
薄くして加熱用棒状赤外ランプ１４を定着ローラー２０
内に収容することにより定着ローラー２０の均一加熱が
可能となる。また、第３図は、芯金円筒１０にシリコー
ン樹脂被膜３６を被覆した定着ローラー２０を備えた定
着部を示すものである。シリコーン樹脂は、フッ素系樹
脂と比較して摩耗性が大きいので、薄くかつ耐久性の良
好な被膜を形成するのが困難であり、従って被膜を厚く
しかつローラー表面側に加熱用赤外ランプ３８を配置し
ている。

なお、第３図において第２図と対応する部分には同一符
号を付して説明を省略する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、シリコーン樹脂を被覆した定着ローラー
では、耐摩耗性等の観点から樹脂層を厚くする必要があ
るため、熱容量が大きくなってローラー表面温度を設定
値まで上昇させるのに長時間を要すると共に、画像支持
体との接触によるローラー表面の熱損失を保償するため
に行なわなければならない熱源からローラー表面への熱
補給制御が困難になる、という問題がある。一方、フッ
素系樹脂を被覆した定着ローラーでは、耐摩耗性が良好
であることから樹脂層を薄くできるため、シリコーン樹
脂に関して説明した上記の問題は生じない。しかしなが
ら、フッ素系樹脂は濡れ性が悪いため、シリコーンオイ
ルの粘度によって多少の相違があるが、フッ素系樹脂層
表面に付着したシリコーンオイルが油滴化し易く、メー
タリングブレードを用いてもフッ素系樹脂層の表面に均
一な油膜を形成することが困難である。このため、画像
支持体上に形成された５〜１５μｍ径のトナー粒子から
成る画像が定着ローラー表面に接触する際トナー粒子が
直接ローラー表面に接触するのを防止できる程度の量（
最適量）にシリコーンオイルの付着量を制御するのが困
難となり、付着量が少ない場合にはシリコーンオイルの
効果を充分に発揮させるこ止ができず、付着量が多い場
合には画像支持体に過剰なオイルが付着して取扱上好ま
しくない結果をもたらす。

本発明は上記問題点を解決すべく成されたもので、シリ
コーンオイル等の付着量を最適な量にすることができる
、フッ素系樹脂被膜を被覆した定着ローラーを提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、定着ローラーの表
層に多孔質フッ素系樹脂層を設けている。

〔作用〕

定着ローラーの表層に多孔質フッ素系樹脂層を設けるこ
とにより、定着ローラーの表面に微細な孔が無数に開口
することになる。従って、多孔質フッ素系樹脂層にシリ
コーンオイルやフロロカーボンオイル等のトナー粒子の
付着を防止する液体を含浸させて定着を行なうことによ
り、定着ローラーの表面に開口した無数の微細孔からト
ナー粒子の表面を適当に濡らす量の上記の液体がしみ出
し、トナー粒子が直接定着ローラーに接触することが防
止される。

〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、定着ｏ　−ラーの
表層に多孔質フッ素系樹脂層を設けて微細孔からシリコ
ーンオイル等をしみ出させるようにしたので、トナー粒
子へのシリコーンオイル等の付着量を最適な量にするこ
とができる、という効果が得られる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

本実施例の定着ローラーは、第１図（１）および第１図
（１）のＡ部の拡大図を示す第１図（３）に示されるよ
うに、芯金円筒４０の表面に多孔質フッ素系樹脂層４２
を被覆して構成されている。なお、４４はプライマ塗料
層である。この定着ローラーは、シリコーンオイルに浸
漬されて第１図（４）に示されるように、多孔質フッ素
系樹脂層４２内にシリコーンオイル４６が含浸される。

このように、シリコーンオイルが含浸されたシリコーン
オイル含浸多孔質フッ素系樹脂層を有する定着ローラー
５０は、第４図に示されるように加圧ローラー１６に対
向するように配置されて定着部を構成する。

なお、第４図において第２図と同一部分には同一符号を
付して説明を省略する。従って、定着時に多孔質フッ素
系樹脂層４２の表面に開口した微細孔からシリコーンオ
イルがしみ出してトナー粒子に付着される。また、容器
内のシリコーンオイル１８が塗布用芯材２２によって定
着ローラー表面に塗布され、メータリングブレード３０
によって過剰分が除去されて均一にされるため、多孔質
フッ素系樹脂層４２にシリコーンオイルの補充を行なう
ことができる。

上記のように構成した定着ローラーを使用することによ
り、定着ローラー−１の画像支持体の接着も軽減される
ので定着ローラーを損傷させるジャミング等が激減する
。このため、第４図に示す定着部では第２図の従来の定
着部と比較して分離爪３２、クリーニングブレード３４
が省略されている。このように、分離爪やクリーニング
ブレードを省略できることから定着ローラー表面の摩耗
等による損傷を防止することができる。

本実施例に使用できるフッ素系樹脂としては、ポリフッ
化ビニル（ＰＶＦ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ
）、ポリ塩化三フッ化エチレン（ＰＣＴＦＥ）　、ポリ
四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレンー六
フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン−四フ
ッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）　、エチレン−塩化
三フッ化エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）　、四フッ化
エチレンーパーフロロアルキルビニルエーテル共重合体
（ＰＦＡ）等があるが、非粘着性の点でＰＴＦＥ、ＰＦ
Ａ等が好ましく、これらの単独またはこれらを混合した
複合組成でも良い。また、これらの単独または混合した
フッ素系樹脂にフェノール樹脂、アクリル樹脂、シリコ
ーンゴム、フッ素ゴム、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂
、ポリアミドイミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリフェニレ
ンサルファイド樹脂、ポリパラバン酸アミド樹脂、ポリ
エーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルファイド樹脂、
パラヒドロキシ安息香酸樹脂等のフッ素系樹脂以外の樹
脂を混合してバインダーとしてもよく、またはエラスト
マーを適量混合するようにしてもよい。そして、これら
成分は芯金に塗布するにあたって（分束状塗料または水
系、有機溶剤系分散媒に分散させた液状塗料形態で使用
できる。

また、シリコーンオイルとしては、市販されているもの
のすべてを使用することができるが、シリコーンオイル
の粘度は５００〜１００ＯＣ３程度が好ましい。また、
フッ素系のオイルであるフロロカーボンオイルも使用す
ることができる。

次に、第１図（２）〜（３）を参照して上記定着ローラ
ーの製造方法について説明する。

製造方法１ 定着ローラー用として市販されているフッ素系樹脂のエ
マルションに、酸溶解性の物質である酸化亜鉛粉末（粒
径１μｍ以下）をエマルションの樹脂分の３０重量％に
相当する量加え、ホモジナイザを用いて均一に分散させ
る。次に、この酸化亜鉛分散フッ素系樹脂エマルション
を、プライマ処理を施した芯金円筒４０の表面にスプレ
ー塗布して乾燥した後、３５０℃のオーブンで約１時間
溶融焼付して、第１図（２）に示すように、約２０μｍ
厚の酸化亜鉛含有フッ素系樹脂層４８を被覆する。なお
、５２は酸化亜鉛粉末である。上記の酸化亜鉛含有フッ
素系樹脂層４８を被覆した芯金円筒４０を室温まで冷却
した後、希塩酸浴に約３０分浸漬する。すると、亜鉛粉
末が溶解して白色の酸化亜鉛含有フッ素系樹脂層４８が
透明になり、下地のプライマ塗料層４４の色が透けて見
えるようになる。そして、この状態で塩酸浴から取出し
て水洗いした後乾燥する。この状態のフッ素系樹脂の皮
膜を電子顕微鏡で観察すると、皮膜の表面に径１μｍ程
度の微細孔が多数開口してスポンジ状になっている（第
１図（３））。このときの表面開口率は約２０％であっ
た。次に、このローラーを定着用のシリコーンオイルの
浴に約１時間浸漬してスポンジ状の多孔質フッ素系樹脂
層４２にシリコーンオイルを充分含浸させて（第１図（
４））定着ローラーを製造する。

上記のようにして作製したローラーを第２図の従来の定
着ローラー２０に代えて使用し、従来の定着ローラー２
０を使用した場合と比較した。従来の定着ローラー２０
を使用した場合には約５００００回のコピーでトナーに
よるかなりの汚れがみられたが、上記実施例のシリコー
ンオイル４６を含浸させた多孔質フッ素系樹脂層４２を
備えた定着ローラーでは少しの汚れもみられなかった。

なお、上記では酸溶解性の物質として酸化亜鉛粉末を用
いたが、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、アルミ
粉末等の金属粉末も使用できる。

製造方法２ 定着ローラー用として市販されている平均粒径約２０μ
ｍのフッ素系樹脂粉末に、約５μｍの径に粉砕した水溶
性の物質である硫酸亜鉛を、樹脂に対して２０重量％混
合してよく攪拌し、プライマ処理した定着ローラー用芯
金円筒表面に静電塗装法により塗布した後、３５０℃の
オーブンで約１時間溶融焼付して約２０μｍ厚の皮膜を
形成した。続いて室温に冷却後、水槽内で流水により硫
酸亜鉛を洗い流し、皮膜がスポンジ化して透明になり、
下地プライマ層の色が透けて見えるようになった状態で
取出して乾燥した。次に、製造方法ｌと同様にシリコー
ンオイル浴に約１時間浸漬して取出し、過剰オイルを除
去した。製造方法１て説明したのと同様の試験を行なっ
たところ同様に有効な結果が得られた。

なお、上記では水溶性の物質として硫酸亜鉛を用いたが
、食塩や硫酸ニッケル等を用いることもできる。これら
の物質は、５μｍ以下の粉末に粉砕しやすいこと、３５
０℃程度の温度で分解しないこと、潮解性のないことを
条件に選択される。

製造方法３ 定着ローラー用として市販されている径約２０μｍのフ
ッ素系樹脂粉体に、平均粒径１μｍの酸化亜鉛粉末をフ
ッ素系樹脂粉体に対して２５重量％加えて攪拌し、樹脂
粉体の表面に酸化亜鉛粉末を均一付着させ、これにアル
コールを添加してスプレー塗装に適した分散液とする。

この分散液を予めプライマ処理した定着ローラー用芯金
表面に塗装し、続いて３５０℃のオーブンで約４０分溶
融焼付し、約３０μｍ厚の皮膜を形成した。穴温に冷却
した後、希塩酸浴に浸漬して酸化亜鉛を溶解してスポン
ジ状の多孔質フッ素系樹脂皮膜を得た。そして、水洗い
した後乾燥し、上述したようにシリコーンオイル浴に浸
漬してオイルを含浸させ、過剰オイルを拭い取った抜法
のようにして通常のローラーとの性能比較を行なった。

複写機における定着器と同様の装置を用い、被検体とな
る２本の定着ローラー（上記のようにして試作したロー
ラーと通常のローラー）は画像支持体上のトナー像に接
触することを想定して２００℃に加熱する。また、画像
支持体を定着ローラーに圧接するためのシリコーンゴム
で構成されたバックアップローラーの表面にトナー粒子
を溶着した布を巻付けた後、このバックアップローラー
を接触長１０ｃｍ当り２ｋｇの圧力で被検体である定着
ローラーに加圧しながら２０　ｃｍ／ｓｅｃの表面速度
で回転した。１０時間連続運転した後、バックアップロ
ーラーを離し、加熱を停止して常温に冷却した後、被検
体である２本の定着ローラーの表面に透明接着テープを
貼着した後剥離して汚れ具合を比較したところ、通常の
ローラーにはかなりの汚れがみられたが試作ローラーに
は汚れは全熱みられなかった。

製造方法４ フッ素系樹脂ＰＦＡで作られた厚さ２０μｍ、内径４１
ｍｍの熱収縮チューブを高圧放電加工法により径約５μ
ｍの穴を１平方センチ当り１０万個の密度で開ける。こ
れを外形４０＋ｎｎ＋のアルミ製定着ロール芯金にかぶ
せ約３００℃の炉に入れて均一に加熱して収縮させ、ロ
ールに密着させる。次いでこれを前記製造方法と同様に
シリコーンオイル浴に浸漬して穴の中にオイルを充填す
る。このロールを複写機に入れてコピーを採り、穴無し
のものとの比較を行なった。ロールの汚れにおいては、
３倍以上の効果を確認した。

【図面の簡単な説明】

第１図〔１）は本発明の実施例の断面図、第１図（２）
〜（４）は上記実施例の定着ローラーを製造する手順を
説明するための第１図（１）のＡ部に相当する拡大部分
断面図、第２図および第３図は従来の複写機の定着部の
断面図、第４図は上記実施例の定着ローラーを備えた定
着部の断面図である。 ４０・・・芯金円筒、 ４２・・・多孔質フッ素系樹脂層、 ４４・・・プライマ塗料層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）多孔質フッ素系樹脂層を表層に有する定着ローラ
   ー。