JPH0330149B2

JPH0330149B2 -

Info

Publication number: JPH0330149B2
Application number: JP56036173A
Authority: JP
Priority date: 1981-03-12
Filing date: 1981-03-12
Publication date: 1991-04-26
Also published as: JPS57150869A; US4470688A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は電子写真複写機における熱ローラ定着
装置、具体的には、導電性芯材上にプライマー層
を介して弗素樹脂層を積層して成る加熱ローラ
と、該加熱ローラに圧接する、導電性芯材上に絶
縁層を形成して成る圧接ローラとからなり、両ロ
ーラ間を電子写真法により形成された正帯電トナ
ー像を保持する複写紙を通過させることにより該
トナー像を複写紙上に定着させる熱ローラ定着装
置、特に、加熱ローラ表面にオフセツト防止剤を
塗布しない形式の熱ローラ定着装置に関する。

従来技術この種の熱ローラ定着装置は、オフセツト防止
剤を使用するものに比べ、オフセツト防止剤によ
る複写紙の汚れがなく定着後の複写紙の手ざわり
が良いこと、また、オフセツト防止剤塗布手段が
不要であるため定着装置の簡略化及びコストダウ
ンが行なえることなどの利点がある。しかし、そ
の反面、オフセツトが非常に発生し易いという欠
点がある。従来、このオフセツトを防止する手段
として種々提案され、加熱ローラとトナー相互の
離型性を良くするため離型性及び耐熱性に優れた
弗素樹脂をオフセツト防止被膜としてコートした
加熱ローラを用いたり、あるいは、またトナー自
体の離型性を向上させるためそのバインダ樹脂の
選択あるいは離型剤、例えば低分子量ポリプロピ
レンの添加など種々行なわれてはいるが、正帯電
トナーの定着装置ではオフセツト防止剤を使用し
ない限りオフセツトを防止することは困難であつ
た。

本発明者は前記問題を解決すべく種々研究した
結果、導電性芯材上に弗素樹脂層を直接またはプ
ライマー層を介して形成してなる加熱ローラと、
導電性芯材上に絶縁層を形成してなる圧接ローラ
とを組み合せた定着装置では、初期の間だけオフ
セツト現像が発生し、ある程度時間が経過すると
発生しなくなること、その原因として加熱ローラ
と圧接ローラ間および各ローラと複写紙間の摩擦
あるいは摩擦接触により両ローラ共に帯電し、加
熱ローラは初期の間は負に帯電し始め、ある時間
経過するとそれまでとは逆に正に帯電すること、
また、オフセツト現象が発生する時間は加熱ロー
ラが負に帯電している時間にほぼ対応し、例え
ば、12枚／分の定着速度で動作させた場合、約10
分間はオフセツトを生じ、その間適正な複写物を
得ることができないことを知見すると共に、定着
装置の動作初期における加熱ローラの負帯電を防
止するには、プライマー層にカーボンブロツクを
添加すればよいことを見い出し、これらの知見に
基づいて本発明を完成するに至つたものである。

目的本発明は正帯電トナーを用いる電子写真複写機
におけるオフセツト防止効果に優れた熱ローラ定
着装置を提供することを日的とする。

発明の概要本発明に係る熱ローラ定着装置は、導電性芯材
上にプライマー層を介して弗素樹脂層を積層して
成る加熱ローラと、該加熱ローラに圧接する、導
電性芯材上に絶縁層を形成して成る圧接ローラと
からなり、正帯電トナー像を保持する複写紙を前
記両ローラ間を通過させることにより前記トナー
像を該複写紙上に定着させる熱ローラ定着装置に
おいて、前記プライマー層がカーボンブラツクを
0.4〜3.0重量％含有する弗素樹脂からなることを
特徴とするものである。

加熱ローラおよび圧接ローラの導電性芯材の材
料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、
ステンレス鋼などの鉄合金、その他の金属が使用
される。

弗素樹脂層は四フツ化エチレン樹脂（PTFE）、
四フツ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチ
レン共重合樹脂（PFA樹脂）など耐熱性に優れ
たものを使用するのが好適である。

圧接ローラの絶縁層は天然ゴム、合成ゴムなど
通常採用されているゴム状弾性を示す材料で形成
される。

プライマリー層は、鉄合金、アルミ合金など前
記金属材料の接着性下塗り剤として市販されてい
る、弗素樹脂を主体とするプライマーによつて形
成されるが、具体的には、デユポン社製クツクウ
エア（Ａプライマー）459−882、三井フロロケミ
カル製MPG−RD、などが使用される。また、こ
のプライマー層中に含有させるカーボンブラツク
は、フアーネスブラツク、チヤンネルブラツク、
サーマルブラツクのいずれでもよく、商品名で
は、ライオン油脂製ケツチエンブラツクEC、デ
グサ製スペシヤルブラツク４、三菱化成工業製カ
ーボンブラツクMA−100、同MA−８、電気化
学工業製アセチレンブラツクなど種々のものがあ
げられ、最も効果のあつたものはケツチエンブラ
ツクECとスペシヤルブラツク４であるが、これ
らに限定されるものではない。このカーボンブラ
ツクはプライマー層中に0.4〜3.0重量％、好まし
くは0.5〜2.0重量％添加されるが、これは0.4重量
％未満ではその添加効果が認められず、３重量％
を超えるとプライマー塗料の粘度が高くなり塗装
ムラやスプレーノズルのツマリが発生するため均
一な膜厚のものが得難く製造が困難となるからで
ある。

以下、図面を参照して本発明に係る熱ローラ定
着装置の一般的構成について説明する。

第１図に示す本発明に係る熱ローラ定着装置
は、加熱ローラ１と圧接ローラ６とからなり、加
熱ローラ１は導電性芯材としての金属ローラ２の
表面に常法によりカーボンブラツクを含有するプ
ライマー層３を形成し、その上を弗素樹脂で被覆
して弗素樹脂層４を積層する一方、金属ローラ２
の内部にヒータ５を配設されており、図示しない
モータにより回転駆動される。圧接ローラ６は芯
材としての金属ローラ７の表面に絶縁層８を形成
することにより構成され、加熱ローラ１に対接さ
れている。加熱ローラ１は定着装置の作動時、ヒ
ータ５により加熱されるが、その温度は使用する
トナーの種類に応じて適宜、140〜180℃に設定さ
れる。図中、９か分離爪、１０はガイド板、１１
は排紙ローラである。

上記構成の定着装置において、電子写真法によ
り形成された正帯電トナー像Ａを保持した複写紙
Ｂを両ローラ１，６間に供給し、挾圧しつつ通過
させてトナー像Ａを複写紙Ｂ上に定着させると、
プライマー層中のカーボンブラツクの作用により
加熱ローラ表面の負帯電が防止され、定着初期か
らオフセツトのない複写が得られる。

実施例１導電性芯材としてアルミニウム製ローラを用
い、プライマー塗料（三井フロロケミカル製
MPG−RD）にカーボンブラツク（ライオン油脂
製ケツチエンブラツクEC）を添加し、常法によ
り1.5重量％のカーボンブラツクを含む6μm厚の
プライマー層をローラ表面に形成し、さらにその
上にPEA樹脂を用いて30〜40μ厚の弗素樹脂層を
積層して加熱ローラを製造する一方、それとは別
にアルミニウム製ローラの表面を市販のシリコー
ンゴムで被覆して圧接ローラを製造し、これらを
用いて第１図の熱ローラ定着装置を構成した。こ
の装置を用いて、電子写真法により形成された正
帯電トナー像（トナー：スチレン・アクリル系樹
脂を主成分とし、平均粒径14μ、帯電量10〜
12μc／ｇ）を保持する複写紙の定着処理を加熱
ローラ温度170℃で行なつたところ、初期からオ
フセツトのない鮮明な複写物が得られた。また、
それとは別に、A4サイズの複写紙を白紙のまま
11cm／秒の速度で毎分12枚両ローラ間を通過さ
せ、その際の加熱ローラの円周上の最大と最小の
表面電位を振動型表面電位計により測定した。そ
の結果を第２図に示す。

比較例１実施例１において、プライマー層中のカーボン
ブラツクの量を０とした以外は、実施例１と全く
同様にして加熱ローラおよび圧接ローラを製造
し、第１図の定着装置を構成し、同条件下で定着
処理したところ、初期の間オフセツトが発生し
た。また、その加熱ローラの表面電位を測定した
ところ第３図の如き結果が得られた。

第２図および第３図から明らかなように、比較
例１の従来の定着装置では、連続通紙５分後、加
熱ローラ表面の電位は−130〜−640Vとなり、正
帯電トナーが加熱ローラ表面との間に生じる強い
静電気力により加熱ローラ表面に静電吸着され、
オフセツト現象が生じるものと考えられるが、15
分後には加熱ローラ表面電位は−10〜＋180Vと
ほぼ逆転している。従つて、表面電位が正になり
始める12〜13分経過後は、従来の装置でもオフセ
ツト現象が生じなくなると予測されるが、１分間
に12枚複写する装置では５分間の連続通紙は60枚
であり、通常一度にとるコピーはこれ以下がほと
んどであるため、12〜13分経過後の加熱ローラ表
面電位の反転は実際には効果として現われてこな
い。

これに対し、本発明に係る定着装置では、加熱
ローラの表面電位は連続通紙開始初期に−15〜−
5Vで５分後には＋５〜＋100Vに逆転しており、
オフセツト現象が著しく抑制されている。

実施例２実施例１において、カーボンブラツクの添加量
をそれぞれ0.3、0.5、0.75、1.0、2.0重量％とした
以外は実施例１と同様にして加熱ローラを製造
し、各加熱ローラを実施例１の圧接ローラと組み
合わせて第１図の熱ローラ定着装置を構成した。

比較例２実施例１において、カーボンブラツクの代りに
酸化スズを用い、実施例１と同様にしてプライマ
ー層の抵抗が２×10³Ω・cmの加熱ローラを製造
し、これを実施例１の圧接ローラと組み合わせて
第１図の定着装置を構成した。

実施例１、２および比較例１、２で得られた各
加熱ローラのプライマー層の電気抵抗を測定する
一方、実施例１で用いた同じトナーで現像して得
た正帯電トナー像を保持する複写紙を毎分12枚の
割で各定着装置により定着処理し、連続通紙５分
後のオフセツト性を調べた。その結果を第４図に
示す。なお、接触帯電時に接触物間に温度差があ
ると、その温度差によつて帯電極性が影響を受け
る現象があることから、通常採用される温度範囲
を含む範囲にて加熱ローラの温度を変化させ、各
温度におけるオフセツト性を図示してある。第４
図中、斜線部はオフセツトの度合が重い場合を、
横線部はその度合が軽い場合を、無地部はオフセ
ツトが無い場合をそれぞれ示す。

第４図の結果から明らかなように、カーボンブ
ラツクの添加量が0.3重量％と少ないものはオフ
セツト性の改善が認められず、0.5重量％以上で
は比較例１の従来のものに比べ著しくオフセツト
性が改善されている。また、プライマー層中にカ
ーボンブラツクを添加するとその電気抵抗が低下
する傾向を示すことから、プライマー層の導電性
とオフセツト性の関係を調べるため製造した比較
例２についての結果から、必ずしもプライマー層
の導電性とオフセツト性とは関係があるとは言え
ないことがわかる。

実施例３電子写真法で使用されるトナーの帯電量として
は、帯電量が少ない場合はトナーの飛散及び背面
カブリを生じ、逆に多い場合には（反射）濃度低
下という画像品質の低下を生じることから、ほぼ
10〜15μc／ｇが多いので、この範囲でトナーの
帯電量とオフセツト性の関係を実施例１の定着装
置を用いて調べた。その結果を第５図に示す。

第５図から明らかなように、本発明に係る熱ロ
ーラ定着装置では帯電量の少ないトナーを用いる
方が低温でも良好なオフセツト性を示す。

効果以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、弗素樹脂からなるプライマー層中にカーボン
ブラツクを0.4〜3.0重量％含有させることによ
り、正帯電トナー像のオフセツトを防止でき、従
つて、オフセツト防止剤による複写紙の汚れが防
止でき、定着装置の簡略化及びコストダウンを計
ることができるなど優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る熱ローラ定着装置の説明
図、第２図は本発明に係る熱ローラ定着装置にお
ける加熱ローラの表面電位の変化を示すグラフ、
第３図は従来の加熱ローラ表面電位の変化を示す
グラフ、第４図は本発明の定着装置と従来装置の
オフセツト特性を示す図、第５図は本発明の定着
装置のオフセツト特性とトナー帯電量との関係を
示す図である。１……加熱ローラ、２，７……金属ローラ、３
……プライマー層、４……弗素樹脂層、６……圧
接ローラ、８……絶縁層。

Claims

【特許請求の範囲】

１導電性芯材上にプライマー層を介して弗素樹
脂層を積層して成る加熱ローラと、該加熱ローラ
に圧接する、導電性芯材上に絶縁層を形成して成
る圧接ローラとからなり、正帯電トナー像を保持
する複写紙を前記両ローラ間を通過させることに
より前記トナー像を該複写紙上に定着させる熱ロ
ーラ定着装置において、前記プライマー層がカー
ボンブラツクを0.4〜3.0重量％含有する弗素樹脂
からなることを特徴とする熱ローラ定着装置。