JPH05181384A

JPH05181384A - 定着ローラ

Info

Publication number: JPH05181384A
Application number: JP34733291A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Okayasu; 善幸岡安; Hiroko Hirai; 宏子平井; Tatsufumi Kiyomiya; 龍文清宮
Original assignee: TOKYO SILICONE KK
Current assignee: TOKYO SILICONE KK
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1991-12-27
Publication date: 1993-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】ローラ表面にシリコーンオイルを塗布しなが
ら定着する定着ローラの寿命を大幅に延長する。【構成】定着ローラ芯金１０上に、吸油量の大きな物
質から成る粒子５０を分散させた弗素系樹脂層４２を設
ける。使用時には、予め、弗素系樹脂層４２にシリコー
ンオイル等のオイルを塗布して粒子５０にオイルを吸収
せしめた後、シリコーンオイル等のオイル塗布型の定着
装置に設置して使用される。定着時、粒子５０からロー
ラ表面にシリコーンオイル等のオイルが供給され、トナ
ー粒子が直接弗素系樹脂層４２に接触しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は定着ローラに係り、特に
静電記録技術を用いた複写機またはプリンタ等に於いて
紙などの画像支持体上に形成されたトナー像をこの画像
支持体上に熱と圧力とによって融着させるための熱圧式
定着ローラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複写機やプリンタの熱定着部
には、非粘着性が良好な弗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が使用されており、この弗
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に付着することが防止されている。

【０００３】しかしながら、定着ローラへのトナーの付
着を皆無にすることは困難であり、また画像支持体のジ
ャミングや塵埃等によって使用回数が増加するに従って
ローラ表面に傷が発生しこの傷にトナーが侵入して付着
し、数万回の複写後には定着ローラ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、この定着ローラに接触して回転する加圧ローラに
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、という所謂、オフセット現象が引き起こされる。

【０００４】このため、従来より定着ローラ表面にシリ
コーンオイルを薄く塗布して定着ローラの長寿命化を図
ることが行なわれている。図２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の表面に弗素系樹脂皮膜１２を被覆した定着ロー
ラ２０とこの定着ローラ２０と対向するように加圧ロー
ラ１６とを配置すると共に、定着ローラ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
つ他端を定着ローラ２０表面に接触させて構成されてい
る。

【０００５】また、定着ローラ２０内には加熱用棒状赤
外ランプ１４が収容されている。そして、この定着部に
よればトナー像２４が形成された画像支持体２６を定着
ローラ２０と加圧ローラ１６とで挟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。

【０００６】このとき、定着ローラ２０の回転に伴って
塗布用芯材２２によって定着ローラ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は定着ローラから画像支持体２６を分離するための
分離爪、３４は定着ローラ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。弗素系樹脂は耐摩耗性など
が良好であるため、定着ローラ２０の弗素系樹脂皮膜１
２を薄くして加熱用棒状赤外ランプ１４を定着ローラ２
０内に収容することにより定着ローラ２０の均一加熱が
可能になる。

【０００７】また、図３は、芯金円筒１０にシリコーン
樹脂皮膜３６を被覆した定着ローラ２０を備えた定着部
を示すものであり、図３において図２と対応する部分に
は同一符号を付して説明を省略する。図３において、シ
リコーン樹脂は、弗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皮膜を形成するのが困難
であり、従って皮膜を厚くしかつローラ表面側に加熱用
赤外ランプ３８を配置している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリコ
ーン樹脂皮膜を被覆した定着ローラでは、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、低温度の画像支持体との接触に
よるローラ表面の熱損失を保証するために行なわなけれ
ばならない熱源からローラ表面への熱補給制御が困難に
なる、という問題がある。

【０００９】一方、弗素系樹脂皮膜を被覆した定着ロー
ラでは、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、弗素系樹脂は、オイル濡れ
性が悪いため、シリコーンオイルの粘度によって多少の
相違はあるが、弗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
も弗素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。

【００１０】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表面
に接触する際、トナー粒子が直接ローラ表面に接触する
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と
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。

【００１１】本発明は、上記問題点を解決すべくなされ
たもので、シリコーンオイル等の付着物を最適な量にす
ることができる弗素系樹脂皮膜等の弗素系樹脂層を備え
た定着ローラを提供することを目的とする。

【００１２】

【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、ローラ表面にオイルを塗布しながら定着す
る定着ローラにおいて、ローラ表面層がオイルに対して
親和性のある親油性粒子が分散された弗素系樹脂または
オイルを吸油可能な吸油性粒子が分散された弗素系樹脂
からなることを特徴とする。この親油性粒子は、オイル
に対する接触角が３０°以下の粒子で構成し、弗素系樹
脂中に５％以上含有させることができる。また、吸油性
粒子はシリコーン吸油量５０％以上の粒子、すなわち、
オイル吸油量が５０ｍｌ／１００ｇ以上の粒子で構成
し、この粒子を弗素系樹脂中に５％以上含有させること
ができる。すなわち、定着ローラの表層として、シリコ
ーンオイルやフロロカーボンオイル等のオイルに対する
親和性またはオイルの吸油量が大きく、オイルに濡れ易
い物質から成る微粒子を分散した弗素系樹脂層を用いる
ことができる。

【００１３】

【作用】定着ローラの表層に、上記の如き親油性粒子ま
たは吸油性粒子の分散型弗素樹脂を設けることにより、
この分散型弗素樹脂にシリコーンオイル等のオイルを充
分に含有させて定着ローラとして用いるときには、定着
ローラ表面に存在するオイルを含む粒子によって、供給
されたシリコーンオイル等のオイルの錨的作用がなさ
れ、且つ、オイル供給における量的ムラをカバーするこ
とによって連続したシリコーンオイル等のオイルの薄膜
を弗素系樹脂表面に形成することができるので、これに
より、トナー粒子が直接弗素系樹脂と接触する機会を激
減させることができ、定着ローラ表面がトナーによっ
て、汚される問題は解決される。

【００１４】

【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は、図１に示される
ように、芯金円筒４０の表面にシリコーンオイル含有量
の大きな粒子５０を分散した弗素系樹脂層４２を被覆し
て構成されている。なお、４４はプライマー塗料層であ
る。

【００１５】この定着ローラは図２と同様の機構を持っ
た定着装置で使用され、表面にはシリコーンオイルが塗
布されながら画像支持体上のトナー像に接触し、このト
ナー像が熱により溶融し加圧ローラによって画像支持体
表面に定着される。ただし、従来の定着ローラと異な
り、ローラ表面に塗布されるシリコーンオイルは、定着
ローラ表面層を構成する弗素樹脂層４２内に分散された
高親油性物質または高吸油性物質である粒子５０に吸収
されて、これが定着ローラ表面にシリコーンオイルの連
続した薄膜を形成するのを助長する。これによって、ト
ナーが弗素樹脂表面と接触する機会は激減して定着ロー
ラ表面のトナー付着による汚れを防止することができ
る。また、定着ローラへの画像支持体の接着も軽減され
るので、定着ローラを損傷させるジャミングの発生等も
激減する。

【００１６】本発明において、使用可能な弗素系樹脂と
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（ＰＣ
ＴＦＥ）、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、四フッ
化エチレン−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（ＥＣＴＦ
Ｅ）、四フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエ
ーテル共重合体（ＰＦＡ）等が挙げられるが、非粘着性
の点でＰＴＦＥ、ＰＦＡ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。

【００１７】また、これらの単独または混合した弗素系
樹脂にフェノール樹脂、アクリル樹脂、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弗素
系樹脂以外の樹脂又はシリコーンゴム、弗素ゴム等のゴ
ム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粉末状塗料又は水系、
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。

【００１８】シリコーンオイル含浸量の大きな、すなわ
ち吸油量の大きな物質からなる粒子としては、定着ロー
ラ作成時に於ける焼成温度に於いて分散や変質を起こさ
ないことと、可能な限り、トナーとの接着力が少なく、
画像支持体を汚すことの少ないものが選ばれるが、その
一例として、例えば、〔表１〕に挙げるような物質の中
から選択され、単独又は併用して使用することができ
る。また、シリコーンオイルに対する親和性の大きな物
質についても同様な条件で選択され、例えば、ガラスビ
ーズ、ガラスファイバー、シリコーン樹脂微粉末、ポニ
フェニレンサルファイド微粉末等があり、これらは単独
または併用して使用することができる。

【００１９】

【表１】

【００２０】シリコーンオイルに対する親和性の大きな
物質、すなわち高親油性物質は、シリコーンオイル（例
えば、信越シリコーン（株）製ＫＦ−９６）に対する
２０℃での接触角が３０°以下のものが好適であり、以
下で説明するフロロホーガンオイルについてもシリコー
ンオイルの場合と同様である。

【００２１】このシリコーンオイル吸油量は、ＪＩＳに
規定されている物質の吸油量に比例することが実験的に
経験されているので、高吸油量物質を選択して高オイル
含浸物質として使用することが可能である。従って、吸
油量の測定に使用される亜麻仁油の代わりにシリコーン
オイルを用いた測定法による吸油量を定義し、吸油率の
尺度としてシリコーンオイル量による表示を用いること
とした。また、以下で説明するフロロカーボンオイルに
ついてもシリコーンオイルの場合と同様である。

【００２２】この高吸油量物質としては、シリコーンオ
イル給油量が５０ｍｌ／１００ｇ以上であることが望ま
しい。シリコーンオイル含浸物質の有効オイル含浸量に
ついては、オイル含浸物質の弗素樹脂中に占める分散
率、定着ローラ表層へのシリコーンオイル供給率、定着
ローラー表面温度、定着速度、転写紙上の画像面積率、
そしてトナーの定着性等の要因によって、適正値を異に
するが、７０ｍｍから４００ｍｍ／秒の通紙速度をもつ
市販の複写機を用いてのテストに於いては、オイル含浸
量５０ｍｌ／１００ｇ以上であれば充分な効果があるこ
とが判明した。オイル含浸量が５０ｍｌ／１００ｇ以下
の２０〜３０ｍｌ／１００ｇ程度の物質では、外部から
のシリコーンオイルの供給によるオイル含浸物質への浸
透が不十分な場合があり、オイル含浸物質のシリコーン
オイル不足に基づくトナー付着が生じ易くなる現象が生
じた。

【００２３】また、この高親油性物質または高吸油量物
質からなる粒子の弗素系樹脂中の含有率は、５％以上と
するのが好ましい。５％よりも少ないと、弗素系樹脂内
に分散した粒子は、樹脂中に孤立して存在する確率が高
くなり、シリコーンオイルが塗布されても、オイルと直
接接触することが困難で、オイル保持の目的を効率よく
果たすことが困難になる。

【００２４】また、高親油性物質または高吸油量物質か
らなる粒子の弗素系樹脂中への含有率があまりに多い
と、弗素樹脂表面に現われている粒子の面積が多過ぎ弗
素樹脂の効果が削減されてしまうので、その含有量は、
分散させる物質の親和度・粒径または吸油量・粒径等の
性質によって、弗素樹脂層表面に連続したシリコーンオ
イル皮膜が形成される最低量が選ばれるべきである。上
記で述べた高親油性物質または高吸油量物質について試
験をしたところ５％から３０％量程度がその範囲であ
り、好ましくは５％から２０％の範囲であった。

【００２５】また、シリコーンオイルとしては、市販さ
れているも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３００−６００００ｃｓ程度が使用
できるが８０００−１００００ｃｓ程度が好ましい。ま
た、弗素系のオイルであるフロロカーボンオイル等も使
用しても同様の効果を得ることができる。この場合、高
吸油量物質としては、上記〔表１〕の物質から選択さ
れ、また高親油性物質としては、上記に例示した物質か
ら選択され、これらの物質は単独又は併用して使用する
ことができる。

【００２６】実施例１定着ローラ用として市販されている弗素系樹脂ＰＴＦＥ
のエマルジョンに、平均粒径で３μｍのアルミナ微粉末
（アルミナビーズＣＢ−Ａ０５Ｓ：昭和電工（株）製）
を、エマルジョンの樹脂固形粉の１０重量％を添加し、
ホモジナイザーを用いて均一に分散する。次に、このア
ルミナ分散弗素樹脂エマルジョンを、プライマー処理を
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時間溶融焼付けして、図
１に示すような約２０μｍ厚のアルミナ含有弗素樹脂層
を形成する。その後、表面にシリコーンオイルを塗布し
て、アルミナ粒子にオイルを含ませる。

【００２７】このようにして作成した定着ローラを、複
写機に於ける、図２に示すような定着装置に設置して、
複写を行ない、通常の弗素樹脂単独からなる定着ローラ
との寿命の比較を行なった。その結果、本実施例による
弗素樹脂定着ローラ層を有する定着ローラでは、コピー
用紙の張りつき、分離不良を初め、ローラ表面における
トナー汚れは、６５万枚コピーを超えても全く観察され
ず、本発明の効果を確認できた。

【００２８】実施例２上記実施例１と同様に、定着ローラ用弗素樹脂ＰＴＦＥ
エマルジョンに、その固形分に対して、最大長約１０μ
ｍの鱗片状マイカパウダー（湿式マイカパウダーＡ−２
０００：（株）日本マイカ製作所）を１５重量％添加
し、ホモジナイザーで均一に分散する。次に、このよう
にして作成したエマルジョンを、プライマー処理を施し
た定着ローラ芯金円筒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時間溶融焼付けし
て、約２０μｍのマイカパウダー分散弗素樹脂層を形成
する。室温に冷却後、その表面にシリコーンオイルを塗
布し、マイカパウダーにオイルを含浸させる。

【００２９】このようにして作成した定着ローラを、前
記と同じく、シリコーンオイル供給装置を有する定着装
置った複写機に設置して、標準ローラとの汚れ具合の比
較評価を行なった。標準ローラの結果は前述と同じであ
ったが、試作した定着ローラに於いては、５０万枚コピ
ーに至っても、オフセット現象に基づく画像支持体用紙
の剥離不良も、ローラ表面に於けるトナー汚れも皆無で
あり、その効果が確認された。

【００３０】実施例３上記の如く、定着ローラ用弗素径樹脂ＰＦＡエマルジョ
ンの固形分に対して、その１０重量％にあたる量のシリ
コーンビーズ（粒径１〜５μｍ：東芝シリコーン（株）
製ＸＣ９９−５０１）を添加し、ホモジナイザーで分散
後、プライマー処理を施した定着ローラ芯金円筒４０の
表面に、スプレー塗布し、乾燥した後、３５０℃のオー
ブンに入れて、約１時間加熱溶融した。冷却後、その表
面からシリコーンオイルを塗布し充分にシリコーンビー
ズにオイルを含浸させた。

【００３１】前実施例２と同様に、シリコーンオイルを
塗布しながらの比較試験を行なった。４０万枚コピーを
超えても、オフセット現象に基づく画像支持体用紙の剥
離不良も、ローラ表面に於けるトナー汚れも皆無であ
り、その効果が確認された。

【００３２】比較例定着ローラ用弗素樹脂ＰＴＦＥエマルジョンを、プライ
マー処理を施した定着ローラ芯金円筒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、約２０μｍの弗素樹脂層を形成する。
前記実施例と同様に、シリコーンオイルを塗布しながら
比較試験を行なった結果、１０万枚コピーあたりからト
ナーのオフセット現象によるコピー用紙のローラへの張
りつき、分離不良が観察され始め、１５万枚コピーあた
りからローラ表面のトナー汚れが起こり始めた。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、定
着ローラの表層に親油性粒子または吸油性粒子を分散し
た弗素系樹脂を設けて、シリコーンオイル等のオイル塗
布時にオイルの連続した薄膜を作ることにより、トナー
の加熱定着時にトナー表面をシリコーンオイル等のオイ
ルで被覆し、トナー像が直接、弗素系樹脂に接触するこ
とを軽減したので、定着ローラの寿命を延長することが
できる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（１）は本発明による熱圧式定着ローラの断面
図、（２）は（１）のＡ部拡大図である。

【図２】弗素系樹脂皮膜を被覆した熱圧式定着ローラを
使用する定着部の側面図である。

【図３】シリコーン樹脂皮膜を被覆した熱圧式定着ロー
ラを使用する定着部の側面図である。

【符号の説明】

１０芯金円筒１２弗素系樹脂皮膜１４赤外ランプ１６加圧ローラ１８シリコーンオイル２０定着ローラ２２塗付用芯材２４トナー像２６画像支持体２８定着トナー像３０メータリングブレード３２分離詰め３４クリーニングブレード３６シリコーン樹脂皮膜３８加熱用赤外ランプ４０芯金円筒４２弗素系樹脂層４４プライマー塗料層５０粒子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面にオイルが塗布されながら定着する
定着ローラにおいて、ローラ表面層がオイルに対して親
和性のある親油性粒子が分散された弗素系樹脂からなる
ことを特徴とする定着ローラ。
【請求項２】前記親油性粒子がオイルに対する接触角
が３０°以下の粒子から成り、前記親油性粒子が前記弗
素系樹脂中に５％以上含有されている請求項１の定着ロ
ーラ。
【請求項３】表面にオイルが塗布されながら定着する
定着ローラにおいて、ローラ表面層がオイルを吸油可能
な吸油性粒子が分散された弗素系樹脂からなることを特
徴とする定着ローラ。
【請求項４】前記吸油性粒子がシリコーン吸油量５０
％以上の粒子からなり、該粒子が前記弗素系樹脂中に５
％以上含有されている請求項３の定着ローラ。