JPH09237007A

JPH09237007A - 加熱定着ローラ

Info

Publication number: JPH09237007A
Application number: JP4331496A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Hinotani; 弘明日野谷; Masatoshi Suzuki; 雅才鈴木
Original assignee: Minolta Co Ltd; Nissei Electric Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd; Nissei Electric Co Ltd
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1996-02-29
Publication date: 1997-09-09

Abstract

(57)【要約】【課題】定着温度を低く設定でき、その結果、消費電
力が少なく、ウォームアッブ時間も短くし得る定着装置
用の加熱定着ローラを提供する。【解決手段】加熱定着ローラ１２は、ハロゲンランプ
ヒータ１１などの加熱要素によって内側から加熱される
中空金属管１６を有し、その表面には、当該中空金属管
１６と耐熱オフセット防止被覆層１８との接着強度を確
保するプライマー層１７が薄膜形成されている。このプ
ライマー層１７の表面に薄膜形成されるフッ素樹脂系か
らなる耐熱オフセット防止被覆層１８には、熱伝導性と
導電性とを兼ね備えたフィラーである粒度５μｍ以下の
グラファイト粉体を、１〜１０重量％充填してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プロセス
を利用したプリンタ、複写機などの定着装置に用いられ
る加熱定着ローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プロセスを利用したプリンタ、
複写機などにおいて、記録媒体上に形成された未定着の
トナー像を定着して永久画像にする定着方式としては、
圧力定着方式、フラッシュ定着方式および圧力加熱定着
方式などが知られている。

【０００３】圧力定着方式およびフラッシュ定着方式
は、圧力加熱定着方式と比較して、クイックプリントと
省エネルギという点においては優れている。しかしその
反面、定着性が劣ったり、定着トナー像が乱れたり、記
録媒体が変形したりするなどの問題が多いため、これら
方式を用いて実用化に至った定着装置は数少ない。

【０００４】このため、現在の定着装置では、一般に、
圧力加熱定着方式が広く採用されている。この圧力加熱
定着方式は、未定着トナー像が形成された記録媒体を、
対向する一対の加熱定着ローラと圧力ローラとによって
形成されるニップ部内を通過させ、加熱定着ローラから
の伝導熱により未定着トナーを溶融して、記録媒体上に
固着させるものである。

【０００５】圧力加熱定着方式による定着装置において
も、省エネルギ（低消費電力）化と、ユーザー操作性
（クイックプリント）との両立が強く要請されている。
このため従来より、発熱要素のエネルギ変換効率（電力−熱変換効率）の
向上、トナー樹脂の融点、溶融粘度の低減などによる定着温
度の低減、加熱定着ローラの中空金属管自体、および、加熱定着
ローラ表面に薄膜形成された耐熱オフセット防止被覆層
の肉厚や体積の低減などによる熱容量の低減、ニップ条件（温度分布、時間、圧力など）の最適化、定着温度制御の最適化、などが行われている。

【０００６】上記における耐熱オフセット防止被覆層
は、記録媒体がニップ部を通過するときに、未定着のト
ナーの一部が加熱定着ローラに転移するオフセット現象
の発生を抑制し、オフセットトナーが加熱定着ローラ外
周面に付着するのを防止する目的で形成されている。こ
の耐熱オフセット防止被覆層はトナーや記録媒体に接触
してトナーを溶融させる熱を伝導する部分であることか
ら、当該被覆層の熱伝導率を向上させれば、定着温度の
低減を通して、省エネルギ化を実現することが可能とな
る。

【０００７】ところで、上記オフセット現象の発生を抑
制し、オフセットトナーが記録媒体に移動してオフセッ
ト画像が発生することを防止するため、耐熱オフセット
防止被覆層の材質としては、比較的高温の定着温度下に
おいても分子結合エネルギが高いために表面エネルギが
極めて低く、耐熱離型性に優れたフッ素系樹脂が一般に
用いられている。

【０００８】しかしながら、フッ素系樹脂は電気絶縁性
が高く内部電子がほとんど移動しないので、記録媒体と
の摩擦などによって、帯電し易い性質を有している。こ
のため、静電気によって未定着トナーが加熱定着ローラ
に電気的に引き付けられて付着する静電オフセット現象
が生じ、記録媒体への移動によって静電オフセット画像
が発生するという短所がある。また、フッ素系樹脂の熱
伝導率は、加熱定着ローラの中空金属管として一般的に
使用されるアルミニウム合金の熱伝導率と比べて約１／
８００倍であり、非常に小さいという短所もある。

【０００９】よって、フッ素系樹脂からなる耐熱オフセ
ット防止被覆層には、耐熱離型性、熱伝導性および導電
性の要求を、高いレベルでバランスさせることが望まれ
ている。

【００１０】フッ素系樹脂に熱伝導性、導電性などの特
性を付与するためには、そのような特性を持っているフ
ィラーをフッ素系樹脂に充填すればよい。但し、このよ
うなフィラーをフッ素系樹脂に充填することによって、
耐熱オフセット防止被覆層の離型性は、悪くなる傾向に
なる。したがって、少ない充填量で必要な特性が得られ
るフィラーを選定することが重要である。

【００１１】耐熱オフセット防止被覆層に、所定の特性
を持つフィラーを充填した従来の加熱定着ローラには、
次ぎのようなものがある。

【００１２】まず、特開昭６０−１２２９７６号公報や
特公平４−５２９５５号公報には、フッ素系樹脂からな
る耐熱オフセット防止被覆層に、炭化ケイ素の粉体を充
填したものが提案されている。かかる構成の加熱定着ロ
ーラによれば、耐摩耗性および熱伝導性は向上するもの
の、炭化ケイ素粉体はグラファイト粉体と比較すると導
電性が不足する欠点が無視できず、熱伝導率についても
劣っている。

【００１３】また、特開平５−４０４２７号公報には、
シリコーン系樹脂の耐熱オフセット防止層に、グラファ
イト粉体などの複数のフィラーを充填した加熱定着ロー
ラが提案されている。しかしながら、シリコーン系樹脂
から耐熱オフセット防止層を形成した場合には、加熱定
着ローラにオフセット防止オイルを塗布したり、オフセ
ットトナーの清掃手段を設けたりすることが不可欠にな
ると考えられる。これは、シリコーン系樹脂とフッ素系
樹脂の耐熱離型性の大きな差に起因している。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術に示され
るように、静電オフセットによる画像品位の低下を防止
する必要があるため、離型性の低下を最小限に止めるこ
とに留意して選定された導電性フィラーを、フッ素樹脂
系からなる耐熱オフセット防止被覆層に充填し、当該被
覆層に導電性を付与することは一般的になされている。

【００１５】しかしながら、良好な熱伝導性を耐熱オフ
セット防止被覆層に付与する点については、十分な考慮
がなされていないと言っても過言ではない。

【００１６】したがって、従来では、フィラーを充填し
て熱伝導性を高める手法をとらずに、定着温度を高めに
設定することによって、耐熱オフセット防止被覆層にお
ける熱伝導性の不足を補完していた。その結果、消費電
力が増加し、ウォームアップ時間も長くなり、省エネル
ギ（低消費電力）およびユーザ操作性（クイックプリン
ト）を犠牲にしているのが現状であった。

【００１７】そこで、本発明者は、フッ素系樹脂の優れ
た耐熱離型性を極力維持しながら、少ないフィラー充填
量で、高い熱伝導性と良好な導電性とを、耐熱オフセッ
ト防止被覆層に付与し得る構成を追求した結果、本発明
を完成させるに至った。

【００１８】本発明は、フッ素系樹脂からなる耐熱オフ
セット防止被覆層に熱伝導性と導電性とを付与して、耐
熱離型性、熱伝導性および導電性の要求を高いレベルで
バランスさせ、特に、熱伝導性を大幅に向上させること
により定着温度を低減させ、その結果、消費電力を少な
くし、ウォームアップ時間も短くし得る定着装置用の加
熱定着ローラを提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、内側に加熱要素が配置された中空金属管の
表面にフッ素系樹脂からなる耐熱オフセット防止被覆層
を有する加熱定着ローラと、この加熱定着ローラに圧接
して回転する圧力ローラと、を備え、未定着のトナー像
が形成された記録媒体を、前記圧力ローラが前記加熱定
着ローラに圧接して形成されるニップ部中を通過させる
ことにより、未定着のトナーを前記記録媒体上に定着さ
せる定着装置において、フッ素系樹脂からなる前記耐熱
オフセット防止被覆層に、粒度５μｍ以下のグラファイ
ト粉体を、１〜１０重量％充填したことを特徴とする加
熱定着ローラである。

【００２０】かかる構成によると、加熱定着ローラにお
ける耐熱オフセット防止被覆層がフッ素系樹脂からなる
ので、比較的高温の定着温度下においても分子結合エネ
ルギが高いために表面エネルギが極めて低く、溶融した
トナーが当該被覆層に付着したり、記録媒体への移動に
よりオフセット画像が発生したりすることがない。

【００２１】また、フッ素系樹脂からなる耐熱オフセッ
ト防止被覆層に充填したグラファイト粉体の作用によ
り、良好な導電性および良好な熱伝導性が、当該被覆層
に付与される。

【００２２】導電性が付与されることにより、フッ素系
樹脂が有する帯電し易いという特性に起因した、当該被
覆層への静電気によるトナーの付着や、記録媒体への移
動による静電オフセット画像の発生を防止できる。

【００２３】さらに、熱伝導性が付与されることによ
り、フッ素系樹脂が有する熱伝導率が小さいという短所
を改善でき、定着温度を高く設定する必要がなくなり、
結果として、省エネルギ（低消費電力）化と、ユーザ操
作性（クイックプリント）との両立を達成できる。特
に、１〜１０重量％という少ない充填量で、定着温度の
低減効果が大きいことが確認された。

【００２４】また、耐熱オフセット防止被覆層の厚みに
依存する定着性の変化（厚いと定着性が悪くなる）
と、定着器通過後の用紙カール（以下、用紙カールと
記す。）の変化（薄いと用紙カールが大きくなる）とが
それぞれ小さくなることも確認した。

【００２５】耐熱オフセット防止層の厚みは、記録媒体
の通過による摩耗量に基づいて、必要とされる厚さが決
められが、１０μｍ〜１５μｍの範囲が妥当である。こ
の場合に、充填するグラファイト粉体の粒度が５μｍ以
上あるとピンホールやボイドと呼ばれる欠損が耐熱オフ
セット防止被覆層の表面に発生し、被覆層の性能は著し
く悪くなる。かかる観点より、グラファイト粉体の粒度
は５μｍ以下であることが必要となる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係
る定着装置を概略で示す断面図である。

【００２７】定着装置１０は、内側に加熱要素１１が設
けられる加熱定着ローラ１２と、この加熱定着ローラ１
２の外周面に圧接する圧力ローラ１３とを有し、これら
一対のローラ対１２，１３は、記録媒体１４の搬送路を
介して対向するように設けられている。

【００２８】加熱定着ローラ１２は、その両端にスベリ
軸受が配置され、定着ユニットフレームに回転自在に取
付けられている。さらに、加熱定着ローラ１２は、その
一端部に駆動ギアが固定され、図１中矢印ａ方向に回転
駆動される。加熱定着ローラ１２の回転に伴って、圧力
ローラ１３が従動回転する。圧力ローラ１３が加熱定着
ローラ１２に圧接することにより、記録媒体１４である
シートやペーパーを挟持搬送するためのニップ部１５が
形成される。

【００２９】加熱定着ローラ１２は、中空金属管１６を
有し、当該中空金属管１６の内側の略中心軸上には、加
熱要素１１が保持され、中空金属管１６を内側から加熱
するようになっている。加熱要素１１から発せられた熱
により、加熱定着ローラ１２の外壁は、定着に適した温
度（例えば、１５０〜２００℃）になるまで加熱され
る。中空金属管１６は、例えば、アルミニウム合金管、
ステンレス合金管または炭素鋼管などから構成され、加
熱要素１１は、例えば、近赤外線を放射するハロゲンラ
ンプヒータから構成されている。また、前記スベリ軸受
や駆動ギアは、例えば、耐熱摺動性エンジニアリング・
プラスチックから形成されている。

【００３０】中空金属管１６の表面には、図２に拡大し
て示すように、プライマー層１７が薄膜形成され、さら
に、プライマー層１７の表面には耐熱オフセット防止被
覆層１８が薄膜形成されている。耐熱オフセット防止被
覆層１８は、フッ素系樹脂から形成されている。プライ
マー層１７は、中空金属管１６と耐熱オフセット防止被
覆層１８との接着強度を確保するための層である。

【００３１】なお、プライマー層１７は、本実施の形態
のように設けてもよいし、特に設けなくてもよい。

【００３２】圧力ローラ１３は、軸芯１９と、当該軸芯
１９の周囲に形成された表面離型性耐熱ゴム層であるシ
リコンゴム層２０とから構成されている。

【００３３】未定着トナー像が転写形成されているシー
ト１４は、図１中矢印ｂで示すように左方向から搬送さ
れ、加熱定着ローラ１２と圧力ローラ１３との間のニッ
プ部１５に向けて送り込まれる。シート１４は、ニップ
部１５内を、加熱定着ローラ１２の熱と、圧力ローラ１
３から作用する圧力とが加えられながら搬送される。こ
れにより、未定着トナー２１が定着されて、シート１４
上には定着トナー像が形成される。ニップ部１５を通過
したシート１４は、シート１４自身が有するコシの強さ
による曲率分離によって、あるいは、先端部が加熱定着
ローラ１２表面に摺接するように配置された分離ガイド
２２によって、加熱定着ローラ１２表面から分離され、
図１中右方向に搬送される。このシート１４は、図示し
ない排紙ローラによって搬送され、排紙トレイ上に排出
される。分離ガイド２２は、例えば、摺動性耐熱エンジ
ニアリング・プラスチックから形成される。

【００３４】図３は、定着温度を制御する制御系を概略
で示す回路図である。

【００３５】加熱定着ローラ１２表面には、温度を検出
する温度センサ３０が圧接されている。この温度センサ
３０は、サーミスタなどから構成され、加熱定着ローラ
１２表面の耐熱オフセット防止被覆層１８の温度を検出
する。サーミスタ３０は温度に対応して抵抗値が変化す
る特性を有しており、温度制御回路３１でサーミスタ３
０における検出電圧と、予め設定されている定着温度基
準電圧とを比較し、両者が等しくなるようにＯＮ／ＯＦ
Ｆ信号をＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路３２に出力する。Ｏ
Ｎ／ＯＦＦスイッチ回路３２は、温度制御回路３１が出
力するＯＮ／ＯＦＦ信号に応じて交流電源３３からハロ
ゲンランプヒータ１１への回路をＯＮ／ＯＦＦして、加
熱定着ローラ１２の温度が最適温度となるようにハロゲ
ンランプヒータ１１への通電を制御する。

【００３６】さらに、温度異常上昇時の安全機構とし
て、加熱定着ローラ１２の表面に近接して、予め設定さ
れた設定温度で溶断する温度ヒューズ３４が設けられて
いる。前記設定温度になると温度ヒューズ３４が溶断し
て、交流電源３３からハロゲンランプヒータ１１への通
電を切断し、定着温度制御回路３１の異常により加熱定
着ローラ１２が所定温度以上の高温となることを防止し
ている。

【００３７】本実施の形態における加熱定着ローラ１２
にあっては、フッ素系樹脂からなる耐熱オフセット防止
被覆層１８に、粒度５μｍ以下のグラファイト粉体を、
１〜１０重量％充填してある。

【００３８】フッ素系樹脂としては、加熱定着ローラ１
２の使用条件から、ＰＦＡ（４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樹脂）、ＰＴＦＥ
（４フッ化エチレン樹脂）、ＰＦＡ／ＰＴＦＥ複合樹脂
またはＦＥＰ（４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン
共重合樹脂）などが好ましい。この他、上述したフッ素
系樹脂と耐熱バインダ樹脂との複合樹脂から耐熱オフセ
ット防止被覆層を形成してもよい。耐熱バインダ樹脂と
しては、ＰＩ（ポリイミド樹脂）などの樹脂が好まし
い。

【００３９】これらフッ素系樹脂からなる耐熱オフセッ
ト防止被覆層１８に、熱伝導性および導電性に優れたグ
ラファイト粉体のみを充填してある。フィラーがグラフ
ァイト粉体単体であるため、製造工程が複雑にならず、
コスト的にも優れたものとなる。

【００４０】この加熱定着ローラ１２は、次ぎのように
製作される。脱脂処理および予備加熱したアルミニウム
合金などからなる中空金属管１６の表面に、プライマー
をスプレー塗装し、乾燥した後、予備加熱する。次い
で、粒度５μｍ以下のグラファイト粉体を１〜１０重量
％の範囲の所定量充填したＰＦＡエナメルをスプレー塗
装し、所定温度で焼成した後、室温にて徐冷した。その
後、接触熱抵抗の低減のために表面平滑化処理を行い、
表面粗さが中心線平均粗さＲａで所定値になるように研
磨する。これにより、プライマー層１７および耐熱オフ
セット防止被覆層１８を有する加熱定着ローラ１２が製
作される。

【００４１】耐熱オフセット防止被覆層１８は、上述し
た薄膜塗装によって、厚さが５０μｍ以下に形成される
が、チューブやフィルムの形態であってもよい。また、
被覆層１８の表面における中心線平均粗さ（Ｒａ）は１
μｍ以下であり、被覆層１８の表面抵抗率は１０¹⁰Ω／
ｃｍ²以下である。

【００４２】このようにして形成される耐熱オフセット
防止被覆層１８はフッ素系樹脂からなるので、離型性を
高めるフィラーを充填してもなお離型性が不十分であっ
たシリコーン系樹脂からなる被覆層に比べて、耐熱離型
性が非常に優れている。このため、シリコーン系樹脂か
らなる被覆層の場合に必須であったオフセット防止オイ
ルを塗布する機構や、被覆層上のオフセットトナーを清
掃する清掃機構などを設ける必要がなくなり、定着装置
１０の構成の簡素化が図れる。

【００４３】特に、本実施の形態に係る加熱定着ローラ
１２にあっては、フッ素系樹脂からなる耐熱オフセット
防止被覆層１８に、粒度５μｍ以下のグラファイト粉体
のみを１〜１０重量％充填したので、当該耐熱オフセッ
ト防止被覆層１８に、オフセット防止性能と表面粗さと
を悪化させることなく、良好な導電性と、高い熱伝導性
とを付与することができた。

【００４４】良好な導電性を付与できたことにより、フ
ッ素系樹脂が有する帯電し易いという特性に起因した、
被覆層１８への静電気によるトナーの付着や、シート１
４への移動による静電オフセット画像の発生を防止でき
る。

【００４５】また、高い熱伝導性を付与できたことによ
り、フッ素系樹脂が有する熱伝導率が小さいという短所
を改善できる。特に、１〜１０重量％という少ない充填
量で熱伝導性が大幅に向上することから、定着温度を可
及的に低く設定することができ、結果として、消費電力
が少なくなり、ウォームアップ時間も短くてすむ。よっ
て、省エネルギ（低消費電力）化と、ユーザ操作性（ク
イックプリント）との両立を達成した圧力加熱方式の定
着装置１０を提供できた。

【００４６】また、耐熱オフセット防止被覆層１８が厚
すぎると定着性が悪くなり、逆に、薄すぎるとシート１
４の用紙カールが大きくなるが、本実施の形態の加熱定
着ローラ１２によれば、これら耐熱オフセット防止被覆
層１８の厚さに依存する定着性の変化および用紙カール
の変化の両者がそれぞれ小さくなることも確認されてい
る。

【００４７】耐熱オフセット防止被覆層１８の厚みは、
シート１４の通過に伴う摩耗量に基づいて、必要とされ
る厚さが決められが、当該被覆層１８の厚さを５０μｍ
以下とし、グラファイト粉体の粒度を５μｍ以下として
あるので、ピンホールやボイドなどの欠損が当該被覆層
１８の表面に発生することがなく、当該被覆層１８の性
能が長期に亘って安定したものとなる。

【００４８】なお、特開平６−１０２７８６号公報に
は、フッ素系樹脂からなる耐熱オフセット防止被覆層
に、フッ化グラファイトを１〜２０重量％充填した技術
が開示されている。しかしながら、本実施の形態にて使
用するグラファイトと、上記フッ化グラファイトとは、
熱的には異なる物質と推察される。つまり、フッ化グラ
ファイトの熱的特性データは持ち合わせていないが、下
記の表１に示すように、グラファイトと同じ無機物質で
あるホウ素、ケイ素は、炭化、窒化あるいは酸化するこ
とにより熱的特性をそれぞれ変化させ、特に、熱伝導率
の低下が大きいことが注目される。よって、グラファイ
トも化合物になることにより、低熱伝導率の物質になっ
ていると考えられるからである。

【００４９】

【表１】

【００５０】《他の実施の形態》以下のように製作した
加熱定着ローラにおいても、前述した効果は同様に得ら
れる。

【００５１】サンドブラストなどにより粗面化し、脱
脂処理し、予備加熱したアルミニウム合金の中空金属管
１６に、プライマーと、粒度５μｍ以下のグラファイト
粉体を１〜１０重量％充填したＰＦＡエナメルとを混合
したものを、塗布し、焼成する。この形態の加熱定着ロ
ーラでは、フッ素系樹脂からなる単層の耐熱オフセット
防止被覆層が薄膜形成される。

【００５２】また、接着強度を確保するためのプライ
マー層１７を介在することなく、中空金属管１６の表面
に、直接、耐熱オフセット防止被覆層１８を薄膜形成し
てもよい。つまり、サンドブラストなどにより粗面化
し、脱脂処理し、予備加熱したアルミニウム合金の中空
金属管１６に、粒度５μｍ以下のグラファイト粉体を１
〜１０重量％充填したＰＦＡエナメルを、塗布し、焼成
する。この形態の加熱定着ローラでは、フッ素系樹脂か
らなる単層の耐熱オフセット防止被覆層が薄膜形成され
る。

【００５３】また、熱伝導性と導電性とを兼ね備えた
フィラーを、プライマー層１７に充填した形態でもよ
い。つまり、脱脂処理し、予備加熱したアルミニウム合
金の中空金属管１６表面に、粒度５μｍ以下のグラファ
イト粉体を１〜１０重量％充填したプライマーを、塗布
し、乾燥した後、予備加熱する。次いで、粒度５μｍ以
下のグラファイト粉体を１〜１０重量％充填したＰＦＡ
エナメルを、塗布し、焼成する。この形態の加熱定着ロ
ーラでは、複層の耐熱オフセット防止被覆層が薄膜形成
される。

【００５４】また、直径０．１〜１μｍ、長さ５０μ
ｍ以下のグラファイト短繊維（ウィスカー）を１〜１０
重量％充填したＰＦＡエナメルを使用して、耐熱オフセ
ット防止被覆層を薄膜形成してもよい。

【００５５】また、フッ素系樹脂からなる耐熱オフセ
ット防止被覆層の焼成条件や定着条件において、その形
状や諸特性の劣化がないものであれば、中空の金属管１
６に代えて、耐熱性樹脂やセラミックスからなる中空管
を用いてもよい。

【００５６】

【実施例】次ぎに、本発明に係る加熱定着ローラによる
効果を、実施例に基づいて説明する。

【００５７】《実施例１》実施例１の加熱定着ローラ
は、以下のように製作される。脱脂処理および予備加熱
した外径１９．７ｍｍ、肉厚０．９ｍｍ、逆クラウン
０．ｌｍｍのアルミニウム合金の中空金属管の表面に、
プライマー層としてＭＰ−９０２ＢＮ（三井・デュポン
フロロケミカル（株）製）を８μｍ分スプレー塗装
し、乾燥した後、予備加熱する。次いで、粒度５μｍ以
下のグラファイト粉体を４重量％充填したＰＦＡエナメ
ルテフロン３４０Ｊ（三井・デュポンフロロケミカ
ル（株）製）を１０μｍ分スプレー塗装し、４００℃前
後で約２０分間焼成した後、室温にて徐冷した。

【００５８】その後、表面粗さが中心線平均粗さＲａで
０．６〜０．８μｍになるように研磨処理し、最終的に
計１８μｍのプライマー層および耐熱オフセット防止被
覆層を有するＡ４Ｔサイズ用の加熱定着ローラを製作し
た。

【００５９】《実施例２》実施例２の加熱定着ローラ
は、グラファイト粉体をｌ重量％充填したＰＦＡエナメ
ルを使用し、その他の点は実施例１と同様にして製作し
た。

【００６０】《実施例３》実施例２の加熱定着ローラ
は、グラファイト粉体を８重量％充填したＰＦＡエナメ
ルを使用し、その他の点は実施例１と同様にして製作し
た。

【００６１】《比較例１》比較例１の加熱定着ローラ
は、導電性カーボンブラック粉体を４重量％充填したＰ
ＦＡエナメルを使用し、その他の点は実施例１と同様に
して製作した。

【００６２】《比較例２》比較例２の加熱定着ローラ
は、銀粉体を１６重量％充填したＰＦＡエナメルを使用
し、その他の点は実施例１と同様にして製作した。

【００６３】《比較例３》比較例３の加熱定着ローラ
は、アルミニウム粉体を４重量％充填したＰＦＡエナメ
ルを使用し、その他の点は実施例１と同様にして製作し
た。

【００６４】《比較例４》比較例４の加熱定着ローラ
は、窒化ホウ素粉体を４重量％充填したＰＦＡエナメル
を使用し、その他の点は実施例１と同様にして製作し
た。

【００６５】《比較例５》比較例５の加熱定着ローラ
は、炭化ケイ素粉体を４重量％充填したＰＦＡエナメル
を使用し、その他の点は実施例１と同様にして製作し
た。

【００６６】《比較例６》比較例６の加熱定着ローラ
は、グラファイト粉体を０．４重量％充填したＰＦＡエ
ナメルを使用し、その他の点は実施例１と同様にして製
作した。

【００６７】《比較例７》比較例７の加熱定着ローラ
は、グラファイト粉体を１２重量％充填したＰＦＡエナ
メルを使用し、その他の点は実施例１と同様にして製作
した。

【００６８】《評価方法》各評価は、以下のような測定
により行った。

【００６９】表面粗さ・キズ表面粗さ計サーフコム（東京精密（株）製）により表
面粗さを測定し、評価した。

【００７０】表面抵抗率表面高抵抗計ハイレスタＭＰＣーＴＥＳＴＥＲ、モデ
ルＨＴ−２１０、電極プローブＨＡタイプ（三菱油化
（株）製）、印加電圧１０Ｖで表面抵抗率を測定し、評
価した。

【００７１】静電オフセット評価対象の加熱定着ローラをページプリンタＦｉｎｅＷ
ｒｉｔｅｒ６０１（ミノルタ（株）製）に搭載し、静電
オフセットの発生の有無を観察した。低温低湿環境（例
えば、１０℃、１５％の環境）下にて、テストパターン
を片面プリントおよび両面プリントし、目視によって静
電オフセットの発生の有無を観察して、評価した。な
お、ペーパーはミノルタコピーペーパーＥＰ−６４（Ａ
４Ｔ）（ミノルタ事務機販売（株）製）を恒温槽にて１
２時間以上開封放置して湿度を調整したもの（以下、調
湿したものと記す。）である。

【００７２】定着剥離強度評価対象の加熱定着ローラをページプリンタＦｉｎｅＷ
ｒｉｔｅｒ６０１（ミノルタ（株）製）に搭載し、定着
剥離強度を測定し、評価した。低温低湿環境（例えば、
１０℃、１５％の環境）下にて、ぺーパー全面に黒丸パ
ターンをプリントし、消しゴム試験器（ミノルタ（株）
内製）で表面を研磨する。この研磨前後の反射濃度を反
射濃度計ＲＤ９２０（マクベス（株）製）で測定し、変
化率を定着剥離強度とした。なお、定着温度は正規温度
よりも１０ｄｅｇ低く設定し、ペーパーはニーナボンド
＃０２７００紙（キンバリー・クラーク社（米国）製）
を調湿したものを使用した。

【００７３】《評価》評価結果を、表２に示す。また、
図４に、定着剥離強度の分布を表したグラフを示す。な
お、表２中の記号「◎」は優、「○」は良、「△」は
可、「×」は不可をそれぞれ表している。

【００７４】

【表２】

【００７５】表面粗さについて《比較例２、３、４、５》では、表面処理を施すことに
より、表面粗さを中心線平均粗さＲａで０．６〜０．８
に調整することができたが、表面一面に空隙と円周状の
微細キズとが発生した。これらの空隙などは、銀粉体な
どそれぞれの充填材がＰＦＡエナメルから離脱する時に
発生したものであった。このような耐熱オフセット防止
被覆層における離脱空隙および微細キズは、トナーの付
着を増長するアンカー（投錨）効果をもたらすため、そ
の発生を極力防止することが望ましい。一方、《実施例
１、２、３》および《比較例６、７》のように、グラフ
ァイトのフィラーを充填した加熱定着ローラにあって
は、グラファイトは硬度が低く（モース硬度１〜２、新
モース硬度８以下）、ドライ潤滑性を有することから、
表面平滑化処理を行っても離脱空隙および円周状の微細
キズの発生が起こらず、表面粗さが悪化しなかったのも
のと考察される。

【００７６】表面抵抗率について《実施例１、３》および《比較例１、２、７》では、表
面抵抗率が１０^８Ω／ｃｍ²以下、《実施例２》および
《比較例３》では、表面抵抗率が１０^９〜１０¹⁰Ω／ｃ
ｍ²となり、必要な導電性を得た。一方、《比較例４、
５、６》では、表面抵抗率が１０¹⁰Ω／ｃｍ²以上にな
り、必要な導電性が得られなかった。

【００７７】静電オフセットについて《実施例１、３》および《比較例１、２、７》では、両
面プリントをしても静電オフセットは発生せず、耐熱オ
フセット防止被覆層に良好な導電性が付与されているこ
とが確認できた。《実施例２》および《比較例３》で
は、片面プリントでは静電オフセットは発生せず、両面
プリントをすると軽微な静電オフセットが発生したが、
耐熱オフセット防止被覆層に実用上十分な導電性が付与
されていることが確認できた。一方、《比較例４、５、
６》では、片面プリントでは軽微な静電オフセットが発
生し、両面プリントすると顕著な静電オフセットが発生
しており、耐熱オフセット防止被覆層に必要な導電性が
付与されていないことが確認できた。

【００７８】定着剥離強度について図４にも示すように、《実施例１、２、３》および《比
較例４》では、定着剥離強度が良好であり、耐熱オフセ
ット防止被覆層に高い熱伝導性が付与されていることが
わかった。《比較例７》において、グラファイト粉体の
充填比率を増加させているにも拘らず定着剥離強度が低
下している点についての明確な原因はわかっていない
が、焼成時のフッ素系樹脂の相互融着がグラファイト粉
体によって妨げられ、耐熱オフセット防止被覆層の内部
に気泡が発生している可能性が強く、この気泡のため熱
伝導性が低下したのが原因であると考察される。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フッ素系樹脂からなる耐熱オフセット防止被覆層に、熱
伝導性と導電性を兼ね備えたフィラーである粒度５μｍ
以下のグラファイト粉体を、１〜１０重量％充填したの
で、フッ素系樹脂が元来持ち合わせている優れた耐熱離
型性を良好に維持しながら、良好な導電性と、高い熱伝
導性とを、耐熱オフセット防止被覆層に付与することが
できた。良好な導電性が付与されることにより、静電オ
フセットを防止できる。また特に、高い熱伝導性が付与
されて熱伝導性が大幅に向上することから、定着温度を
低い温度に設定することができ、その結果、消費電力が
少なくなると共にウォームアップ時間も短くなり、省エ
ネルギ（低消費電力）化と、ユーザ操作性（クイックプ
リント）との両立を達成した圧力加熱方式の定着装置を
提供できるという実用上多大な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る定着装置を概略で
示す断面図である。

【図２】図１に示される加熱定着ローラの一部を拡大
して示す断面図である。

【図３】定着温度を制御する制御系を概略で示す回路
図である。

【図４】定着剥離強度の分布グラフを示す図である。

【符号の説明】

１０…定着装置１１…ハロゲンランプヒータ（加熱要素）１２…加熱定着ローラ１３…圧力ローラ１４…シート、ペーパー（記録媒体）１５…ニップ部１６…中空金属管１７…プライマー層１８…フッ素系樹脂からなる耐熱オフセット防止被覆層２１…未定着トナー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内側に加熱要素が配置された中空金属管
の表面にフッ素系樹脂からなる耐熱オフセット防止被覆
層を有する加熱定着ローラと、この加熱定着ローラに圧
接して回転する圧力ローラと、を備え、未定着のトナー
像が形成された記録媒体を、前記圧力ローラが前記加熱
定着ローラに圧接して形成されるニップ部中を通過させ
ることにより、未定着のトナーを前記記録媒体上に定着
させる定着装置において、フッ素系樹脂からなる前記耐熱オフセット防止被覆層
に、粒度５μｍ以下のグラファイト粉体を、１〜１０重
量％充填したことを特徴とする加熱定着ローラ。