JPH10293487A - 定着部材 - Google Patents

定着部材

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JPH10293487A
JPH10293487A JP10220597A JP10220597A JPH10293487A JP H10293487 A JPH10293487 A JP H10293487A JP 10220597 A JP10220597 A JP 10220597A JP 10220597 A JP10220597 A JP 10220597A JP H10293487 A JPH10293487 A JP H10293487A
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JP
Japan
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film
fixing
fixing member
fluororesin
offset
Prior art date
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Application number
JP10220597A
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English (en)
Inventor
Masafumi Matsumura
将文 松村
Takashi Kowaki
高志 小脇
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I S T KK
IST Corp Japan
Original Assignee
I S T KK
IST Corp Japan
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】トナー像と接する定着部材表面が少なくとも焼
成されたフッ素樹脂よりなり、フッ素樹脂にイオン導電
性電気抵抗制御材とドーピング材を混合した懸濁液を用
い、所定の温度で焼成することにより、その表面抵抗が
1×105 Ω/□〜1×1014Ω/□の範囲に形成し、帯電防
止機能を発揮させることにより、静電オフセットを防止
でき、表面抵抗値を精密に調整できる定着部材を提供す
る。 【解決手段】定着装置50は加熱部と加圧ローラによって
構成され、加熱部は定着フィルム1、セラミックヒータ
3、フィルムガイド2から構成される。定着器は加圧ロー
ラ4によって駆動を受け、転写材(紙)20と定着フィルム1
は加圧ローラ4に従動する。定着フィルムはシームレス
ポリイミド基材フィルムの表層にフッ素樹脂がフィルム
状に積層されたものであり、イオン導電性電気抵抗制御
材として有機リン塩など、及びドーピング材としてアン
チモン等が添加されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電子写真装置の定着
部材に関する。さらに詳しくは、オフセット防止性に優
れた電子写真装置の定着部材に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、プリンター複写機等の電子写真装
置の定着部材としては熱ローラ方式が使われてきた。こ
れは、内部にハロゲンヒーター等の熱源を有する定着ロ
ーラと、転写材に対して圧力を加えるための加圧ローラ
で形成される定着ニップに、トナー像を有する転写材を
通過させ、トナーを熱と圧力で転写材上に固定するもの
である。この方式は構成が簡単であることや、高速化が
可能であることから長く用いられてきたが、プリントを
行わないスタンバイ時においても予熱が必要であるとい
う問題や、熱容量が大きくウエイトアップに時間がかか
るという問題も同時に有していた。
【0003】これに対し近年、熱容量の小さいセラミッ
クヒーターとフィルムを組み合わせたオンデマンドタイ
プ(通常はヒーターに電気は流れておらず、必要になっ
たとき、たとえば紙が供給されてからヒーターに電気が
入力される方式)の定着器が実用化されてきた。これは
定着器の熱容量を小さくすることによってウエイトアッ
プの時間を短縮化し、プリント信号を受け付けてから定
着器への通電を開始するものである。
【0004】しかしながら、従来の熱ローラ方式におい
てもオンデマンド方式においても、転写材上のトナーが
定着ローラもしくは定着フィルムに静電的に転移する静
電オフセット現象が発生することがあり、画像品位を低
下させるという問題があった。
【0005】オンデマンド方式の定着器について説明す
ると、転写材と定着フィルムの摩擦帯電によって、もし
くは転写材の転写電荷によって、転写材上のトナーが定
着フィルムに引き寄せられる電界が生じ、トナーの一部
が定着フィルム上に転移してしまう。転移したトナーは
定着フィルムが一周した後転写材上に戻り、画像上ゴー
ストとなってしまい、これを静電オフセットと称する。
【0006】静電オフセットには大きく分けて二つの方
法があり、ここでは全面オフセットと剥離オフセットに
分類する。全面オフセットは転写材、定着フィルムが互
いに摩擦帯電等で電荷のやりとりをし、オフセット電界
が定常的に発生するものであり、オフセットは画像全体
に連続的に出る。一方、剥離オフセットは転写材後端が
定着器を抜けるときに転写材後端がはねて定着フィルム
と強く接触しフィルム長手に一直線に電位履歴を残し、
この電位がオフセットを発生させるものであり画像上で
は走査方向に一直線上に発生するため両者を判別するこ
とができる。
【0007】これらの静電オフセットを防止するため
に、従来は定着フィルムの電位を一定値に制御してい
る。具体的には、ネガ帯電性のトナーを用いた場合に
は、定着フィルムがプラスに帯電しないように帯電防止
処理を行ったり、更には導電化してアースに接続し、電
位が0Vになるような処理を行う。
【0008】また、更に能動的に静電オフセット対策を
行うためには定着フィルムとアース間にダイオードを接
続して、オフセットを防止する電界を強制的に形成する
という手段も用いられてる。一般的に定着フィルム表面
の帯電を防止するためには、表層材料の表面抵抗値を低
下させる。具体的には定着フィルム表層の離型層にカー
ボンを添加することが行われている。
【0009】定着フィルム表層は耐熱性と高離型性が要
求される。これを満足するために従来用いられている定
着フィルム表層は、テトラフルオロエチレン−パーフル
オロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリ
テトラフルオロエチレン(PTFE)などのディスパー
ジョンにカーボンを混合し成膜している。このような手
段を用いて作成した定着フィルムの表面電位を通紙中に
表面電位計で測定したところ通紙中でもほとんど数十V
にしか帯電しておらず、帯電防止効果が確認された。
【0010】しかしながら、このような表面電位のフィ
ルムにもかかわらず静電オフセットが発生することがあ
り、更には定着フィルムの構造条件が何らかの要因で振
れると、定着フィルムの表面電位は十分低いのに激しく
静電オフセットが発生することがあった。
【0011】またオフセットを発生させる電界を制御す
るためには定着フィルムの抵抗値は低い方が好ましい
が、低すぎると転写電荷のリークという弊害が発生す
る。これは、転写材が保持していた転写電荷が逃げるこ
とによって、トナーを転写材にひきつけておく力が弱ま
り、結果として静電オフセットを引き起こしてしまう現
象である。
【0012】これを防止するためには定着フィルムの表
面抵抗は1×105 Ω/□以上である必要がある。この
抵抗値を実現するために従来は定着フィルムの表層に加
える導電材のカーボンの量を最適化することが一般的で
ある。例を挙げると”ケッチェンブラック”(ライオン
−アクゾ社製、カーボンブラックの一種)を水に分散さ
せたスラリーをフッ素樹脂に対して0.7重量%添加す
ることによってフィルムの表面抵抗を1×1010Ω/□
程度にすることができる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかし、製造時の塗工
溶液の粘度、pH値、カーボンの分散状態、経時変化等
で抵抗値は激しく変化し、フィルムの抵抗値を一定の値
に制御することには困難が生じていた。また、特開平8
−220907号公報に記載のようにフッ素樹脂層にイ
オン導電性材料のみ分散した場合には、前記のようにカ
ーボンを添加した場合と比較してフッ素樹脂表面の抵抗
値を余り低くすることができなく、剥離オフセットが発
生する問題点があった。特に、プリンター等のコピー速
度が速くなると定着フィルムの表面抵抗が低い場合に発
生する初期静電オフセットと逆の場合に発生する剥離オ
フセットで表面抵抗値の許容範囲が非常に狭くなり、そ
れぞれ相反する現象をコントロールするためには、フッ
素樹脂の表面抵抗値をある程度、高い領域で精密にコン
トロールする事が要求されてきている。
【0014】本発明は、前記従来の問題を解決するた
め、帯電防止性とオフセット防止性に優れた電子写真定
着部材を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の第1番目の電子写真装置の定着部材は、ト
ナー像を加熱溶融させて転写材に定着させる定着装置で
あって、トナー像と接する定着部材表面が、焼成された
フッ素樹脂を含み、フッ素樹脂にイオン導電性電気抵抗
制御材とドーピング材を混合した懸濁液を塗布し、焼成
することにより、その表面抵抗が1×105 Ω/□〜1
×1014Ω/□の範囲に形成されていることを特徴とす
る。
【0016】次に本発明の第2番目の電子写真装置の定
着部材は、フッ素樹脂層にあらかじめフッ素樹脂の固形
分に対して5重量%から30重量%のドーピング材が単
独で含まれていることを特徴とする。前記構成において
は、定着部材がシームレスポリイミド基材フィルムまた
は熱定着ローラーの表層にフッ素樹脂がフィルム状に積
層されていることが好ましい。
【0017】また前記構成においては、イオン導電性電
気抵抗制御材料が有機リン塩、及びパーフルオロアルキ
ル基を含む有機塩から選ばれる少なくとも一つであるこ
とが好ましい。
【0018】また前記構成においては、ドーピング材が
アンチモン、ヒ素化合物、ビスマス化合物、鉛化合物の
いずれかであることが好ましい。また前記構成において
は、フッ素樹脂の厚みが、1〜50μmの範囲であるこ
とが好ましく、とくに1〜30μmの範囲であることが
好ましい。また前記構成においては、定着部材が帯電防
止機能を有することが好ましい。
【0019】また前記構成においては、イオン導電性の
材料が有機リン塩、及びパーフルオロアルキル基を含む
有機塩から選ばれる少なくとも一つであることが好まし
い。本発明で用いる有機リン塩としては、例えばジフェ
ニルホスファイト、トリエチルホスファイト、トリフェ
ニルホスファイト、デシル・ジフェニルホスファイト、
(ノニルフェニルとジノニルフェニル混合体)トリホス
ファイト、トリフェニルホスフェイト、トリエチルホス
フェイト、トリ(ブトキシエチル)ホスフェイト、ヘキ
サメチルホスホンアミド、ジメチルホスホネイト、ホス
フィンオキサイド、アルキルホスフィンオキサイド、ア
ルキルホスフィンサルファイド、ホスホニウム塩等から
選ばれる少なくとも一つの物質であることが好ましい。
【0020】また、パーフルオロアルキル基を含む有機
塩としては、例えばRfSO3 M(ただし、Rfはパー
フルオロアルキル基を示しアルキル基Rの炭素数は1〜
30の範囲、Mはアルカリ金属またはアルカリ土類金属
を示す。以下の化学式においても同じ)、RfSO3
4 、RfSO2 NRCH2 COOM、RfSO2
(R)C2 4 OH、RfSO2 N(R)(C2
4 O)n H(ただしnは1〜30の範囲)、(RfSO
2 N(R)C2 4 O)2 PO(OH)、(RfSO 2
N(R)C2 4 O)2 PO(ONH4 )、RfSO2
N(R)C2 4 OSO3 H、RfSO2 N(R)C2
4 OSO3 M、RfSO2 N(R)C2 4OCOC
6 5 、RfSO2 N(R)CH2 COOC2 5 、R
fSO2 N(H)C3 6 + (CH3 3 - 、Rf
COONH4 、RfSO2 N(CH2 −C6 5 )C2
4 OH、RfSO2 NC3 6 + (CH3 2 2
4 COO- 等を用いることができる。
【0021】また前記においてドーピング材料としては
三酸化アンチモン、五酸化アンチモンヒ素化合物、ビス
マス化合物、鉛化合物などを用いる事ができる。また、
イオン導電性の電気抵抗制御材料が、フッ素樹脂に対し
て1〜40重量%分散している状態で存在していること
が望ましく、またドーピング材料はフッ素樹脂に対して
1〜30重量%分散している事が望ましい。フッ素樹脂
層としてはPTFE、PFA、FEPから選ばれる1つ
またはこれらの混合物が望ましい。
【0022】前記した本発明の構成によれば、トナー像
を加熱溶融させて転写させる定着部材において、トナー
像と接する定着部材表面が少なくとも焼成されたフッ素
樹脂よりなり、フッ素樹脂にイオン導電性電気抵抗制御
材とドーピング材を混合した懸濁液を用い、所定の温度
で焼成することにより、その表面抵抗が1×105 Ω/
□〜1×1014Ω/□の範囲に形成し、帯電防止機能を
発揮させることにより、静電オフセットを防止でき、表
面抵抗値を精密に調整することができる。
【0023】すなわち、前記イオン導電性の電気抵抗値
制御材料とドーピング材を含むことにより、定着フィル
ム、または定着ローラー表層を形成するフッ素樹脂と均
一に混ざり合い、表面を除電し、適正な抵抗値を与え
る。すなわち、フッ素樹脂ディスパージョンにイオン導
電性の抵抗値制御剤及びドーピング剤を分散させた場
合、抵抗値制御剤は、フッ素樹脂ディスパージョン中で
イオン化して分散し、その後このフッ素樹脂ディスパー
ジョンを常法により被膜化した場合、抵抗値制御剤が局
在化することなく表面全体に均一に拡散するため非常に
均一な表面抵抗値が得られる。このようにして、カーボ
ンを添加、分散して抵抗値を低下させる電子伝導系の抵
抗値制御剤につきものの分散ムラ、表面抵抗の不均一性
をなくし、静電オフセットの発生を防止することができ
る。また、一般的にイオン導電性の抵抗値制御材は材料
表面の温度、湿度によって抵抗値が大きく変化するとい
う問題点があるが、本発明のように定着フィルム、また
は定着ローラに使用すればこれらの表面はプリント中は
定着温度に一定に制御されるため、温度、湿度の影響を
受けないで使用することができるようになる。
【0024】またドーピング剤はイオン導電性材料に添
加することによりイオン導電性材料のみでコントロール
できなかった領域の表面抵抗を精度よくコントロールで
きる。また前記において、定着装置が熱ローラ定着器で
あり、前記熱ローラの表面が少なくともフッ素樹脂と定
着装置の最高使用温度以上の融点を有するイオン導電性
の電気抵抗値制御材料を含むという好ましい例によれ
ば、たとえば金属ロールの表面にフッ素樹脂層を備えた
熱ローラ、または金属ロールの表面にシリコンゴム層を
備え、その表面にフッ素樹脂層を備えた熱ローラに好ま
しい帯電防止作用・機能を付与し、通過する印刷紙と接
触しても帯電を防止し、静電オフセットの発生を効果的
に防止することができる。
【0025】また前記において、イオン導電性の材料が
有機リン塩、パーフルオロアルキル基を含む有機塩から
選ばれる少なくとも一つであると、好ましい帯電防止機
能を付与できる。パーフルオロアルキル基を含む有機塩
としては、スルホン酸塩、アンモニウム塩、カルボン酸
塩等がある。
【0026】また前記において、イオン導電性の電気抵
抗値制御材料が、フッ素樹脂に対して0.1〜40重量
%分散している状態で存在していると、静電オフセット
の発生を効果的に防止することができ好ましい。また前
記において、フッ素樹脂の表面電気抵抗が、1×105
Ω/□〜1×1014Ω/□の範囲であると、帯電防止機
能を効果的に発揮するうえで好ましい。
【0027】また前記において、フッ素樹脂が、ポリイ
ミドシームレス基材フィルムの表層にフィルム状に積層
されていると、オンデマンド方式の定着を行うに際し、
静電オフセットの発生を効果的に防止することができる
ので好ましい。また前記において、フッ素樹脂の厚さ
が、1〜50μmの範囲であると、紙の剥離性が良好
で、かつ静電オフセットの発生を効果的に防止すること
ができるので好ましい。
【0028】
【発明の実施の形態】以下発明の実施の形態を説明す
る。従来のカーボンを分散した定着フィルムでプリント
を行ったとき、定着フィルムの表面電位は十分低いのに
静電オフセットが発生することがあった。そこで図4で
示すようなプロープを用いて定着フィルム上の微少領域
の表面電位を測定したところ微少領域では非常に大きい
電位の乱れがあることがわかった。特にカーボン添加量
が0.1重量〜1.5重量%の間ではピーク間で1kV
以上の振幅を持つ電位の乱れが生じていた。これは、P
FA、PTFEの絶縁領域とカーボンの導電領域が混在
しており、絶縁領域は紙との摩擦で激しく帯電し、導電
領域は0Vになっているためこのような激しい電位の乱
れとなったものである。帯電領域と導電領域のそれぞれ
の大きさは非常に小さいためマクロ的な表面電位を測定
すると平均化されて小さく見えるが実際にフィルム近傍
の電界は非常に大きく混雑になっている。このような電
界の乱れがあると、トリボを持ったトナーは静電気的な
力によってフィルムに転移することになる。ただしトリ
ボとは、トナーが有する電荷量をいう。カーボン量が0
%の時には、導電の部分が存在しないため微少領域の電
位の乱れは発生しないが、フィルム全体が帯電するた
め、何らかの原因でフィルム上にプラス電荷が乗るとそ
の部分には激しく静電オフセットが発生する。また、表
層が絶縁の場合には剥離オフセットの発生は防止するこ
とができない。
【0029】一方、カーボンの添加量が1.5重量%を
超えると、実質的にPFA、PTFEの絶縁領域が減少
するため微視的な電位の乱れは減少する。しかし、表面
がカーボンリッチになると定着フィルムの離型性が低下
したり、耐久通紙によって表面のカーボンが離脱し、絶
縁部分が露出し始めるため、静電オフセットが悪化する
という問題点が生じる。更に、カーボン量が増えるとフ
ィルムの表面抵抗値が低下し転写材上の転写電荷がリー
クし始め、やはり静電オフセットが悪化するという弊害
も発生した。
【0030】これらは全てカーボンの分散性が悪いこと
に起因する問題である。ケッチェンブラックの一次平均
粒径は約0.03μmであり、均一に分散していれば定
着フィルム表面の電位の乱れが発生することはない。ま
た、必要最小限の量でカーボンが均一分散していれば転
写電荷のリークを起こさずに定着フィルムの帯電防止を
行うことも可能である。また、均一分散していれば製造
時にフィルムの抵抗値が振れることもなく、安定した製
造が可能になる。しかし、カーボンをいわゆるダマ(凝
集体)にならないように一次粒径で均一分散させ、安定
に保持することは現在の技術では難しい。
【0031】一方、イオン導電性材料のみフッ素樹脂に
分散した場合には、前記カーボンほどの導電性がなく、
定着フィルムの表面抵抗を所定領域まで下げることが難
しく、剥離オフセットが解消できない問題が残ってい
る。従って、本発明ではイオン導電材料にドーピング材
を添加することにより、イオン導電材料で得られる高抵
抗領域とカーボンで得られる低抵抗領域との間の中間的
領域の表面抵抗値を得ることが可能である。
【0032】イオン導電性の材料として、日本化学工業
株式会社「ヒシコーリン」(商品名)や三菱金属株式会
社「EFTOP」(商品名)等がある。これらは定着フ
ィルム、定着ローラ表層を形成するフッ素樹脂と均一に
混ざり合い、表面の除電作用が発現し、適正な抵抗値を
与える。
【0033】またドーピング材としては、三菱金属株式
会社の三酸化アンチモンあるいはレジノカラー株式会社
の五酸化アンチモンなどが有用である。なお、これまで
に述べた現象はオンデマンドタイプの定着装置に限定さ
れるものではなく、従来型の熱ローラ定着装置でも同様
の現象が観測される。従って、同様に定着ローラ表面の
抵抗値処理を行う場合でも上記のようなイオン導電性の
抵抗値制御材を用いることが有効であることはいうまで
もない。
【0034】本発明で使用できるポリイミドシームレス
フィルムは、例えば芳香族テトラカルボン酸成分と、芳
香族ジアミン成分とを有機極性溶媒中で反応させて得ら
れるポリイミド前駆体を用い、これをたとえばシリンダ
ー表面にキャスティングし、次いで加熱処理し、脱水縮
合反応させて得られる。芳香族テトラカルボン酸成分と
しては特に制限はなく、例えば、3,3´,4,4´−
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3´,4,
4´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ピロ
メリット酸二無水物などがあり、これらのテトラカルボ
ン酸類の混合物でもよい。前記の芳香族ジアミン成分と
しては、特に制限はなく、例えば3,3´−ジアミノフ
ェニルエーテル、3,3´−ジメトキシ−4,4´−ジ
アミノジフェニルエーテル、4,4´−ジアミノフェニ
ルエーテルなどのジフェニルエーテル系ジアミン、3,
3´−ジフェニルチオエーテル、4,4´−ジアミノジ
フェニルチオエーテなどのジフェニチオエーテル系ジア
ミン、4,4´−ジアミノベンゾフェノンなどのベンゾ
フェノン系ジアミン、その他ジフェニルメタン系ジアミ
ンパラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミンな
どを挙げることが出来る。また、有機極性溶媒として
は、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジ
メチルアセトアミド、フェノール、o−クレゾール、m
−クレゾール、p−クレゾール、ジメチルオキシド等が
挙げられるが、これらにとくに限定されるものではな
い。
【0035】またフッ素樹脂としては、ポリテトラフル
オロエチレン(PTFE)、4フッ化エチレン−パーフ
ルオロアルコキシエチレン共重合樹脂(PFA)、テト
ラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合
樹脂(PFEP)、エチレン−テトラフルオロエチレン
共重合樹脂(PETFE)、エチレン−クロロトリフル
オロエチレン共重合樹脂(PECTFE)、ポリビニリ
デンフルオライド(PVdF)等を用いることができ
る。
【0036】以下具体的実施例を説明する。
【実施例】本実施例では定着装置としてオンデマンド方
式の定着装置を用いる。概略を図1に示す。定着装置5
0は加熱部と加圧ローラによって構成され、加熱部は定
着フィルム1、セラミックヒータ3、フィルムガイド2
から構成される。定着器は加圧ローラ4によって駆動を
受け、転写材(紙)20とフィルム1は加圧ローラ4に
従動する。ヒーター3はセラミック基板の上に発熱ペー
ストを印刷したものであり、これに電力制御されたAC
電流を流すことによって発熱する。発熱パターンの上に
は保護と絶縁性を確保するためにガラスをコーティング
してある。セラミック基板の裏にはチップサーミスタ5
が接着してあり、これによって検知された温度を基にヒ
ーター3への通電を制御する。フィルムガイド2は熱硬
化性のプラスチックでできており、その下面にヒーター
を取り付ける構成となっており、定着フィルム1はフィ
ルムガイド2に沿って移動する。転写材(紙)20は向
かって右側から表面にトナーが付着された状態で供給さ
れ、ヒーター3と加圧ローラ4のニップ点Nで加熱を受
け、定着像22となって左側に排出される。
【0037】加圧ローラは芯金41の上にシリコーンゴ
ムを成形したものであり、直径20mm、長さ220m
mである。シリコーンゴムは二液性の付加型LTVシリ
コーンであり、表面がチャージアップすることを防止す
るために界面活性剤を1重量%添加してあり、加圧ロー
ラ芯金はアースに接続されている。
【0038】次に定着フィルム1について説明する。定
着フィルム1は3層構成になっており、基層は厚み50
μm、外径24mmの円筒状のポリイミドフィルムであ
る。基層はヒーターと摺動し、耐摩耗性、強度等が要求
されるためポリイミドを材料として用いている。この上
に導電プライマー層を設ける。これは、ヒーターパター
ンに通電することで、発生するAC電界やヒーターとフ
ィルム内面の摩擦帯電によって、オフセットを誘起させ
るような電位がフィルム表面に及ぶことを防止し、更に
ポリイミドと表面層の接着を確保するためのものであ
る。フィルム端部では導電層を露出させて、これをアー
スに接続することにより導電層の電位を0Vとし、フィ
ルムの電位を安定化させる。
【0039】この上に離型層を設ける。離型層は転写材
との摺擦に耐え、トナーが付着しないように高離型性が
要求される。材料としては、PTFEとPFAを7:3
の割合で混合した水性ディスパージョン(水分散液)を
用いた。本実施例では、これに抵抗値調整剤として日本
化学工業株式会社製商品名「ヒシコーリンPX−2B」
を10重量%混合する。これは(C2 5 4 P・Br
で表される有機リン系の化合物(テトラエチルホスフォ
ニウム ブロム塩)であり、主にプラスのリンイオンが
移動することによって導電性を付与する。水にも良く溶
解するものである。
【0040】またドーピング材料はレジノカーラー株式
会社の五酸化アンチモン「AQ−12−A」を使用し
た。それぞれの層はディッピングでポリイミドフィルム
上に塗工し、乾燥後、焼き付ける。導電プライマー層は
約5μm、離型層は約10μmの膜とする。このように
して成型した定着フィルムは、表面の離型層の抵抗値が
イオンで導電性で確保されているため、均一な抵抗値分
布をしている。
【0041】画像評価を行った装置は、図2に示すよう
な電子写真方式のプリンターである。感光体6は直径2
4mmの負帯電OPC感光体であり、まず帯電ローラ7
で650Vに均一帯電され、次にレーザ露光装置8で画
像部をイメージ露光されてその部分を除電される。現像
部9ではマイナスに帯電された一成分磁性トナーで反転
現象を受ける。現象装置9は非接触ジャンピング現像方
式を用いており、現像スリーブには、500VのDC電
圧と1600Vpp、1800Hz、矩形のAC電圧が
重畳されたものが印加されている。このようにして現像
されたトナー像は+2kVを印加された転写ローラ10
によって転写材20上に転写され、定着装置50に搬送
される。転写後の感光体は、クリーニング部11で転写
残トナーを除去された後次の画像成形に備えられる。
【0042】実験は全面オフセット、剥離オフセットの
画像評価と、定着フィルムの表面電位の測定を行った。
特に定着フィルムの表面電位に関しては微視的な領域の
測定に行った。具体的には図4に示すようなピックアッ
ププローブをトレック(Trek)社344表面電位計
60に装着し、導電性の針65の先が接触している微少
領域の測定を行った。このピックアッププローブは定着
フィルム表面の電位を導電性の針でピックアップ板に誘
起させ、この電位を非接触で測定するものである。図4
において、61は表面電位計プローブ、62は微少領域
電位測定用ピックアッププローブ、63は測定部、64
は金属板である。
【0043】
【実施例1】PTFE樹脂とPFA樹脂が7:3の割合
で混合した水性ディスパージョンを用いた。このディス
パージョンの固形分濃度は45%であり、このディスパ
ージョンの固形分に対し、日本化学工業(株)のヒシコ
ーリンPX−2Bを5重量%と、ドーピング材としてレ
ジノカラー(株)の五酸化アンチモンAQ−12−Aを
10重量%混合した。その後ポリイミドシームレスフィ
ルムの表面に5μmの導電性プライマー層と最終の前記
混合フッ素樹脂を10μmの厚みコーティングし乾燥後
フッ素樹脂の融点以上の温度で焼成を行なった。イオン
導電性の抵抗値制御材は一般的に温度、湿度等環境の影
響を受けやすいため、150℃の温度で60秒間加熱後
このフィルムの表面抵抗値を測定すると1×108 Ωc
mであり、前記の表面電位計で温度23℃、湿度60%
環境下で測定したフィルムの電位は、電位をかけた瞬間
のフィルム電位が601Vであり15秒後に313Vま
で低下した。
【0044】このポリイミドシームレスフィルムを定着
機に組み入れオフセットの評価を行なったところ、初期
及び剥離オフセットとも発生しなく良好な画像が得られ
た。定着機で通紙を行なうと、フィルム上には転写材が
保持している転写のプラス電荷が移転しフィルムの表面
抵抗値が高いほどプラス電荷の逃げ場が無くなりフィル
ム表面に電荷がチャージアップされていき全面オフセッ
トが発生することになる。この現象は前記のようにフィ
ルム表面に一定電荷をかけてからその電荷が放電してい
く現象と同一であり、フィルム表面抵抗値が高いほどチ
ャージアップした電荷は逃げにくく剥離オフセットが発
生しやすい。
【0045】従って、前記のようにフィルム表面に一定
電荷をかけてその電荷が放電していく速度を測定するこ
とにより、フィルムに発生するオフセットの状態をあら
かじめ知る事ができる。オフセットの発生についてはフ
ィルム表面に電位をチャージさせた瞬間から短時間内に
電荷が放電されるフィルムの表面電位特性をもつフィル
ムが有効である。しかしフィルムの表面抵抗が低すぎる
場合には電荷の放電も短時間内に行われるが反面、転写
材から転写電荷がリークしてしまい、転写体がトナーを
保持する電荷が逃げていき、前記フィルムの表面抵抗が
高い場合とは正反対のオフセットの発生につながる。従
って定着フィルムの表面抵抗値あるいは一定電荷をかけ
てからの放電の状態については、定着機のフィルムとバ
ックアップロール材料の組み合わせ、トナーの特性、及
び定着機のそれぞれの工程での帯電のさせ方などによっ
て適切な表面抵抗値に調整する必要がある。
【0046】
【実施例2】実施例1で使用したフッ素樹脂ディスパー
ジョンを用い、このディスパージョンにレジノカラー株
式会社の五酸化アンチモンを単独でフッ素樹脂の固形分
に対して15重量%混合した。このフッ素樹脂ディスパ
ージョンを、実施例1と同様にポリイミドシームレスフ
ィルムの表面に5μmの導電性プライマ層と、前記五酸
化アンチモンのみを混合したフッ素樹脂ディスパージョ
ンを10μmの厚みにコーティングし、乾燥後、フッ素
樹脂の融点以上の温度で焼成を行なった。このフィルム
を所定のサイズにカットし、150℃の温度で60秒間
加熱した後、測定した、フィルムの表面抵抗値は1×1
6 Ωmであり、前記の表面電位計で温度23℃、温度
60%環境下で測定したフィルムの電位は、電位をかけ
た瞬間のフィルム電位は450Vであり、15秒後に2
00Vまで低下した。このポリイミドシームレスフィル
ムを定着機に組みいれ、オフセットの評価を行なったと
ころ、初期及び剥離オフセットとも発生しなく良好な画
像が得られた。
【0047】
【比較例1】実施例1でドーピング材を使用しない他は
同一条件にてシームレスフィルムを製作し表面抵抗及び
電位、画像評価を行なった。このフィルムの表面抵抗は
1×1015Ωcmであり、実施例1の条件下での電位は
初期電位が720Vであり15秒後の電位は450Vで
あった。
【0048】またこのフィルムを用い画像評価を行なっ
た結果、剥離オフセットが発生し鮮明な画像を得ること
ができなかった。以上説明したように本実施例では、ポ
リイミドシームレスフィルムを用いた定着装置におい
て、フィルムの表面にイオン導電性の抵抗値制御材と五
酸化アンチモンのようなドーピング材を混合したフッ素
樹脂フィルム層を用いることによって、静電オフセット
を発生防止できる適切な表面抵抗のコントロールができ
た。
【0049】また前記、実施例ではポリイミドフィルム
を用いた定着装置について述べたが、一般に行なわれて
いる熱ローラー定着方式におけるローラー表面に前記フ
ッ素樹脂をコーティングした熱ローラーにおいても同様
の結果が得られることは言うまでもないことである。
【比較例2】実施例2と同様の条件で五酸化アンチモン
の混合量のみ3重量%と40重量%それぞれ混合したフ
ッ素樹脂ディスパージョンを用意し実施例2と同様にポ
リイミドシームレスフィルムを作成した。このフィルム
で五酸化アンチモンを3重量%混合したフィルムの表面
抵抗値は1×10Ωmであり、表面電位測定器で印加し
た直後のフィルム電位は680Vであり、15秒後の電
位は590Vで、このフィルムを定着装置に組み込み画
像評価試験を行なった結果、剥離オフセットが発生し鮮
明な画像が得られなかった。また、五酸化アンチモンを
40重量%混合したフッ素樹脂をコーティングした定着
フィルムも同様の測定及び画像評価試験を行った。その
結果、表面抵抗値は1×104 Ωcmであり、表面電位
測定器で印加した直後のフィルム電位は280V、及び
15秒後の電位は100Vで、画像評価試験の結果、初
期オフセットが発生し鮮明な画像が得られなかった。す
なわち、五酸化アンチモンの単独使用の場合は、混合量
が5重量%未満ではフッ素樹脂の表面抵抗値を下げるこ
とができなく、また30重量%を超える量混合すると逆
にフッ素樹脂表面の抵抗値が低下しすぎて印加した電位
が簡単にリークし易くなり、転写材の持っている電荷も
リークオフセットが発生した。
【0050】
【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、トナ
ー像を加熱溶融させて転写させる定着部材において、ト
ナー像と接する定着部材表面が少なくとも焼成されたフ
ッ素樹脂よりなり、フッ素樹脂にイオン導電性電気抵抗
制御材とドーピング材を混合した懸濁液を用い、所定の
温度で焼成することにより、その表面抵抗が1×105
Ω/□〜1×1014Ω/□の範囲に形成し、帯電防止機
能を発揮させることにより、静電オフセットを防止で
き、表面抵抗値を精密に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のオンデマンド定着器の構成
の概略断面図。
【図2】本発明の実施例1で用いた電子写真方式のプリ
ンターの概略断面図。
【図3】本発明の実施例2で用いた熱ローラ定着器の概
略断面図。
【図4】本発明の実施例で用いた微少領域の表面電位を
測定するためのピックアッププローブの概略断面図。
【符号の説明】
1 定着フィルム 2 フィルムガイド 3 セラミックヒータ 4 加圧ローラ 5 サーミスタ 6 感光体 7 帯電ローラ 8 レーザ光限 9 現像装置 10 転写ローラ 11 クリーニング装置 12 アルミシリンダー 13 表面離型層 14 ハロゲンヒータ 20 転写体 21 トナー 22 定着像 41 加圧ローラ芯金 50 定着装置 60 表面電位計 61 表面電位計プローブ 62 微少領域電位測定用ピックアッププローブ 63 測定部 64 金属板 65 導電性の針 N ニップ点

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トナー像を加熱溶融させて転写材に定着
    させる定着装置であって、トナー像と接する定着部材表
    面が、焼成されたフッ素樹脂を含み、フッ素樹脂にイオ
    ン導電性電気抵抗制御材とドーピング材を混合した懸濁
    液を塗布し、焼成することにより、その表面抵抗が1×
    105 Ω/□〜1×1014Ω/□の範囲に形成されてい
    ることを特徴とする定着部材。
  2. 【請求項2】 定着部材が、シームレスポリイミド基材
    フィルム及び熱定着ローラーの表層にフッ素樹脂がフィ
    ルム状に積層されているローラーから選ばれる少なくと
    も一つの部材である請求項1に記載の定着部材。
  3. 【請求項3】 イオン導電性電気抵抗制御材が、有機リ
    ン塩及びパーフルオロアルキル基を含む有機塩から選ば
    れる少なくとも一つの塩である請求項1に記載の定着部
    材。
  4. 【請求項4】 ドーピング材が、アンチモン、ヒ素化合
    物、ビスマス化合物及び鉛化合物から選ばれる少なくと
    も一つの物質である請求項1に記載の定着部材。
  5. 【請求項5】 フッ素樹脂の厚みが、1〜50μmの範
    囲である請求項1に記載の定着部材。
  6. 【請求項6】 定着部材が帯電防止機能を有する請求項
    1に記載の定着部材。
  7. 【請求項7】 フッ素樹脂層にあらかじめフッ素樹脂の
    固形分に対して5重量%から30重量%のドーピング材
    が単独で含まれていることを特徴とする定着部材。
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