JPS5814174A - 熱ロ−ラ定着装置 - 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】 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一層を介してオフセ
ット防止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ッ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、オフセット防止剤を使用
するものに比べ、オフセン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
フセッ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、オフセットが非常に発生し易いと
いう欠点がある。従来、このオフセットを防止する手段
として種々提案され、加熱ローラとトナー相互の離型性
を良くするための離型性及び耐熱性に優れた弗素樹脂を
オフセット防止層として積層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、
オフセット防止剤を使用しない限りオフセットを防止す
ることは困難であった。

更に、弗素樹脂をオフセット防止層として積層した加熱
ローラは、その表面が複写紙や分離爪、温調素子との接
触により摩耗したり、傷が生じたりする問題がある。特
に、熱伝導を良くする目的で、オフセット防止層を薄く
した場合、加熱ローラ芯金が露出し、離型性の極端な低
下をまねき、これによってオフセントが発生する。従っ
て、オフセット防止層は３０μ〜４０μの厚さが必要と
なるが、この場合、熱伝導が悪くなり、加熱ローラ表面
温度の安定性が悪くなるという問題がある。

従来、耐摩耗を向上させる目的で、弗素樹脂に顔料を混
入したもの、或は耐摩耗の良好なバインダー中に弗素樹
脂粉末を混入したものがあるが、いずれも、定着ローラ
としての離型性が悪く、オフセットが発生し易いという
欠点があった。

目的 本発明は、離型性及び耐熱性に優れた弗素樹脂をオフセ
ット防止層として積層した加熱ローラにおける上述の諸
問題を解決し、オフセット防止効果、耐摩耗性、並びに
熱伝導性に優れた加熱ローラを提供することを目的とす
る。

本発明者は、上記目的を達成するために、導電性芯材上
に弗素樹脂からなるオフセット防止層を直接またはプラ
イマ一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、正帯電トナー像を保持する複写紙を定着
したとき、初期の間だけオフセット現象が発生し、ある
程度時間が経過すると発生しなくなり、他方、負帯電ト
ナー像を保持する複写紙を定着したとき、初期の間だけ
オフセント現象が発生しないが、ある程度時間が経過す
ると発生するようになり、その原因として、加熱ローラ
と圧接ローラ問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
とは逆に正に帯電し、また、オフセット現象が発生する
時間は正帯電トナーの場合、加熱ローラが負に帯電して
いる時間に、負帯電トナーの場合、正に帯電している時
間に夫々はぼ対応し、例えば、１２枚／分の定着速度で
動作させた場合、正帯電トナーでは、約１０分間はオフ
セントを生じ、一方、負帯電トナーでは、約１０分以後
にオフセットが発生し、その間適正な複写物を得ること
ができない。

この関係より、加熱ローラ表面にオフセット防止剤を塗
布しない形式の熱ローラ定着装置においては、オフセッ
トの防止のためには、少なくとも、加熱ローラを、使用
する帯電トナーの極性と反対の極性に帯電させないこと
、即ち、帯電トナーと同極に帯電させるか、或は、全く
帯電させないようにすることの関係が必要であること。

また、同時に、耐摩耗性、熱伝導性を向上させるために
は、上記の関係を満足するオフセット防止のための添加
剤が耐摩耗性、熱伝導性に優れたものであることが必要
であること。

発明の要旨 　５一 本発明者は、上述の点に注目し、種々研究を重ねた結果
、弗素樹脂からなるオフセット防止層に、炭素質又は黒
鉛質の少なくとも一方を含む炭素繊維と、フッ化炭素と
を添加することにより上述の関係を満足させることを見
い出し、本発明を完成するに至ったものである。

本発明に係る熱ローラ定着装置は、導電性芯材上にプラ
イマ一層を介してオフセット防止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、トナー像を
保持する複写紙を前記画ローラ間を通過させることによ
りトナー像を該複写紙−Ｆに定着させる熱ローラ定着装
置において、前記オフセント防止層が炭素質又は、黒鉛
質の少なくとも一方を含む炭素繊維と、フッ化炭素とを
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、その池の金属が使用　６　− される。

プライマ一層は、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って形成されるが、具体的には
、デュポン社製タックウェア（Ａプライマー）　４５９
−８８２　、三井フロロケミカル製ＭＰＧ　−ＲＤｌな
どが使用される。

オフセント防止層は、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦ’
Ｅ）　、四フッ化エチレンーパーフルオロアルコキシエ
チレン共重合樹脂（ＰＦＡ樹脂）、四ツ化エチレンー六
フッ化プロピレン共重合樹脂（ＦＥＰ樹脂）など離型性
及び耐熱性に優れた弗素樹だ炭素質、又は、黒鉛質の少
なくとも一方を含む炭素繊維を含有する。具体的には、
県別化学工業社製りレカＭ−１Ｏ７Ｔ又はクレカＭ−２
０１８．三菱レイヨン社製パイロフィルＮＲ７００８又
はパイロフィルＥＨＭＳ　１０５ＴＡ１東し社製トレカ
ＴＯＯ８Ａ又はトレカＭ４０、東邦レーヨン社製ベスフ
ァイト１０００又は、ベスファイトＨＭ　−６０００な
どが使用できる。

更に、炭素繊維よりも耐摩耗性が優れ、且つ、弗素樹脂
よりも離型性が優れており、弗素と炭素又は、黒鉛との
ｆｂ学反応で生成した無機高分子化合物で、分子式（Ｃ
Ｆ）ｎで表わされるフッ化炭素を含有する。具体的には
、ダイキン工業社製フッ化炭素などがある。

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。

実施例 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プライ
マ一層８を形成し、その上を炭素質、又は、黒鉛質の少
なくとも一方を含む炭素繊維とフッ化炭素とを含有する
弗素樹脂で被覆してオフセット防止層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フの表面に絶縁＠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は分離爪
、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、又は、負帯電トナー像Ａを保持した複写紙Ｂを
春画ローラ１，６間に供給し、挟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、加熱ローラ表面
にトナー像Ａと同極性に帯電させるか或は全く帯電され
ることがなく、定着初期からオフセットのない複写が得
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、常法に
より６μｍ原のプライマー塗料（三井フロロケミカル製
ＭＰＧ　−ＲＤ　）からなるプライマ　９− 一層をローラ表面に形成し、さらにその上に、粉体のＰ
ＦＡ樹脂に黒鉛質の炭素繊維（県別化学工業社製りレカ
Ｍ−２０１８）とダイキン工業社製フッ化炭素（ＣＦ）
ｎとを添加混合したものを焼付塗装し、研磨により約３
０μ厚に積層してオフセント防止層を形成して加熱ロー
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１
７０℃で行なったところ、初期からオフセットのない鮮
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１１ｍ／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
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図曲線ａに示す。

１０− 実施例２゜ 実施例１において、オフセット防止層中の炭素質の炭素
繊維として県別化学工業社製りレカＭ−１０７Ｔを用い
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、正・負いずれの帯電トナ
ーについても、オフセットのない鮮明な複写物が得られ
た。また、その加熱ローラの表面電位を測定したところ
第２図曲線すの如き結果が得られた。

ここで、実施例１．と２について、添加される炭先 素繊維は、電気的に廻ると黒鉛質の方が電気抵抗が低い
物質であり、加熱ローラの帯電性から見ると、黒鉛質添
加の実施例１．の方が帯電しにくい方向にあると思われ
るが、実際には、炭素質添加の実施例２．の方が帯電し
ない結果が生じている。これについては、ＰＦＡ樹脂中
への炭素繊維の分散性が違うために起きている現象と思
われる。

比較例 実施例１において、オフセット防止層として、ＰＦＡ樹
脂のみを用いた以外は、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、正帯電トナ
ーについては、初期の間オフセットが発生した。また、
その加熱ローラの表面電位を測定したところ第２図曲線
Ｃの如き結果が得られた。

実施例１２．および比較例で得られた各加熱ローラの電
気抵抗を測定する一方、実施例１．で用いた同じトナー
で現像して得た正及び負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分後即ち６０枚後と１５分後即ち１８０枚のオフ
セット性を調べた。その結果を第３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
っ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ット性を図示しである
。第３図中、斜線部はオフセットの度合が重い場合を、
横線部はその度合が軽い場合を、無地部はオフセットが
無い場合をそれぞれ示す。

第２図および第３図から明らかなように、比較例の従来
の定着装置では、連続通紙５分後、加熱ローラ表面の電
位は一４００ｖ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、オフセット現象が生じ、１５分後にはロー
ラ表面電位は＋７０Ｖと逆転しているため、従来の装置
でもオフセット現象が生じなくなる。一方、負帯電トナ
ーの場合は、逆の関係になっている。

このように、加熱ローラ表面電位が逆転するものは、正
・負いずれの帯電トナーに対してもオフセット現象が生
じ好ましくない。

これに対し、本発明に係る定着装置は、実施例１、のも
のでは、加熱ローラの表面電位は正（ト）のままで負（
→に逆転しないため、正帯電トナーの場合はオフセット
現象が著しく抑制され、正帯電トナーに適用できる。

また、実施例２．のものは、加熱ローラの表面電位は、
０で変化しないため、正・負いずれの帯電１３− トナーに対してもオフセット現象が発生しなく、正・負
いずれの帯電トナーにも適用できる。

更に、実施例１．２のものは、比較例に比べ、加熱ロー
ラの摩耗量を重量減量法で求めたところ、約１／２〜＋
／ａに減少し、耐摩耗性が優れているこの表面温度は安
定したものであった。

上述の実験結果より、実施例１２．の加熱ローラのオフ
セット防止層の厚さを約２０μと薄くしても耐摩耗性は
十分であり、これにより更に、熱伝導性を向上させるこ
とができた。

なお、上記両実施例は、オフセント防止層に炭素質又は
黒鉛質のいずれか一方の炭素繊維を含有させた例である
が、或は、炭素質と黒鉛質との炭素繊維両方を含有させ
ても同様にオフセット現象を防止することができるもの
である。

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
樹脂からなるオフセット防止層中に炭＝１４− 素質、又は、黒鉛質の少なくとも一方を含む炭素繊維と
フッ化炭素とを含有させることにより、正又は負或はい
ずれの帯電トナー像のオフセットが防止できると共に、
耐摩耗性と熱伝導性が改善することができると共に、加
熱ローラ自体のコストダウンを計ることができる利点が
ある。

また、本発明では、オフセット防止液を用いる必要がな
く、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
図は本発明の係る熱ローラ定着装置における加熱ローラ
の表面電位の変化および従来の加熱ローラ表面電位の変
化を示すグラフ、第８図は本発明の定着装置と従来装置
のオフセット特性を示す図である。 １・・・加熱ローラ、２，７・・金属ローラ、３・・・
プライマ一層、４・・オフセット防止層、６・・・圧接
口出願人　　ミノルタカメラ株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　導電性芯材上にプライマ一層を介してオフセント
   防止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
   ラとがらなり、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トナー像を該複写紙−Ｆに
   定着させる熱ローラ定着装置において、前記オフセット
   防止層が炭素質又は、黒鉛質の少なくとも一方を含む炭
   素繊維と、　フ・ノ゛化炭素とを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。