JPS5821264B2 - 電子複写機の定着用加熱ロ−ル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子複写機に用いる融着装置の定着用加熱ロー
ルの表面のコーティング層に関する。

従来電子複写機に用いる融着装置による画像定着方法は
紙又はフィルムに転写された未定着の熱可塑性樹脂粉末
（以下トナーと称する）で表現される画像に加熱又は加
圧、或は加熱と加圧を組合せて処理することによって紙
又はフィルムに定着。

させるものである。

加熱方法としては輻射熱による直接加熱法と定着ロール
の内面を加熱し、定着ロール基材（一般に熱伝導性のよ
い金属よりなる）の伝導熱によるものとがある。

加圧方法では単に物理的に圧着するのであるから密着性
は加熱方法より劣る。

一般に多く使用されている方法は加熱と加圧とを組合せ
て画像を定着させる方法であって、定着ロールの内面か
ら加熱する加熱ロールとゴム又はゴムで被覆した電子複
写機の圧接ロールとの間を転写された未定着画像を有す
る紙又はフィルムを通過させ、加熱ロールの熱で十分に
トナーを溶融させた状態で圧接ロールの圧力によって定
着する。

定着が終了した紙又はフィルムを加熱ロールから分離す
る。

分離には金属又は樹脂より成る分離爪で加熱ロールから
はがす方法と、空気を吹きつけてはがす方法とがあるが
分離爪を使用する電子複写機が多い。

また加熱ロールはトナーを完全に溶融するために加熱ロ
ールの表面の温度を管理する必要があり、そのために加
熱ロールの表面に温度検出器（サーミスター）を接触さ
せることが多い。

また複写終了後には加熱ロールの表面に残留するトナー
を除去するためにクリーニングフェルトやブレードが加
熱ロールの表面に接触する。

紙やフィルムは使用中は勿論加熱ロールの表面に接触す
る。

すなわちオフセットを発生せずにトナーを完全に溶融し
て紙又はフィルムにトナーを十分に固着定着させるため
には加熱ロールの表面は定着温度に耐え得る耐熱性とト
ナーの付着が起りにくく、また付着しても容易に除去し
得るための非粘着性（離型性とも言う）を持たねばなら
ない。

更に分離爪、サーミスター、クリーニングフェルトやブ
レード、加えて紙又はフィルムとの接触によって摩擦の
傷、磨耗を容易に発生せぬ耐磨耗性及び硬度を有し、圧
接ロールからの定着圧力に十分耐え得る機械的強度と耐
食性を持ち、加えて軽量でコンパクトであることが加熱
ロールに要求される。

こノ要求に対して従来はシリコーンゴム或いは四フッ化
エチレン樹脂（以下ＰＴＦＥと称する）が使用されて来
た。

本発明の出願人は上記四フッ化エチレン樹脂に関連して
実用新案登録願（出願番号５２−１６２３５３、出願公
開番号５４−８７８０４、考案の名称：事務用複写機ロ
ーラー）を出願している。

しかるにシリコーンゴムは継続使用時間、すなわち寿命
が短く、ＰＴＦＥは非粘着性はすぐれているので寿命は
シリコーンゴムより極めて長いが気孔や傷の発生があり
、機械的強度及び耐磨耗性が劣り、またトナーの離型剤
としてシリコーンオイルを使用すると耐油性も劣る欠点
がある。

一方近年は鮮明な画像の要求が大きくなり、従ってトナ
ーの粒径は在来使用のものに比べて極めて小さくなって
来た。

そこで非粘着性の高い加熱ロールのコーティング層が要
求されるとともに、トナーの粒径が小さい（１０μｍ以
下数μｍ）ためにコーティング層の表面の凹凸、傷、気
孔にトナー粒子が埋設して、オフセットを発生しやすく
なり、また加熱ロールの表面のクリーニングもより困難
になって来たので加熱ロールのコーティング層の平滑性
が非常に重要になって来た。

従来は加熱ロールの表面のコーティングは樹脂粉末を塗
布焼付したのみであるので加熱ロールの表面の荒さは粗
く、しかも粗さのばらつきが大きい。

加えて加熱ロールの基材へのコーティング層の密着性を
高めるために基材の表面をサンドブラストなどを使用し
て粗面化処理をしたときは加熱ロールの表面は更に粗く
なる。

この表面の粗い加熱ロールを使用すると圧接ロールから
の圧力は均一にかかりづらくなり、コーティング層の厚
みの局部的ばらつきにより表面温度に差が発生しやすく
、凹部拠トナーが埋設し、オフセットを発生する。

また不均一なコーティング層の磨耗も生じ、前記鮮明な
画像を得られない欠点があった。

本発明は以上記載した欠点を除きより鮮明な、よく固定
した画像を提供するものである。

すなわち、定着用加熱ロール１０表面２に耐熱性、耐磨
耗性、非粘着性、耐油性にすぐれ、更に加工性と機械的
強度にすぐれたパーフルオロアルコキシ樹脂（以下ＰＦ
Ａと称する）、或は前記特性を有するＰＦＡと非粘着性
ではＰＦＡにまさる特性を有するＰＴＦＥとの混合樹脂
をコーティングし、前記コーティング層３０表面４をそ
れぞれ抑圧ローラー５を使用してトナー粒径以下の表面
粗さまで平滑にしたＰＦＡのコーティング層から成る定
着用加熱ロール、或はＰＦＡとＰＴＦＥの混合樹脂のコ
ーティング層から成る定着用加熱ロールを提供するもの
である。

以下実施例に就いて説明する。

ＰＦＡは溶融するＰＴＦＥと称され、コーティング層作
成のときはプライマーなしでも十分強いコーティング層
が得られ、コーティング層の表面には塊及び傷の発生は
少な（、圧接しやすく、従って加圧と加工しやすい特性
を有する。

ＰＦＡはテトラフルオルエチレンＣＦ２−ＣＦ２トハー
フルオロアルキルパーフルオロビニールエーテルＣｎＦ
２ｎ＋１・０・ＣＦ＝ＣＦ２との共重合体より成り、ポ
リテトラフルオロエチレンの主鎖のところどころにパー
フルオロアルキル基−〇−Ｒｆが結合した構造式 で一般に表わされるパーフルオロアルコキシ樹脂 。

−である。

但しｎは個数。加熱ロール１は熱伝導性と機械的強度と
から主にアルミニウム、銅、銅合金、ステンレスが使用
されるがアルミニウム合金が軽量で、強度があり、加工
性もよいのでよく用いられる。

コーティングに際しては加熱ロールの表面を十分に洗浄
する。

洗浄には洗剤、酸、アルカリ、溶剤又はこれらの組合せ
の洗浄剤を用いて浸漬、シャワー、バブリング、超音波
洗浄、その他一般の洗浄を行なう。

その後、更に加熱ロールの表面２とコーティング層３と
の接着性を高めるためにプラスト処理、ホーニング処理
、サンドペーパー、スクラッチ処理、ワイヤーブラシス
クラッチ処理、ヘアーライン加工、金属又はセラミック
の溶射、アルマイト処理、ベーマイト処理、クラツクメ
ツキ処理、化学エツチング、化成皮膜処理を行なうがこ
れらの処理は加熱ロールの使用条件で決定する。

コーティング材料、すなわち塗料の調整はＰＦＡでは粉
末のままか或は界面活性剤を含んだ水又は有機溶剤中に
分散させ、ディスパージョンとして使用する。

塗布方法は粉末のときは粉末スプレー法、静電スプレー
法、流動浸漬法、静電流動浸漬法があるが静電スプレー
法が簡便である。

ディスパージョンのときは刷毛塗り、浸漬、エアースプ
レー、エアレススプレー、静電スプレー、ローラーコー
トがあるが静電スプレー又はエアースプレーが利用し易
い。

塗布した後、ディスパージョン塗布の場合には分散液を
６０°〜１００℃にて蒸発乾燥の後、樹脂の融点以上の
温度で焼付処理をする。

粉末塗布のものも同様な焼付処理を行なう。

この焼付処理のままではコーティング層の表面には種々
な凹凸が生じている。

この凹凸は前記の通り画像の鮮明度に大きな影響がある
。

このコーティング層４を平滑にするには従来バイト切削
、サンドペーパー研磨、パブ研磨が用いられているがバ
イト切削では送り目の発生、サンドペーパー研磨では砥
粒の侵入による深い傷の発生、パブ研磨では毛羽はとれ
るが平らにならぬ欠点があり、いづれも作業は必らずし
も簡単ではなかった。

本発明の抑圧ローラーによるときは密着加熱ロールの表
面に忠実にならい、しかも簡便で、短時間に均一な平滑
面を得る。

すなわち加圧装置６により抑圧ローラー５を加熱ロール
に圧着し、加熱ロールを一例として１０００ｒ、ｐ、ｍ
、の速さで回転させて、加熱ロールの軸に平行な案内７
上にて抑圧ローラー５を一例としてｌｉｉ／ｓの速さで
移動させる。

このとき加熱ロールは常温でも十分効果があるが、表面
状態が特に粗いとか、塊が見られるときには加熱した状
態で、加圧装置６によって抑圧ローラー５に適当な圧力
を加えると平滑化の効果は高い。

次にＰＦＡとＰＴＦＥとの混合樹脂によるコーティング
層に就いて説明する。

ＰＴＦＥは前記の通り非粘着性ではＰＦＡにまさる特性
を有するなどその他コーティング層形成樹脂としては多
くの利点を有するが、気孔や塊が発生しやすく、更に傷
が付きやすくまたＰＦＡに比べて機械的強度が劣る欠点
がある。

ＰＦＡと混合することによってＰＴＦＥの特徴がＰＦＡ
に加わり、ＰＴＦＥの欠点はＰＦＡと混合することによ
りＰＦＡの加圧性や加工性が加わり、更に抑圧ローラー
によって平滑なコーティング層を提供することが出来る
。

ＰＴＦＥはポリテトラフルオルエチレンでの構造式であ
られされる。

但しｎは個数。前記の塗料の調製にはＰＦＡの粉末と、
ＰＴＦＥの粉末又はディスパージョンを用意する。

ＰＦＡとＰＴＦＥの混合樹脂の塗料の混合にはいづれも
粉末のときには攪拌混合法、タンブラ混合法、シェーキ
ング混合法、ボールミル混合法のいづれかでトライブレ
ンドして混合粉末として使用し、ＰＴＦＥがディスパー
ジョンのときにはこれにＰＦＡの粉末を添加混合し、混
合ディスパージョンとして使用する。

加熱ロールの選択や、塗布方法、焼付処理、更に抑圧ロ
ーラーによる平滑化はＰＦＡの場合と同様に取扱う。

以上述べたようにＰＦＡ単独及びＰＦＡとＰＴＦＥとの
混合の樹脂で処理した加熱ロールのコーティング層の表
面４０表面粗さは最大粗さで１μｍ以下、すなわちＲｍ
ａｘ＝１μ以下となり、トナーの埋設によるオフセット
、特に使用初期に発生するオフセットも発生せず、更に
表面が平滑なため不均一な磨耗も発生せず、従って粒径
の小さなトナーの使用が可能となったので安定した鮮明
な画像が得られる。

次に本発明による平滑化をせぬ比較例４例と、本発明に
よる平滑化を加えた実施例２例について下記の測定を行
い、°オフセットの観察もした。

■、荒さ測定 株式会社小坂研究所製の万能表面形状測定機ＭＯＤＥＬ
、５Ｅ−３ＡにてＲｍ ａｘ （Ｊ Ｉ ５ＢＯ６１：
１９７６）表示を測定した。

２、磨耗深さ迎淀 オリンパス光学工業株式会社製のネオバクＢＨＡ３１２
ＮＥ型顕微鏡を用いて磨耗深さを測定し同時に前記の万
能表面形状測定機 ＭＯＤＥＬ 、５Ｅ−３Ａも使用した。

３、複写テスト方法 （１）表面温度 １８０℃〜２００℃ （２）分離爪荷重 １０瓦 （３）分離爪材質 ポリフェニレンサルマイト樹脂 （４）回転数 １０５ｒ、ｐｏｍ （５）完全ドライ方式 （６）１０万回コピー使用 比較例 １ 直径３９１１ＬＷＬ１長さ３３０ｍｍ、 Ａ−５０５６
ＴＤアルミニウム合金製加熱ロールをトリクロールエチ
レンにて浸漬洗浄後、８０＃酸化アルミニウム研削材に
て４ｋｇ／ｃａの圧力でプラスト処理し、はぼ球形で平
均粒径３５μｉｍの市販のＰＦＡを静電スプレーガンに
て５０に■の印加電圧で加熱ロールを回転しなから畝付
塗装後３５０℃の電気炉内にて３０分間焼付し、炉外で
放冷した。

コーディング層の厚さは３５μｍである。

１、荒さの測定 コーティング層の表面は平滑化処理をしないのでコーテ
ィングしたままの荒さは１５μｍ。

２、１０万回コピー使用後の磨耗深さは１０．４μｍＯ ３、トナーとの初期なじみが悪く、オフセット発生する
。

４、 ｌＯ万回コピー使用後の外見はトナーの埋設が多
く、全体的に不均一な磨耗が認められた。

比較例 ２ 比較例１と同じであるがプラスト処理を加えなかった。

コーティング層の厚さは３０μｍであ句１、荒さの測淀 コーティング層の表面は平滑化処理をしないので荒さは
１５μｍ。

２、１０万コピー使用後の磨耗深さは８．２μｍ。

３、トナーとの初期なじみが悪く、オフセット発生する
。

４、１０万コピー使用後の外観はトナーの埋設が認めら
れるが不均一な磨耗は認められるものの比較例１よりは
良い。

比較例 ３ 比較例１に加えて砥粒がカーボランダムのサンドペーパ
ーの４００＃、６００＃、８００＃をこの順に切削後、
布パフにて、研磨処理した。

■、荒さの測定 コーティング層の布パフ研磨前の荒さは１７μｍ、布パ
フ研磨後の荒さは５．２μｍ０２、１０万コピー使用後
の磨耗深さは２．３μｍ０３、初期なじみに少し問題が
あるがオフセットは発生せず。

Ｊ４．１０万コピー使用後の外観はトナーの埋設は認め
られず磨耗も均一である。

比較例 ４ 比較例１に加えてダイヤモンドバイトにて表面切削後、
布パフにて研磨処理した。

：１．荒さの測定 コーティング層の布パフ研磨前の荒さは１６μｍ１布パ
フ研磨後の荒さは４．３μｍ。

２、１０万コピー使用後の磨耗深さは２．４μｍ。

３、比較例３と同じでオフセット発生せず。

１４．１０万コピー使用後の外観も比較例３と同じ。

実施例 １ 比較例１に加えて加熱ロールを旋盤に挾み持ちして１０
００回／１ｒｕＩＬの害拾で回転し、巾１６ｍｍ。

直径２０顛の表面をハードクロムめっき処理した金属製
押圧ローラーをばねを介して４０ｋｇ／ｃｔｒｔの圧力
にて押圧しながら軸方向に１５ ｍｍ／ ｓの移動速度
にて移動させて平滑化をした。

１、荒さの測定 コーティング層の抑圧ローラーによる平滑化□ 処理前
の荒さは１７μｍ、平滑化処理後の荒さは０．４μｍ０ ２、１０万コピー使用後の磨耗深さは１．８μｍ。

３、初期なじみも良好でオフセットは発生せず。

４．１０万コピー使用後の外観はトナーの埋設は全く認
められず、磨耗も均一で、磨耗量も少ない。

実施例 ２ 平均粒径１０μｍのＰＴＦＥ粉末７０重量部と平均粒径
３５μｍのＰＦＡ粉末３０重量部とをタンブラ−混合し
て混合塗料を作成し、８０＃酸化アルミニウム研削材に
てプラスト処理した直径３９１１ＬＷＬ１長さ３３０１
！ＬＴＩＬのＡ−５０５６ＴＤアルミニウム合金製加熱
ロールに５５ＫＶＯ印加電圧にて静電吹付塗装を行い、
３５０℃の電？内で、３０分間焼付処理した後、炉外放
冷し、４０μｍのコーティング層を得た。

これを実施例１と同様な平滑化処理をした。

■、荒さの測定 コーティング層の押圧ローラーによる平滑化処理前の荒
さは１８μｍ、平滑化処理後の荒さは０．５μｍ。

２、１０万コピー使用後の磨耗深さは１．２μｍ０３、
初期なじみやオフセットは実施例と同じ。

４、１０万コピー使用後の外観はトナーの埋設は全く認
められず、均一な磨耗で、磨耗量は実施例１より少な（
、耐磨耗性が最もよい。

以上比較例４例と実施例２例にても明らかなように本発
明による抑圧ローラーによる平滑になるように加工され
たＰＦＡのコーティング層からなる定着用加熱ロール、
並びにＰＦＡとＰＴＦＥの混合樹脂のコーティング層か
らなる定着用加熱ロールはＰＦＡのすぐれた特性と加工
性に着目し、抑圧ローラーを使用することによりコーテ
ィング層の表面を平滑にして、鮮明な画像を得ることを
特徴とする発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は定着用加熱ロールの断面図、第２図は定着用加
熱ロールに対する押圧ローラーの使用状態を示す斜視図
、第３図はコーティング層の表面状態の拡大図である。 １・・・・・・定着用加熱ロール、３・・・・・・コー
ティング層、４・・・・・・コーティング層の表面、５
・・・・・・抑圧ローラー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電子複写機の融着装置において、コーティング層の
   表面が抑圧ローラーにより平滑になるように加工された
   パーフルオロアルコキシ樹脂のコーティング層から成る
   電子複写機の定着加熱ロール。 ２ パーフルオロアルコキシ樹脂がパーフルオロアルコ
   キシ樹脂と四フッ化エチレン樹脂との混合樹脂である特
   許請求の範囲第１項記載の電子複写機の定着用加熱ロー
   ル。