JPS60122976A - 加熱定着ロ−ラ - 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、表面にオフセット防止層？有する、電子写真
複写機の加熱圧力定着装置の加熱定着ローラに関する。

従来技術 電子写真複写機等の加熱圧力定着装置に用いら几る加熱
定着ローラは複写紙上のトナー像を加熱溶融させ、圧力
により複写紙上に融着させて定着させる機能分有するも
のである。このような加熱定着ローラにおいては、溶融
したトナーが定着ローラ表面に付着残留してオフセット
現象が生じるのを防止するため、従来ローラ表面は各種
の離型性材料で被覆さｎ、ている。

含フツ素樹脂は各種材料の中で最も表面エネルギーが低
い部類に属し、非粘着性にすぐれているため上記離型材
料として極めて有用なものである。

定着ローラ表面に被覆さ几る離型性材料としては、上記
非粘着性の他に下記のような特性が要求さ几る。

１、　ローラ表面にピンホールやクラックのない平滑な
被覆の形成が可能であること。

２、定着ローラ表面から紙ｔＵがすためのス）　ＩＪツ
バ−フィンガー、ローラ表面を清浄にするだめのブレー
ドやウィック、あるいは圧接ロール等の接触により容易
に摩滅しないこと。

３、　熱伝導性が良く、加熱源から供給さｎる熱分トナ
ーへと有効に伝達できること。

４４トナーの融解に必要な２００℃前後の加熱によって
劣化しないこと。

５、圧接ロールによって加えられる繰り返し荷重に耐え
る機械的強度を有すること。

などである。

含フツ素樹脂による定着加熱ロールの被覆方法としては
、含フツ素樹脂塗料を焼き付ける方法や含フツ素樹脂の
熱収縮チューブを利用する方法が知られているが、後者
の方法では被覆層にねじれやしわが生じたり、薄いチュ
ーブの場合には破れが生じやすいという欠点がある。前
者の含フツ素樹脂塗料としては、ポリテトラフルオロエ
チレン（ＰＴＦＥ　）　、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体（ＦＥＰ　）あるいは
ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ　）のデ
ィスパー　ジョン塗料、ＦＥＰや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ＴＬ　合（
ＰＦＡ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体
（ＥＴＦＥ）あるいはＦＤＰ等の粉体塗料が知らｎてい
る。この内ＰＴＦＥのディスパージョン塗料の焼きつけ
によって得らｎ、る被覆は連続使用温度が２６０℃と最
も耐熱性にすぐれているが、灰石耐摩耗性や機械的強度
が低く、又溶融粘度が極めて高いため平滑な被覆が得難
く、ピンホールが生じ易い欠点がある。

ＦＥＰ塗料はＰＴＦＥに比べ被膜形成性にすぐれ、欠陥
のない被覆を得易いが、連続使用温度が２００℃近辺で
あり、耐熱性が十分とは言えない。こｎに対し、ＰＦＡ
の粉体塗料は被膜形成性にすぐれている上、ｐＴＦＫと
同等の耐熱性を有し、機械的強度もすぐｎ、−ている。

従って上記含フツ素樹脂塗料の内、ＰＦＡの粉体塗料が
定着加熱ロールの離型性被覆材料として最もすぐ几てい
ると言えるが、耐摩耗性や熱伝導性の点において、十分
に満足なものとは言えない。

加熱定着ローラのオフセット防止層の材料としてのＰＦ
Ａ樹脂層の耐摩耗性向上等の目的で、ＰＦＡ樹脂に充て
ん材を添加又は分散させることは、特開昭５４−１０９
８４５号公報や特開昭５８−１６２７３号公報等に開示
されている。このための充てん材としては、たとえば、
ガラス粉末、カーボンランダム、ケイ酸ジルコニウム、
窒化ケイ素、窒化アルミニウム、雲母等のケイ素化合物
炭化ケイ素、炭化チタン、炭化タングステン、鉄、アル
ミニウム、銅、ニッケル、チタン等の金属及び合金、酸
化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどの金属酸化物等
が使用可能であるが、硬度が高く、耐摩耗性に優れてい
る点で炭化ケイ素（シリコンカーバイト〕が有利に用い
られる。

ＰＦＡ樹月督は、静電粉体塗装用の粉体塗料の形で市販
さ几ているので、従来塗膜に充てん材を分散させる場合
は、第１図に示す如く、攪拌翼１ｆｔ：備えた攪拌槽２
中にＰＦＡ樹脂粉体３と充てん材粉体４とを入れて、乾
燥状態で攪拌（トライブレンド）し、ローラ表面に静電
粉体塗装し、焼付けて融着させ被覆していた。

しかし、上記の如くトライブレンドしたものは、第２図
に断面を模式的に示す如く、充てん材４は単にＰＦＡ樹
脂の粉体粒子３０表面に付着又はＰＦＡ樹脂粒子の間に
介在しているに過ぎず、静電粉体塗装工程で、ＰＦＡ樹
脂粒子よりの充填材粉末の分離が避けられなかった。従
って、充てん材粉末の塗着率が樹脂粉体の塗着率より低
くなる上、回収粉体をそのま＼再使用することが出来ず
、炭化ケイ素含有量の調整を余儀なくされていた。

第３図は、従来のＰＦＡ樹脂に充てん材を分散した層を
形成する場合の塗装及び回収粉体の調整の工程を示すフ
ローチャートの一例である。ＰＦＡと充てん材（図には
炭化ケイ素（ｓｉｃ　）で代表している）は攪拌槽で混
合され、供給機で静電粉体塗装ガンに供給され、定着ロ
ーラに付着され、焼付けら几てオフセット防止層が形成
さルる。ガンより発射され、ローラに付着せずサイクロ
ンで回収さｆ′Ｌｆｃ粉体は、ふるいを通し、充てん材
を混合さ几計測、調整が行なわれた後、再度供給機に供
給される。

従来の方法の場合、充てん材である炭化ケイ素は、単に
ＰＦＡ樹脂粒子の回りに付着しているだけであるため、
静電粉体塗装の過程で湿度の影響を受け易く、ローラに
被覆させたとき、炭化ケイ素含有量にバラツキが生ずる
。又、炭化ケイ素が吸湿し、粉体塗料としての流動性を
悪くするため、塗装ガンへの粉体供給量をもバラつがせ
る。又、炭化ケイ素が粉体塗装機器の塗料に接する部分
を著しく摩耗させる等の問題点があった。

目　的 本発明は、充てん材温合金フッ素樹脂で形成さｆ′した
オフセット防止層を表面に有する加熱定着ローラの、上
記従来のオフセット防止層形成方法の上述の問題点？解
決した、耐摩耗性及び熱伝導性の優れた充てん材が均一
に分散された含フツ素樹脂被覆オフセット防止層を有す
る加熱定着ローラ会提供することを目的とする。

構　成 以下、本発明を、実施例と挙げて詳細に説明する０ 本発明の加熱定着ローラは、ローラの表面の表面のオフ
セット防止層を、含フツ素樹脂粉末の粒子内あるいは粒
子内外に充てん材粉末を均一に分散させた粒子を粉体塗
装によりローラ表面に付着させ、加熱融着させて、充て
ん材を含フツ素樹脂層に分散させることにより形成され
た仁とを特徴とする。

本発明で使用さｎる含フツ素樹脂は、テトラフルオロエ
チレンと、次式で示されるパーフルオロアルキルビニル
エーテルとの共重合体（ＰＦＡ　）が最も適している。

Ｆ　（ＣＦ２　）ｎ　ＯＣＦ　＝ＣＦ２　（ｒＩは１〜
８）又、本発明で使用される充てん材としては、炭化ケ
イ素（シリコンカーバイト）の平均粒径０、ｌ〜ｌμの
ものが好ましい。充てん材としては、この他、前述の各
種の無機粉末を使用することが可能であるが、硬度及び
耐摩耗性の点で炭化ケイ素が最も優れている。充てん材
は、平均粒径が１μを超えるものも使用できないことは
ないが、樹脂粒子外に存在する場合、塗装工程において
分離し易い他、被覆面の平滑度が低下し、非粘着性に悪
影響を及ばずため好ましくない。平均粒径が０．１μ未
満の場合は、耐摩耗性や熱伝導性の向上が十分でなく、
又溶融樹脂の見掛粘度が増大して、平滑な被覆が得難く
なる。充填材粉末の添加割合は樹脂粉末と充填材粉末と
の合計量を基準にして１〜２０重量％であることが好ま
しく、２０゛重量％を越える場合は、焼き付けの際、樹
脂粒子相互の融着に悪影響を及はし、欠陥のない平滑な
被覆が得難く、被覆表面の非粘着性も低下する０１重量
％未満の場合は耐摩耗性や熱伝導性の向上が十分でない
０ 本発明で使用さ几る粉体塗料においては＼上記充填材粉
末の粒子がＰＦＡ樹脂粉末の粒子内あるいは粒子内及び
その外に均一に分布していることが必要である。ここで
いう粒子内とは充填材粉末の粒子が樹脂粒子の表面層に
固着さ！１．ソいる場合も包含する。

本発明において上記ＰＦＡ樹脂粉末は平均粒径５〜７５
μ、空隙率７４チ以下、全表面積１０　ｍ’／−以下の
粉末であることが適当である。

こ＼でいう空隙率とは、粒体層中の空間の体積の割合を
示すものであって、下記の式によってめることかで”き
る。

空隙率＝１−（粉末の見掛比重／粉末を構成する物質の
真比重〕又、全表面積とは、粉末を構成する物質の単位
容積当りの該粉末の全表面積を表わすものであって、下
記の式によってめることができる。全表面積の単位はｒ
ｒ？　／　ｃｌで表わされる。

全表面積＝（粉末ｉｆ？当りの全表面積）×（粉末を構
成する物質の真比重） 上記粉末１２当りの全表面積は、ＢＩＴの窒表吸着法に
よって測定される。

ＰＦＡ樹脂等の含フツ素樹脂粉末の平均粒径が７５μを
越える場合は被覆にピンホールが生じ易く、平均粒径５
μ未満の場合は被覆にクラックが生じ易くなる。なお、
薄膜コーティング用としては３０μ以下であることが望
ましい。空隙率が７４チヲ越える場合は被覆にマダラ模
様やクラックが発生し易くなるー。特に好ましい空隙率
は３５〜６０ｑ６である。

又全表面積がｌｏ　ｎ？　／　ｃｒ／ｌ　１に越える場
合は吹きつけ等による塗着工程において樹脂粉末の粒子
が破損して微粉末が生じ易く被覆の形成に悪影響を及ぼ
すため好ましくない。

樹脂粉末の形状としては球状又は球状に近い形すぐれて
いるので、球径度は１．２以下であることが望ましい。

なお、球形度とは、次式に従って計算したものである。

球形度＝−Σ（−） ｉ たヌしｉ　＝　１　、２．・・・、ｎ（各粒子に付した
一貫番号） ａ、；各粒子の最長径 ｂ；各粒子の最短径 本発明で使用される上記の如き充填材入りＰＦＡ粉体塗
料は例えば充填材とＰＦＡ樹脂との混合水性分散液又は
該水性分散液を共凝集することによって得られた凝集粉
末をＰＦＡ樹脂の融点（約３００〜３１０℃）以上の温
度雰囲気を有する焼成室内に噴霧することによって得る
ことができる。

このようにして得らｎたＰＦＡ樹脂粉体の断面を概念的
に第４図に示す。第２図に示した従来の塗装法に用いら
れていた粉体構造と比較して、炭化ケイ素等の充てん材
４がＰＦＡ樹脂粉体３の内部又は内部及外面に分散して
いるのが特徴である。

上記粉体塗料で被覆されるローラの材質としてはアルミ
ニウム、ステンレス、銅等熱伝導性の高い金属が好まし
い。

ローラ表面への粉末の塗着方法としては、一般に含フツ
素樹脂の粉体塗装において利用されている各種の方法が
利用でき、例えば静電吹付法、吹付法、振りかけ法、こ
ろがし法、流動浸漬法、静電流動浸漬法等が利用できる
他、該粉体塗料を有機液体に分散させた状態で利用する
こともできる。

この内、静電吹付法が最も好ましい。

第５図に、その工程のフローチャートラ示す。

ローラ表面と被覆との接着強度を高めるため、予めロー
ラ表面に含フツ素樹脂の被覆において通常利用さｎるプ
ラスト処理、エッチ／夛処理、プライマー処理等の表面
処理を施しておくのがよい。

粉末の塗着後Ｕ　３００−４５０　℃程度に加熱して焼
き付けが行われる。焼き付は雰囲気としては空気中又は
不活性ガス雰囲気中が利用できる。

上記構成のＰＦＡ樹脂粉体を使用して加熱定着ローラの
オフセット防止層を形成する場合の、塗装及びローラに
付着しなかった粉体の回収、再供給の工程のフローチャ
ートを第６図に示す。回収さ几た粉体は、充てん材との
混合、計測、調整の必要なく、そのま＼供給機に再供給
することができ、粉体の流れを連続化することができる
特長が得られる。

実施例 充てん材として、平均粒径０．７５μの炭化ケイ素（昭
和電工（株）製ウルトラファインＡ−２）を、ＰＦＡ樹
脂粉末中１ｃＩＯ重量係包含させた粉体を用いて、アル
ミニウムのローラコア上に、電圧−４５ＫＶ。

吐出量５０ｔ／分で静電吹付塗装を行なった後、３９０
℃で３０分間加熱して、約２０μのオフセット防止層企
形成した。

上記静電吹付は塗装工程において、ローラに付着させた
粉体の炭化ケイ素含有量は、新粉体と変化がないため、
常に同じ品質のオフセット防止層が得ら几た。

又、回収されて来た粉体の炭化ケイ素含有量も新粉体と
変りなく、そのま＼粉体供給装置へと連続的に送り込む
ことが可能であった。

粉体のガンへの供給量のバラツキも吸湿がないため、レ
ンジで５％の範囲に押えられた。

このようにして形成された定着ローラでトナー像を定着
したところ、オフセットは全く発生しなかった。

又、耐摩耗性の評価として、以下に示す条件で、回転す
る加熱定着ローラに分離爪を接触させ、その摩耗深さを
測定したところ２μ以下であった０ロ一ラ回転表面速度
　６０（７）／！８：ローラ表面温度　１９０〜１９５
℃ 分離爪材質　ポリアミドイミド 分離爪先端圧力　３０　ｆ 効　、果 以上の如く、本発明に工れば、静電吹付は塗装工程中に
含フツ素樹脂粉体と充てん材との分離が生じないため、
充てん材含有量の変化がなく、常に同じ品質のオフセッ
ト防止層を持った加熱定着ローラが得ら几、又回収粉体
をそのま＼塗装供給装置に供給でき連続ラインの形成が
可能になる。

又、湿度の影響を受けないため、粉体供給量が安定し、
均一な膜厚のオフセット防止層が得られる０又、充てん
材による粉体塗装機器の摩耗が避けられる等種々の効果
が得ら几る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の加熱定着ローラのオフセット防止層形成
のため攪拌槽の断面図、第２図は従来の含フツ素樹脂粉
体と充てん材の混合状態を模式的に示す断面図、第３図
は従来のオフセット防止層の塗装及び回収工程？示すフ
ローチャート、第４図は本発明のＰＦＡ樹脂粉体に充て
ん材が包含された状態を模式的に示す断面図、第５図は
本発明によるオフセット防止層形成工程と示すフローチ
ャート、第６図は本発明による塗装及び回収工程き示す
フローチャートの一例である。 ３・・・ＰＦＡ樹脂粉体（含フツ素樹脂粉体）第１図 第３図 第４図 第５囚 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （リ　表面にオフセット防止層を有する、電子写真複写
   機の加熱圧力定着装置の加熱定着ローラにおいて、上記
   オフセット防止層が含フツ素樹脂粉末の粒子内あるいは
   粒子内外に、耐摩耗性及び熱伝導性の優ｎた充填材粉末
   を分散したものを粉体塗装し融着して形成されたことｌ
   ｔ特徴とする加熱定着ローラ。 （２）上記のフッ素樹脂が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であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の加熱定着ロ
   ーラ。 （３）前記の充填材が炭化ケイ素であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の加熱定着ロ
   ーラ〇 （４）前記の炭化ケイ素がフッ素樹脂Ｋｌ乃至２０重量
   ％含まれることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記
   載の加熱定着ローラ。 （５）　前記の′炭化ケイ素の平均粒径が０．ｉ〜１μ
   であることを特徴とする特許請求の範囲第３項又は第４
   項に記載の加熱定着ローラ〇 （６）　前記の充填材を分散した含フツ素樹脂粉末の平
   均粒径が５〜７５μであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項乃至第５項に記載の加熱定着ローラ。 （７）　前記の充填材を分散した含フツ素樹脂粉末の球
   形度が１．２以下であることと特徴とする特許請求の範
   囲第１項乃至第６項に記載の加熱定着ローラ。