JPH0244070B2

JPH0244070B2 -

Info

Publication number: JPH0244070B2
Application number: JP57194218A
Authority: JP
Inventors: Sanji Inagaki
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1982-11-04
Filing date: 1982-11-04
Publication date: 1990-10-02
Also published as: US4596920A; US4550243A; JPS5983181A

Description

【発明の詳細な説明】

技術分野この発明は、主として電子複写機の熱ローラ定
着装置、具体的には、例えば第１図に示されてい
るように、導電性心材１上にプライマー層２が介
し離型性樹脂層３が形成された、ヒータ４内蔵の
加熱ローラ５と、導電性心材６上に絶縁層７が形
成され前記加熱ローラ５に圧接する圧接ローラ８
とを備え、帯電トナー像９を保持する複写紙Ｐを
そのトナー像保持面ｐが加熱ローラ５に面するよ
うに前記ローラ５，８間を通過させることにより
トナー像９を複写紙Ｐ上に定着させる熱ロール定
着装置に関する。図中１０はガイド板、１１は排
紙ローラ、１２は分離爪をそれぞれ示している。従来技術この種の熱ローラ定着装置は、ローラ表面の離
型性がよく、トナーの溶融粘着を充分防止できる
ので、シリコンオイル等のセフセツト防止液の塗
布が不要となり、用いても極く微量の液を塗布す
れば足りるから、複写紙の汚れがなく定着後の複
写紙の手ざわりがよい。しかし、加熱ローラ５表
面の離型性樹脂層３は、圧接ローラ８表面の絶縁
層７や複写紙Ｐによつて摩擦帯電を受け、トナー
像が静電吸着し、オフセツトが発生し易くなるう
え、摩擦帯電によるオフセツトはオフセツト防止
液を塗布しても防止できない。本出願人は、そのような摩擦帯電に起因したオ
フセツトを防止するために、加熱ローラ５のプラ
イマー層２を、カーボンブラツクを含有する弗素
樹脂で形成した熱ローラ定着装置を先に提供して
いる（特開昭57−150869号公報）。これによると、
従来装置における加熱ローラ５の摩擦帯電が、第
９図Ａの領域で示されるように通紙開始時負極性
でなされて約５分経過時に最大−600V強に対し、
約10分経過後で正極性に反転して後、最大＋
200V前後の電荷をもつてなされていたのが、負
極性の帯電をほとんどなくすることができた。し
たがつて、加熱ローラ５は正極性に保持され易
く、正帯電のトナーを用いる場合その加熱ローラ
５に対する静電吸着を抑止し、オフセツトを防止
し得る。しかし、加熱ローラ５の正極性の帯電はほとん
ど解消されないため、負極性のトナーを用いる場
合はオフセツトを防止することができず、使用ト
ナーの極性が限定されるし、帯電が他に影響する
こともある。目的この発明は、加熱ローラにおけるプライマー層
に導電性を持たせて離型性樹脂層表面に露出させ
ることにより、加熱ローラの負および正両極性で
の摩擦帯電を抑制し、前記従来の欠点を解消し得
る熱ローラ定着装置を提供することを目的とす
る。発明の概要この発明は、導電性心材上にプライマーを介し
て離型性樹脂を被覆したローラを備えた熱ローラ
定着装置において、プライマー層中に導電性物質
が添加されていること及びプライマー層の一部が
離型性樹脂層を貫通してローラ表面に露出されて
いることを特徴とする。加熱ローラおよび圧接ローラの導電性心材とし
ては、アルミニウム、アルミニウム合金、ステン
レス鋼等の鉄合金、その他の金属が使用される。加熱ローラの離型性樹脂層は、四弗化エチレン
−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体
（PFA樹脂）等、耐熱性に優れたものを使用する
のが好適である。加熱ローラのプライマー層は、鉄合金、アルミ
ニウム合金等の前記金属材料に対する接着性下塗
り剤として市販されている、弗素樹脂を主体とし
て溶液タイプのプライマーが用いられる。具体的
には、デユポン社製クツクウエア（Ａプライマ
ー）459−882、三井フロロケミカル製MP902BN
等が使用される。またこのプライマー中に添加さ
せる導電性物質としては、カーボンブラツクや金
属性粉末が用いられる。カーボンブラツクの場
合、フアーネスブラツク、チヤンネルブラツク、
サーマルブラツクのいずれでもよく、商品名で
は、ライオン油脂製ケツチエンブラツクEC、デ
グサ製スペシヤルブラツク４、三菱化成工業製カ
ーボンブラツクMA−100、同MA−８、電気化
学工業製アセチレンブラツク等、種々のものがあ
げられる。このカーボンブラツクは、プライマー
中に0.4重量％以上、好ましくは0.5重量％以上添
加されるが、これは５重量％を越えるとプライマ
ー塗料の粘度が高くなり塗装むらやスプレーノズ
ルの詰りが発生するため、均一な層厚のものが得
難く、製造が困難となるからである。また、カー
ボンブラツクの添加量を増すことは、離型性の低
下を招くので、その添加量は、摩擦帯電を抑制し
オフセツト性が低下しない範囲で少ない方が好ま
しい。なお、圧接ローラの絶縁層は、天然ゴム、合成
ゴム等通常採用されているゴム状弾性を示す絶縁
材料で形成される。加熱ローラのプライマー層および離型性樹脂層
が積層され、プライマー層の一部が離型性樹脂層
表面に露出する構成は、例えば、以下のようにし
て得られる。先ず、第２図に示されるように導電
性心材１の表面に導電性物質添加プライマー２ａ
を液体スプレーによつて塗布する。次に第３図に
示されるように前記塗布プライマー２ａの表面に
対し、PFA樹脂３ａの粉末を静電粉体塗装する。
さらに、第４図、第５図に示されるように、前記
同様プライマー２ａの塗布およびPFA樹脂３ａ
の塗装を順次繰返す。この後、加熱炉内での焼成
によつて、前記塗布プライマー２ａおよび塗装
PFA樹脂３ａを、第６図に示されるような積層
状態のプライマー層２および離型性樹脂層３とす
る。この際、離型性樹脂層３は、粉末のPFA樹脂
３ａがその粒子間に対するプライマー２ａの浸透
を伴いながら層状に焼成される結果、離型性樹脂
層３にプライマー層２からの部分的な浸透部２ｂ
が第６図のように形成され、埋め込み状態にある
離型性樹脂層３にあつては、それを挾んでいる両
プライマー層２からの浸透部２ｂが連続してい
る。また、表面に出ている離型性樹脂層３ではそ
の下層のプライマー層２からの浸透部２ｂのほと
んどが離型性樹脂層３の表面に達しない状態で形
成される。そこで、表出している離型性樹脂層３の表面を
研削して、第７図に示されるように下層のプライ
マー層２からの浸透部２ｂが表出離型性樹脂層３
の表面に露出するようにする。これにより、プライマー層２に導電性物質添加
プライマー２ａが用いられ、プライマー層２およ
び離型性樹脂層３が、離型性樹脂層３が表面にな
るよう順次積層され、表出離型性樹脂層３の表面
にプライマー層２の一部である浸透部２ｂが各部
に露出した第８図のような加熱ローラ５を得るこ
とができる。このような加熱ローラ５は、表面に
離型性樹脂層３が形成されていることによつて、
トナーの溶融粘着を防止することができるし、表
出離型性樹脂層３の表面各部が、導電性物質添加
プライマー２ａによるプライマー層２およびその
浸透部２ｂによつて、導電性心材１に電気的につ
ながれ、導電性心材１を介しアースされるため、
表出離型性樹脂層３と圧接ローラや複写紙との摩
擦による帯電を、その極性にかかわりなく大幅に
抑制することができ、正帯電トナーおよび負荷電
トナーのどちらかを用いて複写を行う場合でも、
定着初期から終始オフセツトのない複写が行え
る。実施例次にプライマー２ａ中の導電性添加物質をカー
ボンブラツクとし、固型分19重量％のプライマー
液100重量部に対する添加カーボン量と、プライ
マー層２および離型性樹脂層３の各層厚とを次表
の如く種々に組み合わせた場合の実施例１〜４

【表】について、１つの比較例と共に説明する。なお、
チエツク項目としては、定着温度がトナーの種類
に応じて選定される温度範囲140〜180℃中170℃
である場合における複写中の加熱ローラ帯電特性
を、振動型表面電位計により測定して、加熱ロー
ラ円周上の最高、最低電位をプロツトし（第９図
から第１３図）、比較例として挙げている前記従
来加熱ローラの第９図Ａで示される帯電特性上、
正帯電トナーが最もオフセツトし易い通紙後２〜
５分時点、および負帯電トナーが最もオフセツト
し易い通紙後60分時点における、重度オフセツ
ト、軽度オフセツト、非オフセツトの各温度域
を、約120℃〜約220℃の温度範囲で測定（第１４
図）した。比較例前記従来の加熱ローラであつて、導電性心材上
に、導電性物質添加のプライマー層を数μ、その
上にPFA樹脂層を30〜40μ形成した場合、第９図
Ａの帯電特性となり、通紙後５分位で最高−
650Vの負帯電、極性反転後は最高＋280Vの正帯
電を受ける。また通紙後２〜５分時点、および60
分時点での各温度域におけるオフセツト状況は、
第１４図に示されるように、どの時点の場合も全
温度範囲が斜線部で示される重度オフセツト温度
域となる。実施例１標準タイプであつて、第９図Ｂの帯電物性を示
し、最大帯電電位は、負荷性の場合−45V、正極
性の場合＋20Vにそれぞれ抑えられており、比較
例では非オフセツト温度域がなかつたのに対し、
第１４図空白部で示されているように、通紙後２
〜５分時点では、約130℃〜約220℃範囲が、また
60分時点では、約140℃〜約220℃範囲がそれぞれ
非オフセツト温度域となる。また、非オフセツト
温度域と重度オフセツト温度域との間には、横線
部で示される軽度オフセツト温度域が存在してい
る。さらに、本例加熱ローラに対する長期耐久性評
価として、12万枚の耐刷性を行つたが、オフセツ
ト防止性能に変化がないし、加熱ローラ表面のサ
ーミスタや分離爪との接触部における傷発生度合
は、比較例よりも良好であつた。このことは、加
熱ローラ表面にプライマー層からの前記浸透部が
露出していることによつて、加熱ローラ表面を形
成しているPFA樹脂層の強度が向上するものと
考えられる。実施例２カーボン添加量依存例を示すものである。一般
的傾向として、帯電防始はカーボン添加量によつ
て左右され、少なければ帯電防止効果が低い。多
過ぎると加熱ローラ表面の離型性が低下しそれに
よつてオフセツトが発生し易くなる。今、実施例
１におけるカーボン添加量を0.5〜2.0重量部の範
囲で変化させると、カーボン添加量が0.1、1.5、
2.0重量部である場合、その各帯電特性は、第１
０図にＣおよびＤで、第１１図にＥでそれぞれ示
されている通りである。カーボン添加量が1.0重
量部である実施例１の場合を含め、カーボン添加
量の増大に伴い、正、負両極性での帯電防止効果
が向上している。したがつて、カーボン添加量が
実施例１よりも少ない0.5重量部とした場合、最
大帯電電位が、負極性で−65V、正極性で＋47V
と、実施例１よりも若干帯電し易い傾向を示して
いるが、比較例の場合よりは格段に優れている。一方、各温度範囲でのオフセツト発生状況は、
第１４図に示されているように、カーボン添加量
が0.5、1.5、2.0重量部である各場合共、実施例１
の場合とほとんど違いのない広い非オフセツト温
度域を示している。実施例３第２層目のPFA樹脂層の厚みは、第１層目お
よび第２層目の各プライマー層からの前記浸透部
のつながりに影響し、結果的に加熱ローラの帯電
特性を左右する。このような第２層目のPFA樹
脂層層厚依存例を、第２層目PFA樹脂層層厚を
5μ、15μ、30μと変化させ、第３層目プライマー
層を5μに形成した後、そのプライマー層5μ分を
研削除去した状態で示している。 PFA樹脂層層厚が5μ、15μ、30μである場合の
各帯電特性は、第１１図Ｆ、第１２図Ｇ，Ｈでそ
れぞれ示されている通りであり、層厚の増大に伴
つて帯電防止効果が若干低下してはいるが、最も
厚い30μの場合でも、最大帯電電位は、負極性で
−12V、正極性で＋5V程度と可成り帯電し難く
なつている。このことは、第２層目PFA樹脂層
が、粉末樹脂状態からの焼成時、それを挾んでい
る第１層目導電性物質添加プライマーおよび第３
層目導電性物質添加プライマー双方の浸透を受
け、第２層目PFA樹脂層が少々厚くてもそれら
両浸透部がつながることによると思われる。一方、各温度範囲でのオフセツト発生状況は、
第１４図に示されているように、実施例１および
２の場合に比し、高温度範囲でのオフセツト防止
効果が若干劣つてはいるが、実際設定される定着
温度範囲ではオフセツトが起らず、問題はない。実施例４帯電防止に対する第４層目PFA樹脂層層厚の
依存例が示されている。第４層目PFA樹脂層層
厚が23μ、30μで、表面を5μ研削除去した場合の
帯電特性は、第１３図ＩおよびＪで示される通り
であり、第４層目PFA樹脂層層厚が15μである実
施例１の場合を含め、第４層目PFA樹脂層の層
圧が増大する程、負極性での帯電防止効果が低下
し、その低下度合は実施例３における第２層目
PFA樹脂層の層厚を増大する場合よりも影響が
大きい。このことは、第４層目PFA樹脂層に対
しては第３層目の導電性物質添加プライマーしか
浸透しないことによると思われる。各温度範囲での正帯電トナーオフセツト状況を
見ても、実施例１を含め、第４層目PFA樹脂層
の層厚が増大する程、重度オフセツト温度域およ
び軽度オフセツト温度域が拡がり、非オフセツト
温度域が小さくなる。この結果、正、負両極性帯電防止上、第４層目
PFA樹脂層の層厚依存度が大きく、第１層目プ
ライマー層が5μ、第２層目PFA樹脂層が15μ、第
３層目プライマー層が5μの標準構成にあつては、
第４層目PFA樹脂層の層厚を約15〜20μ以下にす
ればよいことがわかる。なお、以上は４層構造を主体に述べているが、
実施例３で示されるように、３層構造で第３層目
プライマー層を研削除去することでも、正、負両
極性での帯電抑制と、それによるとオフセツト防
止の目的は充分達成し得るし、分離爪やサーミス
タとの接触傷の深さと、離型性樹脂層の層厚およ
び強度（硬度）の向上との関係で、もともと第３
層目プライマー層を形成しない２層構造のもので
も使用して同様の効果が得られることを確認して
いる。効果この発明は、プライマー層中に導電性物質が添
加されていること及びプライマー層の一部が離型
性樹脂を貫通してローラ表面に露出されているこ
とを特徴とする熱ローラ定着装置であるから、加
熱ローラ表面の離型性がよく、トナーの溶融粘着
を充分防止できるし、加熱ローラの表出離型性樹
脂層の表面各部が、導電性物質添加プライマーに
よる導電性のプライマー層およびその離型性樹脂
層への浸透部によつて、導電性心材に電気的につ
ながれ該導電性心材を介したアース経路が形成さ
れるから、正、負両極性での帯電を大幅に抑制す
ることができ、正帯電トナーおよび負帯電トナー
のどちらを用いて複写を行う場合でも、定着初期
から終始オフセツトを防止することができる。また、表出離型性樹脂層表面はプライマー一部
が各部で露出していることによつて強度が向上さ
れ、分離爪やサーミスタの接触による傷も受け難
く耐久性にも優れるし、正、負各極性の帯電電位
も共に低く、他への影響も解消される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来からの一般的な熱ローラ定着装置
を示す側面図、第２図から第７図はこの発明にお
ける加熱ローラの表面処理手順例を示す一部の拡
大図、第８図は第７図に対応する加熱ローラの横
断面図、第９図から第１３図はそれぞれ加熱ロー
ラの比較例およびこの発明の各実施例における帯
電特性図、第１４図は加熱ローラの比較例および
この発明の各実施例における通紙後２〜５分時点
と60分時点でのオフセツト性を示す図である。｛１…導電性心材、２…プライマー層、３…離
型性樹脂層、４…ヒータ｝５…加熱ローラ、｛６
…導電性心材、７…絶縁層｝８…圧接ローラ、９
…帯電トナー像、２ａ…導電性物質添加プライマ
ー、２ｂ…浸透部、３ａ…PFA樹脂、Ｐ…複写
紙。

Claims

【特許請求の範囲】１導電性心材上にプライマーを介して離型性樹
脂を被覆したローラを備えた熱ローラ定着装置に
おいて、プライマー層中に導電性物質が添加されている
こと及びプライマー層の一部が離型性樹脂層を貫
通してローラ表面に露出されていることを特徴と
する熱ローラ定着装置。