JP2000338810A

JP2000338810A - 加熱定着ロール

Info

Publication number: JP2000338810A
Application number: JP15209699A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Katabami; 浩方波見
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-05-31
Filing date: 1999-05-31
Publication date: 2000-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】離型層表面の平滑性及び耐摩耗性を維持しつ
つ、円筒体芯金から離型層表面への電気伝導及び熱伝導
を良好とし、且つ、離型層の離型性を良好とした加熱定
着ロールを提供する。【解決手段】粗面化された円筒体芯金１の表面に、該
円筒体芯金１の表面の表面粗さＲｚに対して１／５〜１
／１０の厚みとしたフッ素樹脂を主成分とするプライマ
ー層２と、フッ素樹脂を主成分とする離型層３と、を順
次有する加熱定着ロール１０において、該離型層３がそ
の全重量に対して２〜４重量％の均一に分散された導電
性カーボンブラック４を有するものとし、そして、該離
型層の表面が平滑にされたものとする。前記円筒体芯金
１表面は、例えば、サンドブラストで表面粗さ４〜１５
μｍＲｚに粗されている。前記離型層３は、例えば、金
属コロの押しあてにより平滑にされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真複写機、
レーザプリンタ、ファクシミリ等の事務機器において用
いられる加熱定着ロールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真複写機、レーザプリン
タ、ファクシミリ等の事務機器においてては、加熱定着
ロール及び加圧ロールの２本のロールで転写紙を挟持搬
送しながら、転写紙上の未定着トナーを加熱溶融させて
転写紙に密着させることにより、転写紙上の未定着トナ
ーの定着が行われてきた。

【０００３】このような加熱定着ロールとしては、円筒
体芯金の表面に離型層を形成し、該円筒体芯金の略中芯
軸に沿ってハロゲンヒーター等のヒーターを設置したも
のが知られている。かかる加熱定着ロールにおいては、
ヒーターによる熱が円筒体芯金を介してロール表面の離
型層に伝熱されて、未定着トナーが転写紙に定着される
が、近年、事務機器の省エネ対策として、芯金の肉厚を
薄くすると共にハロゲンヒーター等のヒーターへの通電
時間を短くすることが試みられている。

【０００４】このような加熱定着ロールは、例えば、次
のような工程を順次経て製造されている。 (イ) アルミニウム合金、鉄系金属等の金属からなる円筒
体の表面に切削、研削加工を施して、円筒体の両端部の
外径を中央部より大きくしてなる鼓形状の円筒体芯金と
する。 (ロ) 円筒体芯金の表面をサンドブラスト、エッチング、
液体ホーニング等の手段により粗らす。このように円筒
体芯金の表面を粗らすのは、離型層に用いられるフッ素
樹脂が非接着性を有している反面、接着しにくいため
に、芯金表面にフッ素樹脂が入り込むようにアンカー効
果を持たせるためである。 (ハ) 表面を粗らした芯金の表面には、フッ素樹脂を主成
分とするプライマーを塗布し、これを自然乾燥又は１０
０〜１５０℃の雰囲気にて乾燥を行って、プライマー層
を形成する。 (ニ) プライマー層上にフッ素樹脂塗料を塗布する。フッ
素樹脂塗料には、パーフルオロアルコキシ樹脂（以下、
「ＰＦＡ」という。）、４フッ化エチレン樹脂（以下、
「ＰＴＦＥ」という。）等のフッ素樹脂が用いられる
が、ＰＦＡであれば、形態を粉体として塗装することが
できるので、ＰＦＡを回収して再利用することができ
る。このようにプライマー層上に塗布したフッ素樹脂塗
料をフッ素樹脂の融点以上の雰囲気に２０〜４０分間放
置し、焼成させてフッ素樹脂被膜よりなる離型層を形成
する。

【０００５】従来の加熱定着ロールにおいては、離型層
を形成するフッ素樹脂塗料にカーボン、グラファイト、
金属酸化物等の添加剤が添加されている。このような添
加剤がフッ素樹脂塗料に添加されると、加熱定着ロール
に接する転写紙を分離するために該加熱定着ロールに当
接する分離爪によって起こるフッ素樹脂被膜の摩耗やプ
ラス帯電トナーを用いた場合に発生するオフセットが防
止される。

【０００６】また、従来の加熱定着ロールにおいては、
プライマー層を形成するフッ素樹脂塗料に金属又は金属
酸化物ウィスカーを添加し、そして、離型層を形成する
フッ素樹脂塗料に導電性炭化珪素ウィスカーを添加する
ことにより、加熱定着ロールの熱伝導性を改良している
（特開平２−１１５８７８号公報）。

【０００７】さらに、従来の加熱定着ロールにおいて
は、焼成した加熱定着ロールの離型層の表面皮膜は、粗
れているので、転写紙に保持されたトナー粒子を良好に
定着できず、そのために、良質の画像を得ることができ
ない。そこで、このような加熱定着ロールの離型層の表
面を研磨して、その表面を出来るだけ平滑にすることが
行われている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来技術においては、
加熱定着ロールの離型層表面への熱伝導性を短くするた
めの手段として、プライマー層及び離型層のフッ素樹脂
に金属酸化物、炭化珪素等のセラミックスを添加する方
法が取られているが、フッ素樹脂にセラミックスを多量
に添加した場合、フッ素樹脂の溶融粘度が著しく上がる
ので、焼成後の離型層の表面粗さが粗くなる。そのため
に、離型層の表面を研磨加工によって必要以上に削り込
まなければならないという問題がある。

【０００９】また、近年、電子写真複写機、レーザプリ
ンタ、ファクシミリ等の事務機器においては、高画質化
が進み、微細トナーが用いられるようになってきたが、
従来技術に示したように、離型層の表面を研磨すると、
研磨目の溝内に微細トナーが入り込み、転写紙より発生
する紙粉介在することによって、トナーが離型層の表面
に固着する現象が発生する。そこで、離型層の表面をク
リーニングしたり、また、離型層の表面にシリコンオイ
ルを塗布したりして、転写紙の離型がスムースに行われ
るようにしている。しかしながら、クリーニング部材に
加熱定着ロールから拭き取ったトナーが溜まり、このト
ナーが加熱定着ロールに再移転してオフセットを発生さ
せるため、加熱定着ロールの離型層に研磨加工を行った
後、離型層の表面を再溶融させて研磨目を除去している
が、離型層の表面を再溶融させると、離型層を構成する
フッ素樹脂被膜の耐摩耗性が低下したり、また、芯金と
の密着性が低下するという問題がある。

【００１０】本発明は、かかる問題を解決することを目
的としている。即ち、本発明は、離型層表面の平滑性及
び耐摩耗性を維持しつつ、円筒体芯金から離型層表面へ
の電気伝導及び熱伝導を良好とし、且つ、離型層の離型
性を良好とした加熱定着ロールを提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】即ち、請求項１に記載さ
れた発明は、上記目的を達成するために、粗面化された
円筒体芯金表面に、該円筒体芯金表面の表面粗さＲｚに
対して１／５〜１／１０の厚みとしたフッ素樹脂を主成
分とするプライマー層と、フッ素樹脂を主成分とする離
型層と、を順次有する加熱定着ロールであって、該離型
層がその全重量に対して２〜４重量％の均一に分散され
た導電性カーボンブラックを有し、そして、該離型層の
表面が平滑にされていることを特徴とする加熱定着ロー
ルである。

【００１２】請求項２に記載された発明は、請求項１に
記載された発明において、円筒体芯金表面がサンドブラ
ストにて表面粗さ４〜１５μｍＲｚに粗らされているこ
とを特徴とするものである。

【００１３】請求項３に記載された発明は、請求項１又
は２に記載された発明において、離型層の表面が金属コ
ロの押しあてにより平滑にされていることを特徴とする
ものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態を
示す加熱定着ロールの要部拡大断面図である。

【００１５】本発明の加熱定着ロール１０は、粗面化さ
れた円筒体芯金１の表面に、該円筒体芯金１の表面の表
面粗さＲｚ（１０点平均粗さ）に対して１／５〜１／１
０の厚みとしたフッ素樹脂を主成分とするプライマー層
２と、フッ素樹脂を主成分とする離型層３と、を順次有
しており、しかも、該離型層３は、その全重量に対して
２〜４重量％の均一に分散された導電性カーボンブラッ
ク４を有し、そして、該離型層３の表面は、平滑にされ
ている。

【００１６】前記円筒体芯金１の表面は、好ましくは、
サンドブラストにて表面粗さ４〜１５μｍＲｚに粗らさ
れている。そして、前記離型層３の表面は、好ましく
は、金属コロの押しあてにより平滑にされている。

【００１７】本発明においては、円筒体芯金１は、アル
ミニウム合金、鉄系金属等の金属で構成され、好ましく
は、該円筒体芯金１の表面に切削、研削加工を施して、
円筒体芯金１の両端部の外径を中央部より大きくしてな
る鼓形状とされる。

【００１８】円筒体芯金１の表面は、サンドブラスト、
エッチング、液体ホーニング等の手段により粗面化され
ている。図１において、１ａは山部であり、そして、１
ｂは谷部である。プライマー層２及び離型層３に用いら
れるフッ素樹脂としては、例えば、ＰＦＡ及びＰＴＦＥ
が用いられる。

【００１９】プライマー層２は、例えば、フッ素樹脂を
主成分とするプライマーをスプレー塗装することにより
形成され、その際、円筒体芯金１の表面の表面粗さＲｚ
（１０点平均粗さ）に対して１／５〜１／１０の厚みと
なるように塗装される。このように、円筒体芯金１の表
面の表面粗さＲｚ（１０点平均粗さ）に対して１／５〜
１／１０の厚みとなるように塗装されると、円筒体芯金
１の表面の山部１ａがプライマー層２から露出した構造
となる。かかるプライマー層２上に導電性カーボンブラ
ック４が分散された導電性の離型層３を形成すると、山
部１ａは、離型層３に食い込むようにして、円筒体芯金
１から離型層３表面への電気伝導及び熱伝導を良好に
し、そのために、円筒体芯金１における山部１ａは、円
筒体芯金１のアース効果を奏すると共に熱放出効果を奏
するものとなる。

【００２０】プライマー層２は、サンドブラスト等によ
り粗らした円筒体芯金１の表面の谷部１ｂ入り込んで、
離型層３との接着を保持する。フッ素樹脂の中でもＰＴ
ＦＥは、溶融粘度が高いので、ＰＴＦＥを溶融し冷却し
て皮膜にさせても、ＰＴＦＥ粒子が流動して皮膜になり
にくく、そのために、離型層３にＰＴＦＥを用いる場合
には、バインダーを用いなければならず、プライマー層
２が必要となる。離型層３にＰＦＡを用いる場合には、
ＰＦＡは、熱流動性を有しているので、プライマー層２
及び芯金１の形状に倣って皮膜を形成できる。

【００２１】離型層３を構成するフッ素樹脂中には、好
ましくは、該フッ素樹脂の全重量に対して、２〜４重量
％の均一に分散された導電性カーボンブラック４が添加
されている。このように離型層３を構成するフッ素樹脂
中に導電性カーボンブラック４が添加されていると、離
型層３の電気抵抗が下がると共に離型層３の耐摩耗性が
向上する。このような導電性カーボンブラック４が添加
された離型層を金属コロで押すと、その表面が平滑にな
り、離型性が向上する。そして、導電性カーボンブラッ
ク４の添加量が２重量％未満では、離型層３の電気抵抗
が高くなり、また、その添加量が４重量％を越えると、
フッ素樹脂皮膜の溶融粘度が上昇するので、表面粗らさ
が大きくなり、金属コロで押しても、平滑な表面になら
なくなる。

【００２２】

【実施例】（実施例１）アルミニウムパイプの両端部の
外径を中央部より大きくして鼓形状とした円筒体芯金の
表面をサンドブラストにより８μｍＲｚに粗らした。こ
の８μｍＲｚに粗らした円筒体芯金の表面にフッ素樹脂
（ＭＰ９０２ＢＮ、三井・デュポン社製）をサンドブラ
スト面が露出するように１μｍの厚みにスプレー塗装に
て塗布して、プライマー層を形成した。このプライマー
層上に、導電性カーボンブラック（ケッチェンブラッ
ク、ライオンアクド社製）３重量％を添加したフッ素樹
脂：ＰＦＡ（ＭＰ１０２、三井・デュポン社製）を、塗
布し、焼成して、厚さ１５μｍの離型層を形成した。そ
して、芯金の両端を保持し、回転させながら、離型層の
表面に金属コロ（ＳＵＳ３０４、直径４０ｍｍ）を押し
圧０．３Ｍｐａにて押し当てて離型層の表面を平滑仕上
げし、加熱定着ロールとした。このようにして得られた
加熱定着ロールの膜厚、表面粗さ、皮膜電気特性及び鉛
筆硬度を測定し、そして、この加熱定着ロールを複写機
（Spirio3200、リコー社製）に搭載し、連続コピー時で
の加熱定着ロールの表面温度、間欠コピーでのトナー固
着、オフセット画像の発生有無及び耐久枚数を測定し
た。測定結果は、次の表１に示される。

【００２３】

【表１】

【００２４】（比較例１）実施例１と同様の円筒体芯金
の表面をサンドブラストにより実施例１と同様に８μｍ
Ｒｚに粗らした。この８μｍＲｚに粗らした円筒体芯金
の表面にフッ素樹脂（ＭＰ９０２ＢＮ、三井・デュポン
社製）をサンドブラスト面の山部が露出するように５μ
ｍの厚みにスプレー塗装にて塗布して、プライマー層を
形成した。このプライマー層上に、炭化珪素ウィスカ３
重量％を添加したフッ素樹脂：ＰＦＡ（ＭＰ１０２、三
井・デュポン社製）を、塗布し、焼成して、厚さ１５μ
ｍの離型層を形成した。そして、この離型層の表面をサ
ンドブラストで研磨して平滑仕上げし、加熱定着ロール
とした。このようにして得られた加熱定着ロールの膜
厚、表面粗さ、皮膜電気特性及び鉛筆硬度を測定し、そ
して、この加熱定着ロールを複写機（Spirio3200、リコ
ー社製）に搭載し、連続コピー時での加熱定着ロールの
表面温度、間欠コピーでのトナー固着、オフセット画像
の発生有無及び耐久枚数を測定した。測定結果は、次の
表２に示される。

【００２５】

【表２】

【００２６】表１及び表２からわかるように、実施例１
及び比較例１では、各特性共に実施例１の方が良好であ
り、複写機での連続コピー時の温度低下も実施例の方が
少なく、ハロゲンヒーターからの熱伝導が良好であるこ
とがわかる。

【００２７】以上、本発明の利点を利点を挙げると次の
とおりとなる。（イ）本発明によれば、粗面化された円筒体芯金の表面
に、該円筒体芯金の表面の表面粗さＲｚに対して１／５
〜１／１０の厚みとしたフッ素樹脂を主成分とするプラ
イマー層と、フッ素樹脂を主成分とする離型層と、を順
次有しているので、円筒体芯金の表面の山部がプライマ
ー層から露出した構造となる。そのために、該山部は、
プライマー層上に有する導電性カーボンブラックが分散
された導電性の離型層に食い込んで、円筒体芯金から離
型層表面への電気伝導及び熱伝導を良好とし、円筒体芯
金のアース効果を奏すると共に熱放出効果を奏するもの
となる。

【００２８】（ロ）本発明によれば、離型層を構成する
フッ素樹脂中に、該フッ素樹脂の全重量に対して、２〜
４重量％の均一に分散された導電性カーボンブラックが
添加されているので、離型層の電気抵抗が下がると共に
離型層の耐摩耗性が向上する。

【００２９】（ハ）導電性カーボンブラックが添加され
た離型層を、例えば、金属コロで押すと、その表面が平
滑になり、離型層の離型性が向上する。

【００３０】

【発明の効果】本発明の加熱定着ロールによれば、離型
層表面の平滑性及び耐摩耗性を維持しつつ、円筒体芯金
から離型層表面への電気伝導及び熱伝導を良好とし、且
つ、離型層の離型性を良好とした加熱定着ロールを提供
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す加熱定着ロールの
要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１円筒体芯金１ａ山部１ｂ谷部２プライマー層３離型層４導電性カーボンブラック１０加熱定着ロール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粗面化された円筒体芯金表面に、該円筒
体芯金表面の表面粗さＲｚに対して１／５〜１／１０の
厚みとしたフッ素樹脂を主成分とするプライマー層と、
フッ素樹脂を主成分とする離型層と、を順次有する加熱
定着ロールであって、該離型層がその全重量に対して２
〜４重量％の均一に分散された導電性カーボンブラック
を有し、そして、該離型層の表面が平滑にされているこ
とを特徴とする加熱定着ロール。
【請求項２】円筒体芯金表面がサンドブラストにて表
面粗さ４〜１５μｍＲｚに粗らされていることを特徴と
する請求項１記載の加熱定着ロール。
【請求項３】離型層の表面が金属コロの押しあてによ
り平滑にされていることを特徴とする請求項１又は２記
載の加熱定着ロール。