(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を加熱溶融させて転写材に定着させる定着装置において、
トナー像と接する定着部材表面材質が少なくともフッ素樹脂に定着装置の最高使用温度以上の融点を有するイオン導電性有機リン塩の電気抵抗値制御材料を含み、
前記電気抵抗値制御材料が、局在化することなく前記定着部材表面材質全体に均一に拡散しており、これにより前記定着部材の表面電気抵抗が、１×１０6Ω／□〜１×１０14Ω／□の範囲であることを特徴とする電子写真装置。
【請求項２】
定着装置が、シームレスフィルムとヒーターからなる加熱装置と、弾性を有する加圧ローラによって構成され、前記シームレスフィルムの表面が少なくともフッ素樹脂と定着装置の最高使用温度以上の融点を有するイオン導電性の電気抵抗値制御材料を含む請求項１に記載の電子写真装置。
【請求項３】
定着装置が熱ローラ定着器であり、前記熱ローラの表面が少なくともフッ素樹脂と定着装置の最高使用温度以上の融点を有するイオン導電性の電気抵抗値制御材料を含む請求項１に記載の電子写真装置。
【請求項４】
イオン導電性の電気抵抗値制御材料が、フッ素樹脂に対して０．１〜４０重量％分散している状態で存在している請求項１に記載の電子写真装置。
【請求項５】
フッ素樹脂が、ポリイミドシームレス基材フィルムの表層に焼き付けられてフィルム状に形成されている請求項１に記載の電子写真装置。
【請求項６】
フッ素樹脂の厚さが、１〜５０μｍの範囲である請求項１に記載の電子写真装置。
【請求項７】
イオン導電性有機リン塩の電気抵抗値制御材料を、フッ素樹脂水性ディスパージョン中でイオン化して分散し、これを被膜化して前記定着部材表面を形成した請求項１に記載の電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電子写真装置の定着装置に関する。さらに詳しくは、オフセット防止性に優れた電子写真装置の定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリンター複写機等の電子写真装置の定着装置としては熱ローラ方式が使われてきた。これは、内部にハロゲンヒーター等の熱源を有する定着ローラと、転写材に対して圧力を加えるための加圧ローラで形成される定着ニップにトナー像を有する転写材を通過させ、トナーを熱と圧力で転写材上に固定するものである。この方式は構成が簡単であることや、高速化が可能であることから長く用いられてきたが、プリントを行わないスタンバイ時においても予熱が必要であるということや熱容量が大きくウエイトアップに時間がかかるという問題点も同時に有していた。
【０００３】
これに対し近年、熱容量の小さいセラミックヒーターとフィルムを組み合わせたオンデマンドタイプ（通常はヒーターに電気は流れておらず、必要になったとき、たとえば紙が供給されてからヒーターに電気が入力される方式）の定着器が実用化されてきた。これは定着器の熱容量を小さくすることによってウエイトアップの時間を短縮化し、プリント信号を受け付けてから定着器への通電を開始するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、熱ローラ方式においてもオンデマンド方式においても、転写材上のトナーが定着ローラもしくは定着フィルムに静電的に転移する静電オフセット現象が発生することがあり、画像品位を低下させるという問題点があった。
【０００５】
オンデマンド方式の定着器について説明すると、転写材と定着フィルムの摩擦帯電によってもしくは転写材の転写電荷によって、転写材上のトナーが定着フィルムに引き寄せられる電界が生じ、トナーの一部が定着フィルム上に転移してしまう。転移したトナーは定着フィルムが一周した後転写材上に戻り、画像上ゴーストとなってしまい、これを静電オフセットと称する。
【０００６】
静電オフセットには大きく分けて二つの出方があり、ここでは全面オフセットと剥離オフセットに分類する。全面オフセットは転写材、定着フィルムが互いに摩擦帯電等で電荷のやりとりをし、オフセット電界が定常的に発生するものであり、オフセットは画像全体に連続的に出る。一方、剥離オフセットは転写材後端が定着器を抜けるときに転写材後端がはねて定着フィルムと強く接触しフィルム長手に一直線に電位履歴を残し、この電位がオフセットを発生させるものであり画像上では走査方向に一直線上に発生するため両者を判別することができる。
【０００７】
これらの静電オフセットを防止するために、従来は定着フィルムの電位を一定値に制御している。具体的には、ネガ帯電性のトナーを用いた場合には、定着フィルムがプラスに帯電しないように帯電防止処理を行ったり、更には導電化してアースに接続し、電位が０Ｖになるような処理を行う。
【０００８】
また、更に能動的に静電オフセット対策を行うためには定着フィルムとアース間にダイオードを接続して、オフセットを防止する電界を強制的に形成するという手段も用いられている。
【０００９】
一般的に定着フィルム表面の帯電を防止するためには、表層材料の表面抵抗値を低下させる。具体的には定着フィルム表層の離型層にカーボンを添加することが行われている。
【００１０】
定着フィルム表層は耐熱性と高離型性が要求される。これを満足するために従来用いられている定着フィルム表層は、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（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのディスパージョンにカーボンを混合し成膜している。このような手段を用いて作成した定着フィルムの表面電位を通紙中に表面電位計で測定したところ通紙中でもほとんど数十Ｖにしか帯電しておらず、帯電防止効果が確認された。
【００１１】
しかしながらこのような表面電位のフィルムにもかかわらず静電オフセットが発生することがあり、更には定着フィルムの構造条件が何らかの要因で振れると、定着フィルムの表面電位は十分低いのに激しく静電オフセットが発生することがあった。
【００１２】
またオフセットを発生させる電界を制御するためには定着フィルムの抵抗値は低い方が好ましいが、低すぎると転写電荷のリークという弊害が発生する。これは、転写材が保持していた転写電荷が逃げることによって、トナーを転写材にひきつけておく力が弱まり、結果として静電オフセットを引き起こしてしまう現象である。
【００１３】
これを防止するためには定着フィルムの表面抵抗は１×１０6Ω／□以上である必要がある。この抵抗値を実現するために従来は定着フィルムの表層に加える導電材のカーボンの量を最適化することが一般的である。例を挙げるとケッチェンブラック（登録商標、カーボンブラックの一種）を水に分散させたスラリーをフッ素樹脂に対して０．７重量％添加することによってフィルムの表面抵抗を１×１０10Ω／□程度にすることができる。
【００１４】
しかし、製造時の塗工溶液の粘度、ｐＨ値、カーボンの分散状態、経時変化等で抵抗値は激しく変化し、フィルムの抵抗値を一定の値に制御することには困難が生じていた。したがって、従来は定着フィルムの製造方法、構成では全面オフセットと帯電防止が可能な範囲が狭く、両者を両立させることが難しかった。
【００１５】
本発明は、前記従来の問題を解決するため、静電オフセットの発生を防止し、定着フィルムの製造における抵抗値のふれを小さくした電子写真装置の定着装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の電子写真装置の定着装置は、トナー像を加熱溶融させて転写材に定着させる定着装置において、トナー像と接する定着部材表面材質が少なくともフッ素樹脂に定着装置の最高使用温度以上の融点を有するイオン導電性有機リン塩の電気抵抗値制御材料を含み、前記電気抵抗値制御材料が、局在化することなく前記定着部材表面材質全体に均一に拡散しており、これにより前記定着部材の表面電気抵抗が、１×１０6Ω／□〜１×１０14Ω／□の範囲であることを特徴とする。
【００１７】
前記構成においては、定着装置が、シームレスフィルムとヒーターからなる加熱装置と、弾性を有する加圧ローラによって構成され、前記シームレスフィルムの表面が少なくともフッ素樹脂と定着装置の最高使用温度以上の融点を有するイオン導電性の電気抵抗値制御材料を含むことが好ましい。
【００１８】
また前記構成においては、定着装置が熱ローラ定着器であり、前記熱ローラの表面が少なくともフッ素樹脂と定着装置の最高使用温度以上の融点を有するイオン導電性の電気抵抗値制御材料を含むことが好ましい。
【００１９】
本発明で用いるイオン導電性有機リン塩としては、例えばジフェニルホスファイト、トリエチルホスファイト、トリフェニルホスファイト、デシル・ジフェニルホスファイト、（ノニルフェニルとジノニルフェニル混合体）トリホスファイト、トリフェニルホスフェイト、トリエチルホスフェイト、トリ（ブトキシエチル）ホスフェイト、ヘキサメチルホスホンアミド、ジメチルホスホネイト、ホスフィンオキサイド、アルキルホスフィンオキサイド、アルキルホスフィンサルファイド、ホスホニウム塩等から選ばれる少なくとも一つの物質であることが好ましい。
【００２０】
また前記構成においては、イオン導電性の電気抵抗値制御材料が、フッ素樹脂に対して０．１〜４０重量％分散している状態で存在していることが好ましい。
【００２１】
また前記構成においては、フッ素樹脂が、ポリイミドシームレス基材フィルムの表層に焼き付けられてフィルム状に形成されていることが好ましい。
また前記構成においては、フッ素樹脂の厚さが、１〜５０μｍの範囲であることが好ましい。フッ素樹脂としては、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−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、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）から選ばれる少なくとも一つの樹脂が好ましい。
また前記構成においては、イオン導電性有機リン塩の電気抵抗値制御材料を、フッ素樹脂水性ディスパージョン中でイオン化して分散し、これを被膜化して前記定着部材表面を形成したことが好ましい。
【００２２】
【作用】
前記した本発明の構成によれば、トナー像を加熱溶融させて転写材に定着させる定着装置のトナー像と接する定着部材表面材質が、少なくとも定着装置の最高使用温度以上の融点を有するイオン導電性有機リン塩の電気抵抗値制御材料を含むことにより、静電オフセットの発生を防止し、定着フィルムの製造における抵抗値のふれを小さくした電子写真装置の定着装置を実現できる。すなわち、前記イオン導電性の電気抵抗値制御材料を含むことにより、定着フィルム、または定着ローラ表層を形成するフッ素樹脂と均一に混ざり合い、表面を除電し、適正な抵抗値を与える。
【００２３】
フッ素樹脂ディスパージョンにイオン導電性の抵抗値制御剤を分散させた場合、抵抗値制御剤は、フッ素樹脂ディスパージョン中でイオン化して分散し、その後このフッ素樹脂ディスパージョンを常法により被膜化した場合、抵抗値制御剤が局在化することなく表面全体に均一に拡散するため非常に均一な表面抵抗値が得られる。このようにして、カーボンや金属酸化物のようなフィラーを添加、分散して抵抗値を低下させる電子伝導系の抵抗値制御剤につきものの分散ムラ、表面抵抗の不均一性をなくし、静電オフセットの発生を防止することができる。また、一般的にイオン導電性の抵抗値制御剤は材料表面の温度、湿度によって抵抗値が大きく変化するという問題点があるが、本発明のように定着フィルム、または定着ローラに使用すればこれらの表面はプリント中は定着温度に一定に制御されるため、温度、湿度の影響を受けないで使用することができるようになる。
【００２４】
前記において、定着装置がシームレスフィルムとヒーターからなる加熱装置と、弾性を有する加圧ローラによって構成され、前記シームレスフィルムの表面が少なくともフッ素樹脂と定着装置の最高使用温度以上の融点を有するイオン導電性の電気抵抗値制御材料を含むという好ましい例によれば、たとえばポリイミドフィルムのような本質的には電気絶縁性の樹脂製シームレスフィルム及びフッ素樹脂層に好ましい帯電防止作用・機能を付与し、通過する印刷紙と接触しても帯電を防止し、静電オフセットの発生を効果的に防止することができる。
【００２５】
また前記において、定着装置が熱ローラ定着器であり、前記熱ローラの表面が少なくともフッ素樹脂と定着装置の最高使用温度以上の融点を有するイオン導電性の電気抵抗値制御材料を含むという好ましい例によれば、たとえば金属ロールの表面にフッ素樹脂層を備えた熱ローラ、または金属ロールの表面にシリコーンゴム層を備え、その表面にフッ素樹脂層を備えた熱ローラに好ましい帯電防止作用・機能を付与し、通過する印刷紙と接触しても帯電を防止し、静電オフセットの発生を効果的に防止することができる。
【００２６】
また前記において、イオン導電性有機リン塩は、好ましい帯電防止機能を付与できる。
【００２７】
また前記において、イオン導電性の電気抵抗値制御材料が、フッ素樹脂に対して０．１〜４０重量％分散している状態で存在していると、静電オフセットの発生を効果的に防止することができ好ましい。
【００２８】
また前記において、フッ素樹脂の表面電気抵抗が、１×１０6Ω／□〜１×１０14Ω／□の範囲であると、帯電防止機能を効果的に発揮するうえで好ましい。また前記において、フッ素樹脂が、ポリイミドシームレス基材フィルムの表層に焼き付けられてフィルム状に形成されていると、オンデマンド方式の定着を行うに際し、静電オフセットの発生を効果的に防止することができ好ましい。
【００２９】
また前記において、フッ素樹脂の厚さが、１〜５０μｍの範囲であると、紙の剥離性が良好で、かつ静電オフセットの発生を効果的に防止することができ好ましい。
【００３０】
【実施例】
以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
従来のカーボンを分散した定着フィルムでプリントを行ったとき、定着フィルムの表面電位は十分低いのに静電オフセットが発生することがあった。そこで図５で示すようなプロープを用いて定着フィルム上の微少領域の表面電位を測定したところ微少領域では非常に大きい電位の乱れがあることがわかった。特にカーボン添加量が０．１重量〜１．５重量％の間ではピーク間で１ｋＶ以上の振幅を持つ電位の乱れが生じていた。これは、ＰＦＡ、ＰＴＦＥの絶縁領域とカーボンの導電領域が混在しており、絶縁領域は紙との摩擦で激しく帯電し、導電領域は０Ｖになっているためこのような激しい電位の乱れとなったものである。帯電領域と導電領域のそれぞれの大きさは非常に小さいためマクロ的な表面電位を測定すると平均化されて小さく見えるが実際にフィルム近傍の電界は非常に大きく混雑になっている。このような電界の乱れがあると、トリボを持ったトナーは静電気的な力によってフィルムに転移することになる。ただしトリボとは、トナーが有する電荷量をいう。カーボン量が０％の時には、導電の部分が存在しないため微少領域の電位の乱れは発生しないが、フィルム全体が帯電するため、何らかの原因でフィルム上にプラス電荷が乗るとその部分には激しく静電オフセットが発生する。また、表層が絶縁の場合には剥離オフセットの発生は防止することができない。
【００３１】
一方、カーボンの添加量が１．５重量％を超えると、実質的にＰＦＡ、ＰＴＦＥの絶縁領域が減少するため微視的な電位の乱れは減少する。しかし、表面がカーボンリッチになると定着フィルムの離型性が低下したり、耐久通紙によって表面のカーボンが離脱し、絶縁部分が露出し始めるため、静電オフセットが悪化するという問題点が生じる。更に、カーボン量が増えるとフィルムの表面抵抗値が低下し転写材上の転写電荷がリークし始め、やはり静電オフセットが悪化するという弊害も発生した。
【００３２】
これらは全てカーボンの分散性が悪いことに起因する問題である。ケッチェンブラック(登録商標)の一次平均粒径は約０．０３μｍであり、均一に分散していれば定着フィルム表面の電位の乱れが発生することはない。また、必要最小限の量でカーボンが均一分散していれば転写電荷のリークを起こさずに定着フィルムの帯電防止を行うことも可能である。また、均一分散していれば製造時にフィルムの抵抗値が振れることもなく、安定した製造が可能になる。しかし、カーボンをいわゆるダマ（凝集体）にならにように一次粒径で均一分散させ、安定に保持することは現在の技術では難しい。そこで定着フィルム表層の抵抗値調整のために、イオン導電性の抵抗値制御剤を用いる。一般的に帯電防止もしくは抵抗値調整のために使用されるイオン導電性の物質は界面活性剤に代表されるような有機物である。これらを定着フィルムの表層材質として用いると、定着器の使用温度でプリントを行っていくにつれて分解、揮発してしまい、耐久後には抵抗値制御剤としての役割を果たさなくなってしまう。
【００３３】
従って、本発明では使用される定着装置の最高使用温度より高い融点を持つようなイオン導電性の材料を用い定着フィルム、定着ローラの抵抗値制御を行う。
定着装置の最高使用温度はプロセススピード、使用されるトナーの特性によって異なるが一般的には２００℃程度である。
【００３４】
この温度でも変質、分解、揮発しないようなイオン導電性の材料として、日本化学工業株式会社「ヒシコーリン」（商品名）等がある。これらは定着フィルム、定着ローラ表層を形成するフッ素樹脂と均一に混ざり合い、表面の除電作用が発現し、適正な抵抗値を与える。
【００３５】
なお、これまでに述べた現象はオンデマンドタイプの定着装置に限定されるものではなく、従来型の熱ローラ定着装置でも同様の現象が観測される。従って、同様に定着ローラ表面の抵抗値処理を行う場合でも上記のようなイオン導電性の抵抗値制御材を用いることが有効であることはいうまでもない。
【００３６】
本発明で使用できるポリイミドシームレスフィルムは、例えば芳香族テトラカルボン酸成分と、芳香族ジアミン成分とを有機極性溶媒中で反応させて得られるポリイミド前駆体を用い、これをたとえばシリンダー表面にキャスティングし、次いで加熱処理し、脱水縮合反応させて得られる。芳香族テトラカルボン酸成分としては特に制限はなく、例えば、３，３´，４，４´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３´，４，４´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物などがあり、これらのテトラカルボン酸類の混合物でもよい。前記の芳香族ジアミン成分としては、特に制限はなく、例えば３，３´−ジアミノフェニルエーテル、３，３´−ジメトキシ−４，４´−ジアミノジフェニルエーテル、４，４´−ジアミノフェニルエーテルなどのジフェニルエーテル系ジアミン、３，３´−ジフェニルチオエーテル、４，４´−ジアミノジフェニルチオエーテなどのジフェニチオエーテル系ジアミン、４，４´−ジアミノベンゾフェノンなどのベンゾフェノン系ジアミン、その他ジフェニルメタン系ジアミンパラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミンなどを挙げることが出来る。また、有機極性溶媒としては、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、フェノール、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、ジメチルオキシド等が挙げられるが、これらにとくに限定されるものではない。
【００３７】
またフッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、４フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ）、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樹脂（ＰＦＥＰ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合樹脂（ＰＥＴＦＥ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合樹脂（ＰＥＣＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶｄＦ）等を用いることができる。
【００３８】
以下具体的実施例を説明する。
（実施例１）
本実施例では定着装置としてオンデマンド方式の定着装置を用いる。概略を図２に示す。定着装置５０は加熱部と加圧ローラによって構成され、加熱部は定着フィルム１、セラミックヒータ３、フィルムガイド２から構成される。定着器は加圧ローラ４によって駆動を受け、転写材（紙）２０とフィルム１は加圧ローラ４に従動する。ヒーター３はセラミック基板の上に発熱ペーストを印刷したものであり、これに電力制御されたＡＣ電流を流すことによって発熱する。発熱パターンの上には保護と絶縁性を確保するためにガラスをコーティングしてある。セラミック基板の裏にはチップサーミスタ５が接着してあり、これによって検知された温度を基にヒーター３への通電を制御する。フィルムガイド２は熱硬化性のプラスチックでできており、その下面にヒーターを取り付ける構成となっており、定着フィルム１はフィルムガイド２に沿って移動する。転写材（紙）２０は向かって右側から表面にトナーが付着された状態で供給され、ヒーター３と加圧ローラ４のニップ点Ｎで加熱を受け、定着像２２となって左側に排出される。
【００３９】
加圧ローラは芯金４１の上にシリコーンゴムを成型したものであり、直径２０ｍｍ、長さ２２０ｍｍである。シリコーンゴムは二液性の付加型ＬＴＶシリコーンであり、表面がチャージアップすることを防止するために界面活性剤を１重量％添加してあり、加圧ローラ芯金はアースに接続されている。
【００４０】
次に定着フィルム１について説明する。定着フィルム１は３層構成になっており、基層は厚み５０μｍ、外径２４ｍｍの円筒状のポリイミドフィルムである。基層はヒーターと摺動し、耐摩耗性、強度等が要求されるためポリイミドを材料として用いている。この上に導電プライマー層を設ける。これは、ヒーターパターンに通電することで、発生するＡＣ電界やヒーターとフィルム内面の摩擦帯電によって、オフセットを誘起させるような電位がフィルム表面に及ぶことを防止し、更にポリイミドと表面層の接着を確保するためのものである。フィルム端部では導電層を露出させて、これをアースに接続することにより導電層の電位を０Ｖとし、フィルムの電位を安定化させる。
【００４１】
この上に離型層を設ける。離型層は転写材との摺擦に耐え、トナーが付着しないように高離型性が要求される。材料としては、ＰＴＦＥとＰＦＡを７：３の割合で混合した水性ディスパージョン（水分散液）を用いた。本実施例では、これに抵抗値調整剤として日本化学工業株式会社製商品名「ヒシコーリンＰＸ−２Ｂ」を１０重量％混合する。これは（Ｃ2Ｈ5）4Ｐ・Ｂｒで表される有機リン系の化合物（テトラエチルホスフォニウム  ブロム塩）であり、主にプラスのリンイオンが移動することによって導電性を付与する。水にも良く溶解するものである。前記「ヒシコーリンＰＸ−２Ｂ」の融点は３３３℃であり、使用される定着器の最高使用温度約２００℃よりも高いため、通紙耐久で分解、揮発することはなく耐久使用後でも初期と同じ抵抗値を維持することができる。
【００４２】
それぞれの層はディッピングでポリイミドフィルム上に塗工し、乾燥後、焼き付ける。
導電プライマー層は約５μｍ、離型層は約１０μｍの膜とする。
このようにして成型した定着フィルムは、表面の離型層の抵抗値がイオンで導電性で確保されているため、均一な抵抗値分布をしている。「ヒシリコーン」を１０重量％添加した状態で三菱油化株式会社製高抵抗計「ハイレスター」で１０Ｖ印加時のフィルムの表面抵抗値を測定したところ１×１０10Ω／□であった。
【００４３】
次に比較のため、従来のフィルム離型層を比較例として作成した。本比較例では離型層の抵抗値制御剤として「ヒシコーリン」の代わりにカーボンを用いた。具体的にはケッチェンブラック(登録商標)を水に分散させたライオン株式会社製商品名「ライオンペーストＷ・３１０Ａ」をフッ素樹脂に対して０ｗｔ％、０．７ｗｔ％、１．５ｗｔ％添加し、焼成してサンプルとした。サンプルは順番にサンプルＡ、サンプルＢ、サンプルＣとする。
【００４４】
このようにして作成したフィルムの表面抵抗値は、サンプルＡが１×１０13Ω／□（０ｗｔ％）、サンプルＢが１×１０10Ω／□（０．７ｗｔ％）、サンプルＣが１×１０5Ω／□（１．５ｗｔ％）であった。
【００４５】
これらのサンプルを用いて電位測定、画像評価を行った。画像評価を行った装置は、図３に示すような電子写真方式のプリンターである。感光体６は直径２４ｍｍの負帯電ＯＰＣ感光体であり、まず帯電ローラ７で６５０Ｖに均一帯電され、次にレーザ露光装置８で画像部をイメージ露光されてその部分を除電される。現像部９ではマイナスに帯電された一成分磁性トナーで反転現象を受ける。現象装置９は非接触ジャンピング現像方式を用いており、現像スリーブには、５００ＶのＤＣ電圧と１６００Ｖｐｐ、１８００Ｈｚ、矩形のＡＣ電圧が重畳されたものが印加されている。このようにして現像されたトナー像は＋２ｋＶを印加された転写ローラ１０によって転写材２０上に転写され、定着装置５０に搬送される。転写後の感光体は、クリーニング部１１で転写残トナーを除去された後次の画像成形に備えられる。
【００４６】
実験は全面オフセット、剥離オフセットの画像評価と、定着フィルムの表面電位、定着フィルムに流れ込む電流の測定を行った。特に定着フィルムの表面電位に関しては微視的な領域の測定に行った。具体的には図５に示すようなピックアッププローブをＴｒｅｋ社３４４表面電位計６０に装着し、導電性の針６５の先が接触している微少領域の測定を行った。このピックアッププローブは定着フィルム表面の電位を導電性の針でピックアップ板に誘起させ、この電位を非接触で測定するものである。図５において、６１は表面電位計プローブ、６２は微少領域電位測定用ピックアッププローブ、６３は測定部、６４は金属板である。
【００４７】
まず、従来の製造法のフィルムについての評価を行った。
カーボン添加量が０％のサンプルＡ、いわゆる絶縁フィルムで画像評価を行ったところ、通紙を重ねる毎に全面オフセットが悪化し、また、剥離オフセットは蓄積して多数現れるようになった。この時の定着フィルム表面電位は図１（ａ）に示すように通紙を従って絶対値がプラスにシフトし、また、剥離オフセットを表すピークも増加している。
【００４８】
通紙を行うとフィルム上には転写材が保持していた転写のプラス電荷が転移し、フィルムは絶縁性であるためプラス電荷の逃げ場が無くどんどんプラスにチャージアップし、全面オフセットを発生させる。更に転写材後端が定着器を抜けるときには転写材がはねて定着フィルムと激しく接触するため鋭い電位のピークが現れる。このピークも定着フィルムが絶縁のため減衰することなく剥離オフセットを引き起こす。
【００４９】
このように、絶縁フィルムでは定着フィルムに現れたプラス電荷を減衰させることができないため、静電オフセットの発生を防止することはできなかった。
次にカーボンを１．５重量％添加したサンプルＣに対して同様の実験を行ったところ、通紙１枚目より軽微な全面オフセットが発生した。通紙を重ねても全面オフセットレベルは一定であり、剥離オフセットは発生しなかった。定着フィルムの電位は図１（ｃ）に示すようにほとんど０Ｖであり表面電位的には問題しないことがわかる。しかし、定着フィルムからアースに流れる電流が０．１μＡ観測され、転写材から転写電荷が流れ込み、転写体がトナーを保持する電荷が逃げていることが予想される。このため軽微な全面オフセットが発生したと考えられる。従って、定着フィルムの表面抵抗値が低すぎると転写電荷がリークしてしまい全面オフセットが発生する。
【００５０】
次にカーボンを０．７重量％添加したサンプルＢについて実験を行った。通紙を行うにつれて全面オフセットが発生し出し、剥離オフセットも軽微ながら発生した。この時の定着フィルム電位は図１（ｂ）に示すように平均値は０Ｖ程度ながらも大きな振幅を持つ振れが観測される。これは、カーボンが均一分散しておらず定着フィルム上の微少領域を見ると導電領域と絶縁領域が混在していることを示している。絶縁領域は通紙に従って転写材からのプラス電荷によってプラスに帯電する。一方導電領域はカーボンストラクチャーを通じてアースに接続されているため０Ｖである。このように微少間隔で異なった電位の領域が隣接していると、このあいだに発生する電界は非常に大きくなり、この電界によってトナーが飛翔した定着フィルムに転移してしまうことがわかった。なお、定着フィルムに流れる電流は測定誤差範囲の小ささであり、カーボン０．７重量％添加時のマクロな表面抵抗値である１×１０10Ω／□は適切な値であると考えられる。
【００５１】
次に本実施例のイオン導電性の抵抗値制御材「ヒシコーリンＰＸ−２Ｂ」を１０重量％を添加したフィルムで実験を行った。
通紙一枚目から耐久後に至るまで全面オフセット、剥離オフセットの発生はななく良好な画像が得られた。この時の定着フィルム表面電位は図１（ｃ）に示すように微視的にも均一でありほとんど０Ｖであった。また、定着フィルムのマクロな表面抵抗値は先に述べたように１×１０10Ω／□であり、転写材からの電荷のリークも測定できなかった。
【００５２】
イオン導電性の抵抗値制御剤は温度、湿度等の環境変動を受けやすいため念のため、温度：３２．５℃、湿度：８５％ＲＨの高温高質環境、温度：１５℃、湿度：１０％ＲＨの低温低湿環境で同様の画像評価、測定を行ったが問題は発生しなかった。これは、プリント時には定着フィルムがヒーターに暖められ、一定温度で使用されるため静電オフセットが発生する定着ニップ近傍ではどのような環境でも抵抗値が一定であるためである。
【００５３】
以上説明したように、本実施例ではセラミックヒータとフィルムを用いたオンデマンドタイプの定着装置において、フィルム表面にイオン導電性の抵抗値制御剤を用いて帯電防止処理をすることによって、静電オフセットを発生させるようなチャージアップを防止し、転写材からの電荷のリークを防止するような抵抗値に制御することが確認できた。
【００５４】
（実施例２、参考例）
本実施例では熱ローラ方式の定着装置を用いた例を示す。本実施例で用いた電子写真方式のプリンターの構成は第１の実施例のものと同じであり、定着装置だけが異なる。用いた熱ローラ方式の定着装置の概略を図４に示す。加圧ローラ４は第１の実施例で用いたものと同じであるため説明を省略する。定着ローラの基材１２は外径３０ｍｍ、肉厚２ｍｍ、長さ２４０ｍｍのアルミシリンダーであり、内部に５００Ｗのハロゲンヒータ１４を有する。定着ローラの基材１２と加圧ローラとのニップの反対側の定着ローラの表面に接触型のサーミスタ５が配置されており、定着ローラ表面の温度を検知してハロゲンヒータの通電を制御している。定着ローラの基材１２の表面上には、ＰＦＡ／ＰＴＦＥの被膜１３を形成してある。定着ローラの基材１２は、剛性のあるアルミシリンダーであり、ＰＦＡ／ＰＴＦＥのディスパージョンに抵抗値制御剤を混合し、焼成を行うことで離型層を形成できる。
【００５５】
従来は定着ローラからの転写電荷のリークを防止するために、定着ローラの表面抵抗値は１×１０6Ω／□以上である必要があり、カーボンを０．７重量％分散して所望の抵抗値に調整していた。
【００５６】
しかしながら、同じ量だけカーボンを添加しても塗工時の温度、分散状態、塗工液の放置状態、乾燥時の湿度等で塗膜にした後の抵抗値が大きく変わることがある。このため製造時の安定性が悪く抵抗値調整が難しいという問題点があった。これは塗工液中のカーボンの分散状態がいろいろな要因で変化することが原因であり、一旦カーボンが凝集してしまうと再び一次粒子にまで分散することはない。このため本実施例ではカーボン等のフィラーのように分散性によって抵抗値の変動する恐れのないイオン導電性の抵抗値制御剤を用いることで製造安定性を確保することができる。
【００５７】
イオン導電性の材料は塗工液中に分散するのではなく、イオン的に溶解しているため局在化することなく、特別な混合手段を用いなくてもエントロピーの低い状態で安定するため、新たに液を調合し直しても濃度ムラが発生することはない。但し、成膜されて定着フィルムになり、耐久通紙した後もこれらは変質、揮発してはならないため、本実施例では融点が定着器の最高使用温度以上であるようなイオン導電性の材料を用いる。
【００５８】
このような材料としては、第１の実施例で述べた有機リン塩である「ヒシコーリン」の他にもいくつかあげることができるが、ここでは三菱金属株式会社製商品名「ＥＦＴＯＰグレードＥＦ−１０２」を用いた。添加量はＰＦＡ／ＰＴＦＥのディスパージョン液の固形分に対して５重量％とした。この「ＥＦ−１０２」は、ＲｆＳＯ3Ｋ（パーフルオロアルキル  スルホン酸カリウム塩、アルキル基の炭素数は１〜３０の範囲）で表現されるフッ素系界面活性剤であり、融点が２８０℃以上と高い。このため製造時にも、定着温度下での耐久試験によっても変質、揮発することなく安定して定着フィルムの抵抗値を維持することができる。
【００５９】
実施例１で説明した「ヒシコーリン」も「ＥＦＴＯＰ」も水溶性であるため、製造時はＰＦＡ／ＰＴＦＥのディスバージョン液に何の問題もなく溶解させることができ、溶液のｐＨ値等を考慮する必要がないため、液の濃度管理が容易である。更に液の保管等によってもカーボン等のように沈殿することもないためポットライフが長くなり塗工液の状態を安定させることができる。
【００６０】
このようにしてＥＦＴＯＰを混合した定着ローラで画像出力を行ったが、均一な１×１０10Ω／□以上の表面抵抗を得ることができたため全面オフセット、剥離オフセット、転写電荷のリークも発生せず全環境、耐久通紙を通じても良好な画像を出力できた。
【００６１】
以上述べたように、定着ローラ表面の抵抗値制御剤としてイオン導電性であるフッ素系界面活性剤を用いることによって、製造時の条件で抵抗値が変動することを制御できるようになった。また、その融点が使用される定着器の最高使用温度以上であるような抵抗値制御剤を用いることによって、耐久通紙を経ても静電オフセットの発生しない定着ローラが得られるようになった。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、定着フィルム、定着ローラなどのフッ素樹脂被膜の表面の抵抗値制御剤として、融点が使用される定着器の最高使用温度以上であるようなイオン導電性の化合物である有機リン塩を存在させることによって、均一な表面抵抗値を持ち、静電オフセットを防止できるような定着器を実現できる。
【００６３】
また、抵抗値制御剤がイオン導電性であることによって製造時にフッ素樹脂等と均一に混合できるようになり、従来のような導電性のフィラーの分散ムラに起因する抵抗値の変動を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の定着フィルム表面の電位ムラを表す図。
【図２】本発明の一実施例のオンデマンド定着器の構成の概略断面図。
【図３】本発明の実施例１で用いた電子写真方式のプリンターの概略断面図。
【図４】本発明の実施例２（参考例）で用いた熱ローラ定着器の概略断面図。
【図５】本発明の実施例で用いた微少領域の表面電位を測定するためのピックアッププローブの概略断面図。
【符号の説明】
１  定着フィルム
２  フィルムガイド
３  セラミックヒータ
４  加圧ローラ
５  サーミスタ
６  感光体
７  帯電ローラ
８  レーザ光限
９  現像装置
１０  転写ローラ
１１  クリーニング装置
１２  アルミシリンダー
１３  表面離型層
１４  ハロゲンヒータ
２０  転写体
２１  トナー
２２  定着像
４１  加圧ローラ芯金
５０  定着装置
６０  表面電位計
６１  表面電位計プローブ
６２  微少領域電位測定用ピックアッププローブ
６３  測定部
６４  金属板
６５  導電性の針
Ｎ  ニップ点
【図１】
0003696642.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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