(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧接して回転する一対のローラー間の挟圧部に未定着画像を形成担持させた記録材を導入し挟圧搬送させて未定着画像を記録材面に定着させる定着装置において、
上記一対のローラーのうち記録材の画像担持側の面に接する定着ローラーは外周面にオフセット防止被覆層を有し、該オフセット防止被覆層が、中空の内殻と、該内殻の表面を被覆し実質的に導電性酸化物からなる外殻とを具備した中空二重殻導電性物質の充填剤を含有するフッ素樹脂層であることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記中空二重殻導電性物質が、無定形シリカ又はシリカ含有物質よりなる中空物質あるいは実質的に無定形シリカ又はシリカ含有物質からなる中空の内殻と、実質的に酸化スズ（ＩＶ）及び三酸化アンチモンからなる外殻とを具備した中空二重殻導電性粒子であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記定着ローラーは最終的に表面仕上げのため研摩処理が行われないことを特徴とする請求項１又は同２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記定着ローラーは焼成処理される前に表面の平滑化処理が行われることを特徴とする請求項１乃至同３の何れかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記定着ローラーは焼成処理後に表面仕上げのための研摩処理が行われ、この研摩処理後に再度焼成処理されることを特徴とする請求項１乃至同４の何れかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記定着ローラーは加熱ローラーであることを特徴とする請求項１乃至同５の何れかに記載の定着装置。
【請求項７】
圧接して回転する一対のローラー間の挟圧部に未定着画像を形成担持させた記録材を導入し挟圧搬送させて未定着画像を記録材面に定着させる定着装置において、
上記一対のローラーのうち記録材の画像担持側の面に接する定着ローラーは外周面にオフセット防止被覆層を有し、該オフセット防止被覆層が、中空の内殻と、該内殻の表面を被覆し実質的に導電性酸化物からなる外殻とを具備した中空二重殻導電性物質の充填剤を含有するフッ素樹脂層であり、該フッ素樹脂層のフッ素樹脂が、
ポリテトラフロロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）と、
テトラフロロエチレンとパーフロロアルキルビニルエーテルの共重合体（ＰＦＡ）の混合組成物であって、かつ両者の混合比率はテトラフロロエチレンとパーフロロアルキルビニルエーテルの共重合体の方が大きいものであることを特徴とする定着装置。
【請求項８】
前記中空二重殻導電性物質が、無定形シリカ又はシリカ含有物質よりなる中空物質あるいは実質的に無定形シリカ又はシリカ含有物質からなる中空の内殻と、実質的に酸化スズ（ＩＶ）及び三酸化アンチモンからなる外殻とを具備した中空二重殻導電性粒子であることを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
【請求項９】
前記定着ローラーは加熱ローラーであることを特徴とする請求項７又は同８に記載の定着装置。
【請求項１０】
圧接して回転する一対のローラー間の挟圧部に未定着画像を形成担持させた記録材を導入し挟圧搬送させて未定着画像を記録材面に定着させる定着装置において、
上記一対のローラーのうち記録材の画像担持側の面に接する定着ローラーは外周面にオフセット防止被覆層を有し、該オフセット防止被覆層が、中空の内殻と、該内殻の表面を被覆し実質的に導電性酸化物からなる外殻とを具備した中空二重殻導電性物質の充填剤を含有するフッ素樹脂層であり、
上記定着ローラーに離型剤を供給する手段を具備したことを特徴とする定着装置。
【請求項１１】
前記中空二重殻導電性物質が、無定形シリカ又はシリカ含有物質よりなる中空物質あるいは実質的に無定形シリカ又はシリカ含有物質からなる中空の内殻と、実質的に酸化スズ（ＩＶ）及び三酸化アンチモンからなる外殻とを具備した中空二重殻導電性粒子であることを特徴とする請求項１０に記載の定着装置。
【請求項１２】
前記定着ローラーは加熱ローラーであることを特徴とする請求項１０又は同１１に記載の定着装置。
【請求項１３】
圧接して回転する一対のローラー間の挟圧部に未定着画像を形成担持させた記録材を導入し挟圧搬送させて未定着画像を記録材面に定着させる定着装置において、
上記一対のローラーのうち記録材の画像担持側の面に接する定着ローラーは外周面にオフセット防止被覆層を有し、該オフセット防止被覆層が、中空の内殻と、該内殻の表面を被覆し実質的に導電性酸化物からなる外殻とを具備した中空二重殻導電性物質の充填剤を含有するフッ素樹脂層であり、
上記定着ローラーに記録材上の未定着画像を構成する顕画剤の極性と同極性の直流バイアスを印加する手段を具備したことを特徴とする定着装置。
【請求項１４】
前記中空二重殻導電性物質が、無定形シリカ又はシリカ含有物質よりなる中空物質あるいは実質的に無定形シリカ又はシリカ含有物質からなる中空の内殻と、実質的に酸化スズ（ＩＶ）及び三酸化アンチモンからなる外殻とを具備した中空二重殻導電性粒子であることを特徴とする請求項１３に記載の定着装置。
【請求項１５】
前記定着ローラーは加熱ローラーであることを特徴とする請求項１３又は同１４に記載の定着装置。
【請求項１６】
圧接して回転する一対のローラー間の挟圧部に未定着画像を形成担持させた記録材を導入し挟圧搬送させて未定着画像を記録材面に定着させる定着装置において、
上記一対のローラーのうち記録材の画像担持側の面に接する定着ローラーは外周面にオフセット防止被覆層を有し、該オフセット防止被覆層が、中空の内殻と、該内殻の表面を被覆し実質的に導電性酸化物からなる外殻とを具備した中空二重殻導電性物質の充填剤を含有するフッ素樹脂層であり、
上記中空二重殻導電性物質の中空部の平均孔径が記録材上の未定着画像を構成する顕画剤の体積平均粒径よりも小さいことを特徴とする定着装置。
【請求項１７】
前記樹脂層の樹脂が、
ポリテトラフロロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）
あるいは
テトラフロロエチレンとパーフロロアルキルビニルエーテルの共重合体（ＰＦＡ）
あるいは
上記両者の混合組成物
であることを特徴とする請求項１６に記載の定着装置。
【請求項１８】
前記中空二重殻導電性物質が、無定形シリカ又はシリカ含有物質よりなる中空物質あるいは実質的に無定形シリカ又はシリカ含有物質からなる中空の内殻と、実質的に酸化スズ（ＩＶ）及び三酸化アンチモンからなる外殻とを具備した中空二重殻導電性粒子であることを特徴とする請求項１６又は同１７に記載の定着装置。
【請求項１９】
前記定着ローラーが加熱ローラーであることを特徴とする請求項１６乃至同１８の何れかに記載の定着装置。
【請求項２０】
圧接して回転する一対のローラー間の挟圧部に未定着画像を形成担持させた記録材を導入し挟圧搬送させて未定着画像を記録材面に定着させる定着装置において、
上記一対のローラーのうち記録材の画像担持側の面に接する定着ローラーは、ブラスト処理した導電性芯材上にプライマー層を介して積層したフッ素樹脂の被覆層を有し、
上記導電性芯材の表面粗度の最大値Ｒｍａｘがプライマー層の厚みよりも小さいこと、すなわち導電性芯材のブラスト面がプライマー層で埋められていること、及び上記フッ素樹脂の被覆層中に導電性の充填剤を含有することを特徴とする定着装置。
【請求項２１】
前記プライマー層の平均膜厚をｔとした場合、
０＜ｔ−Ｒｍａｘ＜１０μｍ
であることを特徴とする請求項２０に記載の定着装置。
【請求項２２】
前記充填剤が、中空の内殻と、該内殻の表面を被覆し実質的に導電性酸化物からなる外殻を具備した中空二重殻導電性物質であることを特徴とする請求項２０又は同２１に記載の定着装置。
【請求項２３】
前記中空二重殻導電性物質が、無定形シリカ又はシリカ含有物質よりなる中空物質あるいは実質的に無定形シリカ又はシリカ含有物質からなる中空の内殻と、実質的に酸化スズ（ＩＶ）及び三酸化アンチモンからなる外殻とを具備した中空二重殻導電性粒子であることを特徴とする請求項２０乃至同２２の何れかに記載の定着装置。
【請求項２４】
前記定着ローラーは最終的に表面仕上げのための研摩処理が行なわれないことを特徴とする請求項２０乃至同２３の何れかに記載の定着装置。
【請求項２５】
前記プライマー層に導電性の充填剤を含有させないことを特徴とする請求項２０乃至同２４の何れかに記載の定着装置。
【請求項２６】
前記定着ローラーは加熱ローラーであることを特徴とする請求項２０乃至同２５の何れかに記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複写機・記録装置・プリンター・マイクロリーダープリンター等の画像形成装置において、電子写真・静電記録・磁気記録等の適宜の作像原理・プロセスの作像手段部にて転写材・感光紙・静電記録紙等の記録材に転写式（間接式）又は直接式で形成担持させた、顕画剤（トナー）の未定着画像を記録材に定着させる定着装置に関する。
【０００２】
より詳しくは、圧接して回転する一対のローラー間の挟圧部（定着ニップ部）に未定着画像を形成担持させた記録材を導入し挟圧搬送させて未定着画像を熱又は／及び圧力で記録材面に定着させるローラー定着タイプの定着装置についてのオフセット防止手段等に関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来、一般的な電子写真複写機等の画像形成装置用の定着装置としては様々な定着方式のものが提案され、また実施されているが、そのうちでも上記のようなローラー定着タイプのもの、特に、ローラー対の少なくとも一方が熱源によって加熱される加熱ローラーである加熱ローラー定着装置（ヒートロール定着方式）が主流をなしている。
【０００４】
ここで一対のローラーのうち、記録材の画像担持側の面に接するローラーを定着ローラー又は加熱ローラーと、他方のローラーを加圧ローラーと記す。
【０００５】
ローラー定着タイプの定着装置において、定着ローラーは記録材の画像担持面に直接に接触するため、記録材上の画像を構成している顕画剤（以下、トナーと記す）の一部が該定着ローラーの表面に粘着して付着し、この付着トナーがローラーの回転に伴い再び記録材上に転写されるいわゆる「オフセット現象」を発生しやすい。
【０００６】
そこでこのオフセット現象を防止する手段として従来より下記のような種々の手段が採択されている。
【０００７】
ａ．定着ローラーの外周面にポリテトラフロロエチレン樹脂（以下、ＰＴＦＥと記す）などのフッ素樹脂やシリコンゴム等の高離型性材料（非粘着性材料）のオフセット防止被覆層を設けて定着ローラー表層の離型性（非粘着性）を向上させる。
【０００８】
ｂ．定着ローラーの外周面にシリコンオイル等の離型剤を塗布する手段を具備させる。
【０００９】
ｃ．定着ローラー外周面の汚染物を清掃除去するブレードやウェブ等の摺擦クリーニング手段を具備させる。
【００１０】
ｄ．定着ローラーの芯金に記録材上に担持させた未定着画像のトナーと同極性の直流バイアスを印加する。
【００１１】
ｅ．上記ａ〜ｄの手段の組み合わせ。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のオフセット防止手段についても下記のような問題があった。
【００１３】
▲１▼．ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂の被覆層を設けたローラーは優れた非粘着性を示すが、トナー樹脂の種類によっては離型性の悪いものもあり、トナーの一部が粘着してローラー表面を汚染することがある。
【００１４】
また近年、低コスト化傾向、サービス性の向上、産業廃棄物の規制等から定着ローラー等の各種部品の高耐久化が強く求められているが、純粋なフッ素樹脂は耐摩耗性に関してはそれ程強靭さを備えておらず、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂の被覆層を設けた定着ローラーの耐摩耗性は十分でなく寿命が短いという欠点を有する。
【００１５】
即ち、定着ローラーの表面はブレート等のクリーニング手段、離型剤塗布手段、記録材分離爪、温度検出素子、加圧ローラー等で摺擦を受けて摩耗する。また定着ローラーと加圧ローラーの間を通過する記録材の摺擦も受ける。そして大量の紙（記録材）を通した時、紙から紙粉が発生し定着ローラーに付着する。この紙粉は定着ローラーに当接させたクリーニングブレード等で除去されることになるが、特に紙のエッジ部では紙粉の発生が顕著であり、紙粉に含まれる種々の無機充填剤によりローラー表面は摩耗する。
【００１６】
そして定着ローラーは表面の摩耗により平滑性を失うことで本来の離型性が低下する傾向にある。
【００１７】
▲２▼．また被覆層が高抵抗であるため、その表面が、記録材・加圧ローラー等の対ローラー当接部材との摺擦による摩擦帯電により大きく帯電して記録材上のトナーが静電作用により定着ローラー表層に吸着されて、いわゆる「静電オフセット現象」が発生しやすい。
【００１８】
フッ素樹脂は記録材等との摺擦により負（−）に大きく帯電する。トナーが正（＋）の極性を持つ場合、トナーは負帯電のフッ素樹脂被覆層の電界にひきつけられ定着ローラー表面に静電オフセット現象で付着しやすくなる。
【００１９】
▲３▼．前記▲１▼の耐摩耗性改善手段として、一般にフッ素樹脂等の耐摩耗性はこれにガラス粉、シリカ、炭化ケイ素粉末、ダイヤモンド粉末、コランダム粉、ニッケルや鉄などの金属粉等の比較的高い硬度をもつ無機充填剤を混入することにより向上させることができるが、混合量が少ないと耐摩耗性向上の効果が十分でなく、混合量を増加していくと、離型性が悪くなり、また定着ローラーの表面性も悪くなり、オフセット防止効果が低下する。
【００２０】
またこれ等の充填剤はフッ素樹脂中への分散性が悪く、また分散できたとしても充填剤とフッ素樹脂との接着性が悪く、耐久等により定着ローラー被覆層の充填剤の一部が離脱する等の現象が生じた。
【００２１】
分散が不良の場合は耐久により充填剤の少ない部分が先にスジ状あるいはまだら状に削れたりして削れた部分にトナーが埋め込まれ定着ローラーの非粘着性の低下をきたす場合が多かった。
【００２２】
また充填剤が離脱した場合は離脱した部分にトナーが埋まり込んだり、あるいは離脱した充填剤が逆に研摩剤として作用し、摩耗を加速するなどの問題が生じた。
【００２３】
充填剤の粒径を細かくする等の試みもされたが、充填剤とフッ素樹脂との接着性が悪く、逆にフッ素樹脂層全面が摩耗するという結果となった。
【００２４】
また被覆層をＰＴＦＥとＰＦＡ（テトラフロロエチレンとパーフロロアルキルビニルエーテルの共重合体）とのフッ素樹脂混合組成物にすると被覆層が強化されるが、本発明者等の検討結果ではまだまだ摩耗量は多く、耐久後、スジ傷の発生や、オフセット現象を生じたり、画像にスジ傷跡を発生する等の不具合があった。またこれに更に前記のような充填剤を混入しても前記と同様の問題を生じた。
【００２５】
▲４▼．前記▲２▼の静電オフセット防止手段として、被覆層に、カーボンブラック、金属粉、二酸化チタン等の低抵抗の微粉末、又はチタン酸カリウム等の導電化したウイスカー状単結晶繊維等の導電性充填剤を混入させることで被覆層を低抵抗化させて被覆層の摩擦帯電を防止することで静電オフセット現象を防止できる。
この場合、導電性充填剤に要求される性能は
・被覆層材料中への分散性が良好で均一であること、
・被覆層の耐摩耗性が向上すること、
・被覆層に十分な導電性を付与できること、
・被覆層表面の平滑性が得られること、
等である。
【００２６】
しかしながら従来の充填剤は上記のような性能をすべて満足させることがなかなか難しかった。
【００２７】
例えば、カーボンあるいは導電化したウイスカー状単結晶繊維の場合は、フッ素樹脂被覆層を強靭化し耐摩耗性をよくする効果はあまり認められず、耐久していくと被覆層がスジ状に摩耗したりして表面平滑性が悪くなり、オフセット現象を生じたり、定着性が悪くなったりする場合あった。
【００２８】
カーボン等の微粉末の充填剤は粒径が微細で樹脂を強化させるいわゆるフィラー効果がないからである。また分散性が悪く２次凝集し易いという欠点をもち、耐静電オフセット性を満足させるためには必要以上の量を使用する必要があった。
【００２９】
チタン酸カリウム等のウイスカー状単結晶繊維は比較的に比表面積が大であるために耐静電オフセット性は良好であったが、やはり耐摩耗性を向上させる効果は薄かった。これはこの材料がウイスカー状であるために比較的もろく、かつフッ素樹脂中で樹脂の強度を補強するために要求される３次元橋かけ構造を取りにくいからと考察されている。
【００３０】
▲５▼．いわゆる「ホットオフセット現象」は定着ローラー表面の平滑性に依存することはよく知られている。ホットオフセット現象は定着ローラー表面を研摩処理することで防止できる。
【００３１】
表面を研摩処理した定着ローラーの一般的な製法を述べると、アルミニウム・鉄等の芯金の表面を＃１００程度のアルミナ粉末でブラスト処理して粗面化した後、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）等のプライマーを塗布し、プライマーの乾燥後に、適当な充填剤を含有するＰＴＦＥ等のフッ素樹脂を塗布する。その後で３６０°〜４３０°Ｃ程度のフッ素樹脂の特性に応じた温度で焼成し、最終的に表面仕上げのためにサンドペーパー又は砥石等で表面を研摩する。
【００３２】
しかしながら研摩処理で平滑処理した表面は、ミクロに観察すると、ローラー表面に無数の微細な研摩痕を残しており、これにより静電オフセットに関しては逆に耐久初期時においてはひどく悪化している傾向がある。
【００３３】
この現象はミクロな研摩痕の凸部に電荷が集中することによる、いわゆるファラデーゲージ効果により説明されている。
【００３４】
▲６▼．前記ｂのシリコンオイル等の離型剤塗布手段、ｃの摺擦クリーニング手段、ｄのバイアス印加手段は、前記ａのオフセット防止被覆層を形成した定着ローラーの補助的なオフセット防止手段である。
【００３５】
離型剤塗布手段により定着ローラー表面にオイルを供給することにより汚れは軽減するが、オイルのぬれ性が悪く、ツブツブになったり、まだら状になったりして、均一に塗布することが困難であった。従ってオイルの供給量を多くせざるを得なくなり、記録材へのオイルのボタ落ち、シミ等の問題が生じた。
【００３６】
▲７▼．定着ローラーの外周面に対するフッ素樹脂等のオフセット防止被覆層の形成は一般的には、前記のように、ローラー芯金をブラスト処理し、次いでプライマー塗布し、次いでオフセット防止被覆層を形成する。
【００３７】
芯金のブラスト処理及びプライマー塗布は芯金とオフセット防止被覆層間の密着性の向上を目的としている。
【００３８】
一般的にブラスト処理を強くする方が、即ち芯金の表面を粗面化する方が、効果が大きくなることがよく知られている。
【００３９】
さらにはプライマー中に適当な導電性の充填剤を含有させた方が定着ローラーの表層（プライマー層＋オフセット防止被覆層）の体積抵抗が下がり、耐久オフセット性に優れるが、逆に上記密着力が低下することもよく知られている。
【００４０】
そこで、プライマーには導電性の充填剤を入れないで、図１３のように定着ローラー１の芯金１ｃのブラスト処理された表面１ｃ′の頂点１ｃ″がプライマー層１ｂの外側、すなわちオフセット防止被覆層１ａの中に入るようにブラスト処理又はプライマー層１ｂの厚みを規定して表面の体積抵抗を下げることもよく知られた技術である。
【００４１】
しかしこの図１３の形態の定着ローラー１の問題点の１つとして芯金１ｃの腐食がある。即ち、一般に紙等の記録材は少なからず吸湿しているため、定着ローラーと加圧ローラーとの挟圧部で加熱される際に多くの水蒸気を発する。
【００４２】
一方で、定着ローラーはブラストされた芯金１ｃの頂点１ｃ″がオフセット防止被覆層１ａに達しており、また一般的にこのオフセット防止被覆層１ａはＰＴＦＥ等のフッ素樹脂で構成されているため、完全な連続膜ではなく、したがって上記のブラスト１ｃ′された芯金１ｃの頂点１ｃ″は常にオフセット防止被覆層１ａを浸透する水蒸気にさらされている。
【００４３】
而して、このブラストの頂点部分１ｃ″が徐々に腐食され、最終的にはオフセット防止被覆層１ａ上にイボ状の異物が生成して定着ローラーとしての使用に耐えなくなる。
【００４４】
また他の問題点として、オフセット防止被覆層１ａの焼成後の定着ローラー表面の研摩工程が必要な場合が多いことである。すなわち、焼成後の定着ローラー表面の表面粗度はおおむね芯金表面の表面粗度に比例するため、芯金１ｃのブラストを強くすると、焼成後の定着ローラー１のオフセット防止被覆層１ａの表面粗度が大きくなり、したがって、平滑化のために研摩処理が必須になってくるのである。
【００４５】
本発明は上述▲１▼〜▲７▼のような問題点を解消することを目的としている。
【００４６】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする定着装置である。
【００４７】
（１）圧接して回転する一対のローラー間の挟圧部に未定着画像を形成担持させた記録材を導入し挟圧搬送させて未定着画像を記録材面に定着させる定着装置において、
上記一対のローラーのうち記録材の画像担持側の面に接する定着ローラーは外周面にオフセット防止被覆層を有し、該オフセット防止被覆層が、中空の内殻と、該内殻の表面を被覆し実質的に導電性酸化物からなる外殻とを具備した中空二重殻導電性物質の充填剤を含有するフッ素樹脂層であることを特徴とする定着装置。
【００４８】
（２）前記中空二重殻導電性物質が、無定形シリカ又はシリカ含有物質よりなる中空物質あるいは実質的に無定形シリカ又はシリカ含有物質からなる中空の内殻と、実質的に酸化スズ（IV）及び三酸化アンチモンからなる外殻とを具備した中空二重殻導電性粒子であることを特徴とする（１）に記載の定着装置。
【００４９】
（３）前記定着ローラーは最終的に表面仕上げのため研摩処理が行われないことを特徴とする（１）又は（２）に記載の定着装置。
【００５０】
（４）前記定着ローラーは焼成処理される前に表面の平滑化処理が行われることを特徴とする（１）乃至（３）の何れかに記載の定着装置。
【００５１】
（５）前記定着ローラーは焼成処理後に表面仕上げのための研摩処理が行われ、この研摩処理後に再度焼成処理されることを特徴とする（１）乃至同（４）の何れかに記載の定着装置。
【００５２】
（６）前記定着ローラーは加熱ローラーであることを特徴とする（１）乃至（５）の何れかに記載の定着装置。
【００５３】
（７）圧接して回転する一対のローラー間の挟圧部に未定着画像を形成担持させた記録材を導入し挟圧搬送させて未定着画像を記録材面に定着させる定着装置において、
上記一対のローラーのうち記録材の画像担持側の面に接する定着ローラーは外周面にオフセット防止被覆層を有し、該オフセット防止被覆層が、中空の内殻と、該内殻の表面を被覆し実質的に導電性酸化物からなる外殻とを具備した中空二重殻導電性物質の充填剤を含有するフッ素樹脂層であり、該フッ素樹脂層のフッ素樹脂が、
ポリテトラフロロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）と、
テトラフロロエチレンとパーフロロアルキルビニルエーテルの共重合体（ＰＦＡ）
の混合組成物であって、かつ両者の混合比率はテトラフロロエチレンとパーフロロアルキルビニルエーテルの共重合体の方が大きいものであることを特徴とする定着装置。
【００５４】
（８）前記中空二重殻導電性物質が、無定形シリカ又はシリカ含有物質よりなる中空物質あるいは実質的に無定形シリカ又はシリカ含有物質からなる中空の内殻と、実質的に酸化スズ（ＩＶ）及び三酸化アンチモンからなる外殻とを具備した中空二重殻導電性粒子であることを特徴とする（７）に記載の定着装置。
【００５５】
（９）前記定着ローラーは加熱ローラーであることを特徴とする（７）又は（８）に記載の定着装置。
【００５６】
（１０）圧接して回転する一対のローラー間の挟圧部に未定着画像を形成担持させた記録材を導入し挟圧搬送させて未定着画像を記録材面に定着させる定着装置において、
上記一対のローラーのうち記録材の画像担持側の面に接する定着ローラーは外周面にオフセット防止被覆層を有し、該オフセット防止被覆層が、中空の内殻と、該内殻の表面を被覆し実質的に導電性酸化物からなる外殻とを具備した中空二重殻導電性物質の充填剤を含有するフッ素樹脂層であり、
上記定着ローラーに離型剤を供給する手段を具備したことを特徴とする定着装置。
【００５７】
（１１）前記中空二重殻導電性物質が、無定形シリカ又はシリカ含有物質よりなる中空物質あるいは実質的に無定形シリカ又はシリカ含有物質からなる中空の内殻と、実質的に酸化スズ（ＩＶ）及び三酸化アンチモンからなる外殻とを具備した中空二重殻導電性粒子であることを特徴とする（１０）に記載の定着装置。
【００５８】
（１２）前記定着ローラーは加熱ローラーであることを特徴とする（１０）又は（１１）に記載の定着装置。
【００５９】
（１３）圧接して回転する一対のローラー間の挟圧部に未定着画像を形成担持させた記録材を導入し挟圧搬送させて未定着画像を記録材面に定着させる定着装置において、
上記一対のローラーのうち記録材の画像担持側の面に接する定着ローラーは外周面にオフセット防止被覆層を有し、該オフセット防止被覆層が、中空の内殻と、該内殻の表面を被覆し実質的に導電性酸化物からなる外殻とを具備した中空二重殻導電性物質の充填剤を含有するフッ素樹脂層であり、
上記定着ローラーに記録材上の未定着画像を構成する顕画剤の極性と同極性の直流バイアスを印加する手段を具備したことを特徴とする定着装置。
【００６０】
（１４）前記中空二重殻導電性物質が、無定形シリカ又はシリカ含有物質よりなる中空物質あるいは実質的に無定形シリカ又はシリカ含有物質からなる中空の内殻と、実質的に酸化スズ（ＩＶ）及び三酸化アンチモンからなる外殻とを具備した中空二重殻導電性粒子であることを特徴とする（１３）に記載の定着装置。
【００６１】
（１５）前記定着ローラーは加熱ローラーであることを特徴とする（１３）又は（１４）に記載の定着装置。
【００６２】
（１６）圧接して回転する一対のローラー間の挟圧部に未定着画像を形成担持させた記録材を導入し挟圧搬送させて未定着画像を記録材面に定着させる定着装置において、
上記一対のローラーのうち記録材の画像担持側の面に接する定着ローラーは外周面にオフセット防止被覆層を有し、該オフセット防止被覆層が、中空の内殻と、該内殻の表面を被覆し実質的に導電性酸化物からなる外殻とを具備した中空二重殻導電性物質の充填剤を含有するフッ素樹脂層であり、
上記中空二重殻導電性物質の中空部の平均孔径が記録材上の未定着画像を構成する顕画剤の体積平均粒径よりも小さいことを特徴とする定着装置。
【００６３】
（１７）前記樹脂層の樹脂が、
ポリテトラフロロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）
あるいは
テトラフロロエチレンとパーフロロアルキルビニルエーテルの共重合体（ＰＦＡ）
あるいは
上記両者の混合組成物
であることを特徴とする（１６）に記載の定着装置。
【００６４】
（１８）前記中空二重殻導電性物質が、無定形シリカ又はシリカ含有物質よりなる中空物質あるいは実質的に無定形シリカ又はシリカ含有物質からなる中空の内殻と、実質的に酸化スズ（ＩＶ）及び三酸化アンチモンからなる外殻とを具備した中空二重殻導電性粒子であることを特徴とする（１６）又は（１７）に記載の定着装置。
【００６５】
（１９）前記定着ローラーが加熱ローラーであることを特徴とする（１６）乃至（１８）の何れかに記載の定着装置。
【００６６】
（２０）圧接して回転する一対のローラー間の挟圧部に未定着画像を形成担持させた記録材を導入し挟圧搬送させて未定着画像を記録材面に定着させる定着装置において、
上記一対のローラーのうち記録材の画像担持側の面に接する定着ローラーは、ブラスト処理した導電性芯材上にプライマー層を介して積層したフッ素樹脂の被覆層を有し、
上記導電性芯材の表面粗度の最大値Ｒｍａｘがプライマー層の厚みよりも小さいこと、すなわち導電性芯材のブラスト面がプライマー層で埋められていること、及び上記フッ素樹脂の被覆層中に導電性の充填剤を含有することを特徴とする定着装置。
【００６７】
（２１）前記プライマー層の平均膜厚をｔとした場合、
０＜ｔ−Ｒｍａｘ＜１０μｍ
であることを特徴とする（２０）に記載の定着装置。
【００６８】
（２２）前記充填剤が、中空の内殻と、該内殻の表面を被覆し実質的に導電性酸化物からなる外殻を具備した中空二重殻導電性物質であることを特徴とする（２０）又は（２１）に記載の定着装置。
【００６９】
（２３）前記中空二重殻導電性物質が、無定形シリカ又はシリカ含有物質よりなる中空物質あるいは実質的に無定形シリカ又はシリカ含有物質からなる中空の内殻と、実質的に酸化スズ（ＩＶ）及び三酸化アンチモンからなる外殻とを具備した中空二重殻導電性粒子であることを特徴とする（２０）乃至（２２）の何れかに記載の定着装置。
【００７０】
（２４）前記定着ローラーは最終的に表面仕上げのための研摩処理が行なわれないことを特徴とする（２０）乃至（２３）の何れかに記載の定着装置。
【００７１】
（２５）前記プライマー層に導電性の充填剤を含有させないことを特徴とする（２０）乃至（２４）の何れかに記載の定着装置。
【００７２】
（２６）前記定着ローラーは加熱ローラーであることを特徴とする（２０）乃至（２５）の何れかに記載の定着装置。
【００７３】
【作用】
本発明は、基本的には、定着ローラーのオフセット防止被覆層に添加する充填剤として、
中空の内殻と、該内殻の表面を被覆し実質的に導電性酸化物からなる外殻とを具備した中空二重殻導電性物質、
より具体的には、無定形シリカ又はシリカ含有物質をアンチモン含有量が酸化錫の１〜約３０重量％の範囲であるアンチモン含有酸化錫結晶子の二次元ネットワークと共に包含する導電性組成物で、本物質がアンチモン含有酸化チタン結晶子の二次元ネットワークで表面被覆された、無定形シリカ又はシリカ含有物質の成形粒子、又は無定形シリカ被覆又はシリカ含有被覆を有する不活性コア物質を包含する粘子を包含する粉末であり、さらに成形粒子が無定形シリカ又はシリカ含有物質の中空シェルである、所謂中空二重殻導電性物質（特開平２−２１８７６８号）
を使用することで、定着ローラーのオフセット防止性能及び耐摩耗性の両方を大幅に向上させることが可能であることを種々の実験・試験により知見して上記の各種定着装置構成を発明するに至ったものである。
【００７４】
即ち、上述した中空二重殻導電性物質は中空であるがため、嵩密度が小さく、比表面積が大きいために樹脂中での分散性が非常に良好であり、３次元橋かけ構造を取る。
【００７５】
従って、定着ローラーの表層は充填剤の効果により強靭化され、かつ抵抗が著しく低下される。即ちこれらの効果により耐摩耗性及び耐静電オフセット性を同時に満足することができるのである。
【００７６】
【実施例】
Ａ．以下の実施例１乃至同４は前記（１）〜（６）［特許請求の範囲の請求項１乃至同６に対応］の定着装置についての実施例である。
【００７７】
〈実施例１〉（図１・図２）
図１は本実施例の定着装置の概略構成図である。１・２は互いに略並行に上下に所定の押圧力をもって圧接させた、上側の定着ローラー（加熱ローラー）と下側の加圧ローラーである。３は定着ローラー１に内装したハロゲンヒーター等の発熱源であり、不図示の定着ローラー温度検知素子を含む温調回路により通電が制御されて、定着ローラー１の表面温度が所定の温度に管理される。
【００７８】
定着ローラ１はアルミニウム等の金属の芯金１ｃの表面に常法に従ってＰＡＩ等のプライマー層１ｂを塗布し、その上にオフセット防止被覆層１ａを積層したものである。本実施例においてこのオフセット防止被覆層１ａは後述するように、中空二重殻導電性物質を充填剤として含有させたＰＴＦＥ樹脂やＰＦＡ樹脂等のフッ素樹脂の焼成層である。
【００７９】
加圧ローラー２は芯金２ｂの表層にシリコンゴム層２ａを被覆したものを使用した。
【００８０】
上記のローラー対１・２は不図示の駆動手段により所定の速度で回転駆動される。Ｐは不図示の作像手段部で未定着トナー画像Ｔを形成担持させた記録材であり、上記ローラー対１・２の挟圧部（定着ニップ部、ニップ幅５〜６ｍｍ）Ｎに導入され、この挟圧部を挟持搬送されていくことで熱と圧力でトナー像の定着を受ける。
【００８１】
本実施例における定着ローラー１は、直径４０ｍｍのアルミニウムパイプを芯金１ｃとし、その外周面を＃１００アルミナ粉でホーニング処理して粗面化し、導電性充填剤を配合したプライマー層１ｂを１０μｍ程度の厚みで塗布して１５０℃・１５分の乾燥を行なった後、下記の中空二重殻導電性物質を充填剤（フィラー）として含有させた、ＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂とを７０：３０の混合比で混合してなるフッ素樹脂組成物を１０μｍ程度の厚さに塗布して４００℃・２０分焼成してオフセット防止被覆層１ａを形成し、焼成後、最終仕上げとして＃１０００のサンドペーパーで研摩を行なってなるものである。
【００８２】
本実施例で使用の上記中空二重殻導電性物質は、図２の模型図に示したように、中空の内殻ｂと、この内殻ｂの表面を被覆し実質的に導電性酸化物からなる外殻ａとを備えたものである。
【００８３】
本実施例では、内殻ｂが無定形シリカ、外殻ａが酸化スズ及び三酸化アンチモン、それぞれの殻の厚みが５〜２０ｎｍであるものを使用した。この物質は、粒径が１〜数１０μｍ（本実施例のものは平均粒径３μｍ）の中空の平板ないし球状粒子であり、密度が０．３〜０．４ｇ／ｃｃと小さく、また比表面が４０〜６０ｍ2 ／ｇと大きいため、フッ素樹脂組成物に対する分散性にたいへん優れていた。
【００８４】
そして、オフセット防止被覆層１ａにおけるフィラーとしての該中空二重殻導電性物質の含有量（ｗｔ％）を５，１０，１５，２０，２５と違えた定着ローラを作成して、それぞれ、
１）表面抵抗Ω／□
ハイレスタ（三菱油化（株））で測定
２）摩耗量ｍｇ／１０００回
ＪＩＳ．Ｋ７２０４のテーパー摩耗試験機で測定
試験条件；荷重１ｋｇ
３）オフセット性と耐久寿命の実機評価
ＮＰ−４８３５複写機（キヤノン（株））で４段階評価
（良◎→○→△→×悪）
オフセット性は、罫線状チャートを連続１００枚複写して評価した。
【００８５】
耐久寿命は、実機にて連続通紙を行ない表面の削れ量により評価した。
【００８６】
４）総合評価
４段階評価（良◎→○→△→×悪）
の各項目について測定ないしは評価を行なった。その結果を表−１に示した。
【００８７】
また比較のために従来例１として、上記定着ローラーにおいてオフセット防止被覆層１ａに混入使用するフィラーとして、中空二重殻導電性物質の代りに、
チタン酸カリウムのウイスカー状単結晶
を使用し、含有量（ｗｔ％）を０，５，１５，２５と違えた定着ローラーを作成した。他の定着ローラー構成条件は本実施例の定着ローラーと同じである。
【００８８】
この従来例１の定着ローラーについても前記１）〜４）の測定ないしは評価を行ない、その結果を表−１に示した。
【００８９】
さらに従来例２として、使用フィラーとして
カーボンの微粒子（三菱化成、ＣＢ＃４４）
を使用し、含有量（ｗｔ％）を５，１５，２５と違えた定着ローラーを作成した。他の定着ローラー構成条件は本実施例の定着ローラーと同じである。
【００９０】
この従来例２の定着ローラーについても前記１）〜４）の測定ないし評価を行ない、その結果を表−１に示した。
【００９１】
【表１】
0003679422.tif 000002
本実施例においては、オフセット防止被覆層１ａとしてのフッ素樹脂に充填剤として中空二重殻導電性物質を添加することで、定着ローラーに優れたオフセット防止効果が認められた。また耐久寿命に関しても、微小量の添加で充分な耐摩耗性向上効果が認められた。
【００９２】
逆に含有量を２５ｗｔ％以上にした場合にはやや劣化する傾向が見うけられた。
【００９３】
従来例１の定着ローラーは、オフセット防止効果は認められたが、耐摩耗性を向上させる効果は認められず、耐久寿命に劣った。
【００９４】
従来例２の定着ローラーは、オフセット防止及び耐摩耗性を向上させる効果は特に認められなかった。
【００９５】
以上の実機での傾向については表面抵抗の測定及びテーパー摩耗試験による予備評価結果とよく対応がとれている。
【００９６】
すなわち、以上の結果を総合評価すると、本実施例の定着装置は、定着ローラーのオフセット防止被覆層１ａに添加するフィラーとして中空二重殻導電性物質を使用することにより、優れた静電オフセット防止性及び耐摩耗性（耐久性）を同時に満足することが可能となった。
【００９７】
〈実施例２〉
本実施例は前記実施例１の定着ローラーについて、最終仕上げ処理としての研摩後に、再度焼成処理したローラーとしたものである。この定着ローラーについて前記１）〜４）の測定ないしは評価を行ない表−２に示した。
【００９８】
前記実施例１の定着装置と比較すると、オフセット性については大幅に向上している。ただ耐久寿命については１ランク悪化している。
【００９９】
これについて考察すると、まずオフセット性については、表面研摩により定着ローラー１のオフセット防止被覆層１ａであるフッ素樹脂層表面についた微細な研摩痕が再度焼成されることにより、再溶融して表面が平滑化されることにより向上したものと考えられる。そして耐久寿命の悪化に関しては、フッ素樹脂は熱履歴を受け易く、本実施例のように、二度の焼成工程を受けることにより表面の強度が落ちるためであると考えられる。
【０１００】
〈実施例３〉
本実施例は前記実施例１の定着ローラーについて、最終仕上げ処理としての研摩処理を施さない、無研摩ローラーとしたものである。この定着ローラーについて前記１）〜４）の測定ないし評価を行ない表−２に示した。
【０１０１】
前記実施例２の定着装置の評価結果と比較すると、耐久寿命は１ランク向上したが、オフセット性については１ランク悪化している。これは、まず耐久寿命の向上については前述の通りと考察され、オフセット性の悪化については、焼成後に研摩をしないため、定着ローラーの表面の平滑性が低下したためであると考えられる。
【０１０２】
〈実施例４〉
本実施例は前記実施例１の定着ローラーについて、オフセット防止被覆層１ａの焼成前に該被覆層の平滑化処理をＰＴＦＥフィルム等で行ない（レベリング処理）、次いで焼成処理することで最終仕上げ処理として研摩工程を有さないローラーである。この定着ローラーについて前記１）〜４）の測定ないし評価を行ない表−２に示した。
【０１０３】
前記実施例２及び同３の定着装置の評価結果と比較すると、本実施例ではオフセット性及び耐久寿命が１ランクずつ向上している。
【０１０４】
本実施例では定着ローラーの平滑化処理（研摩工程）後に再度の焼成工程をもたないために、オフセット性と耐久寿命を同時に満足している。
【０１０５】
以上の実施例１乃至同４の定着装置のように、定着ローラーについて、オフセット防止被覆層１ａとしてのフッ素樹脂に添加するフィラーとして中空二重殻導電性物質を用いることにより、定着ローラーのオフセット防止被覆層表面の摩擦帯電を抑止し、正・負いずれの帯電特性を有するトナーに対してもそのオフセット発生量を問題にならないレベルまで軽減させることが可能となった。同時に該物質はフッ素樹脂を強靭化させ、耐摩耗性も著しく向上させ、全体として定着装置の寿命を著しく向上させることが可能となった。
【０１０６】
【表２】
0003679422.tif 000003
Ｂ．以下の実施例５乃至同８は前記（７）乃至（９）［特許請求の範囲の請求項７乃至同９に対応］の定着装置についての実施例である。
【０１０７】
〈実施例５〉（図３）
ＰＴＦＥ樹脂は固体潤滑性が良いものの、塗膜内のピンホールが多く、充填剤を混入した場合、充填剤の近傍で亀裂が生じる場合が多い。これを防止するために、流動性の良いＰＦＡ樹脂を混入する場合があるが、従来の充填剤では焼成後充填剤との接着が悪く、冷却後やはり充填剤近傍に亀裂（クラック）を生じてしまっていた。
【０１０８】
充填剤として、中空の内殻と、該内殻の表面を被覆し実質的に導電性酸化物からなる外殻とを具備した中空二重殻導電性物質を用いた場合には、該充填剤が中空であるがために嵩密度が小さく樹脂中での分散性が非常に良好であるので、樹脂中で３次元橋かけ構造をとり、オフセット防止被覆層１ａとしてのフッ素樹脂層を均一に強靭化することが可能となる。
【０１０９】
そしてこの充填剤を用いた場合にはオフセット防止被覆層１ａとしてのフッ素樹脂層に前記のような亀裂を生じることが一切なかった。
【０１１０】
特にＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂との混合組成物においてＰＦＡ樹脂の混合率をＰＴＦＥ樹脂よりも大きくしたときは、該混合組成物の塗膜面は亀裂のない均一な平滑な膜を形成することが可能となった。
【０１１１】
これは充填剤の中空部分に流動性の良いＰＦＡ樹脂の一部が入り込み接着効果を上げるため亀裂のない均一な塗膜が形成できたものと推定される。但し、ＰＴＦＥ樹脂を１０％以下にすると、塗膜の潤滑性が低下し、分離爪等によるキズが発生する場合があった。
以上述べた如く、定着ローラーのオフセット防止被覆層１ａとして、樹脂分をＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂の混合組成物であって、ＰＦＡ樹脂の混合比率をＰＴＦＥ樹脂よりも多くすると共に、充填剤として中空二重殻導電性物質を用いたもので構成することで、極めて耐摩耗性に優れた均一かつ平滑なオフセット防止被覆層を形成でき、耐久性及び非粘着性に優れた定着装置を構成することが可能となった。
【０１１２】
図３は本実施例の定着装置の概略構成図である。前記図１のものと共通の構成部材部分には同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【０１１３】
４は定着ローラー１の表面に接触させたサーミスター等の温度検知素子であり、定着ローラー１の表面温度がこの素子４により検知され、その検知情報に応じて不図示の制御回路により発熱源３の通電が制御されて定着ローラー１の表面温度が所定の温度に管理される。
【０１１４】
５は定着ローラー１に対するオイル供給部材兼クリーニング部材としてのローラー体である。このローラー体は芯金５ａとオイル含浸耐熱性フェルト５ｂより構成され、不図示の偏心カム等により定着ローラー１に対して接離制御される。オイル供給量は一回の当接で０．３〜０．５ｍｇである。
【０１１５】
６は定着ローラー１にばね７で付勢して当接させた記録材分離爪であり、定着ローラー１の面に付着して巻き付こうとする記録材を定着ローラー１から分離する働きをする。
【０１１６】
本実施例における定着ローラー１は鉄あるいはアルミニウム等の芯金１ｃを＃１００アルミナ等の粉末でブラスト処理し、プライマー層１ｂを５〜１０μｍ程度の厚みで塗布して１５０℃・１５分乾燥し、その後下記の構成のフッ素樹脂組成物を１０〜２０μｍの厚みで塗布し、３９０〜４００℃・２０分の焼成してオフセット防止被覆層１ａを形成したものである。
【０１１７】
フッ素樹脂組成物
ａ．ＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂の４５：５５もしくは３０：７０の混合比率のフッ素樹脂混合物
ｂ．充填剤
無定形シリカから成る中空の内殻と、実施的に酸化スズ（IV）及び三酸化アンチモンから成る外殻を具備した中空二重殻導電性粒子、平均粒径３μｍ程度、嵩密度０．３〜０．４ｇ／ｃｃ、外殻及び内殻の各々の厚み数１０ｎｍ〜２００ｎｍ
そしてｂの充填剤の含有量を５ｗｔ％もしくは１５ｗｔ％にした数種の定着ローラーを作成して、それぞれ
１）表面抵抗Ω／□
前記実施例１の１）と同じ
２）摩耗量ｍｇ／１００回
前記実施例１の２）と同じ
３）オフセット性と耐久寿命の実機評価
ＮＰ−４０８０複写機（キヤノン（株））で評価
オフセット性‥‥罫線チャート及びハーフトーンチャートを連続して    ５００枚複写して評価
◎：全く問題なし
○：５００枚中、１〜２枚軽微なオフセットが出るものの実用上問題なし△：５００枚中、数枚〜１０枚オフセットが出る、ローラー若干汚れあり×：５００枚中、１０％以上の比率でオフセット発生、ローラー汚れあり
耐久寿命‥‥実機にて連続通紙を行ない、表面の削れ、キズにより評価
◎：全く問題なし
○：ローラー上摩耗及びキズが判別できるが、画像上問題なし
△：ハーフトーン画像で軽微なキズ発生
×：線画でもキズ等の発生による画像スジ等の欠陥が認められる。
の各項目について測定ないしは評価を行なった。その結果を表−３に示した。
【０１１８】
また、比較例１として、ＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂の配合比を６０：４０とＰＴＦＥ樹脂の方を多くし、他は上記実施例と同様の構成とした定着ローラーについても上記１）〜４）の測定ないしは評価を行ない、その結果を表−３に示した。
【０１１９】
さらに、比較例２として、充填剤として
チタン酸カリウムのウイスカー状単結晶、
平均粒径＝長径（５μｍ）×短径（０．３μｍ）
を使用した、または
カーボンブラックＣＢ＃４４（三菱化成（株））
を使用した定着ローラーについても上記１）〜４）の測定ないしは評価を行ない、その結果を表−３に示した。
【０１２０】
【表３】
0003679422.tif 000004
表−３において、本実施例５の結果と、比較例１や比較例２との対比より下記のことがわかる。
【０１２１】
▲１▼．中空二重殻導電性粒子を充填剤とするオフセット防止被覆層１ａとしてのフッ素樹脂層は耐摩耗性及び耐オフセット性に優れる。
【０１２２】
▲２▼．充填剤として中空二重殻導電性粒子を用いた場合、ＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂の配合組成物のＰＦＡ樹脂の配合比率を上げていくと、オフセット防止被覆層１ａの耐摩耗性及び耐オフセット性が向上する。
【０１２３】
▲３▼．但し、ＰＴＦＥ樹脂の配合比率が１０％未満になると分離爪等による打痕傷が悪くなるためＰＴＦＥ樹脂は１０％以上は必要である。
【０１２４】
▲４▼．他の充填剤（例えばカーボン又はウイスカー状単結晶）使用の場合、ＰＦＡ樹脂の配合比率のアップによる耐摩耗性の効果は大きくは認められない。
【０１２５】
〈実施例６〉（図４）
本実施例は前記実施例５の定着装置（図３）において、ローラータイプのオイル供給部材兼クリーニング部材５を、図４のようにウエブ方式のオイル供給兼クリーニング装置１０にしたものである。
【０１２６】
１１はオイルを含んだ耐熱性ウエブ、１２はウエブ供給ローラー、１３はウエブ巻取りローラー、１４は耐熱性のシリコンスポンジローラー等のウエブ圧接ローラーである。
【０１２７】
ウエブ圧接ローラー１４がオイルを含んだウエブ１１を定着ローラー１面に数ｍｍ幅で押し付けることで、定着ローラー１面へのオイル等の離形剤の供給、定着ローラー１面の定着後のローラー面汚れの除去を行なわせている。
【０１２８】
ウエブ１１は定着ローラー１とはカウンター方向に記録材の大きさに応じて所定の長さ送られる。
【０１２９】
従来の定着装置ではこのウエブ送りは例えば記録材Ａ４サイズ１枚当り０．０５ｍｍ送っていた。しかるに実施例５の定着装置のように定着ローラー１のオフセット防止被覆層を充填剤として中空二重殻導電性物質を使用し、樹脂をＰＦＡ樹脂の配合比率をＰＴＦＥ樹脂よりも大きくしたＰＴＦＥ樹脂＋ＰＦＡ樹脂としたものにすることで、ウエブの送り量を１／３〜１／４にしても十分なオフセット防止効果を得ることができた。
【０１３０】
このようにウエブ送り量を減らすことが可能となり、定着ローラー１の寿命及びウエブ１１の寿命を向上させることが可能となり、耐久性の良い、コストパーフォーマンスの高い定着装置を供給することが可能となった。またコストダウンタイプの画像形成装置においてはクリーニングシステムそのものを除去することも可能である。
【０１３１】
〈実施例７〉（図５）
本実施例は図５のように定着ローラー１に対するオイル供給兼クリーニング手段として、オイル等の離型剤をしみこませた耐熱性のフェルトパット１５を用いたものである。
【０１３２】
このようなパッド方式のオイル供給兼クリーニング手段の場合も、前記実施例５の定着ローラー１のオフセット防止被覆層１ａの特殊充填剤の効果及びＰＦＡ樹脂の効果は確認することができた。
【０１３３】
パッド方式のオイル供給兼クリーニング手段１５は実施例５のローラー方式５又は実施例６のウエブ方式１０と異なり、定着ローラー表面に当接する部材の面が新しい面にならないために、紙エッジ部の紙粉や一部のオフセットトナーがパッド部に溜り、加速的に定着ローラーにダメージを与える場合が多かった。
【０１３４】
しかるに、実施例５の定着装置のように、定着ローラー１のオフセット防止被覆層１ａを、充填剤として中空二重殻導電性物質を使用し、樹脂をＰＦＡ樹脂の配合比率をＰＴＦＥ樹脂よりも大きくしたＰＴＦＥ樹脂＋ＰＦＡ樹脂としたものにすることで、格段に耐久寿命及びパッド寿命を向上することが可能となった。
【０１３５】
ちなみに従来の充填剤の定着ローラーではＡ４コピー１〜２万枚でパッド面が汚れ、定着ローラーの表面の平滑性が失われたのに対し、本実施例では３倍以上の耐久性を確認できた。
【０１３６】
図６は定着装置の定着ローラー１にクリーニングブレード１６を当接させたものである。
【０１３７】
〈実施例８〉
今までは定着ローラー１のオフセット防止被覆層１ａに混入使用される充填剤は無定形シリカ又はシリカ含有物質より成る中空の内殻と、実質的に酸化スズ（IV）及び三酸化アンチモンから成る中空二重殻導電性物質であった。ポジトナーの場合、定着ローラーの表面のフッ素樹脂がネガに帯電されるため静電的にオフセットが非常に不利であったが、ネガトナーの場合は静電オフセットが有利なため、外殻の導電物質は不要になる。
【０１３８】
しかして、無定形シリカ又はシリカ含有物質より成る中空物質でも本発明の主旨に十分沿うものであり、今までいくつか述べてきたさまざまな作用効果を同様に享受できることは言うまでもない。
【０１３９】
以上説明したように、定着装置の定着ローラー１のオフセット防止被覆層を充填剤として中空二重殻導電性物質を使用し、樹脂をＰＦＡ樹脂の配合比率をＰＴＦＥ樹脂よりも大きくしたＰＴＦＥ樹脂＋ＰＦＡ樹脂としたものにすることで、
ａ．定着ローラーの耐オフセット性能、耐摩耗性能が向上した。
【０１４０】
ｂ．従って定着ローラーに対するオイル供給部材又は／及びクリーニング部材の大幅な寿命化が図れてコストパーフォーマンスの良いシステムが構築できた。
【０１４１】
ｃ．定着ローラーの大幅な長寿命化が満足でき、サービスメンテナンス間隔を広げ、サービスコストの低減を図ることができた。
【０１４２】
ｄ．定着ローラーの性能・寿命の向上により、さまざまな記録材を利用することが可能となり、マテリアル対応を広げることができた。
【０１４３】
即ち、定着システムの安定化・長寿命化・低コスト化を図ることができた。
【０１４４】
Ｃ．以下の実施例９乃至同１２は前記（１０）乃至（１２）［特許請求の範囲の請求項１０乃至同１２に対応］の定着装置の実施例である。
【０１４５】
〈実施例９〉
前述したように、オフセット防止被覆層１ａに配合する充填剤として中空二重殻導電性物質は、該充填剤が中空であり、嵩密度が小さく、樹脂中での分散性が非常に良好であるので、樹脂中で３次元橋かけ構造をとり、定着ローラーのオフセット防止被覆層を強靭化することが可能となる。
【０１４６】
また上記の充填剤は中が中空であり、表面は適度にポーラスな平板ないしは球状の粒子である。従って該粒子が存在するフッ素樹脂層表面にオイル等の離型剤を１回塗布すると、該粒子の内部にオイル成分が保持されてオフセット防止被覆層は長期にわたり安定した非粘着性を示すことがわかった。
【０１４７】
また該充填剤の分散が非常に良いためと思われるが、オイル塗布を行なっても非常に均一にオイル塗布が可能であり、かつ内部にオイルを保持するため余分なオイルを定着ローラーに塗布しなくとも十分な非粘着性を保つことができた。
【０１４８】
前記実施例５の図３のようにローラータイプのオイル供給部材兼クリーニング部材５を具備させた定着装置において、定着ローラー１のオフセット防止被覆層１ａを下記の組成のフッ素樹脂組成物で形成した。
【０１４９】
フッ素樹脂組成物
ａ．ＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂の７０：３０の配合比率のフッ素樹脂混合物
ｂ．充填剤
実施例５のｂと同じ中空二重殻導電性物質
定着ローラーの製造方法、他の構成、定着装置構成は実施例５と同じである。そしてｂの充填剤の含有量を５，１５，２５ｗｔ％と違えた数種の定着ローラーを作成して、オイル塗布条件をかえて実施例５の１）〜４）と同様の測定もしくは評価を行なった。その結果を表−４に示した。
【０１５０】
また比較例１として該定着ローラーにオイル供給をしなかった場合も同様の測定ないしは評価を行なった。その結果を表−４に示した。
【０１５１】
更に比較例２として、充填剤として、
チタン酸カリウムのウイスカー状単結晶、
平均粒径＝長径（５μｍ）×短径（０．３μｍ）
を使用した、または
カーボンブラックＣＢ＃４４（三菱化成 (株) ）
を使用した定着ローラーについても同様の測定ないしは評価を行ない、表−５に示した。
【０１５２】
【表４】
0003679422.tif 000005
【０１５３】
【表５】
0003679422.tif 000006
表−４，表−５の本実施例と比較例１・同２との対比からわかるように、初期はオイル等の離型剤なしでも、どの充填剤使用の定着ローラーも十分な導電性がとれていればオフセット性能は実用上問題のないレベルにおさまる。
【０１５４】
ところが、耐久を進めていくと、フッ素樹脂中の従来の充填剤（比較例２）はその材料自体強靭ではないため、紙等に含まれる充填剤によりスジキズ状にオフセット防止被覆層１ａ面に摩耗が生じ、同時に平滑性が劣ることによりオフセットを生じる。
【０１５５】
本実施例の定着ローラーであればオイル供給量をかなり減らしても耐久後のオフセット性能が悪くならないことにより、十分なオイル離型性の効果を持続できることがわかる。
【０１５６】
また耐久寿命も長く、長期間にわたってキズのない良好な表面状態を維持できることがわかった。
【０１５７】
これは、充填剤自体の分散性が良いため微視的にみても耐摩耗性に優れていること、また充填剤自体材質は吸油性が少ないものの粒子としてはその形状効果により充填剤のオイル保持能力が高く、耐摩耗性の向上に大きく寄与していると考えられる。
【０１５８】
以上の様な事から本実施例に用いたオイル塗布定着ローラーではオイルの供給回数を減らしても定着ローラーの離型性が保たれているがこれはオイルの利用効率が良いと考えられる。すなわち過剰なオイルを供給しても記録材Ｐに余分にもってゆかれるだけである。従って利用効率が良い。
【０１５９】
定着システムではオイル塗布ローラーの寿命を長くする事が可能であり、サービス間隔を伸ばす事ができ、コストパーフォーマンスとしても非常に優れていると云える。
【０１６０】
〈実施例１０〉
本実施例は前述実施例９において、定着ローラーに対するオイル供給兼クリーニング手段を前述実施例６の図４のウェブ送り量を減らしたウェブ方式のものとした。
【０１６１】
このようにウェブ送り量を減らしたオイル供給装置を用いても定着ローラーの耐久寿命は２倍〜３倍伸びた。またウェブの寿命も２倍〜３倍伸びた。
【０１６２】
従ってオフセット防止被覆層に充填剤として中空二重殻導電性物質を混入した定着ローラーとオイル供給装置を組み合わせる事により耐久性の良いコストパーフォーマンスの高い定着装置の開発が可能となった。
【０１６３】
又本実施例においてはウェブ送りローラーの定着ローラーへの圧接をＯＮ／ＯＦＦさせ、オフセット性／耐摩耗性の許容できる範囲でウェブの寿命を伸ばすことも可能である。
【０１６４】
〈実施例１１〉
本実施例は前述実施例９において、定着ローラーに対するオイル供給兼クリーニング手段を前述実施例７の図５のパッド方式のものとした。
【０１６５】
この場合もオイルの利用効率が極めて優れていること、定着ローラー表面自体の耐摩耗性が優れていることにより、従来になかった耐オフセット性能が確認でき、その長寿命化も確認できた。
【０１６６】
すなわちオイル供給及びクリーニングフェルトは従来の充填剤では１〜２万枚Ａ４コピーでフェルト面の汚れが発生し、又ローラー表面の平滑性が失われ、スジキズが発生した。
【０１６７】
本実施例ではこの２倍〜３倍のフェルト寿命及びローラー寿命が確認できた。
【０１６８】
又本実施例に於てもローラーのオイル保持能力が優れている事より、フェルトの圧接ＯＮ／ＯＦＦがさらにフェルト寿命を伸ばすのに有効である。すなわち従来例の３倍〜４倍の寿命が確認できた。
【０１６９】
〈実施例１２〉
今までは定着ローラーに使われる充填剤は無定形シリカ又はシリカ含有物質よりなる中空の内殻と実質的に酸化スズ（IV）及び三酸化アンチモンからなる２重殻導電性物質であった。ポジトナーの場合、定着ローラーのフッ素樹脂がネガに帯電されるため静電的にオフセットが非常に不利であったが、ネガトナーの場合は静電オフセットが有利なため必ずしも外殻の導電物質は不要になる。しかして無定形シリカ又はシリカ含有物質よりなる中空物質でも本発明の主旨に十分沿うものであり、今までいくつか述べてきたさまざまな作用効果を同様に享受できることは云うまでもない。
【０１７０】
以上説明したように、実施例９〜１２のものも前述実施例５〜８のａ〜ｄと同様の効果があり、定着システムの安定化・長寿命化・低コスト化を図ることができる。
【０１７１】
Ｄ．以下の実施例１３乃至同１５は前記（１３）乃至（１５）［特許請求の範囲の請求項１３乃至同１５に対応］の定着装置の実施例である。
【０１７２】
〈実施例１３〉（図７）
図７は本実施例の定着装置の概略構成図である。本実施例の装置においては定着ローラー１の芯金１ｃに記録材Ｐ上の画像を形成させているトナーと同極性（本実施例では正（＋））の直流バイアスを印加するための直流電源２０である。
【０１７３】
定着ローラー１・加圧ローラ２等のローラー構成、装置構成等は前記実施例１（図１）と同じである。即ち定着ローラー１はオフセット防止被覆層１ａが、ＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂の７０：３０の配合比率の混合樹脂で、充填剤として中空二重殻導電性物質を添加した組成物の塗布・焼成層である。
【０１７４】
表−６に充填剤の含有量（ｗｔ％）及び定着ローラー芯金１ｃに対する印加電圧を種々に異ならせた場合における評価結果を示した。定着ローラー１の表面抵抗、摩耗量の測定、実機評価は前記実施例５に記載したと同じである。
【０１７５】
また比較例１として定着ローラー芯金１ｃにバイアスを印加しなかった場合の評価結果を表−６に示した。
【０１７６】
更に比較例２として、充填剤として
チタン酸カリウムのウイスカー状単結晶
平均粒径＝長径（５μｍ）×短径（０．３μｍ）
を使用した定着ローラー、
カーボンブラックＣＢ＃４４（三菱化成（株））
を使用した定着ローラー
についても同様の測定乃至は評価を行ない、表−７に示した。
【０１７７】
【表６】
0003679422.tif 000007
【０１７８】
【表７】
0003679422.tif 000008
本実施例においては、定着ローラー１のフッ素樹脂中に充填剤として中空二重殻導電性粒子を微小量添加して、かつ、使用するトナーと同極性の直流バイアスを印加することで非常に優れたオフセット防止及び耐久寿命を示した。
【０１７９】
静電オフセットに関しては比較例１・同２と比較して直流バイアスを芯金に＋１００（Ｖ）印加する程度で優れた評価結果を示し、特には＋５００（Ｖ）以上印加することにより、非常に優れた評価結果を示した。
【０１８０】
更には、比較例２の場合においては連続して１０万枚通紙後はローラーの表層１ａが摩耗し、同時にオフセット性が非常に悪化する傾向にあったが、本実施例においてはこれらの傾向は認められなかった。
【０１８１】
即ち、以上の結果を総合して評価すると、本実施例による定着装置では定着ローラー１の表層１ａとして中空二重殻導電性粒子を含有するフッ素樹脂を使用し、かつトナーと同極性の直流バイアスを印加することにより、優れたオフセット性及び耐久寿命性を同時に満足することが可能となった。
【０１８２】
つまり、中空二重殻導電性物質は、中空であるがために嵩密度が小さく、比表面積が大きいために樹脂中で分散性が非常に良好であり、３次元橋かけ構造を取り易い。従って定着ローラー１の表層１ａはこの充填剤の効果により、強靭化され、かつ抵抗も著しく低下される。
【０１８３】
そのため、この定着ローラー１ａの芯金１ｃに使用するトナーと同極性の直流バイアスを印加した場合、非常に優れた静電オフセット現象の防止効果を示し、かつ耐摩耗性が著しく向上するために、この耐オフセット効果が継続していかんなく発揮されるため、優れた耐久性能を持つのである。
【０１８４】
特にこの定着ローラー１では、定着ローラーの表面抵抗が著しく低下するため、芯金１ｃに若干の直流バイアスを印加するだけで優れたオフセット防止効果を示す。
【０１８５】
〈実施例１４〉
本実施例は実施例１３において定着ローラー１のオフセット防止被覆層１ａのＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂の配合比を表−８のように種々違えた定着ローラーであり、該定着ローラーの評価結果を表−８にまとめた。
【０１８６】
本実施例においてもフッ素樹脂の配合比に依存せず、優れた評価結果が得られた。
【０１８７】
【表８】
0003679422.tif 000009
〈実施例１５〉（図８）
本実施例は定着ローラー１に対する直流バイアスの印加を、定着ローラー１の表面に導電性スポンジローラー２１を当接させて従動回転させ、この導電性スポンジローラー２１に電源２０から直流バイアスを印加して定着ローラー１の表層１ａに直接トナーと同極性の直流バイアスを印加するようにしたものである。
【０１８８】
本実施例の場合も実施例１３・同１４と同様に優れた特性を示した。
【０１８９】
以上説明したように、定着ローラーのオフセット防止被覆層１に中空二重殻導電性粒子を含有するフッ素樹脂を使用し、かつ同ローラーにトナーと同極性の直流バイアスを印加することにより、第一にローラーの耐摩耗性が著しく向上させることが可能となり、第二にオフセットの発生を初期から耐久時に至るまで継続して防止するのに非常に優れた効果を示した。
【０１９０】
即ち全体として定着装置の寿命を著しく向上させることが可能となった。
【０１９１】
Ｅ．以下の実施例１６乃至同２１は前記（１６）乃至（１９）［特許請求の範囲の請求項１６乃至同１９に対応］の定着装置の実施例である。
【０１９２】
〈実施例１６〉
前述したように、定着ローラーのオフセット防止被覆層に添加する充填剤として中空二重殻導電性粒子は、定着ローラーのオフセット防止性・耐久性を大幅に向上させる。
【０１９３】
本実施例で用いる充填剤としての二重殻導電性粒子は、中空の平板状あるいは球状であって、その体積平均粒径は３μｍ程度である。現在電子写真装置で一般的に用いられているトナーの平均粒径は８〜１０μｍであり、従って実施例に用いる充填剤は、トナーの平均粒径の１／２〜１／３となる。
【０１９４】
これらの充填剤を混入したフッ素樹脂をコートした定着ローラーは、従来の充填剤を用いたフッ素樹脂定着ローラーがＡ４サイズ１０万枚程度の耐久寿命（耐久オフセット性及び耐摩耗性、耐キズ性）に対し、２倍〜３倍以上の耐久寿命を保持することができた。
【０１９５】
これは本発明を用いる充填剤が、
▲１▼．中空であることより嵩密度が非常に小さく分離性が良好であること、
▲２▼．中空であることより例えばフッ素樹脂にＰＦＡ樹脂を用いた場合、ＰＦＡ樹脂の流動性により焼成時粒子内部にＰＦＡ樹脂が一部入り込み、充填剤とフッ素樹脂の接着力が強化され、充填剤が耐久時離脱しにくく耐摩耗性・耐オフセット性に優れること、
▲３▼．また、クラック等を生じにくいこと、接着力が強いため、例え充填剤が離脱したとしても充填剤の粒径がトナー粒径より小さいため充填剤の離脱したフッ素樹脂の空隙部にトナーが入り込みにくいこと、
▲４▼．充填剤の中空部分があったとしても充填剤の体積平均粒径がトナー粒径より小さいことから中空部分にトナーが入り込みにくくローラー表面層の充填剤の部分であってもトナーで汚れることがないこと
以上の理由により極めて耐オフセット性、耐摩耗性に優れた定着ローラーが供給可能になった。
【０１９６】
本実施例の定着装置は前記実施例１３の図７の装置と同様に定着ローラー１の芯金１ｃに直流バイアスを印加する装置である。本実施例において使用されるトナーはポジに帯電したトナーであるため、定着ローラー１の芯金１ｃに正（＋）の直流バイアスを印加して静電オフセットを防止する。
【０１９７】
定着ローラー１・加圧ローラー２の構成、装置構成等は前記実施例１と同じである。即ち定着ローラー１はオフセット防止被覆層１ａが、ＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂の７０：３０の配合比率の混合樹脂で、充填剤として中空二重殻導電性粒子を添加した組成物の塗布・焼成層である。
【０１９８】
表−９に充填剤としての中空二重殻導電性粒子の平均粒径、平均孔径、含有量、トナー粒径を違えた場合における実機耐久評価の結果を示した。
【０１９９】
実機テストでは定着ローラーの芯金１ｃに＋５００Ｖの直流バイアスを印加した。定着ローラー１の表面抵抗、摩耗量の測定、実機評価は前記実施例５に記載したと同じである。
【０２００】
また比較例１として充填剤としての中空二重殻導電性粒子の平均孔径をトナーの平均粒径より大きい場合の評価を行ない、その結果を表−９に示した。
【０２０１】
更に比較例２として充填剤として、
・チタン酸カリウムのウイスカー状単結晶
平均粒径＝長径（５μｍ）×短径（０．３μｍ）
・炭化ケイ素粉
・Ｎｉ粉
を使用した定着ローラーの場合の評価を行ない、その結果を表−９に示した。
【０２０２】
【表９】
0003679422.tif 000010
表−９の結果より
▲１▼．充填剤として中空二重殻導電性粒子を用いた場合、充填剤の大小に関わらず、ローラーの摩耗及びキズは略良好な結果になったが、充填剤の混合量が１５％程度ある方がローラー摩耗は良好であった。
【０２０３】
なお、表−９には記載しなかったが、充填剤量が２５％程度になると摩耗減量は増加した。
【０２０４】
▲２▼．充填剤の平均孔径とトナーの粒径との関連では、充填剤の孔径がトナー粒径より小さい時にオフセット性能は優れ、かつローラーの汚れも良好という結果を得た。
【０２０５】
▲３▼．充填剤がウイスカーの場合は充填剤そのものが強靭性がなく、摩耗減量が多く、初期のオフセット性は良好であるが、耐久後、オフセット性、耐摩耗性とも劣る。
【０２０６】
また、炭化ケイ素粉末及びＮｉ粉は摩耗減量は比較的少ないものの、耐久によりスジ状の削れを生じ、実機画像ではスジ状のムラを生じた。またスジムラ削れの結果トナーが溜りやすくなり、オフセットも生じやすいという結果になった。
【０２０７】
〈実施例１７〉（図９）
本実施例は、前記実施例１６の定着装置の定着ローラーに直流バイアスを印加すると共に、ジメチルシリコオイル等の離型剤を塗布するローラー２２を設けたものである。
【０２０８】
ローラー２２は２重円筒の芯金２２ａ・２２ｂに例えば耐熱フェルト（商品名ノーメックス、デュポン社製）２２ｃを巻つけたものである。芯金２２ｂには細孔があけてあり、芯金２２ａと同２２ｂとの間には離型剤が入っている。その離型剤が耐熱フェルト２２ｃに少しずつしみ出し、定着ローラー１の表面に塗布される。
【０２０９】
この定着装置形態の場合は実施例１６の作用効果が更に強いものとなり、耐オフセット性、耐久寿命ともＡ４サイズ３０万枚以上の長寿命化を達成することが可能になった。
【０２１０】
本実施例の場合も充填剤の中空部分にトナーが溜る事がなく、充填剤の離脱も少ないことより定着ローラーの清浄性が保たれ、更に離型剤の効果が重畳した結果と考えられる。
【０２１１】
〈実施例１８〉（図１０）
本実施例は前記実施例１７の定着装置（図９）において、離型剤塗布手段をウエブ式の手段２３としたものである。２３ａは耐熱性の弾性ローラーより成り、定着ローラー１に所定のニップを持って圧接している。２３ｂは巻き取りローラー、２３ｃは耐熱性であり、かつシリコンオイル等を含んだウエブ２３ｄを巻いてあるローラーである。
【０２１２】
本装置においてはウエブ２３ｄは記録材１枚当たり所定の距離分だけウエブ２３ｄが巻き取られるようになっており、このウエブクリーニングによって、定着ローラー１に残留したトナーあるいは紙粉等がクリーニングされる。
【０２１３】
この結果定着ローラー１は常に清浄に保たれる。例え本実施例の定着ローラー１のオフセット防止被覆層１ａのフッ素樹脂に混合してある充填剤が突出していたとしてもトナーの粒径より充填剤の中空部分の径が小さいことより汚れにくく、常にクリーニングウエブ２３ｄによりクリーニングされることにより、定着ローラー１の汚れが極力おさえられ、定着ローラー１の寿命は実施例１６に述べた寿命に対し２倍〜３倍のびることが確認できた。
【０２１４】
〈実施例１９〉（図１１）
本実施例は前記実施例１７の定着装置（図９）において、離型剤塗布手段をパッド式の手段２４としたものである。
【０２１５】
２４ａはオイル等を含浸させた耐熱フェルトパッド、２４ｂはその保持部材であり、パッド２４ａはバネ２４ｃの付勢力で定着ローラー１に圧接されている。
【０２１６】
離型剤の効果とクリーニング部材による効果を果たすことが可能となり、定着ローラー１は実施例１６における寿命より３０％以上の寿命をのばすことが可能となった。
【０２１７】
〈実施例２０〉
前記実施例１６では定着ローラー１のオフセット防止被覆層１ａのフッ素樹脂はＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂の比率が７０：３０のものを用いたが、本実施例ではこの比率を変えたものを用いた。
【０２１８】
本発明者等の検討結果によれば、ＰＦＡ樹脂の樹脂比率が多い程、紙など摩擦部材に対しての耐摩耗効果は大きいことが判明した。しかしながらＰＴＦＥ樹脂の量が少なくなると例えば定着ローラーに紙の分離爪を当接した場合、この分離爪の打コン傷に対して弱くなることが判明しており、ＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂の混合樹脂が良好である。
【０２１９】
本実施例ではＰＴＦＥ樹脂とＰＦＡ樹脂の比率を３０：７０にしたフッ素樹脂に充填剤として中空二重殻導電性物質を混入させた定着ローラーを用いてテストを行なったが、分離爪の打コン傷及び紙等の摺擦キズいずれも良好な結果を得ることができた。
【０２２０】
〈実施例２１〉
以上、今までの実施例では充填剤として導電性の中空二重殻導電性物質を用いたが、本実施例ではトナーをネガトナーを用いた。かくして、定着ローラー１は負（−）に帯電をしていても何んら問題はなく、従って充填剤として実質的に無定形シリカ又はシリカ含有物質から成る中空物質であっても今まで述べてきた作用効果は十分果たせることが確認できた。
【０２２１】
Ｆ．以下の実施例２２乃至同２５は前記（２０）乃至（２６）［特許請求の範囲の請求項２０乃至同２６に対応］の定着装置の実施例である。
【０２２２】
〈実施例２２〉（図１２）
本実施例は前記図１３で説明した、定着ローラー１の芯金１ｃのブラスト表面１ｃ′の頂点１ｃ″の腐食や定着ローラー表面の凹凸の問題を解消したものである。
【０２２３】
即ち、図１２の模型図のように、定着ローラー１の芯金１ｃの表面粗度を最大値Ｒｍａｘがプライマー層１ｂの厚みｔ（平均膜厚）よりも小さくする、好ましくは０＜ｔ−Ｒｍａｘ＜１０μｍとするものである。
【０２２４】
本実施例では定着ローラー１を次の要領で作成した。直径４０ｍｍのアルミニウムから成る定着ローラー芯金１ｃの表面を＃１２０のアルミナ粉末でホーニング処理して表面をＲａ＝３〜５μｍ程度に粗面化した。
【０２２５】
導電性フィラーを配合したプライマー（ＰＡＩ系絶縁プライマー）を１０μｍ程度の厚みで芯金１ｃのブラスト面が完全にプライマー層中にかくれるように塗布し、１５０℃／１５分の乾燥を行なってプライマー層１ｂを形成した。その後更にその表面に中空二重殻導電性物質を充填剤として配合したフッ素樹脂を１０μｍ程度の厚さに塗布し、４００℃／２０分の焼成を行なってオフセット防止被覆層１ａを形成した。最終仕上げとして＃１０００サンドペーパーで研磨仕上げをした。
【０２２６】
そして充填剤の含有量（ｗｔ％）を種々に違えた定着ローラーについての表面抵抗率、体積低効率、実機評価を表−１０に示した。
【０２２７】
また比較例１として、アルミニウム芯金１ｃの表面を、＃１００のアルミナ粉末でホーニング処理して８〜１０μｍ程度に粗面化し、この粗面にプライマーを８μｍ程度の厚みで塗布してプライマー層１ｂを形成し、これに更に１０μｍ程度の厚みでオフセット防止被覆層１ａを形成して図１３の断面模型図の層構成の定着ローラーを作成し、この定着ローラーについても同様の測定・評価を行ない、表−１０に示した。
【０２２８】
【表１０】
0003679422.tif 000011
〈実施例２３〉
本実施例は前記実施例２２の定着ローラー１において、オフセット防止被覆層１ａのフッ素樹脂に添加する充填剤を、平均粒径１０μｍのマイカの表層を酸化スズ及び三酸化アンチモンにて導電化処理したものに変更した。
【０２２９】
本実施例の場合も、前記実施例２２と同様に優れた効果を得た。
【０２３０】
〈実施例２４〉
本実施例は前記実施例２２の定着ローラー１１において、ローラー芯金１ｃを鉄にした。
【０２３１】
一般に芯金１ｃが鉄の定着ローラーは腐食に弱いが、本実施例では優れた特性を示した。
【０２３２】
〈実施例２５〉
本実施例は前記実施例２２の定着ローラー１において、最終仕上げの研磨処理を省いたものである。
【０２３３】
この定着ローラーも実施例２２のものと同様に優れた効果を示した。
【０２３４】
以上説明したように、定着ローラーの芯金１ｃのブラスト面をプライマー層１ｂ中に収め、かつ表層１ａに導電性の充填剤を含有させることにより、オフセットの発生を防止できると共に、芯金１ｃの腐食から発するローラー表層のブツ状突起物の発生を防止することが可能となった。
【０２３５】
即ち、定着装置の寿命を著しく向上させることが可能となった。
【０２３６】
Ｇ．以下の実施例２６乃至同２８の定着装置は下記を特徴としている。
【０２３７】
即ち前述したように定着ローラのオフセット防止被覆層に充填剤として該層の低抵抗化も同時に目的として、カーボンブラック又は二酸化チタン等の微粉末を樹脂中に混入させるものでは、これらの均質が比較的柔らかいため耐摩耗性を向上させる効果に乏しかった。
【０２３８】
また比較的固い充填剤、例えばシリカ粉末（モース高度７）又は炭化ケイ素、ダイヤモンド粉末、コランダム粉等（モース硬度８以上）を含有させたものでは、初期時から一定期間は優れた耐摩耗特性を示したが、その後、これらの充填剤が表層から離脱することにより表層を研剤し著しいキズを発生させる場合が多少あった。
【０２３９】
本実施例は、この問題を解消することを目的としており、下記の構成を特徴とする定着装置である。
【０２４０】
（１）記録材上に形成された未定着画像を定着ローラーと該定着ローラーに圧接する加圧ローラーにより形成される挟圧部にて挟圧搬送して定着させる定着装置において、上記定着ローラーが芯金上にオフセット防止被覆層を積層して構成され、該オフセット防止被覆層が、新モース硬度が４〜７である中空物質を含有すフッ素樹脂から構成されることを特徴とする定着装置。
【０２４１】
（２）上記中空物質が、中空の内殻と、該内殻の表面を被覆し、実質的に導電性酸化物からなる外殻とを具備した中空二重殻導電性物質であることを特徴とする（１）に記載の定着装置。
【０２４２】
（３）上記中空二重殻導波性物質が、実質的に無定型シリカ又はシリカ含有物質からなる中空の内殻と、実質的に酸化スズ（ＩＶ）及び三酸化アンチモンからなる外殻とを具備した中空二重殻導電性粒子であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の定着装置。
【０２４３】
すなわち、上記の充填剤は中空の殻でできているため、万一表層から離脱しても、それ自身が研摩力をもとことはなく定着ローラー表層にキズをつけにくいことが判明した。
【０２４４】
この場合、新モース硬度が、８以上あると、粉体状又は粒子状のものと同様に表層にキズをつける場合があり、また３以下では耐摩耗性を向上させる効果に乏しかった。
【０２４５】
〈実施例２６〉
本実施例において定着ローラ１・加圧ローラー２の構成、装置構成等は前記実施例１と同様である。
【０２４６】
ただし、オフセット防止被覆層１ａに添加する充填剤は、
新モース硬度＝７の無定型シリカを内殻とし、酸かスズ及び三酸化アンチモンを外殻とする、平均粒径３μｍの中空二重殻導電性物質
とした。
【０２４７】
表−１１に上記充填剤の混合率（ｗｔ％）を種々違えた定着ローラーの摩耗量、実機耐久評価の結果を示した。測定・評価は前記実施例５に記載したのと同じである。
【０２４８】
従来例として従来の各種充填剤を使用した定着ローラーについての性能・評価を表−１１に示した。
【０２４９】
本実施例によれば、オフセット性・耐摩耗性を同時に満足し、総合的に大変優れていた。
【０２５０】
〈実施例２７〉
本実施例は前記実施例２６の定着ローラーにおいて、充填剤として
内殻が酸化チタン（新モース硬度＝６）、外殻が酸化スズ及び三酸化アンチモンである中空二重殻導電性物質
を使用した。
【０２５１】
本実施例の定着ローラーの測定・評価効果を表−１１に示した。本実施例においても優れた評価結果を得た。
【０２５２】
＜実施例２８＞
本実施例は前記実施例２６の定着ローラーにおいて、充填剤として
無定型シリカ（新モース硬度＝７）の中殻物質
を使用した。
【０２５３】
本実施例の定着ローラー測定・評価結果を表−１１に示した。本実施例においても優れた評価結果を得た。
【０２５４】
【表１１】
0003679422.tif 000012
以上説明したように定着ローラーのオフセット防止被覆層にモース硬度が４〜７である中殻物質を充填することにより、非常に優れた耐摩耗性をもたせ、定着装置の寿命を著しく向上させることが可能となった。
【０２５５】
【発明の効果】
以上のように本発明のローラー定着方式の定着装置は、従来装置に比して、オフセット防止性能、耐摩耗性が格段に向上したもので、全体として装置寿命が著しく向上した実用性に優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例１の装置の概略構成図
【図２】  中空二重殻導電性物質（粒子）の構造模型図
【図３】  実施例５の装置の概略構成図
【図４】  実施例６の装置の概略構成図
【図５】  実施例７の装置の概略構成図
【図６】  実施例７の装置の概略構成図
【図７】  実施例１３の装置の概略構成図
【図８】  実施例１５の装置の概略構成図
【図９】  実施例１７の装置の概略構成図
【図１０】  実施例１８の装置の概略構成図
【図１１】  実施例１９の装置の概略構成図
【図１２】  実施例２２の装置の定着ローラーの芯金・プライマー層・表層の接合構造模型図
【図１３】  芯金に腐食を生じやすい接合構造模型図
【符号の説明】
１      定着ローラー
１ａ    表層（オフセット防止被覆層）
１ｂ    プライマー層
１ｃ    芯金
１ｃ′  ブラスト表面
１ｃ″    ブラスト頂点
２      加圧ローラー
２ａ    弾性ゴム層
２ｂ    芯金
３      ヒーター
４      温度検知素子
５・１０・１５・１６・２２・２３・２４
離型剤塗布兼クリーニング手段、又はクリーニング部材
６      分離爪
２０      直流バイアス電源
【図１】
0003679422.tif 000013
【図２】
0003679422.tif 000014
【図３】
0003679422.tif 000015
【図４】
0003679422.tif 000016
【図５】
0003679422.tif 000017
【図６】
0003679422.tif 000018
【図７】
0003679422.tif 000019
【図８】
0003679422.tif 000020
【図９】
0003679422.tif 000021
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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