JP2004271751A

JP2004271751A - Pressure roller and fixing device having the same

Info

Publication number: JP2004271751A
Application number: JP2003060519A
Authority: JP
Inventors: Kyoichi Ashikawa; 恭一芦川; Koji Kamiya; 公二神谷; Takuzo Kurachi; 卓三倉地; Takayuki Yoshii; 孝之吉井; Atsushi Ishibe; 篤石部; Haruaki Kondo; 玄章近藤; Nozomi Takahata; 望高畑; Norihiko Yasuse; 徳彦安瀬; Hidenori Machida; 秀則町田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2004-09-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure roller whose heat capacity is made sufficiently low, strength is maintained at a predetermined level, rise time and durability are remarkably improved and which is prevented from being deformed even when fitted in a fixing device, and to provide, at a low cost, the fixing device having the pressure roller. <P>SOLUTION: The pressure roller 10 includes a metal core 1; an elastic layer 2 formed from a heat resistant rubber on the metal core 1; and a releasing layer 3 formed from a fluorinated carbon resin on the elastic layer 2. In the pressure roller 10, (1) the thickness of the metal core 1 is 0.6 to 0.8 mm and the stress amplitude of the internal face is 15 Kg/mm<SP>2</SP>or less, (2) the thickness of the elastic layer 2 is 100 to 300 μm, and (3) the thickness of the releasing layer 3 is 10 to 30 μm. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【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、ファクシミリ等において用いられる加圧ローラ及びそれを有する定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の電子写真方式の画像形成装置の説明図である。従来の電子写真方式の画像形成装置１００、例えば、複写機及びレーザプリンタは、静電潜像が形成される感光体ドラム１０１、感光体ドラム１０１に接触して帯電処理を行う帯電ローラ１０２、レーザビーム等の露光手段１０３、感光体ドラム１０１の静電潜像にトナーを付着させる現像ローラ１０４、帯電ローラ１０２にＤＣ電圧を印加するためのパワーパック１０５、感光体ドラム１０１上のトナー像を記録紙１０７に転写処理する転写ローラ１０６、転写処理後の感光体ドラム１０１をクリーニングするためのクリーニング装置１０８、感光体ドラム１０１の表面電位を測定する表面電位計１０９、並びに、加熱定着ローラ１１１及び加圧ローラ１１２からなるローラ方式の熱定着装置１１０によって構成されている。この画像形成装置１００は、白黒画像を形成するためのものであるが、これでフルカラー画像を形成する場合には、赤；マゼンタ、青；シアン、黄；イエロー、及び、黒；ブラックの４色のトナーを重ね合わせるので、各色についての現像器とそれらを重ね合わせる機構を設けることが必要である。
【０００３】
この電子写真方式を用いる画像形成装置１００は、回転する感光体ドラム１０１の感光体層を帯電ローラ１０２を用いて一様に帯電させた後にレーザビーム等の露光手段１０３で露光して静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーによって現像することによりトナー像とし、このトナー像を記録紙１０７上に転写し、そして、この記録紙１０７を加熱定着ローラ１１１及び加圧ローラ１１２からなるローラ方式の熱定着装置１１０に通過させてトナー像を熱定着するように構成されている。
【０００４】
このような画像形成装置１００の熱定着装置においては、加熱定着ローラ１１１は、芯金の中空部に回転中心線に沿ってハロゲンランプ等のヒータを配置し、その輻射熱によって加熱定着ローラ１１１を内側から加熱するようになっており、そして、加熱定着ローラ１１１と加圧ローラ１１２との間に記録紙１０７を通過させることにより、記録紙１０７の上に付着しているトナーを加熱定着ローラ１１１の熱により軟化させつつ加圧して記録紙上に定着させるようになっている。
【０００５】
前記加熱定着ローラ１１１としては、通常、アルミニウム、鉄等の金属の中空円筒体からなる芯金の外周面にトナーの粘着を防止するために被覆された四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂からなる離型層を設けたハードローラタイプのもの（特許文献１を参照。）が多く用いられているが、近年製品の高画質化の要求から、前記したようなハードローラタイプのものではなく、フルカラープリンタに用いられてきた弾性層を有するソフトローラタイプの定着ローラ（特許文献２を参照。）の需要が増してきた。このような傾向は、ハーフトーンや写真画像において、階調性や粒状度を重視するようになってきたからである。
【０００６】
また、前記加圧ローラ１１２は、通常鉄系の金属で構成されるムク芯金等の芯金上にシリコーンゴムで構成される弾性層を有しているか、又は、該弾性層上にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂で構成される表面を層有したものとなっている。ここで用いられる芯金の肉厚は、ムク芯金のため１０ｍｍ以上であり、また、弾性層の膜厚も１ｍｍ以上、通常５〜１０ｍｍ前後である。近年、複写機、プリンター等の画像形成装置の省エネ要求が厳しいが、かかる画像形成装置において大半のエネルギーを占めるものが定着装置となる。それ故、定着装置の立ち上がり時、待機時、復帰時の省エネが課題となる。特に、操作性を考えると立ち上がり時間の短縮が最大の課題となる。
【０００７】
最近では、定着ローラ側での低熱容量化及び加熱効率の向上といった検討が多くなされている。最近の定着装置においては、連続通紙時の定着ニップ部での温度落込みを防ぐために、加圧ローラ側は熱容量を高めになるように設定している。このような加圧ローラは、一度設定温度まで到達すれば、その後の通紙時の温度は安定するが、逆に、その高熱容量によって、立上り時間が長くなってしまうという問題があった。つまり、定着装置の立上り時間を短縮するための方策として、定着ローラ側の検討は多くされているが、加圧ローラ側の立上り時間短縮は検討されていないので、定着装置としての立上り時間短縮はほぼ限界に来ている状況である。
【０００８】
定着装置の更なる立上り時間短縮には加圧ローラ側での立上り時間短縮が課題となることは、前述のとおりであるが、具体的には、加圧ローラの低熱容量化が一番の課題となる。その中でも弾性層の低熱容量化には限界があり、芯金／基体の低熱容量化が課題となる。そのために、加圧ローラの代わりに加圧ベルトを用い、芯金の代わり数１０〜１００μｍ前後のＳＵＳ、又は、ニッケルといった金属や、ポリイミド等の耐熱樹脂を用いた無端状基材を用いたものも採用されている。しかし、ベルト状の加圧部材の場合は、３０枚／分程度の低速の通紙速度領域までは使用できるが、それ以上の高速領域である５０枚／分以上の領域では駆動安定性から対応が困難であるという問題があった。
【０００９】
したがって、そのような高速領域での定着装置で使用される加圧部材は、ローラ形状のものが使用されてきた。しかしながら、金属で構成される芯金の熱容量を小さくする場合、胴部の肉厚を薄くして軽量化を図るのが一般的であるが、一方的に薄くすると胴部の強度が落ち、加圧ローラが変形すると、定着ローラと加圧ローラ間で形成するニップ形状を維持できなくなり、画像の定着不良や紙の搬送不良を誘発するといった問題があった。
【００１０】
また、弾性層を有する定着ローラを用いた高画質定着方式においては、定着ローラ及び加圧ローラが共に弾性体となるので、紙が定着ローラ側に排出されて、巻きつきジャムが発生するという問題があった。そして、ジャム発生を防止するために紙を定着ローラから分離するための爪等を設けると、定着ローラの磨耗が発生するので、経時でトナーの固着がひどくなり、そのために、画像不良等の不具合が発生するという問題があった。
【００１１】
【特許文献１】
特開２０００−３３８８１０号公報
【特許文献２】
特開昭５８−５７７０号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
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、熱容量を十分小さくすると共に、所定の強度を維持して、立ち上がり時間及び耐久性を大幅に向上させ、しかも、定着装置に組み込んでも変形しない加圧ローラ及びそれを有する定着装置を低コストで提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
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、芯金、前記芯金上に設けた耐熱性ゴムで構成される弾性層、及び、前記弾性層上に設けたフッ素樹脂で構成される離型層を有する加圧ローラにおいて、（イ）前記芯金の厚みを０．６〜０．８ｍｍとして、その内面の応力振幅を１５Ｋｇ／ｍｍ^２以下とし、（ロ）前記弾性層の厚みを１００〜３００μｍとし、そして、（ハ）前記離型層の厚みを１０〜３０μｍとしたことを特徴とする加圧ローラである。
【００１４】
請求項２に記載された発明は、芯金、前記芯金上に設けた耐熱性ゴムで構成される弾性層、及び、前記弾性層上に設けたフッ素樹脂で構成される離型層を有する加圧ローラにおいて、（イ）前記芯金の厚みを０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ未満とすると共に、その胴部の内周面に多数の周回状凸部を設けて、その内面の応力振幅を１５Ｋｇ／ｍｍ^２以下とし、（ロ）前記弾性層の厚みを１００〜３００μｍとし、そして、（ハ）前記離型層の厚みを１０〜３０μｍとしたことを特徴とする加圧ローラである。
【００１５】
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、前記芯金が、Ｍｎ系アルミニウム合金で構成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれかに記載された発明において、前記弾性層の耐熱性ゴムが、シリコーンゴム又はフロロシリコーンゴムであることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項５に記載された発明は、請求項４に記載された発明において、前記弾性層が、スプレーコート、ローラコート、ブレードコート等の塗装手段で形成されていることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項６に記載された発明は、請求項１〜５のいずれかに記載された発明において、前記離型層のフッ素樹脂が、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）及び四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）から選ばれることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項７に記載された発明は、請求項６に記載された発明において、前記離型層が、弾性層上にプライマー層を介して形成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項８に記載された発明は、加熱手段を有する定着ローラ、及び、これに線状に当接してニップを形成するように設けた加圧ローラを有する定着装置において、定着ローラが、芯金上に弾性層及び離型層を順次有し、そして、前記加圧ローラが、請求項１〜７のいずれかに記載の加圧ローラからなることを特徴とする定着装置である。
【００２１】
請求項９に記載された発明は、請求項８に記載された発明において、前記加圧ローラ硬度が、定着ローラの硬度よりも高いことを特徴とするものである。
【００２２】
請求項１０に記載された発明は、請求項８又は９に記載された発明において、前記定着ローラ側に紙を分離するための分離爪を該定着ローラに非接触状態に設けたことを特徴とするものである。
【００２３】
【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圧ローラの横断面図である。図２は、芯金の縦断面図である。図３は、加圧ローラにおける芯金内面の応力振幅（Ｋｇ／ｍｍ^２）と実機耐久枚数（枚）との関係を示すグラフである。
【００２４】
図１において、１０は、本発明の加圧ローラである。加圧ローラ１０は、芯金１、前記芯金１の上に設けた耐熱性ゴムで構成される弾性層２、及び、前記弾性層２の上に設けたフッ素樹脂で構成される離型層３を有している。そして、前記加圧ローラ１０においては、（イ）前記芯金１の厚みを０．６〜０．８ｍｍとして、その内面の応力振幅を１５Ｋｇ／ｍｍ^２以下とし、（ロ）前記弾性層２の厚みを１００〜３００μｍとし、そして、（ハ）前記離型層３の厚みを１０〜３０μｍとする。
【００２５】
このように、本発明の前記加圧ローラ１０において、（イ）前記芯金１の厚みを０．６〜０．８ｍｍとして、その内面の応力振幅を１５Ｋｇ／ｍｍ^２以下とし、（ロ）前記弾性層２の厚みを１００〜３００μｍとし、そして、（ハ）前記離型層３の厚みを１０〜３０μｍとすると、熱容量を十分小さくすると共に所定の強度を維持して、立ち上がり時間及び耐久性を大幅に向上させ、しかも、定着装置に組み込んでも変形しない加圧ローラ１０を低コストで提供することができる。
【００２６】
また、前記加圧ローラ１０においては、（イ）前記芯金１の厚みを０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ未満とすると共に、図２に示すように、その胴部１ａの内周面に多数の周回状凸部１ｂを設けて、その内面の応力振幅を１５Ｋｇ／ｍｍ^２以下とし、（ロ）前記弾性層２の厚みを１００〜３００μｍとし、そして、（ハ）前記離型層３の厚みを１０〜３０μｍとしてもよい。図２において、１ｃは、ジャーナルである。
【００２７】
このように、本発明の前記加圧ローラ１０において、（イ）前記芯金１の厚みを０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ未満とすると共に、図２に示すように、その胴部１ａの内周面に多数の周回状凸部１ｂを設けて、その内面の応力振幅を１５Ｋｇ／ｍｍ^２以下とし、（ロ）前記弾性層２の厚みを１００〜３００μｍとし、そして、（ハ）前記離型層３の厚みを１０〜３０μｍとすると、熱容量を十分小さくすると共に所定の強度を維持して、立ち上がり時間及び耐久性を大幅に向上させ、しかも、定着装置に組み込んでも変形しない加圧ローラ１０を低コストで提供することができる。
【００２８】
次に、本発明の加圧ローラ１０における芯金１について詳細に説明する。
加圧ローラ１０における立ち上がり時間を短くするには、芯金１の肉厚を薄くすることが考えられるが、芯金１の肉厚を薄くしすぎると、その強度を保つことができないので、本発明においては、芯金１の肉厚をその強度を保つことができるぎりぎりの０．６〜０．８ｍｍとして、芯金１の内面の応力振幅が１５Ｋｇ／ｍｍ^２以下になるようにすることにより、立ち上がり時間を大幅に改善することができると共に、撓み及びつぶれの発生しにくい加圧ローラ１０とすることができる。ところで、図３は、加圧ローラにおける芯金内面の応力振幅（Ｋｇ／ｍｍ^２）と実機耐久枚数（枚）との関係のグラフであるが、図３によると、少なくとも３００Ｋ枚相当の耐久性を達成するためには、応力振幅が１５Ｋｇ／ｍｍ^２以下である必要がある。してみると、前述のように、芯金１の内面の応力振幅が１５Ｋｇ／ｍｍ^２以下になるようにすると、３００Ｋ枚相当の耐久性を達成することができる。
【００２９】
また、本発明においては、芯金１の胴部１ａの内周面に多数の周回状凸部１ｂを設けて補強することによって、前記芯金１の厚みを０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ未満にすることができ、そのために、芯金１の内面の応力振幅が１５Ｋｇ／ｍｍ^２以下になるようにすることができ、よって、立ち上がり時間を大幅に改善することができると共に、３００Ｋ枚相当の耐久性を達成することができ、しかも、撓み及びつぶれの発生しにくい加圧ローラ１０とすることができる。
【００３０】
本発明においては、芯金１は、好ましくは、Ｍｎ系アルミニウム合金で構成されている。このように、芯金１がＭｎ系アルミニウム合金で構成されていると、薄肉化した芯金１でも、高強度を保ち、同時に耐クリープ特性を改善することができる。
【００３１】
次に、本発明の加圧ローラ１０における弾性層２について詳細に説明する。
本発明者らの実験によれば、ソフトローラは、ハードローラに比較して、その厚みが１００μｍを越えると、粒状度が改善され始め、３００μｍ以上でおおむねサチる（安定する）傾向が見られた。それ故、本発明のように、弾性層２の厚みを１００〜３００μｍの範囲に設定すれば、画質と熱容量軽減の双方を達成できることがわかった。もちろん、使用するシリコーンの物性値、具体的には、ゴム硬度、反発弾性率等によっては、適正範囲が多少前後することもありえる。
【００３２】
本発明においては、加圧ローラ１０における弾性層２の耐熱性ゴムは、好ましくは、シリコーンゴム又はフロロシリコーンゴムである。このように、加圧ローラ１０における弾性層２の耐熱性ゴムがシリコーンゴム又はフロロシリコーンゴムであると、耐熱性と反発弾性、圧縮永久歪、ゴム硬度等のゴム特性とをバランスよく設定可能となる。
【００３３】
シリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性ゴムを発泡させる場合には、未加硫耐熱性ゴムに発泡材を加えた後、これを加熱して発泡させる。ローラ形状にするためには、予め、発泡体からなるチューブを作製しておいて、前述した芯金を挿入する方法、金型内に芯金をセットし後液状未加硫ゴムを注型する方法、等が一般的である。ソリッドの場合も、同様に注型、又は、塗装によって形成する。
【００３４】
従来の加圧ローラにおいては、その弾性層は、多くの場合、ＰＦＡチューブの離型層と組み合わせ、注型法により形成するのが一般的であった。かかる注型においては、弾性層の厚みが熱容量を小さくするので、その厚みを３００μｍ程度以下に規制した場合、液状未加硫ゴムの流動性を得るために注型圧力を大きくしなくてはならず、そのために、芯金が薄肉であると、芯金の潰れが発生してしまう。この潰れが起きない肉厚は、直径４０ｍｍの芯金の場合においては、概ね、１．０ｍｍ前後が必要とされ、直径５０ｍｍの芯金や直径７０ｍｍ芯金ではそれ以上となる。それ故、本発明のように、加圧ローラ１０における弾性層２が、スプレーコート、ローラコート、ブレードコート等の塗装手段で形成されていると、芯金１が薄肉であっても、変形が生じていない。
【００３５】
次に、本発明の加圧ローラ１０における離型層３について詳細に説明する。
本発明においては、離型層３を構成するフッ素樹脂は、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）及び四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）から選ばれる。かかるフッ素樹脂は、それらの混合物であってもよいし、また、耐熱性樹脂にこれらを分散させたものであってもよい。
【００３６】
モノクロ高速機の加圧ローラ１０では、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂は、好ましくは、弾性層２の上にプライマー（図示せず）を介して形成される。このように、離型層３が、弾性層２の上にプライマー層を介して形成されていると、トナー定着時の離型性、及び、弾性層２と離型層３の密着強度を確保した、高耐久性の加圧ローラ１０を得ることができる。
【００３７】
この離型層３の成膜は、前述した弾性層上にプライマーを塗布し、その後、粉体塗料および湿式塗料を塗装・焼成する方法、または、従来技術で挙げたチューブ被覆が一般的である。粉体塗料の場合には、静電塗装が用いられ、湿式塗料の場合には、スプレー塗装、ディッピング塗装、ロールコート、などが用いられる。塗装による成膜の場合には、塗装・焼成時にフッ素樹脂塗料とプライマーが混ざり合い、シリコーン表面の微小な凹凸に入りこむことから、従来技術で挙げたチューブ被覆の場合よりも接着性、表面の柔軟性に優れると考えられる。
【００３８】
本発明においては、離型層３の厚みは、１０〜３０μｍの範囲である。加圧ローラ１０とトナー定着後の紙とを分離させる分離爪や温度検出用のサーミスタによる一定の磨耗量が避けることができず、その保証として最低限の離型層３の膜厚が必要である。また、厚すぎても弾性層２の表面における耐熱性ゴムの特性が損なわれ、画質低下を招くので、一定以下の膜厚でなければならない。それ故、本発明においては、離型層３は、１０〜３０μｍの範囲の厚みが必要となる。
【００３９】
本発明の定着装置（図４の１１０を参照。）は、加熱手段を有する定着ローラ（図４の１１１を参照。）、及び、これに線状に当接してニップを形成するように設けた加圧ローラ（図４の１１２を参照。）を有している。そして、定着ローラは、芯金上に弾性層及び離型層を順次有し、そして、前記加圧ローラは、請求項１〜７のいずれかに記載の加圧ローラからなっている。本発明の定着装置においては、加圧ローラが請求項１〜７のいずれかに記載の加圧ローラからなっているので、立ち上がり時間及び耐久性を大幅に向上させることができる。
【００４０】
本発明の定着ローラにおいては、加圧ローラの硬度は、定着ローラの硬度よりも高いものとなっている。このように、加圧ローラの硬度が、定着ローラの硬度よりも高いものとなっているので、定着ローラが加圧ローラに加圧されて変形し、紙排出方向が加圧ローラ向き（下向き）となり、紙分離性、つまり紙搬送性に優れたものとなる。その結果、紙を分離するための分離爪を定着ローラ側に設置する必要性が小さくなる。
【００４１】
また、本発明の定着ローラにおいては、前記定着ローラ側に紙を分離するための分離爪を該定着ローラに非接触状態に設ける。このように、定着ローラ側に紙を分離するための分離爪を該定着ローラに非接触状態に設けると、定着ローラの耐久性を向上させることができる。
【００４２】
【実施例】
（実施例１）
（ａ）Ｍｎ系アルミニウム合金（住友軽金属社製、ＣＭ１０）を絞りローラによる絞り加工によって縮径して円筒体とした後、その両端部にジャーナル形成して、外径４０ｍｍ、肉厚８ｍｍの芯金を形成する工程、
（ｂ）前記芯金上にプライマー（東レダウコーニング社製、ＤＹ３９−０５１）を塗布し乾燥して第１のプライマー層を形成する工程、
（ｃ）この第１のプライマー層の上にＪＩＳ−Ａ硬度：２０度、熱伝導率：０．５Ｗ／ｍ／Ｋの耐熱性シリコーン樹脂（東レダウコーニング社製、ＤＸ３５−２０８３）の溶液をブレードコートで３００μｍの膜厚に塗布し、該シリコーン樹脂を加硫して弾性層を形成する工程、
（ｄ）この弾性層の上にフッ素樹脂含有シリコーン用液状プライマー（三井・デュポンフロロケミカル社製）を塗布し乾燥して第２のプライマー層を形成する工程、及び、
（ｅ）この第２のプライマー層の上に、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）［三井・デュポンフロロケミカル社製、３４０Ｊ］の粉末を粉体塗装してＰＦＡ塗布層を形成し、この塗布層を３４０℃にて３０分間焼成して２０μｍ厚の離型層を形成する工程、
を順次経て加圧ローラを得た。
【００４３】
（実施例２）
前記（ａ）工程において、Ｍｎ系アルミニウム合金（住友軽金属社製、ＣＭ１０）を絞りローラによる絞り加工によって縮径して円筒体とした後、スピニングによる塑性加工と旋削による外径形成によって、前記円筒体の内面に高さ０．５ｍｍ前後、幅２．３ｍｍのリブを９本配置し、続いて、その両端部にジャーナル形成して、外径４０ｍｍ、肉厚８ｍｍの芯金を形成し、そして、前記（ｃ）工程において、耐熱性シリコーン樹脂を２００μｍの膜厚に塗布した以外は、実施例１と同様にして加圧ローラを得た。
【００４４】
（比較例１）
直径２５ｍｍの機械構造用炭素鋼鋼管ＳＴＫＭで構成されるムク芯金に発泡性シリコーン樹脂を被覆して８ｍｍ厚の弾性層を形成させた後、この弾性層に、内面をエッチング・プライマー処理した５０μｍ厚のＰＦＡチューブを被覆させ、加熱接着させて加圧ローラを得た。
【００４５】
（比較例２）
前記（ａ）工程において、Ｍｇ系アルミニウム合金Ａ５０５２をスエージング加工によって外径４０ｍｍ、肉厚８ｍｍの芯金を形成し、そして、前記（ｃ）工程において、耐熱性シリコーン樹脂を２００μｍの膜厚に塗布した以外は、実施例１と同様にして加圧ローラを得た。
【００４６】
以上、実施例１〜２及び比較例１〜２で得られた加圧ローラを、市販の画像形成装置（リコー社製、ＩｍａｇｉｏＭＦ６５５０）を使用して特性評価を行なった。
なお、本特性評価では、定着ローラは、芯金上に弾性層、離型層を順じ形成したものにハロゲンヒータを用いて、定着ローラを加熱しているが、立上り時間は定着ローラ構成、定着ローラ加熱手段、通紙枚数（線速）によって異なる。例えば、特開２００１−２４２７３２号公報や特開２００１−１３８０５号公報に記載されているように、誘導加熱方式を用いて被加熱部材を加熱してもよい。そのためには、定着ローラは芯金上に弾性層、離型層以外に、断熱層、発熱層が含まれる構成であっても構わない。また、本特性評価において、加熱源への電力供給は商用電源から行なわれているが、補助電源を設け、当該補助電源から電力供給することも可能である。補助電源としては、特開２００２―１７４９８８号に開示されているような、電気２重層コンデンサ（電気化学キャパシタ）を利用するのが望ましい。
【００４７】
その結果、従来技術である比較例１では、立ち上がり時間：６０秒しか達成できないが、実施例１では立ち上がり時間を目標とする３０秒以下を達成し、かつ、耐久通紙枚数３００Ｋ枚で画像劣化、ジャム発生等の発生はなかった。なお、立ち上がり時間３０秒、耐久通紙枚数３００Ｋ枚はあくまで目安であり、個々の機種に応じてその目標は異なる。
さらにそれ以下の立ち上がり時間を要求されれば、肉厚は０．６ｍｍ又は０．４ｍｍといった薄肉化を図ることとなるが、ただ薄肉化する比較例２に示すような構成では、加圧力により経時で疲労劣化が発生し、芯金にワレが発生する。したがって、実施例２で示すようなリブ付き芯金を用いる。
【００４８】
本発明によれば、熱容量と強度の両立可能な薄肉芯金を用いた加圧ローラを用いるので、立ち上がり時間の短縮、耐久性（芯金疲労破壊、分離爪による定着ローラ磨耗）に優れた定着装置および加圧ローラを提供することができる。
【００４９】
【発明の効果】
（１）請求項１，６に係わる発明によれば、（イ）前記芯金の厚みを０．６〜０．８ｍｍとして、その内面の応力振幅を１５Ｋｇ／ｍｍ^２以下とし、（ロ）前記弾性層の厚みを１００〜３００μｍとし、そして、（ハ）前記離型層の厚みを１０〜３０μｍとするので、熱容量を十分小さくすると共に所定の強度を維持して、立ち上がり時間及び耐久性を大幅に向上させ、しかも、定着装置に組み込んでも変形しない加圧ローラを低コストで提供することができる。
【００５０】
（２）請求項２，６に係わる発明によれば、（イ）前記芯金の厚みを０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ未満とすると共に、その胴部の内周面に多数の周回状凸部を設けて、その内面の応力振幅を１５Ｋｇ／ｍｍ^２以下とし、（ロ）前記弾性層の厚みを１００〜３００μｍとし、そして、（ハ）前記離型層の厚みを１０〜３０μｍとするので、熱容量を十分小さくすると共に所定の強度を維持して、立ち上がり時間及び耐久性を大幅に向上させ、しかも、定着装置に組み込んでも変形しない加圧ローラを低コストで提供することができる。
【００５１】
（３）請求項３に係わる発明によれば、芯金がＭｎ系アルミニウム合金で構成されているので、薄肉化した芯金でも、高強度を保ち、同時に耐クリープ特性を改善することができる。
（４）請求項４に係わる発明によれば、加圧ローラにおける弾性層の耐熱性ゴムがシリコーンゴム又はフロロシリコーンゴムであるので、耐熱性と反発弾性、圧縮永久歪、ゴム硬度等のゴム特性とをバランスよく設定可能となる。
【００５２】
（５）請求項５に係わる発明によれば、加圧ローラにおける弾性層が、スプレーコート、ローラコート、ブレードコート等の塗装手段で形成されているので、芯金が薄肉であっても、変形が生じていない。
（６）請求項７に係わる発明によれば、離型層が弾性層の上にプライマー層を介して形成されているので、トナー定着時の離型性、及び、弾性層と離型層の密着強度を確保した、高耐久性の加圧ローラを得ることができる。
【００５３】
（７）請求項８に係わる発明によれば、加圧ローラが請求項１〜７のいずれかに記載の加圧ローラからなっているので、立ち上がり時間及び耐久性を大幅に向上させることができる。
【００５４】
（８）請求項９に係わる発明によれば、加圧ローラの硬度が定着ローラの硬度よりも高いものとなっているので、定着ローラが加圧ローラに加圧されて変形し、紙排出方向が加圧ローラ向き（下向き）となり、紙分離性、つまり紙搬送性に優れたものとなる。その結果、紙を分離するための分離爪を定着ローラ側に設置する必要性が小さくなる。
【００５５】
（９）請求項１０に係わる発明によれば、定着ローラ側に紙を分離するための分離爪を該定着ローラに非接触状態に設けると、定着ローラの耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す加圧ローラの横断面図である。
【図２】芯金の縦断面図である。
【図３】加圧ローラにおける芯金内面の応力振幅（Ｋｇ／ｍｍ^２）と実機耐久枚数（枚）との関係のグラフである。
【図４】従来の電子写真方式の画像形成装置の説明図である。
【符号の説明】
１芯金
１ａ胴部
１ｂ周回状凸部
１ｃジャーナル
２弾性層
３離型層
１０加圧ローラ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure roller used in an electrophotographic copying machine, a laser printer, a facsimile, and the like, and a fixing device having the same.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 is an explanatory diagram of a conventional electrophotographic image forming apparatus. 2. Description of the Related Art A conventional electrophotographic image forming apparatus 100, for example, a copying machine and a laser printer, includes a photosensitive drum 101 on which an electrostatic latent image is formed, a charging roller 102 that contacts the photosensitive drum 101 to perform a charging process, and a laser. Exposure means 103 such as a beam, a developing roller 104 for attaching toner to the electrostatic latent image on the photosensitive drum 101, a power pack 105 for applying a DC voltage to the charging roller 102, and recording of a toner image on the photosensitive drum 101 A transfer roller 106 for performing a transfer process on paper 107, a cleaning device 108 for cleaning the photosensitive drum 101 after the transfer process, a surface voltmeter 109 for measuring a surface potential of the photosensitive drum 101, and a heat fixing roller 111 It is configured by a roller-type heat fixing device 110 including a pressure roller 112. The image forming apparatus 100 is for forming a black-and-white image. When a full-color image is formed by this, four colors of red; magenta, blue; cyan, yellow; yellow, and black; and black are used. Therefore, it is necessary to provide a developing device for each color and a mechanism for superimposing them.
[0003]
The image forming apparatus 100 using the electrophotographic method uniformly charges a photosensitive layer of a rotating photosensitive drum 101 using a charging roller 102 and then exposes the photosensitive layer by an exposure unit 103 such as a laser beam to form an electrostatic latent image. An image is formed, the electrostatic latent image is developed with toner to form a toner image, the toner image is transferred onto a recording paper 107, and the recording paper 107 is transferred from a heat-fixing roller 111 and a pressure roller 112. The toner image is heat-fixed by passing through a roller-type heat fixing device 110.
[0004]
In such a heat fixing device of the image forming apparatus 100, the heat fixing roller 111 has a heater such as a halogen lamp disposed along a rotation center line in a hollow portion of a cored bar, and the heat fixing roller 111 is placed inside the heat fixing roller 111 by radiant heat. When the recording paper 107 is passed between the heat fixing roller 111 and the pressure roller 112, the toner adhering on the recording paper 107 is heated by the heat fixing roller 111. Pressure is applied to the recording paper while being softened by heat, so that the recording paper is fixed on the recording paper.
[0005]
As the heat fixing roller 111, generally, a tetrafluoroethylene resin (PTFE), a tetrafluoroethylene resin coated on an outer peripheral surface of a core metal made of a hollow cylindrical body of a metal such as aluminum, iron or the like to prevent toner from sticking. Hard roller type with a release layer made of fluororesin such as fluorinated ethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin (PFA) and tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer resin (FEP) (Patent However, in recent years, due to the demand for higher image quality of products, not a hard roller type as described above but a soft roller type having an elastic layer used in a full-color printer. (See Patent Document 2). This tendency is due to the fact that importance has been placed on gradation and granularity in halftone and photographic images.
[0006]
The pressure roller 112 has an elastic layer made of silicone rubber on a metal core such as a metal core metal usually made of an iron-based metal, or has a PFA, It has a surface layer made of a fluororesin such as PTFE. The thickness of the core metal used here is 10 mm or more because of the core metal, and the thickness of the elastic layer is also 1 mm or more, usually about 5 to 10 mm. In recent years, demands for energy saving of image forming apparatuses such as copiers and printers are severe. However, the fixing apparatus occupies most of the energy in such image forming apparatuses. Therefore, energy saving at the time of starting up, waiting, and returning the fixing device becomes an issue. Particularly, considering the operability, the biggest issue is to shorten the rise time.
[0007]
Recently, many studies have been made to reduce the heat capacity and improve the heating efficiency on the fixing roller side. In a recent fixing device, the pressure roller side is set to have a higher heat capacity in order to prevent a temperature drop in a fixing nip portion during continuous paper feeding. Once such a pressure roller reaches the set temperature, the temperature at the time of subsequent paper passing is stabilized, but conversely, there is a problem that the rise time is prolonged due to its high heat capacity. That is, as a measure for shortening the rise time of the fixing device, many studies have been made on the fixing roller side.However, since the shortening of the rise time on the pressure roller side has not been studied, the rise time of the fixing device cannot be shortened. It is almost at the limit.
[0008]
As described above, it is necessary to reduce the rise time on the pressure roller side in order to further reduce the rise time of the fixing device. Specifically, the most important issue is to reduce the heat capacity of the pressure roller. It becomes. Above all, there is a limit to lowering the heat capacity of the elastic layer, and reducing the heat capacity of the core metal / substrate becomes a problem. For this purpose, a pressure belt is used instead of a pressure roller, and instead of a metal core, SUS of several tens to 100 μm is used, or a metal such as nickel, or an endless base material using a heat-resistant resin such as polyimide. Has also been adopted. However, in the case of a belt-shaped pressing member, it can be used up to a low speed of about 30 sheets / min. There was a problem that was difficult.
[0009]
Therefore, a roller-shaped pressing member has been used in a fixing device in such a high-speed region. However, in order to reduce the heat capacity of a metal core, it is common to reduce the thickness of the body to reduce the weight. If the pressure roller is deformed, it becomes impossible to maintain the nip shape formed between the fixing roller and the pressure roller, and this causes a problem of inferior image fixing and paper conveyance failure.
[0010]
Further, in a high-quality fixing method using a fixing roller having an elastic layer, since the fixing roller and the pressure roller are both elastic bodies, the paper is discharged to the fixing roller side and a wrapping jam occurs. was there. If a claw or the like for separating the paper from the fixing roller is provided to prevent the occurrence of a jam, the fixing roller will be worn away, and the toner will be hardly fixed over time, thereby causing a defect such as an image defect. There was a problem that occurs.
[0011]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-338810 [Patent Document 2]
JP-A-58-5770
[Problems to be solved by the invention]
The present invention aims to solve such a problem.
That is, the present invention provides a pressure roller which has a sufficiently small heat capacity, maintains a predetermined strength, greatly improves a rise time and durability, and does not deform even when incorporated into a fixing device, and a fixing device having the same. At low cost.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 includes a metal core, an elastic layer made of heat-resistant rubber provided on the metal core, and a fluororesin provided on the elastic layer. In the pressure roller having a release layer configured, (a) the core metal has a thickness of 0.6 to 0.8 mm, the stress amplitude of the inner surface thereof is 15 kg / mm ² or less, and (b) the elastic layer A thickness of 100 to 300 μm, and (c) a thickness of the release layer of 10 to 30 μm.
[0014]
The invention described in claim 2 has a cored bar, an elastic layer provided on the cored bar made of a heat-resistant rubber, and a release layer provided on the elastic layer made of a fluororesin. In the pressure roller, (a) the core metal has a thickness of 0.3 mm or more and less than 0.6 mm, and a number of orbital convex portions are provided on the inner peripheral surface of its body to reduce the stress amplitude of the inner surface. A pressure roller of 15 kg / mm ² or less, (b) the thickness of the elastic layer is 100 to 300 μm, and (c) the thickness of the release layer is 10 to 30 μm.
[0015]
The invention described in claim 3 is the invention described in claim 1 or 2, wherein the core metal is made of a Mn-based aluminum alloy.
[0016]
The invention described in claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat-resistant rubber of the elastic layer is a silicone rubber or a fluorosilicone rubber. .
[0017]
The invention described in claim 5 is the invention described in claim 4, wherein the elastic layer is formed by a coating means such as a spray coat, a roller coat, and a blade coat. .
[0018]
The invention described in claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the fluororesin of the release layer is an ethylene tetrafluoride / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin (PFA). And a polytetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer resin (FEP) and a tetrafluoroethylene resin (PTFE).
[0019]
The invention described in claim 7 is the invention described in claim 6, wherein the release layer is formed on the elastic layer via a primer layer.
[0020]
An invention according to claim 8 is a fixing device having a fixing roller having a heating means and a pressure roller provided so as to linearly contact the fixing roller to form a nip. A fixing device comprising: an elastic layer and a release layer in this order on the upper surface, and wherein the pressure roller comprises the pressure roller according to claim 1.
[0021]
According to a ninth aspect of the present invention, in the invention of the eighth aspect, the hardness of the pressure roller is higher than the hardness of the fixing roller.
[0022]
According to a tenth aspect of the present invention, in the invention of the eighth or ninth aspect, a separating claw for separating paper on the side of the fixing roller is provided in a non-contact state with the fixing roller. Is what you do.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a pressure roller showing one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the cored bar. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the stress amplitude (Kg / mm ² ) on the inner surface of the core metal in the pressure roller and the actual number of sheets (sheets).
[0024]
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a pressure roller of the present invention. The pressure roller 10 includes a metal core 1, an elastic layer 2 made of heat-resistant rubber provided on the metal core 1, and a release layer made of a fluororesin provided on the elastic layer 2. Three. In the pressure roller 10, (a) the thickness of the cored bar 1 is set to 0.6 to 0.8 mm, the stress amplitude of the inner surface thereof is set to 15 kg / mm ² or less, and (b) the elastic layer 2 The thickness is set to 100 to 300 μm, and (c) the thickness of the release layer 3 is set to 10 to 30 μm.
[0025]
As described above, in the pressure roller 10 of the present invention, (a) the thickness of the cored bar 1 is set to 0.6 to 0.8 mm, and the stress amplitude of the inner surface thereof is set to 15 kg / mm ² or less. When the thickness of the elastic layer 2 is set to 100 to 300 μm, and (c) the thickness of the release layer 3 is set to 10 to 30 μm, the heat capacity is sufficiently reduced, the predetermined strength is maintained, and the rise time and durability are improved. It is possible to provide the pressure roller 10 which is greatly improved and does not deform even when incorporated in the fixing device at low cost.
[0026]
Further, in the pressure roller 10, (a) the core metal 1 has a thickness of 0.3 mm or more and less than 0.6 mm, and as shown in FIG. The circumferential convex portion 1b is provided, the stress amplitude of the inner surface thereof is set to 15 kg / mm ² or less, (b) the thickness of the elastic layer 2 is set to 100 to 300 μm, and (c) the thickness of the release layer 3 is set to It may be 10 to 30 μm. In FIG. 2, 1c is a journal.
[0027]
Thus, in the pressure roller 10 of the present invention, (a) the core 1 has a thickness of 0.3 mm or more and less than 0.6 mm and, as shown in FIG. A large number of orbital convex portions 1b are provided on the surface, the stress amplitude of the inner surface thereof is set to 15 kg / mm ² or less, (b) the thickness of the elastic layer 2 is set to 100 to 300 μm, and (c) the release layer When the thickness of the roller 3 is 10 to 30 μm, the heat capacity is sufficiently reduced and a predetermined strength is maintained, so that the rise time and durability are greatly improved. Can be provided at cost.
[0028]
Next, the cored bar 1 in the pressure roller 10 of the present invention will be described in detail.
In order to shorten the rise time of the pressure roller 10, it is conceivable to reduce the thickness of the cored bar 1. However, if the thickness of the cored bar 1 is too thin, the strength cannot be maintained. In the present invention, the thickness of the core metal 1 is set to 0.6 to 0.8 mm, which is the minimum that can maintain the strength, so that the stress amplitude on the inner surface of the core metal 1 is 15 kg / mm ² or less. In addition, the rise time can be significantly improved, and the pressure roller 10 in which bending and collapsing hardly occur can be obtained. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the stress amplitude (Kg / mm ² ) of the inner surface of the core metal in the pressure roller and the actual number of sheets (sheets). According to FIG. 3, the durability is at least equivalent to 300K sheets. Is required to have a stress amplitude of 15 kg / mm ² or less. Then, as described above, if the stress amplitude on the inner surface of the cored bar 1 is set to 15 kg / mm ² or less, the durability equivalent to 300 K sheets can be achieved.
[0029]
Further, in the present invention, the thickness of the core metal 1 is reduced to 0.3 mm or more and less than 0.6 mm by providing and reinforcing a large number of orbital convex portions 1 b on the inner peripheral surface of the body portion 1 a of the core metal 1. Therefore, the stress amplitude on the inner surface of the cored bar 1 can be set to 15 kg / mm ² or less, so that the rise time can be greatly improved and the durability equivalent to 300 K sheets can be obtained. The pressure roller 10 can achieve the performance and can hardly bend and crush.
[0030]
In the present invention, the core metal 1 is preferably made of a Mn-based aluminum alloy. As described above, when the core 1 is made of a Mn-based aluminum alloy, even if the thickness of the core 1 is reduced, the high strength can be maintained and the creep resistance can be improved at the same time.
[0031]
Next, the elastic layer 2 in the pressure roller 10 of the present invention will be described in detail.
According to the experiments performed by the present inventors, when the thickness of the soft roller exceeds 100 μm, the granularity of the soft roller starts to be improved, and when the thickness of the soft roller is 300 μm or more, the soft roller generally has a tendency to be rusted (stabilized). Was. Therefore, it has been found that when the thickness of the elastic layer 2 is set in the range of 100 to 300 μm as in the present invention, both image quality and heat capacity reduction can be achieved. Of course, depending on the physical properties of the silicone used, specifically, the rubber hardness, the rebound resilience, etc., the appropriate range may slightly fluctuate.
[0032]
In the present invention, the heat-resistant rubber of the elastic layer 2 in the pressure roller 10 is preferably silicone rubber or fluorosilicone rubber. As described above, when the heat-resistant rubber of the elastic layer 2 in the pressure roller 10 is silicone rubber or fluorosilicone rubber, heat resistance and rubber properties such as rebound resilience, compression set, and rubber hardness can be set in a well-balanced manner. Become.
[0033]
When foaming a heat-resistant rubber such as silicone rubber or fluorine rubber, a foaming material is added to the unvulcanized heat-resistant rubber, and then heated to foam. In order to make it into a roller shape, a tube made of a foam is prepared in advance, and the above-described method of inserting the core metal, setting the core metal in the mold, and then casting the liquid unvulcanized rubber are performed. Methods, etc. are common. Similarly, in the case of solid, it is formed by casting or painting.
[0034]
In the conventional pressure roller, the elastic layer is generally formed by a casting method in combination with a release layer of a PFA tube. In such casting, since the thickness of the elastic layer reduces the heat capacity, if the thickness is regulated to about 300 μm or less, the casting pressure must be increased to obtain the fluidity of the liquid unvulcanized rubber. However, if the core metal is thin, the core metal is crushed. In the case of a core metal having a diameter of 40 mm, the wall thickness at which this collapse does not occur is required to be approximately 1.0 mm, and is larger than that of a core metal having a diameter of 50 mm or a core metal having a diameter of 70 mm. Therefore, when the elastic layer 2 in the pressure roller 10 is formed by a coating means such as a spray coat, a roller coat, and a blade coat as in the present invention, even if the core 1 is thin, deformation occurs. Has not occurred.
[0035]
Next, the release layer 3 in the pressure roller 10 of the present invention will be described in detail.
In the present invention, the fluororesin constituting the release layer 3 includes ethylene tetrafluoride / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin (PFA), ethylene tetrafluoride / propylene hexafluoride copolymer resin (FEP) and It is selected from tetrafluoroethylene resin (PTFE). Such a fluororesin may be a mixture thereof, or may be a dispersion of these in a heat-resistant resin.
[0036]
In the pressure roller 10 of the monochrome high-speed machine, a fluororesin such as PFA or PTFE is preferably formed on the elastic layer 2 via a primer (not shown). As described above, when the release layer 3 is formed on the elastic layer 2 via the primer layer, the releasability at the time of fixing the toner and the adhesion strength between the elastic layer 2 and the release layer 3 are ensured. Thus, a highly durable pressure roller 10 can be obtained.
[0037]
The release layer 3 is generally formed by applying a primer on the above-mentioned elastic layer and then applying and baking a powder coating and a wet coating, or a tube coating mentioned in the prior art. . In the case of a powder coating, electrostatic coating is used, and in the case of a wet coating, spray coating, dipping coating, roll coating, or the like is used. In the case of film formation by painting, the fluororesin paint and primer are mixed during painting and baking, and penetrate into minute irregularities on the silicone surface. It is considered to be excellent.
[0038]
In the present invention, the thickness of the release layer 3 is in the range of 10 to 30 μm. A certain amount of abrasion due to the separation claw for separating the pressure roller 10 from the paper after toner fixing and the thermistor for temperature detection cannot be avoided, and the minimum thickness of the release layer 3 is required as a guarantee. is there. If the thickness is too large, the properties of the heat-resistant rubber on the surface of the elastic layer 2 will be impaired, and the image quality will be degraded. Therefore, in the present invention, the release layer 3 needs to have a thickness in the range of 10 to 30 μm.
[0039]
The fixing device (see 110 in FIG. 4) of the present invention is provided so as to form a nip by linearly contacting a fixing roller (see 111 in FIG. 4) having a heating unit. It has a pressure roller (see 112 in FIG. 4). The fixing roller has an elastic layer and a release layer sequentially on the cored bar, and the pressure roller is the pressure roller according to claim 1. In the fixing device of the present invention, since the pressure roller includes the pressure roller according to any one of the first to seventh aspects, the rise time and durability can be significantly improved.
[0040]
In the fixing roller of the present invention, the hardness of the pressure roller is higher than the hardness of the fixing roller. As described above, since the hardness of the pressure roller is higher than the hardness of the fixing roller, the fixing roller is deformed by being pressed by the pressure roller, and the paper discharge direction is downward (downward). Thus, the paper separation property, that is, the paper conveyance property is excellent. As a result, the necessity of installing a separation claw for separating paper on the fixing roller side is reduced.
[0041]
Further, in the fixing roller of the present invention, a separation claw for separating paper on the fixing roller side is provided in a non-contact state with the fixing roller. As described above, when the separation claw for separating the paper is provided on the fixing roller side in a non-contact state with the fixing roller, the durability of the fixing roller can be improved.
[0042]
【Example】
(Example 1)
(A) After reducing the diameter of a Mn-based aluminum alloy (CM10, manufactured by Sumitomo Light Metal Co., Ltd.) by drawing with a drawing roller to form a cylinder, journals are formed at both ends thereof, and a core having an outer diameter of 40 mm and a wall thickness of 8 mm. The process of forming gold,
(B) a step of applying a primer (DY39-051 manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.) on the cored bar and drying to form a first primer layer;
(C) A solution of a heat-resistant silicone resin (DX35-2083, manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.) having a JIS-A hardness of 20 degrees and a thermal conductivity of 0.5 W / m / K was applied on the first primer layer. Coating with a blade coat to a thickness of 300 μm and vulcanizing the silicone resin to form an elastic layer,
(D) a step of applying a liquid primer for fluororesin-containing silicone (manufactured by DuPont-Mitsui Fluorochemicals Co.) on the elastic layer and drying to form a second primer layer;
(E) A powder of ethylene tetrafluoride / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin (PFA) [340J manufactured by DuPont-Mitsui Fluorochemicals Co.] is powder-coated on the second primer layer to apply PFA. Forming a layer, baking the applied layer at 340 ° C. for 30 minutes to form a release layer having a thickness of 20 μm,
, To obtain a pressure roller.
[0043]
(Example 2)
In the step (a), a Mn-based aluminum alloy (manufactured by Sumitomo Light Metal Co., Ltd., CM10) is reduced in diameter by drawing with a drawing roller to form a cylinder, and then the cylinder is formed by plastic working by spinning and forming an outer diameter by turning. Nine ribs having a height of about 0.5 mm and a width of 2.3 mm are arranged on the inner surface of the body, and then journals are formed on both ends thereof to form a core metal having an outer diameter of 40 mm and a thickness of 8 mm, and A pressure roller was obtained in the same manner as in Example 1, except that in the step (c), the heat-resistant silicone resin was applied to a thickness of 200 μm.
[0044]
(Comparative Example 1)
After forming an elastic layer having a thickness of 8 mm by coating a foaming silicone resin on a metal core composed of a carbon steel tube STKM for machine structure having a diameter of 25 mm, an inner surface of the elastic layer was etched / primed to 50 μm. A thick PFA tube was covered and heated and bonded to obtain a pressure roller.
[0045]
(Comparative Example 2)
In the step (a), a core metal having an outer diameter of 40 mm and a thickness of 8 mm is formed by swaging the Mg-based aluminum alloy A5052, and in the step (c), the heat-resistant silicone resin is formed to a thickness of 200 μm. A pressure roller was obtained in the same manner as in Example 1 except that the coating was performed.
[0046]
As described above, the characteristics of the pressure rollers obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were evaluated using a commercially available image forming apparatus (Imagio MF6550, manufactured by Ricoh Company).
In the evaluation of the characteristics, the fixing roller is formed by sequentially forming an elastic layer and a release layer on a metal core using a halogen heater to heat the fixing roller. It depends on the fixing roller heating means and the number of sheets passed (linear speed). For example, as described in JP-A-2001-242732 and JP-A-2001-13805, the member to be heated may be heated using an induction heating method. For this purpose, the fixing roller may have a configuration in which a heat insulating layer and a heat generating layer are included in addition to the elastic layer and the release layer on the cored bar. In this characteristic evaluation, power is supplied to the heating source from a commercial power supply. However, it is also possible to provide an auxiliary power supply and supply power from the auxiliary power supply. As the auxiliary power source, it is desirable to use an electric double-layer capacitor (electrochemical capacitor) as disclosed in JP-A-2002-174988.
[0047]
As a result, in Comparative Example 1 which is the prior art, only the rise time: 60 seconds can be achieved, but in Example 1, the target rise time is 30 seconds or less, and when the number of durable sheets passed is 300K, image deterioration occurs. And no jamming occurred. It should be noted that the rise time of 30 seconds and the number of durable sheets of 300K are merely guidelines, and the targets are different depending on individual models.
If a shorter rise time is required, the thickness is reduced to 0.6 mm or 0.4 mm. Causes fatigue deterioration and cracks in the core metal. Therefore, a cored metal with ribs as shown in the second embodiment is used.
[0048]
According to the present invention, since a pressure roller using a thin-walled metal core having both heat capacity and strength is used, a fixing time which is short and has excellent durability (fatigue fracture of core metal, abrasion of a fixing roller by a separation claw) is excellent. An apparatus and a pressure roller can be provided.
[0049]
【The invention's effect】
(1) According to the invention according to claims 1 and 6, (a) the core metal has a thickness of 0.6 to 0.8 mm, and the stress amplitude on the inner surface thereof is 15 kg / mm ² or less. Since the thickness of the elastic layer is 100 to 300 μm, and (c) the thickness of the release layer is 10 to 30 μm, the heat capacity is sufficiently reduced, the predetermined strength is maintained, and the rise time and the durability are greatly increased. In addition, it is possible to provide a low-cost pressure roller that does not deform even when incorporated in a fixing device.
[0050]
(2) According to the inventions according to claims 2 and 6, (a) the core metal has a thickness of 0.3 mm or more and less than 0.6 mm, and a large number of circular convex portions are formed on the inner peripheral surface of its body. And the stress amplitude on the inner surface is 15 kg / mm ² or less, (b) the thickness of the elastic layer is 100 to 300 μm, and (c) the thickness of the release layer is 10 to 30 μm. It is possible to provide a pressure roller that has a sufficiently small heat capacity and maintains a predetermined strength to significantly improve a rise time and durability and that does not deform even when incorporated into a fixing device.
[0051]
(3) According to the third aspect of the present invention, since the core is made of a Mn-based aluminum alloy, it is possible to maintain high strength and improve the creep resistance at the same time even with a thinned core.
(4) According to the invention of claim 4, since the heat-resistant rubber of the elastic layer in the pressure roller is silicone rubber or fluorosilicone rubber, rubber properties such as heat resistance, rebound resilience, compression set and rubber hardness are provided. And can be set in a well-balanced manner.
[0052]
(5) According to the invention of claim 5, since the elastic layer in the pressure roller is formed by a coating means such as a spray coat, a roller coat, a blade coat, etc., even if the core metal is thin, it is deformed. Has not occurred.
(6) According to the seventh aspect of the present invention, since the release layer is formed on the elastic layer via the primer layer, the releasing property at the time of fixing the toner and the release property between the elastic layer and the release layer are improved. It is possible to obtain a highly durable pressure roller that ensures the adhesion strength.
[0053]
(7) According to the invention of claim 8, since the pressure roller is constituted by the pressure roller according to any one of claims 1 to 7, the rise time and the durability can be significantly improved. .
[0054]
(8) According to the ninth aspect of the present invention, since the hardness of the pressure roller is higher than the hardness of the fixing roller, the fixing roller is deformed by being pressed by the pressure roller, and the paper discharge direction. Is directed toward the pressure roller (downward), and the paper separation property, that is, the paper conveyance property is excellent. As a result, the necessity of installing a separation claw for separating paper on the fixing roller side is reduced.
[0055]
(9) According to the tenth aspect of the present invention, if a separation claw for separating paper on the fixing roller side is provided in a non-contact state with the fixing roller, the durability of the fixing roller can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a pressure roller showing one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a metal core.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a stress amplitude (Kg / mm ² ) of a core metal inner surface of a pressure roller and an actual machine endurance number (sheets).
FIG. 4 is an explanatory diagram of a conventional electrophotographic image forming apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Core metal 1a Body part 1b Circular convex part 1c Journal 2 Elastic layer 3 Release layer 10 Pressure roller

Claims

A pressure roller having a cored bar, an elastic layer provided on the cored bar made of a heat-resistant rubber, and a release layer provided on the elastic layer made of a fluororesin; The thickness of gold is set to 0.6 to 0.8 mm, the stress amplitude of the inner surface is set to 15 kg / mm ² or less, (b) the thickness of the elastic layer is set to 100 to 300 μm, and (c) the release layer A pressure roller having a thickness of 10 to 30 μm.

A pressure roller having a cored bar, an elastic layer provided on the cored bar made of a heat-resistant rubber, and a release layer provided on the elastic layer made of a fluororesin; (B) the thickness of the gold is 0.3 mm or more and less than 0.6 mm, and a large number of orbital convex portions are provided on the inner peripheral surface of the body, and the stress amplitude of the inner surface is 15 kg / mm ² or less; A pressure roller, wherein the thickness of the elastic layer is 100 to 300 μm, and (c) the thickness of the release layer is 10 to 30 μm.

The pressure roller according to claim 1, wherein the core bar is made of a Mn-based aluminum alloy.

The pressure roller according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat-resistant rubber of the elastic layer is a silicone rubber or a fluorosilicone rubber.

The pressure roller according to claim 4, wherein the elastic layer is formed by coating means such as spray coating, roller coating, and blade coating.

The fluororesin of the release layer is made of ethylene tetrafluoride / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin (PFA), ethylene tetrafluoride / propylene hexafluoride copolymer resin (FEP), and ethylene tetrafluoride resin (PTFE). The pressure roller according to claim 1, wherein the pressure roller is selected from the group consisting of:

The pressure roller according to claim 6, wherein the release layer is formed on the elastic layer via a primer layer.

In a fixing device having a fixing roller having a heating unit and a pressure roller provided so as to linearly contact the fixing roller to form a nip, the fixing roller sequentially forms an elastic layer and a release layer on a cored bar. A fixing device, wherein the pressure roller comprises the pressure roller according to claim 1.

9. The fixing device according to claim 8, wherein the hardness of the pressure roller is higher than the hardness of the fixing roller.

The fixing device according to claim 8, wherein a separation claw for separating paper on the fixing roller side is provided in a non-contact state with the fixing roller.