JP2005148322A - Fixing member, fixing device, and image forming apparatus equipped with these - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、定着部材、定着装置および画像形成装置に関し、特に、静電複写機、静電複写プリンタなど、静電転写プロセスを利用する定着部材、定着装置及びこれらを備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing member, a fixing device, and an image forming apparatus, and more particularly, to a fixing member and a fixing device that use an electrostatic transfer process, such as an electrostatic copying machine and an electrostatic copying printer, and an image forming apparatus including these.
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、そのうちでもローラ定着タイプのもの、特に、ローラ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である加熱ローラ定着装置(ヒートロール定着方式)が主流をなしている。 Conventionally, various fixing methods have been proposed and implemented as fixing devices for image forming apparatuses such as general electrophotographic copying machines. Among them, a roller fixing type, in particular, a roller pair. A heating roller fixing device (heat roll fixing method) in which at least one is a heating roller heated by a heat source has become mainstream.
ここで一対のローラのうち、記録材の画像担持側の面に接するローラを定着ローラ又は加熱ローラと、他方のローラを加圧ローラと記す。
ローラ定着タイプの定着装置において、定着ローラ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)の一部が前記定着ローラの表面に粘着して付着し、この付着トナーがローラ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。
Here, of the pair of rollers, a roller in contact with the surface on the image bearing side of the recording material is referred to as a fixing roller or a heating roller, and the other roller is referred to as a pressure roller.
In the roller fixing type fixing device, since the fixing roller directly contacts the image carrying surface of the recording material, a part of the developer (hereinafter referred to as toner) constituting the image on the recording material is fixed. A so-called “offset phenomenon” is likely to occur that adheres to and adheres to the surface of the roller, and this adhered toner is transferred again onto the recording material as the roller rotates.
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定着ローラ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表層の離型性(非粘着性)を向上させる手段が採択されている。 Therefore, as a means for preventing this offset phenomenon, a highly releasable material (non-adhesive material) such as fluororesin such as polytetrafluoroethylene resin (hereinafter referred to as PTFE) or silicon rubber has been conventionally used on the outer peripheral surface of the fixing roller. Means have been adopted for providing an offset prevention coating layer to improve the releasability (non-adhesiveness) of the surface layer of the fixing roller.
また、従来の定着装置として、以下に示すような従来技術がある。
定着ローラの表面にフッ素樹脂層またはフッ素樹脂層とポリイミド樹脂との混合体を設けたので、高離型層が得られ、そして定着ローラの樹脂層は加圧ローラの表面に弾性層または樹脂層を設けたことにより保護される(特許文献1参照)。
Further, as conventional fixing devices, there are the following conventional techniques.
Since a fluororesin layer or a mixture of a fluororesin layer and a polyimide resin is provided on the surface of the fixing roller, a high release layer is obtained, and the resin layer of the fixing roller is an elastic layer or resin layer on the surface of the pressure roller. It is protected by providing (refer patent document 1).
金属製円筒状芯金上に形成されたフッ素樹脂が混合・分散した耐熱樹脂被覆層を有し、耐熱樹脂被覆層が300℃以上の温度において焼成されたものである電子写真画像形成装置における画像加熱加圧定着装置に用いられるハード定着ローラがある(特許文献2参照)。 An image in an electrophotographic image forming apparatus having a heat-resistant resin coating layer in which a fluororesin is mixed and dispersed on a metal cylindrical metal core, and the heat-resistant resin coating layer is baked at a temperature of 300 ° C. or higher. There is a hard fixing roller used in a heat and pressure fixing device (see Patent Document 2).
耐熱性、耐摩耗性及び耐久性を保持させながら離型性及びクリーニング性を向上させた定着部材がある(特許文献3参照)。 There is a fixing member that has improved release properties and cleaning properties while maintaining heat resistance, wear resistance, and durability (see Patent Document 3).
ベルト表面の離型層の耐摩耗性が20ppmを超える高速通紙に対しても充分であり、且つ、アンカーされたトナーに対してもオフセットが生じにくい適度な離型性を有する定着ベルトがある(特許文献4参照)。 There is a fixing belt having an appropriate releasability that is sufficient for high-speed paper passing in which the release layer on the surface of the belt exceeds 20 ppm and is less likely to cause an offset with respect to an anchored toner. (See Patent Document 4).
トナー定着設定温度をより高温度に設定できるため、複写速度の高速化を図ることができ、断熱性に優れ、トナー定着設定温度の変動が少なく、温度制御に要する消費電力の軽減を図ることができるトナー定着装置がある(特許文献5参照)。
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。
前記オフセット防止層の配設では、PTFE等のフッ素樹脂の被覆層を設けたローラ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表面を汚染することがある。
However, the conventional offset preventing means has the following problems.
In the arrangement of the anti-offset layer, a roller provided with a coating layer of PTFE or other fluororesin exhibits excellent non-adhesiveness, but depending on the type of toner resin, some of the toner resin may have poor releasability, and part of the toner May stick and contaminate the roller surface.
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。 In recent years, there has been a strong demand for higher durability of various parts such as fixing rollers due to the trend toward lower costs, improved serviceability, and regulations on industrial waste. However, pure fluororesin is much stronger in terms of wear resistance. However, the fixing roller provided with a coating layer of a fluororesin such as PTFE has a drawback that the wear resistance is not sufficient and the life is short.
即ち、定着ローラの表面はブレード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、加圧ローラ等で摺擦を受けて摩耗する。また定着ローラと加圧ローラ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に付着する。この紙粉は定着ローラ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表面は摩耗する。
そして定着ローラ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。
That is, the surface of the fixing roller is worn by being rubbed by a cleaning unit such as a blade, a release agent coating unit, a recording material separation claw, a temperature detection element, a pressure roller, or the like. Further, the recording material passing between the fixing roller and the pressure roller is also rubbed. When a large amount of paper (recording material) is passed, paper dust is generated from the paper and adheres to the fixing roller. This paper dust is removed by a cleaning blade or the like brought into contact with the fixing roller. However, the generation of paper dust is particularly remarkable at the edge portion of the paper, and the roller is formed by various inorganic fillers contained in the paper dust. The surface is worn.
The fixing roller tends to lose its original releasability due to loss of smoothness due to surface wear.
また被覆層が高抵抗であるため、その表面が、記録材・加圧ローラ等の対ローラ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。 In addition, since the coating layer has high resistance, the surface thereof is greatly charged by frictional charging due to sliding contact with the recording material / pressure roller and other roller contact members, and the toner on the recording material is fixed by electrostatic action. The so-called “electrostatic offset phenomenon” is likely to occur due to being attracted to the roller surface layer.
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表面に静電オフセット現象で付着しやすくなる。 The fluororesin is greatly charged negatively (−) by rubbing against the recording material or the like. When the toner has a positive (+) polarity, the toner is attracted to the electric field of the negatively charged fluororesin coating layer and easily adheres to the surface of the fixing roller due to an electrostatic offset phenomenon.
前記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、また定着ローラの表面性も悪くなり、オフセット防止効果が低下する。 As a means for improving the wear resistance, the wear resistance of fluorine resin or the like generally has a relatively high hardness such as glass powder, silica, silicon carbide powder, diamond powder, corundum powder, metal powder such as nickel or iron. It can be improved by mixing an inorganic filler, but if the mixing amount is small, the effect of improving the wear resistance is not sufficient, and if the mixing amount is increased, the releasability becomes worse, and the fixing roller The surface property also deteriorates, and the offset prevention effect decreases.
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被覆層の充填剤の一部が離脱する等の現象が生じた。
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の非粘着性の低下をきたす場合が多かった。
In addition, these fillers have poor dispersibility in the fluororesin, and even if they can be dispersed, the adhesion between the filler and the fluororesin is poor, and part of the filler on the fixing roller coating layer is detached due to durability. Phenomenon occurred.
In the case of poor dispersion, a portion with less filler is first scraped into a streak shape or a mottled shape due to durability, and the toner is embedded in the shaved portion and the non-adhesiveness of the fixing roller is often lowered.
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。
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。
Further, when the filler is detached, the toner is buried in the detached portion, or the removed filler acts as an abrasive on the contrary to accelerate the wear.
Attempts were made to make the particle size of the filler finer, but the adhesion between the filler and the fluororesin was poor, and conversely the entire fluororesin layer was worn.
さらに、離型層が前述のような状態になった場合、定着部材はそれ以上は使用不可能となるため新たな定着部材に交換する必要が生じ、資源の浪費につながるため、近年問題視されている環境への負荷が増大することとなる。 Further, when the release layer is in the state as described above, the fixing member becomes unusable any more, so it is necessary to replace it with a new fixing member, leading to waste of resources. The load on the environment will increase.
また、特許文献1では、混合して成膜しているものは、製造条件によっては、表面構造にムラができやすく、ローラにより寿命が変動しやすいという欠点がある。また、表面張力を制御していないために必ずしも離型性が十分とは言い難く、特に近年主流となっているオイルレス定着(あらかじめ定着部材に離型剤を塗布せず、トナー中の離型剤のみで離型を行う定着方式)では、オフセットが発生しやすいという問題を潜在的に抱えていた。
Further, in
特許文献2では、加熱によりフッ素樹脂層が表面に浮いてくることを期待しているが、その層が薄く、また離型に適した表面張力を維持できるような構造として制御されてはいないため、何らかの形で表面に傷が付くと、離型性が悪いポリイミド層が露出し、そこがトナー付着の核となり、ジャムへとつながることがあった。特に近年主流となっているオイルレス定着では、この傾向が顕著であった。
In
特許文献3では、表面張力を制御していないために、必ずしも離型性が十分とは言い難かった。
In
特許文献4では、バインダ樹脂中にフッ素樹脂粒子もしくは、一度溶融させたフッ素樹脂粒子が混合されて離型性を維持しつつ耐摩耗性が改善されることを期待しているが、これでは紙分離用の分離爪などによる強い摺擦や掘り起こしの力を受けた際にフッ素樹脂粒子の成分がバインダ樹脂から脱離してしまい、そこに発生した孔からオフセットが発生してしまうという問題があった。
In
特許文献5では、フッ素樹脂のように比重が大きい樹脂を混合した液体を成膜している場合は、液の調整条件や製造条件によっては、塗工中のフッ素樹脂の沈降により離型層のフッ素樹脂の比率にムラができやすく、ローラにより寿命が変動しやすいという欠点があった。
In
本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、定着部材の表面にフッ素樹脂と耐熱樹脂の混合物によって離型層を形成することで、離型層の耐熱性を高める定着部材、定着装置及びこれらを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and a fixing member, a fixing device, and a fixing member that improve the heat resistance of the release layer by forming a release layer on the surface of the fixing member with a mixture of a fluororesin and a heat-resistant resin. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus including these.
上記目的を達成するために、請求項1記載の定着部材は、耐熱性基材と前記耐熱性基材表面に設けられた離型層とを有する定着部材において、前記離型層は、フッ素樹脂と、Martens硬度(Martens hardness)HM(ISO14577-1:2002(E)A.2)が定着時の離型層の温度ではフッ素樹脂よりも大きい耐熱樹脂の混合物によって形成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the fixing member according to
請求項2記載の発明は、請求項1記載の定着部材であって、前記耐熱樹脂は、室温から定着時の離型層の温度までの間の温度でもMartens硬度(Martens hardness)HM(ISO14577-1:2002(E)A.2)が前記フッ素樹脂よりも大きいことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the fixing member according to the first aspect, wherein the heat resistant resin has a Martens hardness HM (ISO14577-) even at a temperature between room temperature and the temperature of the release layer at the time of fixing. 1: 2002 (E) A.2) is larger than the fluororesin.
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の定着部材であって、前記離型層は、水に対する接触角が80°以上であることを特徴とする。 A third aspect of the present invention is the fixing member according to the first or second aspect, wherein the release layer has a contact angle with water of 80 ° or more.
請求項4記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の定着部材であって、前記耐熱樹脂からなる複数の領域は、少なくとも離型層の内部で連結されていることを特徴とする。 A fourth aspect of the present invention is the fixing member according to any one of the first to third aspects, wherein the plurality of regions made of the heat-resistant resin are connected at least inside the release layer. Features.
請求項5記載の発明は、請求項4記載の定着部材であって、耐熱樹脂からなる複数の領域は、少なくとも離型層の内部で連結されている構造が前記フッ素樹脂と前記耐熱樹脂の共連続構造であることを特徴とする。
The invention according to
請求項6記載の発明は、請求項4記載の定着部材であって、耐熱樹脂からなる複数の領域が、少なくとも離型層の内部で連結されている構造が網目構造であることを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the fixing member according to
請求項7記載の発明は、請求項4から6のいずれか1項に記載の定着部材であって、耐熱樹脂によって隔てられたフッ素樹脂同士の間隔がトナー粒径よりも小さいことを特徴とする。 A seventh aspect of the invention is the fixing member according to any one of the fourth to sixth aspects, wherein the interval between the fluororesins separated by the heat-resistant resin is smaller than the toner particle size. .
請求項8記載の発明は、請求項4から7のいずれか1項に記載の定着部材であって、前記離型層の表面が、全て前記フッ素樹脂により覆われていることを特徴とする。
The invention according to claim 8 is the fixing member according to any one of
請求項9記載の発明は、請求項1から8のいずれか1項に記載の定着部材であって、前記離型層の前記フッ素樹脂あるいは前記耐熱樹脂の少なくとも一方に導電性充填材が含有されていることを特徴とする。 A ninth aspect of the invention is the fixing member according to any one of the first to eighth aspects, wherein a conductive filler is contained in at least one of the fluororesin or the heat resistant resin of the release layer. It is characterized by.
請求項10記載の発明は、請求項1から8のいずれか1項に記載の定着部材であって、前記離型層の耐熱樹脂中にのみ導電性充填剤を含有させることを特徴とする。 A tenth aspect of the invention is the fixing member according to any one of the first to eighth aspects, wherein a conductive filler is contained only in the heat-resistant resin of the release layer.
請求項11記載の発明は、請求項1から10のいずれか1項に記載の定着部材であって、前記離型層と基材との間に弾性層を有することを特徴とする。 An eleventh aspect of the present invention is the fixing member according to any one of the first to tenth aspects, further comprising an elastic layer between the release layer and the base material.
請求項12記載の発明は、請求項1から11のいずれか1項に記載の定着部材であって、前記耐熱樹脂は、室温で溶液可能な樹脂であることを特徴とする。 A twelfth aspect of the present invention is the fixing member according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the heat-resistant resin is a resin that can be solution at room temperature.
請求項13記載の発明は、請求項1から12のいずれか1項に記載の定着部材であって、前記離型層のフッ素樹脂あるいは耐熱樹脂の少なくとも一方に熱伝導性充填剤を含有させることを特徴とする。 A thirteenth aspect of the present invention is the fixing member according to any one of the first to twelfth aspects, wherein at least one of the fluororesin and the heat resistant resin of the release layer contains a heat conductive filler. It is characterized by.
請求項14記載の発明は、請求項1から13のいずれか1項に記載の定着部材であって、前記離型層の前記耐熱樹脂中にのみ熱伝導性充填剤を含有させることを特徴とする。
The invention according to claim 14 is the fixing member according to any one of
請求項15記載の発明は、請求項1から14のいずれか1項に記載の定着部材であって、前記耐熱樹脂の一部が離型層の下地に対して接着力を有し、一部が下地に接触していることを特徴とする。 A fifteenth aspect of the present invention is the fixing member according to any one of the first to fourteenth aspects, wherein a part of the heat-resistant resin has an adhesive force with respect to a base of the release layer, and a part thereof Is in contact with the substrate.
請求項16記載の発明は、請求項1から15のいずれか1項に記載の定着部材であって、前記離型層とその下地の間に接着層を有することを特徴とする。 According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided the fixing member according to any one of the first to fifteenth aspects, wherein an adhesive layer is provided between the release layer and a base thereof.
請求項17記載の発明は、請求項1から15のいずれか1項に記載の定着部材であって、前記離型層が前記離型層に用いられているものと同じ耐熱樹脂からなる基材上に直接形成されていることを特徴とする。
The invention according to claim 17 is the fixing member according to any one of
請求項18記載の定着装置は、請求項1から17のいずれか1項に記載の定着部材を用いたことを特徴とする。 A fixing device according to an eighteenth aspect uses the fixing member according to any one of the first to seventeenth aspects.
請求項19記載の発明は、請求項18記載の定着装置であって、離型層表面に離型剤を供給する供給手段を有することを特徴とする。 According to a nineteenth aspect of the present invention, there is provided the fixing device according to the eighteenth aspect, further comprising supply means for supplying a release agent to the surface of the release layer.
請求項20記載の発明は、請求項18記載の定着装置であって、前記離型層表面に離型層をクリーニングするクリーニング手段を有することを特徴とする。 According to a twentieth aspect of the present invention, in the fixing device according to the eighteenth aspect, the fixing device further includes a cleaning unit that cleans the release layer on the surface of the release layer.
請求項21記載の発明は、請求項18から20のいずれか1項に記載の定着装置であって、記録材を定着部材より分離するために定着部材に当接される部材のMartens硬度(Martens hardness)HM(ISO14577-1:2002(E)A.2)が定着温度で耐熱樹脂よりも小さいことを特徴とする。 According to a twenty-first aspect of the present invention, in the fixing device according to any one of the eighteenth to twentieth aspects, a Martens hardness (Martens hardness of a member abutted on the fixing member in order to separate the recording material from the fixing member. hardness) HM (ISO14577-1: 2002 (E) A.2) is characterized by being smaller than the heat resistant resin at the fixing temperature.
請求項22記載の画像形成装置は、請求項18から21のいずれか1項に記載の定着装置を用いることを特徴とする。 An image forming apparatus according to a twenty-second aspect uses the fixing device according to any one of the eighteenth to twenty-first aspects.
以上の説明から、本発明は、定着部材、定着装置及びこれらを備えた画像形成装置は、耐熱樹脂のMartens硬度(Martens hardness)HM(ISO14577-1:2002(E)A.2)が定着時の温度においてフッ素樹脂よりも大きいため、ブレード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、加圧ローラ等で押圧されてもフッ素樹脂のみの離型層に比べて変形しにくいためこれらが食い込みにくく、そのため摩耗しにくくなっている。 From the above description, the present invention relates to a fixing member, a fixing device, and an image forming apparatus provided with these, when the Martens hardness HM (ISO14577-1: 2002 (E) A.2) of a heat resistant resin is fixed. Since the temperature is higher than that of fluororesin, it can be compared with a release layer made only of fluororesin even when pressed by a cleaning means such as a blade, a release agent application means, a recording material separation claw, a temperature detection element, a pressure roller, etc. Since they are difficult to deform, they are difficult to bite in, and therefore are less likely to wear.
次に添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
本発明は、定着部材の最外表面上に設ける離型層を、フッ素樹脂とMartens硬度(Martens hardness)HM(ISO14577-1:2002(E) A.2)が定着時の温度においてフッ素樹脂よりも大きい耐熱樹脂との混合物で形成し、且つ離型層の水に対する接触角が80°以上となるように調整することを特徴としている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
In the present invention, the release layer provided on the outermost surface of the fixing member is made of fluororesin and Martens hardness HM (ISO14577-1: 2002 (E) A.2) from the fluororesin at the fixing temperature. It is characterized in that it is formed of a mixture with a large heat-resistant resin and is adjusted so that the contact angle of the release layer with respect to water is 80 ° or more.
すなわち、本発明においては、定着部材の表面にフッ素樹脂と耐熱樹脂の混合物によって離型層が形成されているため、離型層の耐熱性優れている。
また、耐熱樹脂のMartens硬度(Martens hardness)HM(ISO14577-1:2002(E) A.2)が定着時の温度においてフッ素樹脂よりも大きいため、ブレード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、加圧ローラ等で押圧されてもフッ素樹脂のみの離型層に比べて変形しにくいため、これらが食い込みにくく、そのため摩耗しにくくなっている。
That is, in the present invention, the release layer is formed on the surface of the fixing member by a mixture of a fluororesin and a heat-resistant resin, so that the release layer has excellent heat resistance.
Further, since the Martens hardness HM (ISO14577-1: 2002 (E) A.2) of the heat-resistant resin is larger than that of the fluororesin at the fixing temperature, cleaning means such as a blade, release agent coating means, Even when pressed by a recording material separation claw, a temperature detection element, a pressure roller, or the like, they are less likely to be deformed than a release layer made of only a fluororesin, so that they are less likely to bite and therefore less likely to wear.
また、大量の紙(記録材)を通した時、紙から紙粉が発生し、定着部材に付着して紙粉に含まれる種々の無機充填材により離型層表面が摺擦を受けても同様の理由で摩耗しにくい。 Also, when a large amount of paper (recording material) is passed, paper dust is generated from the paper, and even if the release layer surface is rubbed by various inorganic fillers that adhere to the fixing member and are contained in the paper powder. It is hard to wear for the same reason.
離型層の厚さは、5〜100μmが好ましく、10〜50μmに設定するのがさらに好ましい。5μm未満では通紙を行った時に、摩耗により下地が露出し、オフセットが発生するライフが短くなり、100μmを超えるとクラックが発生する傾向がある。 The thickness of the release layer is preferably 5 to 100 μm, and more preferably 10 to 50 μm. If the thickness is less than 5 μm, when the paper is passed, the ground is exposed due to abrasion, the life in which offset occurs is shortened, and if it exceeds 100 μm, cracks tend to occur.
離型層のフッ素樹脂としては、分子内にフッ素原子を含むものであればよく、特に限定されるものではない。
具体的には、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)とその変性物、テトラフルオロエチレンー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ーエチレン共重合体(ETFE)、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)、テトラフルオロエチレン−フッ化ビニリデン共重合体(TFE/VdF)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンーパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(EPA)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体(ECTFE)、クロロトリフルオロエチレン−フッ化ビニリデン共重合体(CTFE/Vdf)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリフッ化ビニル(PVF)などが挙げられる。
The release layer fluororesin is not particularly limited as long as it contains a fluorine atom in the molecule.
Specifically, polytetrafluoroethylene (PTFE) and its modified product, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), tetrafluoroethylene-hexafluoro Propylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-vinylidene fluoride copolymer (TFE / VdF), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (EPA), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) ), Chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer (ECTFE), chlorotrifluoroethylene-vinylidene fluoride copolymer (CTFE / Vdf), polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinyl fluoride PVF) and the like.
耐熱樹脂としては、Martens硬度(Martens hardness) HM(ISO 14577−1:2002(E) A.2)が定着時の温度においてフッ素樹脂よりも大きい物を使用すればよいが、例えば定着部材の温度が150℃の場合は、具体的にはポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン(PEKEKK)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリアリレート(PAR)、液晶ポリマー(LCP)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリイミド(PI)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)等の樹脂が使用可能である。これらは組み合わせて使用してもよい。 As the heat resistant resin, a material having a Martens hardness HM (ISO 14477-1: 2002 (E) A.2) larger than that of the fluororesin at the fixing temperature may be used. When the temperature is 150 ° C., specifically, polyamideimide (PAI), polyethersulfone (PES), polyetherimide (PEI), polyetheretherketone (PEEK), polyetherketone (PEK), polyetherketone Resins such as ether ketone ketone (PEKEKK), polyether nitrile (PEN), polyarylate (PAR), liquid crystal polymer (LCP), polybenzimidazole (PBI), polyimide (PI), polyphenylene sulfide (PPS) can be used. is there. These may be used in combination.
Martens硬度(Martens hardness)HMは、ISO14577−1:2002(E) A.2)において次のように規定されている。圧子は四角錐の先端の対面角度(136°)のダイヤモンド圧子(ビッカース圧子)を使用し、図1に示すように試験荷重下での押し込み深さを測定するものである。 Martens hardness HM is defined as follows in ISO14577-1: 2002 (E) A.2). As an indenter, a diamond indenter (Vickers indenter) having a facing angle (136 °) at the tip of a quadrangular pyramid is used, and the indentation depth under a test load is measured as shown in FIG.
従来行われているビッカース硬度やモース硬度のような試験後の圧痕や傷の計測による方法では、塑性変形については測定可能であるが、弾性変形分が不明で押圧時の真の変形量が測定できないという不具合があった。 With conventional methods such as Vickers hardness and Mohs hardness, it is possible to measure plastic deformation with the measurement of indentations and scratches after the test, but the amount of elastic deformation is unknown and the true deformation amount when pressed is measured. There was a bug that it was not possible.
ここで、弾性変形については、ゴム硬度測定という方法が別にあるが、ゴム硬度では材料間の相対的な序列はわかっても、押圧時の変形量そのものとの相関は無く、やはり押圧時の真の変形量が不明であった。
また、前述の方法はいずれも、試料の厚さが50μm以下の薄い場合には、下地の硬度の影響を除くことができず、正しい測定が困難であった。
Here, for elastic deformation, there is another method of measuring rubber hardness, but the rubber hardness has no correlation with the amount of deformation at the time of pressing, even though the relative order between the materials is known. The amount of deformation was unknown.
In any of the methods described above, when the thickness of the sample is 50 μm or less, the influence of the hardness of the substrate cannot be removed, and correct measurement is difficult.
これに対してMartens硬度(Martens hardness)HMによって、押圧時の塑性変形および弾性変形の両者を統合した形での硬度を初めて評価できるようになった。
また、前述のビッカース硬度やモース硬度のような方法では、高温においてPFAのように弾性記憶効果による変形の復元がある材料では圧痕や傷からによる評価が不可能となるため正確な値が測定できないという別の問題があったが、このような場合に対しても初めて正しい測定が可能となっている。
On the other hand, Martens hardness HM has made it possible to evaluate for the first time the hardness in the form of integrating both plastic deformation and elastic deformation during pressing.
In addition, in the methods such as the above-mentioned Vickers hardness and Mohs hardness, an accurate value cannot be measured because it is impossible to evaluate from an indentation or a flaw in a material having a deformation recovery due to an elastic memory effect such as PFA at a high temperature. However, it is possible to measure correctly only for such a case.
実際の測定においては、微小硬さ測定装置フィッシャースコープH100V(H.フィッシャー社製)を使用し、プログラムに従って徐々に荷重をかけ、その圧子の押し込み深さを電気的に検出して読み取り、数(1)に基づきMartens硬度を算出した。
測定試料については、フッ素樹脂および耐熱樹脂をそれぞれ50μm厚の塗膜としたものを使用した。
In the actual measurement, a microhardness measuring device Fischer scope H100V (manufactured by H. Fischer) is used, a load is gradually applied according to the program, the indentation depth of the indenter is electrically detected and read, and the number ( Martens hardness was calculated based on 1).
About the measurement sample, what used the fluororesin and the heat-resistant resin as a 50-micrometer-thick each coating film was used.
定着時の離型層の温度は通常80℃〜250℃の範囲で設定されるが、安定した定着を行うためには100℃〜200℃の範囲で設定することが望ましい。
これは、80℃未満では使用するトナーの溶融温度を低くしなければならず、複写機等の機内温度の上昇によりトナー同士が容器内で互いに付着し固まりになりやすく、他方250℃以上ではフッ素樹脂の熱劣化が顕著となり離型層の寿命が短くなってしまうという理由による。
The temperature of the release layer at the time of fixing is usually set in the range of 80 ° C. to 250 ° C., but it is desirable to set in the range of 100 ° C. to 200 ° C. in order to perform stable fixing.
This is because if the temperature is lower than 80 ° C., the melting temperature of the toner to be used must be lowered, and the toner tends to adhere to each other in the container due to an increase in the temperature of the copying machine or the like. This is because the thermal deterioration of the resin becomes remarkable and the life of the release layer is shortened.
次にフッ素樹脂と耐熱樹脂のMartens硬度(Martens hardness)HM(ISO14577−1:2002(E) A.2)の1例を表1に示す。測定試料及び周囲の温度については定着時の離型層の温度の1例である180℃で安定化させた後に測定を行った。 Next, Table 1 shows an example of Martens hardness HM (ISO14577-1: 2002 (E) A.2) of fluororesin and heat-resistant resin. The measurement sample and ambient temperature were measured after stabilization at 180 ° C., which is an example of the temperature of the release layer at the time of fixing.
離型層の作製方法は、例えばフッ素樹脂粉体、耐熱樹脂粉体を用いる。粉体同士を所定の重量比で混合し、その混合粉体をアルミニウム製の定着ローラの芯金に静電塗装し、380℃で30分加熱し、加熱炉の外で強送風により急冷する。これにより所望の離型層を得ることができる。 As a method for producing the release layer, for example, a fluororesin powder or a heat-resistant resin powder is used. The powders are mixed at a predetermined weight ratio, and the mixed powder is electrostatically coated on the core metal of an aluminum fixing roller, heated at 380 ° C. for 30 minutes, and rapidly cooled by strong air blowing outside the heating furnace. Thereby, a desired release layer can be obtained.
具体的には、以下の方法で作成可能である。
例えばフッ素樹脂としてPFA粉体(三井デュポン MP102)、耐熱樹脂としてPEEK粉体(ビクトレックス・エムシー PEEK(登録商標)150XF)を用い、粉体同士を所定の重量比で混合し、混合粉体を作製する。
Specifically, it can be created by the following method.
For example, PFA powder (Mitsui DuPont MP102) is used as the fluororesin, PEEK powder (Victorix MC PEEK (registered trademark) 150XF) is used as the heat-resistant resin, and the powders are mixed at a predetermined weight ratio. Make it.
一方基材については、例えばφ40mmで定着部の肉厚が1.5mmのアルミニウム製の定着ローラ芯金表面をブラスト処理し粗面化する。その後、混合粉体をアルミニウム製の定着ローラの芯金に静電塗装し、380℃で30分間加熱し、加熱炉の外で強送風により急冷する。 On the other hand, for the base material, for example, the surface of an aluminum fixing roller core metal having a diameter of 40 mm and a fixing portion thickness of 1.5 mm is blasted to be roughened. Thereafter, the mixed powder is electrostatically coated on the core of the fixing roller made of aluminum, heated at 380 ° C. for 30 minutes, and rapidly cooled by strong air blowing outside the heating furnace.
なお、粉体の種類や混合比によっては離型層の表面粗さが大きい場合もあるが、表面粗さを所定の大きさに揃える必要がある場合には、例えばテープ研磨装置にかけ、研磨することで可能となる。例えばコランダムの#800、#1500にてテープ研磨した場合、表面粗さRzで2μm以下とできた。 Depending on the type and mixing ratio of the powder, the surface roughness of the release layer may be large, but when it is necessary to make the surface roughness uniform to a predetermined size, for example, it is applied to a tape polishing apparatus and polished. This is possible. For example, when tape polishing was performed with corundum # 800 and # 1500, the surface roughness Rz was 2 μm or less.
また、定着装置によっては離型層表面を室温から定着可能な温度に昇温する際に、定着部材に接している加圧部材の表面温度を速やかに均一な温度で安定させるために、定着部材を回転させながら加熱を行う場合がある。 Further, depending on the fixing device, when the surface of the release layer is heated from room temperature to a temperature at which fixing can be performed, the fixing member is used to quickly stabilize the surface temperature of the pressure member in contact with the fixing member at a uniform temperature. Heating may be performed while rotating.
この場合、室温から定着時の離型層の温度までの間の温度においてもMartens硬度(Martens hardness) HM(ISO 14577-1:2002(E) A.2)がフッ素樹脂よりも大きい耐熱樹脂を混合することにより、ブレード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、加圧ローラ等で押圧されてもフッ素樹脂のみの離型層に比べて変形しにくいためこれらが食い込みにくく、そのためいっそう摩耗しにくくなる。
室温におけるフッ素樹脂と耐熱樹脂のMartens硬度(Martens hardness) HM(ISO 14577-1:2002(E) A.2)の1例を表2に示す。
In this case, a heat resistant resin having a Martens hardness HM (ISO 14577-1: 2002 (E) A.2) larger than that of the fluororesin is also used at a temperature between room temperature and the temperature of the release layer at the time of fixing. By mixing them, they are less likely to be deformed compared to a fluororesin-only release layer even when pressed by cleaning means such as blades, release agent application means, recording material separation claws, temperature detection elements, pressure rollers, etc. Is less likely to bite, and therefore more difficult to wear.
Table 2 shows an example of Martens hardness HM (ISO 14577-1: 2002 (E) A.2) of fluororesin and heat-resistant resin at room temperature.
離型層の水に対する接触角が80°以上である定着部材は予めシリコーンオイル等の離型剤を塗布することにより充分離型性を有するものであるが、近年多く採用されているオイルレス定着方式(シリコーンオイル等の離型剤を定着部材に塗布せずトナーを定着する方式)においては、耐熱樹脂の混合比率を大きくしていくと耐熱樹脂部分にトナーが付着し離型性が不十分となる場合があるため、トナーの剥離強度を測定した。また、離型層に対する耐熱樹脂の表面張力の影響の指標として接触角も測定した。 The fixing member having a contact angle with water of the release layer of 80 ° or more has charge / separability by previously applying a release agent such as silicone oil. In the system (method for fixing toner without applying a release agent such as silicone oil to the fixing member), if the mixing ratio of the heat-resistant resin is increased, the toner adheres to the heat-resistant resin part and the releasability is insufficient. Therefore, the toner peel strength was measured. Further, the contact angle was also measured as an index of the influence of the surface tension of the heat resistant resin on the release layer.
(株)リコー製複写機 MF4570にて、画像担持体としてOHPシートを用い黒ベタの未定着シートを作製し10mm幅に切ったものを、前述の方法で作製したローラに対し巻き付け、120℃で10分間加熱した。この後室温まで冷却し、10mm幅の黒ベタOHPシートを剥離し、トナー剥離強度を測定した。
尚、接触角の測定は、前記定着ローラの表層に対して、協和界面科学社製のCA−X型で室温において液滴法によって測定した。
Coated with Ricoh Co., Ltd. MF4570 Using an OHP sheet as an image carrier, a black solid unfixed sheet was cut into a width of 10 mm and wound around the roller prepared by the above method at 120 ° C. Heated for 10 minutes. Thereafter, the mixture was cooled to room temperature, a black solid OHP sheet having a width of 10 mm was peeled, and the toner peel strength was measured.
The contact angle was measured on the surface layer of the fixing roller by a droplet method at room temperature using a CA-X type manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.
表3はPFAとPEEKからなる定着ローラの測定結果を示すものである。
この結果から、通常はトナーとの接着性の強いPEEKを5−30%入れたものの方が、100%PFAのものに比べてトナー剥離強度が低いことを見出した。
また、離型層の純水に対する接触角が80°よりも小さくなるとトナー剥離強度が上昇していた。
Table 3 shows the measurement results of the fixing roller made of PFA and PEEK.
From this result, it was found that the toner peel strength is lower in the case where 5-30% of PEEK, which is usually strong in adhesion to the toner, is added, compared to the case of 100% PFA.
Further, when the contact angle of the release layer with respect to pure water was smaller than 80 °, the toner peel strength was increased.
この理由としては、次のように考えられる。
100%PFAの場合は、トナー中から出て離型層側に付着したワックスが、離型層上ではじかれてしまい直接トナーの樹脂が離型層に触れてしまう箇所が多く存在する。
これに対してPEEKを5−30%入れた場合には、ワックスがPEEK部に積極的に展開し、トナーの剥離を促進する。これによりオフセットしたり、ホットメルト接着剤のように機能して定着ローラに被記録材が巻きつくといったことが生じなくなる。
したがってトナーの離型性と耐摩耗性を同時に向上させることができる。
The reason is considered as follows.
In the case of 100% PFA, there are many places where the wax that comes out of the toner and adheres to the release layer side is repelled on the release layer and the toner resin directly touches the release layer.
On the other hand, when 5 to 30% of PEEK is added, the wax positively develops in the PEEK part and promotes toner peeling. As a result, the recording material is prevented from being offset or wound around the fixing roller by functioning like a hot melt adhesive.
Therefore, the releasability and abrasion resistance of the toner can be improved at the same time.
しかしながら、PEEKを30%よりも多く入れた場合にはPEEK全てをワックスが覆うことが出来なくなるため、今度は直接トナーの樹脂等がPEEKに触れてしまい、オフセットしたり、ホットメルト接着剤のように機能して定着ローラに被記録材が巻きついてしまう。このとき、離型層に対するPEEKの表面張力の影響の指標としての接触角は80°よりも小さくなるものと考えられる。 However, if more than 30% of PEEK is added, the entire PEEK cannot be covered with wax, so this time the resin of the toner directly touches the PEEK, causing an offset or hot melt adhesive. The recording material is wrapped around the fixing roller. At this time, the contact angle as an index of the influence of the surface tension of PEEK on the release layer is considered to be smaller than 80 °.
同様に表4にはPFAとPIからなる定着ローラの測定結果を、表5にはPFAとLCPからなる定着ローラの測定結果の例を示す。 Similarly, Table 4 shows measurement results of fixing rollers made of PFA and PI, and Table 5 shows examples of measurement results of fixing rollers made of PFA and LCP.
これらの結果より、ワックスが耐熱樹脂部に積極的に展開し、かつ耐熱樹脂部自体にトナーが付着しないためには、離型層全体としての表面張力として水に対する接触角が80°以上となるような比率で耐熱樹脂を混合すれば良いことが判った。 From these results, in order for the wax to actively spread on the heat-resistant resin part and for the toner not to adhere to the heat-resistant resin part itself, the contact angle to water is 80 ° or more as the surface tension of the entire release layer. It was found that the heat resistant resin should be mixed in such a ratio.
なお、本発明において、定着部材の形態は定着ローラに限定されるものではなく、定着ベルト等の任意の形態に適用可能である。 In the present invention, the form of the fixing member is not limited to the fixing roller, and can be applied to any form such as a fixing belt.
また、例えば図2や図3のような粒子状樹脂が分散された構造があるが、図2や図3のような粒子状樹脂の分散では、フッ素樹脂のみの場合に比べて摩耗はしにくくなる。しかしながら、離型層表面に露出した粒子状樹脂が分離爪等により掘り起こしの力を受けた場合に脱離してしまい孔が空き、そこからオフセットが発生してしまうという別の不具合がある。 Further, for example, there is a structure in which the particulate resin is dispersed as shown in FIGS. 2 and 3, but the dispersion of the particulate resin as shown in FIGS. 2 and 3 is less likely to wear than the case of using only the fluororesin. Become. However, there is another problem that the particulate resin exposed on the surface of the release layer is detached when it receives the force of digging up by a separation claw or the like, resulting in a hole and an offset.
さらに、前記耐熱樹脂からなる複数の領域が、図4、図5の如く少なくとも離型層の内部において連結されてあることから、通常の粒子状耐熱樹脂の分散に比べて離型層表面の耐熱樹脂が分離爪等により掘り起こしの力を受けても容易には脱離しないために孔が開きにくく、ひいては画像欠陥の発生や摩耗が起こりにくい。 Further, since the plurality of regions made of the heat-resistant resin are connected at least inside the release layer as shown in FIGS. 4 and 5, the heat resistance of the surface of the release layer compared to the dispersion of the normal particulate heat-resistant resin. Even if the resin is subjected to digging force by a separation claw or the like, the resin is not easily detached, so that it is difficult for the hole to open, and as a result, generation of image defects and wear are unlikely to occur.
上記のフッ素樹脂および耐熱樹脂を用いて本発明の離型層を形成するには、予め耐熱樹脂粉体を凝集の状態でフッ素樹脂粉体に混合し、両者とも溶融させた後に冷却すると図3、図5、図6、図7のような耐熱粒子の連結構造、あるいは図8のような共連続構造を形成できる。 In order to form the release layer of the present invention using the above-mentioned fluororesin and heat-resistant resin, the heat-resistant resin powder is mixed in advance with the fluororesin powder in an agglomerated state, and both are melted and then cooled. 5, 6, and 7, or a co-continuous structure as shown in FIG. 8 can be formed.
また、耐熱樹脂からなる網目状繊維をフッ素樹脂粉体に混合し、両者とも溶融させると図9、図10のような耐熱樹脂の網目構造を形成できる。ここで図8の共連続構造、図9、図10の網目構造は特に耐熱樹脂が脱離しにくい構造のため、特に有利である。 Further, when a mesh-like fiber made of a heat-resistant resin is mixed with fluororesin powder and both are melted, a heat-resistant resin network structure as shown in FIGS. 9 and 10 can be formed. Here, the co-continuous structure shown in FIG. 8 and the network structure shown in FIGS. 9 and 10 are particularly advantageous because the heat resistant resin is not easily detached.
なお、定着部材上に形成される離型層の水に対する接触角を、80°以上の範囲内に調整する方法としては、離型層の形成材料であるフッ素樹脂と耐熱樹脂との混合比を変化させ、水に対する接触角を制御する方法がある。 In addition, as a method for adjusting the contact angle of the release layer formed on the fixing member with respect to water within a range of 80 ° or more, the mixing ratio of the fluororesin and the heat-resistant resin as the release layer forming material is set. There is a method of changing the contact angle to water.
この場合、フッ素樹脂と耐熱樹脂の種類、混合方法、加熱温度の組合せで前述のいずれかの構造とすることができる。
例えばフッ素樹脂がPFAであり、耐熱樹脂がPEEKの場合、接触角を80°以上にする方法としては、PEEKの割合を50wt%以下の範囲で混合し離型層を形成すればよい。この場合はPFAの融点が310℃で、PEEKの融点が332℃でPEEKの融点が高く、両者とも380℃で溶融させた後に冷却することにより、図6のような耐熱粒子の連結構造を形成できる。
なお、本発明において、定着部材の形態は定着ローラ、定着ベルト等の任意の形態に適用可能である。
In this case, any of the above-described structures can be obtained by a combination of the types of fluororesin and heat-resistant resin, mixing method, and heating temperature.
For example, when the fluororesin is PFA and the heat-resistant resin is PEEK, as a method of setting the contact angle to 80 ° or more, the release layer may be formed by mixing the PEEK ratio within a range of 50 wt% or less. In this case, the melting point of PFA is 310 ° C., the melting point of PEEK is 332 ° C., and the melting point of PEEK is high. Both are melted at 380 ° C. and cooled to form a heat-resistant particle connection structure as shown in FIG. it can.
In the present invention, the form of the fixing member can be applied to any form such as a fixing roller and a fixing belt.
また、耐熱樹脂粉体の粒径トナー粒径よりも小さくして離型層を形成し、フッ素樹脂同士の間隔がトナー粒径よりも小さくした場合、仮にフッ素樹脂よりも非粘着性に劣る耐熱樹脂が表面に露出したとしても、図11、図12の如くトナーが耐熱樹脂に直接接触する面積が小さくなるため、オフセット防止に対して有利な構造となる。 Also, when the release layer is formed by making the particle size of the heat resistant resin powder smaller than the toner particle size, and the interval between the fluororesins is made smaller than the toner particle size, the heat resistance is less inferior than the fluororesin. Even if the resin is exposed on the surface, the area where the toner directly contacts the heat resistant resin is reduced as shown in FIGS.
また、耐熱樹脂とフッ素樹脂の割合によっては、離型層の水に対する接触角が80°よりも小さくなる場合もあるが、その場合は例えば一旦形成した離型層の上層にさらにフッ素樹脂のみからなる層111を積層することにより接触角を80°以上にすることが可能であり、図13、図14、図15、図16、図17、図18、図19のようにオフセット防止に対して有利な構造を形成できる。
Further, depending on the ratio of the heat-resistant resin and the fluororesin, the contact angle of the release layer with respect to water may be smaller than 80 °. In that case, for example, the upper layer of the release layer once formed is further made of the fluororesin alone. It is possible to increase the contact angle to 80 ° or more by laminating the
また、1010Ω・cm以下の抵抗を有する導電性充填剤をフッ素樹脂あるいは耐熱樹脂の少なくとも一方に含有させることにより、静電オフセットを防止することが出来る。
導電性充填剤の量は、フッ素樹脂に対し1〜50wt%含まれ、耐熱樹脂との合計で5〜75wt%となるのが離型性を維持する上で好ましい。
In addition, electrostatic offset can be prevented by containing a conductive filler having a resistance of 10 10 Ω · cm or less in at least one of a fluororesin and a heat-resistant resin.
The amount of the conductive filler is preferably 1 to 50 wt% with respect to the fluororesin, and is preferably 5 to 75 wt% in total with the heat resistant resin in order to maintain releasability.
電気導電性粒子としては、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性ポリマー、ケッチンブラック、アセチレンブラック等のカーボンやグラファイト、銀、ニッケル、銅等の金属やこれら合金及びマイカ、カーボン、ガラス等にメッキした複合金属、酸化錫、酸化インジウム等の酸化金属、アニオン、カチオン、ノニオン、両性を有する界面活性剤が挙げられる。 As electrically conductive particles, conductive polymers such as polyacetylene, polypyrrole and polythiophene, carbon such as ketine black and acetylene black, metals such as graphite, silver, nickel and copper, alloys thereof, mica, carbon, glass, etc. Examples include composite metals, metal oxides such as tin oxide and indium oxide, anions, cations, nonions, and amphoteric surfactants.
また、特に前記導電性充填剤を耐熱樹脂中に含有させることによれば、フッ素樹脂には離型性に影響を与える充填剤を添加しないため、離型層の離型性を維持することができる。 In particular, the inclusion of the conductive filler in the heat-resistant resin does not add a filler that affects the releasability to the fluororesin, so that the releasability of the release layer can be maintained. it can.
また、トナーを均一に加熱したり、ニップ幅をより大きくし通紙の線速を上げるためには弾性層を設けて、その上に形成された離型層が記録材表面の凹凸形状に追随できる定着部材が有利であるが、本発明においては、離型層がフッ素樹脂のみで形成されている場合に比べて、耐熱樹脂が混合されていることにより前記弾性層に対して密着性を向上させることが可能となり、ブレード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、加圧ローラ等で摺擦を受ける際の離型層の弾性層からの剥離を防止することができる。 In addition, an elastic layer is provided to uniformly heat the toner, increase the nip width and increase the linear velocity of the paper, and the release layer formed on the elastic layer follows the uneven shape on the surface of the recording material. The fixing member that can be used is advantageous, but in the present invention, the adhesiveness to the elastic layer is improved by mixing a heat-resistant resin, compared with the case where the release layer is formed of only a fluororesin. And prevents peeling of the release layer from the elastic layer when it is rubbed by a cleaning means such as a blade, a release agent application means, a recording material separation claw, a temperature detection element, a pressure roller, etc. be able to.
また、本発明においては、耐熱樹脂として室温で溶液化可能な樹脂を使用することにより粉体での塗装に比べて、塗装後のレベリングが行われるため塗膜の平滑性が良好であり、定着時に離型層の面形状が画像に転写されても画質の劣化を押さえることが出来る。また、基材の微細な凹凸があっても液状であるために十分に覆うことができ、接触面積が増大するために基材への密着性が向上する。 In addition, in the present invention, by using a resin that can be dissolved at room temperature as a heat-resistant resin, leveling after coating is performed compared to coating with powder, so that the smoothness of the coating film is good and fixing. Even if the surface shape of the release layer is sometimes transferred to the image, deterioration of the image quality can be suppressed. Further, even if there are fine irregularities on the substrate, it can be sufficiently covered because it is liquid, and the contact area is increased, so that the adhesion to the substrate is improved.
本発明において耐熱樹脂被覆層として用いる耐熱樹脂は、例えばポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)等が挙げられる。これらの耐熱樹脂は前駆体の溶液として、あるいは溶液化して用いるのが好適である。これらの溶液には簡単にフッ素樹脂粉末は混合・分散が容易であり、浸漬や塗布により簡便に金属製円筒状芯金上に表面平滑性よく被覆可能となる。樹脂が熱可塑性の場合は溶剤を蒸発させるだけで、また、樹脂が熱硬化性の場合は溶剤を蒸発させた後に熱硬化させることによって金属製円筒状芯金上に耐熱樹脂層を形成することができる。ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)の前駆体溶液は知られており、さらに、ポリベンゾイミダゾール(PBI)はジメチルアセトアミド(DMA)に溶解、ポリエーテルスルホン(PES)は、ジメチルホルムアミド、塩化メチレン、N−メチル−2−ピロリドンに可溶であることが知られており、これらの溶液を用いることができる。 Examples of the heat resistant resin used as the heat resistant resin coating layer in the present invention include polybenzimidazole (PBI), polyimide (PI), polyamideimide (PAI), polyethersulfone (PES), and polyphenylene sulfide (PPS). These heat-resistant resins are preferably used as precursor solutions or in solution. In these solutions, the fluororesin powder can be easily mixed and dispersed, and can be easily coated on a metal cylindrical metal core with good surface smoothness by dipping or coating. If the resin is thermoplastic, just evaporate the solvent, or if the resin is thermosetting, heat evaporate after evaporating the solvent to form a heat-resistant resin layer on the metal cylindrical cored bar Can do. Precursor solutions of polyimide (PI) and polyamideimide (PAI) are known, and polybenzimidazole (PBI) is dissolved in dimethylacetamide (DMA). Polyethersulfone (PES) is dimethylformamide, methylene chloride. , N-methyl-2-pyrrolidone is known to be soluble and these solutions can be used.
本発明においては、熱伝導性充填剤をフッ素樹脂あるいは耐熱樹脂の少なくとも一方に含有させることにより熱伝導性を良好とする事が出来る。
具体的には、熱伝導性粒子としては、ダイヤモンド、銀、銅、アルミニウム、大理石、ガラス、ボロンナイトライド、アルミナ、炭化ケイ素、チタン酸カリウム、窒化アルミ、窒化ホウ素、マイカ、シリカ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化べリリウム、タルク、炭酸カルシウム等、およびこれら2種以上の混合物を挙げることができる。これらの添加量は、フッ素樹脂に対し1〜50wt%含まれ、耐熱樹脂との合計で5〜75wt%となるのが離型性を維持する上で好ましい。
In the present invention, heat conductivity can be improved by incorporating a heat conductive filler into at least one of a fluororesin or a heat resistant resin.
Specifically, as the thermally conductive particles, diamond, silver, copper, aluminum, marble, glass, boron nitride, alumina, silicon carbide, potassium titanate, aluminum nitride, boron nitride, mica, silica, titanium oxide, Examples thereof include magnesium oxide, beryllium oxide, talc, calcium carbonate, and a mixture of two or more of these. These addition amounts are preferably contained in an amount of 1 to 50 wt% with respect to the fluororesin, and are preferably 5 to 75 wt% in total with the heat-resistant resin in order to maintain releasability.
本発明においては、フッ素樹脂には離型性に影響を与える充填剤を添加しないため、離型層の離型性を維持することができる。
特に、耐熱樹脂が複数の領域が連結されて連続性を有している場合は熱伝導性をさらに良好とする事が出来る。
In the present invention, since the filler that affects the releasability is not added to the fluororesin, the releasability of the release layer can be maintained.
In particular, when the heat resistant resin has a plurality of regions connected to each other, the thermal conductivity can be further improved.
本発明で用いられる樹脂としては、耐熱性と金属製円筒状芯金上に接着性を有するものが選ばれる。ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)等が挙げられる。これらの耐熱樹脂は、例えば粉体として用いる。これらの耐熱樹脂粉体をフッ素樹脂粉体に混合・分散させ、静電塗装等により簡便に金属製円筒状芯金上に被覆する。 As the resin used in the present invention, a resin having heat resistance and adhesion on a metal cylindrical cored bar is selected. Examples include polybenzimidazole (PBI), polyimide (PI), polyamideimide (PAI), polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide (PPS), and PEEK (polyetheretherketone). These heat resistant resins are used as powder, for example. These heat-resistant resin powders are mixed and dispersed in fluororesin powders, and are simply coated on a metal cylindrical cored bar by electrostatic coating or the like.
本発明において用いられるフッ素樹脂としては、焼成による溶融成膜性のよい、比較的融点の低いもの(好ましくは250〜310℃)が好ましく選択される。
具体的には、低分子量ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフロオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアアルキアルビニルエーテル共重合体(PFA)の粉体が挙げられる。低分子量ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)粉体は、ルブロンL−5、L−2(ダイキン工業)、MP1100、1200、1300、TLP−10F−1(三井デュポンフロロケミカル)が知られている。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)粉末は、532−8000(デュポン)が知られている。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)粉体は、MP−10、MP102(三井デュポンフロロケミカル)が知られている。
As the fluororesin used in the present invention, one having a good melt film-forming property by firing and a relatively low melting point (preferably 250 to 310 ° C.) is preferably selected.
Specific examples include powders of low molecular weight polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), and tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA). It is done. As the low molecular weight polytetrafluoroethylene (PTFE) powder, Lubron L-5, L-2 (Daikin Industries), MP1100, 1200, 1300, TLP-10F-1 (Mitsui DuPont Fluorochemical) are known. As the tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP) powder, 532-8000 (DuPont) is known. As the tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) powder, MP-10 and MP102 (Mitsui Dupont Fluorochemical) are known.
本発明では、接着層を使用しなくとも耐熱性基材と、離型層との接着性を高めることができ、ブレード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、加圧ローラ等で摺擦を受ける際の離型層の剥離を防止することができる。このため、接着層の塗布および乾燥を行う必要が無く、工程数の低減が可能となる。 In the present invention, the adhesiveness between the heat-resistant substrate and the release layer can be enhanced without using an adhesive layer, and a cleaning means such as a blade, a release agent coating means, a recording material separation nail, and a temperature detection element Further, it is possible to prevent the release layer from being peeled when subjected to rubbing with a pressure roller or the like. For this reason, it is not necessary to apply and dry the adhesive layer, and the number of steps can be reduced.
本発明においては、離型層とその下地の間に接着層を有することにより、ブレード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、加圧ローラ等で摺擦を受ける際の離型層の剥離を防止することが可能となる。
ここで接着層としては、耐熱性基材と、離型層との接着性を高める各種市販の耐熱性プライマーが使用でき、例えば、アルミニウム製ローラに対してはポリイミド系プライマー、ポリアミドイミド系プライマー、ポリエーテルスルホン系プライマー、更にこれら混合系プライマーが好適に使用される。また、例えばポリイミド樹脂の耐熱性エンドレスベルト層に対しては、ポリイミド系プライマーやフッ素系プライマー、更にこれら混合系プライマーが好適に使用される。
具体的には、デユポン社製クツクウエア(Aプライマー)459−882、三井フロロケミカル製MP902BN、三井フロロケミカル製MP910Kなどが使用される。
In the present invention, by having an adhesive layer between the release layer and the underlying layer, it is rubbed by a cleaning means such as a blade, a release agent application means, a recording material separation claw, a temperature detection element, a pressure roller, etc. It is possible to prevent peeling of the release layer when receiving.
Here, as the adhesive layer, various commercially available heat-resistant primers that enhance the adhesion between the heat-resistant substrate and the release layer can be used. For example, for an aluminum roller, a polyimide-based primer, a polyamide-imide-based primer, A polyethersulfone-based primer and a mixed primer of these are preferably used. For example, for a heat-resistant endless belt layer made of polyimide resin, a polyimide-based primer, a fluorine-based primer, or a mixed primer is preferably used.
Specifically, KUKUWARE (A primer) 459-882 manufactured by Deyupon, MP902BN manufactured by Mitsui Fluorochemical, MP910K manufactured by Mitsui Fluorochemical, and the like are used.
本発明においては、例えばポリイミド樹脂やPEEK樹脂の耐熱性エンドレスベルト層に対して、離型層を構成する耐熱樹脂としてもポリイミド樹脂やPEEK樹脂を使用し、直接耐熱性エンドレスベルト層上に離型層を形成することによって接着層を使用しなくとも耐熱性基材と、離型層との接着性を高めることができ、ブレード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、加圧ローラ等で摺擦を受ける際の離型層の剥離を防止することができる。
このため、接着層の塗布および乾燥を行う必要が無く、工程数の低減が可能となる。この場合、請求項11,12のように金属製円筒状芯金上に離型層を形成する場合に比べて、さらに接着性を高めることができる。
In the present invention, for example, a polyimide resin or PEEK resin is used as a heat-resistant resin constituting the release layer for a heat-resistant endless belt layer of polyimide resin or PEEK resin. By forming a layer, the adhesion between the heat-resistant substrate and the release layer can be improved without using an adhesive layer, and a cleaning means such as a blade, a release agent coating means, a recording material separation nail, a temperature It is possible to prevent the release layer from being peeled when it is rubbed by a detection element, a pressure roller, or the like.
For this reason, it is not necessary to apply and dry the adhesive layer, and the number of steps can be reduced. In this case, as compared with the case where the release layer is formed on the metal cylindrical metal core as in claims 11 and 12, the adhesiveness can be further improved.
図20は本発明による定着ローラを使用した場合の定着装置の概略構成図である。1・2は互いに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(加熱ローラ)と下側の加圧ローラである。3は定着ローラ1に内装したハロゲンヒーター等の発熱源、4は定着ローラ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1の表面温度が所定の温度に管理される。
FIG. 20 is a schematic configuration diagram of a fixing device when the fixing roller according to the present invention is used.
6は定着ローラ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1から分離する働きをする。
加圧ローラ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。
上記のローラ対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。
Reference numeral 6 denotes a recording material separation claw that is urged against and brought into contact with the fixing
As the
The roller pairs 1 and 2 are rotationally driven at a predetermined speed by a driving means (not shown). P is a recording material on which an unfixed toner image T is formed and supported by an image forming means (not shown), and is introduced into the clamping portion (fixing nip portion, nip
本発明においては、定着部材の表面に、フッ素樹脂と耐熱樹脂の混合物によって離型層が形成されている為、離型層の耐熱性に優れている。
また、前記耐熱樹脂の荷重たわみ温度(ASTM D648、1.82MPa)が定着時の定着部材の温度よりも大きく設定されているため、記録材分離爪、温度検出素子、加圧ローラ等で押圧されても変形しにくいためこれらが食い込みにくく、そのため摩耗しにくくなっている。
In the present invention, since the release layer is formed on the surface of the fixing member with a mixture of fluororesin and heat-resistant resin, the release layer is excellent in heat resistance.
Further, since the deflection temperature under load (ASTM D648, 1.82 MPa) of the heat-resistant resin is set larger than the temperature of the fixing member at the time of fixing, it is pressed by a recording material separation claw, a temperature detection element, a pressure roller, or the like. However, since they are difficult to deform, they are difficult to bite in, so that they are difficult to wear.
また大量の紙(記録材)を通した時、紙から紙粉が発生し定着部材に付着して紙粉に含まれる種々の無機充填剤により離型層表面が摺擦を受けても同様の理由で摩耗しにくい。
また、トナー中から出て離型層側に付着したワックスが、離型層上ではじかれることがない為、直接、トナーの樹脂等が離型層に触れてしまい、オフセットしたり、ホットメルト接着剤のように機能して定着ローラに被記録材が巻きつくといったことが生じない。
In addition, when a large amount of paper (recording material) is passed through, paper dust is generated from the paper, adheres to the fixing member, and the surface of the release layer is rubbed by various inorganic fillers contained in the paper powder. It is hard to wear for a reason.
In addition, since the wax that comes out of the toner and adheres to the release layer side is not repelled on the release layer, the resin of the toner directly touches the release layer, causing offset or hot melt. The recording material does not wrap around the fixing roller by functioning as an adhesive.
図21は本実施例の定着装置の概略構成図である。前記図20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。
5は定着ローラ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体である。このローラ体は芯金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1に対して接離制御される。
FIG. 21 is a schematic configuration diagram of the fixing device of this embodiment. Components that are the same as those in FIG. 20 are given the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
本発明においては、耐熱樹脂のMartens硬度(Martens hardness) HM(ISO 14577-1:2002(E) A.2)が定着時の温度においてフッ素樹脂よりも大きいため、クリーニング手段、離型剤塗布手段で押圧された場合でも変形しにくいためこれらが食い込みにくく、そのため摩耗しにくくなっている。 In the present invention, since the Martens hardness HM (ISO 14577-1: 2002 (E) A.2) of the heat-resistant resin is larger than the fluororesin at the temperature at the time of fixing, the cleaning means, the release agent coating means Even when pressed by the pressure, they are difficult to be deformed, so that they are difficult to bite in, and therefore are not easily worn.
また、離型層に塗布された離型剤がはじかれることがないよう接触角が制御されている為、直接トナーの樹脂等が離型層に触れてしまいオフセットしたり、ホットメルト接着剤のように機能して定着ローラに被記録材が巻きつくといったことが生じない。
さらに本実施例における定着ローラ1の離型層に離型剤を塗布すると、耐熱樹脂部分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でき、水に対する接触角が80°未満となるような比率で耐熱樹脂を混合してもトナーが付着しない。
In addition, since the contact angle is controlled so that the release agent applied to the release layer is not repelled, the toner resin or the like directly touches the release layer to cause an offset or hot melt adhesive. Thus, the recording material does not wrap around the fixing roller.
Further, when a release agent is applied to the release layer of the fixing
記録材を定着部材より分離するために定着部材に当接される部材のMartens硬度(Martens hardness) HM(ISO 14577-1:2002(E) A.2)が定着時の温度において離型層中の耐熱樹脂よりも小さければ、大きい場合に比べて、離型層が該当接される部材で押圧されてもより変形しにくくなるため該当接される部材が離型層に食い込みにくくなる。 In order to separate the recording material from the fixing member, the Martens hardness HM (ISO 14577-1: 2002 (E) A.2) of the member in contact with the fixing member is in the release layer at the fixing temperature. If it is smaller than the heat resistant resin, it will be more difficult to deform even if the release layer is pressed by the corresponding contact member, so that the corresponding contact member will not easily bite into the release layer.
このため、離型層の摩耗が非常に発生しにくい定着装置とする事が出来る。
例えば、定着部材に当接される部材が記録材分離爪で、離型層の耐熱樹脂がPIである場合は、記録材分離爪をPEEKやLCP等の材料で形成する。
もちろん、定着部材に当接される部材は記録材分離爪に限定されることはなく、ブレード等の他の形状でも構わない。
For this reason, it is possible to provide a fixing device in which the wear of the release layer is very unlikely to occur.
For example, when the member that contacts the fixing member is a recording material separation claw and the heat-resistant resin of the release layer is PI, the recording material separation claw is formed of a material such as PEEK or LCP.
Of course, the member abutting on the fixing member is not limited to the recording material separation claw, but may be another shape such as a blade.
また、定着装置によっては離型層表面を室温から定着可能な温度に昇温する際に、定着部材に接している加圧部材の表面温度を速やかに均一な温度で安定させるために、定着部材を回転させながら加熱を行う場合がある。
この場合、室温から定着時の離型層の温度までの間の温度においても記録材を定着部材より分離するために定着部材に当接される部材のMartens硬度(Martens hardness) HM(ISO 14577-1:2002(E) A.2)が離型層中の耐熱樹脂よりも小さければ、大きい場合に比べて、離型層が該当接される部材で押圧されてもより変形しにくくなるため該当接される部材が離型層に食い込みにくくなる。そのためいっそう摩耗しにくくできる。
例えば、定着部材に当接される部材が記録材分離爪で、離型層の耐熱樹脂がPIである場合は、記録材分離爪をPEEKやLCP等の材料で形成する。
Further, depending on the fixing device, when the surface of the release layer is heated from room temperature to a temperature at which fixing can be performed, the fixing member is used to quickly stabilize the surface temperature of the pressure member in contact with the fixing member at a uniform temperature. Heating may be performed while rotating.
In this case, in order to separate the recording material from the fixing member even at a temperature between room temperature and the temperature of the release layer at the time of fixing, the Martens hardness HM (ISO 14577- If 1: 2002 (E) A.2) is smaller than the heat-resistant resin in the release layer, it will be more difficult to deform even if the release layer is pressed by the corresponding contact member than it is large. The member to be in contact is less likely to bite into the release layer. Therefore, it can be made harder to wear.
For example, when the member that contacts the fixing member is a recording material separation claw and the heat-resistant resin of the release layer is PI, the recording material separation claw is formed of a material such as PEEK or LCP.
表6に本発明と従来の充填剤を使用した場合との比較結果を示す。 Table 6 shows a comparison result between the present invention and the conventional filler.
帯電電位、オフセット性、耐久寿命について実機評価を行った。使用機種は、MF4570((株)リコー)である。
帯電電位は、表面電位計Trek製 Model347により通紙中の定着ローラ表面を測定し、時間平均を算出した。
オフセット性:罫線状チャートを連続100枚複写して4段階評価した(良→◎→○→△→×→悪)。
紙詰まりは、黒ベタチャートを連続10000枚複写して定着部での紙詰まり数を4段階評価した(良→◎→○→△→×→悪)。
耐摩耗性:連続通紙し表面の削れ量により4段階評価(良→◎→○→△→×→悪)した。
耐熱樹脂の脱離:連続通紙し脱離による孔の量により4段階評価した(良→◎→○→△→×→悪)。
温度分布:定着ローラ軸方向の中央部と両端部の3個所にサーミスタを取り付け温度差を測定し4段階評価した(温度差小→◎→○→△→×→大)。
The actual machine was evaluated for charging potential, offset property, and durability life. The model used is MF4570 (Ricoh Co., Ltd.).
The charging potential was determined by measuring the surface of the fixing roller during paper passing using a Model 347 manufactured by Trek, a surface potential meter, and calculating the time average.
Offset property: 100 ruled line charts were continuously copied and evaluated in four stages (good → ◎ → ○ → Δ → × → bad).
For paper jams, 10,000 solid black charts were copied continuously, and the number of paper jams at the fixing unit was evaluated in four stages (good → ◎ → ○ → Δ → × → bad).
Abrasion resistance: Four stages of evaluation (good → ◎ → ○ → Δ → × → bad) according to the amount of chipping on the surface after continuous paper passing.
Desorption of heat-resistant resin: Four stages were evaluated based on the amount of holes due to continuous paper passing and desorption (good → ◎ → ○ → Δ → × → bad).
Temperature distribution: A thermistor was attached to the central part and both ends of the fixing roller in the axial direction, and the temperature difference was measured and evaluated in four stages (temperature difference small → ◎ → ○ → Δ → × → large).
以上の説明から本発明の実施形態において、耐熱樹脂のMartens硬度(Martens hardness) HM(ISO 14577-1:2002(E) A.2)が定着時の温度においてフッ素樹脂よりも大きいため、ブレード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、加圧ローラ等で押圧されてもフッ素樹脂のみの離型層に比べて変形しにくいためこれらが食い込みにくく、そのため摩耗しにくくなっている。 From the above description, in the embodiment of the present invention, since the Martens hardness HM (ISO 14577-1: 2002 (E) A.2) of the heat resistant resin is larger than that of the fluororesin at the fixing temperature, the blade or the like Cleaning means, release agent application means, recording material separation claw, temperature detection element, pressure roller, etc., so that they are less likely to bite and therefore wear out than a release layer made only of fluororesin. It has become difficult.
また、離型層表面を室温から定着可能な温度に昇温する際に、定着部材に接している加圧部材の表面温度を速やかに均一な温度で安定させるために、定着部材を回転させながら加熱を行う場合でも、室温から定着時の離型層の温度までの間の温度においてもMartens硬度(Martens hardness) HM(ISO 14577-1:2002(E) A.2)がフッ素樹脂よりも大きい耐熱樹脂を混合することにより、ブレード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、加圧ローラ等で押圧されてもフッ素樹脂のみの離型層に比べて変形しにくいためこれらが食い込みにくく、そのためいっそう摩耗しにくくなる。 Further, when the surface of the release layer is heated from room temperature to a temperature at which fixing can be performed, in order to quickly stabilize the surface temperature of the pressure member in contact with the fixing member at a uniform temperature, while rotating the fixing member, Even when heating, the Martens hardness HM (ISO 14577-1: 2002 (E) A.2) is higher than that of fluororesin even at temperatures between room temperature and the temperature of the release layer during fixing. By mixing heat-resistant resin, it is deformed compared to a release layer made of only fluororesin even when pressed by cleaning means such as blades, release agent application means, recording material separation claw, temperature detection element, pressure roller, etc. These are difficult to bite, so they are more difficult to wear.
また、水に対する接触角が80°以上となるような比率で耐熱樹脂を混合することにより、ワックスが耐熱樹脂部に積極的に展開し、かつ耐熱樹脂部自体にトナーが付着しない。 Further, by mixing the heat-resistant resin at a ratio such that the contact angle with respect to water is 80 ° or more, the wax actively develops on the heat-resistant resin portion, and the toner does not adhere to the heat-resistant resin portion itself.
また、前記耐熱樹脂からなる複数の領域が、少なくとも離型層の内部において連結されてあることから、通常の粒子状耐熱樹脂の分散に比べて離型層表面の耐熱樹脂が分離爪等により掘り起こしの力を受けても容易には脱離しないために孔が開きにくく、ひいては画像欠陥の発生や摩耗が起こりにくい。また、トナー中から出て離型層側に付着したワックスが、離型層上ではじかれることがない為、直接トナーの樹脂等が離型層に触れてしまい、オフセットしたり、ホットメルト接着剤のように機能して定着ローラに被記録材が巻きつくといったことが生じない。 In addition, since the plurality of regions made of the heat-resistant resin are connected at least inside the release layer, the heat-resistant resin on the surface of the release layer is dug up by the separation claws or the like compared to the dispersion of the normal particulate heat-resistant resin. Even if the force is applied, it is not easily detached, so that it is difficult for the hole to be opened. In addition, since the wax that comes out of the toner and adheres to the release layer side is not repelled on the release layer, the resin of the toner directly touches the release layer to cause offset or hot melt adhesion. The recording material does not wrap around the fixing roller functioning like an agent.
また、トナーが耐熱樹脂に直接接触する面積が小さくなるため、オフセット防止に対して有利な構造となる。 Further, since the area where the toner directly contacts the heat-resistant resin is reduced, the structure is advantageous for preventing offset.
また、耐熱樹脂とフッ素樹脂の混合比率によらずに耐久性とオフセット防止に有利な構造を形成できる。 Moreover, a structure advantageous for durability and offset prevention can be formed regardless of the mixing ratio of the heat-resistant resin and the fluororesin.
また、静電オフセットを防止することが出来る。 In addition, electrostatic offset can be prevented.
また、静電オフセットを防止することが出来る。また、この場合フッ素樹脂には離型性に影響を与える充填剤を添加しないため、離型層の離型性を維持することができる。 In addition, electrostatic offset can be prevented. In this case, since the filler that affects the releasability is not added to the fluororesin, the releasability of the release layer can be maintained.
また、離型層がフッ素樹脂のみで形成されている場合に比べて、耐熱樹脂が混合されていることにより、トナーを均一に加熱したり、ニップ幅をより大きくし通紙の線速を上げるために有利な弾性層に対して密着性を向上させることが可能となる。 Compared to the case where the release layer is made of only a fluororesin, the heat-resistant resin is mixed, so that the toner can be uniformly heated and the nip width can be increased to increase the linear speed of paper passing. Therefore, it is possible to improve the adhesion to an advantageous elastic layer.
また、溶液化可能な樹脂を使用することにより粉体での塗装に比べて、塗装後のレベリングが行われるため塗膜の平滑性が良好であり、定着時に離型層の面形状が画像に転写されても画質の劣化を押さえることが出来る。また、基材の微細な凹凸があっても液状であるために十分に覆うことができ、接触面積が増大するために基材への密着性が向上する。 In addition, by using a resin that can be dissolved, leveling after coating is performed compared to coating with powder, so the smoothness of the coating film is good, and the surface shape of the release layer becomes an image during fixing. Deterioration of image quality can be suppressed even if it is transferred. Further, even if there are fine irregularities on the substrate, it can be sufficiently covered because it is liquid, and the contact area is increased, so that the adhesion to the substrate is improved.
また、本発明においては、熱伝導性を良好とする事が出来る。 Moreover, in this invention, heat conductivity can be made favorable.
また、本発明においては、耐熱樹脂が複数の領域が連結されて連続性を有している事により、熱伝導性充填剤を耐熱樹脂中に含有させた場合に熱伝導性を良好とする事が出来る。
また、この場合フッ素樹脂には離型性に影響を与える充填剤を添加しないため、離型層の離型性を維持することができる。
Further, in the present invention, the heat resistance resin has a continuous nature by connecting a plurality of regions, so that when the heat conductive filler is contained in the heat resistance resin, the heat conductivity is improved. I can do it.
In this case, since the filler that affects the releasability is not added to the fluororesin, the releasability of the release layer can be maintained.
また、接着層を使用しなくとも耐熱性基材と、離型層との接着性を高めることができ、接着層の塗布および乾燥を行う必要が無く、工程数の低減が可能となる In addition, the adhesiveness between the heat-resistant substrate and the release layer can be improved without using an adhesive layer, and it is not necessary to apply and dry the adhesive layer, thereby reducing the number of steps.
また、離型層とその下地の間に接着層を有することにより、ブレード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、加圧ローラ等で摺擦を受ける際の離型層の剥離を防止することが可能となる。 In addition, by having an adhesive layer between the release layer and its base, it can be used when it is rubbed by a cleaning means such as a blade, a release agent application means, a recording material separation claw, a temperature detection element, a pressure roller, etc. It becomes possible to prevent peeling of the release layer.
また、接着層を使用しなくとも耐熱性基材と、離型層との接着性を高めることができ、接着層の塗布および乾燥を行う必要が無く、工程数の低減が可能となる。 Further, the adhesiveness between the heat-resistant substrate and the release layer can be improved without using an adhesive layer, and it is not necessary to apply and dry the adhesive layer, thereby reducing the number of steps.
また、耐熱樹脂のMartens硬度(Martens hardness) HM(ISO 14577-1:2002(E) A.2)が定着時の温度においてフッ素樹脂よりも大きいため、ブレード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、加圧ローラ等で押圧されても変形しにくいためこれらが食い込みにくく、そのため摩耗しにくくなっている。
また大量の紙(記録材)を通した時、紙から紙粉が発生し定着部材に付着して紙粉に含まれる種々の無機充填剤により離型層表面が摺擦を受けても同様の理由で摩耗しにくい。
また、水に対する接触角が80°以上となるような比率で耐熱樹脂を混合することにより、ワックスが耐熱樹脂部に積極的に展開し、かつ耐熱樹脂部自体にトナーが付着しない。
Also, since the Martens hardness HM (ISO 14577-1: 2002 (E) A.2) of the heat-resistant resin is larger than that of the fluororesin at the fixing temperature, cleaning means such as blades, release agent coating means In addition, since they are not easily deformed even when pressed by a recording material separation claw, a temperature detection element, a pressure roller, etc., they are difficult to bite in, and therefore are not easily worn.
In addition, when a large amount of paper (recording material) is passed through, paper dust is generated from the paper, adheres to the fixing member, and the surface of the release layer is rubbed by various inorganic fillers contained in the paper powder. It is hard to wear for a reason.
Further, by mixing the heat-resistant resin at a ratio such that the contact angle with respect to water is 80 ° or more, the wax actively develops on the heat-resistant resin portion, and the toner does not adhere to the heat-resistant resin portion itself.
また、耐熱樹脂のMartens硬度(Martens hardness) HM(ISO 14577-1:2002(E) A.2)が定着時の温度においてフッ素樹脂よりも大きいため、ブレード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、加圧ローラ等で押圧されても変形しにくいためこれらが食い込みにくく、そのため摩耗しにくくなっている。
また大量の紙(記録材)を通した時、紙から紙粉が発生し定着部材に付着して紙粉に含まれる種々の無機充填剤により離型層表面が摺擦を受けても同様の理由で摩耗しにくい。
さらに離型層に離型剤を塗布すると、耐熱樹脂部分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でき、水に対する接触角が80°未満となるような比率で耐熱樹脂を混合してもトナーが付着しない。
Also, since the Martens hardness HM (ISO 14577-1: 2002 (E) A.2) of the heat-resistant resin is larger than that of the fluororesin at the fixing temperature, cleaning means such as blades, release agent coating means In addition, since they are not easily deformed even when pressed by a recording material separation claw, a temperature detection element, a pressure roller, etc., they are difficult to bite in, and therefore are not easily worn.
In addition, when a large amount of paper (recording material) is passed through, paper dust is generated from the paper, adheres to the fixing member, and the surface of the release layer is rubbed by various inorganic fillers contained in the paper powder. It is hard to wear for a reason.
Further, when a release agent is applied to the release layer, the oil component is retained in the heat-resistant resin portion, and the offset prevention coating layer can exhibit stable non-adhesiveness over a long period of time, and the contact angle with water is less than 80 °. Even if the heat-resistant resin is mixed in such a ratio, the toner does not adhere.
また、記録材を定着部材より分離するために定着部材に当接される部材のMartens硬度(Martens hardness) HM(ISO 14577-1:2002(E) A.2)が定着時の温度において離型層中の耐熱樹脂よりも小さければ、大きい場合に比べて、離型層が該当接される部材で押圧されてもより変形しにくくなるため該当接される部材が離型層に食い込みにくくなる。 In addition, in order to separate the recording material from the fixing member, the Martens hardness HM (ISO 14577-1: 2002 (E) A.2) of the member brought into contact with the fixing member is released at the fixing temperature. If it is smaller than the heat resistant resin in the layer, it will be more difficult to deform even if the release layer is pressed by the corresponding contact member, so that the corresponding contact member will not easily bite into the release layer.
また、室温から定着時の離型層の温度までの間の温度においても記録材を定着部材より分離するために定着部材に当接される部材のMartens硬度(Martens hardness) HM(ISO 14577-1:2002(E) A.2)が離型層中の耐熱樹脂よりも小さければ、大きい場合に比べて、離型層が該当接される部材で押圧されてもより変形しにくくなるため該当接される部材が離型層に食い込みにくくなる。そのためいっそう摩耗しにくくできる。 Further, the Martens hardness HM (ISO 14577-1) of the member that contacts the fixing member in order to separate the recording material from the fixing member even at a temperature from room temperature to the temperature of the release layer at the time of fixing. : 2002 (E) A.2) is smaller than the heat resistant resin in the release layer, it will be more difficult to deform even if the release layer is pressed by the corresponding contact member, compared to the case where it is larger. It becomes difficult for the member to be bite into the release layer. Therefore, it can be made harder to wear.
また、本発明によれば、定着部材の使用可能な期間が大幅に伸びるため、省資源化につながるため、近年問題視されている環境への負荷を減少させることが可能となる。 In addition, according to the present invention, the usable period of the fixing member is greatly increased, which leads to resource saving, so that it is possible to reduce the environmental load which has been regarded as a problem in recent years.
101 フッ素樹脂
102 耐熱性樹脂
103 離型剤
104 トナー
101
Claims (22)
前記離型層は、フッ素樹脂と、
Martens硬度(Martens hardness)HM(ISO14577-1:2002(E)A.2)が定着時の離型層の温度ではフッ素樹脂よりも大きい耐熱樹脂の混合物によって形成されていることを特徴とする定着部材。 In a fixing member having a heat resistant substrate and a release layer provided on the surface of the heat resistant substrate,
The release layer includes a fluororesin,
Fixing characterized in that Martens hardness HM (ISO14577-1: 2002 (E) A.2) is formed by a mixture of heat-resistant resin larger than fluororesin at the temperature of the release layer at the time of fixing Element.
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