JP2006039113A - Toner fixing device - Google Patents

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JP2006039113A JP2004217378A JP2004217378A JP2006039113A JP 2006039113 A JP2006039113 A JP 2006039113A JP 2004217378 A JP2004217378 A JP 2004217378A JP 2004217378 A JP2004217378 A JP 2004217378A JP 2006039113 A JP2006039113 A JP 2006039113A
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Yoko Kuruma
洋子 来摩
Osamu Saotome
修 五月女
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a toner fixing device capable of extremely high quality toner image in which both appropriate glossiness and character reproducibility (prints with less character crush) are achieved. <P>SOLUTION: In the toner fixing device for forming a multi-color fixed image on a recording medium by applying heat and pressure to toner in a nip, a member that is in contact with the toner has at least an elastic layer formed from a silicone rubber and a surface layer formed from a fluorinated carbon resin. The thickness of the surface layer dl[μm] is within a thickness range expressed by 10≤d1≤50, and nip pressure P[Pa] is within a pressure range expressed by (-2.5×10<SP>3</SP>)dl+3.2×10<SP>5</SP>≤P≤(-1.2×10<SP>3</SP>)dl+1.1×10<SP>5</SP>. Further, the elastic layer formed from the silicone roller has a thermal conductivity of 0.4 to 0.9[W/mk] at 25°C and a JIS-A hardness of 25° to 40°, and its layer thickness d2[μm] is d2≤1000. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、被記録紙に複数色のトナー像の重ね合わせによるカラー画像を形成担持させ、その被記録紙を定着手段により加熱及び加圧して前記カラー画像を被記録材に定着する電子写真方式のコピー機やプリンタのトナー定着に用いられるトナー定着装置に関するものである。   The present invention relates to an electrophotographic method in which a color image is formed and supported on a recording paper by superimposing a plurality of color toner images, and the recording paper is heated and pressed by a fixing means to fix the color image on a recording material. The present invention relates to a toner fixing device used for fixing toner in a copier or printer.

近年、カラープリントが普及するに連れ、写真画像及び一般のビジネス文書もカラーで出力する機会が増えており、プリント画像の適切な光沢感と共に文字の再現性(文字潰れの少ない印字)が求められている。このような高画質化の要求から、電子写真プロセスのトナー定着において、シリコーンゴムといった柔軟な弾性材料から成る弾性層上に、直接又は間接的にトナー離型の良好なフッ素樹脂の表層を形成した定着部材が様々なバリエーションで用いられている。例えば、弾性層のシリコーンゴムに弾性効果をより発揮させるために低硬度のゴムを用いることや、フッ素樹脂を薄くすることで弾性層の機能を効果的に発揮させる、といった工夫がなされている。   In recent years, as color printing has become widespread, opportunities for outputting photographic images and general business documents in color have increased, and there has been a demand for character reproducibility (printing with less character crushing) as well as appropriate glossiness of the printed image. ing. Due to such a demand for high image quality, a surface layer of a fluororesin having a good toner release property is directly or indirectly formed on an elastic layer made of a flexible elastic material such as silicone rubber in toner fixing in an electrophotographic process. Fixing members are used in various variations. For example, ingenuity has been made to use a low-hardness rubber so that the silicone rubber of the elastic layer exhibits a more elastic effect, or to effectively exhibit the function of the elastic layer by thinning the fluororesin.

或は、トナーを被記録材に定着させる際に掛ける温度や圧力、ニップ滞留時間等のプロセス条件においても、良質なトナー定着画像を得るための工夫がなされている。これらのような定着部材の構成及びトナーを押圧する際のプロセス条件はどちらも定着後のトナー画像の画質に大きく影響している。そこで、適切な光沢感と文字の再現性(文字潰れの少ない印字)を両立するような高画質なトナー画像を得るためには、部材構成とプロセス条件の双方を合わせて考慮し、部材構成とプロセス条件の最適条件を導くことが重要である。   Or, in order to obtain a high-quality toner-fixed image even under process conditions such as temperature and pressure applied when the toner is fixed to the recording material, and nip residence time. Both the configuration of the fixing member and the process conditions when pressing the toner greatly affect the image quality of the toner image after fixing. Therefore, in order to obtain a high-quality toner image that achieves both appropriate glossiness and character reproducibility (printing with less character crushing), both the member configuration and the process conditions must be considered, and the member configuration It is important to derive the optimum conditions for the process conditions.

特許文献1には、フッ素樹脂表層の厚みと圧力に対する定着部材の歪み量との関係から、高画質化のための最適条件が導かれている。この発明の実施例では、定着部材の弾性層にHTVシリコーンゴムを用いる方法が示されている。又、特許文献2では、フッ素樹脂表層の厚みと圧力との関係から、高画質化のための最適条件が導かれている。この発明では弾性層として、比較的低硬度のシリコーンゴムを対象としている。   In Patent Document 1, an optimum condition for improving the image quality is derived from the relationship between the thickness of the fluororesin surface layer and the amount of distortion of the fixing member with respect to the pressure. In the embodiment of the present invention, a method using HTV silicone rubber for the elastic layer of the fixing member is shown. In Patent Document 2, the optimum condition for improving the image quality is derived from the relationship between the thickness of the fluororesin surface layer and the pressure. In the present invention, a relatively low hardness silicone rubber is used as the elastic layer.

特開平10−213990号公報JP-A-10-213990 特開2001−215767号公報JP 2001-215767 A

本発明は、弾性効果を目的としたシリコーンゴムの弾性層と、フッ素樹脂の表層が形成されたトナー定着部材において、表層厚みをd1[μm]としたとき10≦d1≦50の厚み範囲であり、且つ、ニップ圧力をP[Pa]としたとき、(−2.5×103
)・d1+3.2×105 ≦P≦(−1.2×103 )・d1+1.1×105 の圧力範囲で用いることにより、定着後のトナー画像において、適切な光沢感と文字の再現性(文字潰れの少ない印字)を両立するような極めて高画質なトナー画像を得ることを主たる目的とする。弾性層であるシリコーンゴムの種類は、JIS−A硬度が比較的高硬度な25°〜40°であり、精度良く加工することを考慮して付加反応型を用いている。
The present invention provides a toner fixing member in which an elastic layer of silicone rubber for the purpose of elastic effect and a surface layer of fluororesin is formed, and the thickness is in the range of 10 ≦ d1 ≦ 50 when the surface layer thickness is d1 [μm]. When the nip pressure is P [Pa], (−2.5 × 103
) · D1 + 3.2 × 10 5 ≦ P ≦ (−1.2 × 10 3) · d1 + 1.1 × 10 5, by using the toner image after fixing, appropriate gloss and character reproducibility (character The main object is to obtain an extremely high-quality toner image that achieves both printing with less crushing. The type of silicone rubber that is the elastic layer is 25 ° to 40 ° with a relatively high JIS-A hardness, and an addition reaction type is used in consideration of processing with high accuracy.

又、本発明の第2の目的は、弾性層であるシリコーンゴムの厚みをd2[μm]としたとき100≦d2≦500と層厚みを薄くすることで、熱容量の観点から熱応答性が良くなり、優れた熱的な特性を提供することである。   The second object of the present invention is to improve the thermal response from the viewpoint of heat capacity by reducing the layer thickness to 100 ≦ d2 ≦ 500 when the thickness of the silicone rubber as the elastic layer is d2 [μm]. Is to provide excellent thermal properties.

更に、本発明の第3の目的は、フッ素樹脂表層の厚みをd1[μm]としたとき、20≦d1≦40の厚み範囲で用いることにより、柔軟性と機械的強度をバランス良く提供することである。   Furthermore, a third object of the present invention is to provide a good balance between flexibility and mechanical strength by using the fluororesin surface layer in a thickness range of 20 ≦ d1 ≦ 40 when the thickness of the fluororesin surface layer is d1 [μm]. It is.

第1の発明は、本発明の主たる目的に必要最小限なものであり、弾性効果を目的としたシリコーンゴムの弾性層と、フッ素樹脂の表層が形成されたトナー定着部材において、表層のフッ素樹脂の厚み(d1)とニップ圧力との関係が、、(−2.5×103)・ d1+3.2×105≦P≦(−1.2×103)・d1+1.1×105の関係で用いることにより、定着後のトナー画像において、極めて高画質なトナー画像を得ることを目的とする。 The first invention is the minimum necessary for the main purpose of the present invention, and is a toner fixing member in which an elastic layer of silicone rubber for the purpose of elastic effect and a surface layer of a fluororesin are formed. The relationship between the thickness (d1) and the nip pressure is (−2.5 × 10 3 ) · d1 + 3.2 × 10 5 ≦ P ≦ (−1.2 × 10 3 ) · d1 + 1.1 × 10 5 By using the relationship, it is an object to obtain a toner image with extremely high image quality in the toner image after fixing.

第2の発明は、第1の発明のシリコーンゴムについての発明であり、本発明の主たる目的をより効果的に達成することを目的とする。   2nd invention is invention about the silicone rubber of 1st invention, and it aims at achieving the main objective of this invention more effectively.

第3の発明は、第1又は第2の発明のシリコーンゴムについての発明であり、優れた熱的な特性を提供し、且つ、本発明の主たる目的を同時に達成することを目的とする。   The third invention is an invention relating to the silicone rubber of the first or second invention, and aims to provide excellent thermal characteristics and simultaneously achieve the main object of the present invention.

第4の発明は、第1〜第3の発明のフッ素樹脂についての発明であり、柔軟性と機械的強度をバランス良く提供し且つ本発明の主たる目的を同時に達成することを目的とする。   A fourth invention is an invention relating to the fluororesins of the first to third inventions, and aims to provide a good balance between flexibility and mechanical strength and simultaneously achieve the main object of the present invention.

第5の発明は、第1〜第4の発明のトナー定着装置についての発明であり、それぞれの発明の目的をより効果的に達成することを目的とする。   The fifth invention is an invention relating to the toner fixing device of the first to fourth inventions, and aims to more effectively achieve the object of each invention.

第6の発明は、第1〜第5の発明のトナー定着装置についての発明であり、それぞれの発明の目的をより効果的に達成することを目的とする。   A sixth invention is an invention relating to the toner fixing device of the first to fifth inventions, and aims to achieve the object of each invention more effectively.

上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、少なくとも一方の部材を加圧することによりニップを形成し、トナーをこのニップ内で加熱加圧せしめて記録媒体上に多色定着画像を得るトナー定着装置において、トナーと接する側の部材は、少なくともシリコーンゴムから成る弾性層とフッ素樹脂から成る表層を有し、表層厚みをd1[μm]としたとき、10≦d1≦50の厚み範囲であり、且つ、ニップ圧力をP[Pa]としたとき、(−2.5×103)・ d1+3.2×105≦P≦(−1.2×103)d1+1.1×105の圧力範囲であり、シリコーンゴムから成る弾性層において、25℃での熱伝導率が0.4〜0.9[W/m・k]であり、JIS−A硬度が25°〜40°であり、その層厚みをd2[μm]としたとき、d2≦1000の厚みであることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a nip is formed by pressurizing at least one member, and a toner is heated and pressed in the nip to obtain a multicolor fixed image on a recording medium. In the toner fixing device, the member in contact with the toner has at least an elastic layer made of silicone rubber and a surface layer made of fluororesin, and the thickness of the surface layer is d1 [μm], and a thickness range of 10 ≦ d1 ≦ 50. When the nip pressure is P [Pa], (−2.5 × 10 3 ) · d1 + 3.2 × 10 5 ≦ P ≦ (−1.2 × 10 3 ) d1 + 1.1 × 10 5 In an elastic layer made of silicone rubber, the thermal conductivity at 25 ° C. is 0.4 to 0.9 [W / m · k], and the JIS-A hardness is 25 ° to 40 °. When the layer thickness is d2 [μm], The thickness is d2 ≦ 1000.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記弾性層は付加型シリコーンゴムを用いることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the elastic layer uses an addition type silicone rubber.

請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記シリコーンゴム層の厚みをd2[μm]としたとき、100≦d2≦500の厚み範囲であることを特徴とする。   A third aspect of the invention is characterized in that, in the first or second aspect of the invention, when the thickness of the silicone rubber layer is d2 [μm], the thickness range is 100 ≦ d2 ≦ 500.

請求項4記載の発明は、請求項1〜3の何れかに記載の発明において、表層の厚みをd1[μm]としたとき、20≦d1≦40の厚み範囲であることを特徴とする。   The invention according to claim 4 is characterized in that, in the invention according to any one of claims 1 to 3, when the thickness of the surface layer is d1 [μm], the thickness range is 20 ≦ d1 ≦ 40.

請求項5記載の発明は、請求項1〜4の何れかに記載の発明において、ニップ圧力をP[Pa]としたとき、(−1.9×103)・d1+2.1×105≦P≦(−1.2×103)・d1+1.1×105の圧力範囲で用いることを特徴とする。 The invention according to claim 5 is the invention as set forth in any one of claims 1 to 4, wherein (-1.9 × 10 3 ) · d1 + 2.1 × 10 5 ≦ when the nip pressure is P [Pa]. It is used in a pressure range of P ≦ (−1.2 × 10 3 ) · d1 + 1.1 × 10 5 .

請求項6記載の発明は、請求項1〜5の何れかに記載の発明において、ニップ内で被記録紙が加熱加圧される時間(ニップ滞留時間)が400msec以下であることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fifth aspects, the time during which the recording paper is heated and pressurized in the nip (nip residence time) is 400 msec or less. .

本発明によれば、電子写真のトナー定着装置において、基層である金属又は樹脂フィルム上に、厚み範囲がd2≦1000(μm)の弾性層を設け、表層に厚み範囲が10≦d2≦50(μm)の離型層を設けたトナー定着部材を用い、加熱加圧手段により被記録材をニップ圧力(P)を、(−2.5×103)・ d1+3.2×105≦P≦(−1.2×103)・d1+1.1×105の範囲で定着部材に押圧することで定着後のトナー画像において、良好な光沢感を発現し且つ文字潰れの少ない高画質なカラー定着画像を得ることができる。 According to the present invention, in an electrophotographic toner fixing device, an elastic layer having a thickness range of d2 ≦ 1000 (μm) is provided on a metal or resin film as a base layer, and a thickness range of 10 ≦ d2 ≦ 50 ( (μm) using a toner fixing member provided with a release layer, the nip pressure (P) of the recording material is set to (−2.5 × 10 3 ) · d1 + 3.2 × 10 5 ≦ P ≦ (−1.2 × 10 3 ) · d1 + 1.1 × 10 5 is pressed against the fixing member, and the toner image after fixing exhibits a good glossiness and high-quality color fixing with less character crushing. An image can be obtained.

本発明を実施した形態の例を図1に部材断面の概略として示した。11は表層のフッ素樹脂であり、12は弾性層としてのシリコーンゴム、13は基材である。   An example of the embodiment of the present invention is shown in FIG. 11 is a fluororesin on the surface layer, 12 is a silicone rubber as an elastic layer, and 13 is a substrate.

本発明のトナー定着部材は、ローラやベルト等、公知の形態の部材において実施可能であり、加熱加圧用の部材としても適用可能である。少なくとも最外層はフッ素樹脂であり、弾性層はシリコーンゴムから成るトナー定着部材であり、層構成は公知の形態を採ることができる。例えば、最外層と弾性層の間には、接着を目的としたプライマー層やフッ素ゴム及び/又はフッ素樹脂の混合/単一層を中間層として設けても良い。又、弾性層は、金属又は耐熱性樹脂の基材上に形成して用いることができる。   The toner fixing member of the present invention can be implemented by a known member such as a roller or a belt, and can also be applied as a member for heating and pressing. At least the outermost layer is a fluororesin, the elastic layer is a toner fixing member made of silicone rubber, and the layer structure can take a known form. For example, a primer layer for adhesion or a mixture / single layer of fluoro rubber and / or fluoro resin may be provided as an intermediate layer between the outermost layer and the elastic layer. The elastic layer can be formed on a metal or heat-resistant resin substrate.

フッ素樹脂の種類は、公知である種類の材料を用いることができ、特に限定されない。一般によく知られる、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン/パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)等の単一種、又は複合種の材料を用いることが好ましい。   The kind of fluororesin can be a known kind of material, and is not particularly limited. Generally well known, such as polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP) It is preferable to use a material.

最外層であるフッ素樹脂の厚みは50μm以下とする。これは、トナー定着後の画質を考慮して期待する画質を得るため、目的とする柔軟性を損なわない程度の薄さを求めるものである。厚みの下限は特に限定しないが、機械的強度を考えると、1μm以上、特に10μm以上が好適と言える。   The thickness of the fluororesin as the outermost layer is 50 μm or less. In order to obtain an expected image quality in consideration of the image quality after toner fixing, a thinness that does not impair the intended flexibility is required. The lower limit of the thickness is not particularly limited, but considering mechanical strength, it can be said that 1 μm or more, particularly 10 μm or more is preferable.

弾性層であるシリコーンゴムの種類は、架橋反応の形態として特に限定されないが、弾性層のシリコーンゴムの厚みが薄いため、精度良く加工することを考慮すると、付加反応型が好適に用いられる。   The type of the silicone rubber that is the elastic layer is not particularly limited as the form of the crosslinking reaction, but since the thickness of the silicone rubber of the elastic layer is thin, an addition reaction type is preferably used in consideration of processing with high accuracy.

又、シリコーンゴムは官能基の種類が様々に知られているが、それら公知の種類の官能基を有したシリコーンゴムを用いても構わない。特に、メチル基のみを有したジメチルシリコーンゴムやフェニル基を有したメチルフェニルシリコーンゴム/フェニルシリコーンゴムがトナー定着部材用に良く知られ、好んで用いられる。   Further, various types of functional groups are known for silicone rubber, but silicone rubbers having these known types of functional groups may be used. In particular, dimethyl silicone rubber having only a methyl group and methyl phenyl silicone rubber / phenyl silicone rubber having a phenyl group are well known and preferably used for toner fixing members.

シリコーンゴムには、耐熱や伝熱や補強や増量等を目的として、無機系の粉末状の充填剤を配合しても良い。無機系充填剤は公知のものを用いることができる。例えば、結晶性シリカ、煙霧状シリカ、酸化鉄、アルミナ等を例示できる。好ましくは、これらの無機充填剤を、シリコーンゴム100重量部に対して0.1重量部〜100重量部配合して成るものを用いる。その他、シリコーンゴムには各種特性の調整のために配合剤を加えても良い。   The silicone rubber may be blended with an inorganic powder filler for the purpose of heat resistance, heat transfer, reinforcement, increase in weight, and the like. Known inorganic fillers can be used. Examples thereof include crystalline silica, fumed silica, iron oxide, and alumina. Preferably, these inorganic fillers are used by blending 0.1 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of silicone rubber. In addition, compounding agents may be added to the silicone rubber to adjust various properties.

弾性層であるシリコーンゴムの厚みは1000μm以下とする。より好ましくは、100μm以上が好ましく、これは、弾性層として弾性効果を期待し得る厚みを求めるものである。更に、特に制限はされないが、本発明の目的である表層厚みとニップ圧力との関係がより効果的に発揮されるとして、弾性層の厚みの上限は500μmが好ましい。   The thickness of the silicone rubber as the elastic layer is set to 1000 μm or less. More preferably, it is 100 μm or more, and this is to obtain a thickness at which an elastic effect can be expected as the elastic layer. Further, although not particularly limited, the upper limit of the thickness of the elastic layer is preferably 500 μm so that the relationship between the surface layer thickness and the nip pressure, which is the object of the present invention, is more effectively exhibited.

ニップ滞留時間については400msecまでとする。ニップ滞留時間とは、一方の部材を加圧することにより形成されたニップを、トナーが転写された記録媒体が通過するのに掛かる時間のことである。   The nip residence time is up to 400 msec. The nip residence time is a time required for the recording medium on which the toner is transferred to pass through a nip formed by pressurizing one member.

通常、ニップ滞留時間は数10〜数100msecまで設計可能であるが、高速定着を考えると50〜100msecの範囲が好ましい。本実施の形態では、本発明の効果をより実用的に確認するために400msecまでを評価の対象とした。   Normally, the nip residence time can be designed from several tens to several hundreds msec, but a range of 50 to 100 msec is preferable in consideration of high-speed fixing. In this embodiment, in order to confirm the effect of the present invention more practically, the evaluation target is up to 400 msec.

本発明の効果を確認するため、表層PFAの厚みが異なる2種類の定着部材を作製し、図2に示すような定着装置に組み込んで、表層PFAの表面にジメチルシリコーンオイル(信越化学工業社製、商品名、KF−96SS)を微量塗布しながら未定着のトナー画像を通紙して、トナー定着画像の画質を評価した。   In order to confirm the effect of the present invention, two types of fixing members having different thicknesses of the surface layer PFA were prepared and incorporated in a fixing device as shown in FIG. 2, and dimethyl silicone oil (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was formed on the surface of the surface layer PFA. , Trade name, KF-96SS), and an unfixed toner image was passed through while applying a small amount, and the image quality of the toner fixed image was evaluated.

トナー画像の作成には、カラーレーザーコピア800(CLC800)用のシアントナー(キヤノン社製)を用いた。トナー画像は、定着装置の手前で用紙を取り出せるようにしておき、未定着のトナー画像を得た。用紙には、キャストコート紙(品番:0611A008キヤノン販売株式会社)を用いた。グロス及び文字潰れの評価には、単位面積当たりのトナー載り量(mg/cm2
)が1.0である未定着のベタ画像及び5ポイント文字を印字した未定着画像を用意した。
Cyan toner (manufactured by Canon Inc.) for color laser copier 800 (CLC800) was used for toner image creation. The toner image was prepared so that the sheet could be taken out before the fixing device, and an unfixed toner image was obtained. As the paper, cast-coated paper (product number: 0611A008 Canon Sales Co., Ltd.) was used. For evaluation of gloss and character crushing, the amount of applied toner per unit area (mg / cm 2)
) 1.0 and an unfixed solid image and a 5-point character printed unfixed image were prepared.

画像の評価は、本発明の目的である極めて高画質なトナー画像を感度良く判定するために官能的評価にて行った。先ず、画像の光沢感については、評価に普遍性を与えるために、標準の見本画像を作製し、評価の基準を合わせた。即ち、グロス値がそれぞれ50,60,70(株式会社 堀場製作所 IG−320入射角60°使用にて)となるような3つの見本画像を作製した。これは、平滑面であるアルミシート上にシアントナーを単位面積当たりのトナー載り量(mg/cm2
)が1.0になるように載せ、様々な条件で熱プレスすることにより作製した。この3つの見本画像を数人の被験者に見せ、「光沢感が十分である」と認識してもらった上で、本発明を実施したベタ画像について、「○=光沢感ある」、「×=光沢感少ない」の2水準で評価してもらった。更に、画像の文字潰れについては5ポイント文字の定着画像を使用し、「○=文字がはっきり分かる」、「×=文字が潰れている(又は読み取りにくい)」の2水準で評価してもらった。
The evaluation of the image was carried out by sensory evaluation in order to determine with high sensitivity the extremely high quality toner image that is the object of the present invention. First, with respect to the glossiness of the image, in order to give universality to the evaluation, a standard sample image was prepared and the evaluation criteria were matched. That is, three sample images having gloss values of 50, 60 and 70 (Horiba, Ltd. using IG-320 incident angle of 60 °) were prepared. This is because the amount of applied toner (mg / cm 2) per unit area of cyan toner on an aluminum sheet that is a smooth surface.
) Was 1.0, and it was manufactured by hot pressing under various conditions. After showing these three sample images to several test subjects and recognizing that “the glossiness is sufficient”, the solid images in which the present invention was implemented were “o = glossy”, “× = We had you evaluate in two levels of "less glossiness". Furthermore, as for the character collapse of the image, a fixed image of a 5-point character was used, and it was evaluated at two levels: “○ = characters clearly understood” and “× = characters are collapsed (or difficult to read)”. .

先ず、弾性層のシリコーンゴムとして、付加反応型の2液混合タイプの液状シリコーンゴム原料を用意した。熱硬化後のゴム物性は、熱伝導率が0.8W/m・Kであった。又、このシリコーンゴムの6mmシートの25℃におけるJIS−A硬度を測定したところ、30°であった。   First, as the silicone rubber of the elastic layer, an addition reaction type two-component mixed liquid silicone rubber raw material was prepared. Regarding the physical properties of the rubber after thermosetting, the thermal conductivity was 0.8 W / m · K. Further, the JIS-A hardness at 25 ° C. of a 6 mm sheet of this silicone rubber was measured and found to be 30 °.

次に、画像評価のための定着部材を用意した。先ず、基材として、長さが10cm、外径がφ60mmのアルミ製ローラ芯金を用意した。通常、基材の長さはA3又はA4用紙に合わせて20〜30cmであるが、本実施例では本発明での効果のみを確認するため、定着部材を作製し易いように、短い基材を用いた。この基材の表面にシリコーン用プライマー(DY39−051、東レダウコーニングシリコーン株式会社)を薄塗りして、200℃の温風オーブンにて1時間の加熱処理を行った。冷却後にローラ芯金上に、シリコーン原液を480μmの厚みで塗工し、150℃の温風オーブンにて30分の加熱処理を行った。   Next, a fixing member for image evaluation was prepared. First, an aluminum roller core having a length of 10 cm and an outer diameter of φ60 mm was prepared as a base material. Usually, the length of the base material is 20 to 30 cm in accordance with A3 or A4 paper, but in this embodiment, in order to confirm only the effect of the present invention, a short base material is used so that the fixing member can be easily manufactured. Using. A primer for silicone (DY39-051, Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.) was thinly coated on the surface of this base material, and heat-treated for 1 hour in a 200 ° C. hot air oven. After cooling, the silicone stock solution was applied to a thickness of 480 μm on the roller mandrel, and heat treatment was performed for 30 minutes in a warm air oven at 150 ° C.

次に、厚みが12μmのPFAシートを用意した。このPFAシートに、内面を脱フッ素処理した後にシリコーン用プライマー(DY39−051、東レダウコーニングシリコーン株式会社)を薄塗りして、200℃の温風オーブンにて1時間の加熱処理を行った後、未加硫のシリコーンゴム(弾性層と同じ種類)を塗布した。このPFAシートを前述のシリコーン原液を塗布して加熱処理したローラに巻き付けてPFAがしわにならないように円周方向の両端を狭持し、200℃にて4時間加熱処理して弾性層と表層を加硫接着させ、円周方向の両端部を切断した。その結果、弾性層のシリコーンゴム厚みが500μmで、表層PFAの厚みが12μmの定着部材を得た。   Next, a PFA sheet having a thickness of 12 μm was prepared. After defluorinating the inner surface of this PFA sheet, a silicone primer (DY39-051, Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.) was thinly coated, and heat-treated in a hot air oven at 200 ° C. for 1 hour. Unvulcanized silicone rubber (same type as the elastic layer) was applied. The PFA sheet is wrapped around a roller heat-treated with the above-described silicone stock solution, sandwiched at both ends in the circumferential direction so that the PFA does not wrinkle, and heat-treated at 200 ° C. for 4 hours to form an elastic layer and a surface layer. Was vulcanized and bonded, and both ends in the circumferential direction were cut. As a result, a fixing member having an elastic layer having a silicone rubber thickness of 500 μm and a surface layer PFA having a thickness of 12 μm was obtained.

以上のようにして得られた定着部材を図2に示すような定着装置に組み込み、表面温度を150℃にして、PFA表面にA4用紙1枚当たり1〜10mgのシリコーンオイルを塗布しながら、未定着のべタ画像を通紙した。ニップ圧力は4.9×104Pa、9.8×104、19.6×104、29.4×104、39.2×104Paの5水準で実験を行い、それぞれのニップ圧力において、定着後の画像のグロス評価が○になるような回転数(ニップ滞留時間)にセットした。尚、ニップ滞留時間については400msecまでの範囲で行った。通常、ニップ滞留時間は数10〜数100msecまで設計可能であるが、高速定着を考えると50〜100msecの範囲が好ましい。本実施例では、本発明の効果をより実用的に確認するために400msecまでを評価の対象とした。 The fixing member obtained as described above is incorporated into a fixing device as shown in FIG. 2, the surface temperature is set to 150 ° C., and 1 to 10 mg of silicone oil is applied to the surface of the PFA on each A4 sheet, while undetermined. A solid image of the clothes was passed through. The nip pressure was tested at five levels of 4.9 × 10 4 Pa, 9.8 × 10 4 , 19.6 × 10 4 , 29.4 × 10 4 , and 39.2 × 10 4 Pa. At the pressure, the number of rotations (nip residence time) was set so that the gloss evaluation of the image after fixing was good. The nip residence time was in the range up to 400 msec. Usually, the nip residence time can be designed from several tens to several hundreds msec, but a range of 50 to 100 msec is preferable in consideration of high-speed fixing. In this example, in order to confirm the effect of the present invention more practically, the evaluation target was up to 400 msec.

次に、5水準のニップ圧力において、グロス評価が○になるようにセットした回転数で、5ポイント文字を印字した未定着画像を通紙して定着画像の文字潰れを評価した(グロス評価が○になるニップ滞留時間が400msec以上掛かる場合は、その圧力水準での文字潰れ評価は行わない)。その結果、以下の表1に示すような関係が明らかとなった。   Next, at a nip pressure of 5 levels, the unfixed image on which a 5-point character was printed was passed through at a rotation speed set so that the gloss evaluation was ◯, and the crushing of the fixed image was evaluated (gross evaluation was (If the nip residence time in which it becomes o takes more than 400 msec, character collapse evaluation at that pressure level is not performed). As a result, the relationship as shown in Table 1 below was clarified.

Figure 2006039113
実験結果から、圧力が4.9×104Paと低い場合は、グロスが良好な画像を得るためにはニップ滞留時間が400msec以上掛かるため、グロス及び文字潰れの評価を行うことができなかった。
Figure 2006039113
From the experimental results, when the pressure is as low as 4.9 × 10 4 Pa, the nip residence time is 400 msec or more in order to obtain an image with good gloss, so it was not possible to evaluate gloss and character collapse. .

又、表によれば、表面温度やニップ滞留時間が、良好なグロスになる条件であっても、圧力が高過ぎると文字が潰れてしまい、不良画像となることが分かる。よって、表層PFAの厚みが12μmの場合においては、ニップ圧力の範囲が93.8×104≦P≦29.4×104のとき、グロスが良好であり文字潰れの少ない高画質なトナー定着画像を得ることができるという結果になった。 Further, according to the table, it is understood that even if the surface temperature and the nip residence time are good gloss conditions, if the pressure is too high, characters are crushed and a defective image is obtained. Therefore, when the thickness of the surface layer PFA is 12 μm and the nip pressure range is 93.8 × 10 4 ≦ P ≦ 29.4 × 10 4 , high-quality toner fixing with good gloss and less character crushing The result was that an image could be obtained.

実施例1の定着装置において、同様の手法により、表面温度が170℃における評価実験を行った。その結果、以下の表2に示すような関係が明らかとなった。   In the fixing device of Example 1, an evaluation experiment was performed at a surface temperature of 170 ° C. by the same method. As a result, the relationship shown in Table 2 below was clarified.

Figure 2006039113
実施例1の結果と同様、表面温度170℃においても、圧力が4.9×104 Paのときは、グロスが良好な画像を得るためにはニップ滞留時間が400msec以上掛かるため、グロス及び文字潰れの評価を行うことができなかった。
Figure 2006039113
Similar to the result of Example 1, even at a surface temperature of 170 ° C., when the pressure is 4.9 × 10 4 Pa, the nip residence time takes 400 msec or more to obtain an image with good gloss. Could not be evaluated.

又、表から、実施例1とほぼ同じ傾向を示していることが分かる。よって、表面温度170℃においても、表層PFAの厚みが12μmの場合においては、ニップ圧力の範囲が9.8×104≦P≦29.4×104のとき、グロスが良好であり文字潰れの少ない高画質なトナー定着画像を得ることができるという結果になった。 Further, it can be seen from the table that the same tendency as in Example 1 is shown. Therefore, even when the surface temperature is 170 ° C. and the thickness of the surface layer PFA is 12 μm, the gloss is good and the characters are crushed when the nip pressure range is 9.8 × 10 4 ≦ P ≦ 29.4 × 10 4. As a result, it was possible to obtain a high-quality toner-fixed image with less image quality.

実施例1と同様の手法により表層PFAの厚みが50μm の定着装置を作製し、表面温度150℃において同様にグロスと文字潰れの画像評価を行った。その結果、以下の表3に示すような関係が明らかとなった。   A fixing device having a surface PFA thickness of 50 μm was produced in the same manner as in Example 1, and evaluation of gloss and character collapse was similarly performed at a surface temperature of 150 ° C. As a result, the relationship as shown in Table 3 below was clarified.

Figure 2006039113
表によれば、表面温度やニップ滞留時間が良好なグロスになる条件であっても、圧力が高いと文字が潰れてしまい、不良画像となることが分かる。よって、表層PFAの厚みが50μmの場合においては、ニップ圧力の範囲が4.9×104Pa≦P≦19.6×104のとき、グロスが良好であり文字潰れの少ない高画質なトナー定着画像を得ることができるという結果になった。
Figure 2006039113
According to the table, it can be seen that even under conditions where the surface temperature and the nip residence time are good gloss, the characters are crushed when the pressure is high, resulting in a defective image. Therefore, in the case where the thickness of the surface layer PFA is 50 μm, when the nip pressure range is 4.9 × 10 4 Pa ≦ P ≦ 19.6 × 10 4 , high-quality toner with good gloss and less character collapse As a result, a fixed image can be obtained.

実施例3の定着装置において、同様の手法により、表面温度が170℃における評価実験を行った。その結果、以下の表4に示すような関係が明らかとなった。   In the fixing device of Example 3, an evaluation experiment was conducted at a surface temperature of 170 ° C. by the same method. As a result, the relationship shown in Table 4 below was clarified.

Figure 2006039113
表によれば、表面温度やニップ滞留時間がグロスが良好になる条件であっても、圧力が高いと文字が潰れてしまい、不良画像となることが分かる。よって、表面温度170℃においても、表層PFAの厚みが50μmの場合においては、ニップ圧力の範囲が4.9×104Pa≦P≦19.6×104のとき、グロスが適切であり文字潰れの少ない高画質なトナー定着画像を得ることができるという結果になった。
Figure 2006039113
According to the table, it can be seen that even if the surface temperature and the nip residence time are conditions where the gloss is good, if the pressure is high, the characters are crushed and a defective image is obtained. Therefore, even when the surface temperature is 170 ° C. and the thickness of the surface layer PFA is 50 μm, when the nip pressure range is 4.9 × 10 4 Pa ≦ P ≦ 19.6 × 10 4 , the gloss is appropriate and the characters As a result, it was possible to obtain a high-quality toner-fixed image with little crushing.

実施例1〜4の結果を、グロス及び文字潰れの評価が何れも官能的評価において○になるようなニップ圧力を、表層PFA厚みとの関係でまとめると、ニップ圧力をP、表層PFAの厚みをd1としたとき、次のような不等式の関係になる。   When the results of Examples 1 to 4 are summarized in relation to the thickness of the surface layer PFA, the nip pressure is P, and the thickness of the surface layer PFA is such that the gloss and character collapse evaluations are both ◯ in the sensory evaluation. Where d1 is the following inequality relationship.

(−2.5×103)・ d1+3.2×105≦P≦(−1.2×103)d1
+1.1×105
よって、本発明を実施した定着装置において、ニップ圧力と表層PFA厚みとの関係が前述のような不等式の関係にあるとき、目的とする高画質を達成できることが明らかとなり、本発明の有効性が確認できた。
(−2.5 × 10 3 ) · d1 + 3.2 × 10 5 ≦ P ≦ (−1.2 × 10 3 ) d1
+ 1.1 × 10 5
Therefore, in the fixing device embodying the present invention, it is clear that when the relationship between the nip pressure and the surface PFA thickness is the inequality relationship as described above, the desired high image quality can be achieved, and the effectiveness of the present invention is improved. It could be confirmed.

本発明を実施した形態の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the form which implemented this invention. 本発明に係るトナー定着装置の構成図である。1 is a configuration diagram of a toner fixing device according to the present invention. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

11 表層
12 弾性層
13 基材
21 上ローラ
22 下ローラ
23 ハロゲンヒータ
11 Surface layer 12 Elastic layer 13 Base material 21 Upper roller 22 Lower roller 23 Halogen heater

Claims (6)

少なくとも一方の部材を加圧することによりニップを形成し、トナーをこのニップ内で加熱加圧せしめて記録媒体上に多色定着画像を得るトナー定着装置において、
トナーと接する側の部材は、少なくともシリコーンゴムから成る弾性層とフッ素樹脂から成る表層を有し、表層厚みをd1[μm]としたとき、10≦d1≦50の厚み範囲であり、且つ、ニップ圧力をP[Pa]としたとき、(−2.5×103)・ d1+3.2×105≦P≦(−1.2×103)d1+1.1×105の圧力範囲であり、シリコーンゴムから成る弾性層において、25℃での熱伝導率が0.4〜0.9[W/m・k]であり、JIS−A硬度が25°〜40°であり、その層厚みをd2[μm]としたとき、d2≦1000の厚みであることを特徴とするトナー定着装置。
In a toner fixing device that forms a nip by pressurizing at least one member and heats and pressurizes toner in the nip to obtain a multicolor fixed image on a recording medium.
The member on the side in contact with the toner has at least an elastic layer made of silicone rubber and a surface layer made of fluororesin, and when the surface layer thickness is d1 [μm], the thickness range is 10 ≦ d1 ≦ 50, and the nip when the pressure was P [Pa], (- 2.5 × 10 3) · d1 + 3.2 × 10 5 ≦ P ≦ (-1.2 × 10 3) is a pressure range of d1 + 1.1 × 10 5, In the elastic layer made of silicone rubber, the thermal conductivity at 25 ° C. is 0.4 to 0.9 [W / m · k], the JIS-A hardness is 25 ° to 40 °, and the layer thickness is A toner fixing device having a thickness of d2 ≦ 1000 when d2 [μm].
前記弾性層は付加型シリコーンゴムを用いることを特徴とする請求項1記載のトナー定着装置。   2. The toner fixing device according to claim 1, wherein the elastic layer is made of addition-type silicone rubber. 前記シリコーンゴム層の厚みをd2[μm]としたとき、100≦d2≦500の厚み範囲であることを特徴とする請求項1又は2記載のトナー定着装置。   3. The toner fixing device according to claim 1, wherein the thickness of the silicone rubber layer is in a range of 100 ≦ d2 ≦ 500 when d2 [μm]. 表層の厚みをd1[μm]としたとき、20≦d1≦40の厚み範囲であることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のトナー定着装置。   4. The toner fixing device according to claim 1, wherein the thickness of the surface layer is in a range of 20 ≦ d1 ≦ 40, where d1 [μm]. ニップ圧力をP[Pa]としたとき、(−1.9×103)・d1+2.1×105≦P≦(−1.2×103)・d1+1.1×105の圧力範囲で用いることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のトナー定着装置。 When the nip pressure was P [Pa], (- 1.9 × 10 3) · d1 + 2.1 × 10 5 ≦ P ≦ (-1.2 × 10 3) · d1 + 1.1 in the pressure range of × 10 5 The toner fixing device according to claim 1, wherein the toner fixing device is used. ニップ内で被記録紙が加熱加圧される時間(ニップ滞留時間)が400msec以下であることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載のトナー定着装置。   6. The toner fixing device according to claim 1, wherein a time during which the recording paper is heated and pressed in the nip (nip residence time) is 400 msec or less.
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