JP2014174535A - Pressure roller, fixing device, and image forming apparatus - Google Patents

Pressure roller, fixing device, and image forming apparatus Download PDF

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JP2014174535A JP2013050254A JP2013050254A JP2014174535A JP 2014174535 A JP2014174535 A JP 2014174535A JP 2013050254 A JP2013050254 A JP 2013050254A JP 2013050254 A JP2013050254 A JP 2013050254A JP 2014174535 A JP2014174535 A JP 2014174535A
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Masayuki Kami
正之 上
Norihiko Yasuse
徳彦 安瀬
Katsunori Sudo
克典 須藤
Takashi Endo
剛史 遠藤
Toru Kobayashi
徹 小林
Yusuke Arai
優介 荒井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure roller capable of suppressing deformation of a sheet material without providing a difference in outer diameter in an axial direction, a fixing device including the pressure roller, and an image forming apparatus including the fixing device.SOLUTION: A pressure roller 50 is pressed against a fixing belt 41, and a sheet S is inserted through between the pressure roller 50 and the fixing belt 41. The pressure roller 50 comprises: a core bar 51; an elastic layer 52 that is provided around the core bar 51 and has a porous structure; and a surface release layer 53 that is provided overlapped on an outer peripheral surface of the elastic layer 52. The elastic layer 52 has a porosity at both ends larger than a porosity in a central part in a width direction of a paper feeding area Wt of the sheet S.

Description

本発明は、回転体に押しつけられ、当該回転体のとの間にシート材が挿通される加圧ローラ、その加圧ローラを備えた定着装置、及び、その定着装置を備えた画像形成装置に関する。   The present invention relates to a pressure roller that is pressed against a rotating body and a sheet material is inserted between the rotating body, a fixing device including the pressure roller, and an image forming apparatus including the fixing device. .

例えば、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置は、シート状の記録媒体である用紙などのシート材に形成された未定着のトナー画像を当該シート材に定着させる定着装置を備えている。定着装置は、シート材を加熱するローラやベルト等の加熱回転体と、この加熱回転体の回転表面に外周面が押しつけられ、当該加熱回転体との間にシート材が挿通される加圧ローラと、を備えている。そして、定着装置は、加熱回転体と加圧ローラとの間にシート材を挟み込み、これらの回転によりシート材を搬送しつつ、トナーの定着に必要な圧力でシート材を押圧する。   For example, an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile using an electrophotographic method fixes a non-fixed toner image formed on a sheet material such as a sheet as a sheet-like recording medium on the sheet material. Equipped with equipment. The fixing device includes a heating rotator such as a roller and a belt for heating the sheet material, and a pressure roller in which the outer peripheral surface is pressed against the rotating surface of the heating rotator and the sheet material is inserted between the heating rotator And. The fixing device sandwiches the sheet material between the heating rotator and the pressure roller, and presses the sheet material with a pressure necessary for fixing the toner while conveying the sheet material by these rotations.

このような定着装置では、シート材が加熱回転体と加圧ローラとの間を通過する際に、シート材に機械的なストレスが加わるため、このストレスに起因してシート材にシワが発生してしまうことがある。そこで、このようなシワの発生を抑制するために、加圧ローラを、外径が軸方向の中央部から両端部にかけて次第に大きくなる形状(つづみ形状、逆クラウン形状などとも呼ばれる)とする技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。加圧ローラをこのような形状とすることで、シート材の搬送方向と直交する向き(即ち、加圧ローラの軸方向)にシート材の中央部から両端部に向かう引張力が生じて、シワの発生を抑制できる。   In such a fixing device, when the sheet material passes between the heating rotator and the pressure roller, mechanical stress is applied to the sheet material, which causes wrinkles in the sheet material. May end up. Therefore, in order to suppress the occurrence of such wrinkles, the pressure roller has a shape in which the outer diameter gradually increases from the center portion in the axial direction to both end portions (also referred to as a pinch shape or an inverted crown shape). Is known (see, for example, Patent Document 1). By forming the pressure roller in such a shape, a tensile force is generated in the direction perpendicular to the sheet material conveyance direction (that is, the axial direction of the pressure roller) from the center portion of the sheet material to both ends, thereby causing wrinkles. Can be suppressed.

しかしながら、加圧ローラの形状において、軸方向の中央部と両端部との外径差が小さければシワの発生を抑制できず、その反対に、外径差が大きければシート材の後端にカールが発生してしまうことがある。そのため、加圧ローラの外径差は、過小であっても過大であってもシート材にシワやカールなどの変形が生じてしまうので、加圧ローラの外径差の調整が困難であるという課題があった。   However, in the shape of the pressure roller, if the difference in the outer diameter between the central portion and both ends in the axial direction is small, the generation of wrinkles cannot be suppressed. May occur. Therefore, even if the outer diameter difference of the pressure roller is too small or excessive, deformation of the sheet material such as wrinkles and curls occurs, and it is difficult to adjust the outer diameter difference of the pressure roller. There was a problem.

本発明は、かかる課題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、軸方向において外径差を設けることなくシート材の変形を抑制することができる加圧ローラ、その加圧ローラを備えた定着装置、及び、その定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的としている。   The present invention aims to solve this problem. That is, the present invention relates to a pressure roller capable of suppressing deformation of a sheet material without providing an outer diameter difference in the axial direction, a fixing device including the pressure roller, and an image forming including the fixing device. The object is to provide a device.

請求項1に記載された発明は、上記目的を達成するために、回転体に押しつけられ、当該回転体との間にシート材が挿通される加圧ローラであって、芯金と、前記芯金の周囲に設けられた多孔質構造の弾性層と、前記弾性層の外周面に重ねて設けられた表面離型層と、を有し、前記弾性層における前記シート材の挿通領域の幅方向の両端部の空孔率が、その中央部の空孔率より大きいことを特徴とする加圧ローラである。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is a pressure roller that is pressed against a rotating body and a sheet material is inserted between the rotating body, the cored bar, and the core A porous structure elastic layer provided around gold, and a surface release layer provided so as to overlap the outer peripheral surface of the elastic layer, the width direction of the insertion region of the sheet material in the elastic layer The pressure roller is characterized in that the porosity of the both end portions is larger than the porosity of the central portion.

請求項1に記載された発明によれば、弾性層におけるシート材の挿通領域の幅方向の両端部の空孔率が、その中央部の空孔率より大きくなっている。このようにしたことから、加圧ローラにおけるシート材の挿通領域の両端部の硬度が、その中央部の硬度より小さくなっている。そのため、加圧ローラにおけるシート材の挿通領域の両端部及び中央部の硬度差により、加圧ローラの外径を軸方向(挿通領域の幅方向と一致)にわたって均一にした構成においても、加圧時には外径差がある場合と同様にシート材の中央部から両端部に向かう引張力が生じる。これにより、シワの発生を抑制することができるので、加圧ローラの軸方向の中央部と両端部との外径差を設けることなくシート材の変形を抑制できる。   According to the invention described in claim 1, the porosity of both end portions in the width direction of the insertion region of the sheet material in the elastic layer is larger than the porosity of the central portion. Since it did in this way, the hardness of the both ends of the insertion area | region of the sheet | seat material in a pressure roller is smaller than the hardness of the center part. For this reason, even in a configuration in which the outer diameter of the pressure roller is made uniform in the axial direction (coincidence with the width direction of the insertion region) due to the hardness difference between both ends and the center of the insertion region of the sheet material in the pressure roller. Sometimes, as in the case where there is a difference in outer diameter, a tensile force is generated from the central portion of the sheet material toward both ends. Thereby, since generation | occurrence | production of a wrinkle can be suppressed, a deformation | transformation of a sheet | seat material can be suppressed, without providing the outer diameter difference of the center part and both ends of the axial direction of a pressure roller.

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1の画像形成装置が備える本発明の一実施形態に係る定着装置の概略構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a fixing device according to an embodiment of the present invention provided in the image forming apparatus of FIG. 1. 図2の定着装置が備える定着ベルトの構成を模式的に示す拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a configuration of a fixing belt provided in the fixing device of FIG. 2. 図2の定着装置が備える本発明の一実施形態に係る加圧ローラの構成を模式的に示す軸方向に直交する方向の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view in a direction orthogonal to an axial direction schematically showing a configuration of a pressure roller according to an embodiment of the present invention provided in the fixing device of FIG. 2. (a)は、図2の定着装置が備える加圧ローラの構成を模式的に示す軸方向の断面図であり、(b)は、(a)の加圧ローラの通紙領域の幅方向の位置と当該位置における空孔率及び硬度との関係を模式的に示すグラフである。2A is an axial cross-sectional view schematically showing a configuration of a pressure roller included in the fixing device of FIG. 2, and FIG. 3B is a cross-sectional view in a width direction of a sheet passing region of the pressure roller in FIG. It is a graph which shows typically the relation between a position and the porosity and hardness in the position concerned. (a)は、図2の定着装置が備える加圧ローラの第1の変形例の構成を模式的に示す軸方向の断面図であり、(b)は、(a)の加圧ローラの通紙領域の幅方向の位置と当該位置における空孔率及び硬度との関係を模式的に示すグラフである。(A) is an axial sectional view schematically showing a configuration of a first modification of the pressure roller provided in the fixing device of FIG. 2, and (b) is a schematic view of the passage of the pressure roller of (a). It is a graph which shows typically the relationship between the position of the width direction of a paper area | region, and the porosity and hardness in the said position. (a)は、図2の定着装置が備える加圧ローラの第2の変形例の構成を模式的に示す軸方向の断面図であり、(b)は、(a)の加圧ローラの通紙領域の幅方向の位置と当該位置における空孔率及び硬度との関係を模式的に示すグラフである。(A) is an axial sectional view schematically showing a configuration of a second modification of the pressure roller provided in the fixing device of FIG. 2, and (b) is a schematic view of the passage of the pressure roller of (a). It is a graph which shows typically the relationship between the position of the width direction of a paper area | region, and the porosity and hardness in the said position. (a)は、加圧ローラに押圧される前の用紙の後端の一部を示す拡大図であり、(b)は、加圧ローラに押圧された後の用紙の後端の一部を示す拡大図である。(A) is an enlarged view showing a part of the rear end of the paper before being pressed by the pressure roller, and (b) is a part of the rear end of the paper after being pressed by the pressure roller. It is an enlarged view shown.

(実施形態)
本発明の一実施形態の画像形成装置を、図1を参照して説明する。
(Embodiment)
An image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、電子写真方式の画像形成装置(図中、符号100で示す)は、4組の像形成手段の一例である画像形成部10Y、10M、10C、10Bkと、定着部の一例である定着装置40と、を備えている。   As shown in FIG. 1, an electrophotographic image forming apparatus (indicated by reference numeral 100 in the figure) includes image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10Bk, which are examples of four sets of image forming units, and a fixing unit. A fixing device 40 as an example.

画像形成部10Y、10M、10C、10Bkは、像担持体の一例である感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bkを有している。画像形成部10Y、10M、10C、10Bkは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナー像をそれぞれ対応した感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bkの表面上に形成する。   The image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10Bk include photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1Bk, which are examples of image carriers. The image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10Bk form toner images of four colors, yellow, magenta, cyan, and black, on the surfaces of the corresponding photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1Bk, respectively.

これら画像形成部10Y、10M、10C、10Bkの図中下方には、各画像形成部を通してシート状の記録媒体の一例である用紙Sを搬送するための搬送ベルト20が張架されている。用紙Sは搬送ベルト20の表面に静電的に吸着される。各画像形成部10Y、10M、10C、10Bkの感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bkは、搬送ベルト20にそれぞれの外周面を接して回転可能に配置されている。感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bkの表面上に形成されたトナー像は、搬送ベルト20により搬送される用紙Sに順次転写される。用紙Sは、シート材の一例にも相当する。   Below these image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10Bk in the drawing, a conveying belt 20 for conveying a sheet S that is an example of a sheet-like recording medium through each image forming unit is stretched. The sheet S is electrostatically attracted to the surface of the conveyance belt 20. The photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1Bk of the image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10Bk are rotatably disposed with their outer peripheral surfaces in contact with the conveyance belt 20. The toner images formed on the surfaces of the photoconductive drums 1Y, 1M, 1C, and 1Bk are sequentially transferred onto the paper S that is transported by the transport belt 20. The paper S corresponds to an example of a sheet material.

4組の画像形成部10Y、10M、10C、10Bkは、略同じ構造を有する。そのため、ここでは用紙Sの搬送方向最上流側に配設されたイエロー用の画像形成部10Yについて代表して説明する。そして、他の色用の画像形成部10M、10C、10Bkについては同一符号を付して詳細な説明を省略する。   The four sets of image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10Bk have substantially the same structure. Therefore, here, the yellow image forming unit 10Y disposed on the most upstream side in the transport direction of the sheet S will be described as a representative. The other color image forming units 10M, 10C, and 10Bk are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

画像形成部10Yは、その略中央位置に搬送ベルト20に転接された感光体ドラム1Yを有し、感光体ドラム1Yの周囲には、帯電装置2Y、露光装置3Y、現像装置4Y、転写ローラ5Y、クリーナ6Y、及び、図示しない除電ランプが配設されている。これら帯電装置2Y、露光装置3Y、現像装置4Y、転写ローラ5Y(転写装置)、クリーナ6Y、及び、除電ランプは、感光体ドラム1Yの回転方向に沿って順に配置されている。   The image forming unit 10Y includes a photosensitive drum 1Y that is in rolling contact with the conveyance belt 20 at a substantially central position thereof, and around the photosensitive drum 1Y, a charging device 2Y, an exposure device 3Y, a developing device 4Y, and a transfer roller. 5Y, cleaner 6Y, and a static elimination lamp (not shown) are provided. The charging device 2Y, the exposure device 3Y, the developing device 4Y, the transfer roller 5Y (transfer device), the cleaner 6Y, and the charge eliminating lamp are sequentially arranged along the rotation direction of the photosensitive drum 1Y.

帯電装置2Yは、感光体ドラム1Yの表面を所定の電位に帯電させる。露光装置3Yは、帯電されたドラム表面を色分解された画像信号に基づいて露光し、ドラム表面上に静電潜像を形成する。現像装置4Yは、ドラム表面上に形成された静電潜像にイエロートナーを供給して現像する。転写ローラ5Y(転写装置)は、現像したトナー像を搬送ベルト20を介して搬送される用紙S上に転写する。クリーナ6Yは、転写されずにドラム表面に残留した残留トナーを除去する。除電ランプは、および図示しないドラム表面に残留した電荷を除去する。   The charging device 2Y charges the surface of the photosensitive drum 1Y to a predetermined potential. The exposure device 3Y exposes the charged drum surface based on the color-separated image signal to form an electrostatic latent image on the drum surface. The developing device 4Y supplies yellow toner to the electrostatic latent image formed on the drum surface and develops it. The transfer roller 5 </ b> Y (transfer device) transfers the developed toner image onto the sheet S conveyed via the conveyance belt 20. The cleaner 6Y removes residual toner remaining on the drum surface without being transferred. The static elimination lamp removes electric charges remaining on the drum surface (not shown).

搬送ベルト20の図中右下方には、用紙Sを搬送ベルト20上に給紙するための給紙機構30が配設されている。   A paper feed mechanism 30 for feeding the paper S onto the transport belt 20 is disposed on the lower right side of the transport belt 20 in the drawing.

搬送ベルト20の図中左側には、後述する定着装置40が配設されている。搬送ベルト20によって搬送された用紙Sは、搬送ベルト20から連続して定着装置40を通って延びた搬送路を搬送され、定着装置40を通過する。   A fixing device 40 described later is disposed on the left side of the transport belt 20 in the drawing. The sheet S transported by the transport belt 20 is transported through a transport path continuously extending from the transport belt 20 through the fixing device 40 and passes through the fixing device 40.

定着装置40は、搬送された用紙S、すなわちその表面上に各色のトナー像が転写された状態の用紙Sを加熱および加圧する。そして、各色のトナー像を溶融して用紙Sに浸透させて定着させる。そして、定着装置40は、その搬送経路下流側に排紙ローラを介して排紙する。   The fixing device 40 heats and pressurizes the transported paper S, that is, the paper S on which the toner images of the respective colors are transferred. Then, the toner images of the respective colors are melted and permeated into the paper S to be fixed. Then, the fixing device 40 discharges paper to the downstream side of the conveyance path via a paper discharge roller.

次に、本発明の一実施形態の定着装置40を、図2、図3を参照して説明する。   Next, a fixing device 40 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図2は、図1の画像形成装置が備える本発明の一実施形態に係る定着装置の概略構成を示す図である。図3は、図2の定着装置が備える定着ベルトの構成を模式的に示す拡大断面図である。   FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a fixing device according to an embodiment of the present invention provided in the image forming apparatus of FIG. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a configuration of a fixing belt provided in the fixing device of FIG.

図2に示すように、定着装置40は、回転可能に設けられた加熱回転体の一例である定着ベルト41と、定着ベルト41に対向して回転可能に設けられた加圧回転体の一例である加圧ローラ50と、を備えている。また、定着装置40は、定着ベルト41を加熱する加熱源の一例であるハロゲンヒータ42を備えている。ハロゲンヒータ42にかえて、カーボンヒータなどを備えていてもよい。さらに、定着装置40は、定着ベルト41の内側に配設されたニップ形成部材43と、ニップ形成部材43を支持する支持部材としてのステー44と、ハロゲンヒータ42から放射される光を定着ベルト41へ反射する反射部材45等を備えている。加圧ローラ50は、外周面が定着ベルト41の回転表面に押しつけられており、定着ベルト41との間にトナー像Tが形成された用紙Sが挿通される。   As shown in FIG. 2, the fixing device 40 is an example of a fixing belt 41 that is an example of a heating rotator that is rotatably provided, and a pressure rotator that is rotatably provided to face the fixing belt 41. And a certain pressure roller 50. The fixing device 40 includes a halogen heater 42 that is an example of a heating source that heats the fixing belt 41. Instead of the halogen heater 42, a carbon heater or the like may be provided. Further, the fixing device 40 transmits the light emitted from the nip forming member 43 disposed inside the fixing belt 41, the stay 44 as a support member that supports the nip forming member 43, and the halogen heater 42 to the fixing belt 41. A reflection member 45 that reflects toward the surface is provided. The pressure roller 50 has an outer peripheral surface pressed against the rotating surface of the fixing belt 41, and the sheet S on which the toner image T is formed is inserted between the pressure roller 50 and the fixing belt 41.

上記定着ベルト41は、薄肉で可撓性を有する無端状のベルト部材(フィルムも含む)で構成されている。定着ベルト41は、図3に一例を示すように、基材41aと、弾性層41bと、離型層41cと、が内側から外側に順に重ねられて構成されている。図3は、図2の定着装置が備える定着ベルトの構成を模式的に示す拡大断面図である。基材41aは、ニッケルもしくはSUS等の金属材料又はポリイミド(PI)などの樹脂材料で形成されている。弾性層41bは、基材41aと離型層41cとの間に設けられ、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等のゴム材料で形成されている。離型層41cは、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)若しくは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)、又は、これら樹脂の混合物、耐熱性樹脂にこれらフッ素系樹脂を分散させたものなどで形成されている。定着ベルト41は、弾性層41bを省略した構成でもよい。   The fixing belt 41 is composed of an endless belt member (including a film) that is thin and flexible. As shown in FIG. 3, the fixing belt 41 is configured by a base material 41 a, an elastic layer 41 b, and a release layer 41 c that are stacked in order from the inside to the outside. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a configuration of a fixing belt provided in the fixing device of FIG. The base material 41a is formed of a metal material such as nickel or SUS or a resin material such as polyimide (PI). The elastic layer 41b is provided between the base material 41a and the release layer 41c, and is formed of a rubber material such as silicone rubber, foamable silicone rubber, or fluorine rubber. The release layer 41c is made of tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE) or tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), or a mixture of these resins. It is made of a heat-resistant resin in which these fluororesins are dispersed. The fixing belt 41 may have a configuration in which the elastic layer 41b is omitted.

ニップ形成部材43は、定着ベルト41の内周面の一部に当接するように配置されており、加圧ローラ50が、外周面とニップ形成部材43との間に定着ベルトを挟んで定着ニップ部Nを形成するように、当該ニップ形成部材43に向けて押しつけられている。つまり、加圧ローラ50は、外周面を定着ベルト41の外周面(回転表面)に押しつけられるように配置されている。定着ベルト41は、加圧ローラ50が図示しない回転駆動手段によって回転されると、この加圧ローラ50の回転に伴って回転される。そして、定着ベルト41におけるハロゲンヒータ42によって加熱された箇所が、定着ニップ部Nに移動して、このとき定着ベルト41と加圧ローラ50との間を挿通される用紙Sが加熱及び加圧されてトナー像Tが定着される。なお、加圧ローラ50を回転駆動する構成以外に、定着ベルト41を回転駆動する構成としてもよく、または、加圧ローラ50と定着ベルト41とをともに回転駆動する構成としてもよい。   The nip forming member 43 is disposed so as to contact a part of the inner peripheral surface of the fixing belt 41, and the pressure roller 50 sandwiches the fixing belt between the outer peripheral surface and the nip forming member 43 and fixes the fixing nip. It is pressed toward the nip forming member 43 so as to form the portion N. That is, the pressure roller 50 is disposed so that the outer peripheral surface is pressed against the outer peripheral surface (rotating surface) of the fixing belt 41. When the pressure roller 50 is rotated by a rotation driving unit (not shown), the fixing belt 41 is rotated along with the rotation of the pressure roller 50. Then, the portion of the fixing belt 41 heated by the halogen heater 42 moves to the fixing nip portion N, and at this time, the sheet S inserted between the fixing belt 41 and the pressure roller 50 is heated and pressed. Thus, the toner image T is fixed. In addition to the configuration in which the pressure roller 50 is rotationally driven, the fixing belt 41 may be rotationally driven, or the pressure roller 50 and the fixing belt 41 may be rotationally driven together.

次に、本発明の一実施形態の加圧ローラ50を、図4、図5を参照して説明する。   Next, a pressure roller 50 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

図4は、図2の定着装置が備える本発明の一実施形態に係る加圧ローラの構成を模式的に示す軸方向に直交する方向の断面図である。図5(a)は、図2の定着装置が備える加圧ローラの構成を模式的に示す軸方向の断面図であり、(b)は、(a)の加圧ローラの通紙領域の幅方向の位置と当該位置における空孔率及び硬度との関係を模式的に示すグラフである。   4 is a cross-sectional view in a direction orthogonal to the axial direction schematically showing the configuration of the pressure roller according to the embodiment of the present invention provided in the fixing device of FIG. FIG. 5A is an axial sectional view schematically showing the configuration of the pressure roller provided in the fixing device of FIG. 2, and FIG. 5B is the width of the sheet passing area of the pressure roller in FIG. It is a graph which shows typically the relation between the position of a direction and the porosity and hardness in the position concerned.

加圧ローラ50は、図4及び図5(a)に示すように、芯金51と、弾性層52と、表面離型層53と、一対のグリップ層54と、を備えている。   As shown in FIGS. 4 and 5A, the pressure roller 50 includes a cored bar 51, an elastic layer 52, a surface release layer 53, and a pair of grip layers 54.

芯金51は、例えば、ステンレス鋼や炭素鋼などの剛性の比較的高い金属製の円筒状又は円柱状(即ち、中空又は中実)の部材である。   The metal core 51 is a cylindrical or columnar (that is, hollow or solid) member made of a metal having relatively high rigidity, such as stainless steel or carbon steel.

弾性層52は、例えば、発泡シリコーンゴム等の多孔質構造の材料(多孔質体)で構成されており、芯金51の外周面に周方向及び軸方向(図5(a)において左右方向)に均一な厚みとなるように設けられている。弾性層52の詳細については後述する。   The elastic layer 52 is made of, for example, a porous structure material (porous body) such as foamed silicone rubber, and circumferential and axial directions (left and right in FIG. 5A) on the outer peripheral surface of the cored bar 51. So as to have a uniform thickness. Details of the elastic layer 52 will be described later.

表面離型層53は、例えば、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)又は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)等のフッ素系樹脂を材料として構成されている。表面離型層53は、弾性層52の外周面における用紙Sが挿通される通紙領域Wt(シート材の挿通領域の一例)に均一な厚みで形成された層である。本実施形態において、通紙領域Wtの幅方向の長さは、用紙Sの幅方向の長さに数十mm程度のマージンを含めた長さとしている。   The surface release layer 53 is, for example, a fluororesin such as tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE), or tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP). It is configured as a material. The surface release layer 53 is a layer formed with a uniform thickness in a sheet passing region Wt (an example of a sheet material inserting region) through which the sheet S is inserted on the outer peripheral surface of the elastic layer 52. In the present embodiment, the length in the width direction of the sheet passing area Wt is a length including a margin of about several tens of mm in the width direction of the sheet S.

本実施形態において、加圧ローラ50における表面離型層53が設けられた通紙領域Wtは、その幅方向(即ち、加圧ローラ50の軸方向)の全体にわたって外径が20mm〜40mm程度で均一に形成されている。   In the present embodiment, the sheet passing area Wt provided with the surface release layer 53 in the pressure roller 50 has an outer diameter of about 20 mm to 40 mm over the entire width direction (that is, the axial direction of the pressure roller 50). It is formed uniformly.

一対のグリップ層54は、弾性層52の外周面の両端部に表面離型層53を間に挟むように設けられている。グリップ層54を構成する材料として、表面離型層53より高い表面摩擦係数をもつ材料を用いている。これにより、定着ベルト41の回転する外周面にグリップ層54が接したときに、加圧ローラ50と定着ベルト41との滑りの発生が抑制される。グリップ層54を構成する材料としては、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどのゴム材料が挙げられる。   The pair of grip layers 54 are provided at both ends of the outer peripheral surface of the elastic layer 52 so as to sandwich the surface release layer 53 therebetween. As a material constituting the grip layer 54, a material having a higher surface friction coefficient than the surface release layer 53 is used. As a result, when the grip layer 54 comes into contact with the rotating outer peripheral surface of the fixing belt 41, the occurrence of slippage between the pressure roller 50 and the fixing belt 41 is suppressed. Examples of the material constituting the grip layer 54 include rubber materials such as silicone rubber and fluorine rubber.

本実施形態において、加圧ローラ50における芯金51以外の部材は、軸方向の中心について対称に形成されている。芯金51の一端部は、弾性層52の端面からの突出量が他端部より多くされている。   In the present embodiment, members other than the cored bar 51 in the pressure roller 50 are formed symmetrically with respect to the axial center. At one end of the cored bar 51, the amount of protrusion from the end surface of the elastic layer 52 is larger than that at the other end.

加圧ローラ50は、ニップ形成部材43との間に定着ベルト41の一部を挟むように当該ニップ形成部材43と対向して配置されている。そして、加圧ローラ50は、図示しないばねなどの押圧部材により芯金51がニップ形成部材43側に押圧されて、加圧ローラ50の外周面が定着ベルト41の外周面(回転表面)に押しつけられている。   The pressure roller 50 is disposed to face the nip forming member 43 so as to sandwich a part of the fixing belt 41 between the pressure roller 50 and the nip forming member 43. In the pressure roller 50, the cored bar 51 is pressed toward the nip forming member 43 by a pressing member such as a spring (not shown), and the outer peripheral surface of the pressure roller 50 is pressed against the outer peripheral surface (rotating surface) of the fixing belt 41. It has been.

ここで、弾性層52について説明する。   Here, the elastic layer 52 will be described.

弾性層52は、多孔質構造を有する多孔質体で構成されている。本実施形態では、一例として多数の気泡(空孔)が形成された発泡シリコーンゴムが用いられている。勿論、多孔質構造を有するものであれば、他の種類の発泡エラストマー等、発泡シリコーンゴム以外のもの弾性材料を用いてもよい。発泡シリコーンゴムを得る方法としては、(1)シリコーンゴムに発泡剤を添加して発泡構造を形成する化学発泡、及び、(2)液状シリコーンゴム中に水を乳化させたのち加熱により水を揮発させて発泡構造を形成する水発泡、などが一般的に知られている。弾性層52に発泡シリコーンゴムなどの多孔質体を用いることで断熱性を得ることができるので、加圧ローラへの伝熱を低減することができる。そのため、ウォームアップ時間(電源投入時等、常温状態から印刷可能な所定の温度(リロード温度)までに要する時間)や、ファーストプリント時間(印刷要求を受けた後、印刷準備を経て印字動作を行い排紙が完了するまでの時間)の短縮化を図ることができる。これにより、機器の立ち上げ時間を短縮でき、省エネ(TEC値低減)が可能となる。   The elastic layer 52 is composed of a porous body having a porous structure. In this embodiment, foamed silicone rubber in which a large number of bubbles (holes) are formed is used as an example. Of course, as long as it has a porous structure, elastic materials other than foamed silicone rubber, such as other types of foamed elastomers, may be used. Methods for obtaining foamed silicone rubber include (1) chemical foaming in which a foaming agent is added to silicone rubber to form a foamed structure, and (2) water is emulsified in liquid silicone rubber and water is volatilized by heating. Water foaming, which forms a foamed structure, is generally known. Since a heat insulating property can be obtained by using a porous body such as foamed silicone rubber for the elastic layer 52, heat transfer to the pressure roller can be reduced. Therefore, warm-up time (time required from normal temperature state such as when the power is turned on to the printable temperature (reload temperature)) and first print time (after receiving a print request, printing operation is performed through print preparation. (Time until paper discharge is completed) can be shortened. Thereby, the start-up time of an apparatus can be shortened and energy saving (TEC value reduction) is attained.

弾性層52は、図5(a)に示すように、軸方向の中央部に配置された第1弾性層部分521と、第1弾性層部分521を両側から挟むように、軸方向の両端部に配置された2つの第2弾性層部分522と、を有している。つまり、一の第2弾性層部分522、第1弾性層部分521及び他の第2弾性層部分522の順で軸方向に並べて配置されている。第1弾性層部分521は、通紙領域Wtの幅方向の中央部に位置するように配置され、2つの第2弾性層部分522は、少なくともそれぞれの一部が通紙領域Wtの両端部に位置するように配置されている。本実施形態において、通紙領域Wtの幅方向の中央部とは、通紙領域Wtの幅方向の中心から両端に向けて各10%までの部分(つまり、通紙領域Wtの幅方向の中央の20%の部分)をいう。また、通紙領域Wtの幅方向の両端部とは、通紙領域Wtの両端から中心に向けて各20%までの部分をいう。   As shown in FIG. 5 (a), the elastic layer 52 includes a first elastic layer portion 521 disposed in the center portion in the axial direction and both end portions in the axial direction so as to sandwich the first elastic layer portion 521 from both sides. And two second elastic layer portions 522 disposed on each other. That is, one second elastic layer portion 522, the first elastic layer portion 521, and the other second elastic layer portion 522 are arranged side by side in the axial direction. The first elastic layer portion 521 is disposed so as to be positioned at the center in the width direction of the sheet passing region Wt, and at least a part of each of the two second elastic layer portions 522 is at both ends of the sheet passing region Wt. It is arranged to be located. In the present embodiment, the central portion in the width direction of the paper passing area Wt is a portion up to 10% from the center in the width direction to both ends of the paper passing area Wt (that is, the center in the width direction of the paper passing area Wt) Of 20%). Further, the both end portions in the width direction of the paper passing area Wt refer to portions up to 20% from the both ends of the paper passing area Wt toward the center.

第1弾性層部分521と第2弾性層部分522とは、発泡シリコーンゴムを材料として構成され、互いに空孔率が異なっている。本明細書において「空孔率」とは、単位体積当たりの空孔等による空間体積の割合である。具体的には、軸方向の両端部に配置される第2弾性層部分522の空孔率が、軸方向の中央部に配置される第1弾性層部分521の空孔率より大きくなっている。これにより、弾性層52における用紙Sの通紙領域Wtの幅方向の両端部の空孔率が、その中央部の空孔率より大きくなっている。   The first elastic layer portion 521 and the second elastic layer portion 522 are made of foamed silicone rubber and have different porosity. In this specification, the “porosity” is the ratio of the space volume due to holes or the like per unit volume. Specifically, the porosity of the second elastic layer portion 522 disposed at both ends in the axial direction is larger than the porosity of the first elastic layer portion 521 disposed at the central portion in the axial direction. . As a result, the porosity of both end portions in the width direction of the sheet passing area Wt of the paper S in the elastic layer 52 is larger than the porosity of the central portion.

第1弾性層部分521と第2弾性層部分522とは、例えば、化学発泡で作製する場合は発泡剤の量などを変えることにより、または、水発泡で作製する場合は水の量などを変えることにより、互いの空孔率を異ならせている。そして、発泡シリコーンゴムなどの多孔質体では空孔率により硬度が変化する。そのため、軸方向の両端部に配置された空孔率の大きい第2弾性層部分522は、軸方向の中央部に配置された空孔率の小さい第1弾性層部分521より硬度が小さく(柔らかく)なる。図5(b)に、加圧ローラ50の通紙領域Wtの幅方向の位置と空孔率及び硬度との関係を模式的に示す。本実施形態において、第1弾性層部分521及び第2弾性層部分522を構成する多孔質体は、熱伝導率0.1〜0.2W/(m・K)、硬度20〜60°(アスカーC)とされている。   The first elastic layer portion 521 and the second elastic layer portion 522 are changed, for example, by changing the amount of a foaming agent when made by chemical foaming, or by changing the amount of water when made by water foaming. Thus, the porosity of each other is made different. And in porous bodies, such as foaming silicone rubber, hardness changes with the porosity. Therefore, the second elastic layer portion 522 having a large porosity arranged at both ends in the axial direction has a smaller hardness (softer) than the first elastic layer portion 521 having a small porosity arranged in the central portion in the axial direction. )Become. FIG. 5B schematically shows the relationship between the position in the width direction of the paper passing area Wt of the pressure roller 50, the porosity, and the hardness. In the present embodiment, the porous body constituting the first elastic layer portion 521 and the second elastic layer portion 522 has a thermal conductivity of 0.1 to 0.2 W / (m · K), a hardness of 20 to 60 ° (Asker) C).

本実施形態において、加圧ローラ50の通紙領域Wtの幅方向(即ち、軸方向)の長さを100としたときに、第1弾性層部分521の幅方向の長さを60、第2弾性層部分522における当該通紙領域Wtに含まれる部分の幅方向長さをそれぞれ20、としている。この比率は一例であって、これ以外にも、第1弾性層部分521の幅方向の長さを40、第2弾性層部分522における通紙領域Wtに含まれる部分の幅方向の長さをそれぞれ30、などとしてもよい。それぞれの弾性層部分の幅方向の長さについては、用紙Sを通紙したときに、用紙Sの幅方向(挿通方向と直交する方向)の中央部が第1弾性層部分521と重なり、用紙Sの幅方向の両端部がそれぞれ第2弾性層部分522と重なるように設定する。   In this embodiment, when the length in the width direction (that is, the axial direction) of the sheet passing area Wt of the pressure roller 50 is 100, the length in the width direction of the first elastic layer portion 521 is 60, the second length. The lengths in the width direction of the portions included in the paper passing area Wt in the elastic layer portion 522 are 20 respectively. This ratio is an example, and in addition to this, the length in the width direction of the first elastic layer portion 521 is 40, and the length in the width direction of the portion included in the paper passing region Wt in the second elastic layer portion 522 is set. Each may be 30, etc. Regarding the length of each elastic layer portion in the width direction, when the paper S is passed, the central portion of the paper S in the width direction (direction perpendicular to the insertion direction) overlaps the first elastic layer portion 521, and the paper Both end portions in the width direction of S are set to overlap the second elastic layer portion 522, respectively.

また、弾性層52を構成する多孔質体は、次の(i)〜(iii)の条件を満たすものが好ましい。
(i)多孔質体を切断したときに得られる断面に存在する気泡が0.1μm以上50μm以下の範囲の大きさであって、かつ、該断面における一辺が200μmの正方形の面積100に対して、該正方形内で球状の気泡が互いに部分的に重なり合って形成された複合気泡が占める面積が60以上70以下である。
(ii)多孔質体を切断したときに得られる断面に存在する気泡が0.1μm以上50μm以下の範囲の大きさであって、かつ、5μm以上50μm以下の大きさの気泡について5μm毎に分画したときに5μm以上10μm以下の大きさの気泡が最も多く存在する。
(iii)前記5μm以上10μm以下の大きさの気泡の数を100としたときに、10μm以上20μm以下の大きさの気泡の数割合が45以上である。
The porous body constituting the elastic layer 52 preferably satisfies the following conditions (i) to (iii).
(I) For a square area 100 in which the size of bubbles in the cross section obtained when the porous body is cut is in the range of 0.1 μm to 50 μm, and one side of the cross section is 200 μm The area occupied by the composite bubbles formed by overlapping the spherical bubbles partially in the square is 60 or more and 70 or less.
(Ii) The bubbles present in the cross section obtained when the porous body is cut have a size in the range of 0.1 μm to 50 μm, and the bubbles having a size of 5 μm to 50 μm are separated every 5 μm. When drawn, there are the most bubbles with a size of 5 μm or more and 10 μm or less.
(Iii) When the number of bubbles having a size of 5 μm or more and 10 μm or less is defined as 100, the number ratio of the bubbles having a size of 10 μm or more and 20 μm or less is 45 or more.

上記(i)の条件を満たすことにより、加圧ローラ50を小径としても周方向に広いニップ幅を得ることができ、ウォーミングアップ時間の短縮化を可能としながら、耐久性に優れた加圧ローラ50となる。なお、複合気泡は、単独気泡の球形状とは異なり球形が互いに部分的に重なり合っているので、多孔質体の断面を顕微鏡などで観察することで単独気泡と容易に区別できる。   By satisfying the above condition (i), a wide nip width in the circumferential direction can be obtained even if the pressure roller 50 has a small diameter, and the warming-up time can be shortened, and the pressure roller 50 has excellent durability. It becomes. In addition, since the composite bubbles are different from the spherical shape of the single bubbles, the spherical shapes partially overlap each other, so that they can be easily distinguished from the single bubbles by observing the cross section of the porous body with a microscope or the like.

上記(ii)の条件を満たすことにより、加圧の応力を均等に分散できるので、加圧ローラ50を小径としても周方向に広いニップ幅を得ることができ、ウォーミングアップ時間の短縮化を可能としながら、耐久性に優れた加圧ローラとなる。   By satisfying the above condition (ii), the pressure stress can be evenly distributed, so that a wide nip width can be obtained in the circumferential direction even if the pressure roller 50 has a small diameter, and the warm-up time can be shortened. However, the pressure roller is excellent in durability.

上記(iii)の条件を満たすことにより、加圧の応力をより均等に分散できるために、より高い耐久性を得ることができる。   By satisfying the above condition (iii), the pressure stress can be more evenly distributed, so that higher durability can be obtained.

上述したように、多孔質体の製造方法としては、化学発泡と水発泡が一般的に知られている。このうち、化学発泡では気泡(セル)のサイズが大きいので、複写機の定着用回転体として用いた場合にトナーに対して均一な圧力負荷ができず、画像ムラや耐久不足(硬度低下、破断など)が起こることがある。一方、水発泡シリコーン法では微細な気泡を均一に形成することできるので、トナーに対して均一な圧力負荷ができ、圧力負荷を均等に受けることができるため耐久不足が起きにくい。そして、水発泡の技術を応用することで、上記(i)〜(iii)の条件を満たす発泡シリコーンゴムを得ることができる。   As described above, chemical foaming and water foaming are generally known as methods for producing a porous body. Among these, bubbles (cells) are large in chemical foaming, so when used as a rotating body for fixing a copying machine, a uniform pressure load cannot be applied to the toner, resulting in image unevenness and insufficient durability (decrease in hardness, breakage) Etc.) may occur. On the other hand, since the water-foamed silicone method can form fine bubbles uniformly, a uniform pressure load can be applied to the toner and the pressure load can be evenly received, so that insufficient durability is unlikely to occur. And the foaming silicone rubber which satisfy | fills the conditions of said (i)-(iii) can be obtained by applying the technique of water foaming.

次に、上述した加圧ローラ50の製造方法の一例を示す。   Next, an example of a method for manufacturing the pressure roller 50 described above will be described.

加圧ローラ50は、弾性層52及び表面離型層53を順次重ねて形成するとともに、弾性層52の外周面の両端部に表面離型層53を挟むようにグリップ層54を形成することにより得られる。   The pressure roller 50 is formed by sequentially superposing the elastic layer 52 and the surface release layer 53 and forming the grip layer 54 so as to sandwich the surface release layer 53 at both ends of the outer peripheral surface of the elastic layer 52. can get.

まず、弾性層52を構成する多孔質体を形成する。上述した弾性層52(具体的には、第1弾性層部分521及び第2弾性層部分522)となる多孔質体を得るために、エマルション組成物を調製する。エマルション組成物は、2液型の液状シリコーンに触媒、界面活性剤、架橋材を添加して混ぜ、これと、水(必要に応じてアルコールを加える)に添加剤、充填剤、分散剤等を混ぜて液状シリコーンゴムと同等の粘度にした混合溶液と、を合わせて攪拌して得る。つまり、液状シリコーンゴムと所定の液体とからなるエマルション組成物を調製する。   First, a porous body constituting the elastic layer 52 is formed. In order to obtain a porous body that becomes the elastic layer 52 (specifically, the first elastic layer portion 521 and the second elastic layer portion 522), an emulsion composition is prepared. The emulsion composition is a two-part liquid silicone that is mixed with a catalyst, a surfactant, and a cross-linking agent, and an additive, a filler, a dispersing agent, etc., added to water (adding alcohol if necessary). A mixed solution having a viscosity equal to that of liquid silicone rubber is mixed and stirred. That is, an emulsion composition comprising a liquid silicone rubber and a predetermined liquid is prepared.

液状シリコーンゴムと混合溶液との配合比率(体積比率)は、所望の空孔率により変わる。例えば、液状シリコーンゴムと混合溶液との配合比率を1:1にすると、エマルション組成物中の微粒子状の水分が蒸発し気泡(セル)となるので空孔率50%の多孔質体を得ることができる。   The blending ratio (volume ratio) of the liquid silicone rubber and the mixed solution varies depending on the desired porosity. For example, when the blending ratio of the liquid silicone rubber and the mixed solution is 1: 1, fine particles of water in the emulsion composition evaporate to form bubbles (cells), thereby obtaining a porous body having a porosity of 50%. Can do.

エマルション組成物は、ホモジナイザーや、必要に応じて超音波処理を伴う攪拌機を用い、上記条件を満足するような気泡分布が得られるよう攪拌手段、攪拌時間、攪拌速度(例えば300〜1500rpm)などの各種攪拌条件を調整する。   The emulsion composition uses a homogenizer and, if necessary, a stirrer with ultrasonic treatment, such as stirring means, stirring time, stirring speed (for example, 300-1500 rpm) so as to obtain a bubble distribution that satisfies the above conditions. Adjust various stirring conditions.

このとき、最終的に形成される多孔質体において、その多孔質体を切断したときに得られる断面に存在する気泡が0.1μm以上50μm以下の範囲の大きさであって、かつ、該断面における一辺が200μmの正方形の面積100に対して、該正方形内で球状の気泡が互いに部分的に重なり合って形成された複合気泡が占める面積が60以上70以下であるように攪拌して乳化させることによりエマルション組成物を調製してもよい。   At this time, in the porous body finally formed, bubbles existing in the cross section obtained by cutting the porous body have a size in the range of 0.1 μm or more and 50 μm or less, and the cross section Is mixed and emulsified so that the area occupied by the composite bubbles formed by overlapping the spherical bubbles partially in the square is 60 or more and 70 or less with respect to the square area 100 of 200 μm on one side An emulsion composition may be prepared by:

また、最終的に形成される多孔質体において、それを切断したときに得られる断面に存在する気泡が0.1μm以上50μm以下の範囲の大きさであって、かつ、5μm以上50μm以下の大きさの気泡について5μm毎に分画したときに5μm以上10μm以下の大きさの気泡が最も多く存在するように攪拌して乳化させることによりエマルション組成物を調製してもよい。   Further, in the finally formed porous body, bubbles existing in a cross section obtained by cutting the porous body have a size in the range of 0.1 μm to 50 μm and a size of 5 μm to 50 μm. The emulsion composition may be prepared by stirring and emulsifying so that the bubbles having a size of 5 μm or more and 10 μm or less exist most when the bubbles are fractionated every 5 μm.

それから、調製されたエマルション組成物を金型に注型し、加熱することでエマルション組成物内の水分を蒸発させずにシリコーンゴムを硬化させる(1次加熱)。ここで、加熱温度は、80〜130℃の範囲、加熱時間はで30〜120分の範囲で行う。加熱温度90〜110℃、加熱時間60〜90分が望ましい。   Then, the prepared emulsion composition is poured into a mold and heated to cure the silicone rubber without evaporating moisture in the emulsion composition (primary heating). Here, the heating temperature is in the range of 80 to 130 ° C., and the heating time is in the range of 30 to 120 minutes. A heating temperature of 90 to 110 ° C. and a heating time of 60 to 90 minutes are desirable.

そして、1次加熱後の多孔質体から水分を除去するために2次加熱を行う。加熱温度は150〜300℃、加熱時間は1〜24時間の範囲で行う。加熱温度200〜250℃、加熱時間3〜5時間が望ましい。このような2次加熱を行うことで、多孔質体から水分を除去し、気泡を連泡タイプとするとともに、シリコーンゴムの最終的な硬化を終了させる。このようにして、弾性層52となる多孔質体が得られる。   Then, secondary heating is performed to remove moisture from the porous body after the primary heating. The heating temperature is 150 to 300 ° C., and the heating time is 1 to 24 hours. A heating temperature of 200 to 250 ° C. and a heating time of 3 to 5 hours are desirable. By performing such secondary heating, moisture is removed from the porous body, the bubbles are made into a continuous foam type, and the final curing of the silicone rubber is terminated. In this way, a porous body that becomes the elastic layer 52 is obtained.

弾性層52を構成する多孔質体が得られた後、芯金51に当該多孔質体を接着等により固定させる。そして、多孔質体を所定の外径に削りだしてローラ形状に成形することで、芯金51の周囲に弾性層52が形成される。   After the porous body constituting the elastic layer 52 is obtained, the porous body is fixed to the cored bar 51 by adhesion or the like. Then, the elastic layer 52 is formed around the cored bar 51 by cutting the porous body into a predetermined outer diameter and forming it into a roller shape.

芯金51の周囲に弾性層52が形成されたのち、弾性層52の外周面に一液熱硬化型の接着剤を均一に塗布したのち、当該外周面における通紙領域Wtに対応する部分にPFAなどのフッ素樹脂からなるチューブを被覆して表面離型層53を形成する。   After the elastic layer 52 is formed around the metal core 51, a one-component thermosetting adhesive is uniformly applied to the outer peripheral surface of the elastic layer 52, and then the portion corresponding to the paper passing area Wt on the outer peripheral surface. A surface release layer 53 is formed by covering a tube made of a fluororesin such as PFA.

続いて、弾性層52の外周面の両端部付近に表面離型層53と軸方向に並べてグリップ層54を設ける。グリップ層54は、通紙領域Wtと同じ幅とした表面離型層53を軸方向に挟むように設けられる。グリップ層54の成形方法としては、グリップ層54の形成組成物をスプレー塗装、ディップ塗装、ロールコートなどの方法で塗装してその後乾燥する方法が挙げられる。グリップ層54の材料には、グリップ力を得るためタック性を有すること、ニップ部を形成するため弾性体であること、定着温度に対する耐熱性を有すること、の3つの特性が必要となる。そうした材料として、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどのゴム材料を用いることが望ましい。   Subsequently, the grip layer 54 is provided in the vicinity of both end portions of the outer peripheral surface of the elastic layer 52 in the axial direction with the surface release layer 53. The grip layer 54 is provided so as to sandwich the surface release layer 53 having the same width as the paper passing area Wt in the axial direction. Examples of the method for forming the grip layer 54 include a method in which the composition for forming the grip layer 54 is applied by spray coating, dip coating, roll coating, or the like, and then dried. The material of the grip layer 54 needs to have three characteristics: a tack property for obtaining a grip force, an elastic body for forming a nip portion, and a heat resistance against a fixing temperature. As such a material, it is desirable to use a rubber material such as silicone rubber or fluorine rubber.

このようにして、本実施形態の加圧ローラ50が得られる。   In this way, the pressure roller 50 of the present embodiment is obtained.

次に、本実施形態の加圧ローラ50における気泡の個数の測定方法の一例について説明する。   Next, an example of a method for measuring the number of bubbles in the pressure roller 50 of the present embodiment will be described.

まず、鋭利な刃物で弾性層52を構成する多孔質体を切断し、その断面をレーザ顕微鏡(LSM)、走査型電子顕微鏡(SEM)で一辺が200μmの正方形の領域が鮮明に見えるように撮影する。   First, the porous body constituting the elastic layer 52 is cut with a sharp blade, and the cross section is photographed with a laser microscope (LSM) and a scanning electron microscope (SEM) so that a square region with a side of 200 μm can be clearly seen. To do.

得られた画像を市販の画像処理ソフトにより、シリコーンゴム部分が白く、気泡部分が黒くなるようにして白黒2値化する。気泡部分を黒くして抽出した後、各気泡径を構成要素として、画像処理の手法の一つであるオープニング処理を用いて、上記抽出した気泡を各気泡径にふるい分けをする。各オープニング処理の前後の結果の差分を取ることでふるい分けした構成要素(気泡径)の画素数がわかる。この画素数を構成要素の画素数で除することで各径範囲毎に含まれる個数(分画された各分画に存在する気泡数)が分かり、分布を求めることができる。   The obtained image is binarized with a commercially available image processing software so that the silicone rubber portion is white and the bubble portion is black. After the bubble portion is blackened and extracted, the extracted bubbles are sieved to each bubble diameter using an opening process which is one of image processing methods with each bubble diameter as a component. By taking the difference between the results before and after each opening process, the number of pixels of the component (bubble diameter) screened is known. By dividing this number of pixels by the number of pixels of the constituent elements, the number included in each diameter range (the number of bubbles present in each fractionated fraction) can be known, and the distribution can be obtained.

ここで上記のように水発泡シリコーンゴムにより形成された多孔質体は、1次加熱後の多孔質体から水等が抜けるときに形成された微細な通路によりつながっている、いわゆる連泡形である。   Here, the porous body formed of the water-foamed silicone rubber as described above has a so-called open-cell shape connected by a fine passage formed when water or the like escapes from the porous body after the primary heating. is there.

また、本発明における弾性層52を構成する多孔質体は、上述のように、球状の気泡が互いに部分的に重なり合って形成された複合気泡が前記断面中の一辺が200μmの正方形領域において占める面積割合が60%以上70%以下である。この面積割合は次のように求める。上記顕微鏡による画像データにおいて、一辺が200μmの正方形領域を切り出す。切り出した領域における、部分的に重なり合って形成された複合気泡以外の気泡に係る画像を目視で確認しながら消したのち、白黒2値化する。そして、この領域の全体面積に対する黒の部分の面積比(画像処理ソフトによって算出される)を算出して、面積割合とする。   Further, as described above, the porous body constituting the elastic layer 52 in the present invention has an area occupied by a composite bubble formed by overlapping spherical bubbles partially in a square region having a side of 200 μm in the cross section. The ratio is 60% or more and 70% or less. This area ratio is obtained as follows. In the image data obtained by the microscope, a square region having a side of 200 μm is cut out. In the cut-out area, the image related to the bubbles other than the composite bubbles formed so as to overlap each other is erased while visually confirming, and then binarized into black and white. Then, the area ratio (calculated by the image processing software) of the black portion with respect to the entire area of this region is calculated to obtain the area ratio.

また、空孔率の測定は、次式で算出した   Moreover, the measurement of the porosity was calculated by the following equation.

空孔率=(ソリッドゴムの比重−多孔質体の比重)
/(ソリッドゴムの比重)×100(%)
(ソリッドゴム:空孔を含まないシリコーンゴム、多孔質体:水発泡シリコーンゴム)
Porosity = (specific gravity of solid rubber-specific gravity of porous material)
/ (Specific gravity of solid rubber) x 100 (%)
(Solid rubber: Silicone rubber that does not contain pores, Porous material: Water-foamed silicone rubber)

比重測定は、比重計(A&D社製電子比重計 MD−200S)を用いて測定した。   The specific gravity was measured using a specific gravity meter (Electron specific gravity meter MD-200S manufactured by A & D).

また、連泡率は、メタノール浸漬重量増加率で測定した。この方法は特開2002−12696に記載されている方法である。すなわち、JIS 6249の圧縮永久歪測定に用いられる試験片(直径約29mm、厚さ約12.5mmの円柱形状)を作成する。これをメタノール500gを満たした容量約1Lの金属缶に浸漬し、蓋をして25℃の雰囲気中で放置する。浸漬前及び浸漬24時間後の重量から、下記の計算式で重量増加率を測定した。なお、比重が小さく、浮いてしまうサンプルについては、金属メッシュでメタノール上部を覆った。   Moreover, the open cell rate was measured by a methanol immersion weight increase rate. This method is described in JP-A-2002-12696. That is, a test piece (cylindrical shape having a diameter of about 29 mm and a thickness of about 12.5 mm) used for measurement of compression set of JIS 6249 is prepared. This is immersed in a metal can having a capacity of about 1 L filled with 500 g of methanol, covered and left in an atmosphere at 25 ° C. From the weight before immersion and 24 hours after immersion, the weight increase rate was measured by the following calculation formula. In addition, about the sample with small specific gravity and floating, the upper part of methanol was covered with the metal mesh.

以上より、本実施形態の加圧ローラ50によれば、定着ベルト41に押しつけられ、当該定着ベルト41との間に用紙Sが挿通される。加圧ローラ50は、芯金51と、芯金51の周囲に設けられた多孔質構造の弾性層52と、弾性層52の外周面に重ねて設けられた表面離型層53と、を有している。そして、弾性層52における用紙Sの通紙領域Wtの幅方向の両端部の空孔率が、その中央部の空孔率より大きくなっている。このようにしたことから。加圧ローラ50における用紙Sの通紙領域Wtの両端部の硬度が、その中央部の硬度より小さくなっている。そのため、加圧ローラ50における用紙Sの通紙領域Wtの両端部及び中央部の硬度差により、加圧ローラ50の外径を軸方向にわたって均一にした構成においても、用紙Sの中央部から両端部に向かう引張力が生じるので、シワの発生を抑制することができる。これにより、加圧ローラ50の軸方向の中央部と両端部との外径差を設けることなく用紙Sの変形を抑制できる。   As described above, according to the pressure roller 50 of this embodiment, the sheet S is pressed against the fixing belt 41, and the paper S is inserted between the fixing belt 41. The pressure roller 50 includes a metal core 51, a porous elastic layer 52 provided around the metal core 51, and a surface release layer 53 provided on the outer peripheral surface of the elastic layer 52. doing. The porosity of both end portions in the width direction of the sheet passing area Wt of the sheet S in the elastic layer 52 is larger than the porosity of the central portion. Because of this. The hardness of both end portions of the sheet passing area Wt of the paper S in the pressure roller 50 is smaller than the hardness of the central portion. For this reason, even in a configuration in which the outer diameter of the pressure roller 50 is made uniform in the axial direction due to the difference in hardness between both ends and the center of the sheet passing area Wt of the sheet S in the pressure roller 50, both ends from the center of the sheet S are provided. Since the tensile force toward a part arises, generation | occurrence | production of a wrinkle can be suppressed. Thereby, deformation of the sheet S can be suppressed without providing a difference in outer diameter between the central portion and both end portions of the pressure roller 50 in the axial direction.

また、加圧ローラ50は、弾性層52が、エマルション組成物を材料として構成されている。このようにしたことから、水発泡により形成された多孔質体によって弾性層52が構成されるので、化学発泡による多孔質体に比べて、トナーに対して均一な圧力負荷をかけることができ、画像ムラや耐久不足(硬度低下、破断など)を抑制できる。   In addition, in the pressure roller 50, the elastic layer 52 is made of an emulsion composition. Since the elastic layer 52 is constituted by the porous body formed by water foaming because of this, a uniform pressure load can be applied to the toner compared to the porous body by chemical foaming, It is possible to suppress image unevenness and insufficient durability (decrease in hardness, fracture, etc.).

また、加圧ローラ50は、弾性層52を切断したときに得られる断面に存在する気泡が0.1μm以上50μm以下の範囲の大きさであって、かつ、球状の気泡が互いに部分的に重なり合って形成された複合気泡が前記断面中の一辺が200μmの正方形領域において占める面積割合が60%以上70%以下である。このようにしたことから、加圧ローラ50を小径としても周方向に広いニップ幅を得ることができ、ウォーミングアップ時間の短縮化を可能としながら、耐久性に優れた加圧ローラ50となる。   Further, the pressure roller 50 has a size of bubbles in a range of 0.1 μm or more and 50 μm or less in a cross section obtained when the elastic layer 52 is cut, and spherical bubbles partially overlap each other. The ratio of the area occupied by the composite bubbles formed in the square region having a side of 200 μm in the cross section is 60% or more and 70% or less. Thus, even if the pressure roller 50 has a small diameter, a wide nip width can be obtained in the circumferential direction, and the pressure roller 50 having excellent durability can be obtained while shortening the warm-up time.

また、加圧ローラ50は、表面離型層53が、フッ素系樹脂を材料として構成されている。このようにしたことから、加圧ローラ50へのトナー固着を抑制し、紙離型性を向上させることができる。   Further, in the pressure roller 50, the surface release layer 53 is made of a fluorine resin. Since it did in this way, toner adhesion to the pressure roller 50 can be suppressed and paper releasability can be improved.

また、本実施形態の定着装置40は、用紙Sを加熱する定着ベルト41と、定着ベルト41に押しつけられ、当該定着ベルト41との間にトナー像Tが形成された用紙Sが挿通される上述した加圧ローラ50と、を備えている。このようにしたことから。加圧ローラ50における用紙Sの通紙領域Wtの両端部の硬度が、その中央部の硬度より小さくなっている。そのため、加圧ローラ50における用紙Sの通紙領域Wtの両端部及び中央部の硬度差により、加圧ローラ50の外径を軸方向にわたって均一にした構成においても、用紙Sの中央部から両端部に向かう引張力が生じるので、シワの発生を抑制することができる。これにより、加圧ローラ50の軸方向の中央部と両端部との外径差を設けることなく用紙Sの変形を抑制できる。   In the fixing device 40 of the present embodiment, the fixing belt 41 that heats the paper S and the paper S on which the toner image T is formed are inserted between the fixing belt 41 and the fixing belt 41. Pressure roller 50. Because of this. The hardness of both end portions of the sheet passing area Wt of the paper S in the pressure roller 50 is smaller than the hardness of the central portion. For this reason, even in a configuration in which the outer diameter of the pressure roller 50 is made uniform in the axial direction due to the difference in hardness between both ends and the center of the sheet passing area Wt of the sheet S in the pressure roller 50, both ends from the center of the sheet S are provided. Since the tensile force toward a part arises, generation | occurrence | production of a wrinkle can be suppressed. Thereby, deformation of the sheet S can be suppressed without providing a difference in outer diameter between the central portion and both end portions of the pressure roller 50 in the axial direction.

また、本実施形態の画像形成装置100は、用紙Sにトナー像Tを形成する画像形成部10Y、10M、10C、10Bkと、画像形成部10Y、10M、10C、10Bkによって用紙Sに形成されたトナー像Tを該用紙Sに定着させる定着装置40と、を少なくとも備えている。このようにしたことから、定着装置40の加圧ローラ50における用紙Sの通紙領域Wtの両端部の硬度が、その中央部の硬度より小さくなっている。そのため、加圧ローラ50における用紙Sの通紙領域Wtの両端部及び中央部の硬度差により、加圧ローラ50の外径を軸方向にわたって均一にした構成においても、用紙Sの中央部から両端部に向かう引張力が生じるので、シワの発生を抑制することができる。これにより、加圧ローラ50の軸方向の中央部と両端部との外径差を設けることなく用紙Sの変形を抑制できる。   The image forming apparatus 100 according to the present embodiment is formed on the paper S by the image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10Bk that form the toner image T on the paper S and the image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10Bk. And a fixing device 40 for fixing the toner image T to the paper S. As a result, the hardness of both end portions of the paper passing area Wt of the paper S in the pressure roller 50 of the fixing device 40 is smaller than the hardness of the central portion thereof. For this reason, even in a configuration in which the outer diameter of the pressure roller 50 is made uniform in the axial direction due to the difference in hardness between both ends and the center of the sheet passing area Wt of the sheet S in the pressure roller 50, both ends from the center of the sheet S are provided. Since the tensile force toward a part arises, generation | occurrence | production of a wrinkle can be suppressed. Thereby, deformation of the sheet S can be suppressed without providing a difference in outer diameter between the central portion and both end portions of the pressure roller 50 in the axial direction.

以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の加圧ローラ、定着装置及び画像形成装置は上記実施形態の構成に限定されるものではない。   Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiment, the pressure roller, the fixing device, and the image forming apparatus of the present invention are not limited to the configuration of the above embodiment.

例えば、上述した実施形態の加圧ローラ50では、弾性層52が、第1弾性層部分521と、第1弾性層部分521を軸方向に挟む2つの第2弾性層部分522と、を有する構成であったが、これに限定されるものではない。図6(a)に示すように、上述した加圧ローラ50において、弾性層52に代えて、3以上の空孔率の異なる弾性層部分を有する弾性層52Aを備えた加圧ローラ50Aとしてもよい。この加圧ローラ50Aは、1つの第1弾性層部分521と、それぞれ2つずつの第2弾性層部分522、第3弾性層部分523、第4弾性層部分524及び第5弾性層部分525と、を有している。そして、第1弾性層部分521が軸方向の中央部に配置され、両端部に向かって順に第2弾性層部分522、第3弾性層部分523、第4弾性層部分524及び第5弾性層部分525が並べて配置されている。そして、第1弾性層部分521の空孔率が最も小さく、第2弾性層部分522、第3弾性層部分523及び第4弾性層部分524の順で空孔率が徐々に大きくなり、第5弾性層部分525の空孔率が最も大きくなっている。そのため、加圧ローラ50Aは、軸方向の中央部から両端に向かうにしたがって、段階的に硬度が低くなるように構成されている。図6(b)に、加圧ローラ50Aの通紙領域Wtの幅方向の位置と空孔率及び硬度との関係を模式的に示す。   For example, in the pressure roller 50 of the above-described embodiment, the elastic layer 52 includes the first elastic layer portion 521 and the two second elastic layer portions 522 that sandwich the first elastic layer portion 521 in the axial direction. However, it is not limited to this. As shown in FIG. 6A, in the pressure roller 50 described above, instead of the elastic layer 52, a pressure roller 50A provided with an elastic layer 52A having elastic layer portions having three or more different porosities may be used. Good. The pressure roller 50A includes one first elastic layer portion 521, two second elastic layer portions 522, a third elastic layer portion 523, a fourth elastic layer portion 524, and a fifth elastic layer portion 525. ,have. And the 1st elastic layer part 521 is arrange | positioned in the center part of the axial direction, and the 2nd elastic layer part 522, the 3rd elastic layer part 523, the 4th elastic layer part 524, and the 5th elastic layer part in order toward both ends. 525 are arranged side by side. The porosity of the first elastic layer portion 521 is the smallest, and the porosity gradually increases in the order of the second elastic layer portion 522, the third elastic layer portion 523, and the fourth elastic layer portion 524, The porosity of the elastic layer portion 525 is the largest. Therefore, the pressure roller 50A is configured such that the hardness gradually decreases from the central portion in the axial direction toward both ends. FIG. 6B schematically shows the relationship between the position in the width direction of the sheet passing area Wt of the pressure roller 50A, the porosity, and the hardness.

また、図7(a)に示すように、上述した加圧ローラ50において、弾性層52に代えて、単一の構成体からなり軸方向の中央部から両端部にかけて空孔率が次第に大きくなるように構成された弾性層52Bを備えた加圧ローラ50Bとしてもよい。ここで、単一の構成体とは、別個に作製された複数の多孔質体をつなぎ合わせたものでなく、1つの多孔質体として作製されたものを意味する。このような構成により、加圧ローラ50Bは、軸方向の中央部から両端に向かうにしたがって、連続的に硬度が低くなるように構成されている。図7(b)に、加圧ローラ50Bの通紙領域Wtの幅方向の位置と空孔率及び硬度との関係を模式的に示す。   Further, as shown in FIG. 7 (a), in the pressure roller 50 described above, instead of the elastic layer 52, a single component is formed, and the porosity gradually increases from the axial center to both ends. The pressure roller 50B including the elastic layer 52B configured as described above may be used. Here, the single component means not one obtained by connecting a plurality of separately produced porous bodies but one produced as a single porous body. With such a configuration, the pressure roller 50B is configured such that the hardness continuously decreases from the central portion in the axial direction toward both ends. FIG. 7B schematically shows the relationship between the position in the width direction of the paper passing area Wt of the pressure roller 50B, the porosity, and the hardness.

これら加圧ローラ50A、50Bのように、弾性層の空孔率が、軸方向の中央部から両端部にかけて次第に大きくなっている構成とすることで、用紙Sに対して、その幅方向により均等に引張力を加えることができる。そのため、用紙Sの変形をより抑制することができる。   Like these pressure rollers 50A and 50B, by adopting a configuration in which the porosity of the elastic layer is gradually increased from the central portion in the axial direction to both end portions, the paper S is more uniform in the width direction. A tensile force can be applied. Therefore, deformation of the paper S can be further suppressed.

また、加圧ローラ50Bのように、弾性層が、単一の構成体で構成されていることで、各弾性層部分を構成する空孔率の異なる複数の多孔質体を別々に作製して、複数の多孔質体のそれぞれを芯金に固定することが不要となる。つまり、1つの多孔質体を作製してそれを芯金に固定する作業のみとなるので、製造工数を削減でき、製造コストを抑制することができる。   In addition, as the pressure roller 50B, the elastic layer is composed of a single component, so that a plurality of porous bodies having different porosity constituting each elastic layer portion can be separately manufactured. It becomes unnecessary to fix each of the plurality of porous bodies to the cored bar. That is, since only one work of producing a single porous body and fixing it to the core is required, the number of manufacturing steps can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の加圧ローラ、定着装置及び画像形成装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。   In addition, embodiment mentioned above only showed the typical form of this invention, and this invention is not limited to embodiment. That is, those skilled in the art can implement various modifications in accordance with conventionally known knowledge without departing from the scope of the present invention. Of course, such deformations are included in the scope of the present invention as long as the configurations of the pressure roller, the fixing device, and the image forming apparatus of the present invention are provided.

(検証)
本発明者らは、以下に示す本発明に係る加圧ローラの実施例1、2及び比較例1、2をそれぞれ作製して、それぞれについて検証を行った。
(Verification)
The inventors produced Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 of the pressure roller according to the present invention described below, and verified each of them.

(実施例1)
上述した実施形態の加圧ローラ50において、(1)芯金51として径φ24mm、肉厚2mmのSTKM材(機械構造用炭素鋼鋼管材)を用いた。(2)弾性層52を構成する第1弾性層部分521及び2つの第2弾性層部分522として、それぞれ同一材料を用い空孔率の互いに異ならせた厚みが3mm均一の2種類の発泡シリコーンゴムを用いた。第1弾性層部分521は、軸方向長さを198mmとし、軸方向全体にわたり空孔率を45%、硬度を50°(アスカーC)とした。第2弾性層部分522は、軸方向長さを76mmとし、軸方向全体にわたり空孔率を51%、硬度を47°(アスカーC)とした。これにより、弾性層52は軸方向長さを350mmとした。(3)表面離型層53として厚みが30μm均一のPFAチューブを用い、弾性層52の外周面に被覆して幅方向長さが330mmとなる通紙領域Wtを形成した。通紙領域Wtにおける幅方向の中心位置から両端に向けて30%までの部分は第1弾性層部分521に重なり、さらに両端までの残りの各20%の部分は第2弾性層部分522に重なる。(4)グリップ層54として硬度60°(アスカーC)となるシリコーンゴムを用い、弾性層52の両端の外周面に、表面離型層53を挟むように厚み50μm均一、幅10mmの層を形成した。このような構成の加圧ローラを作製した。実施例1の加圧ローラは、通紙領域Wtの外径が幅方向(軸方向)の全体にわたって均一に形成されている。
Example 1
In the pressure roller 50 of the embodiment described above, (1) a STKM material (carbon steel pipe for machine structure) having a diameter of 24 mm and a thickness of 2 mm was used as the core metal 51. (2) As the first elastic layer portion 521 and the two second elastic layer portions 522 constituting the elastic layer 52, two kinds of foamed silicone rubbers having the same thickness and having different porosity of 3 mm using the same material, respectively. Was used. The first elastic layer portion 521 had an axial length of 198 mm, a porosity of 45% and a hardness of 50 ° (Asker C) over the entire axial direction. The second elastic layer portion 522 had an axial length of 76 mm, a porosity of 51% over the entire axial direction, and a hardness of 47 ° (Asker C). Accordingly, the elastic layer 52 has an axial length of 350 mm. (3) A PFA tube having a uniform thickness of 30 μm was used as the surface release layer 53, and the paper passing region Wt having a width direction length of 330 mm was formed by covering the outer peripheral surface of the elastic layer 52. From the center position in the width direction in the sheet passing area Wt to 30% toward both ends overlaps the first elastic layer portion 521, and the remaining 20% portions to both ends overlap the second elastic layer portion 522. . (4) Silicone rubber having a hardness of 60 ° (Asker C) is used as the grip layer 54, and a layer having a uniform thickness of 50 μm and a width of 10 mm is formed on the outer peripheral surfaces of both ends of the elastic layer 52 so as to sandwich the surface release layer 53. did. A pressure roller having such a configuration was produced. In the pressure roller according to the first embodiment, the outer diameter of the sheet passing area Wt is formed uniformly over the entire width direction (axial direction).

(実施例2)
実施例1において、第2弾性層部分522の軸方向全体にわたり空孔率を55%、硬度を45°(アスカーC)とした以外は実施例1と同一の構成とした加圧ローラを作製した。
(Example 2)
In Example 1, a pressure roller having the same configuration as that of Example 1 except that the porosity was 55% and the hardness was 45 ° (Asker C) over the entire axial direction of the second elastic layer portion 522 was produced. .

(比較例1)
実施例1において、第2弾性層部分522を設けずに第1弾性層部分521のみ設けて弾性層52を構成し、第1弾性層部分521について、軸方向長さを350mmとし、軸方向全体にわたり空孔率を45%、硬度50°(アスカーC)とした。そして、これら以外は実施例1と同一の構成とした加圧ローラを作製した。
(Comparative Example 1)
In the first embodiment, only the first elastic layer portion 521 is provided without providing the second elastic layer portion 522, and the elastic layer 52 is configured. The first elastic layer portion 521 has an axial length of 350 mm, and the entire axial direction. The porosity was 45% and the hardness was 50 ° (Asker C). Except for these, a pressure roller having the same configuration as in Example 1 was produced.

(比較例2)
実施例1において、第2弾性層部分522を設けずに第1弾性層部分521のみ設けて弾性層52を構成し、第1弾性層部分521について、軸方向長さを350mmとし、軸方向全体にわたり空孔率を45%、硬度50°(アスカーC)とした(ここまでは比較例1と同じ)。さらに、第1弾性層部分521のローラ形状の削りだしにおいて外径を調整することにより、通紙領域Wtの幅方向の中央から両端に向かうにしたがって次第に外径を大きくして、通紙領域Wtの中央と両端との外径差(つづみ量ともいう)を0.17mmとした。そして、これら構成以外は実施例1と同一の構成とした加圧ローラを作製した。
(Comparative Example 2)
In the first embodiment, only the first elastic layer portion 521 is provided without providing the second elastic layer portion 522, and the elastic layer 52 is configured. The first elastic layer portion 521 has an axial length of 350 mm, and the entire axial direction. The porosity was 45% and the hardness was 50 ° (Asker C) (up to this point, the same as in Comparative Example 1). Further, by adjusting the outer diameter in the roller-shaped cutting of the first elastic layer portion 521, the outer diameter gradually increases from the center in the width direction of the sheet passing area Wt toward both ends, and the sheet passing area Wt. The outer diameter difference (also referred to as the amount of stitching) between the center and both ends was 0.17 mm. Except for these configurations, a pressure roller having the same configuration as that of Example 1 was manufactured.

(紙シワ試験)
上記実施例1、2及び比較例1、2の加圧ローラを組み込んだ上記定着装置40を備えた上記画像形成装置100を用いて、複数枚の用紙Sに所定の試験画像を形成及び定着させた。そして、これら用紙Sにおけるシワの発生を目視により確認して、以下の基準に基づき判定した。
○・・・画像形成された10枚の用紙の全てにシワの発生が確認されない。
×・・・画像形成された10枚の用紙のいずれかにシワの発生が確認された。
(Paper wrinkle test)
A predetermined test image is formed and fixed on a plurality of sheets S by using the image forming apparatus 100 including the fixing device 40 in which the pressure rollers of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 are incorporated. It was. Then, the occurrence of wrinkles in the paper S was confirmed by visual observation, and a determination was made based on the following criteria.
... Wrinkles are not confirmed on all 10 sheets of images formed.
X: Wrinkles were confirmed on any of the 10 sheets on which images were formed.

(引張力試験)
上記実施例1、2及び比較例1、2の加圧ローラを組み込んだ上記定着装置40を備えた上記画像形成装置100を用いて、予め後端において搬送方向に長さ200mmの切れ目をいれた複数枚の用紙Sに所定の試験画像を形成及び定着させた。そして、これら用紙Sにおける切れ目の広がり量を測定し、以下の基準に基づき判定した。図8(a)に画像形成前の用紙の後端を模式的に示し、(b)に画像形成後の用紙の後端を模式的に示す。
◎・・・画像形成された10枚の用紙において切れ目の広がりの平均値が1.0mm以上でかつ2.0mm未満。
○・・・画像形成された10枚の用紙において切れ目の広がりの平均値が0mm以上でかつ1.0mm未満。
×・・・画像形成された10枚の用紙において切れ目の広がりの平均値が0mm未満、又は、切れ目の広がりの平均値が2.0mm以上。
(Tensile strength test)
Using the image forming apparatus 100 provided with the fixing device 40 in which the pressure rollers of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were incorporated, a 200 mm long cut was made in the conveyance direction at the rear end in advance. A predetermined test image was formed and fixed on a plurality of sheets S. Then, the spread amount of the cuts in the paper S was measured and judged based on the following criteria. FIG. 8A schematically shows the trailing edge of the paper before image formation, and FIG. 8B schematically shows the trailing edge of the paper after image formation.
A: The average value of the spread of cuts is 10 mm or more and less than 2.0 mm in 10 sheets on which images are formed.
A: The average value of the spread of the cuts is 10 mm or more and less than 1.0 mm in 10 sheets on which images are formed.
X: The average value of the spread of the cuts is less than 0 mm or the average value of the spread of the cuts is 2.0 mm or more in 10 sheets of the image formed.

(成形容易性判定)
上記実施例1、2及び比較例1、2について、成形の容易性を、以下の判定基準に基づき判定した。
○・・・弾性層の外径が軸方向に均一であり、成形が容易である。
×・・・弾性層の外径が軸方向に変化しており、成形が容易でない。
(Easy molding)
For Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, the ease of molding was determined based on the following criteria.
A: The outer diameter of the elastic layer is uniform in the axial direction, and molding is easy.
X: The outer diameter of the elastic layer changes in the axial direction, and molding is not easy.

(総合判定)
総合判定について、以下の基準に基づき判定した。
◎・・・紙シワ試験、引張力試験及び成形容易性判定の結果が○以上で、◎を1つ以上含む。
○・・・紙シワ試験、引張力試験及び成形容易性判定の結果が全て○である。
×・・・紙シワ試験、引張力試験及び成形容易性判定の結果に1つ以上の×を含む。
(Comprehensive judgment)
The overall judgment was judged based on the following criteria.
◎ ・ ・ ・ Results of paper wrinkle test, tensile force test and moldability determination are ◯ or more, including one or more ◎.
◯: The results of the paper wrinkle test, tensile force test, and moldability determination are all ◯.
X: One or more xs are included in the results of the paper wrinkle test, the tensile force test, and the moldability determination.

実施例1、2及び比較例1、2の構成及び判定結果を表1に示す。   Table 1 shows the configurations and determination results of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2.

Figure 2014174535
Figure 2014174535

(考察)
表1に示された判定結果から明らかなように、紙シワ試験において、比較例1のみ用紙Sにシワが確認され、実施例1、2及び比較例2については、用紙Sにシワが確認されず良好な結果となった。この結果は、実施例1、2において、通紙領域Wtの幅方向の中央及び両端の外径差を設ける代わりに、弾性層の空孔率を変えることにより通紙領域Wtの幅方向の両端部の硬度を中央部の硬度より小さくしたことによるものである。このようにすることで、実施例1、2では、加圧ローラによって用紙Sに圧力を加えた際に、通紙領域の中央から両端にかけて食込み量が増加する。これにより、用紙Sを通紙した場合に、上記外径差を設けた形状と同様に中央から端部にむかって用紙Sに引張力が発生する。そのため、紙シワが発生しなかったものと考えられる。
(Discussion)
As is clear from the determination results shown in Table 1, in the paper wrinkle test, wrinkles were confirmed on the paper S only in Comparative Example 1, and wrinkles were confirmed on the paper S in Examples 1, 2 and Comparative Example 2. Good results. As a result, in the first and second embodiments, instead of providing the outer diameter difference between the center and both ends in the width direction of the sheet passing area Wt, the both ends in the width direction of the sheet passing area Wt are changed by changing the porosity of the elastic layer. This is because the hardness of the part is smaller than the hardness of the central part. By doing in this way, in Examples 1 and 2, when pressure is applied to the paper S by the pressure roller, the amount of biting increases from the center of the paper passing area to both ends. As a result, when the sheet S is passed, a tensile force is generated on the sheet S from the center to the end, similarly to the shape having the outer diameter difference. For this reason, it is considered that paper wrinkles did not occur.

また、紙シワに対する余裕度を見るための引張力試験については、紙に所定量の切込みを入れ、ユニット通過した際の切込みの開き量を測定することで引張力の測定に代えた。この引張力試験においても、紙シワ試験と同様に、比較例1のみ不良となり、実施例1、2及び比較例2については良好な結果となった。実施例1、2の結果から、硬度差を大きくしたほうが紙の切れ目の開き量が大きくなり、紙シワに対する余裕度が上がっていることが確認できる。これは、通紙領域Wtの中央部と両端部との硬度差を大きくすることで、用紙Sが幅方向の中央から端部に引張られる力が大きくなるためであると考えられる。   In addition, the tensile force test for checking the margin for paper wrinkles was replaced with the measurement of tensile force by making a predetermined amount of cut into the paper and measuring the opening of the cut when passing through the unit. Also in this tensile force test, as in the paper wrinkle test, only Comparative Example 1 was defective, and Good results were obtained for Examples 1 and 2 and Comparative Example 2. From the results of Examples 1 and 2, it can be confirmed that the larger the difference in hardness is, the larger the opening amount of the paper breaks is, and the margin for paper wrinkles is increased. This is presumably because the force with which the sheet S is pulled from the center in the width direction to the end increases by increasing the hardness difference between the center and both ends of the sheet passing area Wt.

また、実施例1、2では、通紙領域Wtにおいて外径が均一であり、比較例2のように上記外径差を設けた形状としなくても、紙シワの発生を抑制できかつ紙シワに対する余裕度もある。そのため、実施例1、2は、比較例2に比べて、ローラ形状の制御が容易、即ち、成形が容易である。したがって、生産性の面からも実施例1、2の方が比較例2より優位であることがいえる。   Further, in Examples 1 and 2, the outer diameter is uniform in the paper passing area Wt, and even if the shape is not provided with the outer diameter difference as in Comparative Example 2, the occurrence of paper wrinkles can be suppressed and the paper wrinkles can be suppressed. There is also a margin for. Therefore, in Examples 1 and 2, compared to Comparative Example 2, the control of the roller shape is easier, that is, the molding is easier. Therefore, it can be said that Examples 1 and 2 are superior to Comparative Example 2 in terms of productivity.

表1に示すように、いずれの実施例でも比較例に対し、紙シワの抑制及び引張力が同等以上となり、また、生産性についてはツヅミ形状を維持する必要がないため優位となる。よって、上述した検証結果からも、本発明の加圧ローラを用いることの効果を確認できた。   As shown in Table 1, in any of the examples, the paper wrinkle suppression and the tensile force are equal to or greater than those of the comparative example, and the productivity is superior because it is not necessary to maintain the nail shape. Therefore, the effect of using the pressure roller of the present invention was also confirmed from the verification results described above.

10Y、10M、10C、10Bk 画像形成部
20 搬送ベルト
30 給紙機構
40 定着装置(定着部の一例)
41 定着ベルト(回転体及び加熱回転体の一例)
50、50A、50B 加圧ローラ
51 芯金
52、52A、52B 弾性層
521 第1弾性層部分
522 第2弾性層部分
53 表面離型層
54 グリップ層
100 画像形成装置
S 用紙(シート材及びシート状の記録媒体の一例)
T トナー像
Wt 通紙領域(挿通領域の一例)
10Y, 10M, 10C, 10Bk Image forming unit 20 Conveying belt 30 Paper feeding mechanism 40 Fixing device (an example of a fixing unit)
41 Fixing belt (an example of a rotating body and a heating rotating body)
50, 50A, 50B Pressure roller 51 Core metal 52, 52A, 52B Elastic layer 521 First elastic layer portion 522 Second elastic layer portion 53 Surface release layer 54 Grip layer 100 Image forming apparatus S Paper (sheet material and sheet-like) Example of recording media)
T toner image Wt Paper passing area (an example of an insertion area)

特開2005−195856号公報JP 2005-195856 A

Claims (8)

回転体に押しつけられ、当該回転体との間にシート材が挿通される加圧ローラであって、
芯金と、前記芯金の周囲に設けられた多孔質構造の弾性層と、前記弾性層の外周面に重ねて設けられた表面離型層と、を有し、
前記弾性層における前記シート材の挿通領域の幅方向の両端部の空孔率が、その中央部の空孔率より大きいことを特徴とする加圧ローラ。
A pressure roller that is pressed against a rotating body and a sheet material is inserted between the rotating body,
A cored bar, an elastic layer having a porous structure provided around the cored bar, and a surface release layer provided on the outer peripheral surface of the elastic layer,
The pressure roller, wherein a porosity of both end portions in the width direction of the insertion region of the sheet material in the elastic layer is larger than a porosity of a central portion thereof.
前記弾性層の空孔率が、前記中央部から前記両端部にかけて次第に大きくなっていることを特徴とする請求項1に記載の加圧ローラ。   2. The pressure roller according to claim 1, wherein a porosity of the elastic layer is gradually increased from the central portion to the both end portions. 前記弾性層が、エマルション組成物を材料として構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の加圧ローラ。   The pressure roller according to claim 1 or 2, wherein the elastic layer is made of an emulsion composition. 前記弾性層が、単一の構成体であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の加圧ローラ。   The pressure roller according to claim 1, wherein the elastic layer is a single component. 前記弾性層を切断したときに得られる断面に存在する気泡が0.1μm以上50μm以下の範囲の大きさであって、かつ、球状の気泡が互いに部分的に重なり合って形成された複合気泡が前記断面中の一辺が200μmの正方形領域において占める面積割合が60%以上70%以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の加圧ローラ。   The bubbles present in the cross section obtained when the elastic layer is cut have a size in the range of 0.1 μm or more and 50 μm or less, and the composite bubbles formed by partially overlapping the spherical bubbles are 5. The pressure roller according to claim 1, wherein an area ratio of one side in the cross section in a square region of 200 μm is 60% or more and 70% or less. 前記表面離型層が、フッ素系樹脂を材料として構成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の加圧ローラ。   The pressure roller according to claim 1, wherein the surface release layer is made of a fluororesin. シート状の記録媒体を加熱する加熱回転体と、前記加熱回転体に押しつけられ、当該加熱回転体との間にトナー像が形成された前記記録媒体が挿通される加圧回転体と、を備えた定着装置において、
前記加圧回転体が、請求項1〜6のいずれか一項に記載された加圧ローラであることを特徴とする定着装置。
A heating rotator that heats the sheet-like recording medium, and a pressure rotator that is pressed against the heating rotator and into which the recording medium on which a toner image is formed is inserted. In the fixing device
The fixing device according to claim 1, wherein the pressure rotating body is the pressure roller according to claim 1.
シート状の記録媒体にトナー像を形成する画像形成部と、前記画像形成部によって前記記録媒体に形成されたトナー像を該記録媒体に定着させる定着部と、を少なくとも備えた画像形成装置において、
前記定着部が、請求項7に記載された定着装置であることを特徴とする画像形成装置。
An image forming apparatus comprising at least an image forming unit that forms a toner image on a sheet-like recording medium, and a fixing unit that fixes the toner image formed on the recording medium by the image forming unit to the recording medium.
The image forming apparatus, wherein the fixing unit is the fixing device according to claim 7.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017044847A (en) * 2015-08-26 2017-03-02 株式会社リコー Roller for fixing device, fixing device, and image forming apparatus
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