JP2022006863A - Fuser - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式を利用した画像形成装置の定着器に関する。 The present invention relates to a fuser of an image forming apparatus using an electrophotographic method.
電子写真方式を利用した画像形成装置(例えば、複写機、プリンター)の定着器は、シート上のトナーをシートに対して加圧して定着させる。あるタイプの定着器は一対のロール(定着ロールと加圧ロール)を有しており、ロール間のニップをシートが通過する間に、トナーがシートに定着させられる。定着ロールは、シート上のトナーを加圧するだけでなく、加熱することによりトナーを溶融し、加圧ロールは、シート上のトナーを加圧する。 The fixing device of an image forming apparatus (for example, a copying machine, a printer) using an electrophotographic method presses and fixes the toner on the sheet against the sheet. One type of fuser has a pair of rolls (fixing roll and pressure roll) in which the toner is fixed to the sheet while the sheet passes through the nip between the rolls. The fixing roll not only pressurizes the toner on the sheet, but also melts the toner by heating, and the pressurizing roll pressurizes the toner on the sheet.
他のタイプの定着器は、定着ロールの代わりに、あるいは定着ロールに加えて、定着ベルトを有する。定着ベルトと加圧ロールの間のニップをシートが通過する間に、トナーがシートに定着させられる。このタイプでは、定着ベルトは、定着ロールまたは定着パッドによって加圧ロールに向けて押圧され、トナーを加熱することにより溶融する。定着ベルトは、加熱装置によって再加熱され、高い温度を有する。 Other types of fusers have a fixing belt in place of or in addition to the fixing roll. Toner is anchored to the sheet while the sheet passes through the nip between the anchoring belt and the pressure roll. In this type, the fixing belt is pressed against the pressure roll by a fixing roll or fixing pad and melts by heating the toner. The fixing belt is reheated by a heating device and has a high temperature.
特許文献1は、定着器で使用されるロールの弾性層の材料に、化学発泡させたシリコーンゴムを使用することを開示している。これにより、弾性層の硬度を低下させてニップ幅を広く確保でき、さらに発泡させたシリコーンゴムは低熱容量であるので、ロールまたは定着ベルトの熱を奪いにくく、熱効率を高める効果が得られる。
画像形成装置で印刷された画像のムラを低減し、印刷品質を向上させるためには、ロールとロールの間のニップ、またはロールとベルトの間のニップにおいて、シートの面全体に均等に、かつ十分高く圧力が与えられることが好ましい。定着器で使用されるロールの弾性層を発泡材料から形成する場合には、弾性層にセル(気泡)が存在していても、高い印刷品質が得られることが望ましい。 In order to reduce unevenness of the image printed by the image forming apparatus and improve the print quality, the nip between the rolls or the nip between the rolls and the belt is evenly applied to the entire surface of the sheet. It is preferable that the pressure is sufficiently high. When the elastic layer of the roll used in the fuser is formed from a foam material, it is desirable that high print quality can be obtained even if cells (air bubbles) are present in the elastic layer.
そこで、本発明は、ロールの弾性層が発泡材料から形成され、高い印刷品質が得られる定着器を提供する。 Therefore, the present invention provides a fuser in which the elastic layer of the roll is formed from the foamed material and high print quality can be obtained.
本発明のある態様に係る定着器は、回転するロールと、前記ロールに押し付けられながら移動する物体を有する。前記ロールは、芯材と、前記芯材の外周を被覆する弾性層とを有する。前記弾性層は、シリコーンゴムのスポンジ製である。前記ロールと前記物体の間のニップを通過したシートの面積に対する、実際にシートが前記ロールの外周面に接触した面積の割合が、21.5%以上、25.7%以下である。 A fuser according to an aspect of the present invention has a rotating roll and an object that moves while being pressed against the roll. The roll has a core material and an elastic layer that covers the outer periphery of the core material. The elastic layer is made of a silicone rubber sponge. The ratio of the area where the sheet actually contacts the outer peripheral surface of the roll to the area of the sheet that has passed through the nip between the roll and the object is 21.5% or more and 25.7% or less.
この態様においては、高い印刷品質が得られる。 In this aspect, high print quality can be obtained.
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施の形態を説明する。図面の縮尺は必ずしも正確ではなく、一部の特徴は誇張または省略されることもある。 Hereinafter, various embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Drawing scales are not always accurate and some features may be exaggerated or omitted.
電子写真方式を利用した画像形成装置は、搬送される記録媒体である紙のシート上にトナーからなる画像(トナー像)を形成する。画像形成装置の詳細は図示しないが、画像形成装置は、感光体ドラムと、感光体ドラムの周囲に配置された帯電器、露光器、現像器、転写器、および定着器を有する。画像形成装置では、トナーを帯電されることにより、シートにトナーが付着しており、このシートが定着器に搬送される。 An image forming apparatus using an electrophotographic method forms an image (toner image) made of toner on a sheet of paper which is a recording medium to be conveyed. Although details of the image forming apparatus are not shown, the image forming apparatus includes a photoconductor drum and a charger, an exposure device, a developer, a transfer device, and a fuser arranged around the photoconductor drum. In the image forming apparatus, the toner is charged, so that the toner adheres to the sheet, and the sheet is conveyed to the fixing device.
図1に示すように、定着器の一例は、移動可能な定着ベルト1と回転可能な加圧ロール2を有する。定着ベルト1と加圧ロール2の間のニップをシートSが通過する間に、トナーTがシートSに定着させられる。定着ベルト1と加圧ロール2は、シートS上のトナーTを加圧する。定着ベルト1は、トナーTを加熱することにより溶融する。
As shown in FIG. 1, an example of a fuser has a
加圧ロール2は、芯材3と、芯材3の外周を被覆する弾性層4と、弾性層4の外周を被覆する離型層5を有する。
The
芯材3は、硬質の丸棒である。芯材3の材料は、限定されないが、例えば鉄、アルミニウム等の金属または樹脂材料であってよい。芯材3は、中空であっても、中実であってもよい。図は中空の芯材3を示す。
The
弾性層4は、芯材3の外周面に全周にわたって固着された円筒であり、スポンジから形成されている。
The
離型層5は、弾性層4の外周面に全周にわたって固着された薄い層であり、シートSに定着したトナーTから加圧ロール2が離れやすくする。図1は、シートSの1つの面にトナー像が形成される様子を示すが、シートSの1つの面にトナーTが定着された後に、シートSの他の面にトナーTが定着されることがあることに留意されたい。この場合、トナーTはニップにおいて加圧ロール2に接触させられる。
The
離型層5は、トナーTから離れやすい合成樹脂材料から形成されている。離型層5の材料は、好ましくは、フッ素樹脂である。このようなフッ素樹脂は、例えば、パーフルオロアルコキシフッ素樹脂(PFA)、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・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、またはテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)である。
The
定着ベルト1は、この例では円筒である。定着ベルト1の内部には、樹脂製の定着パッド6が配置されている。定着パッド6は、定着ベルト1を加圧ロール2に押し付けて、定着ベルト1と加圧ロール2の間のニップの幅を適切に維持する。ニップにおいて、定着ベルト1と加圧ロール2は、相互の押し付けにより、わずかに変形させられている。
The
定着ベルト1の近傍には、加熱装置7が配置されている。加熱装置7は、ニップで加圧ロール2に熱を奪われて冷却された定着ベルト1を再加熱する。図1の例では、加熱装置7は、公知の電磁誘導加熱装置7Aと磁場吸収部材7Bを有し、電磁誘導加熱装置7Aは定着ベルト1の外側に配置され、磁場吸収部材7Bは定着ベルト1の内側に配置されている。
A
但し、加熱装置のタイプは図1の例示に限定されない。図2に示すように、加熱装置として定着ベルト1の内部に配置されたハロゲンヒーター8などの発熱源が使用されてもよい。
However, the type of the heating device is not limited to the example of FIG. As shown in FIG. 2, a heat generating source such as a
図1および図2の定着器の例では、定着パッド6が使用されているが、図3に示すように、定着パッド6の代わりに定着ベルト1の内部に回転可能な定着ロール8が配置されてもよい。定着ロール8は、加圧ロール2と同様に、芯材3と、芯材3の外周を被覆する弾性層4を有する。このタイプの定着器では、定着ロール8に離型層5は不要である。
In the example of the fixing device of FIGS. 1 and 2, the
図4は、他の定着器の例を示す。この定着器は、定着ベルト1の内部に、加熱ロール9,10と、回転しない定着パッド6を有する。定着ベルト1は、加熱ロール9,10と定着パッド6の周囲に巻かれて、移動する。定着パッド6と加圧ロール2は、シートS上のトナーTを加圧する。定着ベルト1は、トナーTを加熱することにより溶融する。加熱ロール9,10の各々は、図示しない加熱装置(例えばハロゲンヒーター)を内蔵し、ニップで加圧ロール2に熱を奪われて冷却された定着ベルト1を再加熱する。
FIG. 4 shows an example of another fuser. This fuser has heating rolls 9 and 10 and a
図5は、他の定着器の例を示す。この定着器は、定着ロール11と加圧ロール2を有する。この定着ロール11は、加圧ロール2と同様に、芯材3と、芯材3の外周を被覆する弾性層4と、弾性層4の外周を被覆する離型層5を有する。定着ロール11と加圧ロール2は、シートS上のトナーTを加圧する。定着ロール11は、図示しない加熱装置(例えばハロゲンヒーター)を内蔵し、トナーTを加熱することにより溶融する。
FIG. 5 shows an example of another fuser. This fuser has a fixing roll 11 and a
実施形態に係るロールは、上記の加圧ロール2、定着ロール8および定着ロール11として使用することができる。したがって、実施形態に係るロールは、少なくとも芯材3と弾性層4を有する。実施形態に係るロールは、さらに離型層5を有してもよい。
The roll according to the embodiment can be used as the
一方、実施形態に係るロールに押し付けられながら移動する物体は、例えば、定着ベルト1である。図3の場合、加圧ロール2と定着ロール8のいずれもロールであり、ロールに押し付けられながら移動する物体でもある。図5の場合、加圧ロール2と定着ロール11のいずれもロールであり、ロールに押し付けられながら移動する物体でもある。
On the other hand, the object that moves while being pressed against the roll according to the embodiment is, for example, the fixing
弾性層4は、シリコーンゴムを主原料とするスポンジすなわち発泡体から形成されている。したがって、弾性層4は、多数のセル(気泡)を有し、低い硬度を有するのでニップ幅を広く確保できる。さらに発泡させたシリコーンゴムは低熱容量であるので、ロールおよび/または定着ベルトの熱を奪いにくく、熱効率を高める効果が得られる。
The
図6は、弾性層4の概略断面図である。弾性層4は、様々な大きさの球状のセル18を有する。図6において最も太い実線は、弾性層4の切断面でのセル18の輪郭を示し、それより細い実線は、切断面に近い平面でのセル18の輪郭を示し、最も細い実線は、切断面からより遠い平面でのセル18の輪郭を示す。太い点線は、切断面からさらに遠い平面でのセル18の輪郭を示し、細い点線は、切断面からさらに遠い平面でのセル18の輪郭を示す。各セル18は、球に近い形状を有する。しかし、多くのセル18の形状は正確には真球ではなく、ほぼ長球である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the
図7に示すように、各セル18は、長径aと短径bを有する。多くのセル18に関しては、長径aは、弾性層4の厚さ方向(ロールの径方向)に沿って配向する。すなわち、弾性層4の厚さ方向に沿ったセル18の長さ(長径a)は、ロールの軸線方向に沿った長さ(短径b)とロールの周方向に沿った長さ(短径b)より大きい。これは、弾性層4の製造での加熱する工程において、ロールの径方向に温度差があることが一因であると推察される。
As shown in FIG. 7, each
図1~図5から明らかなように、ロールには、ロールに接触する部品(定着ベルト1、定着ロール11または加圧ロール2)から剪断力が与えられる。また、ロールは、ロールに接触する部品に押し付けられるので、圧縮力を受ける。弾性層4内のセル18が長球形状であると、真球形状に比べて、応力集中のために破泡(気泡が損傷すること)が発生しやすく、弾性層4の耐久性に悪影響を与えるおそれがある。したがって、弾性層4内のすべてのセル18は、理想的には、真球形状を有することが好ましい。換言すれば、短径bに対する長径aの比であるアスペクト比(a/b)は1.0に近いことが好ましい。
As is clear from FIGS. 1 to 5, the roll is subjected to a shearing force from a component (fixing
実施形態に係るロールを製造する好ましい方法は、以下の通りである。 The preferred method for producing the roll according to the embodiment is as follows.
まず、芯材3を準備する。芯材3の外周面にはプライマー(接着剤)を被覆しておく。
First, the
他方、弾性層4の主原料として、シリコーンゴムを準備する。主原料として使用されるシリコーンゴムは、ミラブル型シリコーンゴムである。
On the other hand, silicone rubber is prepared as the main raw material of the
次に、主原料のシリコーンゴムに架橋剤と化学発泡剤を混合して弾性材料を得る。必要に応じて、架橋助剤、触媒および/または着色剤を弾性材料に添加してもよい。 Next, a cross-linking agent and a chemical foaming agent are mixed with the main raw material silicone rubber to obtain an elastic material. If desired, cross-linking aids, catalysts and / or colorants may be added to the elastic material.
架橋剤および架橋助剤は、シリコーンゴムを架橋する架橋剤および架橋助剤から選択することができる。 The cross-linking agent and the cross-linking aid can be selected from the cross-linking agent and the cross-linking aid that cross-link the silicone rubber.
化学発泡剤は、シリコーンゴムからスポンジを製造するために使用される化学発泡剤から選択することができる。例えば、化学発泡剤として、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-メチルカルボキシレート)を使用することができる。化学発泡剤の配合量は、限定されないが、例えば未架橋のシリコーンゴム100重量部に対して、2~12重量部の化学発泡剤を配合することができる。 The chemical foaming agent can be selected from the chemical foaming agents used to make sponges from silicone rubber. For example, 1,1'-azobis (cyclohexane-1-methylcarboxylate) can be used as the chemical foaming agent. The amount of the chemical foaming agent to be blended is not limited, but for example, 2 to 12 parts by weight of the chemical foaming agent can be blended with respect to 100 parts by weight of the uncrosslinked silicone rubber.
混合で得られた弾性材料は、例えばローラを用いて混練される。 The elastic material obtained by mixing is kneaded using, for example, a roller.
次に、弾性材料で芯材3の外周面を被覆する。例えば、ゴム押出機によって、弾性材料を芯材3の周囲に被覆することができる。あるいは、成形型を用いて、弾性材料を芯材3の周囲に被覆してもよい。
Next, the outer peripheral surface of the
次に、可塑化処理を行う。可塑化処理は、適切な温度(例えば室温)下で長時間(例えば48時間)、弾性材料を放置することであってよい。可塑化処理により、可塑度が適切に上昇する。 Next, a plasticizing process is performed. The plasticization treatment may be to leave the elastic material at an appropriate temperature (for example, room temperature) for a long time (for example, 48 hours). The plasticization treatment appropriately increases the degree of plasticity.
次に、芯材3とその周囲の弾性材料を予熱することがある。これは、後の一次架橋の段階で、弾性材料内の温度をできる限り均一にして、セルをできる限り真球形状にしたいためである。予熱の温度は、一次架橋の温度より低い。
Next, the
次に、芯材3の周囲の弾性材料を一次架橋および化学発泡させる。この工程は、例えば、芯材3とその周囲の弾性材料をある程度の時間、加熱することによって実行される。加熱された化学発泡剤の作用により、弾性材料内に多数のセルが発生する。また、一次架橋によって、弾性材料がある程度、硬化し、弾性材料内の多数のセルの形状、大きさ、および配置がおおむね決定づけられる。例えばセルの過剰な成長が抑制される。
Next, the elastic material around the
一次架橋の後、弾性材料の二次架橋を実行する。この工程は、一次架橋での温度とは通常異なる温度で、一次架橋の時間よりさらに長時間、芯材3とその周囲の弾性材料を加熱することによって実行される。二次架橋によって、弾性材料がさらに硬化し、弾性材料内の多数のセルの形状、大きさ、および配置が最終的に決定づけられる。また、二次架橋によって、弾性材料に残存している架橋剤の残渣物(分解生成物)や低分子量のシロキサンが除去される。このようにして、弾性材料から、芯材3の外周を被覆するスポンジ製の弾性層4が得られる。
After the primary cross-linking, the secondary cross-linking of the elastic material is performed. This step is performed by heating the
予熱、一次架橋および化学発泡、ならびに二次架橋の工程では、例えば電気炉のような加熱装置が使用される。 In the steps of preheating, primary cross-linking and chemical foaming, and secondary cross-linking, heating devices such as, for example, electric furnaces are used.
必要に応じて、弾性層4には、仕上げ加工(切削加工および/または研磨加工)が施される。
If necessary, the
最外層として離型層5を有するロールを製造する場合は、さらに、弾性層4の外周に離型層5を被覆する。
When a roll having the
出願人は、弾性層4の製造工程が異なる試験用のロール(試験ロール)を製造し、これらの試験ロールの各種の特性を調査した。図8に示すように、各試験ロール20は、芯材3と、芯材3の外周を被覆するスポンジ製の弾性層4と、離型層5を有する。以下、これらの試験ロールをサンプルと呼ぶ。
The applicant manufactured test rolls (test rolls) in which the manufacturing process of the
各サンプルの詳細を図12に示す。 Details of each sample are shown in FIG.
各サンプルの材料の組成は下記の通りである。 The composition of the material of each sample is as follows.
弾性層4の主原料のシリコーンゴムとして、デュポン・東レ・スペシャルティ・マテリアル株式会社(日本国東京)から入手可能な「RBB-6660-60」を用いた。温度が200℃での「RBB-6660-60」の100%モジュラスは3.5MPaである。
As the silicone rubber as the main raw material of the
ロールの製造時のセルの損傷を低減し、ロールの耐久性を向上させるには、発泡工程での温度およびその付近の温度での弾性層4の主原料の強度がある程度高いことが望ましい。この観点では、温度が200℃での弾性層4の主原料であるシリコーンゴムの100%モジュラスは2.0MPa以上であることが好ましく、3.1MPa以上であることがさらに好ましい。この観点では、「RBB-6660-60」は好ましい材料である。
In order to reduce cell damage during roll production and improve roll durability, it is desirable that the strength of the main raw material of the
各サンプルの製造にあたっては、シリコーンゴム100重量部に、架橋剤(信越化学工業株式会社(日本国東京)製の「C-25B」を3重量部、触媒(信越化学工業株式会社製の「C-25A」)を0.5重量部、化学発泡剤(信越化学工業株式会社製の「KE-P-26」)を9重量部、着色剤(信越化学工業株式会社製の「KE-COLOR」)を0.5重量部添加した。 In manufacturing each sample, 100 parts by weight of silicone rubber, 3 parts by weight of "C-25B" manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. (Tokyo, Japan), and "C" manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. -25A ”) by 0.5 parts by weight, chemical foaming agent (“KE-P-26” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) by 9 parts by weight, colorant (“KE-COLOR” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) ) Was added in an amount of 0.5 part by weight.
このようにして得られた未架橋の弾性材料を、ローラを用いて混練した。次に、弾性材料をゴム押出機によって芯材3の外周に被覆し、可塑化処理を行った。芯材3の直径は20mmであった。可塑化処理では、室温下で長時間、弾性材料を放置した。各サンプルについて、放置した時間は図12に示す通りである。
The uncrosslinked elastic material thus obtained was kneaded using a roller. Next, the elastic material was coated on the outer periphery of the
可塑化処理の後、未架橋の弾性材料の可塑度を測定した。より正確に言えば、サンプル(芯材3とその外周に被覆された弾性材料)と別個に、同じ弾性材料の塊である試験片を準備し、試験片にも可塑化処理を行った(室温下で長時間放置した)。可塑度の測定は、JIS K6249:2003に準拠して、平行板可塑度計である株式会社安田精機製作所(日本国兵庫)製の「ウィリアムスプラストメーター」を用いた。試験片には5.0kgfの荷重を与え、荷重を付与してから10分後の可塑度を測定した。各サンプルについて、測定された可塑度は図12に示す通りである。
After the plasticization treatment, the plasticity of the uncrosslinked elastic material was measured. To be more precise, a test piece, which is a mass of the same elastic material, was prepared separately from the sample (the
この後、サンプル6については、60℃で25分間、予熱した。他のサンプルについては、予熱を行わなかった。予熱を行わない場合には、セルの寸法が過大となりやすく、セルのアスペクト比が大きくなると考えられ、予熱を適切に行えば、セルの過剰な成長が抑制され、セルの真球度が高くなると考えられる。但し、可塑化処理の後の可塑度が高ければ、弾性材料が硬いため、セルの過剰な成長が抑制されるので、予熱を行う必要は必ずしもない。
After this,
次に、芯材3とともに弾性材料を加熱することにより、弾性材料の一次架橋および化学発泡を行った。各サンプルについて、一次架橋および化学発泡の工程の温度および時間は図12に示す通りである。適切な条件での一次架橋により、セルの過剰な成長が抑制され、セルの真球度が高くなると考えられる。
Next, the elastic material was heated together with the
さらに、一次架橋と異なる温度条件で、芯材3とともに弾性材料を加熱することにより、弾性材料の二次架橋を行った。適切な条件での二次架橋により、適切な硬度の弾性材料が得られ、弾性層4の耐久性が向上すると考えられる。
Further, the elastic material was secondarily crosslinked by heating the elastic material together with the
このようにして、芯材3の外周を被覆するスポンジ製の弾性層4が得られた。
In this way, the
次に、弾性層4の余分な部分を切削加工で除去し、さらに弾性層4の表面を研磨した。弾性層4の内径は、芯材3の直径と同じ20mmであり、弾性層4の長さは300mmであった。
Next, the excess portion of the
次に、弾性層4の外周面に、シリコーンゴム系の接着剤(信越化学工業株式会社製の「KE-1880」を厚さ20μmコートし、グンゼ株式会社(日本国大阪)が製造した導電性PFAチューブ(厚さ30μm)を接着した。このPFAチューブが離型層5である。
Next, a silicone rubber-based adhesive (“KE-1880” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was coated on the outer peripheral surface of the
この後、ロールを150℃で30分間加熱してシリコーンゴム系の接着剤の一次架橋を行い、接着剤をある程度硬化させた。この後、ロールを100℃で4時間加熱してシリコーンゴム系の接着剤の二次架橋を行い、接着剤をさらに硬化させた。このようにして、サンプルが製造された。 After that, the roll was heated at 150 ° C. for 30 minutes to perform primary cross-linking of the silicone rubber-based adhesive, and the adhesive was cured to some extent. After that, the roll was heated at 100 ° C. for 4 hours to perform secondary cross-linking of the silicone rubber-based adhesive, and the adhesive was further cured. In this way, the sample was produced.
製造直後の試験ロール20の外径は、31.82mm~31,92mmであった。
The outer diameter of the
また、各サンプルの弾性層4のセルの寸法を測定した。図8に示すように、サンプルを軸線方向に垂直な2つの平面Pで切断し、2つの切断面Pの各々における、ある小さい領域Aを走査電子顕微鏡で観察した。2つの平面Pは無作為に選択した。使用した走査電子顕微鏡は、株式会社日立ハイテクノロジーズ(日本国東京)製の「SU3500」であった。
In addition, the dimensions of the cells of the
観察においては、測定者は、各領域Aを8つの区域a1~a8に区分した。区域a1~a4は径方向に並び、区域a5~a8も径方向に並ぶ。区域a1~a8は、中心角θのセクターを、弾性層4の内周4iから外周4Oまで径方向に4等分して得られ、区域a5~a8も、中心角θのセクターを、弾性層4の内周4iから外周4Oまで径方向に4等分して得られる。θは30度である。
In the observation, the measurer divided each area A into eight areas a1 to a8. Areas a1 to a4 are arranged in the radial direction, and areas a5 to a8 are also arranged in the radial direction. The areas a1 to a8 are obtained by dividing the sector having a central angle θ into four equal parts in the radial direction from the
2つの切断面Pの各々における8つの区域a1~a8の各々において、測定者は最も大きい3つのセルを選択した。したがって、各サンプルについて、選択されたセルの数は48個である。測定者は、各セルの長径aと短径bを目視で測定した。そして、各セルについて、長径aと短径bの平均(a+b)/2であるセル径を算出し、48個のセルのセル径の平均である平均セル径を算出した。また、各サンプルについて、48個のセルのアスペクト比(a/b)の平均を算出した。各サンプルについて、平均セル径、平均アスペクト比は図12に示す通りである。 In each of the eight areas a1 to a8 on each of the two cut surfaces P, the measurer selected the three largest cells. Therefore, for each sample, the number of selected cells is 48. The measurer visually measured the major axis a and the minor axis b of each cell. Then, for each cell, the cell diameter which is the average (a + b) / 2 of the major axis a and the minor axis b was calculated, and the average cell diameter which is the average of the cell diameters of 48 cells was calculated. In addition, the average aspect ratio (a / b) of 48 cells was calculated for each sample. For each sample, the average cell diameter and the average aspect ratio are as shown in FIG.
このように、「平均セル径」とは、各区域で最も大きい3つのセルのセル径の、複数の区域における平均である。「セル径」とは、各セルについて、長径aと短径bの平均である。「平均アスペクト比」は、各区域で最も大きい3つのセルのアスペクト比の、複数の区域における平均である。 As described above, the "average cell diameter" is the average of the cell diameters of the three largest cells in each area in a plurality of areas. The "cell diameter" is the average of the major axis a and the minor axis b for each cell. The "average aspect ratio" is the average of the aspect ratios of the three largest cells in each area in a plurality of areas.
さらに、各サンプルの弾性層4の比重を、株式会社エー・アンド・デイ(日本国東京)製の電子比重計(electronic densimeter)「MD-200S」)を用いて測定した。測定された比重を図12に記載する。
Further, the specific gravity of the
定着器で使用されるロールは、シート上のトナーを加圧するため、ロールの表面状態が重要である。そこで、各サンプルの外周面のろ波うねりWCM(JIS B0610:1987に準拠)を、株式会社東京精密(日本国東京)製の表面粗さ・輪郭形状測定機である「SURFCOM 1400D」を用いて測定した。測定された部分の長さは8mmであり、測定速度は3.0mm/secであり、カットオフ値は0.8mmであった。ろ波うねりWCMの値は、「SURFCOM 1400D」に付属のソフトウェアで読み取った。読み取られたろ波うねりWCMは図12に示す通りである。 Since the roll used in the fuser pressurizes the toner on the sheet, the surface condition of the roll is important. Therefore, the wave swell WCM (based on JIS B0610 : 1987) on the outer peripheral surface of each sample was used with "SURFCOM 1400D", which is a surface roughness / contour shape measuring machine manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd. (Tokyo, Japan). Was measured. The length of the measured portion was 8 mm, the measurement speed was 3.0 mm / sec, and the cutoff value was 0.8 mm. The value of the wave swell WCM was read by the software attached to "SURFCOM 1400D ". The read roar wave swell WCM is as shown in FIG.
また、試験ロール20と試験ロール20に接触して移動する物体(例えば定着ベルト1、定着ロール11)の間のニップを通過したシートの面積に対する、実際にシートが試験ロール20の外周面に接触した面積の割合を測定した。この割合は、各サンプルの外周面がシートに接触した時に、単位面積あたりの実際に外周面とシートが接触する面積の割合であるので、この割合を「真実接触面積率」と呼ぶ。
Further, the sheet actually contacts the outer peripheral surface of the
真実接触面積率の測定においては、室温環境で、図9に示す試験ロール20(サンプル)を試験機ロール30に256Nの荷重で押し付けた状態で、試験ロール20と試験機ロール30を回転させながら、これらの間のニップに、圧力分布測定シートPSを通過させた。ロール20,30は加熱しなかった。上記の通り、弾性層4の長さは300mmであった。
In the measurement of the true contact area ratio, the test roll 20 (sample) shown in FIG. 9 is pressed against the
圧力分布測定シートPSは、富士フイルム株式会社(日本国東京)製の「プレスケール 微圧用(4LW)」であった。この圧力分布測定シートPSは、一定値より高い圧力を受けると発色する。図10は、真実接触面積率の測定試験で発生した圧力分布測定シートPSの模様の一例を示す。ニップの通過後に、圧力分布測定シートPSにおいて発色した部分32がサンプルの外周面に接触した部分に相当する。ニップの通過後に、測定者は、圧力分布測定シートPSを撮影し、撮影された画像に二値化処理(発色した部分32と発色しない部分33を判別する処理)を施して、圧力分布測定シートPSにおける発色部分の面積の割合を計算した。この割合が真実接触面積率である。各サンプルの真実接触面積率は図12に示す通りである。
The pressure distribution measurement sheet PS was a "prescale micropressure (4LW)" manufactured by FUJIFILM Corporation (Tokyo, Japan). The pressure distribution measurement sheet PS develops color when it receives a pressure higher than a certain value. FIG. 10 shows an example of the pattern of the pressure distribution measurement sheet PS generated in the measurement test of the true contact area ratio. After passing through the nip, the
さらに、各サンプルについて、トナーの定着性試験を行った。定着性試験では、株式会社リコー(日本国東京)のデジタルフルカラー複合機「MP C5504」を用いて、紙のシートに黒ベタ画像を印刷した。この機械は、図2に示す定着器を有しており、各サンプルを加圧ロール2として使用した。
Furthermore, a toner fixability test was performed on each sample. In the fixability test, a solid black image was printed on a paper sheet using a digital full-color multifunction device "MP C5504" of Ricoh Corporation (Tokyo, Japan). This machine had the fuser shown in FIG. 2, and each sample was used as a
定着性試験では、図11に示すように、紙のシート35の印刷面35aに、メンディングテープ36を貼り付けてた。メンディングテープ36は、スリーエム ジャパン株式会社(日本国東京)から入手可能な「Scotchメンディングテープ 幅18mm」であった。
In the fixability test, as shown in FIG. 11, the mending
この後、メンディングテープ36が貼り付けられたシート35をテーブル37の平坦な上面に置き、メンディングテープ36とシート35に直径100mm、幅20mmの円柱ブロック38の荷重をかけた。具体的には、一定速度(10mm/sec)で円柱ブロック38を転がし、一往復させた。
After that, the
次に、メンディングテープ36をシート35から剥離した。剥離角度は180度、剥離速さは10mm/secであった。
Next, the mending
テープ36の剥離前後のシート35上の画像濃度を反射濃度計で測定し、下記の式に従ってトナー定着率を算出した。反射濃度計は、アマツィス ホールディング ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング製の「Macbeth RD-19」であった。
トナー定着率(%)=(テープ剥離後の画像濃度/テープ貼付前の画像濃度)×100
The image density on the
Toner retention rate (%) = (image density after tape peeling / image density before tape application) x 100
トナーの定着性試験の結果を図12に示す。上の式で計算されたトナー定着率が90%以上であれば、試験結果は良とみなし、トナー定着率が90%未満であれば、試験結果は悪とみなした。 The results of the toner fixability test are shown in FIG. If the toner fixing rate calculated by the above formula is 90% or more, the test result is regarded as good, and if the toner fixing rate is less than 90%, the test result is regarded as bad.
図12の結果から明らかな通り、定着性試験の結果は、サンプル3~6について良好であった。図12の結果によれば、真実接触面積率が大きいことが好ましい。また、真実接触面積率を高めるには、大きなセルの平均セル径が小さいことが好ましい。これはセルが大きすぎると、弾性層4ひいてはロールの表面が粗くなることを示す。また、セルが小さい場合には、弾性層4の比重は大きい。
As is clear from the results of FIG. 12, the results of the fixability test were good for
図12の結果から、ニップを通過したシートの面積に対する、実際にシートがロールの外周面に接触した面積の割合(真実接触面積率)が、21.5%以上、25.7%以下であることが好ましい。また、弾性層4の各区域で最も大きい3つのセルのセル径の、複数の区域における平均は、106μm以上、144μm以下であることが好ましい。また、ロールの外周面のろ波うねりWCMが5.2μm以上、7.4μm以下であることが好ましい。また、弾性層4の比重は、0.552以上、0.610以下であることが好ましい。
From the results of FIG. 12, the ratio of the area where the sheet actually contacts the outer peripheral surface of the roll (true contact area ratio) to the area of the sheet that has passed through the nip is 21.5% or more and 25.7% or less. Is preferable. Further, it is preferable that the average of the cell diameters of the three cells having the largest size in each area of the
以上、本発明の好ましい実施形態を参照しながら本発明を図示して説明したが、当業者にとって特許請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく、形式および詳細の変更が可能であることが理解されるであろう。このような変更、改変および修正は本発明の範囲に包含されるはずである。 Although the present invention has been illustrated and described above with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can change the form and details without departing from the scope of the invention described in the claims. It will be understood that there is. Such changes, modifications and modifications should be included within the scope of the invention.
1 定着ベルト(物体)
2 加圧ロール(ロール、物体)
3 芯材
4 弾性層
5 離型層
8,11 定着ロール(ロール、物体)
18 セル
1 Fixing belt (object)
2 Pressurized roll (roll, object)
3
18 cells
Claims (5)
前記ロールは、
芯材と、
前記芯材の外周を被覆する弾性層とを有し、
前記弾性層は、シリコーンゴムのスポンジ製であって、
前記ロールと前記物体の間のニップを通過したシートの面積に対する、実際にシートが前記ロールの外周面に接触した面積の割合が、21.5%以上、25.7%以下である
ことを特徴とする定着器。 A fuser having a rotating roll and an object that moves while being pressed against the roll.
The roll is
With the core material
It has an elastic layer that covers the outer circumference of the core material, and has an elastic layer.
The elastic layer is made of a silicone rubber sponge.
The ratio of the area where the sheet actually contacts the outer peripheral surface of the roll to the area of the sheet that has passed through the nip between the roll and the object is 21.5% or more and 25.7% or less. Fixer.
ことを特徴とする請求項1に記載の定着器。 The fuser according to claim 1, wherein the elastic layer of the roll has an axial length of 300 mm, and the roll and the object are brought into contact with each other with a load of 256 N.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の定着器。 The cell diameter of the three largest cells in each area of the elastic layer (the cell diameter is the average of the major axis and the minor axis of the cell) is characterized in that the average in a plurality of areas is 106 μm or more and 144 μm or less. The fuser according to claim 1 or 2.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の定着器。 The fuser according to any one of claims 1 to 3, wherein the wave swell WCM on the outer peripheral surface of the roll is 5.2 μm or more and 7.4 μm or less.
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の定着器。 The fuser according to any one of claims 1 to 4, wherein the elastic layer has a specific gravity of 0.552 or more and 0.610 or less.
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