JP2024063754A - Fixing rotor, fixing device and electrophotographic image forming apparatus - Google Patents

Fixing rotor, fixing device and electrophotographic image forming apparatus Download PDF

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JP2024063754A JP2023175062A JP2023175062A JP2024063754A JP 2024063754 A JP2024063754 A JP 2024063754A JP 2023175062 A JP2023175062 A JP 2023175062A JP 2023175062 A JP2023175062 A JP 2023175062A JP 2024063754 A JP2024063754 A JP 2024063754A
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貴明 鶴谷
憲 岡野
真琴 相馬
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Abstract

【課題】高導電で耐久性に優れた定着用回転体。【解決手段】定着用回転体であって、該定着用回転体は、樹脂を含む基材と、該基材上の、導電層と、該導電層の該基材に対向する側とは反対側の面上の樹脂層と、を備え、該導電層は、該基材の外周面の周方向に延在してなり、該導電層は、銀を含み、該導電層は、厚み方向に貫通孔を有し、該貫通孔の少なくとも一部に該樹脂層の少なくとも一部を構成する樹脂が侵入している。【選択図】図1[Problem] A fixing rotor having high conductivity and excellent durability. [Solution] The fixing rotor comprises a substrate containing a resin, a conductive layer on the substrate, and a resin layer on the surface of the conductive layer opposite to the side facing the substrate, the conductive layer extending in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the substrate, the conductive layer containing silver, the conductive layer having through holes in the thickness direction, and at least a portion of the through holes is filled with a resin constituting at least a portion of the resin layer. [Selected Figure] Figure 1

Description

本開示は、電子写真方式の複写機やプリンタ等の電子写真画像形成装置の定着装置に用いられる定着用回転体及び定着装置、並びに電子写真画像形成装置に関する。 This disclosure relates to a fixing rotor and fixing device used in a fixing device of an electrophotographic image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or printer, and to an electrophotographic image forming apparatus.

電子写真方式の複写機やプリンタ等の電子写真画像形成装置に搭載される定着装置は、加熱される定着用回転体と、それに接触する加圧ローラと、で形成されたニップ部で未定着トナー像を担持した記録材を搬送しながら加熱してトナー像を記録材に定着するものが一般的である。 The fixing device installed in electrophotographic image forming devices such as electrophotographic copiers and printers generally heats the recording material carrying an unfixed toner image while conveying it through a nip formed by a heated fixing rotor and a pressure roller in contact with it, fixing the toner image to the recording material.

定着用回転体に導電層を有し、その導電層を直接発熱させることができる電磁誘導加熱方式の定着装置が開発され実用化されている。電磁誘導加熱方式の定着装置は、ウォームアップ時間が短いという利点がある。
このような定着装置に用いられる定着部材として、特許文献1には、樹脂を含む基材層と、該基材層の外周面上に設けられた銅を含む電磁誘導金属層と、該電磁誘導金属層と接して設けられたニッケルを含む金属保護層と、該金属保護層の外周面上に設けられた弾性層と、を備えた定着部材が開示されている。
An electromagnetic induction heating type fixing device has been developed and put to practical use, which has a conductive layer on a fixing rotor and can directly heat the conductive layer. The advantage of the electromagnetic induction heating type fixing device is that it requires a short warm-up time.
As a fixing member used in such a fixing device, Patent Document 1 discloses a fixing member including a base layer containing resin, an electromagnetic induction metal layer containing copper provided on the outer peripheral surface of the base layer, a metal protective layer containing nickel provided in contact with the electromagnetic induction metal layer, and an elastic layer provided on the outer peripheral surface of the metal protective layer.

特開2021-051136号公報JP 2021-051136 A

本開示の少なくとも一つの態様は、銀を含む導電層を備え、且つ、該導電層の基材に対する密着性が高い、耐久性に優れた定着用回転体の提供に向けたものである。また、本開示の少なくとも一つの態様は、高品位な電子写真画像の安定的な提供に資する定着装置の提供に向けたものである。さらに、本開示の少なくとも一つの態様は、高品位な電子写真画像を安定して形成することができる電子写真画像形成装置の提供に向けたものである。 At least one aspect of the present disclosure is directed to providing a fixing rotor having a conductive layer containing silver, in which the conductive layer has high adhesion to a substrate and excellent durability. At least one aspect of the present disclosure is directed to providing a fixing device that contributes to the stable provision of high-quality electrophotographic images. Furthermore, at least one aspect of the present disclosure is directed to providing an electrophotographic image forming apparatus that can stably form high-quality electrophotographic images.

本開示の少なくとも一つの態様によれば、定着用回転体であって、
該定着用回転体は、
樹脂を含む基材と、
該基材上の、導電層と、
該導電層の該基材に対向する側とは反対側の面上の樹脂層と、を備え、
該導電層は、該基材の外周面の周方向に延在してなり、
該導電層は、銀を含み、
該導電層は、厚み方向に貫通孔を有し、
該貫通孔の少なくとも一部に該樹脂層の少なくとも一部を構成する樹脂が侵入している、
定着用回転体が提供される。
According to at least one aspect of the present disclosure, there is provided a fixing rotating body, comprising:
The fixing rotor is
A substrate including a resin;
a conductive layer on the substrate;
a resin layer on a surface of the conductive layer opposite to a surface facing the substrate,
the conductive layer extends in a circumferential direction on an outer circumferential surface of the base material,
the conductive layer comprises silver;
the conductive layer has through holes in a thickness direction,
a resin constituting at least a part of the resin layer penetrates at least a part of the through-hole;
A fixing wheel is provided.

また、本開示の少なくとも一つの態様によれば、
上記定着用回転体と、
該定着用回転体を誘導加熱によって発熱させる誘導加熱装置と、を具備する定着装置が提供される。
According to at least one aspect of the present disclosure,
The fixing rotor;
The fixing device includes an induction heating device that generates heat by induction heating the fixing rotatable body.

さらに、本開示の少なくとも一つの態様によれば、電子写真画像形成装置であって、
該電子写真画像形成装置は、
トナー像を担持する像担持体と、
該トナー像を記録材に転写する転写装置と、
転写された該トナー像を該記録材に定着させる定着装置と、
を備え、
該定着装置が上記定着装置である、電子写真画像形成装置が提供される。
Further, in accordance with at least one aspect of the present disclosure, there is provided an electrophotographic image forming apparatus, comprising:
The electrophotographic image forming apparatus comprises:
an image carrier that carries a toner image;
a transfer device for transferring the toner image onto a recording material;
a fixing device for fixing the transferred toner image onto the recording material;
Equipped with
An electrophotographic imaging apparatus is provided, wherein the fixing device is the fixing device described above.

本開示の少なくとも一つの態様によれば、銀を含む導電層を備え、且つ、該導電層の基材に対する密着性が高い、耐久性に優れた定着用回転体を得ることができる。また、本開示の少なくとも一つの態様によれば、高品位な電子写真画像の安定的な提供に資する定着装置を得ることができる。さらに、本開示の少なくとも一つの態様によれば、高品位な電子写真画像を安定して形成することができる電子写真画像形成装置を得ることができる。 According to at least one aspect of the present disclosure, a fixing rotor having excellent durability and a conductive layer containing silver, which has high adhesion to a substrate, can be obtained. Furthermore, according to at least one aspect of the present disclosure, a fixing device that contributes to the stable provision of high-quality electrophotographic images can be obtained. Furthermore, according to at least one aspect of the present disclosure, an electrophotographic image forming apparatus that can stably form high-quality electrophotographic images can be obtained.

導電層の形態を表す模式図Schematic diagram showing the form of a conductive layer 実施形態に係る電子写真画像形成装置の概略図Schematic diagram of an electrophotographic image forming apparatus according to an embodiment. 実施形態に係る定着装置の断面構成を表す概略図FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a cross-sectional configuration of a fixing device according to an embodiment. 実施形態に係る定着装置の断面構成を表す概略図FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a cross-sectional configuration of a fixing device according to an embodiment. 実施形態に係る定着装置の磁性コア及び励磁コイルの模式図Schematic diagram of a magnetic core and an excitation coil of a fixing device according to an embodiment. 実施形態に係る励磁コイルに電流を流した際に形成される磁界を表す図FIG. 1 is a diagram showing a magnetic field formed when a current is passed through an excitation coil according to an embodiment. 実施形態に係る定着用回転体の断面構成図Cross-sectional view of a fixing rotatable body according to an embodiment. 実施形態に係る定着用回転体の導電層に厚み方向に貫通した細孔が形成されるメカニズムを示す模式図FIG. 1 is a schematic diagram showing a mechanism for forming pores penetrating in a thickness direction in a conductive layer of a fixing rotatable member according to an embodiment; 実施例4の基材、導電層、樹脂層の断面画像(図面代用写真)Cross-sectional images of the substrate, conductive layer, and resin layer of Example 4 (photos substituting drawings)

本開示において、数値範囲を表す「XX以上YY以下」や「XX~YY」の記載は、特に断りのない限り、端点である下限及び上限を含む数値範囲を意味する。数値範囲が段階的に記載されている場合、各数値範囲の上限及び下限は任意に組み合わせることができる。また、本開示において、例えば「XX、YY及びZZからなる群から選択される少なくとも一つ」のような記載は、XX、YY、ZZ、XXとYYとの組合せ、XXとZZとの組合せ、YYとZZとの組合せ、又はXXとYYとZZとの組合せのいずれかを意味する。 In this disclosure, the description of a numerical range such as "XX or more and YY or less" or "XX to YY" means a numerical range including the upper and lower limits, which are the endpoints, unless otherwise specified. When a numerical range is described in stages, the upper and lower limits of each numerical range can be combined in any way. In addition, in this disclosure, a description such as "at least one selected from the group consisting of XX, YY, and ZZ" means any of XX, YY, ZZ, a combination of XX and YY, a combination of XX and ZZ, a combination of YY and ZZ, or a combination of XX, YY, and ZZ.

近年、プリンタの高速化が進み、導電層の更なる耐久性向上が求められている。そして、電磁誘導層が銅を含む場合、銅は酸化されやすいため、特許文献1に記載されているように、ニッケルの如き金属層で電磁誘導層を被覆して銅を酸化から保護する必要がある。そこで、本発明者らは、電磁誘導層の構成材料として、比較的酸化されにくく、導電性も高い銀の使用について検討してきた。その過程で、銀からなる電磁誘導層(発熱層)を銀めっきで基材上に形成したところ、銀メッキの基材に対する密着性が必ずしも十分でなく、定着部材のより一層の耐久性の向上に鑑みると、未だ改善の余地があった。 In recent years, printers have become faster, and there is a demand for further improvement in the durability of the conductive layer. When the electromagnetic induction layer contains copper, copper is easily oxidized, so as described in Patent Document 1, it is necessary to protect the copper from oxidation by covering the electromagnetic induction layer with a metal layer such as nickel. Therefore, the present inventors have been considering the use of silver, which is relatively resistant to oxidation and has high conductivity, as a constituent material of the electromagnetic induction layer. In the process, an electromagnetic induction layer (heat generation layer) made of silver was formed on a substrate by silver plating, but the adhesion of the silver plating to the substrate was not necessarily sufficient, and there was still room for improvement in terms of further improving the durability of the fixing member.

定着用回転体は加熱下、ニップ部で繰り返し歪みを受けるが、長期にわたる耐久性が求められる。耐久性を左右する破壊モードの一つに層間の剥離が有る。これは、樹脂から成る基材と、銀から成る導電層、導電層上に形成される樹脂層、それぞれにかかる応力の差により、基材と導電層との間、導電層と樹脂層との間で剥離が生じる。そのような欠陥部が生じると、そこを起点に導電層にクラック等が発生し、導電性が損なわれる。
そこで本発明者らが検討したところ、図1に示すように導電層中に厚み方向に貫通した
細孔を有させ、この貫通孔中に保護層である樹脂が侵入することで基材、導電層、樹脂層が一体化し、お互いに強固に接着することで剥離の発生を抑制し、耐久性が向上することを見出した。
The fixing rotor is repeatedly distorted in the nip area under heating, and is required to have long-term durability. One of the destruction modes that affects durability is peeling between layers. This occurs because of the difference in stress applied to the base material made of resin, the conductive layer made of silver, and the resin layer formed on the conductive layer, causing peeling between the base material and the conductive layer, and between the conductive layer and the resin layer. When such defects occur, cracks etc. occur in the conductive layer from there, compromising conductivity.
As a result of investigations, the present inventors have found that by providing the conductive layer with fine pores penetrating in the thickness direction as shown in FIG. 1 and allowing the resin protective layer to penetrate into these through-holes, the substrate, conductive layer, and resin layer are integrated and firmly bonded to each other, thereby suppressing the occurrence of peeling and improving durability.

導電層を有する定着用回転体と、それを用いて作られる定着装置及び電子写真画像形成装置について、以下に具体的な構成に基づき詳細に説明する。
ただし、この形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、開示が適用される部材の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この開示の範囲を以下の形態に限定する趣旨のものではない。また、以下の説明では、同一の機能を有する構成には図面中に同一の番号を付し、その説明を省略する場合がある。
A fixing rotating member having a conductive layer, and a fixing device and an electrophotographic image forming apparatus using the same will be described in detail below with reference to specific configurations.
However, the dimensions, materials, shapes, and relative positions of the components described in this embodiment are to be changed as appropriate depending on the configuration of the member to which the disclosure is applied and various conditions. In other words, the scope of this disclosure is not intended to be limited to the following embodiment. In the following description, components having the same function are given the same numbers in the drawings, and their description may be omitted.

(電子写真画像形成装置)
電子写真画像形成装置(以下、単に「画像形成装置」ともいう)は、トナー像を担持する像担持体と、トナー像を記録材に転写する転写装置と、転写されたトナー像を記録材に定着させる定着装置と、を備える。
図2は、実施形態に係る定着装置(像加熱装置)15を搭載した画像形成装置の例として、カラーレーザービームプリンタ(以下、プリンタ)1の全体構成を示す横断面図である。プリンタ1の下部には、カセット2が引き出し可能に収納されている。カセット2は、記録材としてのシートPを積載収容する。カセット2のシートPは分離ローラ3で1枚毎に分離された状態で、レジストレーションローラ4に給送される。
なお、記録材であるシートPとしては、普通紙及び厚紙等の紙、プラスチックフィルム、布、コート紙のような表面処理が施されたシート材、封筒やインデックス紙等の特殊形状のシート材等、サイズ及び材質の異なる多様なシートを使用可能である。
(Electrophotographic image forming apparatus)
An electrophotographic image forming apparatus (hereinafter also simply referred to as an "image forming apparatus") includes an image carrier that carries a toner image, a transfer device that transfers the toner image onto a recording material, and a fixing device that fixes the transferred toner image onto the recording material.
2 is a cross-sectional view showing the overall configuration of a color laser beam printer (hereinafter, printer) 1 as an example of an image forming apparatus equipped with a fixing device (image heating device) 15 according to the embodiment. A cassette 2 is stored in the lower part of the printer 1 so that it can be pulled out. The cassette 2 stores and stacks sheets P as recording materials. The sheets P in the cassette 2 are separated one by one by a separation roller 3 and fed to a registration roller 4.
In addition, as the recording material, sheet P, a variety of sheets of different sizes and materials can be used, including paper such as ordinary paper and cardboard, sheet materials with surface treatments such as plastic film, cloth, and coated paper, and sheet materials of special shapes such as envelopes and index paper.

プリンタ1は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応する画像形成ステーション5Y,5M,5C,5Kを、横一列に並設してある画像形成手段としての画像形成部5を備えている。画像形成ステーション5Yには、トナー像を担持する像担持体(電子写真感光体)である感光ドラム6Y、その感光ドラム6Yの表面を均一に帯電する帯電手段としての帯電ローラ7Yが設けられている。 The printer 1 is equipped with an image forming section 5 as an image forming means, in which image forming stations 5Y, 5M, 5C, and 5K corresponding to the colors yellow, magenta, cyan, and black are arranged in a horizontal row. The image forming station 5Y is equipped with a photosensitive drum 6Y, which is an image carrier (electrophotographic photosensitive member) that carries a toner image, and a charging roller 7Y, which serves as a charging means for uniformly charging the surface of the photosensitive drum 6Y.

さらに、画像形成部5の下部にはスキャナユニット8が配設されている。スキャナユニット8は、画像情報に基づいて不図示のコンピュータ等の外部機器から入力され、画像処理手段によって生成されたデジタル画像信号に対応してオン/オフ変調されたレーザービームを照射して感光ドラム6Y上に静電潜像を形成する。さらに、画像形成ステーション5Yは、感光ドラム6Yの静電潜像にトナーを付着させてトナー像(トナー画像)として現像する現像手段としての現像ローラ9Yと、感光ドラム6Y上のトナー像を中間転写ベルト10に転写する一次転写部11Yとを備える。 Furthermore, a scanner unit 8 is disposed below the image forming section 5. The scanner unit 8 irradiates a laser beam that is on/off modulated in response to a digital image signal generated by an image processing means based on image information input from an external device such as a computer (not shown), to form an electrostatic latent image on the photosensitive drum 6Y. Furthermore, the image forming station 5Y includes a developing roller 9Y as a developing means that attaches toner to the electrostatic latent image on the photosensitive drum 6Y to develop it into a toner image, and a primary transfer section 11Y that transfers the toner image on the photosensitive drum 6Y to the intermediate transfer belt 10.

一次転写部11Yでトナー像が転写された中間転写ベルト10のトナー像には、他の画像形成ステーション5M,5C,5Kで同様のプロセスで形成されるトナー像が多重転写される。これによって中間転写ベルト10上にフルカラーのトナー像が形成される。このフルカラーのトナー像は、転写手段としての二次転写部12でシートPに転写される。一次転写部11Y及び二次転写部12は、転写されたトナー像を記録材に定着させる定着装置の例である。
その後、シートP上(記録材上)に転写されたトナー像は、定着装置15を通過し、固着画像として定着される。さらにシートPは、排出搬送部13を通り、積載部14に排出・積載される。
Toner images formed by the same process at the other image forming stations 5M, 5C, and 5K are superimposed and transferred onto the toner image on the intermediate transfer belt 10 transferred by the primary transfer unit 11Y. As a result, a full-color toner image is formed on the intermediate transfer belt 10. This full-color toner image is transferred onto the sheet P by the secondary transfer unit 12 as a transfer means. The primary transfer unit 11Y and the secondary transfer unit 12 are examples of fixing devices that fix the transferred toner images onto the recording material.
Thereafter, the toner image transferred onto the sheet P (on the recording material) passes through a fixing device 15 and is fixed as a fixed image. The sheet P then passes through a discharge conveyance section 13 and is discharged and stacked on a stacking section 14.

なお、上記画像形成部5は画像形成手段の一例である。定着装置として、一次転写部1
1Y及び二次転写部12を例示したが、定着装置は、例えば像担持体からシートPにトナー像を直接転写する直接転写方式の定着装置であってもよい。また、画像形成装置は、1色のみのトナーを用いるモノクロ方式の構成を用いてもよい。
The image forming unit 5 is an example of an image forming means.
Although 1Y and the secondary transfer unit 12 are exemplified, the fixing device may be, for example, a fixing device of a direct transfer type that directly transfers a toner image from an image carrier to a sheet P. In addition, the image forming apparatus may be configured as a monochrome type that uses toner of only one color.

(定着装置)
本実施形態の定着装置15は定着用回転体を電磁誘導によって発熱させる誘導加熱方式の定着装置(像加熱装置)である。図3は定着装置15の断面構成を表し、図4は定着装置15の斜視図である。なお、定着装置15の筐体等は図3及び図4において省略されている。以下の説明において、定着装置15を構成する部材に関し、長手方向X1とは、記録材の搬送方向及び記録材の厚さ方向に直交する方向である。
(Fixing device)
The fixing device 15 of this embodiment is an induction heating type fixing device (image heating device) that heats a fixing rotor by electromagnetic induction. Fig. 3 shows a cross-sectional configuration of the fixing device 15, and Fig. 4 is a perspective view of the fixing device 15. Note that the housing of the fixing device 15 and the like are omitted in Figs. 3 and 4. In the following description, the longitudinal direction X1 of the members that constitute the fixing device 15 is a direction perpendicular to the conveying direction of the recording material and the thickness direction of the recording material.

定着装置15は、定着用回転体20、フィルムガイド25、加圧ローラ21、加圧用ステイ22、磁性コア26、励磁コイル27(図5)、サーミスタ40及び電流センサ30を備えている。定着装置15は、画像が形成された記録材を加熱し画像を記録材に定着する。定着用回転体20は本実施形態の回転体であり、加圧ローラ21は本実施形態の対向部材である。また、励磁コイル27は本実施形態の磁場発生手段として機能する。定着用回転体の詳細については後述する。 The fixing device 15 includes a fixing rotor 20, a film guide 25, a pressure roller 21, a pressure stay 22, a magnetic core 26, an excitation coil 27 (FIG. 5), a thermistor 40, and a current sensor 30. The fixing device 15 heats the recording material on which an image has been formed, and fixes the image to the recording material. The fixing rotor 20 is the rotor of this embodiment, and the pressure roller 21 is the opposing member of this embodiment. The excitation coil 27 also functions as a magnetic field generating means of this embodiment. The fixing rotor will be described in detail later.

定着用回転体20は、基材上に発熱層となる導電層20bを有する。導電層20bは、例えば誘導電流によって発熱しうる。導電層(発熱層)20bは、各々が周方向で電気的に接続されてリング状に形成され、かつ、長手方向X1(定着用回転体20の回転軸方向)で電気的に分割されている発熱リング201(図4)が、長手方向に並んだ発熱パターンとして形成されている。
つまり、導電層20bは、各々が定着用回転体20の周方向に接続された複数の環状領域であって、定着用回転体20の回転軸方向に関して互いに導通していない複数の環状領域に分かれている。発熱パターンの構成要素である各発熱リング201は、長手方向X1に関して均一な幅で形成されている。
The fixing rotor 20 has a conductive layer 20b on a base material, which serves as a heat generating layer. The conductive layer 20b can generate heat, for example, by induced current. The conductive layer (heat generating layer) 20b is formed in a ring shape, electrically connected to each other in the circumferential direction, and is electrically divided in the longitudinal direction X1 (the direction of the rotation axis of the fixing rotor 20), forming a heat generating pattern of heat generating rings 201 ( FIG. 4 ) arranged in the longitudinal direction.
In other words, the conductive layer 20b is divided into a plurality of annular regions that are each connected in the circumferential direction of the fixing rotor 20 and are not electrically connected to each other in the direction of the rotation axis of the fixing rotor 20. Each of the heat generating rings 201, which is a component of the heat generating pattern, is formed with a uniform width in the longitudinal direction X1.

定着用回転体20に対向する対向体(加圧部材)としての加圧ローラ21は、芯金21aと、芯金周りに同心一体にローラ状に成形被覆させた弾性層21bとを備え、表層に離型層21cが設けられている。弾性層21bは、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等で耐熱性がよい材質が好ましい。そして、芯金21aの長手方向における両端部は、装置の不図示のシャーシ側板金間に導電性軸受けを介して回転自由に保持させて配設してある。 The pressure roller 21, which serves as an opposing body (pressure member) facing the fixing rotor 20, comprises a core 21a and an elastic layer 21b that is molded and coated concentrically around the core into a roller shape, with a release layer 21c provided on the surface. The elastic layer 21b is preferably made of a material with good heat resistance, such as silicone rubber, fluororubber, or fluorosilicone rubber. Both ends of the core 21a in the longitudinal direction are held rotatably between the chassis side metal plates (not shown) of the device via conductive bearings.

また、図4に示すように、加圧用ステイ22の長手方向の両端部と装置シャーシ側のバネ受け部材23a,23bとの間に、それぞれ加圧バネ24a,24bを縮設することで、加圧用ステイ22に押し下げ力を作用させている。
なお、本実施形態の定着装置15では、総圧約100N~300N(約10kgf~約30kgf)の押圧力を与えている。これにより、耐熱性樹脂PPS等で構成されたフィルムガイド25の下面と加圧ローラ21の上面が、円筒形回転体である定着用回転体20を挟んで圧接して所定幅の定着ニップ部Nが形成される。
フィルムガイド25は、加圧ローラ21と共に、定着用回転体20を介してトナー画像を担持した記録材を挟持搬送するニップ部を形成するニップ部形成部材として機能する。ここで、PPSはポリフェニレンサルファイドである。
In addition, as shown in FIG. 4, pressure springs 24a, 24b are respectively provided between both longitudinal ends of the pressure stay 22 and spring receiving members 23a, 23b on the device chassis side, thereby applying a downward force to the pressure stay 22.
In the fixing device 15 of this embodiment, a total pressure of about 100 N to 300 N (about 10 kgf to about 30 kgf) is applied. As a result, the lower surface of the film guide 25 made of heat-resistant resin such as PPS and the upper surface of the pressure roller 21 are in pressure contact with the fixing rotor 20, which is a cylindrical rotor, sandwiched between them, forming a fixing nip portion N of a predetermined width.
The film guide 25 functions as a nip portion forming member that, together with the pressure roller 21, forms a nip portion that sandwiches and conveys the recording material carrying the toner image via the fixing rotor 20. Here, PPS is polyphenylene sulfide.

加圧ローラ21は、不図示の駆動手段により時計方向に回転駆動し、定着用回転体20の外面との摩擦力で定着用回転体20に反時計方向の回転力が作用する。これにより、定着用回転体20はフィルムガイド25に摺動しながら回転する。 The pressure roller 21 is driven to rotate in a clockwise direction by a driving means (not shown), and a counterclockwise rotational force acts on the fixing rotor 20 due to friction with the outer surface of the fixing rotor 20. As a result, the fixing rotor 20 rotates while sliding against the film guide 25.

図5は、図3の磁性コア26及び励磁コイル27の模式図であり、定着用回転体20との位置関係を説明するために定着用回転体20を破線で示している。定着用回転体20を電磁誘導によって発熱させる誘導加熱方式の定着装置における誘導加熱装置は、磁性コア26及び励磁コイル27を備えてもよい。
励磁コイル27は、定着用回転体20の内部に配置されている。励磁コイル27は、らせん軸が定着用回転体20の回転軸に沿う方向と略平行であるらせん形状部を有し、導電層20bを電磁誘導発熱させる交番磁界を形成する。略平行とは、2つの軸が完全に平行な状態だけではなく、導電層を電磁誘導発熱可能な程度に若干のズレを許容することを意味する。
磁性コア26は、らせん形状部の中に配置され、定着用回転体20の回転軸方向に延びて定着用回転体20の外側でループを形成しない。磁性コア26は、交番磁界の磁力線を誘導する。
5 is a schematic diagram of the magnetic core 26 and the excitation coil 27 in FIG. 3, and the fixing rotor 20 is indicated by a dashed line to explain the positional relationship with the fixing rotor 20. An induction heating device in an induction heating fixing device that heats the fixing rotor 20 by electromagnetic induction may include the magnetic core 26 and the excitation coil 27.
The exciting coil 27 is disposed inside the fixing rotor 20. The exciting coil 27 has a helical portion whose helical axis is substantially parallel to the direction along the rotation axis of the fixing rotor 20, and forms an alternating magnetic field that causes the conductive layer 20b to generate heat through electromagnetic induction. "Substantially parallel" does not mean that the two axes are completely parallel, but rather that a slight misalignment is permitted to the extent that the conductive layer can generate heat through electromagnetic induction.
The magnetic core 26 is disposed in the spiral portion, extends in the direction of the rotation axis of the fixing rotor 20, and does not form a loop outside the fixing rotor 20. The magnetic core 26 induces magnetic field lines of the alternating magnetic field.

図5では、磁性コア26は筒状の回転体である定着用回転体20の中空部に挿通されている。また、励磁コイル27は、磁性コア26の外周にらせん状に巻き付けられて定着用回転体20の長手方向に延びている。磁性コア26は、円柱形状をしており、不図示の固定手段で長手方向に見た断面で定着用回転体20のほぼ中央に位置するように固定されている(図3参照)。 In FIG. 5, the magnetic core 26 is inserted into the hollow portion of the fixing rotor 20, which is a cylindrical rotor. The excitation coil 27 is wound in a spiral shape around the outer circumference of the magnetic core 26 and extends in the longitudinal direction of the fixing rotor 20. The magnetic core 26 is cylindrical, and is fixed by a fixing means (not shown) so that it is located approximately in the center of the fixing rotor 20 in a cross section viewed in the longitudinal direction (see FIG. 3).

励磁コイル27の内部に設けられる磁性コア26は、励磁コイル27にて生成された交番磁場の磁力線(磁束)を定着用回転体20の導電層20bより内側に誘導し、磁力線の通路(磁路)を形成する役割がある。磁性コア26の材質は、強磁性体である。強磁性体である磁性コア26の材質は、ヒステリシス損が小さく比透磁率の高い材料、例えば、焼成フェライト、フェライト樹脂等からなる群から選択される少なくとも一の高透磁率の軟磁性体が好ましい。
好ましくは、磁性コア26の回転軸方向の一方の長手端部から出た磁束の70%以上は、導電層20bの外側を通過して磁性コア26の他方の長手端部に戻る形状となっている。
The magnetic core 26 provided inside the excitation coil 27 has a role of guiding the magnetic field lines (magnetic flux) of the alternating magnetic field generated by the excitation coil 27 inward from the conductive layer 20b of the fixing rotor 20, and forming a path (magnetic path) of the magnetic field lines. The material of the magnetic core 26 is a ferromagnetic material. The material of the magnetic core 26, which is a ferromagnetic material, is preferably a material with small hysteresis loss and high relative permeability, for example, at least one high-permeability soft magnetic material selected from the group consisting of sintered ferrite, ferrite resin, etc.
Preferably, 70% or more of the magnetic flux emitted from one longitudinal end of the magnetic core 26 in the rotation axis direction passes outside the conductive layer 20b and returns to the other longitudinal end of the magnetic core 26.

磁性コア26の断面形状は、定着用回転体20の中空部に収納可能な形状であればよく、円形状である必要はないものの、断面積ができるだけ大きくできる形状が好ましい。本実施形態では磁性コア26の直径は10mmとし、長手方向の長さ280mmとした。 The cross-sectional shape of the magnetic core 26 does not have to be circular as long as it can be stored in the hollow portion of the fixing rotor 20, but a shape that allows the cross-sectional area to be as large as possible is preferable. In this embodiment, the diameter of the magnetic core 26 is 10 mm, and the longitudinal length is 280 mm.

励磁コイル27は、耐熱性のポリアミドイミドで被覆した直径1~2mmの銅線材(単一導線)を、磁性コア26に20巻でらせん状に巻いて形成した。励磁コイル27は、磁性コア26に定着用回転体20の回転軸方向に交差する方向に捲回されている。このため、この励磁コイル27に高周波の交番電流を流すと、回転軸方向に平行な方向に交番磁場が発生し、定着用回転体20の導電層20bの各発熱リング201に、後述する原理で誘導電流(周回電流)が流れて発熱する。 The excitation coil 27 is formed by winding 20 turns of copper wire (single conductor) with a diameter of 1 to 2 mm coated with heat-resistant polyamideimide in a spiral shape around the magnetic core 26. The excitation coil 27 is wound around the magnetic core 26 in a direction that intersects with the direction of the rotation axis of the fixing rotor 20. Therefore, when a high-frequency alternating current is passed through this excitation coil 27, an alternating magnetic field is generated in a direction parallel to the direction of the rotation axis, and an induced current (circulating current) flows in each heating ring 201 of the conductive layer 20b of the fixing rotor 20 according to the principle described below, generating heat.

図3及び図4に示すように、定着用回転体20の温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ40は、バネ板40a及びサーミスタ素子40bによって構成される。バネ板40aは、定着用回転体20の内面に向かって延びているバネ弾性を有する支持部材である。温度検知素子としてのサーミスタ素子40bは、バネ板40aの先端部に設置されている。サーミスタ素子40bの表面は、電気絶縁性を確保するために50μm厚のポリイミドテープで覆われている。 As shown in Figures 3 and 4, the thermistor 40, which serves as a temperature detection means for detecting the temperature of the fixing rotor 20, is composed of a spring plate 40a and a thermistor element 40b. The spring plate 40a is a support member having spring elasticity that extends toward the inner surface of the fixing rotor 20. The thermistor element 40b, which serves as a temperature detection element, is installed at the tip of the spring plate 40a. The surface of the thermistor element 40b is covered with a 50 μm thick polyimide tape to ensure electrical insulation.

サーミスタ40は、長手方向における定着用回転体20の略中央部の位置に、フィルムガイド25に固定して設置される。そして、サーミスタ素子40bが、定着用回転体20の内面にバネ板40aのバネ弾性により押圧されて接触状態に保持される。なお、サーミ
スタ40は、定着用回転体20の外周側に配置してもよい。
The thermistor 40 is fixed to the film guide 25 at a position approximately at the center of the fixing rotor 20 in the longitudinal direction. The thermistor element 40b is pressed against the inner surface of the fixing rotor 20 by the spring elasticity of the spring plate 40a and is maintained in contact with the inner surface of the fixing rotor 20. The thermistor 40 may be disposed on the outer periphery of the fixing rotor 20.

導電層20bの周方向の導通を監視する導通監視装置を構成する電流センサ30は、定着装置15の長手方向に関してサーミスタ40と同一位置に配置される。すなわち、電流センサ30で監視するのは、定着用回転体20の発熱パターンを構成する複数の発熱リング201の内、サーミスタ素子40bが接触している位置にある発熱リング201の導通状態である。 The current sensor 30, which constitutes the continuity monitoring device that monitors the circumferential continuity of the conductive layer 20b, is located at the same position as the thermistor 40 in the longitudinal direction of the fixing device 15. In other words, what is monitored by the current sensor 30 is the continuity state of the heating ring 201 that is in contact with the thermistor element 40b among the multiple heating rings 201 that constitute the heating pattern of the fixing rotor 20.

(加熱原理)
誘導加熱方式の定着装置15における定着用回転体20の加熱原理を説明する。図6は、励磁コイル27に矢印I0の向きに電流が増加している瞬間を示している概念図である。励磁コイル27は、定着用回転体20に挿通され、交番電流を流すことで定着用回転体20の回転軸方向に交番磁場を形成し、定着用回転体20の周方向に誘導電流Iを生じさせる磁場発生手段として機能する。
また、磁性コア26は、励磁コイル27にて生成された磁力線B(図中点線)を誘導し、磁路を形成する部材として機能する。一般的な誘導加熱方式が、磁力線が導電層中を貫通して渦電流を発生させるのに対し、本実施形態では磁力線Bが定着用回転体中の外側でループする構成になっている。すなわち、磁性コア26の一方の長手端部から出て導電層20bの外側を通過し、磁性コア26の他方の長手端部に戻る磁力線によって誘導された誘導電流によって導電層20bは主に発熱される。こうすることで導電層の厚みが、例えば4μm以下と薄くても効率的に発熱することができる。
(Heating principle)
The heating principle of the fixing rotor 20 in the fixing device 15 using the induction heating method will be described. Fig. 6 is a conceptual diagram showing the moment when the current in the exciting coil 27 increases in the direction of the arrow I0. The exciting coil 27 is inserted into the fixing rotor 20, and functions as a magnetic field generating means that generates an induced current I in the circumferential direction of the fixing rotor 20 by passing an alternating current through it to form an alternating magnetic field in the direction of the rotation axis of the fixing rotor 20.
The magnetic core 26 also functions as a member that induces magnetic field lines B (dotted lines in the figure) generated by the excitation coil 27 and forms a magnetic path. In a typical induction heating method, magnetic field lines penetrate a conductive layer to generate eddy currents, whereas in this embodiment, the magnetic field lines B loop on the outside of the fixing rotor. That is, the conductive layer 20b is mainly heated by the induced current induced by the magnetic field lines that leave one longitudinal end of the magnetic core 26, pass outside the conductive layer 20b, and return to the other longitudinal end of the magnetic core 26. This allows efficient heat generation even when the conductive layer is thin, for example, 4 μm or less.

励磁コイル27により交番磁場が形成されると、定着用回転体20の導電層20bの各発熱リング201には、ファラデーの法則に従う誘導電流Iが流れる。ファラデーの法則とは、「回路の中の磁界を変化させると、その回路の中に電流を流そうとする誘導起電力が生じ、誘導起電力は回路を垂直に貫く磁束の時間変化に比例する」というものである。 When an alternating magnetic field is generated by the excitation coil 27, an induced current I flows in each heating ring 201 of the conductive layer 20b of the fixing rotor 20 according to Faraday's law. Faraday's law states that "when the magnetic field in a circuit is changed, an induced electromotive force is generated that tries to cause a current to flow in the circuit, and the induced electromotive force is proportional to the time change in the magnetic flux that perpendicularly penetrates the circuit."

図6に示す磁性コア26の長手方向における中央部に位置する発熱リング201cについて、励磁コイル27に高周波の交番電流を流した場合に発熱リング201cに流れる誘導電流Iを考える。高周波の交番電流を流した場合、磁性コア26内部には交番磁場が形成される。その際に発熱リング201cに作用する誘導起電力は、次の数式1に従い、発熱リング201cの内側を垂直に貫く磁束の時間変化に比例する。

Figure 2024063754000002

V:誘導起電力
N:コイル巻き数
ΔΦ/Δt:微小時間Δtでの回路(発熱リング201c)を垂直に貫く磁束の変化 Consider the induced current I that flows through heat-generating ring 201c located at the center in the longitudinal direction of magnetic core 26 shown in Fig. 6 when a high-frequency alternating current is passed through excitation coil 27. When a high-frequency alternating current is passed, an alternating magnetic field is formed inside magnetic core 26. In this case, the induced electromotive force acting on heat-generating ring 201c is proportional to the time change in magnetic flux that perpendicularly penetrates the inside of heat-generating ring 201c, according to the following equation 1.
Figure 2024063754000002

V: Induced electromotive force N: Number of coil turns ΔΦ/Δt: Change in magnetic flux perpendicularly penetrating the circuit (heat generating ring 201c) in a short time Δt

この誘導起電力Vにより、発熱リング201cを周回する周回電流である誘導電流Iが流れて、誘導電流Iに伴って生じるジュール熱によって発熱リング201cが発熱する。しかし、発熱リング201cが断線している場合、誘導電流Iは流れず、その発熱リング201cは発熱しない。 This induced electromotive force V causes an induced current I, which is a circular current that circulates around the heating ring 201c, to flow, causing the heating ring 201c to heat up due to Joule heat generated by the induced current I. However, if the heating ring 201c is broken, the induced current I does not flow, and the heating ring 201c does not generate heat.

(1)定着用回転体の構成概略
本実施形態の定着用回転体の詳細について図面を用いて説明する。
本開示の一態様にかかる定着用回転体は、例えば、エンドレスベルト形状などの回転可
能な部材とすることができる。
図7は、定着用回転体の周方向の断面図である。図7に示すように、定着用回転体は、基材20aと、基材20aの外表面上の導電層20bと、該導電層の外表面上の樹脂層20eを有する。樹脂層20e上に必要に応じて弾性層20cや、表層(離型層)20dを有することもでき、また、弾性層20cと表層20dとの間に、接着層20fを有することもできる。
(1) Outline of Configuration of Fixing Rotor The fixing rotor of this embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
The fixing rotatable member according to one aspect of the present disclosure may be, for example, a rotatable member having an endless belt shape.
Fig. 7 is a cross-sectional view of the fixing rotor in the circumferential direction. As shown in Fig. 7, the fixing rotor has a base material 20a, a conductive layer 20b on the outer surface of the base material 20a, and a resin layer 20e on the outer surface of the conductive layer. If necessary, an elastic layer 20c and a surface layer (release layer) 20d may be provided on the resin layer 20e, and an adhesive layer 20f may be provided between the elastic layer 20c and the surface layer 20d.

(2)基材
基材20aの材質は少なくとも樹脂を含む層であれば特に限定されるものではない。すなわち、基材20aは樹脂を含む。ベルトを電磁誘導方式の定着装置に用いる場合、基材20aは導電層が発熱した状態で物性の変化が少なく、高強度を維持する層であることが好ましい。このため、基材20aは主成分として耐熱性樹脂を含むことが好ましく、耐熱性樹脂から構成されることが好ましい。
(2) Substrate The material of the substrate 20a is not particularly limited as long as it is a layer containing at least a resin. That is, the substrate 20a contains a resin. When the belt is used in an electromagnetic induction type fixing device, the substrate 20a is preferably a layer that has little change in physical properties and maintains high strength when the conductive layer is heated. For this reason, the substrate 20a preferably contains a heat-resistant resin as a main component, and is preferably made of a heat-resistant resin.

基材20aに含まれる樹脂(好ましくは基材を構成する樹脂)は、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、変性ポリイミド及び変性ポリアミドイミドからなる群から選択される少なくとも一を含むことが好ましい。より好ましくは、ポリイミド及びポリアミドイミドからなる群から選択される少なくとも一である。これらの中でも特にポリイミドが好ましい。なお、本開示において、主成分とは、対象物(ここでは基材)を構成する成分のうち、最も多く含まれる成分を意味する。
なお、変性ポリイミド、及び変性ポリアミドイミドにおける変性とは、シロキサン変性、カーボネート変性、フッ素変性、ウレタン変性、トリアジン変性、フェノール変性などが挙げられる。
The resin contained in the substrate 20a (preferably the resin constituting the substrate) preferably contains at least one selected from the group consisting of polyimide (PI), polyamideimide (PAI), modified polyimide, and modified polyamideimide. More preferably, it is at least one selected from the group consisting of polyimide and polyamideimide. Among these, polyimide is particularly preferable. In this disclosure, the main component means the component contained in the largest amount among the components constituting the target object (here, the substrate).
The modified polyimide and modified polyamideimide include siloxane-modified, carbonate-modified, fluorine-modified, urethane-modified, triazine-modified, and phenol-modified.

基材20a中には、断熱性や強度向上のために充填剤が配合されていてもよい。
基体の形状は、定着用回転体の形状に応じて適宜選択することができ、例えば、エンドレスベルト形状、中空円筒状、フィルム状等、様々な形状とすることができる。
A filler may be blended into the base material 20a to improve heat insulation and strength.
The shape of the substrate can be appropriately selected depending on the shape of the fixing rotor, and can be, for example, an endless belt shape, a hollow cylinder shape, a film shape, or various other shapes.

定着ベルトの場合、基材20aの厚さは、例えば、10~100μmとすることが好ましく、20~60μmとすることがより好ましい。基材20aの厚みを、上記の範囲内とすることで、強度及び可撓性を高いレベルで両立させ得る。
また、基材20aの導電層20bに対向する側とは反対側の表面上には、例えば、定着ベルトの内周面が他部材と接する場合における定着ベルトの内周面の摩耗を防ぐための層や、他部材との摺動性を向上させるための層を設けることもできる。
In the case of a fixing belt, the thickness of the base material 20a is, for example, preferably 10 to 100 μm, and more preferably 20 to 60 μm. By setting the thickness of the base material 20a within the above range, it is possible to achieve both high levels of strength and flexibility.
In addition, on the surface of the substrate 20a opposite the side facing the conductive layer 20b, for example, a layer for preventing wear of the inner surface of the fixing belt when the inner surface of the fixing belt comes into contact with other members, or a layer for improving sliding properties with other members may be provided.

なお、基材20aの外周面は、導電層20bとの密着性や濡れ性改善のために、ブラストなどの粗面化処理や、紫外線やプラズマ、化学的エッチングなどの改質処理が施されていてもよい。 In addition, the outer peripheral surface of the substrate 20a may be subjected to a roughening treatment such as blasting, or a modification treatment such as ultraviolet light, plasma, or chemical etching in order to improve adhesion and wettability with the conductive layer 20b.

(3)導電層
導電層20bは通電時に発熱する層である。励磁コイルを用いた誘導加熱による発熱原理では、定着用回転体の近傍に配置された励磁コイルに交番電流が供給されると、磁界が誘起され、その磁場により定着用回転体の導電層20bに電流が発生し、ジュール熱により発熱する。
(3) Conductive Layer The conductive layer 20b is a layer that generates heat when current is applied. In the principle of heat generation by induction heating using an excitation coil, when an alternating current is supplied to an excitation coil arranged near the fixing rotor, a magnetic field is induced, and a current is generated in the conductive layer 20b of the fixing rotor by the magnetic field, and heat is generated by Joule heat.

導電層20bの材質としては、体積抵抗率が低く、酸化がしにくい銀が好ましい。導電層20bは、銀を含む。導電層20bは、本開示の効果を損なわない程度に、銀以外の金属などを含有してもよい。但し、導電層を構成する銀の純度としては、90質量%以上が好ましく、99質量%以上がより好ましく、99.9質量%以上が特に好ましい。上限は特に制限されない。例えば100質量%以下である。 The material of the conductive layer 20b is preferably silver, which has a low volume resistivity and is resistant to oxidation. The conductive layer 20b contains silver. The conductive layer 20b may contain metals other than silver to an extent that does not impair the effects of the present disclosure. However, the purity of the silver constituting the conductive layer is preferably 90% by mass or more, more preferably 99% by mass or more, and particularly preferably 99.9% by mass or more. There is no particular upper limit. For example, it is 100% by mass or less.

定着用回転体において、導電層の材質の分析、具体的には、例えば、導電層が銀を含む場合における銀の純度等は、以下の手順で行うことができる。
定着用回転体から、縦5mm、横5mm、厚みが定着用回転体の全厚みである試料を、定着用回転体の任意の箇所から6個採取する。得られた6個の試料について、定着用回転体の周方向の断面を、クロスセクションポリッシャ(商品名:SM09010、日本電子社製)で露出させる。
In the fixing rotating member, the material of the conductive layer, specifically, for example, the purity of silver when the conductive layer contains silver, can be analyzed by the following procedure.
Six samples, each 5 mm long, 5 mm wide, and the full thickness of the fixing rotor, are taken from any location of the fixing rotor. The circumferential cross sections of the six samples are exposed using a cross-section polisher (product name: SM09010, manufactured by JEOL Ltd.).

続いて、露出させた導電層の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)(商品名:JSM-F100、日本電子社製)で観察し、観察画像内の銀結晶粒子のエネルギー分散型X線分光法(EDS)分析を行う。観察条件は20000倍、二次電子像取得モード、EDS分析条件は、加速電圧5.0kV、ワーキングディスタンス:10mmである。EDS分析を行う空間範囲はエリア指定を行い、観察画像内の銀結晶粒子だけを選択するよう調整する。
1個の試料について1画像を取得し、1画像内で3か所のEDS分析を行う。試料6個で計18か所での純度を分析し、算術平均値を算出することで導電層を構成する銀の純度とすることができる。
Next, the cross section of the exposed conductive layer is observed with a scanning electron microscope (SEM) (product name: JSM-F100, manufactured by JEOL Ltd.), and the silver crystal particles in the observed image are analyzed by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The observation conditions are 20,000x magnification, secondary electron image acquisition mode, and EDS analysis conditions are accelerating voltage 5.0 kV, working distance: 10 mm. The spatial range in which the EDS analysis is performed is specified by area, and adjusted so that only the silver crystal particles in the observed image are selected.
One image is taken for one sample, and EDS analysis is performed at three points within each image. The purity is analyzed at a total of 18 points for six samples, and the arithmetic average value is calculated to determine the purity of the silver that constitutes the conductive layer.

導電層20bの最大厚みは4μm以下が好ましい。導電層の最大厚みを4μm以下とすることで、導電層の熱容量を十分に小さくでき、電磁誘導によって導電層が定着可能な温度に到達するまでの時間をより短くすることが可能となる。また、導電層の最大厚みを4μm以下とすることで、定着用回転体の耐屈曲性をより一層向上させることができる。図3に示すように定着用回転体20は、フィルムガイド25と、加圧ローラ21とに押圧された状態で回転駆動される。その一回転毎に定着用回転体20はニップ部Nにおいて加圧・変形され、応力を受けることとなる。
定着用回転体に、このような繰り返しの屈曲が長期に亘って加えられた場合においても、導電層の最大厚みを4μm以下とすることで、導電層20bが疲労破壊を起こしにくくすることができる。なぜなら、導電層20bを、フィルムガイド25の曲面の形状に沿わせて押圧し変形させた場合、導電層20bに働く内部応力は、導電層20bが薄い程小さくなるためである。
The maximum thickness of the conductive layer 20b is preferably 4 μm or less. By making the maximum thickness of the conductive layer 4 μm or less, the heat capacity of the conductive layer can be sufficiently reduced, and the time until the conductive layer reaches a temperature at which fixing can be performed by electromagnetic induction can be shortened. In addition, by making the maximum thickness of the conductive layer 4 μm or less, the bending resistance of the fixing rotor can be further improved. As shown in FIG. 3, the fixing rotor 20 is rotated while being pressed by the film guide 25 and the pressure roller 21. With each rotation, the fixing rotor 20 is pressurized and deformed at the nip portion N, and is subjected to stress.
Even if the fixing rotor is subjected to such repeated bending over a long period of time, the conductive layer 20b is less likely to be broken by fatigue, by setting the maximum thickness of the conductive layer to 4 μm or less. This is because, when the conductive layer 20b is pressed and deformed to conform to the shape of the curved surface of the film guide 25, the internal stress acting on the conductive layer 20b becomes smaller as the conductive layer 20b is thinner.

導電層20bの最大厚みの下限は特に制限されないが、好ましくは1μm以上である。よって、導電層20bの最大厚みは、好ましくは、1~4μm。特には、1~3μmである。 The lower limit of the maximum thickness of the conductive layer 20b is not particularly limited, but is preferably 1 μm or more. Therefore, the maximum thickness of the conductive layer 20b is preferably 1 to 4 μm, and more preferably 1 to 3 μm.

定着用回転体における導電層の最大厚みは、例えば、以下の方法で測定することができる。
定着用回転体から、縦5mm、横5mm、厚みが定着用回転体の全厚みである試料を、定着用回転体の任意の箇所から6個採取する。得られた6個の試料について、定着用回転体の周方向の断面を、クロスセクションポリッシャ(商品名:SM09010、日本電子社製)で露出させる。
続いて、露出させた導電層の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)(商品名:JSM-F100、日本電子社製)で加速電圧3kV、ワーキングディスタンス2.9mm、倍率10000倍で観察し、幅13μm、高さ10μmの画像を得る。得られた画像中の導電層について、もっとも基材側寄りにある箇所と、その反対側の最も樹脂層側にある箇所で平行線を引いて、その距離をその画像中の厚みとし、6個の試料の算術平均値を最大厚みと定義した。なお平行線は観察領域中の基材の導電層とは反対側の面を基準として引くものとした。
The maximum thickness of the conductive layer on the fixing rotor can be measured, for example, by the following method.
Six samples, each 5 mm long, 5 mm wide, and the full thickness of the fixing rotor, are taken from any location of the fixing rotor. The circumferential cross sections of the six samples are exposed using a cross-section polisher (product name: SM09010, manufactured by JEOL Ltd.).
Next, the cross section of the exposed conductive layer was observed with a scanning electron microscope (SEM) (product name: JSM-F100, manufactured by JEOL Ltd.) at an acceleration voltage of 3 kV, a working distance of 2.9 mm, and a magnification of 10,000 times to obtain an image with a width of 13 μm and a height of 10 μm. Parallel lines were drawn between the conductive layer in the obtained image at the location closest to the substrate side and the location closest to the resin layer side on the opposite side, and the distance between the parallel lines was defined as the thickness in the image, and the arithmetic average value of the six samples was defined as the maximum thickness. The parallel lines were drawn based on the surface of the substrate opposite the conductive layer in the observation area.

導電層20bは、基材20aの外周面の周方向に延在してなる。導電層20bは、通電
時に発熱可能であればよく、所定のパターンで構成されていてもよい。特に図4に示すように定着用回転体の周方向にリング形状を成した導電層20bが回転軸方向に、電気的に分割した状態で複数形成されている構成が好ましい。このような構成を取ることで導電層20bにクラックが生じた場合における局所的な温度の上昇を抑えることができる。リング形状は、回転体軸方向の幅が略一定であることが好ましい。
なお、導電層を上記の如きパターンで構成した場合、導電層20bの表面積が増えることとなる。このとき、導電層が銅で形成されていると、より酸化されやすくなる。しかしながら、導電層の材料として銀を用いた場合、上記のように導電層をパターン状に構成することによる表面積の増加に起因する導電層の酸化を防止し得る。
The conductive layer 20b extends in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the base material 20a. The conductive layer 20b may be configured in a predetermined pattern as long as it can generate heat when current is applied. In particular, as shown in FIG. 4, a configuration in which a plurality of conductive layers 20b each having a ring shape in the circumferential direction of the fixing rotor are formed in an electrically divided state in the axial direction of the rotor is preferable. By adopting such a configuration, it is possible to suppress a local temperature rise when a crack occurs in the conductive layer 20b. It is preferable that the width of the ring shape in the axial direction of the rotor is approximately constant.
When the conductive layer is configured in the above-mentioned pattern, the surface area of the conductive layer 20b increases. In this case, if the conductive layer is made of copper, it is more likely to be oxidized. However, when silver is used as the material for the conductive layer, it is possible to prevent the oxidation of the conductive layer caused by the increase in surface area due to the above-mentioned pattern configuration of the conductive layer.

導電層20bのリングの幅は、製造性、発熱性の観点から100μm以上であることが好ましく、200μm以上がより好ましい。発熱ムラや安全性の観点から、500μm以下が好ましく、400μm以下がより好ましい。リングの幅は、例えば、100~500μm、200~400μmが挙げられる。 From the viewpoints of manufacturability and heat generation, the width of the ring of the conductive layer 20b is preferably 100 μm or more, and more preferably 200 μm or more. From the viewpoints of uneven heat generation and safety, the width is preferably 500 μm or less, and more preferably 400 μm or less. Examples of the width of the ring include 100 to 500 μm and 200 to 400 μm.

導電層20bのリングとリングの間隔は、製造性、発熱性の観点から50μm以上であることが好ましく、100μm以上がより好ましい。発熱ムラの観点から、400μm以下が好ましく、300μm以下がより好ましい。リングとリングの間隔は、例えば、50~300μm、100~300μmが挙げられる。 From the viewpoints of manufacturability and heat generation, the spacing between the rings of the conductive layer 20b is preferably 50 μm or more, and more preferably 100 μm or more. From the viewpoint of uneven heat generation, the spacing is preferably 400 μm or less, and more preferably 300 μm or less. Examples of spacing between the rings include 50 to 300 μm and 100 to 300 μm.

導電層20bは厚み方向に貫通孔を有する。該貫通孔が存在することで、後述する樹脂層が貫通孔内に侵入し、基材20aまで到達する。これにより、基材20a、導電層20b、及び樹脂層20eが一体化し、お互いに強固に接着することで剥離の発生を抑制し、耐久性が向上する。 The conductive layer 20b has through holes in the thickness direction. The presence of these through holes allows the resin layer described below to penetrate into the through holes and reach the base material 20a. As a result, the base material 20a, the conductive layer 20b, and the resin layer 20e are integrated and firmly adhered to each other, suppressing the occurrence of peeling and improving durability.

導電層20bに厚み方向に貫通した細孔を有させる方法は、特に制限されない。例えば導電層20b上にフォトリソ工程でパターンを形成した後に、薬液エッチングで孔を空けるものや、レーザーや集束イオンビームを利用して孔を空けるものが挙げられる。本開示では特に、銀ナノ粒子材料を利用した細孔形成について説明する。 There are no particular limitations on the method for forming pores penetrating the conductive layer 20b in the thickness direction. For example, after forming a pattern on the conductive layer 20b by a photolithography process, holes may be formed by chemical etching, or holes may be formed using a laser or focused ion beam. In this disclosure, in particular, pore formation using a silver nanoparticle material will be described.

まず、粒径が10~50nm程度の銀ナノ粒子が配合された塗料を成膜する。これにより、図8Aのように粒子が積層された状態となる。ナノ粒子はその表面エネルギーの不安定さから100℃程度の低温焼成でも粒子同士が融着し、図8Bのようにナノサイズの細孔を有した状態で膜化する。導電層20bは、銀ナノ粒子の焼結体であることが好ましい。 First, a coating is formed using paint containing silver nanoparticles with a particle size of approximately 10 to 50 nm. This results in a layered structure of particles as shown in Figure 8A. Due to the instability of the surface energy of nanoparticles, the particles fuse together even when fired at a low temperature of approximately 100°C, forming a film with nano-sized pores as shown in Figure 8B. The conductive layer 20b is preferably a sintered body of silver nanoparticles.

さらに、銀ナノ粒子を成膜した積層体を300℃程度の高温で焼成(焼結)する。焼成温度は、好ましくは280~450℃、300~400℃である。焼成すると、ナノ粒子同士は更に合一し、細孔同士も表面エネルギーを最小化しようと合一し、図8Cに示すように厚み方向に貫通するまでに成長する。 The laminate with the silver nanoparticles formed thereon is then baked (sintered) at a high temperature of about 300°C. The baking temperature is preferably 280-450°C, or 300-400°C. When baked, the nanoparticles further coalesce with each other, and the pores also coalesce with each other in an attempt to minimize the surface energy, growing until they penetrate in the thickness direction as shown in Figure 8C.

このようにして形成された細孔は厚み方向だけでなく、周方向や軸方向にも連なり、三次元的な網目構造を有していると考えられる。後述する樹脂層20eが細孔内に侵入することで、導電層20bと樹脂層20eの接触面積が飛躍的に増え、アンカー効果が増大することで接着力が大幅に改善しているものと考えられる。 The pores formed in this way are connected not only in the thickness direction but also in the circumferential and axial directions, and are thought to have a three-dimensional network structure. The resin layer 20e, which will be described later, penetrates into the pores, dramatically increasing the contact area between the conductive layer 20b and the resin layer 20e, and the increased anchor effect is thought to greatly improve the adhesive strength.

(4)樹脂層
定着用回転体は、導電層20bの基材20aに対向する側とは反対側の面上の樹脂層20eを備える。樹脂層20eは導電層20bを保護するものであり、導電層20bの酸化防止や、絶縁確保、強度向上の機能を有する。
(4) Resin Layer The fixing rotor includes a resin layer 20e on the surface of the conductive layer 20b opposite to the surface facing the base material 20a. The resin layer 20e protects the conductive layer 20b and has the functions of preventing oxidation of the conductive layer 20b, ensuring insulation, and improving strength.

樹脂層20eの少なくとも一部を構成する樹脂は特に制限されない。樹脂層20eに用いる樹脂は基材20aの樹脂と同様に、導電層20bが発熱した状態で物性の変化が少なく、高強度を維持できる樹脂が好ましい。このため、樹脂層20eは主成分として耐熱性樹脂を含むことが好ましく、耐熱性樹脂から構成されることが好ましい。耐熱性樹脂は、例えば200℃未満(好ましくは250℃未満)の温度で融解又は分解しない樹脂である。 The resin constituting at least a part of the resin layer 20e is not particularly limited. The resin used for the resin layer 20e is preferably a resin that, like the resin of the substrate 20a, changes little in physical properties when the conductive layer 20b generates heat and can maintain high strength. For this reason, the resin layer 20e preferably contains a heat-resistant resin as a main component, and is preferably composed of a heat-resistant resin. The heat-resistant resin is, for example, a resin that does not melt or decompose at a temperature of less than 200°C (preferably less than 250°C).

樹脂層20eの少なくとも一部を構成する樹脂は、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、変性ポリイミド及び変性ポリアミドイミドからなる群から選択される少なくとも一を含むことが好ましい。より好ましくは、ポリイミド及びポリアミドイミドからなる群から選択される少なくとも一である。変性に関しては基材20aで説明したものと同様である。 The resin constituting at least a part of the resin layer 20e preferably contains at least one selected from the group consisting of polyimide (PI), polyamideimide (PAI), modified polyimide, and modified polyamideimide. More preferably, it is at least one selected from the group consisting of polyimide and polyamideimide. The modification is the same as that described for the substrate 20a.

これらイミド系材料はワニスという液状で塗工することができるため、導電層20b上に塗工すると、導電層20bに形成された細孔内に侵入していき、その後焼成することでその状態で膜化できる。基材20aと同様のイミド系材料を用いることで、導電層20bの細孔内に侵入し、基材20aに到達したときに接着性がより確保しやすく、剥離の発生をより抑制できる。 These imide-based materials can be applied in a liquid form called varnish, so when applied onto the conductive layer 20b, they penetrate into the pores formed in the conductive layer 20b, and can then be turned into a film in that state by baking. By using the same imide-based material as the substrate 20a, it is easier to ensure adhesion when the material penetrates into the pores of the conductive layer 20b and reaches the substrate 20a, and peeling can be further suppressed.

樹脂層20eの少なくとも一部を構成する樹脂は、貫通孔の少なくとも一部に侵入していればよい。また、貫通孔に侵入した樹脂層20eを構成する樹脂は基材20aに接していることが好ましい。侵入の程度は特に制限されず、樹脂が剥離を抑制できる程度に侵入していればよい。
例えば、走査型電子顕微鏡での観察において、貫通孔の個数のうち、好ましくは50~100%、80~100%、90~100%の貫通孔に樹脂が侵入している(より好ましくは基材20aに接している)。
The resin constituting at least a part of the resin layer 20e may penetrate at least a part of the through-hole. In addition, it is preferable that the resin constituting the resin layer 20e that penetrates into the through-hole is in contact with the base material 20a. The degree of penetration is not particularly limited, and it is sufficient that the resin penetrates to an extent that peeling can be suppressed.
For example, when observed with a scanning electron microscope, preferably 50 to 100%, 80 to 100%, or 90 to 100% of the through holes are filled with resin (more preferably in contact with the base material 20a).

樹脂層20eは、伝熱性の観点から熱伝導性フィラーを含有してもよい。伝熱性を向上させることで、導電層20bで発生した熱を定着用回転体の外表面に効率よく伝達することができる。 The resin layer 20e may contain a thermally conductive filler from the viewpoint of heat transfer. By improving the heat transfer, the heat generated in the conductive layer 20b can be efficiently transferred to the outer surface of the fixing rotor.

樹脂層20eの厚みは10~100μmが好ましく、20~60μmがより好ましい。また、定着用回転体の屈曲時における導電層20bに加わる応力を緩和する観点から、樹脂層20eの厚みと基材20aの厚みとは、それらの材質に応じて適宜調整することが好ましい。具体的には、例えば、基材と樹脂層とを同じ材質、例えば、ポリイミドとする場合、基材と樹脂層の厚みは概略等しくすることが好ましい。すなわち、基材と樹脂層との厚みの差の絶対値の基材の厚みに対する割合が、好ましくは、10%以下、特には、5%以下である。また、基材がポリイミドからなり、樹脂層がポリアミドイミドからなる場合には、樹脂層の厚みを基材の厚みを基準として、例えば、15%以上25%以下の範囲とすることが好ましい。基材と樹脂層との厚みの関係を上記のようにすることで、定着用回転体の屈曲時における導電層20bへのクラックの発生をより確実に抑制し得る。 The thickness of the resin layer 20e is preferably 10 to 100 μm, more preferably 20 to 60 μm. In addition, from the viewpoint of alleviating the stress applied to the conductive layer 20b when the fixing rotor is bent, it is preferable to appropriately adjust the thickness of the resin layer 20e and the thickness of the substrate 20a according to their materials. Specifically, for example, when the substrate and the resin layer are made of the same material, for example, polyimide, it is preferable to make the thickness of the substrate and the resin layer approximately equal. That is, the ratio of the absolute value of the difference in thickness between the substrate and the resin layer to the thickness of the substrate is preferably 10% or less, particularly 5% or less. In addition, when the substrate is made of polyimide and the resin layer is made of polyamideimide, it is preferable to set the thickness of the resin layer to, for example, 15% or more and 25% or less of the thickness of the substrate. By setting the thickness relationship between the substrate and the resin layer as described above, it is possible to more reliably suppress the occurrence of cracks in the conductive layer 20b when the fixing rotor is bent.

定着用回転体において、基材20a及び樹脂層20eの材質の分析は、以下の手順で行うことができる。
定着用回転体から10mm角のサンプルを切り出し、弾性層や表層がある場合は剃刀や溶剤等で除去する。得られたサンプルについて赤外分光分析装置(FT-IR)(例えば、商品名:Frontier FT IR,PerkinElmer社製)を用いた全反射(ATR)測定を行うことにより材質の確認が可能である。
In the fixing rotating member, the materials of the base material 20a and the resin layer 20e can be analyzed by the following procedure.
A sample of 10 mm square is cut out from the fixing rotor, and if an elastic layer or a surface layer is present, it is removed with a razor, a solvent, etc. The material can be confirmed by performing an attenuated total reflection (ATR) measurement on the obtained sample using an infrared spectroscopic analyzer (FT-IR) (for example, product name: Frontier FT IR, manufactured by PerkinElmer).

(5)弾性層
定着用回転体は、樹脂層20eの外表面に弾性層20cを有してもよい。弾性層20cは、定着装置において定着ニップを確保するために定着用回転体に柔軟性を付与するための層である。なお、定着用回転体を、紙上のトナーと接する加熱部材として用いる場合には、弾性層20cは、加熱部材の表面が、紙の凹凸に追従し得るような柔軟性を付与するための層としても機能する。
弾性層20cは、例えば、マトリックスとしてのゴムと、該ゴム中に分散された粒子とを含む。より具体的には、弾性層20cは、ゴムと、熱伝導性フィラーとを含むことが好ましく、ゴムの原料(ベースポリマー、架橋剤等)と、熱伝導性フィラーとを少なくとも含む組成物を硬化させた硬化物から構成されることが好ましい。
(5) Elastic Layer The fixing rotor may have an elastic layer 20c on the outer surface of the resin layer 20e. The elastic layer 20c is a layer for imparting flexibility to the fixing rotor in order to secure a fixing nip in the fixing device. When the fixing rotor is used as a heating member that comes into contact with the toner on the paper, the elastic layer 20c also functions as a layer for imparting flexibility so that the surface of the heating member can follow the unevenness of the paper.
The elastic layer 20c includes, for example, rubber as a matrix and particles dispersed in the rubber. More specifically, the elastic layer 20c preferably includes rubber and a thermally conductive filler, and is preferably made of a cured product obtained by curing a composition including at least the raw materials of the rubber (base polymer, crosslinking agent, etc.) and the thermally conductive filler.

上述した弾性層20cの機能を発現させる観点から、弾性層20cは、熱伝導性粒子を含むシリコーンゴム硬化物から構成されることが好ましく、付加硬化型のシリコーンゴム組成物の硬化物から構成されることがより好ましい。
シリコーンゴム組成物は、例えば、熱伝導性粒子、ベースポリマー、架橋剤及び触媒、並びに、必要に応じて、添加剤を含むことができる。シリコーンゴム組成物は液状のものが多いため、熱伝導性フィラーが分散しやすく、熱伝導性フィラーの種類や添加量に応じて、その架橋度を調整することで、作製する弾性層20cの弾性を調整しやすい。
From the viewpoint of realizing the functions of the elastic layer 20c described above, the elastic layer 20c is preferably made of a cured silicone rubber containing thermally conductive particles, and more preferably made of a cured addition-curing type silicone rubber composition.
The silicone rubber composition may contain, for example, thermally conductive particles, a base polymer, a crosslinking agent, a catalyst, and, if necessary, additives. Since the silicone rubber composition is often liquid, the thermally conductive filler is easily dispersed therein, and the elasticity of the elastic layer 20c to be produced can be easily adjusted by adjusting the degree of crosslinking according to the type and amount of the thermally conductive filler added.

マトリックスは、弾性層20cにおいて弾性を発現する機能を担う。マトリックスは、上記した弾性層20cの機能を発現させる観点から、シリコーンゴムを含むことが好ましい。シリコーンゴムは、非通紙部領域で240℃程度の高温になる環境においても柔軟性を保持できる高い耐熱性を有しており、好ましい。シリコーンゴムとしては、例えば、後述する付加硬化型の液状シリコーンゴム組成物の硬化物を用いることができる。弾性層20cは液状シリコーンゴム組成物を公知の方法で塗布・加熱することにより、形成しうる。 The matrix has the function of providing elasticity in the elastic layer 20c. From the viewpoint of providing the above-mentioned function of the elastic layer 20c, it is preferable that the matrix contains silicone rubber. Silicone rubber is preferable because it has high heat resistance that allows it to maintain flexibility even in environments where the non-paper passing area is as high as about 240°C. As the silicone rubber, for example, a cured product of an addition-curing liquid silicone rubber composition described below can be used. The elastic layer 20c can be formed by applying and heating the liquid silicone rubber composition by a known method.

液状シリコーンゴム組成物は、通常、下記成分(a)~(d)を含む:
成分(a):不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサン;
成分(b):ケイ素に結合した活性水素を有するオルガノポリシロキサン;
成分(c):触媒;
成分(d):熱伝導性フィラー
以下、各成分について説明する。
The liquid silicone rubber composition generally contains the following components (a) to (d):
Component (a): an organopolysiloxane having an unsaturated aliphatic group;
Component (b): an organopolysiloxane having silicon-bonded active hydrogen;
Component (c): catalyst;
Component (d): Thermally Conductive Filler Each component will now be described.

成分(a)
不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサンは、ビニル基などの不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサンであり、例えば、下記式(1)及び(2)に示すものが挙げられる。

Figure 2024063754000003
Component (a)
The organopolysiloxane having an unsaturated aliphatic group is an organopolysiloxane having an unsaturated aliphatic group such as a vinyl group, and examples thereof include those represented by the following formulas (1) and (2).
Figure 2024063754000003

式(1)中、mは0以上の整数を示し、nは3以上の整数を示す。また、構造式(1)中、Rは、各々独立して、不飽和脂肪族基を含まない1価の非置換又は置換炭化水素基を表し、ただし、Rのうちの少なくとも1つはメチル基を表し、Rは、各々独立して、不飽和脂肪族基を表す。

Figure 2024063754000004
In formula (1), m1 represents an integer of 0 or greater, and n1 represents an integer of 3 or greater. In addition, in structural formula (1), each R1 independently represents a monovalent unsubstituted or substituted hydrocarbon group that does not contain an unsaturated aliphatic group, provided that at least one of R1 represents a methyl group, and each R2 independently represents an unsaturated aliphatic group.
Figure 2024063754000004

式(2)中、nは正の整数を示し、Rは、各々独立して、不飽和脂肪族基を含まない1価の非置換又は置換炭化水素基を表し、ただし、Rのうちの少なくとも1つはメチル基を表し、Rは、各々独立して、不飽和脂肪族基を表す。 In formula (2), n2 represents a positive integer, each R3 independently represents a monovalent unsubstituted or substituted hydrocarbon group not containing an unsaturated aliphatic group, provided that at least one of R3 represents a methyl group, and each R4 independently represents an unsaturated aliphatic group.

式(1)及び(2)において、R及びRが表すことのできる、不飽和脂肪族基を含まない1価の非置換又は置換炭化水素基としては、例えば、以下の基を挙げることができる。
・非置換炭化水素基
アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基)。
アリール基(例えば、フェニル基)。
・置換炭化水素基
置換アルキル基(例えば、クロロメチル基、3-クロロプロピル基、3,3,3-トリフルオロプロピル基、3-シアノプロピル基、3-メトキシプロピル基)。
In formulas (1) and (2), examples of the monovalent unsubstituted or substituted hydrocarbon group not containing an unsaturated aliphatic group which can be represented by R 1 and R 3 include the following groups.
Unsubstituted hydrocarbon alkyl groups (eg, methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl).
Aryl groups (eg, phenyl groups).
Substituted hydrocarbon groups and substituted alkyl groups (for example, chloromethyl, 3-chloropropyl, 3,3,3-trifluoropropyl, 3-cyanopropyl, and 3-methoxypropyl groups).

式(1)及び(2)で示されるオルガノポリシロキサンは、鎖構造を形成するケイ素原子に、直接結合したメチル基を少なくとも1つ有する。しかしながら、合成や取扱いが容易であることから、R及びRそれぞれの50%以上がメチル基であることが好ましく、すべてのR及びRがメチル基であることがより好ましい。 The organopolysiloxanes represented by formulas (1) and (2) have at least one methyl group directly bonded to the silicon atom forming the chain structure. However, for ease of synthesis and handling, it is preferred that at least 50% of R1 and R3 are methyl groups, and it is more preferred that all R1 and R3 are methyl groups.

また、式(1)及び(2)中の、R及びRが表すことのできる不飽和脂肪族基としては、例えば、以下の基を挙げることができる。すなわち、不飽和脂肪族基としては、ビニル基、アリル基、3-ブテニル基、4-ペンテニル基、5-ヘキセニル基等を挙げることができる。これらの基の中でも、合成や取扱いが容易かつ安価で、架橋反応も容易に行われることから、R及びRはいずれもビニル基であることが好ましい。 In addition, examples of unsaturated aliphatic groups that can be represented by R2 and R4 in formulas (1) and (2) include the following groups. That is, examples of unsaturated aliphatic groups include a vinyl group, an allyl group, a 3-butenyl group, a 4-pentenyl group, and a 5-hexenyl group. Among these groups, it is preferable that both R2 and R4 are vinyl groups, since they are easy to synthesize and handle at low cost and the crosslinking reaction is easily carried out.

成分(a)としては、成形性の観点から、粘度は1000mm/s以上50000mm/s以下であることが好ましい。1000mm/sより低いと弾性層20cに必要な硬度に調整するのが難しくなり、50000mm/sより高いと組成物の粘度が高くなりすぎて塗工が難しくなる。粘度(動粘度)は、JIS Z 8803:2011に基づき、毛管粘度計や回転粘度計等を用いて測定することができる。 From the viewpoint of moldability, the viscosity of component (a) is preferably 1000 mm 2 /s or more and 50000 mm 2 /s or less. If it is less than 1000 mm 2 /s, it becomes difficult to adjust the hardness required for the elastic layer 20c, and if it is more than 50000 mm 2 /s, the viscosity of the composition becomes too high and coating becomes difficult. The viscosity (kinetic viscosity) can be measured using a capillary viscometer, a rotational viscometer, or the like based on JIS Z 8803:2011.

成分(a)の配合量は、弾性層20cの形成に用いる液状シリコーンゴム組成物を基準として、耐久性の観点から55体積%以上、伝熱性の観点から65体積%以下とすることが好ましい。 The amount of component (a) is preferably 55% by volume or more from the viewpoint of durability and 65% by volume or less from the viewpoint of heat transfer, based on the liquid silicone rubber composition used to form the elastic layer 20c.

成分(b)
ケイ素に結合した活性水素を有するオルガノポリシロキサンは、触媒の作用により、成分(a)の不飽和脂肪族基と反応し、硬化シリコーンゴムを形成する架橋剤として機能する。
成分(b)としては、Si-H結合を有するオルガノポリシロキサンであれば、いずれのものも用いることができる。特に、成分(a)の不飽和脂肪族基との反応性の観点から
、1分子中における、ケイ素原子に結合した水素原子の数が平均3個以上のものが好適に用いられる。
Component (b)
The organopolysiloxane having active silicon-bonded hydrogens functions as a crosslinker which reacts with the unsaturated aliphatic groups of component (a) in the presence of a catalyst to form a cured silicone rubber.
Any organopolysiloxane having a Si-H bond can be used as component (b), and from the viewpoint of reactivity with the unsaturated aliphatic group of component (a), it is particularly preferred to use one having an average of 3 or more hydrogen atoms bonded to silicon atoms per molecule.

成分(b)の具体例としては、例えば、下記式(3)に示す直鎖状のオルガノポリシロキサン及び下記式(4)に示す環状オルガノポリシロキサンを挙げることができる。

Figure 2024063754000005
Specific examples of component (b) include the linear organopolysiloxane shown by the following formula (3) and the cyclic organopolysiloxane shown by the following formula (4).
Figure 2024063754000005

式(3)中、mは0以上の整数を示し、nは3以上の整数を示し、Rは、各々独立して、不飽和脂肪族基を含まない1価の非置換又は置換炭化水素基を表す。

Figure 2024063754000006
In formula (3), m2 represents an integer of 0 or more, n3 represents an integer of 3 or more, and each R5 independently represents a monovalent unsubstituted or substituted hydrocarbon group that does not contain an unsaturated aliphatic group.
Figure 2024063754000006

式(4)中、mは0以上の整数を示し、nは3以上の整数を示し、Rは、各々独立して、不飽和脂肪族基を含まない1価の非置換又は置換炭化水素基を表す。 In formula (4), m3 represents an integer of 0 or more, n4 represents an integer of 3 or more, and each R6 independently represents a monovalent unsubstituted or substituted hydrocarbon group not containing an unsaturated aliphatic group.

式(3)及び(4)中のR及びRが表すことのできる不飽和脂肪族基を含まない1価の非置換又は置換炭化水素基としては、例えば、上述した構造式(1)中のRと同様の基を挙げることができる。これらの中でも、合成や取扱いが容易で、優れた耐熱性が容易に得られることから、R及びRそれぞれの50%以上がメチル基であることが好ましく、すべてのR及びRがメチル基であることがより好ましい。 Examples of monovalent unsubstituted or substituted hydrocarbon groups not containing unsaturated aliphatic groups that can be represented by R5 and R6 in formulas (3) and (4) include groups similar to R1 in the above-mentioned structural formula ( 1 ). Among these, it is preferable that 50% or more of R5 and R6 are methyl groups, and it is more preferable that all of R5 and R6 are methyl groups, because synthesis and handling are easy and excellent heat resistance can be easily obtained.

成分(c)
シリコーンゴムの形成に用いる触媒としては、例えば、硬化反応を促進するためのヒドロシリル化触媒を挙げることができる。ヒドロシリル化触媒としては、例えば、白金化合物やロジウム化合物などの公知の物質を用いることができる。触媒の配合量は適宜設定することができ、特に限定されない。
Component (c)
The catalyst used in forming the silicone rubber may be, for example, a hydrosilylation catalyst for promoting the curing reaction. As the hydrosilylation catalyst, for example, a known substance such as a platinum compound or a rhodium compound may be used. The amount of the catalyst to be added may be appropriately set and is not particularly limited.

成分(d)
熱伝導性フィラーとしては、金属、金属化合物、炭素繊維を挙げることができる。高熱伝導性フィラーが更に好ましく、その具体例としては、以下の材料が挙げられる。
金属ケイ素(Si)、炭化珪素(SiC)、窒化珪素(Si)、窒化ホウ素(BN)、窒化アルミニウム(AlN)、アルミナ(Al)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化マグネシウム(MgO)、シリカ(SiO)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、気相成長法炭素繊維、PAN系(ポリアクリロニトリル)炭素繊維、ピッチ系炭素繊維。
Component (d)
Examples of the thermally conductive filler include metals, metal compounds, and carbon fibers. Highly thermally conductive fillers are more preferred, and specific examples thereof include the following materials:
Silicon metal (Si), silicon carbide ( SiC ), silicon nitride ( Si3N4 ), boron nitride (BN), aluminum nitride ( AlN ), alumina ( Al2O3 ), zinc oxide (ZnO), magnesium oxide (MgO), silica ( SiO2 ), copper (Cu), aluminum (Al), silver (Ag), iron (Fe), nickel (Ni), vapor grown carbon fiber, PAN (polyacrylonitrile) carbon fiber, pitch based carbon fiber.

これらのフィラーは、単独であるいは2種類以上を混合して用いることができる。
フィラーの平均粒径は、取扱い上、および分散性の観点から1μm以上50μm以下が
好ましい。また、フィラーの形状としては、球状、粉砕状、針状、板状、ウィスカ状が用いられる。特に、分散性の観点から、フィラーは、球状のものが好ましい。さらに、補強性フィラー、耐熱性フィラー及び着色フィラーの少なくも1種を添加してもよい。
These fillers can be used alone or in combination of two or more kinds.
The average particle size of the filler is preferably 1 μm or more and 50 μm or less from the viewpoint of handling and dispersibility. The shape of the filler may be spherical, pulverized, needle-like, plate-like, or whisker-like. In particular, from the viewpoint of dispersibility, the filler is preferably spherical. Furthermore, at least one of a reinforcing filler, a heat-resistant filler, and a coloring filler may be added.

(6)接着層
定着用回転体は、弾性層20cの外表面に、後述する表層20dを接着するための接着層20fを有してもよい。接着層20fは、弾性層20cと、表層20dとを接着させるための層である。接着層20fに用いる接着剤は、既知のものから適宜選択して使用することができ、特に限定されない。しかしながら、扱いやすさの観点から、自己接着成分が配合された付加硬化型シリコーンゴムを用いることが好ましい。
この接着剤は、例えば、自己接着成分と、ビニル基に代表される不飽和脂肪族基を分子鎖中に複数有するオルガノポリシロキサンと、ハイドロジェンオルガノポリシロキサンと、架橋触媒としての白金化合物とを含有することができる。弾性層20c表面に付与された該接着剤を付加反応により硬化することによって、表層20dを弾性層20cに接着させる接着層20fを形成することができる。
(6) Adhesive Layer The fixing rotating body may have an adhesive layer 20f on the outer surface of the elastic layer 20c for adhering the surface layer 20d described later. The adhesive layer 20f is a layer for adhering the elastic layer 20c and the surface layer 20d. The adhesive used for the adhesive layer 20f can be appropriately selected from known adhesives and is not particularly limited. However, from the viewpoint of ease of handling, it is preferable to use an addition curing type silicone rubber containing a self-adhesive component.
The adhesive may contain, for example, a self-adhesive component, an organopolysiloxane having a plurality of unsaturated aliphatic groups, typically vinyl groups, in the molecular chain, a hydrogen organopolysiloxane, and a platinum compound as a crosslinking catalyst. The adhesive applied to the surface of the elastic layer 20c is cured by an addition reaction to form an adhesive layer 20f that bonds the surface layer 20d to the elastic layer 20c.

なお、上記自己接着成分としては、例えば、以下のものを挙げることができる。
・ビニル基等のアルケニル基、(メタ)アクリロキシ基、ヒドロシリル基(SiH基)、エポキシ基、アルコキシシリル基、カルボニル基、及びフェニル基からなる群より選択される少なくとも1種、好ましくは2種以上の官能基を有するシラン。
・ケイ素原子数が2個以上30個以下、好ましくは4個以上20個以下の、環状又は直鎖状のシロキサン等の有機ケイ素化合物。
・分子中に酸素原子を含んでもよい、非ケイ素系(即ち、分子中にケイ素原子を含有しない)有機化合物。ただし、1価以上4価以下、好ましくは2価以上4価以下のフェニレン構造等の芳香環を1分子中に1個以上4個以下、好ましくは1個以上2個以下含有する。かつ、ヒドロシリル化付加反応に寄与し得る官能基(例えば、アルケニル基、(メタ)アクリロキシ基)を1分子中に少なくとも1個、好ましくは2個以上4個以下含有する。
Examples of the self-adhesive component include the following:
Silanes having at least one functional group, preferably two or more functional groups, selected from the group consisting of an alkenyl group such as a vinyl group, a (meth)acryloxy group, a hydrosilyl group (SiH group), an epoxy group, an alkoxysilyl group, a carbonyl group, and a phenyl group.
Organosilicon compounds, such as cyclic or linear siloxanes, having 2 to 30 silicon atoms, and preferably 4 to 20 silicon atoms.
- A non-silicon-based (i.e., silicon-free) organic compound that may contain oxygen atoms in the molecule, provided that it contains one to four, preferably one to two, aromatic rings such as phenylene structures having a valence of 1 to 4, preferably divalent to 4, in one molecule, and at least one, preferably two to four, functional groups capable of contributing to a hydrosilylation addition reaction (e.g., alkenyl groups, (meth)acryloxy groups) in one molecule.

上記の自己接着成分は1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。また、接着剤中には、粘度調整や耐熱性確保の観点から、本発明の趣旨に沿う範囲内においてフィラー成分を添加することができる。当該フィラー成分としては、例えば、以下のものを挙げることができる。
・シリカ、アルミナ、酸化鉄、酸化セリウム、水酸化セリウム、カーボンブラック等。
The above-mentioned self-adhesive components may be used alone or in combination of two or more. In addition, from the viewpoint of adjusting viscosity and ensuring heat resistance, a filler component may be added to the adhesive within the scope of the present invention. Examples of the filler component include the following.
-Silica, alumina, iron oxide, cerium oxide, cerium hydroxide, carbon black, etc.

接着剤に含有される各成分の配合量は特に限定されず、適宜、設定することができる。このような付加硬化型シリコーンゴム接着剤は市販もされており、容易に入手することができる。接着層20fの厚みは20μm以下であることが好ましい。接着層20fの厚みを20μm以下とすることで、本態様に係る定着ベルトを加熱ベルトとして熱定着装置に用いた際に、熱抵抗を容易に小さく設定でき、内面側からの熱を効率的に記録媒体に伝えやすい。 The amount of each component contained in the adhesive is not particularly limited and can be set as appropriate. Such addition-curing silicone rubber adhesives are commercially available and can be easily obtained. The thickness of the adhesive layer 20f is preferably 20 μm or less. By setting the thickness of the adhesive layer 20f to 20 μm or less, when the fixing belt according to this embodiment is used as a heating belt in a thermal fixing device, the thermal resistance can be easily set small, and heat from the inner surface can be easily transferred to the recording medium efficiently.

(7)表層
定着用回転体は、表層20dを有してもよい。表層20dは、定着用回転体の外表面へのトナーの付着を防止する離型層としての機能を発現させるうえで、フッ素樹脂を含有させることが好ましい。表層20dの形成には、例えば、以下に例示する樹脂をチューブ状に成形したものを用いてもよいし、樹脂分散液をコーティングして表層20dを成形してもよい。
・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)、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。
上記例示した樹脂材料中、成形性やトナー離型性の観点から、PFAが特に好適に用いられる。
(7) Surface Layer The fixing rotor may have a surface layer 20d. The surface layer 20d preferably contains a fluororesin in order to function as a release layer that prevents toner from adhering to the outer surface of the fixing rotor. For example, the surface layer 20d may be formed by molding a resin such as those exemplified below into a tube shape, or the surface layer 20d may be formed by coating a resin dispersion liquid.
Tetrafluoroethylene-perfluoro(alkyl vinyl ether) copolymer (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), etc.
Among the resin materials exemplified above, PFA is particularly preferably used from the viewpoints of moldability and toner releasability.

表層20dの厚みは、10μm以上50μm以下とすることが好ましい。表層20dの厚みをこの範囲内とすることで、定着用回転体の適度な表面硬度を維持し易い。 The thickness of the surface layer 20d is preferably 10 μm or more and 50 μm or less. By keeping the thickness of the surface layer 20d within this range, it is easy to maintain an appropriate surface hardness of the fixing rotor.

以上のように、本開示の一態様によれば、定着用回転体が配置された定着装置が提供される。したがって、高導電で耐久性に優れた定着用回転体を配置した定着装置を提供することができる。 As described above, according to one aspect of the present disclosure, a fixing device in which a fixing rotor is disposed is provided. Therefore, it is possible to provide a fixing device in which a fixing rotor that is highly conductive and has excellent durability is disposed.

以下に、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below using examples, but the present invention is not limited to these examples.

[実施例1]
外径30mmの円筒形ステンレス型の表面に離型処理を施し、市販のポリイミド前駆体溶液(UワニスS、宇部興産社製)を浸漬法によって塗布することにより、塗膜を形成した。次にこの塗膜を140℃で30分乾燥させることにより、前記塗膜中の溶媒を揮発させた後、200℃30分、400℃30分焼成しイミド化させ、膜厚40μm、長さ300mmのポリイミド皮膜を形成した。
次いで、このポリイミド皮膜上に、銀ナノ粒子配合インク(DNS163、ダイセル社製)を用いて、インクジェット法により幅300μm、間隔200μmとなるようにリング状パターンを形成した。その後300℃、30分で焼成を行い、最大厚み2μmの導電層20bを形成した。
[Example 1]
A cylindrical stainless steel mold having an outer diameter of 30 mm was subjected to a release treatment on its surface, and a commercially available polyimide precursor solution (U Varnish S, manufactured by Ube Industries, Ltd.) was applied thereto by immersion to form a coating film. The coating film was then dried at 140° C. for 30 minutes to volatilize the solvent in the coating film, and then baked at 200° C. for 30 minutes and 400° C. for 30 minutes to imidize the film, forming a polyimide film having a thickness of 40 μm and a length of 300 mm.
Next, a ring-shaped pattern was formed on the polyimide film by an inkjet method using a silver nanoparticle-containing ink (DNS163, manufactured by Daicel Corporation) so as to have a width of 300 μm and intervals of 200 μm. Then, the pattern was baked at 300° C. for 30 minutes to form a conductive layer 20b having a maximum thickness of 2 μm.

次いで、導電層20b上に、PAI溶液(バイロマックスHR-16NN、東洋紡社製)をリングコートで全面塗布した後、200℃30分焼成し、膜厚40μmの樹脂層20eを形成した。
次いで、樹脂層20eの外周面にプライマー(商品名:DY39-051A/B、ダウ・東レ社製)を乾燥重量が20mgとなるように略均一に塗布し、溶媒を乾燥させた後、160℃に設定した電気炉で30分間の焼付け処理を行った。
このプライマー上に、リングコート法で、厚さ250μmのシリコーンゴム組成物層を形成し、160℃1分で一次架橋した後、200℃30分二次架橋して、弾性層20cを形成した。
Next, a PAI solution (Viromax HR-16NN, manufactured by Toyobo Co., Ltd.) was applied to the entire surface of the conductive layer 20b by ring coating, and then baked at 200° C. for 30 minutes to form a resin layer 20e having a thickness of 40 μm.
Next, a primer (product name: DY39-051A/B, manufactured by Dow Toray Industries, Inc.) was applied approximately uniformly to the outer peripheral surface of the resin layer 20e so that the dry weight was 20 mg, and after the solvent was dried, a baking process was performed for 30 minutes in an electric furnace set at 160°C.
On this primer, a silicone rubber composition layer having a thickness of 250 μm was formed by ring coating, and the layer was subjected to primary crosslinking at 160° C. for 1 minute, followed by secondary crosslinking at 200° C. for 30 minutes to form an elastic layer 20 c.

なお、シリコーンゴム組成物は以下のものを使用した。
成分(a)としてのアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンとして、1分子中にビニル基を少なくとも2個以上有する、ビニル化ポリジメチルシロキサン(商品名:DMS-V41、Gelest社製、数平均分子量68000(ポリスチレン換算)、ビニル基のモル当量0.04ミリモル/g)を準備した。
また、成分(b)としてのSi-H基を有するオルガノポリシロキサンとして、1分子中にSi-H基を少なくとも2個以上有する、メチルハイドロジェンポリシロキサン(商品名:HMS-301、Gelest社製、数平均分子量1300(ポリスチレン換算)、Si-H基のモル当量3.60ミリモル/g)を準備した。成分(a)100質量部に対して、成分(b)を0.5質量部添加し、十分に混合し、付加硬化型シリコーンゴム原液を得た。
さらに、成分(c)触媒量の微量の付加硬化反応用触媒(白金触媒:白金カルボニルシクロビニルメチルシロキサン錯体)とインヒビターとを添加し、十分に混合した。
この付加硬化型シリコーンゴム原液に対し、成分(d)熱伝導性フィラーとして高純度真球状アルミナ(商品名:アルナビーズCB-A10S;昭和タイタニウム(株)製)を
、弾性層を基準として体積比率で45%となるように配合、混練した。そして、硬化後のJIS K 6253A準拠デュロメータ硬度が10°の付加硬化型のシリコーンゴム組成物を得た。
The silicone rubber composition used was as follows:
As component (a), an organopolysiloxane having an alkenyl group was prepared, which was a vinylated polydimethylsiloxane having at least two vinyl groups per molecule (product name: DMS-V41, manufactured by Gelest Corporation, number average molecular weight: 68,000 (polystyrene equivalent), molar equivalent of vinyl group: 0.04 mmol/g).
Furthermore, as the organopolysiloxane having Si-H groups as component (b), a methylhydrogenpolysiloxane having at least two Si-H groups per molecule (product name: HMS-301, manufactured by Gelest, number average molecular weight 1300 (polystyrene equivalent), molar equivalent of Si-H groups 3.60 mmol/g) was prepared. 0.5 parts by mass of component (b) was added to 100 parts by mass of component (a) and thoroughly mixed to obtain an addition-curing silicone rubber stock solution.
Further, a trace amount of a catalyst for addition curing reaction (platinum catalyst: platinum carbonylcyclovinylmethylsiloxane complex) and an inhibitor (component (c)) were added and thoroughly mixed.
High purity spherical alumina (product name: Alnabeads CB-A10S; manufactured by Showa Titanium Co., Ltd.) as component (d) thermally conductive filler was mixed and kneaded into this addition-curing silicone rubber stock solution at a volume ratio of 45% based on the elastic layer, thereby obtaining an addition-curing silicone rubber composition having a JIS K 6253A durometer hardness of 10° after curing.

次いで、得られた弾性層20c上に、接着層20fを形成するための付加硬化型シリコーンゴム接着剤(商品名:SE1819CV A/B、ダウ・東レ社製)を、厚さがおよそ20μm程度になるように略均一に塗布した。これに、表層20dを形成するための内径29mm、厚み50μmのフッ素樹脂チューブ(商品名:NSE、グンゼ社製)を拡径しつつ積層した。
その後、フッ素樹脂チューブの上からベルト表面を均一に扱くことにより、過剰の接着剤を弾性層20cとフッ素樹脂チューブの間から、5μm程度まで薄くなるように扱き出した。次いで、200℃で30分加熱して接着剤を硬化させて、当該フッ素樹脂チューブを弾性層20c上に固定して、最後に長さが240mmとなるように両端部を切断し、定着用回転体を得た。
Next, an addition-curing silicone rubber adhesive (product name: SE1819CV A/B, manufactured by Dow Toray Industries, Inc.) for forming the adhesive layer 20f was applied uniformly to a thickness of about 20 μm onto the obtained elastic layer 20c. A fluororesin tube (product name: NSE, manufactured by Gunze Co., Ltd.) having an inner diameter of 29 mm and a thickness of 50 μm for forming the surface layer 20d was laminated on top of this while expanding its diameter.
After that, the belt surface was uniformly rubbed from above the fluororesin tube to rub out excess adhesive between the elastic layer 20c and the fluororesin tube to a thickness of about 5 μm. Next, the adhesive was cured by heating at 200° C. for 30 minutes to fix the fluororesin tube on the elastic layer 20c, and finally both ends were cut to a length of 240 mm to obtain a fixing rotor.

[実施例2]
導電層20bの焼成温度を350℃とした以外は実施例1と同様にして定着用回転体を作製した。
[Example 2]
A fixing rotatable member was produced in the same manner as in Example 1, except that the baking temperature of the conductive layer 20b was set to 350°C.

[実施例3]
導電層20bの焼成温度を400℃とした以外は実施例1と同様にして定着用回転体を作製した。
[Example 3]
A fixing rotatable member was produced in the same manner as in Example 1, except that the baking temperature of the conductive layer 20b was set to 400°C.

[実施例4]
樹脂層20e材料をポリイミド前駆体溶液(UワニスS、宇部興産社製)とし、140℃30分乾燥、200℃30分、400℃30分焼成し、イミド化して形成した以外は実施例1と同様にして定着用回転体を作製した。
[Example 4]
The fixing rotor was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the resin layer 20e was made of a polyimide precursor solution (U Varnish S, manufactured by Ube Industries), which was dried at 140°C for 30 minutes, baked at 200°C for 30 minutes and then baked at 400°C for 30 minutes to form the imidized resin layer 20e.

[実施例5]
導電層20bの焼成温度を350℃とした以外は実施例4と同様にして定着用回転体を作製した。
[Example 5]
A fixing rotatable member was produced in the same manner as in Example 4, except that the baking temperature of the conductive layer 20b was set to 350°C.

[実施例6]
導電層20bの焼成温度を400℃とした以外は実施例4と同様にして定着用回転体を作製した。
[Example 6]
A fixing rotatable member was produced in the same manner as in Example 4, except that the baking temperature of the conductive layer 20b was set to 400°C.

[比較例1]
導電層20bの焼成温度を150℃とした以外は実施例1と同様にして定着用回転体を作製した。
[Comparative Example 1]
A fixing rotatable member was produced in the same manner as in Example 1, except that the baking temperature of the conductive layer 20b was 150°C.

[比較例2]
導電層20bの焼成温度を150℃とした以外は実施例4と同様にして定着用回転体を作製した。
[Comparative Example 2]
A fixing rotatable member was produced in the same manner as in Example 4, except that the baking temperature of the conductive layer 20b was 150°C.

(評価:断面観察)
実施例1~6、比較例1~2について導電層20bの断面観察を行い、厚み方向に貫通した細孔の有無を確認した。
定着用回転体から、例えば、縦5mm、横5mm、厚みが定着用回転体の全厚みである試料を、定着部材の任意の6箇所から採取した。得られた試料について、導電層の全厚さ方向の断面が露出するように、イオンミリング装置(商品名:IM4000、日立ハイテ
クノロジー社製)を用いて研磨加工した。イオンミリングによる断面の研磨加工では、試料からの粒子の脱落や研磨剤の混入を防ぐことができ、また、研磨痕の少ない断面を形成することができる。
(Evaluation: Cross-sectional observation)
The cross sections of the conductive layers 20b of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 were observed to confirm the presence or absence of pores penetrating in the thickness direction.
From the fixing rotor, for example, samples each having a length of 5 mm, a width of 5 mm, and a thickness equal to the entire thickness of the fixing rotor were taken from any six positions of the fixing member. The obtained samples were polished using an ion milling device (product name: IM4000, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) so that the cross section of the conductive layer in the entire thickness direction was exposed. Polishing the cross section by ion milling can prevent particles from falling off the sample and abrasives from being mixed in, and can form a cross section with few polishing marks.

続いて、試料の研磨された面に露出している、導電層20bの厚み方向断面を、エネルギー分散型X線分析装置(EDS)を搭載したショットキー電界放出形走査顕微鏡Schottky Field Emission Scanning Electron Microscope (商品名:JSM-F100、日本
電子社製)で観察し、断面画像を取得した。観察条件としては、20000倍の反射電子像モードとし、反射電子像取得条件としては、加速電圧:3.0kV、ワーキングディスタンス:3mmとした。こうして得られた断面画像から、導電層20bの厚み方向に貫通した細孔を有しているかを判定した。そして、6個の導電層の断面のうちのいずれかの断面において、貫通した細孔が確認できれば、観察した定着用回転体は、本開示に係るものであると判定した。
Next, the cross section in the thickness direction of the conductive layer 20b exposed on the polished surface of the sample was observed with a Schottky Field Emission Scanning Electron Microscope (product name: JSM-F100, manufactured by JEOL Ltd.) equipped with an energy dispersive X-ray analyzer (EDS), and a cross-sectional image was obtained. The observation conditions were a 20,000x backscattered electron image mode, and the backscattered electron image acquisition conditions were an acceleration voltage of 3.0 kV and a working distance of 3 mm. From the cross-sectional image thus obtained, it was determined whether the conductive layer 20b had pores penetrating in the thickness direction. Then, if a penetrating pore could be confirmed in any of the cross sections of the six conductive layers, it was determined that the observed fixing rotor was related to the present disclosure.

また、上記の断面画像から、貫通した細孔の少なくとも一部への樹脂層20eを構成する樹脂の侵入の有無を確認した。
ここで、実施例4に係る定着用回転体から採取した試料のうちの1つで観察された導電層の断面画像を図9に示す。図9から、実施例4に係る導電層には、厚み方向に貫通した細孔が存在することが確認できた。また、図9から、実施例4に係る導電層の厚み方向に貫通した細孔の少なくとも一部への樹脂層20eの少なくとも一部を構成する樹脂の侵入が確認できた。
さらに、上記試料の研磨された面に露出している導電層の厚み方向の断面に対して、上記の断面の導電層について、上記「JSM-F100」に搭載されたEDSを用いて、加速電圧5~15kV、倍率4000倍の条件にて元素分析を行った。元素分析は、試料の研磨された面に露出した導電層20bの断面の任意の3箇所にて行った。6個の試料の断面画像の任意の3箇所について、上記の元素分析を行って得た銀の純度の算術平均値を、観察対象に係る定着ベルトの導電層の銀の純度とした。
Furthermore, from the cross-sectional images, it was confirmed whether or not the resin constituting the resin layer 20e had penetrated into at least some of the penetrating pores.
Here, a cross-sectional image of the conductive layer observed in one of the samples taken from the fixing rotor according to Example 4 is shown in Fig. 9. It was confirmed from Fig. 9 that the conductive layer according to Example 4 had pores penetrating in the thickness direction. It was also confirmed from Fig. 9 that the resin constituting at least a part of the resin layer 20e had penetrated at least a part of the pores penetrating in the thickness direction of the conductive layer according to Example 4.
Furthermore, elemental analysis was performed on the cross section of the conductive layer exposed on the polished surface of the sample in the thickness direction at an acceleration voltage of 5 to 15 kV and a magnification of 4000 times using an EDS mounted on the "JSM-F100". The elemental analysis was performed on three arbitrary points on the cross section of the conductive layer 20b exposed on the polished surface of the sample. The arithmetic mean value of the silver purity obtained by performing the elemental analysis on three arbitrary points on the cross-sectional images of the six samples was determined as the silver purity of the conductive layer of the fixing belt related to the observation target.

(評価:耐久試験)
実施例1~6、比較例1~2について、繰り返し耐屈曲試験(MIT耐折疲労試験機、東洋精機社製)を行い、耐久後の剥離について観察した。試験温度は200℃、折り曲げ角度135°、折り曲げ曲率6mmで200万回折り曲げを行った。そして、下記の基準に基づき評価した。
ランクA:200万回の折り曲げによっても剥離が生じなかった。
ランクB:折り曲げ回数が200万回未満で、導電層から樹脂層が剥離した。
(Evaluation: durability test)
For Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2, a repeated bending test (MIT folding fatigue tester, manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) was conducted, and peeling after the endurance test was observed. The test temperature was 200° C., the bending angle was 135°, and the bending curvature was 6 mm, and the specimen was bent 2 million times. Evaluation was then performed based on the following criteria.
Rank A: No peeling occurred even after bending 2 million times.
Rank B: The resin layer peeled off from the conductive layer after being bent less than 2 million times.

以上の結果を表1に示す。なお、比較例1~2に係る耐久試験の結果については、樹脂層の導電層からの剥離が最初に観察された折り曲げ回数を評価ランクと併せて記載した。

Figure 2024063754000007

表1中、「Ag」は銀を示し、「PAI」は、ポリアミドイミドを示し、「PI」はポリイミドを示す。 The results are shown in Table 1. Note that, for the results of the durability tests of Comparative Examples 1 and 2, the number of times of bending at which peeling of the resin layer from the conductive layer was first observed is shown together with the evaluation rank.
Figure 2024063754000007

In Table 1, "Ag" represents silver, "PAI" represents polyamideimide, and "PI" represents polyimide.

「貫通した細孔」は、導電層の厚み方向に貫通孔を有する場合「有り」と記載した。「細孔への樹脂の侵入」は、貫通孔の少なくとも一部に樹脂層の少なくとも一部を構成する樹脂が侵入している場合「有り」と記載した。
図9から実施例4は導電層20bの厚み方向に貫通した細孔を有し、その細孔内に樹脂層20eが侵入し、基材20aまで到達し、基材に接していることがわかる。また、基材20aと樹脂層20eの間に界面などは見られず、接着して一体化していることがわかる。他の実施例も同様に樹脂層が基材に接していた。
The term "through pores" was used when the conductive layer had through holes in the thickness direction. The term "penetration of resin into pores" was used when the resin constituting at least a part of the resin layer had penetrated at least a part of the through holes.
9, it can be seen that Example 4 has pores penetrating the conductive layer 20b in the thickness direction, and the resin layer 20e penetrates into the pores, reaches the substrate 20a, and contacts the substrate. It can also be seen that no interface is observed between the substrate 20a and the resin layer 20e, and they are bonded together. In the other examples, the resin layer was also in contact with the substrate.

表1の結果から、実施例と比較例を比較すると、導電層20bに厚み方向に貫通した細孔を有し、細孔に樹脂層の樹脂が侵入しているものは耐久試験後に剥離が見られず、耐久性が良好なことが確認できる。 Comparing the results in Table 1 with the examples and comparative examples, it can be seen that those in which the conductive layer 20b has pores penetrating in the thickness direction and the resin of the resin layer penetrates into the pores do not show peeling after the durability test and have good durability.

以上説明したように、本開示は、高導電で耐久性に優れた導電層を持つ定着用回転体に利用可能である。 As described above, the present disclosure can be used for a fixing rotor having a conductive layer that is highly conductive and durable.

本開示は以下の構成に関する。
(構成1)
定着用回転体であって、
該定着用回転体は、
樹脂を含む基材と、
該基材上の、導電層と、
該導電層の該基材に対向する側とは反対側の面上の樹脂層と、を備え、
該導電層は、該基材の外周面の周方向に延在してなり、
該導電層は、銀を含み、
該導電層は、厚み方向に貫通孔を有し、
該貫通孔の少なくとも一部に該樹脂層の少なくとも一部を構成する樹脂が侵入している、
ことを特徴とする定着用回転体。
(構成2)
前記樹脂層を構成する前記樹脂が、ポリイミド及びポリアミドイミドからなる群から選択される少なくとも一を含む、構成1に記載の定着用回転体。
(構成3)
前記基材に含まれる前記樹脂が、ポリイミド及びポリアミドイミドからなる群から選択される少なくとも一を含む、構成1又は2に記載の定着用回転体。
(構成4)
前記導電層の最大厚みが、4μm以下である構成1~3のいずれかに記載の定着用回転体。
(構成5)
前記貫通孔に侵入している前記樹脂層を構成する前記樹脂が、前記基材に接している、構成1~4のいずれかに記載の定着用回転体。
(構成6)
前記導電層が、銀ナノ粒子の焼結体である、構成1~5のいずれかに記載の定着用回転体。
(構成7)
構成1~6のいずれかに記載の定着用回転体と、
該定着用回転体を誘導加熱によって発熱させる誘導加熱装置と、を具備することを特徴とする定着装置。
(構成8)
前記誘導加熱装置が、
前記定着用回転体の内部に配置され、らせん軸が前記定着用回転体の回転軸に沿う方向と略平行であるらせん形状部を有し、前記導電層を電磁誘導発熱させる交番磁界を形成するための励磁コイルと、
該らせん形状部の中に配置され、該回転軸方向に延びて前記定着用回転体の外側でループを形成しない磁性コアであって、該交番磁界の磁力線を誘導するための磁性コアと、
を備え、
該磁性コアの材質が、強磁性体であり、
該磁性コアの一方の長手端部から出て前記導電層の外側を通過し該磁性コアの他方の長手端部に戻る磁力線によって誘導された誘導電流によって前記導電層は主に発熱する、構成7に記載の定着装置。
(構成9)
電子写真画像形成装置であって、
該電子写真画像形成装置は、
トナー像を担持する像担持体と、
該トナー像を記録材に転写する転写装置と、
転写された該トナー像を該記録材に定着させる定着装置と、
を備え、
該定着装置が構成7又は8に記載の定着装置である、ことを特徴とする電子写真画像形成装置。
The present disclosure relates to the following configurations.
(Configuration 1)
A fixing rotor,
The fixing rotor is
A substrate including a resin;
a conductive layer on the substrate;
a resin layer on a surface of the conductive layer opposite to a surface facing the substrate,
the conductive layer extends in a circumferential direction on an outer circumferential surface of the base material,
the conductive layer comprises silver;
the conductive layer has through holes in a thickness direction,
a resin constituting at least a part of the resin layer penetrates at least a part of the through-hole;
A fixing rotating body characterized by the above-mentioned.
(Configuration 2)
2. The fixing rotatable member according to claim 1, wherein the resin constituting the resin layer includes at least one selected from the group consisting of polyimide and polyamideimide.
(Configuration 3)
3. The fixing rotating member according to claim 1, wherein the resin contained in the base material includes at least one selected from the group consisting of polyimide and polyamideimide.
(Configuration 4)
4. The fixing rotating member according to any one of configurations 1 to 3, wherein the conductive layer has a maximum thickness of 4 μm or less.
(Configuration 5)
5. The fixing rotating member according to any one of configurations 1 to 4, wherein the resin constituting the resin layer that penetrates into the through holes is in contact with the base material.
(Configuration 6)
The fixing rotating member according to any one of configurations 1 to 5, wherein the conductive layer is a sintered body of silver nanoparticles.
(Configuration 7)
A fixing rotating body according to any one of configurations 1 to 6,
and an induction heating device for generating heat from the fixing rotatable body by induction heating.
(Configuration 8)
The induction heating device is
an excitation coil disposed inside the fixing rotor, the excitation coil having a helical portion whose helical axis is substantially parallel to a direction along the rotation axis of the fixing rotor, for generating an alternating magnetic field that generates heat in the conductive layer by electromagnetic induction;
a magnetic core disposed in the spiral portion, extending in the direction of the rotation axis and not forming a loop outside the fixing rotor, the magnetic core for inducing magnetic lines of the alternating magnetic field;
Equipped with
The magnetic core is made of a ferromagnetic material,
8. The fixing device according to claim 7, wherein the conductive layer is primarily heated by an induced current induced by magnetic field lines that originate from one longitudinal end of the magnetic core, pass outside the conductive layer, and return to the other longitudinal end of the magnetic core.
(Configuration 9)
1. An electrophotographic image forming apparatus, comprising:
The electrophotographic image forming apparatus comprises:
an image carrier that carries a toner image;
a transfer device for transferring the toner image onto a recording material;
a fixing device for fixing the transferred toner image onto the recording material;
Equipped with
9. An electrophotographic image forming apparatus, wherein the fixing device is the fixing device according to configuration 7 or 8.

1 画像形成装置、15 定着装置、20 定着用回転体、20a 基材、20b 導電層、20c 弾性層、20d 表層、20e 樹脂層、20f 接着層、21 加圧ローラ
REFERENCE SIGNS LIST 1 image forming apparatus, 15 fixing device, 20 fixing rotor, 20a substrate, 20b conductive layer, 20c elastic layer, 20d surface layer, 20e resin layer, 20f adhesive layer, 21 pressure roller

Claims (9)

定着用回転体であって、
該定着用回転体は、
樹脂を含む基材と、
該基材上の、導電層と、
該導電層の該基材に対向する側とは反対側の面上の樹脂層と、を備え、
該導電層は、該基材の外周面の周方向に延在してなり、
該導電層は、銀を含み、
該導電層は、厚み方向に貫通孔を有し、
該貫通孔の少なくとも一部に該樹脂層の少なくとも一部を構成する樹脂が侵入している、
ことを特徴とする定着用回転体。
A fixing rotor,
The fixing rotor is
A substrate including a resin;
a conductive layer on the substrate;
a resin layer on a surface of the conductive layer opposite to a surface facing the substrate,
the conductive layer extends in a circumferential direction on an outer circumferential surface of the base material,
the conductive layer comprises silver;
the conductive layer has through holes in a thickness direction,
a resin constituting at least a part of the resin layer penetrates at least a part of the through-hole;
A fixing rotating body characterized by the above-mentioned.
前記樹脂層を構成する前記樹脂が、ポリイミド及びポリアミドイミドからなる群から選択される少なくとも一を含む、請求項1に記載の定着用回転体。 The fixing rotor according to claim 1, wherein the resin constituting the resin layer includes at least one selected from the group consisting of polyimide and polyamideimide. 前記基材に含まれる前記樹脂が、ポリイミド及びポリアミドイミドからなる群から選択される少なくとも一を含む、請求項2に記載の定着用回転体。 The fixing rotor according to claim 2, wherein the resin contained in the base material includes at least one selected from the group consisting of polyimide and polyamideimide. 前記導電層の最大厚みが、4μm以下である請求項1に記載の定着用回転体。 The fixing rotor according to claim 1, wherein the maximum thickness of the conductive layer is 4 μm or less. 前記貫通孔に侵入している前記樹脂層を構成する前記樹脂が、前記基材に接している、請求項1に記載の定着用回転体。 The fixing rotor according to claim 1, wherein the resin constituting the resin layer that penetrates the through-holes is in contact with the substrate. 前記導電層が、銀ナノ粒子の焼結体である、請求項1に記載の定着用回転体。 The fixing rotor according to claim 1, wherein the conductive layer is a sintered body of silver nanoparticles. 請求項1~6のいずれか1項に記載の定着用回転体と、
該定着用回転体を誘導加熱によって発熱させる誘導加熱装置と、を具備することを特徴とする定着装置。
A fixing rotating body according to any one of claims 1 to 6,
and an induction heating device for generating heat from the fixing rotatable body by induction heating.
前記誘導加熱装置が、
前記定着用回転体の内部に配置され、らせん軸が前記定着用回転体の回転軸に沿う方向と略平行であるらせん形状部を有し、前記導電層を電磁誘導発熱させる交番磁界を形成するための励磁コイルと、
該らせん形状部の中に配置され、該回転軸方向に延びて前記定着用回転体の外側でループを形成しない磁性コアであって、該交番磁界の磁力線を誘導するための磁性コアと、
を備え、
該磁性コアの材質が、強磁性体であり、
該磁性コアの一方の長手端部から出て前記導電層の外側を通過し該磁性コアの他方の長手端部に戻る磁力線によって誘導された誘導電流によって前記導電層は主に発熱する、請求項7に記載の定着装置。
The induction heating device is
an excitation coil disposed inside the fixing rotor, the excitation coil having a helical portion whose helical axis is substantially parallel to a direction along the rotation axis of the fixing rotor, for generating an alternating magnetic field that generates heat in the conductive layer by electromagnetic induction;
a magnetic core disposed in the spiral portion, extending in the direction of the rotation axis and not forming a loop outside the fixing rotor, the magnetic core for inducing magnetic lines of the alternating magnetic field;
Equipped with
The magnetic core is made of a ferromagnetic material,
8. The fixing device according to claim 7, wherein the conductive layer generates heat mainly by an induced current induced by magnetic field lines that extend from one longitudinal end of the magnetic core, pass outside the conductive layer, and return to the other longitudinal end of the magnetic core.
電子写真画像形成装置であって、
該電子写真画像形成装置は、
トナー像を担持する像担持体と、
該トナー像を記録材に転写する転写装置と、
転写された該トナー像を該記録材に定着させる定着装置と、
を備え、
該定着装置が請求項7に記載の定着装置である、ことを特徴とする電子写真画像形成装
置。
1. An electrophotographic image forming apparatus, comprising:
The electrophotographic image forming apparatus comprises:
an image carrier that carries a toner image;
a transfer device for transferring the toner image onto a recording material;
a fixing device for fixing the transferred toner image onto the recording material;
Equipped with
8. An electrophotographic image forming apparatus, wherein the fixing device is the fixing device according to claim 7.
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