JP2024063754A - Fixing rotor, fixing device and electrophotographic image forming apparatus - Google Patents
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- Fixing For Electrophotography (AREA)
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,
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.
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
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
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
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
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
Thereafter, the toner image transferred onto the sheet P (on the recording material) passes through a fixing
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
Although 1Y and the
(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
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
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
In other words, the
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
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
In the fixing
The film guide 25 functions as a nip portion forming member that, together with the
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
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
The
The
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
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
Preferably, 70% or more of the magnetic flux emitted from one longitudinal end of the
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
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
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
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
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
(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
The
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
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。
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
V: Induced electromotive force N: Number of coil turns ΔΦ/Δt: Change in magnetic flux perpendicularly penetrating the circuit (heat generating
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
(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
(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
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
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
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
In addition, on the surface of the
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
(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
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
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
Even if the fixing rotor is subjected to such repeated bending over a long period of time, the
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
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
When the conductive layer is configured in the above-mentioned pattern, the surface area of the
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
The
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
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
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
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。
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).
式(1)中、m1は0以上の整数を示し、n1は3以上の整数を示す。また、構造式(1)中、R1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、R1のうちの少なくとも1つはメチル基を表し、R2は、各々独立して、不飽和脂肪族基を表す。
式(2)中、n2は正の整数を示し、R3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、R3のうちの少なくとも1つはメチル基を表し、R4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、R1及びR3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、R1及びR3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R1及びR3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、R2及びR4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、R2及びR4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1000mm2/s以上50000mm2/s以下であることが好ましい。1000mm2/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、50000mm2/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
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
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。
式(3)中、m2は0以上の整数を示し、n3は3以上の整数を示し、R5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。
式(4)中、m3は0以上の整数を示し、n4は3以上の整数を示し、R6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R5及びR6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R1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、R5及びR6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R5及びR6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(Si3N4)、窒化ホウ素(BN)、窒化アルミニウム(AlN)、アルミナ(Al2O3)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化マグネシウム(MgO)、シリカ(SiO2)、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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
After that, the belt surface was uniformly rubbed from above the fluororesin tube to rub out excess adhesive between the
[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
[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
[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
[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
[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
[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
[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
(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
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
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
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
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
(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。
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.
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
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
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
(Configuration 3)
3. The fixing rotating member according to
(Configuration 4)
4. The fixing rotating member according to any one of
(Configuration 5)
5. The fixing rotating member according to any one of
(Configuration 6)
The fixing rotating member according to any one of
(Configuration 7)
A fixing rotating body according to any one of
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
Claims (9)
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.
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.
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.
Priority Applications (3)
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