JP2024115303A - Fixing member and its manufacturing method, fixing device, and electrophotographic image forming apparatus - Google Patents
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- Fixing For Electrophotography (AREA)
Abstract
【課題】フッ素樹脂を含む表面層を備えた定着部材において、帯電電位の絶対値を小さくし、放置時の帯電減衰性を高め、静電オフセットが防止可能な定着部材を提供する。【解決手段】少なくとも、基体と、弾性層と、フッ素樹脂を含む表面層とをこの順に有する積層構造の定着部材であって、該弾性層の表面抵抗率が1×1014Ω/□以上であり、該フッ素樹脂表面層の表面抵抗率が1×1015Ω/□以上であり、該表面層は、フッ素樹脂を含み、該表面層は空孔を有する領域Aと、密実である領域Bとを有し、該領域Bは、該領域Aよりも該表面層の厚さ方向において該定着部材の外周面側に位置し、該空孔の少なくとも一部にはイオン導電剤が存在していることを特徴とする。【選択図】図4[Problem] To provide a fixing member having a surface layer containing a fluororesin, capable of reducing the absolute value of the electrostatic potential, increasing electrostatic decay when left unattended, and preventing electrostatic offset. [Solution] A fixing member having a laminated structure having at least a substrate, an elastic layer, and a surface layer containing a fluororesin in this order, the surface resistivity of the elastic layer being 1×1014 Ω/□ or more, the surface resistivity of the fluororesin surface layer being 1×1015 Ω/□ or more, the surface layer containing a fluororesin, the surface layer having an area A having voids and an area B which is solid, the area B being located closer to the outer periphery of the fixing member in the thickness direction of the surface layer than the area A, and an ion conductive agent being present in at least some of the voids. [Selected Figure] Figure 4
Description
本開示は、電子写真画像形成装置の加熱定着装置に用いられる定着部材とその製造方法、定着装置及び電子写真画像形成装置に関する。 This disclosure relates to a fixing member used in a heat fixing device of an electrophotographic image forming apparatus, a manufacturing method thereof, a fixing device, and an electrophotographic image forming apparatus.
プリンタ、コピー機、ファクシミリ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部材として、フィルム形状やローラ形状のものがある。これら定着部材として、耐熱性の樹脂や金属のフィルム或いはローラ形状を有する耐熱性の樹脂や金属の基材と、該基材上の弾性層と、該弾性層上の離形層とを有する定着部材がある。ここで、離形層は、トナーに対して優れた離型性を有するフッ素樹脂を含有させることが多い。 Fixing members used in the fixing devices of electrophotographic image forming devices such as printers, copiers, and facsimiles come in the form of films or rollers. These fixing members include a heat-resistant resin or metal film or roller-shaped fixing member having a heat-resistant resin or metal substrate, an elastic layer on the substrate, and a release layer on the elastic layer. Here, the release layer often contains a fluororesin that has excellent releasability to toner.
フッ素樹脂は摩擦帯電列において最も負帯電し易い。そのため、電子写真画像の形成過程において、定着部材の表面、すなわち、離形層の外表面が紙や加圧部材と摺擦したとき、定着部材の離形層が帯電し、未定着のトナーが定着部材の離形層に静電的に付着する静電オフセットが発生することがある。 Fluororesin is most likely to be negatively charged in the triboelectric series. Therefore, when the surface of the fixing member, i.e., the outer surface of the release layer, rubs against paper or a pressure member during the process of forming an electrophotographic image, the release layer of the fixing member becomes charged, and electrostatic offset may occur in which unfixed toner electrostatically adheres to the release layer of the fixing member.
特許文献1には、トナー像と接する定着部材表面材質が少なくともフッ素樹脂と定着装置の最高使用温度以上の融点を有するイオン導電性の電気抵抗値制御材料を含む定着部材を備えた定着装置が開示されている。そして、このような定着装置によれば、静電オフセットの発生を防止できることが記載されている。
本開示の少なくとも一つの態様は、静電オフセットの防止効果を長期にわたり安定的に発現させることができる定着部材とその製造方法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形成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 member and a manufacturing method thereof that can stably exhibit the effect of preventing electrostatic offset over a long period of time. At least one aspect of the present disclosure is directed to providing a fixing device that contributes to the stable formation 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 form high-quality electrophotographic images.
本開示の少なくとも一つの態様によれば、
少なくとも、基層と、弾性層と、表面層とをこの順に有する定着部材であって、
該弾性層の表面抵抗率が、1×1014Ω/□以上であり、
該表面層の表面抵抗率が、1×1015Ω/□以上であり、
該表面層は、フッ素樹脂を含み、
該表面層は、空孔を有する多孔質である領域Aと、密実である領域Bとを有し、
該領域Bは、該領域Aよりも該表面層の厚さ方向において該定着部材の外周面側に位置し、該空孔の少なくとも一部にはイオン導電剤が存在していることを特徴とする。
According to at least one aspect of the present disclosure,
A fixing member having at least a base layer, an elastic layer, and a surface layer in this order,
The surface resistivity of the elastic layer is 1× 10 Ω/□ or more,
The surface resistivity of the surface layer is 1×10 15 Ω/□ or more,
The surface layer contains a fluororesin,
The surface layer has a porous region A having pores and a solid region B,
The region B is located closer to the outer circumferential surface of the fixing member than the region A in the thickness direction of the surface layer, and an ion conductive agent is present in at least some of the pores.
本開示の一態様は、上記定着部材の製造方法であって、
前記表面層は、以下の工程により製造されることを特徴とする:
(i)フッ素樹脂層を用意する工程、
(ii)フッ素樹脂層をパーフルオロポリエーテル(PFPE)の浴に浸漬し、前記弾性層に対向する側とは反対側の外表面からPFPEをフッ素樹脂層内部に含浸させる工程、
(iii)フッ素樹脂層に含浸させたPFPEを前記外表面から除去し、前記外表面に開口する空孔を形成する工程、
(iv)該空孔内にイオン導電剤を導入する工程、
(v)前記フッ素樹脂の外表面を、前記フッ素樹脂の融点以上の温度に加熱されたホットプレートと接触させて、前記外表面近傍の前記空孔を封止して、表面層の外周側を密実化する工程。
One aspect of the present disclosure is a method for producing the fixing member, comprising the steps of:
The surface layer is characterized in that it is produced by the following process:
(i) providing a fluororesin layer;
(ii) immersing the fluororesin layer in a bath of perfluoropolyether (PFPE) to impregnate the PFPE into the fluororesin layer from the outer surface opposite to the elastic layer;
(iii) removing the PFPE impregnated into the fluororesin layer from the outer surface to form pores opening to the outer surface;
(iv) introducing an ion conductive agent into the pores;
(v) contacting an outer surface of the fluororesin with a hot plate heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the fluororesin to seal the pores near the outer surface and densify the outer periphery of the surface layer.
本開示の一態様は、フッ素樹脂を含む表面層を備える定着部材と、該定着部材の外周面を加圧して該定着部材とのニップ部を形成する加圧部材と、該定着部材を加熱する加熱部材とを備える定着装置であって、該定着部材が上記定着部材であることを特徴する。
本開示の一態様は、電子写真画像形成装置であって、上記定着装置を備えることを特徴とする。
One aspect of the present disclosure is a fixing device including a fixing member having a surface layer containing a fluororesin, a pressure member that presses an outer peripheral surface of the fixing member to form a nip portion with the fixing member, and a heating member that heats the fixing member, wherein the fixing member is the above-mentioned fixing member.
One aspect of the present disclosure is an electrophotographic image forming apparatus including the fixing device described above.
本開示の一態様は、表面層が、イオン導電剤を含む孔部を備えた多孔質の導電性の領域Aを弾性層側、絶縁性の領域Bを外周側に備えることで、帯電電位の絶対値を小さくし、放置時の帯電減衰性を高め、静電オフセットの防止が可能になる定着部材を提供することができる。
また、本開示の一態様は、このような定着部材を備えた定着装置及び電子写真画像形成層を提供することができる。
One aspect of the present disclosure is to provide a fixing member in which a surface layer includes a porous conductive region A having pores containing an ionic conductive agent on the elastic layer side and an insulating region B on the outer periphery, thereby reducing the absolute value of the electrostatic potential, improving electrostatic decay when left unused, and making it possible to prevent electrostatic offset.
Further, one aspect of the present disclosure can provide a fixing device including such a fixing member and an electrophotographic image forming layer.
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。 In this disclosure, unless otherwise specified, 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. When a numerical range is described in stages, the upper and lower limits of each numerical range can be combined in any way.
本発明者らが特許文献1に係る定着部材について検討したところ、静電オフセットの防止効果が徐々に低下することがあった。本発明者らの検討によれば、特許文献1に係る定着部材の静電オフセット防止効果の経時的な変化は、定着部材の表面層中のイオン導電剤が表面にブリードすることによるものと考えられた。ここで、電子導電剤であればブリードによる経時的な静電オフセットの防止効果の変化は防止し得るものの、表面層の導電性を電子導電剤で発現させた場合、表面層中の電子導電剤の凝集によりリークが生じることがあった。そこで、本発明者らは、表面層に蓄積した電荷を表面層の導電性を利用して逃がす従来の方法以外の方法で静電オフセットを解決することに向けてさらに検討を重ねた。
その結果、以下の構成を有する定着部材が、静電オフセットの防止効果を長期に亘って維持することができることを見出した。
When the present inventors studied the fixing member according to
As a result, it was found that a fixing member having the following configuration can maintain the effect of preventing electrostatic offset for a long period of time.
<構成>
基層と、弾性層と、表面層とをこの順に有する定着部材であって、該弾性層の表面抵抗率が、1×1014Ω/□以上であり、該表面層の表面抵抗率が、1×1015Ω/□以上である。そして、該表面層は、フッ素樹脂を含み、弾性層と対向する側に多孔質である領域Aと、定着部材の外周側に密実である領域Bとを有し、該領域Aの孔部にイオン導電剤を含む。
上記の構成を有する定着部材が、静電オフセットを経時的に安定して防止し得る一つの理由としては、以下の理由が考えられる。表面層の外表面の帯電量に応じて、導電領域内でイオン導電剤がアニオンとカチオンとに分極して導電領域の厚さ方向に局在化して外表面の電荷が中和される。そして、上記の構成においては、表面層中のイオン導電剤は密実な領域Bが存在することにより表面層の外表面にブリードしにくい。そのため、表面層中のイオン導電剤の量が経時的な減少が抑えられるため、静電オフセットの防止効果が経時的に維持されると考えられる。
<Configuration>
A fixing member having a base layer, an elastic layer, and a surface layer in this order, the elastic layer having a surface resistivity of 1× 10 Ω/□ or more, and the surface layer having a surface resistivity of 1× 10 Ω/□ or more. The surface layer contains a fluororesin, and has a porous region A on the side facing the elastic layer and a solid region B on the outer periphery of the fixing member, and an ionic conductive agent is contained in the pores of region A.
One of the reasons why a fixing member having the above configuration can stably prevent electrostatic offset over time is thought to be as follows. Depending on the amount of charge on the outer surface of the surface layer, the ionic conductive agent is polarized into anions and cations in the conductive region and localized in the thickness direction of the conductive region, thereby neutralizing the charge on the outer surface. In the above configuration, the ionic conductive agent in the surface layer is less likely to bleed to the outer surface of the surface layer due to the presence of dense region B. Therefore, the amount of ionic conductive agent in the surface layer is prevented from decreasing over time, and it is thought that the effect of preventing electrostatic offset is maintained over time.
図面を参照しながら、定着部材の少なくとも一つの実施形態について説明するが、本開示はこれらに限定されるものではない。
図1は、本実施形態の画像形成装置の一例であるカラー電子写真プリンタの概略断面図であり、シートの搬送方向に沿った断面図である。以下、カラー電子写真プリンタを単に「プリンタ」という。
図1に示すプリンタは、Y(イエロ)、M(マゼンタ)、C(シアン)、Bk(ブラック)の各色の画像形成部10を備えている。これによりカラー印刷及びモノクロ印刷を可能としている。感光ドラム11は、帯電器12によってあらかじめ帯電される。その後、感光ドラム11は、レーザスキャナ13によって、潜像を形成されている。潜像は、現像器14によってトナー像になる。感光ドラム11のトナー像は、一次転写ブレード17によって、像担持体である例えば中間転写ベルト31に順次転写される。転写後、感光ドラム11に残ったトナーは、クリーナ15によって除去される。この結果、感光ドラム11の表面は、清浄になり、次の画像形成に備える。
At least one embodiment of a fuser member will now be described with reference to the drawings, without the present disclosure being limited thereto.
1 is a schematic cross-sectional view of a color electrophotographic printer, which is an example of an image forming apparatus according to the present embodiment, taken along the sheet transport direction. Hereinafter, the color electrophotographic printer will be simply referred to as the "printer".
The printer shown in FIG. 1 includes
一方、記録材(シートP)は、給紙カセット20、又はマルチ給紙トレイ25から、1枚ずつ送り出されてレジストローラ対23に送り込まれる。レジストローラ対23は、シートPを一旦受け止めて、シートPが斜行している場合、真っ直ぐに直す。そして、レジストローラ対23は、中間転写ベルト31上のトナー像と同期を取って、シートPを中間転写ベルト31と二次転写ローラ35との間に送り込む。中間転写ベルト31上のトナー像は、転写体である二次転写ローラ35と対向ローラ34によって加圧されシートPに転写される。その後、シートPのトナー像Tは、シートPが定着装置40によって、加熱加圧されることでシートPに定着画像T’として定着される。
Meanwhile, recording material (sheets P) are sent out one by one from the
次に、本実施形態で用いた定着装置について説明する。図2は、定着装置40の概略図であり、フィルム加熱方式の定着装置(テンションレスタイプ)である。本実施形態では、このようなフィルム加熱方式を用いたが、ローラ対方式やフィルム方式の定着装置における表面層にも実施可能である。
Next, the fixing device used in this embodiment will be described. FIG. 2 is a schematic diagram of the fixing
43は加熱体としてのセラミックヒータ(以下、ヒータと呼ぶ。)である。このヒータ43は図面に垂直な方向を長手方向とする細長薄板状のセラミック基板と、この基板面に具備させた通電発熱抵抗体層を基本構成とするもので、発熱抵抗体層に対する通電により全体に急峻な立ち上がり特性で昇温する、低熱容量のヒータである。また、記録材(シートP)の長手幅サイズに応じて、通電領域を切り替えることが可能な構成となっている。
41は熱を伝達する加熱部材としての円筒状(エンドレス)の耐熱性の定着部材であり、上記のヒータ43を含む支持部材にルーズに外嵌させてある。図3は、本実施形態における定着部材41の部分拡大断面図であり、図2の領域G部分に相当している。この定着部材は、少なくとも、表面層41a、弾性層41c、及び基層41dの積層構造を有した定着部材であり、この例では無端状ベルト(エンドレスベルト)である。
42は加圧部材としての耐熱性及び弾性を有する加圧ローラであり、芯金46と、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴム、あるいはシリコーンゴムの発泡体からなる弾性層47とを有し、芯金の両端部を回転自由に軸受け支持させて配設してある。この加圧ローラ42の上側に上記の定着部材41及びヒータ43を、ヒータ43側に対して加圧ローラ42に並行に配置し、押付部材(不図示)で押圧させる。これにより、定着部材41を介してヒータ43の下面と加圧ローラ42の上面に加圧ローラの弾性層47の弾性に抗して圧接させて加熱部としての所定幅の定着ニップ部Nを形成させてある。
加圧ローラ42は駆動手段(不図示)により矢示する反時計方向に所定の回転周速度にて回転駆動される。この加圧ローラ42の回転駆動による加圧ローラ42と定着部材41との、定着ニップ部Nにおける圧接摩擦力により定着部材41に回転力が作用する。そして、該定着部材41の内面がヒータ43の下面に密着して摺動しながら矢示する時計方向に従動回転状態になる。支持部材は無端状の定着部材41の回転ガイド部材でもある。
加圧ローラ42が回転駆動され、それに伴って定着部材41が従動回転状態になる。また、ヒータ43に通電がなされて迅速に昇温して所定の温度に立ち上がり温調された状態において、定着ニップ部Nの定着部材41と加圧ローラ42との間に未定着トナー像Tを担持したシートPが導入される。定着ニップ部NおいてシートPのトナー像担持側面が定着部材41の外周面に密着して定着部材41と一緒に定着ニップ部Nを挟持搬送される。この挟持搬送過程においてヒータ43で加熱された定着部材41からの熱によりシートPが加熱され、シートP上の未定着トナー像TがシートP上に加熱及び加圧されて溶融し、定着画像T’として定着される。定着ニップ部Nを通過したシートPは定着部材41の外周面41Sから曲率分離して排出搬送されていく。
44は接触式温度計(サーミスタ)であり、ヒータ43によって加熱された定着部材41の温度を計測し、その検出結果を温度制御手段(不図示)に渡す構成となっている。
45はヒータホルダであり、高温に発熱したヒータ43を保持する部材である。
A ceramic heater 43 (hereafter referred to as the heater) serves as a heating element. The
The
The
A
次に、定着部材の少なくとも一つの態様について詳述する。
定着部材は回転体であり、回転体の例としては、例えば、定着ローラ、定着フィルム、及び定着ベルトが挙げられる。以下、定着部材が、エンドレス形状を有する定着ベルト(以降、単に「定着ベルト」という場合がある)である場合を例に説明する。
定着ベルトは、図3に示すとおり、無端状(エンドレス形状)を有する基層41dと、該基層の外周面上に設けられた弾性層41cと、該弾性層の外周面上に設けられた表面層41aとの積層構造を少なくとも有する無端状の定着部材である。41Sは定着部材の外周面(外表面ともいう)である。なお、弾性層41cの基層に対向する側とは反対側の表面に樹脂による接着層41bを備えていてもよく、それにより表面層41aと弾性層41cとの密着性が改善される。
Next, at least one embodiment of the fixing member will be described in detail.
The fixing member is a rotating body, and examples of the rotating body include a fixing roller, a fixing film, and a fixing belt. In the following, a case where the fixing member is a fixing belt having an endless shape (hereinafter, may be simply referred to as a "fixing belt") will be described as an example.
As shown in Fig. 3, the fixing belt is an endless fixing member having at least a laminated structure of an
(1)基層
基層の材質としては、特に制限されず、定着用回転体などの定着部材の基層として用いられる公知の材料を採用し得る。例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス、ニッケルのような金属及び合金、並びに、ポリイミドのような耐熱性樹脂が用いられる。厚さとしては、特に限定されるものではないが、例えば、強度、柔軟性、熱容量の観点から、20μm以上100μm以下とすることが好ましい。基層はエンドレス形状であることから、該エンドレス形状の内側の内表面と、外側の外表面とを有する。
基層の外表面には、弾性層との接着性を向上させるために表面処理を施してもよい。表面処理には、ブラスト処理、ラップ処理、研磨のような物理的処理、酸化処理、カップリング剤処理、プライマー処理のような化学的処理を、一つ又は複数種類組み合わせて用いることが可能である。
基層の外表面に、シリコーンゴムを含む弾性層を設ける場合には、基層と弾性層との接着性をより向上させるために、基層の外表面に対してプライマー処理を施すことが好ましい。プライマー処理に用いるプライマーとしては、例えば、有機溶剤中に、シランカップリング剤、シリコーンポリマー、水素化メチルシロキサン、アルコキシシラン、反応促進触媒、ベンガラのような着色剤が、適宜配合分散された塗料が挙げられる。プライマーは、基層の材質、弾性層の種類又は架橋反応の形態によって適宜選択可能である。特に、弾性層に不飽和脂肪族基を多く含む材料を用いる場合には、不飽和脂肪族基との反応により接着性を付与できる、ヒドロシリル基を含有するプライマーが好適に用いられる。逆に弾性層にヒドロシリル基を多く含む材料を用いる場合には、不飽和脂肪族基を含有するプライマーが好適に用いられる。
プライマーとしてはそのほかにも、アルコキシ基を含有するものも挙げられる。プライマーは市販品を用いることができる。また、プライマー処理は、このプライマーを基層の外表面(弾性層との接着面)に塗布し、乾燥又は焼成させる工程を含む。
定着部材が定着ローラの形態の場合、基層は中空円筒状又は中実円柱状であり、金属材料等で構成される場合は、芯金と呼ばれることがある。
(1) Base layer The material of the base layer is not particularly limited, and any known material used as a base layer of a fixing member such as a fixing rotor can be used. For example, metals and alloys such as aluminum, iron, stainless steel, and nickel, and heat-resistant resins such as polyimide are used. The thickness is not particularly limited, but is preferably 20 μm or more and 100 μm or less from the viewpoints of strength, flexibility, and heat capacity. Since the base layer has an endless shape, it has an inner surface on the inside of the endless shape and an outer surface on the outside.
The outer surface of the base layer may be subjected to a surface treatment to improve adhesion to the elastic layer. The surface treatment may be one or a combination of physical treatments such as blasting, lapping, and polishing, and chemical treatments such as oxidation, coupling agent, and primer treatment.
When an elastic layer containing silicone rubber is provided on the outer surface of the base layer, it is preferable to perform a primer treatment on the outer surface of the base layer in order to further improve the adhesion between the base layer and the elastic layer. Examples of the primer used for the primer treatment include paints in which a silane coupling agent, a silicone polymer, hydrogenated methylsiloxane, an alkoxysilane, a reaction-accelerating catalyst, and a colorant such as red iron oxide are appropriately mixed and dispersed in an organic solvent. The primer can be appropriately selected depending on the material of the base layer, the type of the elastic layer, or the form of the crosslinking reaction. In particular, when a material containing a large number of unsaturated aliphatic groups is used for the elastic layer, a primer containing a hydrosilyl group that can impart adhesion by reacting with the unsaturated aliphatic group is preferably used. Conversely, when a material containing a large number of hydrosilyl groups is used for the elastic layer, a primer containing an unsaturated aliphatic group is preferably used.
Other examples of the primer include those containing an alkoxy group. A commercially available primer can be used. The primer treatment includes a step of applying the primer to the outer surface of the base layer (the surface to be bonded to the elastic layer) and drying or baking the primer.
When the fixing member is in the form of a fixing roller, the base layer has a hollow cylindrical or solid cylindrical shape, and when it is made of a metal material or the like, it is sometimes called a core bar.
(2)弾性層
弾性層の材料は、特に制限されず、定着部材の弾性層として用いられる公知の材料を採用し得る。弾性層には、耐熱性に優れるシリコーンゴムを含有させることが好ましい。また、シリコーンゴムの原料としては、付加硬化型の液状シリコーンゴムが好ましく用いられる。
弾性層の厚さは、定着部材の表面硬度、及び、形成する定着ニップ部の幅を考慮して、適宜設計可能である。定着部材が定着ベルトである場合には、弾性層の厚みは、100μm以上3000μm以下の範囲であることが好ましい。弾性層の厚みをこの範囲にすることで、定着部材を定着装置に組み込んだときに、十分な定着ニップ部の幅が確保できる。すなわち、弾性層の厚みが100μm以上であることにより、定着部材の表面を記録材の凹凸によりよく追従させることができる。また、弾性層の厚みが3000μm以下であることにより、定着部材から記録材に対して未定着トナーを定着させるために十分な熱を供給することができる。
弾性層はフィラーを含んでいてもよい。フィラーは、熱伝導性、耐熱性及び弾性率を制御するために添加するものである。
具体的には、炭化ケイ素(SiC)、窒化ケイ素(Si3N4)、シリカ(SiO2)、窒化ホウ素(BN)、窒化アルミニウム(AlN)、アルミナ(Al2O3)、酸化鉄(Fe2O3)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化チタン(TiO2)など非導電性のフィラーが挙げられる。
弾性層の表面層に対向する側の表面における表面抵抗率は、後述の表面層による電荷中和効果のよりよい発現のため、1×1014Ω/□以上である。なお、上記の表面抵抗率を超えない範囲において、弾性層は、厚さ方向の熱伝導性の向上のため、熱伝導性フィラーや導電性のフィラーを含有させることができる。
(2) Elastic layer The material of the elastic layer is not particularly limited, and any known material used as an elastic layer of a fixing member can be used. The elastic layer preferably contains silicone rubber, which has excellent heat resistance. In addition, as the raw material of the silicone rubber, an addition curing type liquid silicone rubber is preferably used.
The thickness of the elastic layer can be appropriately designed in consideration of the surface hardness of the fixing member and the width of the fixing nip portion to be formed. When the fixing member is a fixing belt, the thickness of the elastic layer is preferably in the range of 100 μm to 3000 μm. By setting the thickness of the elastic layer in this range, a sufficient width of the fixing nip portion can be secured when the fixing member is incorporated into the fixing device. That is, by setting the thickness of the elastic layer to 100 μm or more, the surface of the fixing member can be made to better follow the unevenness of the recording material. In addition, by setting the thickness of the elastic layer to 3000 μm or less, sufficient heat can be supplied from the fixing member to the recording material to fix the unfixed toner.
The elastic layer may contain a filler, which is added to control the thermal conductivity, heat resistance, and elastic modulus.
Specific examples of the filler include non-conductive fillers such as silicon carbide (SiC), silicon nitride ( Si3N4 ), silica ( SiO2 ) , boron nitride ( BN ), aluminum nitride (AlN), alumina ( Al2O3 ), iron oxide ( Fe2O3 ), zinc oxide (ZnO), magnesium oxide (MgO), and titanium oxide ( TiO2 ).
The surface resistivity of the surface of the elastic layer facing the surface layer is 1× 10 Ω/□ or more in order to better exhibit the charge neutralization effect of the surface layer described below. In addition, within a range not exceeding the above surface resistivity, the elastic layer can contain a thermally conductive filler or an electrically conductive filler in order to improve thermal conductivity in the thickness direction.
また、弾性層を構成する材料には反応開始時間を制御するためのインヒビターと呼ばれる反応制御剤(阻害剤)を配合してもよい。反応制御剤としては、メチルビニルテトラシロキサン、アセチレンアルコール類、シロキサン変性アセチレンアルコール、ハイドロパーオキサイドのような公知の物質が用いられる。 The material constituting the elastic layer may also contain a reaction control agent (blocking agent) called an inhibitor to control the reaction start time. Known substances such as methylvinyltetrasiloxane, acetylene alcohols, siloxane-modified acetylene alcohol, and hydroperoxides are used as reaction control agents.
(3)接着層
接着層は、弾性層と表面層との密着性を改善するために任意に設けられる層であり、例えば、弾性層にシリコーンゴムを使用する場合、付加硬化型シリコーンゴム接着剤が用いられる。これらは、シリコーンゴムの未架橋成分を有し、加熱することによって、表面層の内面処理層と弾性層の未架橋成分と結合することで、表面層と弾性層を接着する機能を有する。ここで、接着層もまた、後述の表面層による電荷中和効果のよりよい発現のため、弾性層と表面層との間の電荷の授受を可能とする導電性を有さないことが好ましい。
(3) Adhesive layer The adhesive layer is a layer that is optionally provided to improve the adhesion between the elastic layer and the surface layer. For example, when silicone rubber is used for the elastic layer, an addition curing type silicone rubber adhesive is used. These have the uncrosslinked component of silicone rubber, and when heated, they bond with the uncrosslinked component of the inner surface treatment layer of the surface layer and the elastic layer, thereby bonding the surface layer and the elastic layer. Here, it is preferable that the adhesive layer does not have the conductivity that allows the transfer of charges between the elastic layer and the surface layer, in order to better express the charge neutralization effect by the surface layer described later.
(4)表面層
表面層41aは、図4に示すように、空孔413を有する領域A411と、密実である領域B412とを有する。領域B412は、領域A411よりも定着ベルトの外表面側に存在する。そして、領域A411の空孔413の少なくとも一部にはイオン導電剤414が存在する。
このような表面層を有する定着部材によって静電オフセットが抑制できる理由は明らかでないが、一つの可能性として以下のメカニズムが考えられる。図5に示すように、電子写真画像の定着工程において表面層41aの外表面が記録材500の矢印A方向への移動によって摺擦されると、表面層の外表面近傍が負に帯電し、領域Bの弾性層に近い側が正に帯電する。そして、領域Bの分極に応じて、領域A中のイオン導電剤のアニオンが領域Bに近い側に移動し、イオン導電剤のカチオンが領域Aの弾性層に近い側に移動する。その結果、表面層の外表面の負電荷が、領域Aのカチオンによって緩和され、表面層全体として電荷が中和されるためであると考えられる。
このメカニズムの正しさは以下の実験の結果からも明らかであると考えられる。本発明者らは、以下の電子写真ベルトを用意した。基層、該基層上の弾性層、絶縁性の接着層、及び表面層(厚さ9μm)との積層構造を有し、該弾性層の表面抵抗率が、1×1014Ω/□であり、該表面層の表面抵抗率が、1×1015Ω/□である。かつ、該表面層が、フッ素樹脂を含み、弾性層と対向する側に多孔質である領域A(空孔率0.5%、厚さ0.5μm)と、定着部材の外周側に密実である領域B(厚さ8.5μm)とを有する。そして、該領域Aの孔部に、イオン導電剤を充填した。この電子写真ベルトの外表面を除電したのち、外表面から10mmの間隙を空けてコロナ放電器のグリッド部を配置し、該コロナ放電器に-5kVの印加電圧を15秒印加した。コロナ放電器への電圧の印加停止を起点(0秒)として、外表面の電位を0.1秒間隔で測定した。その結果、電位が最も高かったのは、放電停止から10秒後の-620Vであった。一方、空孔をイオン導電剤で充填しなかった対照例としての電子写真ベルトについて同様の測定を行ったところ、最も高かった前記表面層の表面電位が-750Vであった。すなわち、表面層及び弾性層が絶縁性であるにも関わらず、本開示の一態様に係る電子写真ベルトは、外表面が帯電しにくくなっていた。このことからも、本開示に係る定着部材によって奏される効果が、表面層の電荷を逃がすことによって得られているのではなくて、電荷中和(電荷緩和)によるものと考えられる。
4, the
The reason why electrostatic offset can be suppressed by a fixing member having such a surface layer is not clear, but the following mechanism is considered as one possibility. As shown in Fig. 5, when the outer surface of the
The correctness of this mechanism is considered to be evident from the results of the following experiment. The inventors prepared the following electrophotographic belt. It has a laminated structure of a base layer, an elastic layer on the base layer, an insulating adhesive layer, and a surface layer (thickness 9 μm), the surface resistivity of the elastic layer is 1×10 14 Ω/□, and the surface resistivity of the surface layer is 1×10 15 Ω/□. The surface layer contains a fluororesin, and has a porous region A (porosity 0.5%, thickness 0.5 μm) on the side facing the elastic layer, and a solid region B (thickness 8.5 μm) on the outer periphery of the fixing member. The holes in the region A were filled with an ion conductive agent. After the outer surface of this electrophotographic belt was neutralized, a grid part of a corona discharger was placed with a gap of 10 mm from the outer surface, and a voltage of −5 kV was applied to the corona discharger for 15 seconds. The potential of the outer surface was measured at 0.1 second intervals, starting from the point (0 seconds) when the application of voltage to the corona discharger was stopped. As a result, the highest potential was −620
なお、本開示に係る定着部材において、外表面から10mmの間隙を空けてコロナ放電器のグリッド部を配置した。前記コロナ放電器に-5kVの印加電圧を15秒印加し、コロナ放電器への電圧の印加停止を起点(0秒)として、外表面の電位を0.1秒間隔で測定した。このときの表面電位としては、静電オフセット防止の観点から、-700V以上(0Vに近づく方向)、特には、-650V以上、さらには、-600V以上が好ましい。 In addition, in the fixing member according to the present disclosure, the grid part of the corona discharger was placed with a gap of 10 mm from the outer surface. A voltage of -5 kV was applied to the corona discharger for 15 seconds, and the potential of the outer surface was measured at 0.1 second intervals starting from the point of time when the voltage application to the corona discharger was stopped (0 seconds). From the viewpoint of preventing electrostatic offset, the surface potential at this time is preferably -700 V or more (approaching 0 V), particularly -650 V or more, and even more preferably -600 V or more.
表面層の領域Aの厚みは、0.5μm以上6μm以下であることが好ましく、1μm以上5μm以下であることがより好ましい。領域Aにおける孔部の空孔率については、1%以上30%以下であることが好ましい。一方、密実である領域Bは、実質的に空孔を有しない、すなわち、ソリッドな領域であり、表面層の外表面から少なくとも深さ4μmまでの領域であることが好ましい。但し、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において空孔が存在することは許容される。具体的には、空孔率が1%未満であることが好ましい。空孔率の下限は0%である。領域Bの空孔率は0%以上、1%未満であることが好ましい。なお、領域A及び領域Bの判定方法、各領域の空孔率、厚さの測定方法等は後述する。 The thickness of region A of the surface layer is preferably 0.5 μm or more and 6 μm or less, and more preferably 1 μm or more and 5 μm or less. The porosity of the holes in region A is preferably 1% or more and 30% or less. On the other hand, region B, which is dense, is preferably a region that has substantially no pores, that is, a solid region, and is preferably a region from the outer surface of the surface layer to a depth of at least 4 μm. However, the presence of pores is permitted within the scope of the present disclosure. Specifically, the porosity is preferably less than 1%. The lower limit of the porosity is 0%. The porosity of region B is preferably 0% or more and less than 1%. The method of determining region A and region B, and the method of measuring the porosity and thickness of each region will be described later.
表面層の表面抵抗率は、1×1015Ω/□以上である必要がある。表面層の表面抵抗率が1×1015Ω/□以上であることで、定着工程における紙などの記録材の表面電荷が失われる電流リークを防止できる。 The surface resistivity of the surface layer must be 1×10 15 Ω/□ or more. When the surface resistivity of the surface layer is 1×10 15 Ω/□ or more, it is possible to prevent current leakage, which causes loss of surface charge of a recording material such as paper during the fixing process.
表面層は、フッ素樹脂を含む。フッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、パーフルオロポリエーテル(PFPE)、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)などが挙げられる。使用するフッ素樹脂としては、後述する製造方法に示すように、表面層から一部の成分を溶出して孔部の形成が可能な共重合体や混合材料であることが好ましく、PFAを用いることがより好ましい。表面層の厚さは100μm以下であることが好ましく、6μm以上70μm以下であることがより好ましく、6μm以上50μm以下あることがさらに好ましい。表面層には、例えば、フッ素樹脂チューブを用いることができ、このようなチューブの内面は、予め、ナトリウム処理やエキシマレーザ処理、アンモニア処理、プラズマエッチング処理を施すことで、弾性層或いは接着層への接着性を向上させることができる。 The surface layer contains a fluororesin. Examples of the fluororesin include tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinylether copolymer (PFA), perfluoropolyether (PFPE), polytetrafluoroethylene (PTFE), and tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP). As the fluororesin used, as shown in the manufacturing method described later, it is preferable to use a copolymer or mixed material that can dissolve some components from the surface layer to form holes, and it is more preferable to use PFA. The thickness of the surface layer is preferably 100 μm or less, more preferably 6 μm to 70 μm, and even more preferably 6 μm to 50 μm. For example, a fluororesin tube can be used for the surface layer, and the inner surface of such a tube can be previously subjected to sodium treatment, excimer laser treatment, ammonia treatment, or plasma etching treatment to improve adhesion to the elastic layer or adhesive layer.
(イオン導電剤)
空孔413の少なくとも一部に存在するイオン導電剤は特に限定されず、多孔質の領域Aの孔部に導入できるものであればいずれも使用することができ、含浸処理での導入の点からイオン液体或いは溶媒に可溶な材料であることが好ましい。
イオン導電剤としては、下記カチオンと下記カチオンとの組合せになるイオン液体が好ましく使用できる。カチオンとしては、アンモニウム系カチオン、イミダゾリウム系カチオン、ピリジニウム系カチオン、ピペリジニウム系カチオン、ピロリジニウム系カチオン、ホスホニウム系カチオンなどが挙げられる。アニオンとしては、ClO4
-、Br-、Cl-、AlCl4
-、Al2Cl7
-、NO3
-、BF4
-、PF6
-、CH3COO-、CF3COO-、CF3SO3
-、(CF3SO2)3C-、AsF6
-、SbF6
-、F(HF)n
-、CH3CH2OSO3
-、H2PO4
-、CF3CF2CF2CF2SO3
-、CF3CF2CF2COO-、N-(SO2CF3)2などが挙げられる。
中でも下記式(1)の化学構造を有するイオン液体を用いることが特に好ましい。これは例えば、「FC-4400」(商品名、スリーエムジャパン社製)、「IL-A2」(商品名、広栄化学社製)として入手することができる。
(n-C4H9)3(CH3)N+ N-(SO2CF3)2 (1)
(Ionic Conductive Agent)
The ionic conductive agent present in at least a portion of the
As the ionic conductive agent, an ionic liquid having a combination of the following cations can be preferably used. Examples of the cations include ammonium-based cations, imidazolium-based cations, pyridinium-based cations, piperidinium-based cations, pyrrolidinium-based cations, and phosphonium-based cations. Examples of anions include ClO4- , Br- , Cl- , AlCl4- , Al2Cl7- , NO3- , BF4- , PF6- , CH3COO- , CF3COO- , CF3SO3- , ( CF3SO2 ) 3C- , AsF6- , SbF6- , F ( HF ) n- , CH3CH2OSO3- , H2PO4- , CF3CF2CF2CF2SO3- , CF3CF2CF2COO- , N- ( SO2CF3 ) 2 , and the like .
Among these, it is particularly preferable to use an ionic liquid having a chemical structure represented by the following formula (1), which is available as, for example, "FC-4400" (product name, manufactured by 3M Japan) or "IL-A2" (product name, manufactured by Koei Chemical Co., Ltd.).
(n-C 4 H 9 ) 3 (CH 3 )N + N - (SO 2 CF 3 ) 2 (1)
領域Aに含まれるイオン導電剤の量は特に限定されないが、表面層を基準として、好ましくは、1質量%以上、30質量%以下(1~30質量%)、より好ましくは、5質量%以上、15質量%以下(5~15質量%)である。含有量が上記の範囲内であることで、定着部材の電荷中和または電荷緩和をより容易に達成することができる。 The amount of ionic conductive agent contained in region A is not particularly limited, but is preferably 1% by mass or more and 30% by mass or less (1 to 30% by mass), and more preferably 5% by mass or more and 15% by mass or less (5 to 15% by mass), based on the surface layer. By keeping the content within the above range, charge neutralization or charge relaxation of the fixing member can be more easily achieved.
(領域A及び領域Bの判定)
表面層の領域A及び領域Bの判定は、表面層の厚さ方向の断面観察によって行う。
まず、定着ベルトの表面層からクライオミクロトーム(ライカマイクロシステムズ社製)を用いて表面層の断面が露出した断面サンプルを切り出す。当該断面は、表面層の全厚さ部分を含むものとする。ここで定着部材がエンドレス形状を有する定着ベルトである場合、表面層の断面は、定着ベルトの周方向に沿う方向の断面としてもよく、周方向に直交する軸方向に沿う方向の断面としてもよい。そして、得られた断面サンプルから空孔中のイオン導電剤を除去する。イオン導電剤の除去方法は特に限定されないが、少なくとも一つの例としては、イオン導電剤が可溶で、フッ素樹脂が不溶な溶媒で断面サンプルを洗浄する方法が挙げられる。溶媒の例としては、例えば、水、エタノールが挙げられる。
(Determination of Area A and Area B)
The determination of region A and region B of the surface layer is carried out by observing a cross section of the surface layer in the thickness direction.
First, a cross-sectional sample in which the cross section of the surface layer is exposed is cut out from the surface layer of the fixing belt using a cryomicrotome (manufactured by Leica Microsystems). The cross section includes the entire thickness of the surface layer. Here, when the fixing member is a fixing belt having an endless shape, the cross section of the surface layer may be a cross section along the circumferential direction of the fixing belt, or a cross section along the axial direction perpendicular to the circumferential direction. Then, the ionic conductive agent in the pores is removed from the obtained cross-sectional sample. The method of removing the ionic conductive agent is not particularly limited, but at least one example is a method of washing the cross-sectional sample with a solvent in which the ionic conductive agent is soluble and the fluororesin is insoluble. Examples of the solvent include water and ethanol.
次いで、断面サンプルの表面層の断面の部分を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、縦0.5μm×横20μmの長方形の第1観察領域のSEM画像を取得する。このとき、観察領域の縦方向を表面層の厚さ方向と一致させる。また、表面層の外表面と観察領域の上端とを一致させる。解像度は、断面に現れる空孔を認識できるように、縦717ピクセル、横986ピクセルとする。得られたSEM画像を、数値計算ソフト(商品名:MATLAB(登録商標)、MathWork社製)を用いて2値化処理し、2値化画像を得る。2値化処理は、SEM画像内の空孔に相当する部分とフッ素樹脂に相当する部分とを判別するために非特許文献1に記載の大津の方法を用いる。そして、該2値化画像における空孔に相当する部分のピクセル数のSEM画像全体のピクセル数に対する比率を算出し、空孔率とする。
Next, the cross-section of the surface layer of the cross-section sample is observed with a scanning electron microscope (SEM) to obtain an SEM image of a rectangular first observation area of 0.5 μm in length and 20 μm in width. At this time, the vertical direction of the observation area is aligned with the thickness direction of the surface layer. Also, the outer surface of the surface layer is aligned with the upper end of the observation area. The resolution is set to 717 pixels in length and 986 pixels in width so that voids appearing in the cross section can be recognized. The obtained SEM image is binarized using a numerical calculation software (product name: MATLAB (registered trademark), manufactured by MathWork Co., Ltd.) to obtain a binarized image. For the binarization, the Otsu method described in
次に、観察領域を表面層の深さ方向に2ミクロンだけシフトさせた第2観察領域について、上記と同様にしてSEM画像を取得する。すなわち、第2観察領域は、その上端が第1の観察領域の下端と一致する。そして、第2観察領域について、上記と同様にして2値化及び空孔率の算出を行う。以降、表面層の厚さ方向に2μm毎の観察領域の空孔率を測定していき、空孔率が初めて1%以上となった観察領域の上端を領域Aと領域Bの境界とする。すなわち、領域Bは、上記の方法で算出した空孔率が0%以上1%未満の領域をいう。また、領域Aは、上記の方法で算出した空孔率が1%以上の領域をいう。ここで、領域Bの空孔率は、領域Aの空孔中のイオン導電剤の外表面へのブリードをより確実の防止する観点から、好ましくは0.5%以下、特には、0.1%以下である。また、領域Aの空孔率は、イオン導電剤を十分に含有させる観点から、好ましくは1%以上、特には、5%以上とすることが好ましい。空孔率の上限は特に限定されないが、表面層の強度をより確実に維持する観点から、好ましくは30%以下、特に好ましくは、15%以下とする。よって、領域Aの空孔率の好ましい範囲としては、1%以上30%以下、特には、5%以上15%以下である。
領域Bの厚さは、断面サンプルの表面層の外表面から上記境界までの距離をいう。また、領域Aの厚さは、上記境界から表面層の弾性層側の表面までの距離をいう。表面層の厚さは、領域A及び領域Bの厚さの合計とする。
Next, a SEM image is obtained in the same manner as above for the second observation region obtained by shifting the observation region by 2 microns in the depth direction of the surface layer. That is, the upper end of the second observation region coincides with the lower end of the first observation region. Then, binarization and porosity calculation are performed for the second observation region in the same manner as above. Thereafter, the porosity of the observation region is measured every 2 μm in the thickness direction of the surface layer, and the upper end of the observation region where the porosity first becomes 1% or more is set as the boundary between region A and region B. That is, region B refers to a region in which the porosity calculated by the above method is 0% or more and less than 1%. Moreover, region A refers to a region in which the porosity calculated by the above method is 1% or more. Here, the porosity of region B is preferably 0.5% or less, particularly 0.1% or less, from the viewpoint of more reliably preventing the ion conductive agent in the pores of region A from bleeding to the outer surface. Moreover, it is preferable that the porosity of region A is preferably 1% or more, particularly 5% or more, from the viewpoint of sufficiently containing the ion conductive agent. The upper limit of the porosity is not particularly limited, but from the viewpoint of more reliably maintaining the strength of the surface layer, it is preferably 30% or less, and particularly preferably 15% or less. Therefore, the preferred range of the porosity of region A is 1% or more and 30% or less, and particularly 5% or more and 15% or less.
The thickness of region B refers to the distance from the outer surface of the surface layer of the cross-sectional sample to the boundary. The thickness of region A refers to the distance from the boundary to the surface of the surface layer on the elastic layer side. The thickness of the surface layer is the sum of the thicknesses of regions A and B.
(定着部材の製造方法)
まず、積層構造の基層となる前述の部材(基材ともいう)を用意する。基材がエンドレスベルトなどの変形し易い部材の場合は、中子などを挿入して製造過程での変形を抑えるようにする。必要に応じて、基材の表面処理、例えばプライマー処理を行う。
次に基材上に弾性層を形成する。弾性層の形成方法としては、特に制限はなく、従来公知の方法が採用できる。例えば、弾性層の材料(付加硬化型シリコーンゴム組成物)をリングコート法を用いて基材の外表面に塗布し、加熱して硬化させる方法が採用できる。
このように形成した弾性層の表面は、次に形成する層との密着性等を改善する目的で表面処理を施すことができる。表面処理として付加硬化型シリコーンゴム接着剤を塗布する場合には、紫外線処理などが好ましく適用できる。
次に接着層を形成する。接着層としては、均一に形成できる厚みであればよく、例えば、1~10μm程度の厚みに塗布する。なお、表面層としてフッ素樹脂チューブを使用する場合は、フッ素樹脂チューブを被覆した後、余剰の接着剤を扱き出すことで接着層を均一な厚みとすることもできる。
(Method of Manufacturing Fixing Member)
First, the aforementioned member (also called the substrate) that will be the base layer of the laminated structure is prepared. If the substrate is a member that is easily deformed, such as an endless belt, a core or the like is inserted to suppress deformation during the manufacturing process. If necessary, the substrate is subjected to a surface treatment, such as a primer treatment.
Next, an elastic layer is formed on the substrate. The method for forming the elastic layer is not particularly limited, and a conventionally known method can be used. For example, a method can be used in which the material for the elastic layer (addition curing type silicone rubber composition) is applied to the outer surface of the substrate by a ring coating method, and then heated to cure.
The surface of the elastic layer thus formed can be subjected to a surface treatment in order to improve adhesion with the next layer to be formed, etc. When an addition-curing silicone rubber adhesive is applied as the surface treatment, ultraviolet treatment or the like can be preferably applied.
Next, an adhesive layer is formed. The adhesive layer may have any thickness that allows it to be formed uniformly, for example, it is applied to a thickness of about 1 to 10 μm. When using a fluororesin tube as the surface layer, the adhesive layer can be made uniform in thickness by squeezing out excess adhesive after covering the fluororesin tube.
次に表面層を形成する。表面層としてフッ素樹脂チューブを用いる場合、以下のようにしてイオン導電剤を表面層中に導入する。参照として、表面層の模式的工程断面図を図4に示す。これらの断面図において、含浸した材料や連通孔は同じ断面に見えるように記載しているが、これに限定されるものではない。
(i)フッ素樹脂層411、例えばフッ素樹脂チューブで被覆した部材を用意する工程。
(ii)フッ素樹脂層(フッ素樹脂チューブを含む部材)をフッ素樹脂の融点近傍、例えばフッ素樹脂がPFAの場合には、300℃±50℃、好ましくは300℃±25℃に加熱したパーフルオロポリエーテル(以降、「PFPE」)の浴に該部材を浸漬する。そして、好ましくは20秒~5分、より好ましくは30秒~2分放置し、フッ素樹脂チューブの弾性層に対向する側とは反対側の外表面からフッ素樹脂チューブ内にPFPE412を含浸させる工程。
(iii)工程(ii)を経て得られた部材を、PFPEを溶解可能な溶媒中に浸漬する。PFAチューブ内に含浸されたPFPEをフッ素樹脂チューブの外表面から除去して、フッ素樹脂チューブの外表面に開口し、かつ、フッ素樹脂チューブ内に厚み方向に延びる空孔(連通孔)413を形成する工程。
(iv)空孔を形成した部材を、イオン導電剤を入れた容器に浸漬し、空孔にイオン導電剤を導入する工程。
(v)工程(iv)を経て得られた部材を、フッ素樹脂の融点以上の温度に加熱された金属板(ホットプレート)に接触させ、フッ素樹脂チューブの外表面近傍の空孔を封止して、表面層の外周側を密実化する工程。
Next, the surface layer is formed. When a fluororesin tube is used as the surface layer, an ion conductive agent is introduced into the surface layer as follows. For reference, schematic cross-sectional views of the surface layer process are shown in Figure 4. In these cross-sectional views, the impregnated material and the communicating holes are depicted so as to appear in the same cross section, but the present invention is not limited to this.
(i) A step of preparing a
(ii) A step of immersing the fluororesin layer (member including the fluororesin tube) in a bath of perfluoropolyether (hereinafter, "PFPE") heated to near the melting point of the fluororesin, for example, when the fluororesin is PFA, 300° C.±50° C., preferably 300° C.±25° C., and leaving the member to stand for preferably 20 seconds to 5 minutes, more preferably 30 seconds to 2 minutes, to impregnate the fluororesin tube with PFPE412 from the outer surface of the fluororesin tube opposite the side facing the elastic layer.
(iii) A process of immersing the member obtained through the process (ii) in a solvent capable of dissolving PFPE, thereby removing the PFPE impregnated in the PFA tube from the outer surface of the fluororesin tube to form holes (communicating holes) 413 opening on the outer surface of the fluororesin tube and extending in the thickness direction within the fluororesin tube.
(iv) A step of immersing the member having the pores formed therein in a container containing an ionic conductive agent to introduce the ionic conductive agent into the pores.
(v) A process in which the member obtained through the process (iv) is brought into contact with a metal plate (hot plate) heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the fluororesin, thereby sealing the pores in the vicinity of the outer surface of the fluororesin tube and densifying the outer periphery of the surface layer.
上記した工程(i)~(v)を含む方法によって、本開示の一態様に係る表面層を備えた定着部材が得られる理由を本発明者らは以下のように推測している。まず、工程(ii)において、表面層が含むフッ素樹脂の融点近傍の温度(例えば、フッ素樹脂がPFAの場合、温度300℃±50℃)で、フッ素樹脂チューブの外表面をPFPEと接触させることにより、PFPEがフッ素樹脂チューブ内に含浸されていく。工程(ii)の後、工程(iii)の前に、表面層を室温まで冷却すると、その過程において、工程(ii)で膨張していたフッ素樹脂チューブが収縮する。それに伴って、フッ素樹脂チューブの外表面近傍のPFPEがフッ素樹脂チューブの外に放出される。一方、フッ素樹脂チューブの外表面から浸透し、フッ素樹脂チューブの外表面から離れた内部にまで浸透したPFPEは、フッ素樹脂チューブの冷却に伴う収縮によっても放出されず、フッ素樹脂チューブ内に留まる。次に、工程(iii)で行われる溶剤による表面層からのPFPEの除去によりPFPEが存在していた部位に表面層の外表面に開口した空孔が形成される。上記の理由により、フッ素樹脂チューブの外表面側よりも、外表面とは反対側、すなわち弾性層に近い側の方が、空孔率が高い多孔質のフッ素樹脂チューブが形成される。工程(iv)ではこのように形成された空孔に、イオン導電剤を導入するが、イオン導電剤で満たした容器内に工程(iii)で形成した部材を浸漬して、10分~1時間程度静置する。この時、加熱することでフッ素樹脂チューブが膨張して含浸時間を短縮することができる。更に、工程(v)で多孔化されたフッ素樹脂チューブの外表面を加熱下で加圧することでフッ素樹脂チューブの外表面近傍の空孔をつぶして密実化(ソリッド化)する。 The present inventors speculate as follows as to why the fixing member having the surface layer according to one embodiment of the present disclosure can be obtained by the method including the above-mentioned steps (i) to (v). First, in step (ii), the outer surface of the fluororesin tube is brought into contact with PFPE at a temperature near the melting point of the fluororesin contained in the surface layer (for example, when the fluororesin is PFA, the temperature is 300°C ± 50°C), thereby impregnating the PFPE into the fluororesin tube. After step (ii) and before step (iii), the surface layer is cooled to room temperature, and in the process, the fluororesin tube that expanded in step (ii) shrinks. As a result, the PFPE near the outer surface of the fluororesin tube is released to the outside of the fluororesin tube. On the other hand, the PFPE that has permeated from the outer surface of the fluororesin tube and penetrated to the inside away from the outer surface of the fluororesin tube is not released by the shrinkage caused by cooling of the fluororesin tube, and remains in the fluororesin tube. Next, in step (iii), PFPE is removed from the surface layer by a solvent, forming pores on the outer surface of the surface layer at the sites where PFPE was present. For the above reasons, a porous fluororesin tube is formed in which the porosity is higher on the side opposite the outer surface, i.e., the side closer to the elastic layer, than on the outer surface side of the fluororesin tube. In step (iv), an ion conductive agent is introduced into the pores thus formed, and the member formed in step (iii) is immersed in a container filled with the ion conductive agent and left to stand for about 10 minutes to 1 hour. At this time, the fluororesin tube is expanded by heating, thereby shortening the impregnation time. Furthermore, the outer surface of the fluororesin tube made porous in step (v) is pressurized under heat to crush the pores near the outer surface of the fluororesin tube and solidify it.
工程(ii)における、フッ素樹脂チューブへのPFPEの含浸量は、例えば、含浸時のPFPEの温度、粘度、フッ素樹脂チューブとPFPEとの接触時間によって調整することができる。具体的には、フッ素樹脂の融点近傍の温度範囲(フッ素樹脂がPFAの場合、温度250~350℃)の内で高いほど、PFPEの粘度が低いほど、また、接触時間が長いほど、フッ素樹脂チューブへのPFPEの含浸量を増加させることができる。ここで、PFPEの好ましい粘度(40℃)としては、好ましくは10mPa・s~400mPa・s、より好ましくは30mPa・s~350mPa・sである。このような粘度範囲の市販のPFPEとしては、ケマーズ社製のPFPE潤滑油である「Krytox(登録商標)」シリーズから「GPL-101」(粘度12mPa・s)、「GPL-102」(粘度26mPa・s)、「GPL-103」(粘度54mPa・s)、「GPL-104」(粘度111mPa・s)、「GPL-105」(粘度301mPa・s)、「GPL106(粘度458mPa・s)、ソルベイジャパン社の「フォンブリン(登録商標)」シリーズから「M03」(粘度30mPa・s)などが挙げられる。
In step (ii), the amount of PFPE impregnated into the fluororesin tube can be adjusted, for example, by the temperature and viscosity of the PFPE during impregnation, and the contact time between the fluororesin tube and PFPE. Specifically, the higher the temperature range near the melting point of the fluororesin (when the fluororesin is PFA, the temperature is 250 to 350°C), the lower the viscosity of the PFPE, and the longer the contact time, the more the amount of PFPE impregnated into the fluororesin tube can be increased. Here, the preferred viscosity of PFPE (40°C) is preferably 10 mPa·s to 400 mPa·s, more preferably 30 mPa·s to 350 mPa·s. Commercially available PFPEs in this viscosity range include PFPE lubricants from the Krytox (registered trademark) series manufactured by Chemours, such as GPL-101 (
工程(iii)において、フッ素樹脂チューブに含浸させたPFPEを除去するためには、PFPEを溶解可能であり、フッ素樹脂を溶解しない溶剤中に、フッ素樹脂チューブの表面が濡れるように浸漬する。ここで、「PFPEを溶解する溶剤」とは、例えば、温度25℃において、溶剤100gに対しPFPEの溶解量が10g以上の溶剤が挙げられる。一方、「フッ素樹脂を溶解しない溶剤」とは、25℃において、溶剤100gに対しフッ素樹脂の溶解量が1g以下の溶剤が挙げられる。フッ素樹脂がPFAである場合、上記の溶媒としては、例えば、ハイドロフルオロエーテル(商品名:NoveC7600;スリーエム社製)を用いることができる。また、工程(iii)における、フッ素樹脂チューブからのPFPEの除去の際に、フッ素樹脂チューブに超音波を印加することは、フッ素樹脂チューブからのPFPEの除去を促進するうえで好ましい。 In step (iii), in order to remove the PFPE impregnated in the fluororesin tube, the fluororesin tube is immersed in a solvent capable of dissolving PFPE but not dissolving fluororesin so that the surface of the fluororesin tube is wet. Here, the "solvent capable of dissolving PFPE" may be, for example, a solvent that dissolves 10 g or more of PFPE per 100 g of solvent at a temperature of 25° C. On the other hand, the "solvent that does not dissolve fluororesin" may be a solvent that dissolves 1 g or less of fluororesin per 100 g of solvent at 25° C. When the fluororesin is PFA, for example, hydrofluoroether (product name: Novec7600; manufactured by 3M) may be used as the above solvent. In addition, applying ultrasonic waves to the fluororesin tube during removal of PFPE from the fluororesin tube in step (iii) is preferable in terms of accelerating removal of PFPE from the fluororesin tube.
なお、上記の工程(ii)~(iii)においては、弾性層上にフッ素樹脂チューブを被覆した部材を形成したのち、当該フッ素樹脂チューブの多孔化を行った。しかしながら、本開示に係る表面層の形成方法はこれに限定されるものではない。例えばフッ素樹脂チューブ単体を上記のようにPFPEへの含浸と含浸されたPFPEの除去を行って多孔化し、多孔化されたフッ素樹脂チューブを弾性層上に接着固定した後、イオン導電剤を含浸する方法によっても本開示に係る表面層を形成することができる。なお、フッ素樹脂チューブへのPFPEの含浸を、フッ素樹脂チューブをPFPEに浸漬して行う場合は、フッ素樹脂チューブのPFPEへの浸漬に先立って、フッ素樹脂チューブの内周面をマスキングしておくことが好ましい。フッ素樹脂チューブの内周面からのPFPEの含浸が生じないようにするためである。 In the above steps (ii) to (iii), a member in which a fluororesin tube is coated on an elastic layer is formed, and then the fluororesin tube is made porous. However, the method of forming the surface layer according to the present disclosure is not limited to this. For example, the surface layer according to the present disclosure can also be formed by a method in which a single fluororesin tube is made porous by impregnating it with PFPE as described above and removing the impregnated PFPE, and then the porous fluororesin tube is bonded and fixed on an elastic layer, and then impregnated with an ion conductive agent. In the case where the fluororesin tube is impregnated with PFPE by immersing the fluororesin tube in PFPE, it is preferable to mask the inner surface of the fluororesin tube before immersing the fluororesin tube in PFPE. This is to prevent impregnation of PFPE from occurring from the inner surface of the fluororesin tube.
工程(iv)におけるイオン導電剤の導入工程では、イオン液体の場合はその液体中にフッ素樹脂チューブを浸漬して、形成された空孔内にイオン導電剤を導入する。その際、加温することで、チューブを膨張させ、開口部を開くことができる。又、その後、室温に戻すとチューブは収縮して、開口部近傍のイオン導電剤を外部に押し出して、続く工程(v)での密実化の際に外周面側のイオン導電剤の残留を減らすことができる。なお、フッ素樹脂チューブの表面に付着したイオン導電剤は拭き取るなどして除去しておく。 In the ionic conductive agent introduction step in step (iv), in the case of an ionic liquid, the fluororesin tube is immersed in the liquid and the ionic conductive agent is introduced into the formed pores. At this time, the tube can be expanded by heating, opening the opening. When the tube is then returned to room temperature, it shrinks, pushing out the ionic conductive agent near the opening to the outside, reducing the amount of ionic conductive agent remaining on the outer surface during the subsequent solidification step (v). Note that the ionic conductive agent adhering to the surface of the fluororesin tube is removed by wiping it off, etc.
工程(v)は、多孔化されたフッ素樹脂チューブの外表面近傍の空孔を封止して、表面層の外表面における表面抵抗率を低下させる処理である。本発明者らの検討によれば、ホットプレートの温度を上げるほど、外表面近傍に形成される密実の領域Bを厚くすることができる。ここで、ホットプレートの温度、表面層を多孔化した部材のホットプレートへの押圧力や処理時間は、表面層の外表面で測定される表面抵抗率が、本開示に係る値を満たすように密実化できる限り適宜選択すればよい。また、外表面近傍の空孔を封止する方法は、これに限定されるものではなく、例えば温風を外表面に当て、表面層の外表面側を加熱する方法も挙げられる。
なお、表面層の領域Bの厚さは、定着部材の使用温度において、領域Aに導入したイオン導電剤が滲み出す(ブリードアウト)ことがない程度に形成すればよい。
Step (v) is a process for sealing the pores near the outer surface of the porous fluororesin tube to reduce the surface resistivity at the outer surface of the surface layer. According to the study by the present inventors, the higher the temperature of the hot plate, the thicker the dense region B formed near the outer surface can be. Here, the temperature of the hot plate, the pressing force of the member with the porous surface layer against the hot plate, and the processing time may be appropriately selected as long as the surface resistivity measured at the outer surface of the surface layer can be densely formed to satisfy the value according to the present disclosure. In addition, the method of sealing the pores near the outer surface is not limited to this, and for example, a method of applying hot air to the outer surface and heating the outer surface side of the surface layer can be mentioned.
The thickness of region B of the surface layer may be set to such a degree that the ion conductive agent introduced into region A does not bleed out at the operating temperature of the fixing member.
以下、実施例を挙げて本開示に係る発明を詳細に説明するが、本開示はこれらの実施例のみに限定されるものではない。 The invention disclosed herein will be explained in detail below with reference to examples, but the disclosure is not limited to these examples.
(評価方法)
本開示における評価の方法について説明する。
(Evaluation Method)
The evaluation method in this disclosure will be described.
(評価1-1:表面層全体の空孔率の評価)
空孔率は、以下のように算出した。
後述の実施例により作製したPFAチューブからPFPEを除去した積層体についてクライオウルトラミクロトーム(ライカマイクロシステムズ社製)を用いて該積層体の周方向に沿う方向のPFAチューブの厚さ方向の断面が表れた断面サンプルを切り出した。当該断面は、表面層の全厚さ部分を含むものとした。次いで、当該断面を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察し、一辺が5μmの正方形(厚み方向5μm×周方向5μm)の観察領域のSEM画像を取得した。解像度は、断面に現れる空孔を認識できるように、一辺448ピクセルとした。得られたSEM画像を、数値計算ソフト(商品名:MATLAB(登録商標)、MathWork社製)を用いて二値化処理し、二値化画像を得た。二値化処理は、SEM画像内の空孔に相当する部分とPFAに相当する部分とを判別するために大津の方法を用いた。そして、該二値化画像における空孔に相当する部分のピクセル数の画像全体のピクセル数に対する比率を算出した。
また、断面サンプルは、積層体の周方向の120°毎の3箇所から切り出した。従って、上記の操作によって、合計9枚のSEM画像を得て、各SEM画像から作成した二値化画像に基づき9個の比率を算出した。これら9個の比率の算術平均値を、空孔率とした。
(Evaluation 1-1: Evaluation of the porosity of the entire surface layer)
The porosity was calculated as follows.
A cross-sectional sample showing a cross-section of the PFA tube in the thickness direction along the circumferential direction of the laminate was cut out using a cryo-ultramicrotome (manufactured by Leica Microsystems) for a laminate produced by removing PFPE from a PFA tube produced in the examples described below. The cross-section included the entire thickness of the surface layer. Next, the cross-section was observed with a scanning electron microscope (SEM), and an SEM image of an observation area having a square shape with a side of 5 μm (5 μm in thickness direction × 5 μm in circumferential direction) was obtained. The resolution was set to 448 pixels per side so that pores appearing in the cross-section could be recognized. The obtained SEM image was binarized using a numerical calculation software (product name: MATLAB (registered trademark), manufactured by MathWork) to obtain a binarized image. The binarization process used Otsu's method to distinguish between the part corresponding to the pores in the SEM image and the part corresponding to the PFA. Then, the ratio of the number of pixels of the part corresponding to the pores in the binarized image to the number of pixels of the entire image was calculated.
In addition, cross-sectional samples were cut out from three locations at 120° intervals in the circumferential direction of the laminate. Thus, a total of nine SEM images were obtained by the above operation, and nine ratios were calculated based on the binarized images created from each SEM image. The arithmetic average of these nine ratios was taken as the porosity.
(評価1-2:領域A及び領域Bの判定)
上記評価1-1で作製した断面サンプルの表面層の断面の部分を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、縦0.5μm×横20μmの長方形の第1観察領域のSEM画像を取得した。このとき、観察領域の縦方向を表面層の厚さ方向と一致させた。また、表面層の外表面と観察領域の上端とを一致させた。解像度は、断面に現れる空孔を認識できるように、縦717ピクセル、横986ピクセルとした。得られたSEM画像を、数値計算ソフト(商品名:MATLAB(登録商標)、MathWork社製)を用いて2値化処理し、2値化画像を得た。2値化処理は、SEM画像内の空孔に相当する部分とフッ素樹脂に相当する部分とを判別するために非特許文献1に記載の大津の方法を用いた。そして、該2値化画像における空孔に相当する部分のピクセル数のSEM画像全体のピクセル数に対する比率を算出し、空孔率とした。
次に、観察領域を表面層の深さ方向に2ミクロンだけシフトさせた第2観察領域について、上記と同様にしてSEM画像を取得した。すなわち、第2観察領域の上端を第1の観察領域の下端と一致させた。そして、第2観察領域について、上記と同様にして2値化及び空孔率の算出を行った。以降、表面層の厚さ方向に2μm毎の観察領域の空孔率を測定した。そして、空孔率が初めて1%以上となった観察領域の上端を領域Aと領域Bの境界とした。そして、断面サンプルの表面層の外表面から上記境界までの距離を領域Bの厚さ、上記境界から表面層の弾性層側の表面までの距離を領域Aの厚さとした。また、表面層の厚さは、領域A及び領域Bの厚さの合計とした。
(Evaluation 1-2: Judgment of Area A and Area B)
The cross-section of the surface layer of the cross-section sample prepared in the above evaluation 1-1 was observed with a scanning electron microscope (SEM), and an SEM image of a rectangular first observation region with a length of 0.5 μm and a width of 20 μm was obtained. At this time, the length of the observation region was aligned with the thickness direction of the surface layer. In addition, the outer surface of the surface layer was aligned with the upper end of the observation region. The resolution was set to 717 pixels lengthwise and 986 pixels widthwise so that the pores appearing in the cross section could be recognized. The obtained SEM image was binarized using a numerical calculation software (product name: MATLAB (registered trademark), manufactured by MathWork Co., Ltd.) to obtain a binarized image. The binarization process used the Otsu method described in
Next, a SEM image was obtained in the same manner as above for the second observation region, which was obtained by shifting the observation region by 2 microns in the depth direction of the surface layer. That is, the upper end of the second observation region was made to coincide with the lower end of the first observation region. Then, for the second observation region, binarization and porosity calculation were performed in the same manner as above. Thereafter, the porosity of the observation region was measured every 2 μm in the thickness direction of the surface layer. Then, the upper end of the observation region where the porosity first became 1% or more was taken as the boundary between region A and region B. Then, the distance from the outer surface of the surface layer of the cross-sectional sample to the above boundary was taken as the thickness of region B, and the distance from the above boundary to the surface of the elastic layer side of the surface layer was taken as the thickness of region A. The thickness of the surface layer was taken as the sum of the thicknesses of region A and region B.
(評価2:表面層、弾性層の表面抵抗率の評価)
まず、表面層を以下の方法で定着ベルトの定着フィルムから単離した。
カミソリを弾性層と基層の間に挿入し、基層から弾性層と表面層を剥ぎ取る。剥ぎ取った弾性層と表面層の積層体を樹脂溶解剤(商品名:eソルブ21RS、カネコ化学社製)中に浸し、超音波洗浄装置(商品名:ブランソニック(型式2510J-DTH)、日本エマソン社製)の水槽内に入れ、60分超音波を印加し弾性層を溶解させる。積層体を取り出し、水洗、トルエン及びエタノールで払拭を行い、単離体を得る。
その後、表面層の厚みを、マイクロメータを用いて測定した。また、表面層の表面抵抗率は、JIS K 6911に準拠した方法で実施した。具体的には、高抵抗率計(商品名:ハイレスターUX MCP-HT800、日東精工アナリテック社製)により、UR-SSプローブを各サンプルに当てて表面抵抗率を測定した。測定の際はDC500Vを20秒間印加したのちに測定することにより得られる値を表面層の表面抵抗率(Ω/□)とした。
また、弾性層の表面抵抗率(Ω/□)も表面層と同様に測定した。
(Evaluation 2: Evaluation of surface resistivity of surface layer and elastic layer)
First, the surface layer was separated from the fixing film of the fixing belt by the following method.
A razor is inserted between the elastic layer and the base layer, and the elastic layer and the surface layer are peeled off from the base layer. The peeled off laminate of the elastic layer and the surface layer is immersed in a resin dissolving agent (product name: e-Solv 21RS, manufactured by Kaneko Chemical Co., Ltd.), placed in a water tank of an ultrasonic cleaning device (product name: Bransonic (model 2510J-DTH), manufactured by Emerson Japan Co., Ltd.), and ultrasonic waves are applied for 60 minutes to dissolve the elastic layer. The laminate is taken out, washed with water, and wiped with toluene and ethanol to obtain an isolated body.
Thereafter, the thickness of the surface layer was measured using a micrometer. The surface resistivity of the surface layer was measured by a method conforming to JIS K 6911. Specifically, the surface resistivity was measured by applying a UR-SS probe to each sample using a high resistivity meter (product name: Hirester UX MCP-HT800, manufactured by Nitto Seiko Analytech Co., Ltd.). During the measurement, a value obtained by applying DC 500 V for 20 seconds and then measuring was taken as the surface resistivity (Ω/□) of the surface layer.
The surface resistivity (Ω/□) of the elastic layer was also measured in the same manner as for the surface layer.
(評価3:表面電位の評価)
表面電位の計測のため、まずは定着ベルトの電荷の除去を行った。電荷の除去の方法としては、エタノールを染み込ませた不織布ワイパー(商品名「ベンコット」(旭化成株式会社の登録商標)、小津産業社製)で定着ベルト表面を拭うことで行った。(以後この行為を、『表面の除電』と呼ぶ。)
次に、図6に示すような、軸を介してモーターで定着ベルト502を回転させながら、コロナ帯電器501で表面を帯電させ、表面電位計503で表面電位の計測を行った。定着ベルト502を軸受けに固定させた後、定着ベルト502の長手方向で、ある位相の表面(位相Aとする)と10mmの間隙を有するようにコロナ放電器501のグリッド部を配置した。位相Aから180°周方向に回転させた位相(位相Bとする)の定着ベルト502の中央部と、定着ベルト502の長手方向と直交する方向で、8mmの間隙を有するように表面電位計503を設置した。この状態において定着ベルト502を回転させ、定着ベルト502周方向の表面電位が±10V以下となる場合に、計測を開始した。また、±10V以下ではない場合は、±10V以下になるまで再度表面の除電を行った。
除電後、定着ベルト502を60rpmで回転させつつ、コロナ放電器501に-5kVを印加して表面を帯電させ、電位の計測を行った。この際、表面電位を0.1秒間隔で取得し、コロナ帯電器501によって-5kVの印加電圧を14~15秒印加した際の平均電位を表面電位とした。
(Evaluation 3: Evaluation of surface potential)
To measure the surface potential, the charge on the fixing belt was first removed by wiping the surface of the fixing belt with a nonwoven wiper (product name "Bencotto" (registered trademark of Asahi Kasei Corporation), manufactured by Ozu Sangyo Co., Ltd.) soaked in ethanol. (Hereinafter, this action will be referred to as "surface de-electrification").
Next, as shown in FIG. 6, while rotating the fixing belt 502 by a motor via a shaft, the surface was charged by the corona charger 501, and the surface potential was measured by the surface potential meter 503. After the fixing belt 502 was fixed to a bearing, the grid part of the corona discharger 501 was arranged so as to have a gap of 10 mm from the surface of a certain phase (defined as phase A) in the longitudinal direction of the fixing belt 502. The surface potential meter 503 was installed so as to have a gap of 8 mm from the center part of the fixing belt 502 of a phase (defined as phase B) rotated 180° in the circumferential direction from phase A in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the fixing belt 502. In this state, the fixing belt 502 was rotated, and measurement was started when the surface potential in the circumferential direction of the fixing belt 502 was ±10 V or less. If it was not ±10 V or less, the surface was de-electrified again until it was ±10 V or less.
After the static electricity was removed, the fixing belt 502 was rotated at 60 rpm, and the surface was charged by applying −5 kV to the corona discharger 501, and the potential was measured. At this time, the surface potential was obtained at intervals of 0.1 seconds, and the average potential when the corona charger 501 applied a voltage of −5 kV for 14 to 15 seconds was taken as the surface potential.
(評価4:静電オフセットの評価)
実施例に示す方法で作製した定着部材を用いて図2に示される定着装置で評価を行った。評価条件は以下のとおりである。
試験環境;室温25度、湿度10%、
プロセス速度;150mm/sec、
通紙条件;本体、定着部材、加圧部材を全てイオナイザーで除電した。その後、試験環境で10日間放置したCS-068(商品名、日本製紙(株)社製、68g紙)上に格子画像を形成する100枚連続通紙を実施した。その後、Office70(商品名、日本製紙(株)社製、70g紙)にハーフトーン画像を両面に形成する5枚通紙を実施した。
画像形成装置としてiR-ADV C3835F(商品名、キヤノン(株)社製)を用いた。画像ランクは上記通紙条件で得られた5枚のハーフトーン画像の濃度の加増を目視で観察して、静電オフセットの有無を下記基準で評価した。
(評価基準)
ランクA:トナーオフセットがない。
ランクB:トナーオフセットがごく軽微に確認される。
ランクC:トナーオフセットが軽微に確認される。
ランクD:トナーオフセットが明瞭に確認される。
(Evaluation 4: Evaluation of electrostatic offset)
Using the fixing member produced by the method shown in the examples, evaluation was carried out in the fixing device shown in Fig. 2. The evaluation conditions were as follows.
Test environment:
Process speed: 150 mm/sec
Paper passing conditions: The main body, fixing member, and pressure member were all neutralized with an ionizer. After that, 100 sheets were passed continuously to form a grid image on CS-068 (product name, Nippon Paper Industries Co., Ltd., 68g paper) that had been left in a test environment for 10 days. After that, 5 sheets were passed to form halftone images on both sides of Office70 (product name, Nippon Paper Industries Co., Ltd., 70g paper).
An iR-ADV C3835F (product name, manufactured by Canon Inc.) was used as the image forming apparatus. The image rank was evaluated by visually observing the increase or decrease in density of five halftone images obtained under the above paper passing conditions, and the presence or absence of electrostatic offset was evaluated according to the following criteria.
(Evaluation Criteria)
Rank A: No toner offset.
Rank B: Toner offset is very slightly observed.
Rank C: Toner offset is slightly observed.
Rank D: Toner offset is clearly observed.
(評価5:耐久性の評価)
実施例に示す方法で作製した定着部材を用いて図2に示される定着装置で評価を行った。評価条件は以下のとおりである。
試験環境;室温25度、湿度50%、
プロセス速度;150mm/sec、
通紙条件;CS-068(日本製紙(株)社製、68g紙、A4サイズ)上に格子画像を形成し、連続通紙した。10万枚ごとにGC-C081(日本製紙(株)社製、68g紙、SRA3サイズ)を通紙し、通紙した際のA4端部の表面層が剥がれることで発生するオフセットの有無を確認し、オフセットが確認できた場合を耐久NGとして、下記基準で評価した。
(評価基準)
ランクA:50万枚以上トナーオフセットが発生しない。
ランクB:40万枚以上トナーオフセットが発生しない。
ランクC:30万枚以上トナーオフセットが発生しない。
ランクD:30万枚未満でトナーオフセットが発生する。
(Rating 5: Durability rating)
Using the fixing member produced by the method shown in the examples, evaluation was carried out in the fixing device shown in Fig. 2. The evaluation conditions were as follows.
Test environment:
Process speed: 150 mm/sec
Paper passing conditions: A grid image was formed on CS-068 (68g paper, A4 size, manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.), and the paper was passed continuously. Every 100,000 sheets, GC-C081 (68g paper, SRA3 size, manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.) was passed through, and the presence or absence of offset caused by peeling of the surface layer at the edge of the A4 when the paper was passed through was confirmed. If offset was confirmed, it was regarded as durability NG, and was evaluated according to the following criteria.
(Evaluation Criteria)
Rank A: No toner offset occurs after printing 500,000 or more sheets.
Rank B: No toner offset occurs after printing 400,000 or more sheets.
Rank C: No toner offset occurs on 300,000 sheets or more.
Rank D: Toner offset occurs at less than 300,000 sheets.
(実施例1)
(定着ベルトの製造方法)
次に、本実施例に用いた定着部材の作製方法について説明する。本実施例では、工程1~4からなる製造方法で、図4に示されるような表面層41aを有する定着部材を備えた定着ベルトを作製した。
(工程1)
基層として、内径25mm、幅400mm、厚さ40μmのSUS製のエンドレス形状を有するベルト材を用意した。このベルト材の外周面にプライマー処理を施した。
(工程2)
弾性層の形成のための原料として、フィラーを含まない付加硬化型の液状シリコーンゴム(商品名:SE1886、東レ・ダウコーニング社製)を用意した。この液状シリコーンゴムに対して、球状フィラーとして、球状アルミナ(商品名:アルナビーズCB-A30S、昭和電工社製)を加えた。こうして、弾性層の形成用の付加硬化型シリコーンゴム組成物を調製した。これらを上記基材の外周面上にリングコート法を用いて塗布した後、温度200℃で4時間加熱して、付加硬化型シリコーンゴム組成物の層を架橋させて、厚さ300μmの弾性層を形成した。
この弾性層を評価2に記載される方法で表面抵抗を計測した結果、1×1015Ω/□であった。
(工程3)
該弾性層が形成されたベルト材を、周方向に20mm/秒の移動速度で回転させながら、弾性層の表面からの離間距離が10mmの位置に配置した紫外線ランプを用いて、弾性層の表面に大気雰囲気下で紫外線を照射した。紫外線ランプには、低圧水銀紫外線ランプ(商品名:GLQ500US/11、東芝ライテック社製)を用い、照射面における、185nmの波長の積算光量が800mJ/cm2となるように照射した。
次いで、弾性層の表面に、付加硬化型シリコーンゴム接着剤(商品名:SE1819CV、東レ・ダウコーニング社製の「A液」及び「B液」を等量混合)を厚さが、およそ5μm程度になるように塗布した。
(工程4)
959HP―PLUS(三井・ケマーズ フロロプロダクツ社製)の9μm厚のフッ素樹脂チューブ(グンゼ社製))を被せ、表面層を形成した。該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、過剰の付加硬化型シリコーンゴム接着剤を弾性層とフッ素樹脂チューブの間から扱き出した。
そして、温度200℃に設定した電気炉に、弾性層、さらに表面層で被覆してなるベルトを入れ、1時間加熱して、接着剤を硬化させてフッ素樹脂チューブを弾性層上に接着し、両端を切断して、幅が350mmの定着ベルトを得た。
Example 1
(Method of Manufacturing Fixing Belt)
Next, a method for producing the fixing member used in this example will be described. In this example, a fixing belt including a fixing member having a
(Step 1)
As a base layer, a belt material having an endless shape made of SUS with an inner diameter of 25 mm, a width of 400 mm, and a thickness of 40 μm was prepared. The outer peripheral surface of this belt material was subjected to a primer treatment.
(Step 2)
As a raw material for forming the elastic layer, an addition-curing liquid silicone rubber (product name: SE1886, manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.) not containing a filler was prepared. To this liquid silicone rubber, spherical alumina (product name: Alnabeads CB-A30S, manufactured by Showa Denko K.K.) was added as a spherical filler. In this way, an addition-curing silicone rubber composition for forming the elastic layer was prepared. These were applied onto the outer peripheral surface of the above-mentioned substrate by a ring coating method, and then heated at a temperature of 200°C for 4 hours to crosslink the layer of the addition-curing silicone rubber composition, thereby forming an elastic layer having a thickness of 300 μm.
The surface resistance of this elastic layer was measured by the method described in Evaluation 2, and was found to be 1×10 15 Ω/□.
(Step 3)
The belt material on which the elastic layer was formed was rotated in the circumferential direction at a moving speed of 20 mm/sec, and the surface of the elastic layer was irradiated with ultraviolet light in an air atmosphere using an ultraviolet lamp arranged at a distance of 10 mm from the surface of the elastic layer. A low-pressure mercury ultraviolet lamp (product name: GLQ500US/11, manufactured by Toshiba Lighting & Technology Corporation) was used as the ultraviolet lamp, and irradiation was performed so that the integrated light amount of a wavelength of 185 nm on the irradiated surface was 800 mJ/ cm2 .
Next, an addition-curing silicone rubber adhesive (product name: SE1819CV, a mixture of equal amounts of "liquid A" and "liquid B" manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.) was applied to the surface of the elastic layer to a thickness of approximately 5 μm.
(Step 4)
A 9 μm thick fluororesin tube (Gunze Co., Ltd.) 959HP-PLUS (Mitsui-Chemours Fluoroproducts Co., Ltd.) was placed over the belt to form a surface layer. The belt surface was uniformly rubbed from above the fluororesin tube to remove excess addition-curing silicone rubber adhesive from between the elastic layer and the fluororesin tube.
Then, the belt coated with the elastic layer and the surface layer was placed in an electric furnace set at a temperature of 200° C. and heated for 1 hour to harden the adhesive, thereby bonding the fluororesin tube onto the elastic layer, and both ends were cut to obtain a fixing belt with a width of 350 mm.
(工程5)
次に定着ベルトの表面層に添加剤としてイオン導電剤を添加する方法の詳細について説明する。
この工程は以下に示す順番で処理が行われる。
(1)パーフルオロポリエーテル(PFPE)含浸工程
PFPEを硼珪酸ガラス製メスシリンダに入れた。メスシリンダ全体に、断熱材でカバーされた電熱線を巻き、PFPEの温度が280℃になるように加熱した。作製した定着ベルトをディッピング装置に取付け、加熱したPFPE中に1分間を浸漬し、取り出した。PFPEとしては、ケマーズ社製のPFPE潤滑油であるKrytox(登録商標)シリーズからGPL104(粘度:111mPa・s(40℃))、GPL105(粘度:304mPa・s(40℃))及びGPL106(粘度:458mPa・s(40℃))を用いた。PFPEの粘度を制御することで空孔率の制御を行った。
本実施例ではGPL105とGPL106を50:50の質量比率で混合した液体を用いた。
(2)空孔形成工程
上記のPFPE含浸工程で得られた積層体を、フッ素溶剤(商品名:Novec7300、スリーエム社製)を入れたメスシリンダに10分間浸漬し、次いで、該メスシリンダを超音波洗浄装置(商品名:ブランソニック(型式2510J-DTH)、日本エマソン社製)の水槽内に入れ、60分超音波を印加した。処理後、メスシリンダから該積層体を取り出し、温度25℃の環境に60分放置し、乾燥させた。こうして、PFAチューブの外周面及び内部に存在するPFPEが除去された積層体を得た。なお、得られた積層体は、目視で外観が白くなっており、PFAチューブ中に空孔が形成されていることが確認できた。得られた積層体のPFAチューブの外周面(第1の表面)及び該積層体の周方向に沿う方向の断面のSEMで確認したところ、外周面には樹脂部と開口部が確認され、断面には樹脂部と、連通している空孔が観察された。また、空孔は上記開口部と接しており、連通孔は外部とつながっていることが観察された。
この積層体を評価1に記載された方法で空孔率を算出した結果、0.5%であることを確認した。
(3)イオン導電剤導入工程
上記の表面層に空孔を形成した積層体を、イオン導電剤として前記式(1)で表される「FC-4400」(商品名、スリーエムジャパン社製)を入れたメスシリンダに30分間浸漬して、表面層の空孔にイオン導電剤を導入した。メスシリンダから取り出した後に表面に付着したイオン導電剤を払拭した。ここで、得られた積層体は、目視にて白から有色(弾性層の色)が見えている段階で空孔中にイオン導電剤が導入されていることが確認できた。
(4)密実化工程
上記の空孔にイオン導電剤を導入した積層体の表面を、310℃に加熱したホットプレートに押し当てつつ10rpmで定着部材を有する定着ベルトを回転させて、表面の外周全体を接触させた。これにより、表面層のフッ素樹脂チューブを融点以上に加熱して表面に形成された空孔を持つ領域の連通孔を閉じることで、表面層の外周側の密実化(ソリッド化)を行った。得られた表面層は、図4のようになった。これにより、空孔を有する領域Aの厚みが0.5μmであることが確認できた。
この表面層について、評価2に記載される方法で表面抵抗率を計測した結果、1×1015Ω/□であった。
(Step 5)
Next, a method for adding an ion conductive agent as an additive to the surface layer of the fixing belt will be described in detail.
This process is carried out in the following order:
(1) Perfluoropolyether (PFPE) impregnation process PFPE was placed in a measuring cylinder made of borosilicate glass. A heating wire covered with a heat insulating material was wrapped around the entire measuring cylinder, and the temperature of the PFPE was heated to 280°C. The prepared fixing belt was attached to a dipping device, immersed in the heated PFPE for 1 minute, and then removed. As the PFPE, GPL104 (viscosity: 111 mPa·s (40°C)), GPL105 (viscosity: 304 mPa·s (40°C)) and GPL106 (viscosity: 458 mPa·s (40°C)) from the Krytox (registered trademark) series, which is a PFPE lubricant manufactured by Chemours, were used. The porosity was controlled by controlling the viscosity of the PFPE.
In this embodiment, a liquid in which GPL105 and GPL106 were mixed in a mass ratio of 50:50 was used.
(2) Hole Forming Step The laminate obtained in the above PFPE impregnation step was immersed in a measuring cylinder containing a fluorine solvent (product name: Novec7300, manufactured by 3M) for 10 minutes, and then the measuring cylinder was placed in a water tank of an ultrasonic cleaning device (product name: Bransonic (model 2510J-DTH), manufactured by Emerson Japan), and ultrasonic waves were applied for 60 minutes. After the treatment, the laminate was removed from the measuring cylinder and left in an environment at a temperature of 25°C for 60 minutes to dry. In this way, a laminate was obtained from which the PFPE present on the outer surface and inside of the PFA tube was removed. The obtained laminate had a white appearance when visually observed, and it was confirmed that voids were formed in the PFA tube. When the outer surface (first surface) of the PFA tube of the obtained laminate and the cross section in the circumferential direction of the laminate were confirmed by SEM, a resin part and an opening were confirmed on the outer surface, and voids communicating with the resin part were observed on the cross section. It was also observed that the pores were in contact with the openings, and the communicating holes were connected to the outside.
The porosity of this laminate was calculated by the method described in
(3) Ion Conductive Agent Introduction Step The laminate having pores formed in the surface layer was immersed in a measuring cylinder containing "FC-4400" (product name, manufactured by 3M Japan) represented by the above formula (1) as an ion conductive agent for 30 minutes to introduce the ion conductive agent into the pores of the surface layer. After removing from the measuring cylinder, the ion conductive agent attached to the surface was wiped off. Here, it was confirmed that the ion conductive agent had been introduced into the pores of the obtained laminate at the stage when the white to colored (color of the elastic layer) was visually observed.
(4) Solidification process The surface of the laminate with the ion conductive agent introduced into the pores was pressed against a hot plate heated to 310° C. while rotating a fixing belt having a fixing member at 10 rpm to bring the entire outer periphery of the surface into contact. As a result, the fluororesin tube of the surface layer was heated to above its melting point to close the through holes in the pore-containing region formed on the surface, thereby solidifying the outer periphery of the surface layer. The obtained surface layer was as shown in FIG. 4. As a result, it was confirmed that the thickness of the pore-containing region A was 0.5 μm.
The surface resistivity of this surface layer was measured by the method described in Evaluation 2, and was found to be 1×10 15 Ω/□.
(実施例2~10)
実施例1の定着ベルトの製造方法において、本実施例でPFPE含浸工程で用いるPFPEの種類、及び、密実化工程における定着部材の回転速度を制御して、空孔率と空孔を有する領域Aの厚みを制御して積層体を作製した。
具体的には、空孔率1%とする場合は、GPL104とGPL105を5:95の質量比で混合した。空孔率30%とする場合は、GPL104とGPL105を95:5の質量比で混合した。空孔率30.5%とする場合は、GPL104のみを用いた。
また、空孔を有する領域Aの厚みを1μmとする場合は12rpm、5μmとする場合は28rpm、6μmとする場合は32rpmで定着部材を有する定着ベルトを回転させた。
また、表面層は、厚さがそれぞれ9μm、10μm、50μm、及び51μmのフッ素樹脂チューブを用いて作製し、その厚さを表面層の厚みとした。
(Examples 2 to 10)
In the manufacturing method of the fixing belt of Example 1, the type of PFPE used in the PFPE impregnation process and the rotation speed of the fixing member in the densification process were controlled in this embodiment to produce a laminate by controlling the porosity and the thickness of the region A having pores.
Specifically, when the porosity was 1%, GPL104 and GPL105 were mixed in a mass ratio of 5:95. When the porosity was 30%, GPL104 and GPL105 were mixed in a mass ratio of 95:5. When the porosity was 30.5%, only GPL104 was used.
Furthermore, when the thickness of the region A having holes was set to 1 μm, the fixing belt having the fixing member was rotated at 12 rpm, when the thickness was set to 5 μm, the fixing belt was rotated at 28 rpm, and when the thickness was set to 6 μm, the fixing belt was rotated at 32 rpm.
The surface layers were prepared using fluororesin tubes having thicknesses of 9 μm, 10 μm, 50 μm, and 51 μm, respectively, and the thicknesses were defined as the thicknesses of the surface layers.
(比較例1)
実施例1の定着ベルトの製造方法において、表面層のフッ素樹脂チューブにカーボン粒子を1wt%添加したフッ層樹脂チューブを使用した以外は同様にして定着ベルトを作製した。
(比較例2)
実施例1の定着ベルトの製造方法において、弾性層の形成用の付加硬化型シリコーンゴム組成物にカーボン粒子が組成物全体の30wt%となるように添加した以外は同様にして定着ベルトを作製した。
(比較例3)
実施例1の定着ベルトの製造方法において、多孔層にカーボン粒子を充填して作製した。製造方法としては、GPL104にカーボン粒子を懸濁させた液を含浸させて多孔層に粒子を充填した。
(比較例4)
実施例1の定着ベルトの製造方法において、工程5を実施せず、添加剤の導入もしていない表面層を用いて作製した。
表1~表2に、実施例1~10、及び、比較例1~4で作製した定着ベルトの形状と評価結果を示す。
(Comparative Example 1)
A fixing belt was produced in the same manner as in Example 1, except that a fluororesin tube having a surface layer containing 1 wt % carbon particles was used.
(Comparative Example 2)
A fixing belt was produced in the same manner as in Example 1, except that carbon particles were added to the addition curing silicone rubber composition for forming the elastic layer so that the carbon particles accounted for 30 wt % of the total composition.
(Comparative Example 3)
The porous layer was filled with carbon particles in the same manner as in Example 1. In the manufacturing method, the porous layer was filled with the particles by impregnating GPL104 with a liquid in which carbon particles were suspended.
(Comparative Example 4)
In the manufacturing method of the fixing belt of Example 1, step 5 was not carried out, and a surface layer to which no additive was introduced was used.
Tables 1 and 2 show the shapes and evaluation results of the fixing belts produced in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 4.
このように、実施例1~10に記載される方法で作製された定着ベルトを用いた場合、静電オフセットの防止、及び、耐久性の高い定着ベルトを得ることができた。
これに対し、比較例においては、比較例1~2では、表面層、弾性層内のカーボンの凝集による導電リークで静電オフセットが発生してしまった。
また、比較例3及び4では、イオン導電剤の電荷中和効果が無いため静電オフセットが発生してしまった。
In this way, when the fixing belts produced by the methods described in Examples 1 to 10 were used, it was possible to obtain fixing belts which were able to prevent electrostatic offset and had high durability.
In contrast to this, in the comparative examples 1 and 2, electrostatic offset occurred due to conductive leakage caused by agglomeration of carbon in the surface layer and elastic layer.
In Comparative Examples 3 and 4, the ion conductive agent had no charge neutralizing effect, and therefore electrostatic offset occurred.
本開示には、以下の構成が含まれる。
[構成1]
少なくとも、基層と、弾性層と、表面層とをこの順に有する積層構造の定着部材であって、
該弾性層の表面抵抗率が、1×1014Ω/□以上であり、
該表面層の表面抵抗率が、1×1015Ω/□以上であり、
該表面層は、フッ素樹脂を含み、
該表面層は、空孔を有する多孔質である領域Aと、密実である領域Bとを有し、
該領域Bは、該領域Aよりも該表面層の厚さ方向において該定着部材の外周面側に位置し、該空孔の少なくとも一部にはイオン導電剤が存在していることを特徴とする定着部材。
[構成2]
前記表面層の外表面から10mmの間隙を空けてコロナ放電器のグリッド部を配置し、該コロナ放電器に-5kVの電圧を15秒印加した際の前記表面層の表面電位が-650V以下となる、[構成1]に記載の定着部材。
[構成3]
前記表面層の外表面から少なくとも深さ4μmまでの領域が前記領域Bである、[構成1]又は[構成2]に記載の定着部材。
[構成4]
前記領域Aの空孔率が1%以上、30%以下である、[構成1]~[構成3]のいずれか1項に記載の定着部材。
[構成5]
前記領域Bの空孔率が0%以上、1%未満である、[構成1]~[構成4]のいずれか1項に記載の定着部材。
[構成6]
前記表面層の領域Aの厚みが1μm以上5μm以下である、[構成1]~[構成5]のいずれか1項に記載の定着部材。
[構成7]
前記イオン導電剤は、下記式(1)の化学構造を有するイオン液体である、[構成1]~[構成6]のいずれか1項に記載の定着部材。
(n-C4H9)3(CH3)N+ -N(SO2CF3)2 (1)
[構成8]
前記表面層の厚みが6μm以上50μm以下である、[構成1]~[構成7]のいずれか1項に記載の定着部材。
[構成9]
フッ素樹脂を含む表面層を備える定着部材と、該定着部材の外周面を加圧して該定着部材とのニップ部を形成する加圧部材と、該定着部材を加熱する加熱部材とを備える定着装置であって、該定着部材が[構成1]~[構成8]のいずれか1項に記載の定着部材であることを特徴とする定着装置。
[構成10]
[構成9]に記載の定着装置を備えることを特徴とする電子写真画像形成装置。
The present disclosure includes the following configurations.
[Configuration 1]
A fixing member having a laminated structure including at least a base layer, an elastic layer, and a surface layer in this order,
The surface resistivity of the elastic layer is 1× 10 Ω/□ or more,
The surface resistivity of the surface layer is 1×10 15 Ω/□ or more,
The surface layer contains a fluororesin,
The surface layer has a porous region A having pores and a solid region B,
The region B is located closer to the outer circumferential surface of the fixing member than the region A in the thickness direction of the surface layer, and an ion conductive agent is present in at least some of the pores.
[Configuration 2]
The fixing member according to [Configuration 1], wherein a grid portion of a corona discharger is disposed with a gap of 10 mm from the outer surface of the surface layer, and when a voltage of -5 kV is applied to the corona discharger for 15 seconds, the surface potential of the surface layer is -650 V or less.
[Configuration 3]
The fixing member according to [Configuration 1] or [Configuration 2], wherein the region B is a region from the outer surface of the surface layer to a depth of at least 4 μm.
[Configuration 4]
The fixing member according to any one of [Configuration 1] to [Configuration 3], wherein the porosity of the region A is 1% or more and 30% or less.
[Configuration 5]
The fixing member according to any one of [Configuration 1] to [Configuration 4], wherein the porosity of the region B is 0% or more and less than 1%.
[Configuration 6]
The fixing member according to any one of [Configuration 1] to [Configuration 5], wherein the thickness of region A of the surface layer is 1 μm or more and 5 μm or less.
[Configuration 7]
The fixing member according to any one of [Configuration 1] to [Configuration 6], wherein the ionic conductive agent is an ionic liquid having a chemical structure represented by the following formula (1):
(n-C 4 H 9 ) 3 (CH 3 )N + - N(SO 2 CF 3 ) 2 (1)
[Configuration 8]
The fixing member according to any one of [Configuration 1] to [Configuration 7], wherein the surface layer has a thickness of 6 μm or more and 50 μm or less.
[Configuration 9]
A fixing device comprising: a fixing member having a surface layer containing a fluororesin; a pressure member that presses the outer peripheral surface of the fixing member to form a nip portion with the fixing member; and a heating member that heats the fixing member, wherein the fixing member is the fixing member described in any one of [Configuration 1] to [Configuration 8].
[Configuration 10]
An electrophotographic image forming apparatus comprising the fixing device according to [Configuration 9].
また、本開示には以下の方法が含まれる。
[方法1]
[構成1]~[構成8]のいずれか1項に記載の定着部材の製造方法であって、
前記表面層は、以下の工程により製造されることを特徴とする定着部材の製造方法:
(i)フッ素樹脂層を用意する工程、
(ii)フッ素樹脂層をパーフルオロポリエーテル(PFPE)の浴に浸漬し、前記弾性層に対向する側とは反対側の外表面からPFPEをフッ素樹脂層内部に含浸させる工程、
(iii)フッ素樹脂層に含浸させたPFPEを前記外表面から除去し、前記外表面に開口する空孔を形成する工程、
(iv)該空孔内にイオン導電剤を導入する工程、
(v)前記フッ素樹脂の外表面を、前記フッ素樹脂の融点以上の温度に加熱されたホットプレートと接触させて、前記外表面近傍の前記空孔を封止して、表面層の外周側を密実化する工程。
The present disclosure also includes the following methods.
[Method 1]
A method for producing the fixing member according to any one of [Configuration 1] to [Configuration 8],
The surface layer is produced by the following steps:
(i) providing a fluororesin layer;
(ii) immersing the fluororesin layer in a bath of perfluoropolyether (PFPE) to impregnate the PFPE into the fluororesin layer from the outer surface opposite to the elastic layer;
(iii) removing the PFPE impregnated into the fluororesin layer from the outer surface to form pores opening to the outer surface;
(iv) introducing an ion conductive agent into the pores;
(v) contacting an outer surface of the fluororesin with a hot plate heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the fluororesin to seal the pores near the outer surface and densify the outer periphery of the surface layer.
1 電子写真画像形成装置
40 定着装置
41 定着部材
41a 表面層
41b 接着層
41c 弾性層
41d 基層
41S 外周面
42 加圧ローラ
43 ヒータ
44 接触式温度計
45 ヒータホルダ
411 フッ素樹脂層
412 含浸したPFPE
413 空孔
414 イオン導電剤(イオン液体)
415 領域A
416 領域B
P 記録材
T トナー
N 定着ニップ部
REFERENCE SIGNS
45
413
415 Area A
416 Area B
P: recording material T: toner N: fixing nip
Claims (11)
該弾性層の表面抵抗率が、1×1014Ω/□以上であり、
該表面層の表面抵抗率が、1×1015Ω/□以上であり、
該表面層は、フッ素樹脂を含み、
該表面層は、空孔を有する領域Aと、密実である領域Bとを有し、
該領域Bは、該領域Aよりも該表面層の厚さ方向において該定着部材の外周面側に位置し、該空孔の少なくとも一部にはイオン導電剤が存在していることを特徴とする定着部材。 A fixing member having a laminated structure including at least a base layer, an elastic layer, and a surface layer in this order,
The surface resistivity of the elastic layer is 1× 10 Ω/□ or more,
The surface resistivity of the surface layer is 1×10 15 Ω/□ or more,
The surface layer contains a fluororesin,
The surface layer has a region A having voids and a region B which is solid,
The region B is located closer to the outer circumferential surface of the fixing member than the region A in the thickness direction of the surface layer, and an ion conductive agent is present in at least some of the pores.
(n-C4H9)3(CH3)N+ -N(SO2CF3)2 (1) The fixing member according to claim 1 , wherein the ionic conductive agent is an ionic liquid having a chemical structure represented by the following formula (1):
(n-C 4 H 9 ) 3 (CH 3 )N + - N(SO 2 CF 3 ) 2 (1)
前記表面層は、以下の工程により製造されることを特徴とする定着部材の製造方法:
(i)フッ素樹脂層を用意する工程、
(ii)フッ素樹脂層をパーフルオロポリエーテル(PFPE)の浴に浸漬し、前記弾性層に対向する側とは反対側の外表面からPFPEをフッ素樹脂層の内部に含浸させる工程、
(iii)フッ素樹脂層に含浸させたPFPEを前記外表面から除去し、前記外表面に開口する空孔を形成する工程、
(iv)該空孔内にイオン導電剤を導入する工程、
(v)前記フッ素樹脂の外表面を、前記フッ素樹脂の融点以上の温度に加熱されたホットプレートと接触させて、前記外表面近傍の前記空孔を封止して、表面層の外周側を密実化する工程。 A method for producing the fixing member according to any one of claims 1 to 8, comprising the steps of:
The surface layer is produced by the following steps:
(i) providing a fluororesin layer;
(ii) immersing the fluororesin layer in a bath of perfluoropolyether (PFPE) to impregnate the PFPE into the inside of the fluororesin layer from the outer surface opposite to the side facing the elastic layer;
(iii) removing the PFPE impregnated into the fluororesin layer from the outer surface to form pores opening to the outer surface;
(iv) introducing an ion conductive agent into the pores;
(v) contacting an outer surface of the fluororesin with a hot plate heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the fluororesin to seal the pores near the outer surface and densify the outer periphery of the surface layer.
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