JP3539767B2

JP3539767B2 - Pressure roller for fuser

Info

Publication number: JP3539767B2
Application number: JP19037994A
Authority: JP
Inventors: 道善黒沢
Original assignee: Kinyosha Co Ltd
Current assignee: Kinyosha Co Ltd
Priority date: 1994-08-12
Filing date: 1994-08-12
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2019-07-07
Also published as: JPH0854798A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は定着器用加圧ローラに関し、特に複写機，レーザービームプリンター等における未定着画像を紙等の記録材に熱定着するための定着器用加圧ロールの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機，レーザービームプリンターなどの未定着画像を定着する方法として、一方のローラが加熱された一対のローラを用いて定着する熱定着方式が広く用いられている。
【０００３】
図１は定着装置の一例を示し、この装置は加熱定着ローラ１と、該ローラ１と対をなす加圧ローラ２から構成されている。
前記加熱定着ローラ１は、内部にヒーター３を有するアルミニウム又は鉄等からなる中空芯金４の外周に表面離型層５を設けた構成となっている。ここで、前記表面離型層５は、未定着画像との離型性に優れたシリコーンゴム又はフッ素樹脂などからなる。一方、前記加圧ローラ２は、芯金６の外周にシリコーンゴムなどからなる耐熱弾性体層７を設けた構成となっている。
【０００４】
ところで、近年、複写機等の小型化，軽量化，省エネルギー化に伴い、図２に示すような定着装置が実用化されている。この定着装置において、加熱定着ローラ21は、中空芯金４の厚みを強度的に支障のない範囲で可能なかぎり薄くし、熱容量を小さくした構成となっている。また、加圧ローラ22は、芯金６の外周にシリコーンスポンジ層23を介して薄肉のフッ素樹脂製チューブ24を被覆した構成となっている。ここで、シリコーンスポンジ層23を用いるのは、軽量でかつニップ幅を充分にとるためであり、さらに断熱体として機能させるためである。また、フッ素樹脂製チューブ24を被覆するのは、フッ素樹脂が未定着画像との離型性に優れているからである。
【０００５】
前記加圧ローラは、例えば次のようにして製作される。
１．第一の方法
(1) まず、熱加硫型シリコーンゴム（ＨＴＶシリコーンゴム）と呼ばれるオルガノポリシロキサン，補強用充填剤，増量剤，耐熱剤などからなるシリコーンゴム組成物に、加硫剤として各種パーオキサイドと各種発泡剤を加えた原料未加硫ゴムを押し出し機を用いてチューブ状に押し出し、加熱炉を通して加硫，発泡させてシリコーンゴムスポンジチューブを作る。
(2) 次に、このシリコーンゴムスポンジチューブ内に接着剤を塗布した芯金６を挿入して接着させた後、スポンジ表面を研磨してスポンジロールとする。つづいて、このスポンジロール表面に接着剤を塗布し、薄肉のフッ素樹脂製チューブ24を被覆して加圧ローラ22を製作する。
【０００６】
２．第二の方法
この方法は、上記の原料未加硫ゴムを押し出し機などを用いて接着剤で塗布した芯金に巻き付け、芯金外周に未加硫原料ゴム層を設けた後、加熱炉で加硫，発泡，接着を行ない、その後スポンジ層表面を研磨しフッ素樹脂製チューブと接着させて加圧ローラとする方法である。
【０００７】
３．第三の方法
この方法は、図３に示す通りである。
まず、原料未加硫ゴムを芯金31と一緒に押し出し機などを用いて押し出し成型し、芯金31の外周に未加硫ゴム層32を設ける。次に、内面がメッキ処理された加硫成型用中空パイプ33を用意し、前記中空パイプ33の内壁面にフッ素樹脂製チューブ34を装着する。つづいて、このフッ素樹脂製チューブ34の内側に前述した未加硫ゴムの付いた芯金31を装着した後、中空パイプ33と共に加熱することで、加硫，発泡と同時に芯金−スポンジ間の接着，スポンジ−フッ素樹脂製チューブ間の接着を同時に行ない加圧ローラを製造する。
前記シリコーンゴムスポンジ層の原料としては、ビニル基含有オルガノポリシロキサン，オルガノハイドロジエンポリシロキサン，補強用充填剤，増量剤，耐熱剤，白金化合物を加えた付加反応型シリコーンゴム（ミラブルＬＴＶシリコーンゴム）組成物に各種発泡剤を加えた未加硫原料ゴムを使用して、前記熱加硫型シリコーンゴムと同じ方法で加圧ローラを製造する方法もある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した薄肉芯金の加熱定着ローラと加圧ローラからなる定着装置は、加熱定着ローラの熱容量が小さいこと、加圧ローラがスポンジによる断熱効果があることでローラ表面の温度上昇が早く、電源投入から一枚目の定着が可能になるまでの時間（ウェイトタイム）が短縮され、省エネルギーになるという利点をもっている。
【０００９】
一方、近年、葉書，封筒，名刺などを連続的に定着することが増えており、このような定着器の一部分だけを使った定着を連続的に行なうと、通紙部と非通紙部との温度差が非常に大きくなり、熱膨脹による外径差が発生する。その結果、定着圧力に段差ができてしまい、通常の定着に戻したとき、紙シワが発生する問題があった。
【００１０】
そこで、ウェイトタイムをほとんど変化させずに通紙部と非通紙部の温度差を小さくする方法として、フッ素樹脂に高熱伝導付与物質を加え高熱伝導体とし、薄肉チューブにすることを試みた。しかし、高熱伝導体とするには多量の高熱伝導付与物質を加えなければならないため、フッ素樹脂の高離型性という利点が失なわれてしまうこと、また高熱伝導付与物質を加えることで加工性が悪くなり、安定して薄肉チューブを成型できないという問題があった。
【００１１】
また、シリコーンゴムスポンジに高熱伝導付与物質を加え、熱伝導率を上げることも試みられた。しかし、原料組成物への高熱伝導付与剤の混合によりシリコーンゴムスポンジの物性が低下してしまうため加圧ローラとして長期の使用に耐えらえないこと、また加圧ローラとしての熱伝導率も上がってしまい、スポンジ層を使用する利点の一つであるウェイトタイムも長くなってしまう問題があった。
【００１２】
この発明はこうした事情を考慮してなされたもので、芯金の周面のシリコーンゴムスポンジ層とこの外側のフッ素樹脂層の間に厚み２ｍｍ以下で熱伝導率が１×１０^-3ｃａｌ／cm・ｓ・℃以上である高熱伝導弾性層を設けることにより、連続的な部分通紙においても通紙部と非通紙部の温度差が大きくならず、紙シワの発生を抑制できる定着器用加圧ローラを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、芯金の周面にシリコーンゴムスポンジ層を介してフッ素樹脂層を設けた定着器用加圧ローラにおいて、前記シリコーンゴムスポンジ層とフッ素樹脂層の間に厚み２ｍｍ以下で熱伝導率が１×１０^-3ｃａｌ／cm・ｓ・℃以上である高熱伝導弾性層を有することを特徴とする定着器用加圧ローラである。
【００１４】
この発明において、シリコーンゴムスポンジは、オルガノポリシロキサン，補強用充填剤，パーオキサイド，発泡剤を主成分とする原料未加硫ゴムを加熱することで、硬化，発泡させて作る熱加硫型シリコーンゴムスポンジやビニル基含有オルガノポリシロキサン，オルガノハイドロジエンポリシロキサン，補強用充填剤，白金化合物，発泡剤を主成分とする未加硫原料ゴムを加熱することで硬化，発泡させて作る付加反応硬化型シリコーンゴムスポンジ等が主に用いられている。しかし、加圧ローラのスポンジ層として十分な強度，圧縮，永久ひずみを有し、かつ安定して作れるのであれば問題なく、例えばオルガノハイドロジエンポリシロキサン、シラノール基含有オルガノポリシロキサン、補強用充填剤，触媒を混合することで常温でも脱水素反応し、硬化，発泡する脱水素縮合硬化型シリコーンゴムスポンジが挙げられる。
【００１５】
また、上記反応を併用することも行なわれており、特に加圧ローラ表面の帯電を抑えるなどの目的で、シリコーンゴムスポンジの原料に導電性付与剤とし最も安価であるカーボンブラックを加えることが行なわれるが、熱加硫型シリコーンゴムスポンジ原料にカーボンブラックを加えるとその硬化剤であるパーオキサイドの反応が阻害され、加硫と発泡のバランスがくずれるため、良好なスポンジセルがえられない。この改良方法として、室温放置状態でも原料の硬化反応が早く、取扱に問題のある付加反応を少量だけ併用することで、加硫と発泡のバランスを安定させ、均一な低体積抵抗率のシリコーンスポンジが得られ、熱加硫反応と付加反応の併用は有効である。
【００１６】
この発明において、フッ素樹脂層の厚みは０．２ｍｍ以下の厚みに加工することが好ましい。そのため、加工性に優れたＰＦＡチューブが一般に用いられているが、ＦＥＰ，ＰＴＦＥ等のチューブでも問題はない。また、フッ素樹脂層について、ローラ表面の帯電を抑えるなどの目的で離型性に支障のない範囲、例えば１０％以下のカーボンブラック等の導電性付与剤を添加してもよい。
前記フッ素樹脂層は他の物質との接着が非常に困難なため、表面処理を行なって接着可能な状態にして使用されるのが一般で、この処理方法として例えばナフタレンとテトラヒドロフランの溶液に金属ナトリウムを加えた溶液で処理する方法、液体アンモニア溶液に金属ナトリウムを加えた溶液で処理する方法、あるいはスパッタエッチングなどの物理的処理を行なう方法があるが、いずれの処理方法でも加圧ローラとして充分な接着力が得られるのであれば使用にさしつかえない。
【００１７】
この発明において、高熱伝導弾性層の材料としては、加圧ローラの使用される１８０℃前後の温度での長期の使用に耐える耐熱性を有すると共に、加圧ローラ表面の硬さをできるだけ上昇させないような低い硬さの材料ほど好ましく、又充分な高熱伝導率を有している必要がある。例えば、高熱伝導付加反応硬化型シリコーンゴムや高熱伝導縮合反応硬化型シリコーンゴムがあるが、前記条件を満たしているのであれば、その主原料，高熱伝導付与剤の種類に限定されない。
【００１８】
この発明において、高熱伝導弾性層の厚みを２mm以下で、熱伝導率を１×１０^-3ｃａｌ／cm・ｓ・℃以上であると限定した。ここで、厚みを２mm以下としたのは、厚みが２mmを越えると、加圧ローラ下層のシリコーンスポンジ層による断熱効果がうすれるため、ウェイトタイムが長くなってしまうことや加圧ローラ表面の硬さも上昇するため充分なニップ幅が取れなくなるという問題が発生するからである。また、熱伝導率が１×１０^-3ｃａｌ／cm・ｓ・℃未満の場合、この発明の目的である通紙部と非通紙部の温度差を小さくし、紙シワの発生をおさえる効果がなくなってしまうためである。
【００１９】
【作用】
この発明においては、シリコーンゴムスポンジ層とフッ素樹脂層の間に厚み２ｍｍ以下で熱伝導率が１×１０^-3ｃａｌ／cm・ｓ・℃以上である高熱伝導弾性層を有する構成になっているため、連続的な部分通紙においても通紙部と非通紙部の温度差が大きくならず、紙シワの発生を抑制できる。
【００２０】
【実施例】
以下、この発明の実施例を比較例とともに説明する。
（比較例１）
ビニル基含有オルガノポリシロキサン組成物（商品名：KE904FU 、信越化学工
業株式会社製） …１００重量部
パーオキサイド（商品名：C-1 、信越化学工業株式会社製） …１．０重量部
パーオキサイド（商品名：C-3 、信越化学工業株式会社製） …３．０重量部
アゾビスイソブチロニトリル（発泡剤） …１．８重量部
これらの組成物を加え混練加工し、熱加硫型シリコーンゴム原料を調整する。次に、このスポンジ原料を押し出し機を用いて接着剤の塗布された外径１０mmφの芯金と共に押し出し成形を行ない、芯金外周にシリコーンゴム原料を巻き付ける。つづいて、この芯金を２５０℃の連続加熱炉で２０分間加熱し、発泡，加硫，接着を行なった後、２００℃のオーブンで４時間の加熱処理を行なった。
【００２１】
次に、スポンジ表面を研磨加工して約２０mmφとし、スポンジ表面に接着剤として縮合反応硬化型シリコーンゴム（商品名：KE45、信越化学工業株式会社製）を０．１〜０．２mm塗布し、内径が１９．５mmφ，肉厚５０μｍのＰＦＡチューブ内に挿入した後、室温で４８時間放置し接着剤を硬化させ、２０mmφの加圧ローラとした。
【００２２】
このようにして製作される加圧ローラ２２は、図２に示すように外径１０ｍｍφの芯金６の外周に厚み５ｍｍφのシリコーンスポンジ層２３を設け、さらにこの外周に図示しない接着剤を介して肉厚０．０５ｍｍのＰＦＡチューブ２４を設けた構成になっている。
【００２３】
こうした構成の加圧ローラを複写機の定着装置に取り付け、葉書を使用して連続的な部分通紙、定着を３０分間行ない、その直後に通常の用紙での定着に戻したところ、紙シワが発生した。このとき、通紙部と非通紙部での加圧ローラ表面の温度差を測定したところ、３２〜３７℃であった。
また、室温での加圧ローラ表面の熱伝導率を測定したところ、０．２６４× １０^-3ｃａｌ／cm・ｓ・℃であった。なお、熱伝導率の測定は、Ｓhotherm ＱＴＭ−ＤII迅速熱伝導率測定計（昭和電工株式会社製）を使い測定した。
【００２４】
（実施例１，２，３）
図４を参照する。
比較例１と同じ方法でシリコーンスポンジ層４１を作り、このスポンジ層４１の研磨外径だけを１９．４ｍｍφとしてスポンジロールとした。つづいて、このスポンジ層４１表面に熱伝導率が約２×１０^−３ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃である高熱伝導縮合硬化型シリコーンゴム（商品名：ＫＥ４５６０、信越化学工業株式会社製）を約３ｍｍの厚さでコーティングし、室温で７２時間放置し硬化させた後、表面を２０ｍｍφに研磨し、約０．３ｍｍ厚の高熱伝導弾性層４２を作る。ひきつづき、この高熱伝導弾性層４２の表面に比較例１と同じ方法で接着剤ＫＥ４５を塗布後、ＰＦＡチューブ４３内に挿入し、加圧ローラ２２を作り、実施例１とした。
【００２５】
このように、実施例１に係る加圧ローラは、図４に示すように外径１０mmφの芯金６の外周に厚み４．７mmφのシリコーンスポンジ層41を設け、この外周に厚み約０．３mmの高熱伝導弾性層42を設け、更にこの外周に接着剤を介して肉厚０．０５mmのＰＦＡチューブ43を設けた構成になっている。
【００２６】
また、実施例１の中でスポンジ層の研磨外径を１８．４mmφに変えて高熱伝導弾性層の厚みを約０．８mmとした以外は、実施例１と同じ方法で製作した加圧ローラを実施例２とした。
【００２７】
更に、実施例１の中でスポンジ層の研磨外径を１６．０mmφに変えて高熱伝導弾性層の厚みを約２．０mmとした以外は、実施例１と同じ方法で製作した加圧ローラを実施例３とした。
【００２８】
上記実施例１〜３に係る加圧ローラを用いて比較例１と同じ試験を行なったところ、実施例１〜３のローラ通紙部と非通紙部での加圧ローラ表面の温度差は比較例１より小さくなり、紙シワの発生はなかった。また、加熱定着ローラとのニップ幅も充分にとれ、ウェイトタイムにも問題なかった。
【００２９】
（比較例２）
実施例１の中でスポンジ層の研磨外径を１４．０mmφとし、高熱伝導弾性層の厚みを約３．０mmとした以外は、実施例１と同じ方法で製作した加圧ローラを比較例２とした。
この加圧ローラを用いて比較例１と同じ試験を行なうため定着装置に組み込んだところ、加圧ローラの高熱伝導弾性層の厚みが厚すぎるため、ローラ表面が硬くなり、定着に必要な充分なニップ幅を得られず、定着不良となってしまった。また、ウェイトタイムが長くなってしまったため、加圧ローラとしては不充分と判断し、試験をストップした。
【００３０】
（比較例３）
実施例２と同じ方法で１８．４mmφのスポンジロールを用意し、このスポンジ表面に通常の熱伝導率である縮合反応硬化型シリコーンゴムKE45（熱伝導率：０．５×１０^-3ｃａｌ／cm・ｓ・℃）を３mmの厚さでコーティング，室温で硬化させた後２０mmφに研磨し、実施例２と同じ方法でＰＦＡチューブを被覆し、加圧ローラを作り、これを比較例３とした。
【００３１】
（実施例４）
実施例２と同じ方法で１８．４mmφのスポンジロールを用意し、このスポンジ表面に縮合反応硬化型シリコーンゴムKE45，KE4560を混合して熱伝導率を１× １０^-3ｃａｌ／cm・ｓ・℃に調整した縮合反応硬化型シリコーンゴムをコーティング，同様にして作った加圧ローラを実施例４とした。
【００３２】
上記比較例３と実施例４に係る２つの加圧ローラを用いて比較例１と同じ試験を行なったところ、比較例３に係る加圧ローラでは紙シワが発生し、加圧ローラ表面の温度差も大きかったが、実施例４に係る加圧ローラでは紙シワが発生せず、温度差も小さくなっていた。
【００３３】
（実施例５）
導電性オルガノポリシロキサン組成物（商品名：TCM5406 、東芝シリコーン株
式会社製） …１００重量部
オルガノハイドロジエンポリシロキサン（商品名：TC-23B、東芝シリコーン株
式会社製） …１．５重量部
白金触媒（商品名：TC-23A、東芝シリコーン株式会社製） …０．５重量部
パーオキサイド（商品名：TC-4、東芝シリコーン株式会社製）…２．０重量部
アゾビスイソブチロニトリル（発泡剤） …２．０重量部
これらの組成物を加え混練加工し、熱加硫反応と付加反応を併用した導電性シリコーンゴム原料を調整する。
【００３４】
次に、このシリコーンゴム原料を押し出し機を使ってチューブ状に押し出し、２５０℃の連続加熱炉で３０分間加熱，発泡，加硫させた後、２００℃のオーブンで４時間の加熱処理を行ない導電性シリコーンスポンジチューブとした。
次いで、このスポンジチューブを接着剤の塗布された１０mmφの芯金に挿入し接着させた後、表面を研磨加工して約１８．０mmφのスポンジロールとした。
【００３５】
一方、図３に示すような内径が約２０．２mmφの加硫成型用中空パイプ33を用意し、中空パイプ33の内側に内径が約２０．０mmφで肉厚５０μｍのＰＦＡチューブ34を装着する。このＰＦＡチューブ34の内側に前記約１８．０mmφのスポンジロールをセットし、スポンジローラ表面とＰＦＡチューブ34内面の間に熱伝導率約２．１９４×１０^-3ｃａｌ／cm・ｓ・℃である高熱伝導付加反応硬化型シリコーンゴム（商品名：SE4410、東レ・ダウコーニングシリコーン株式会社製）を注入した後、１４０℃で３０分間加熱し高熱伝導シリコーンゴムを硬化させ、室温まで冷却してシリンダーから抜き取り２０mmφの加圧ローラとし、これを実施例５とした。
この加圧ローラについても比較例１と同じ試験を行なったところ、紙シワの発生はみられなかった。
【００３６】
以上の結果をまとめて「表１」に示す。「表１」は、比較例１〜３、実施例１〜５における加圧ローラ表面の熱伝導率及び通紙部と非通紙部の温度差が紙シワの発生に与える影響を、高熱伝導弾性層の熱伝導率と高熱伝導弾性層の厚みの二因子に別けて記したものである。
【００３７】
【表１】

【００３８】
上記したように、この発明は、芯金の周面にシリコーンゴムスポンジ層を介してフッ素樹脂層を設けた定着器用加圧ローラにおいて、前記シリコーンゴムスポンジ層とフッ素樹脂層の間に厚み２ｍｍ以下で熱伝導率が１×１０^-3ｃａｌ／cm・ｓ・℃以上である高熱伝導弾性層を有することを特徴とする定着器用加圧ローラである。この発明によれば、連続的な部分通紙においても通紙部と非通紙部の温度差が大きくならず、紙シワの発生を抑制できる。
【００３９】
また、この発明は、芯金の周面にシリコーンゴムスポンジ層を介して厚さ０．２mm以下のフッ素樹脂層を設けた定着器用加圧ローラにおいて、前記シリコーンゴムスポンジ層とフッ素樹脂層の間に厚み２ｍｍ以下で熱伝導率が１×１０^-3ｃａｌ／cm・ｓ・℃以上である高熱伝導弾性層を有することを特徴とする定着器用加圧ローラに限定される。つまり、フッ素樹脂層の厚みが０．２mm以下の定着器用ローラにおいて特に有効である。
【００４０】
更に、この発明は、芯金の周面にシリコーンゴムスポンジ層を介して厚さ０．２mm以下のフッ素樹脂層を設けた定着器用加圧ローラにおいて、前記シリコーンゴムスポンジ層とフッ素樹脂層の間に厚み０．３〜２mmで熱伝導率が１× １０^-3ｃａｌ／cm・ｓ・℃以上である高熱伝導弾性層を有することを特徴とする定着器用加圧ローラに限定される。この場合の効果は、上記「表１」から明らかのように紙シワの発生が全くないことが確認できた。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述した如くこの発明によれば、芯金の周面のシリコーンゴムスポンジ層とこの外側のフッ素樹脂層の間に厚み２ｍｍ以下で熱伝導率が１×１０^-3ｃａｌ／cm・ｓ・℃以上である高熱伝導弾性層を設けることにより、連続的な部分通紙においても通紙部と非通紙部の温度差が大きくならず、紙シワの発生を抑制できる定着器用加圧ローラを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】加熱定着ローラと加圧ローラからなる従来の定着装置の説明図。
【図２】加熱定着ローラと加圧ローラからなる従来の他の定着装置の説明図。
【図３】加硫成型用中空パイプを用いて加圧ローラを製作する方法の説明図。
【図４】この発明の実施例１〜３に係る定着装置の説明図。
【符号の説明】
６，31…芯金、 32…未加硫ゴム層、 33…ＰＦＡチューブ、
34…中空パイプ、 41…シリコーンスポンジ層、42…高熱伝導弾性層、
43…フッ素樹脂製チューブ。[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a pressure roller for a fixing device, and more particularly to an improvement in a pressure roller for a fixing device for thermally fixing an unfixed image on a recording material such as paper in a copying machine, a laser beam printer, or the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for fixing an unfixed image in a copier, a laser beam printer, or the like, a heat fixing method in which one roller is fixed using a pair of heated rollers is widely used.
[0003]
FIG. 1 shows an example of a fixing device. The fixing device includes a heat fixing roller 1 and a pressure roller 2 paired with the roller 1.
The heat fixing roller 1 has a configuration in which a surface release layer 5 is provided on the outer periphery of a hollow cored bar 4 made of aluminum, iron, or the like having a heater 3 therein. Here, the surface release layer 5 is made of, for example, silicone rubber or fluororesin having excellent releasability from an unfixed image. On the other hand, the pressure roller 2 has a configuration in which a heat-resistant elastic layer 7 made of silicone rubber or the like is provided on the outer periphery of a cored bar 6.
[0004]
By the way, in recent years, a fixing device as shown in FIG. 2 has been put to practical use along with miniaturization, weight reduction and energy saving of a copying machine and the like. In this fixing device, the heat fixing roller 21 has a configuration in which the thickness of the hollow cored bar 4 is made as thin as possible without impairing the strength, and the heat capacity is reduced. The pressure roller 22 has a configuration in which the outer periphery of the cored bar 6 is covered with a thin fluororesin tube 24 via a silicone sponge layer 23. Here, the reason why the silicone sponge layer 23 is used is that the silicone sponge layer is lightweight and has a sufficient nip width, and that it functions as a heat insulator. Further, the reason for covering the fluororesin tube 24 is that the fluororesin is excellent in releasability from an unfixed image.
[0005]
The pressure roller is manufactured, for example, as follows.
1. First method
(1) First, a silicone rubber composition consisting of an organopolysiloxane called heat-curable silicone rubber (HTV silicone rubber), a reinforcing filler, a bulking agent, a heat-resistant agent, etc., and various peroxides and various vulcanizing agents. The raw unvulcanized rubber to which the foaming agent has been added is extruded into a tube using an extruder, and then vulcanized and foamed through a heating furnace to produce a silicone rubber sponge tube.
(2) Next, after inserting a cored bar 6 coated with an adhesive into the silicone rubber sponge tube and bonding the sponge, the sponge surface is polished to form a sponge roll. Subsequently, an adhesive is applied to the surface of the sponge roll, and the pressure roller 22 is manufactured by covering the thin fluororesin tube 24.
[0006]
2. Second method In this method, the raw material unvulcanized rubber is wound around a core coated with an adhesive using an extruder or the like, and an unvulcanized raw rubber layer is provided on the outer periphery of the core, and then heated in a heating furnace. In this method, vulcanization, foaming and bonding are performed, and then the surface of the sponge layer is polished and bonded to a fluororesin tube to form a pressure roller.
[0007]
3. Third Method This method is as shown in FIG.
First, the raw unvulcanized rubber is extruded together with the core 31 using an extruder or the like, and an unvulcanized rubber layer 32 is provided on the outer periphery of the core 31. Next, a vulcanization molding hollow pipe 33 having an inner surface plated is prepared, and a fluororesin tube 34 is mounted on the inner wall surface of the hollow pipe 33. Subsequently, after attaching the above-described core metal 31 with unvulcanized rubber to the inside of the fluororesin tube 34, by heating together with the hollow pipe 33, vulcanization and foaming are performed simultaneously with the core metal-sponge. Adhesion and adhesion between the sponge and the fluororesin tube are simultaneously performed to manufacture a pressure roller.
As a raw material of the silicone rubber sponge layer, an addition reaction type silicone rubber (millable LTV silicone rubber) containing a vinyl group-containing organopolysiloxane, an organohydrogenpolysiloxane, a reinforcing filler, a bulking agent, a heat-resistant agent, and a platinum compound is added. There is also a method in which an unvulcanized raw rubber obtained by adding various foaming agents to a composition is used to produce a pressure roller in the same manner as in the above-mentioned heat-curable silicone rubber.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the fixing device including the heat fixing roller and the pressure roller of the thin core metal described above has a small heat capacity of the heat fixing roller, and the pressure roller has a heat insulating effect by a sponge, so that the temperature rise of the roller surface is fast, There is an advantage that the time (wait time) from when the power is turned on to when the first sheet can be fixed is shortened, and energy is saved.
[0009]
On the other hand, in recent years, postcards, envelopes, business cards, and the like have been continuously fixed, and when such fixing using only a part of the fixing device is continuously performed, the paper passing portion and the non-paper passing portion are not fixed. Temperature difference becomes very large, and a difference in outer diameter occurs due to thermal expansion. As a result, there is a problem that a step is generated in the fixing pressure, and when returning to normal fixing, paper wrinkles occur.
[0010]
Therefore, as a method of reducing the temperature difference between the paper passing portion and the non-paper passing portion without substantially changing the wait time, an attempt was made to obtain a high heat conductor by adding a high heat conduction imparting substance to a fluororesin to make a thin tube. However, in order to obtain a high thermal conductor, a large amount of a substance having a high thermal conductivity must be added, so that the advantage of the high releasability of the fluororesin is lost. However, there is a problem that the thin tube cannot be formed stably.
[0011]
Attempts have also been made to increase the thermal conductivity by adding a substance having high thermal conductivity to silicone rubber sponge. However, mixing the raw material composition with the high thermal conductivity-imparting agent causes the physical properties of the silicone rubber sponge to deteriorate, so that it cannot withstand long-term use as a pressure roller, and the thermal conductivity of the pressure roller also increases. As a result, there is a problem that the wait time, which is one of the advantages of using the sponge layer, becomes longer.
[0012]
The present invention has been made in view of such circumstances, and has a thickness of 2 mm or less and a thermal conductivity of 1 × 10 ⁻³ cal / cm between the silicone rubber sponge layer on the peripheral surface of the cored bar and the outer fluororesin layer.・ By providing a high thermal conductive elastic layer having a temperature of s · ° C or higher, the temperature difference between the paper passing portion and the non-paper passing portion does not increase even in continuous partial paper passing, and a fixing device for a fixing device capable of suppressing paper wrinkles. It is an object to provide a pressure roller.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a pressure roller for a fixing device in which a fluororesin layer is provided on a peripheral surface of a core metal via a silicone rubber sponge layer, wherein the heat conductivity is 2 mm or less between the silicone rubber sponge layer and the fluororesin layer. A pressure roller for a fixing device, comprising a high thermal conductive elastic layer having a temperature of 1 × 10 ⁻³ cal / cm · s · ° C. or higher.
[0014]
In the present invention, the silicone rubber sponge is a heat-curable silicone made by curing and foaming a raw unvulcanized rubber mainly composed of an organopolysiloxane, a reinforcing filler, a peroxide and a foaming agent by heating. Curing and foaming of unvulcanized raw rubber mainly composed of rubber sponge, vinyl-containing organopolysiloxane, organohydrogenpolysiloxane, reinforcing filler, platinum compound and foaming agent A mold silicone rubber sponge or the like is mainly used. However, there is no problem as long as the sponge layer of the pressure roller has sufficient strength, compression and permanent strain and can be made stably. For example, organohydrogenpolysiloxane, silanol group-containing organopolysiloxane, reinforcing filler And a dehydrocondensation-curable silicone rubber sponge which undergoes a dehydrogenation reaction at room temperature by mixing with a catalyst, and cures and foams.
[0015]
In addition, the above reaction is also used in combination.In particular, for the purpose of suppressing charging of the surface of the pressure roller, carbon black, which is the least expensive as a conductivity-imparting agent, is added to the raw material of the silicone rubber sponge. However, when carbon black is added to the heat-curable silicone rubber sponge raw material, the reaction of peroxide as a curing agent is inhibited, and the balance between vulcanization and foaming is lost, so that a good sponge cell cannot be obtained. As an improved method, the curing reaction of raw materials is fast even when left at room temperature, and by using a small amount of an addition reaction that has a problem in handling, the balance between vulcanization and foaming is stabilized, and a uniform low volume resistivity silicone sponge is used. And the combined use of the thermal vulcanization reaction and the addition reaction is effective.
[0016]
In the present invention, the thickness of the fluororesin layer is preferably processed to a thickness of 0.2 mm or less. For this reason, PFA tubes excellent in workability are generally used, but there is no problem with tubes such as FEP and PTFE. Further, a conductivity-imparting agent such as carbon black may be added to the fluororesin layer in a range that does not affect the releasability, for example, 10% or less, for the purpose of suppressing charging of the roller surface.
Since the fluororesin layer is very difficult to adhere to other substances, it is generally used after being subjected to a surface treatment so that it can be adhered. As a treatment method, for example, a solution of naphthalene and tetrahydrofuran is added to a sodium metal solution. There is a method of treating with a solution to which metal is added, a method of treating with a solution of metallic sodium added to a liquid ammonia solution, or a method of performing a physical treatment such as sputter etching. It can be used if adhesive strength is obtained.
[0017]
In the present invention, the material of the high thermal conductive elastic layer has heat resistance enough to withstand long-term use at a temperature of around 180 ° C. where the pressure roller is used, and does not increase the hardness of the pressure roller surface as much as possible. A material having a very low hardness is preferable, and it is necessary to have a sufficiently high thermal conductivity. For example, there are a high heat conduction addition reaction-curable silicone rubber and a high heat conduction condensation reaction-curable silicone rubber, but the main raw material and the type of the high heat conduction imparting agent are not limited as long as the above conditions are satisfied.
[0018]
In the present invention, the thickness of the high thermal conductive elastic layer is limited to 2 mm or less, and the thermal conductivity is limited to 1 × 10 ⁻³ cal / cm · s · ° C. or more. Here, the reason why the thickness is set to 2 mm or less is that if the thickness exceeds 2 mm, the heat insulation effect of the silicone sponge layer below the pressure roller is lost, so that the weight time becomes longer and the surface of the pressure roller becomes harder. This is because a problem arises that a sufficient nip width cannot be obtained due to the rise. When the thermal conductivity is less than 1 × 10 ⁻³ cal / cm · s · ° C., the effect of reducing the temperature difference between the paper passing portion and the non-paper passing portion, which is the object of the present invention, and suppressing the generation of paper wrinkles Is lost.
[0019]
[Action]
In the present invention, a high thermal conductive elastic layer having a thickness of 2 mm or less and a thermal conductivity of 1 × 10 ⁻³ cal / cm · s · ° C. or more is provided between the silicone rubber sponge layer and the fluororesin layer. Therefore, even in continuous partial sheet passing, the temperature difference between the sheet passing portion and the non-sheet passing portion does not increase, and the occurrence of paper wrinkles can be suppressed.
[0020]
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention will be described together with comparative examples.
(Comparative Example 1)
Vinyl group-containing organopolysiloxane composition (trade name: KE904FU, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) 100 parts by weight peroxide (trade name: C-1, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) 1.0 part by weight peroxide (Trade name: C-3, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) 3.0 parts by weight azobisisobutyronitrile (foaming agent) 1.8 parts by weight Add these compositions, knead and heat cure. Adjust the silicone rubber raw material. Next, the sponge material is extruded with an extruder together with a core having an outer diameter of 10 mmφ coated with an adhesive, and a silicone rubber material is wound around the core. Subsequently, this cored bar was heated in a continuous heating furnace at 250 ° C. for 20 minutes, foamed, vulcanized, and bonded, and then subjected to a heat treatment in a 200 ° C. oven for 4 hours.
[0021]
Next, the surface of the sponge is polished to about 20 mmφ, and 0.1 to 0.2 mm of a condensation-curable silicone rubber (trade name: KE45, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is applied to the sponge surface as an adhesive, After being inserted into a PFA tube having an inner diameter of 19.5 mmφ and a thickness of 50 μm, it was left at room temperature for 48 hours to cure the adhesive, thereby forming a 20 mmφ pressure roller.
[0022]
The pressure roller 22 which is manufactured in this way, the silicone sponge layer 23 having a thickness 5mmφ provided on the outer periphery of the core metal 6 having an outer diameter of 10mmφ as shown in FIG. 2, through a further adhesive (not shown) in the outer periphery The configuration is such that a PFA tube 24 having a thickness of 0.05 mm is provided.
[0023]
A pressure roller having such a configuration is attached to a fixing device of a copying machine, and continuous partial paper passing and fixing are performed using a postcard for 30 minutes. Immediately after that, fixing to normal paper is resumed. Occurred. At this time, when the temperature difference between the pressure roller surface in the paper passing portion and the non-paper passing portion was measured, it was 32-37 ° C.
The thermal conductivity of the pressure roller surface measured at room temperature was 0.264 × 10 ⁻³ cal / cm · s · ° C. The thermal conductivity was measured using a Shotherm QTM-DII rapid thermal conductivity meter (Showa Denko KK).
[0024]
(Examples 1, 2, and 3)
Please refer to FIG.
A silicone sponge layer 41 was formed in the same manner as in Comparative Example 1, and only the polishing outer diameter of the sponge layer 41 was set to 19.4 mmφ to form a sponge roll. Subsequently, a high thermal conductive condensation-curable silicone rubber (trade name: KE4560, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) having a thermal conductivity of about 2 × 10 ⁻³ cal / cm · s · ° C. is applied to the surface of the sponge layer 41. After coating with a thickness of 3 mm and leaving to cure at room temperature for 72 hours, the surface is polished to 20 mmφ to form a high thermal conductive elastic layer 42 having a thickness of about 0.3 mm. Subsequently, the adhesive KE45 was applied to the surface of the high thermal conductive elastic layer 42 in the same manner as in Comparative Example 1, and then inserted into the PFA tube 43 to form the pressure roller 22 .
[0025]
As described above, the pressing roller according to the first embodiment has the silicone sponge layer 41 having a thickness of 4.7 mm on the outer periphery of the core 6 having an outer diameter of 10 mm as shown in FIG. And a PFA tube 43 having a thickness of 0.05 mm is provided on the outer periphery of this layer via an adhesive.
[0026]
A pressure roller manufactured in the same manner as in Example 1 except that the polishing outer diameter of the sponge layer was changed to 18.4 mmφ and the thickness of the high thermal conductive elastic layer was set to about 0.8 mm in Example 1. Example 2 was used.
[0027]
Further, a pressure roller manufactured by the same method as in Example 1 except that the polishing outer diameter of the sponge layer was changed to 16.0 mmφ and the thickness of the high thermal conductive elastic layer was set to about 2.0 mm in Example 1. Example 3 was used.
[0028]
When the same test was performed as in Comparative Example 1 using the pressure rollers according to Examples 1 to 3, the temperature difference between the roller passing portions and the non-paper passing portions of Examples 1 to 3 was different. It was smaller than Comparative Example 1, and no paper wrinkles occurred. Further, the nip width with the heat fixing roller could be sufficiently obtained, and there was no problem in the wait time.
[0029]
(Comparative Example 2)
Comparative Example 2 A pressure roller manufactured in the same manner as in Example 1 except that the polishing outer diameter of the sponge layer was 14.0 mmφ and the thickness of the high thermal conductive elastic layer was about 3.0 mm in Comparative Example 2 And
When the same test as that of Comparative Example 1 was performed using this pressure roller, the pressure roller was incorporated into a fixing device. However, since the thickness of the high thermal conductive elastic layer of the pressure roller was too thick, the roller surface became hard, which was sufficient for fixing. The nip width could not be obtained, resulting in poor fixing. In addition, the test was stopped because it was judged that the pressure roller was insufficient because the wait time was long.
[0030]
(Comparative Example 3)
A sponge roll of 18.4 mmφ was prepared in the same manner as in Example 2, and a condensation reaction-curable silicone rubber KE45 (thermal conductivity: 0.5 × 10 ⁻³ cal / cm) having normal thermal conductivity was prepared on the sponge surface. (S · ° C.) with a thickness of 3 mm, cured at room temperature, polished to 20 mmφ, and coated with a PFA tube in the same manner as in Example 2 to form a pressure roller. .
[0031]
(Example 4)
A sponge roll of 18.4 mmφ was prepared in the same manner as in Example 2, and a condensation reaction-curable silicone rubber KE45, KE4560 was mixed with the sponge surface to obtain a thermal conductivity of 1 × 10 ⁻³ cal / cm · s · ° C. The pressure roller prepared in the same manner as described above was coated with the condensation-curable silicone rubber prepared in Example 4 and used as Example 4.
[0032]
When the same test as in Comparative Example 1 was performed using the two pressure rollers according to Comparative Example 3 and Example 4, paper wrinkles occurred in the pressure roller according to Comparative Example 3, and the temperature of the surface of the pressure roller was increased. Although the difference was large, the pressure roller according to Example 4 did not cause paper wrinkles and the temperature difference was small.
[0033]
(Example 5)
Conductive organopolysiloxane composition (trade name: TCM5406, manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd.) 100 parts by weight organohydrogen polysiloxane (trade name: TC-23B, manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd.) 1.5 parts by weight platinum catalyst (Trade name: TC-23A, manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd.) 0.5 parts by weight peroxide (trade name: TC-4, manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd.) 2.0 parts by weight azobisisobutyronitrile (foamed 2.0 parts by weight of these compositions, kneading and processing, and preparing a conductive silicone rubber raw material using both heat vulcanization reaction and addition reaction.
[0034]
Next, the silicone rubber raw material is extruded into a tube using an extruder, heated, foamed, and vulcanized in a continuous heating furnace at 250 ° C. for 30 minutes, and then subjected to a heat treatment for 4 hours in an oven at 200 ° C. A silicone sponge tube was used.
Next, the sponge tube was inserted into a core bar of 10 mmφ coated with an adhesive and bonded, and the surface was polished to obtain a sponge roll of about 18.0 mmφ.
[0035]
On the other hand, a hollow pipe 33 for vulcanization molding having an inner diameter of about 20.2 mmφ as shown in FIG. 3 is prepared, and a PFA tube 34 having an inner diameter of about 20.0 mmφ and a thickness of 50 μm is mounted inside the hollow pipe 33. The sponge roll of about 18.0 mmφ is set inside the PFA tube 34, and the thermal conductivity between the sponge roller surface and the inner surface of the PFA tube 34 is about 2.194 × 10 ⁻³ cal / cm · s · ° C. After injecting a high thermal conductive addition reaction-curable silicone rubber (trade name: SE4410, manufactured by Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.), the mixture is heated at 140 ° C. for 30 minutes to cure the high thermal conductive silicone rubber, cooled to room temperature, and removed from the cylinder. A pressure roller having a sampling diameter of 20 mmφ was used as Example 5.
The same test as in Comparative Example 1 was performed on this pressure roller, and no paper wrinkles were found.
[0036]
The above results are collectively shown in Table 1. "Table 1" shows the effect of the thermal conductivity of the pressure roller surface and the temperature difference between the paper passing portion and the non-paper passing portion on the generation of paper wrinkles in Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 5 with high thermal conductivity. It is described separately for two factors, the thermal conductivity of the elastic layer and the thickness of the high thermal conductive elastic layer.
[0037]
[Table 1]

[0038]
As described above, the present invention provides a pressure roller for a fixing device in which a fluororesin layer is provided on a peripheral surface of a metal core via a silicone rubber sponge layer, and a thickness of 2 mm or less between the silicone rubber sponge layer and the fluororesin layer. And a high heat conductive elastic layer having a thermal conductivity of 1 × 10 ⁻³ cal / cm · s · ° C. or higher. According to the present invention, the temperature difference between the sheet passing portion and the non-sheet passing portion does not increase even in continuous partial sheet passing, and the occurrence of paper wrinkles can be suppressed.
[0039]
Further, the present invention provides a pressure roller for a fixing device in which a fluorine resin layer having a thickness of 0.2 mm or less is provided on a peripheral surface of a core metal with a silicone rubber sponge layer interposed therebetween, wherein the silicone rubber sponge layer and the fluorine resin layer And a high heat conductive elastic layer having a thermal conductivity of 1 × 10 ⁻³ cal / cm · s · ° C. or more and a thickness of 2 mm or less. In other words, the present invention is particularly effective for a fixing roller having a thickness of the fluororesin layer of 0.2 mm or less.
[0040]
Further, the present invention provides a pressure roller for a fixing device in which a fluorine resin layer having a thickness of 0.2 mm or less is provided on a peripheral surface of a core metal with a silicone rubber sponge layer interposed therebetween, wherein the silicone rubber sponge layer and the fluorine resin layer A pressure roller for a fixing device characterized by having a high thermal conductive elastic layer having a thickness of 0.3 to 2 mm and a thermal conductivity of 1 × 10 ⁻³ cal / cm · s · ° C. or more. The effect in this case was confirmed to be completely free of paper wrinkles, as is apparent from Table 1 above.
[0041]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, the heat conductivity is 1 × 10 ⁻³ cal / cm · s · between the silicone rubber sponge layer on the peripheral surface of the cored bar and the fluororesin layer on the outer side thereof, with a thickness of 2 mm or less. By providing a high thermal conductive elastic layer at a temperature of at least ℃, the temperature difference between the paper passing portion and the non-paper passing portion does not increase even in continuous partial paper passing, and a pressure roller for a fixing device that can suppress the occurrence of paper wrinkles. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a conventional fixing device including a heat fixing roller and a pressure roller.
FIG. 2 is an explanatory diagram of another conventional fixing device including a heat fixing roller and a pressure roller.
FIG. 3 is an explanatory view of a method of manufacturing a pressure roller using a hollow pipe for vulcanization molding.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a fixing device according to Embodiments 1 to 3 of the present invention.
[Explanation of symbols]
6, 31 ... core metal, 32 ... unvulcanized rubber layer, 33 ... PFA tube,
34 ... hollow pipe, 41 ... silicone sponge layer, 42 ... high thermal conductive elastic layer,
43… Fluorine resin tube.

Claims

In a pressure roller for a fixing device in which a fluororesin layer is provided on the peripheral surface of a metal core via a silicone rubber sponge layer, a thermal conductivity of 1 × 10 ⁻ is less than 2 mm in thickness between the silicone rubber sponge layer and the fluororesin layer. ^A pressure roller for a fixing device, comprising a high thermal conductive elastic layer having a calorific value of ³ cal / cm · s · ° C. or higher.