JP5240546B2 - Fixing rotator, fixing device, image forming apparatus, and fixing rotator manufacturing method - Google Patents
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Description
この発明は、例えば静電転写プロセスにより記録媒体に転写されたトナー像を定着する定着用回転体と定着装置と画像形成装置及び定着用回転体の製造方法、特に熱伝導性の向上に関するものである。 The present invention, for example, a manufacturing method of the electrostatic transfer process by you fixing the toner image transferred onto the recording medium constant wear rotor and a fixing device and an image forming apparatus and the fixing rotary member, more particularly to the improvement of thermal conductivity It is.
高画質を目的とする電子写真複写機、プリンタ、特にカラー電子写真による出力を行う装置においては、記録媒体に転写されたトナー像を定着する定着部材はトナーへの柔軟な密着性確保、耐熱性のためシリコーンゴムを使用することが多い。これら耐熱性ゴム材料は熱伝導性が低く、熱源からの熱を記録媒体に伝える際には熱抵抗層となる。カラー画像では特に柔らかいゴム層が画質向上の点で重要である。しかし、熱容量が大きく、熱抵抗が高いため立ち上がりの時間が遅くなる。また、高速機の場合にも熱供給が間に合わなくなる。そのため特許文献1や特許文献2に示すように、フィラーを用いて熱伝導率を向上させる試みが行われている。
In electrophotographic copying machines and printers aiming at high image quality, especially in devices that perform output by color electrophotography, the fixing member for fixing the toner image transferred to the recording medium ensures flexible adhesion to the toner, heat resistance For this reason, silicone rubber is often used. These heat-resistant rubber materials have low thermal conductivity, and become a heat resistance layer when transferring heat from a heat source to the recording medium. In color images, a soft rubber layer is particularly important for improving image quality. However, since the heat capacity is large and the thermal resistance is high, the rise time is delayed. In addition, even in the case of a high-speed machine, the heat supply is not in time. Therefore, as shown in Patent Document 1 and
特許文献1に示された定着部材は、シリコーンゴムに密度2.20g/cm3以上の炭素繊維を20〜40重量%含有させてシリコーンゴム層の熱伝導率を高めるようにしている。また、特許文献2に示された定着部材は、熱伝導性充填材が配合されたシリコーンゴム発泡体による3次元網目状成形体で連続的な熱の流路を形成し、空孔部にシリコーンゴムより熱伝導率の低い弾性体を占有させて熱伝導性を高めるようにしている。
しかしながら特許文献1と特許文献2に示された技術では、定着部材の密度を下げて熱容量を小さくすることはできず、密度を小さくして熱容量を小さくするとともに高熱伝導性を有する定着部材の開発は行われていなく、立ち上がり時間を短縮することはできなかった。
これには次の2つの理由がある。
1.密度を小さくするために発泡倍率(気泡がない状態の体積Vsを分母とし、気泡の体積VfとVsの和を分子としたもの)を上げていくと急激に熱伝導性が低下する。これは、もとの物質の熱伝導性が変わらない場合は、起こる。(例えば、熱物性ハンドブック 養賢堂 C.2 p.179 のEuckenの式参照)
2.同じく発泡倍率を上げていくと相対的に壁面が薄くなっていくため強度が低下する。
この2つの問題のため、高温環境下で変形を繰り返される定着部材で、低熱容量(低密度)と高熱伝導率及び耐熱性を持つ部材を開発することは困難であった。
However, in the techniques disclosed in Patent Document 1 and
There are two reasons for this.
1. In order to reduce the density, when the expansion ratio (the volume Vs in the absence of bubbles is used as the denominator and the sum of the bubbles volume Vf and Vs is used as the numerator) is increased, the thermal conductivity rapidly decreases. This occurs when the thermal conductivity of the original material does not change. (For example, see Eucken's formula in the thermophysical handbook Yokendo C.2 p.179)
2. Similarly, when the expansion ratio is increased, the wall surface becomes relatively thin and the strength decreases.
Due to these two problems, it has been difficult to develop a member having low heat capacity (low density), high thermal conductivity, and heat resistance, with a fixing member that is repeatedly deformed in a high temperature environment.
この発明は、このような問題を解決し、熱伝導性を向上させるとともに高速に立ち上げて温度制御に対する応答性を高めることができる定着用回転体と定着装置と画像形成装置及び定着用回転体の製造方法を提供することを目的とするものである。 This invention is to solve such problems, improves the thermal conductivity rises quickly Ru can be enhanced responsiveness to temperature control constant wear rotor and a fixing device and an image forming apparatus and rotated for fixing It aims at providing the manufacturing method of a body .
この発明の定着用回転体は、記録媒体上の未定着トナーを定着する定着装置において該記録媒体が搬送されるニップ部を形成するように加圧部材が圧接される定着用回転体であって、熱源を内蔵する金属ローラと、該金属ローラの外表面に設けられたシリコーンゴム層と、を備え、前記シリコーンゴム層は、炭素繊維と、当該シリコーンゴム層の厚さ方向の全体にわたって分布する多数の第1の空孔と、該第1の空孔より大きな容積を有し複数の該第1の空孔に隣り合うように当該シリコーンゴム層の厚さ方向の全体にわたって分布する多数の第2の空孔と、を有し、前記多数の第2の空孔それぞれと、該第2の空孔の隣りに位置する複数の第1の空孔とが互いに接続していることを特徴とする。 The fixing rotator according to the present invention is a fixing rotator to which a pressure member is pressed to form a nip portion in which the recording medium is conveyed in a fixing device for fixing unfixed toner on the recording medium. A metal roller having a built-in heat source, and a silicone rubber layer provided on the outer surface of the metal roller, the silicone rubber layer being distributed throughout the thickness direction of the carbon fiber and the silicone rubber layer. a plurality of first holes, a number of the distributed throughout the thickness direction of the silicone rubber layer to have a large volume than the first holes adjacent cavity of the plurality of first It has a second air holes, and a respective said plurality of second holes, and characterized in that a plurality of first holes located next to the second holes are connected to each other To do.
前記炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維であることが望ましい。 The carbon fiber is preferably pitch-based carbon fiber.
また、前記シリコーンゴム層の発泡倍率は、1.5以上で3.0以下であると良い。 The expansion ratio of the silicone rubber layer is preferably 1.5 or more and 3.0 or less.
さらに、前記金属ローラは、厚さが0.4mm〜0.5mmであって、内面に複数の周回凸部補強が一体に形成されていることを特徴とする。 Furthermore, the metal roller has a thickness of 0.4 mm to 0.5 mm, and a plurality of circumferential convex reinforcements are integrally formed on the inner surface.
また、前記シリコーンゴム層の外表面のフッ素系高分子よりなる層を有することを特徴とする。 Moreover, it has the layer which consists of a fluorine-type polymer of the outer surface of the said silicone rubber layer, It is characterized by the above-mentioned.
このフッ素系高分子よりなる層の表面の粗さは、十点平均高さRzが5μm以下であることが望ましい。 As for the surface roughness of the layer made of this fluorine-based polymer, it is desirable that the ten-point average height Rz is 5 μm or less.
この発明の定着装置は、前記いずれかに記載の定着用回転体と該定着用回転体に圧接する加圧部材とを有することを特徴とする。 A fixing device according to the present invention includes any one of the fixing rotators described above and a pressure member that is in pressure contact with the fixing rotator.
また、定着装置は、定着用回転体に圧接する接触部分の面積S(cm2)で前記定着用回転体に対する加圧力F(N)を割った商が、4.9(N/cm2)以上で39.2(N/cm2)以下となるようにしたことを特徴とする。 In the fixing device, the quotient obtained by dividing the pressure F (N) applied to the fixing rotator by the area S (cm 2 ) of the contact portion in pressure contact with the fixing rotator is 4.9 (N / cm 2 ) or more. 39.2 (N / cm 2 ) or less.
この発明の画像形成装置は、前記定着装置と電子写真方式の画像形成部を備え、該画像形成部で記録媒体上にトナー画像を形成し、記録媒体に形成したトナー画像を前記定着装置で定着させることを特徴とする。 An image forming apparatus according to the present invention includes the fixing device and an electrophotographic image forming unit. The image forming unit forms a toner image on a recording medium, and the toner image formed on the recording medium is fixed by the fixing device. It is characterized by making it.
この発明の加熱部材の製造方法は、炭素繊維と第1の既発泡粒子を含む未加硫付加型シリコーンゴムに、発泡剤または発泡粒子を含有させて発泡させる工程と、未加硫付加型シリコーンゴムを1次加硫した後、2次加硫する工程とを含むことを特徴とする。 The method for producing a heating member of the present invention includes a step of foaming an unvulcanized addition-type silicone rubber containing carbon fibers and first pre-expanded particles by containing a foaming agent or foamed particles, and an unvulcanized addition-type silicone. And a second vulcanization step after first vulcanizing the rubber.
この発明は、熱を伝えるシリコーンゴム層を、炭素繊維と複数の第1の空孔と第1の空孔より大きな容積を有する複数の第2の空孔とを有し、第2の空孔はその周囲に位置する第1の空孔と連通している構造で構成したから、炭素繊維が熱伝導のパスとなり、さらに小さい第1の空孔が多い構造をもつことで、単に大きな空孔があるものより、より低熱容量となって温度上昇を速くすることができる。また、炭素繊維によりシリコーンゴムを補強することにより、大きな第2の空孔があっても圧縮永久歪を低減することができる。 The present invention provides a silicone rubber layer that conducts heat, including carbon fibers , a plurality of first holes, and a plurality of second holes having a volume larger than that of the first holes. is because I was constructed in a structure in communication with the first holes located around the carbon fiber becomes a path for heat conduction, since the first of the holes smaller has a multi I構 granulation just large The temperature rise can be accelerated because the heat capacity is lower than that with holes. Further, by reinforcing the silicone rubber with carbon fibers, compression set can be reduced even if there are large second holes.
また、炭素繊維としてピッチ系炭素繊維を使用することにより、熱伝導率を500W/mK以上にすることができ、PAN系の炭素繊維と比べて1桁以上高い熱伝導率により、高熱伝導率を確保することができる。 Moreover, by using pitch-based carbon fibers as carbon fibers, the thermal conductivity can be increased to 500 W / mK or more, and the thermal conductivity is higher by one digit or more than PAN-based carbon fibers. Can be secured.
さらに、シリコーンゴム層の発泡倍率を、1.5以上で3.0以下にすることにより、低熱容量と強度が満たされ、十分な定着動作が可能となる。すなわち、発泡倍率が1.5倍以下では、熱容量が大きいためニップを大きくするための厚さを確保できず、発泡倍率が4.0倍では、副次構造の部分の壁面が極度に薄くなり、強度が低下し、圧縮永久歪が大きくなるが、このような弊害を防ぐことができる。 Furthermore, when the expansion ratio of the silicone rubber layer is 1.5 or more and 3.0 or less, the low heat capacity and strength are satisfied, and a sufficient fixing operation is possible. That is, when the expansion ratio is 1.5 times or less, the heat capacity is large, so that the thickness for enlarging the nip cannot be secured. When the expansion ratio is 4.0 times, the wall surface of the secondary structure becomes extremely thin. The strength decreases and the compression set increases, but such adverse effects can be prevented.
また、金属ローラを、厚さが0.4mm〜0.5mmで、内面に複数の周回凸部補強が一体に形成することにより、熱容量を小さくして10数秒程度の立ち上げが可能にするとともに十分な強度を確保することができ、速い立ち上げの定着装置を得ることができる。 In addition, the metal roller has a thickness of 0.4 mm to 0.5 mm, and a plurality of circumferential convex reinforcements are integrally formed on the inner surface. The strength can be ensured, and a fast start-up fixing device can be obtained.
また、シリコーンゴム層の外表面のフッ素系高分子よりなる層を有することにより、離型性と耐久性を高めることができる。 Moreover, by having the layer which consists of a fluorine-type polymer of the outer surface of a silicone rubber layer, mold release property and durability can be improved.
さらに、フッ素系高分子よりなる層の表面の粗さを、十点平均高さRzが5μm以下にすることにより、トナーが付着することを防いで耐久性を向上することができる。 Furthermore, by setting the surface roughness of the layer made of the fluoropolymer to a 10-point average height Rz of 5 μm or less, it is possible to prevent toner from adhering and improve durability.
また、この発明の定着用回転体と、定着用回転体に圧接する加圧部材とを有する定着装置は、熱伝達が均一に行われて立ち上がりが早く、かつ膜強度の高いことにより効率良く加熱することができるとともに耐久性を向上することができる。 In addition, the fixing device having the fixing rotator of the present invention and the pressure member pressed against the fixing rotator is heated efficiently because of uniform heat transfer, quick start-up, and high film strength. In addition, the durability can be improved.
また、定着装置は、定着用回転体に圧接する接触部分の面積S(cm2)で前記定着用回転体に対する加圧力F(N)を割った商が、4.9(N/cm2)以上で39.2(N/cm2)以下となるようにすることにより、適正な圧力で定着を行うことができ、画像の定着性を向上することができる。 In the fixing device, the quotient obtained by dividing the pressure F (N) applied to the fixing rotator by the area S (cm 2 ) of the contact portion in pressure contact with the fixing rotator is 4.9 (N / cm 2 ) or more. By setting it to 39.2 (N / cm 2 ) or less, fixing can be performed with an appropriate pressure, and image fixing properties can be improved.
この定着装置と電子写真方式の画像形成部を備えた画像形成装置は、エネルギー効率を高めることができ、省エネルギーを図ることができる。 An image forming apparatus including the fixing device and an electrophotographic image forming unit can increase energy efficiency and save energy.
この発明の定着用回転体の製造方法は、炭素繊維と第1の既発泡粒子を含む未加硫付加型シリコーンゴムに、発泡剤または発泡粒子を含有させて発泡させ、未加硫付加型シリコーンゴムを1次加硫した後、2次加硫することにより、第1の既発泡粒子により配向している炭素繊維が圧迫され、炭素繊維同士の接触効率を向上し、炭素繊維間の熱抵抗を非常に小さくすることができるとともに、方向性が揃うことにより、強度が向上し、圧縮永久歪みを低減することができる。 According to the method for manufacturing a fixing rotor of the present invention, an unvulcanized addition-type silicone rubber containing carbon fibers and first pre-expanded particles is foamed by containing a foaming agent or foamed particles, and the unvulcanized addition-type silicone is produced. By first vulcanizing the rubber and then secondarily vulcanizing, the carbon fibers oriented by the first foamed particles are compressed, improving the contact efficiency between the carbon fibers, and the thermal resistance between the carbon fibers Can be made very small, and the uniform orientation improves the strength and reduces the compression set.
図1は、この発明の画像形成装置の概略構成図である。画像形成装置1は感光体2と帯電装置3と書き込み装置4と現像装置5と転写装置6とクリーニング装置7及び定着装置8を有する。この画像形成装置1は、感光体2の表面を帯電装置3で一様に帯電し、帯電した感光体2に書き込み装置4で形成する画像情報に応じて光を走査して静電潜像を形成し、形成した静電潜像に現像装置5でトナーを供給して可視化してトナー像を形成する。感光体2に形成されたトナー像は転写装置6で記録媒体に転写され、感光体2に残留しているトナーはクリーニング装置7で除去されて次の画像形成に備える。トナー像を転写した記録媒体は定着装置8に送られる。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the present invention. The image forming apparatus 1 includes a
定着装置8は、図2の断面図に示すように、定着ローラ9と加圧ローラ10を有する。定着ローラ9は、熱源であるヒータ11を内部に有する金属ローラ12と、金属ローラ12の外表面に設けられたシリコーンゴム層13と、シリコーンゴム層13の表面に設けられたPFA層14を有する。加圧ローラ10は加圧機構15により定着ローラ9に押圧され、トナー像16を転写した記録媒体17は定着ローラ9と加圧ローラ10のニップ部を通るときに熱と圧力により定着される。
The fixing device 8 includes a fixing roller 9 and a
この定着ローラ9の表面部分の断面を図3に示し、シリコーンゴム層13の拡大断面を図4に示す。シリコーンゴム層13は、炭素繊維18を含むシリコーンゴムと小さな容積の単泡19の副次構造20と、大きな容積の単泡21を有する。ここで単泡とは隣の気泡(空孔)と接続していない気泡をいう。この単泡に対して連泡とは、図5に示すように、隣の気泡と接続しているため変形の際に中の気体が流動できるものをいう。
A cross section of the surface portion of the fixing roller 9 is shown in FIG. 3, and an enlarged cross section of the
図3は、ヒータ11からの熱がシリコーンゴム層13の炭素繊維18を含むシリコーンゴムと小さな容積の単泡19の副次構造20の部分を流れる状態を模式的に示し、曲がった矢印で主な熱流22を示す。図6は副次構造20の部分を流れる熱流22の詳細を示す。シリコーンゴム層13の熱伝導率の向上には炭素繊維18の配向性と熱抵抗の低減が重要である。図4と図6に示すように、高熱伝導率の炭素繊維18が泡19,21に平行に壁面部分に配向するため、高い熱伝導率を得ることができる。特に発泡剤を用いる場合には、発泡時の圧力のため、炭素繊維18同士の接触部分も増えるため熱抵抗を非常に小さくすることが可能である。この炭素繊維18としては、ピッチ系の日本グラファイトファイバー(株)社製品名:炭素繊維ミルド品番:XN−100−05M(50ミクロン)が最適である。このXN−100−05M(50ミクロン)の熱伝導率は500W/mKとされている。これに対し、PAN系の熱伝導率は、最大で50W/mKである。さらに、ピッチ系の炭素繊維を篩、気流等で分級し、短いものを用いることも有用である。
また、炭素繊維18はシリコーンゴムとの接着性がよく、発泡化したシリコーンゴム層13の壁面の引っ張り強度を増すことができる。適当な工程を経ることにより、より高熱伝導率にできる。
さらに副次構造をとることにより熱容量を下げることが可能となり、より、低熱容量の材料を得ることができる。
FIG. 3 schematically shows a state in which the heat from the
Moreover, the
Furthermore, it becomes possible to lower a heat capacity by taking a secondary structure, and a material with a lower heat capacity can be obtained.
シリコーンゴム層13を作製するときは、炭素繊維18と第1の既発泡粒子を含む未加硫付加型シリコーンゴムに、発泡剤または発泡粒子を含有させた未加硫付加型シリコーンゴムを、あらかじめ内面に接着層を形成したPFAチューブとその内側に0.5mmの内面に凸部補強(リブと呼ぶ)を設けた芯金をセットしその間に、硬化剤と混合しながら、注入液としてPFAチューブと芯金の間に注入する。次に、1次加熱で発泡させ、2次加熱で固定する。
また、同様に作製したシリコーン未架橋液をローラに塗布架橋し、フッ素樹脂のコート層を作製、または、フッ素樹脂チューブにより被覆することもできる。
When the
Alternatively, a silicone non-crosslinked liquid prepared in the same manner can be applied to a roller and crosslinked to prepare a fluororesin coat layer, or it can be covered with a fluororesin tube.
定着ローラ9のPFA層14を形成するフッ素樹脂としては、焼成による溶融成膜性のよい、比較的融点の低いもの(好ましくは250〜300℃)が好ましく選択される。具体的には、低分子量ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフロオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアアルキアルビニルエーテル共重合体(PFA)の微粉末が挙げられる。低分子量ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)粉末は、ルブロンL−5、L−2(ダイキン工業)、MP1100、1200、1300、TLP−10F−1(三井デュポンフロロケミカル)が知られている。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)粉末は、532−8000(デュポン)が知られている。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)は、MP−10、MP102、(三井デュポンフロロケミカル)が知られている。特にMFR(メルトフローレート)が小さい流動性の低いものとして、MP103、MP300(三井デュポンフロロケミカル)、AC−5600、AC5539(ダイキン工業)等が適している。
As the fluororesin that forms the
また、発泡剤としては、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)等が、発泡粒子としては、松本油化製薬のF−30,F−30VS,F−46,F−50D,F−55D等がある。また、既発泡粒子としては、松本油脂製薬の100CA,80CA,F−80DE,F−30E,F−50E,F−80SDE等がある。 Examples of the foaming agent include azobisisobutyronitrile (AIBN) and the like, and examples of the foamed particles include Matsumoto Yuka Pharmaceutical's F-30, F-30VS, F-46, F-50D, F-55D, and the like. is there. Further, as the already expanded particles, Matsumoto Yushi Seiyaku's 100CA, 80CA, F-80DE, F-30E, F-50E, F-80SDE and the like are available.
炭素繊維18には、合成繊維のアクリル長繊維からつくるPAN(ポリアクリロニトリル)系炭素繊維と、石炭タール、石油ピッチからつくるピッチ系炭素繊維がある。
PAN系炭素繊維は、PANプリカーサー(ポリアクリロニトリル繊維)を炭素化して得られるもので、高強度・高弾性率の性質をもつ。
ピッチ系炭素繊維は、ピッチプリカーサー(コールタールまたは石油重質分を原料として得られるピッチ繊維)を炭素化して得られるもので、製法の諸条件で、低弾性率から超高弾性率・高強度の広範囲の性質が得られる。超高弾性率品は、高剛性用途のほか、優れた熱伝導率や導電性の特性がある。
The
PAN-based carbon fiber is obtained by carbonizing a PAN precursor (polyacrylonitrile fiber) and has properties of high strength and high elastic modulus.
Pitch-based carbon fibers are obtained by carbonizing pitch precursors (pitch fibers obtained from coal tar or heavy petroleum oil as a raw material). Under various manufacturing conditions, low-modulus to ultra-high modulus / high strength A wide range of properties can be obtained. Ultra-high modulus products have excellent thermal conductivity and conductivity characteristics, as well as high rigidity applications.
次に、この発明を実施例により詳細に説明する。 Next, the present invention will be described in detail with reference to examples.
(実施例1)
F−80SDE(直径30μm程度)とXN−100−05M(長さ50μm程度)の粉体を未硬化付加型液状シリコーンの中に分散したものを作製する。次に、発泡粒子として、F−50Dを加え未硬化付加型液状シリコーンを作製する。更に、アルミニウムの金属ローラ12にプライマーを介して塗布する。この塗布層を厚さ2mm発泡して形成し1次硬化させる。このとき、F−50Dは、150μmから200μmの大きさとなっていた。さらに、2次硬化させ、その外側にPFA樹脂チューブを接着して外径を40mmにしたものを作製した。これを、(株)リコー製複写機 MF4570の定着ユニットにセットし、1000Wのハロゲンヒータによる160℃までの温度上昇時間(秒)を測定した。温度測定は、定着用回転体の上部の部分に熱電対を設けて行った。PFA樹脂層は、三井・デュポンフロロケミカル株式会社製のHP−Plus 950HPの型番の材料によるものを用いた場合、球晶が小さくなり表面粗さが向上する。金属ローラ12の厚さはリブ付き0.4mmである。配合は、シリコーンゴム100に対する重量部である。F−50Dの量は、発泡倍率の調整に用い、アルキメデス法による全体の測定発泡倍率で示す。基本的にF−50Dの量が多い方が発泡倍率は高い。
Example 1
A powder of F-80SDE (diameter of about 30 μm) and XN-100-05M (length of about 50 μm) dispersed in uncured addition-type liquid silicone is prepared. Next, F-50D is added as expanded particles to produce an uncured addition-type liquid silicone. Further, it is applied to the
炭素繊維18としてXN−100−05Mを使用して発泡倍率を変えた実施例A〜実施例Cと、図7に示すように副次構造20を有しない比較例Aと発泡倍率を高くした比較例Bと炭素繊維としてPAN系を使用した比較例Cの温度上昇時間(sec)と圧縮永久歪(%)を下記表1に示す。
Comparison between Example A to Example C in which XN-100-05M was used as the
表1に示すように、実施例Aと実施例B及び実施例Cでは30秒以内で立ち上がっている。これに対して比較例Aは炭素繊維の接触効率が低いため、比較例Cでは炭素繊維の熱伝導率が低いため立ち上がりが遅いと考えられる。比較例Bでは、圧縮永久歪が大きく100時間での160℃加熱加圧保持で加熱ローラの変形が見られた。 As shown in Table 1, Example A, Example B, and Example C start up within 30 seconds. On the other hand, since the contact efficiency of the carbon fiber is low in the comparative example A, it is considered that the rise in the comparative example C is slow because the thermal conductivity of the carbon fiber is low. In Comparative Example B, the compression set was large, and deformation of the heating roller was observed by heating and pressing at 160 ° C. for 100 hours.
(実施例2)
F−80SDE(直径30μm程度)とXN−100−05M(長さ50μm程度)の粉体を付加型液状シリコーンの中に分散したものを作製する。次に、既発泡粒子として、F−80DE(直径100μm程度)を加え未硬化付加型液状シリコーンを作製する。アルミニウムの金属ローラ12にプライマーを介し、粉体分散シリコーン層を厚さ2mmに形成し1次硬化させる。さらに、2次硬化させ、その外側にPFA樹脂チューブを接着して外径を40mmにしたものを作製した。これを、(株)リコー製複写機 MF4570の定着ユニットにセットし、1000Wハロゲンヒータによる160℃までの温度上昇時間(秒)を測定した。温度測定は、定着用回転体の上部の部分に熱電対を設けて行った。配合は、重量部で行ったが、F−80Dは、気泡として規定の発泡倍率まで加えた。PFA樹脂層は、三井・デュポンフロロケミカル株式会社製のHP−Plus 950HPの型番の材料によるものを用いた場合,球晶が小さくなり表面粗さが向上する。金属ローラ12の厚さはリブ付き0.4mmである。
(Example 2)
A powder of F-80SDE (diameter of about 30 μm) and XN-100-05M (length of about 50 μm) dispersed in addition-type liquid silicone is prepared. Next, as an already expanded particle, F-80DE (diameter of about 100 μm) is added to produce an uncured addition type liquid silicone. A powder-dispersed silicone layer is formed to a thickness of 2 mm through a primer on an
炭素繊維18としてXN−100−05Mを使用して発泡倍率を変えた実施例D〜実施例Fと、副次構造20を有しない比較例Dと発泡倍率を高くした比較例Eと炭素繊維としてPAN系を使用した比較例Fの温度上昇時間(sec)と圧縮永久歪(%)を下記表2に示す。
Example D to Example F in which the expansion ratio was changed using XN-100-05M as the
表2に示すように、実施例D〜実施例Fでは30秒以内で立ち上がっている。また、比較例Dと実施例Eを比較すると実施例Eは比較例Dの半分の立ち上がり時間となっている。比較例Eでは圧縮永久歪が大きく100時間での160℃加熱加圧保持で加熱ローラの変形が見られ、比較例Fは立ち上がり時間が非常に遅くなっている。 As shown in Table 2, in Example D to Example F, it rises within 30 seconds. Further, when Comparative Example D and Example E are compared, Example E has half the rise time of Comparative Example D. In Comparative Example E, the compression set is large, and the heating roller is deformed by heating and pressing at 160 ° C. for 100 hours. In Comparative Example F, the rise time is very slow.
(実施例3)
実施例Bの定着部材を芯金の厚さを変えて作製した実施例Gと比較例G〜比較例Jの温度上昇時間(sec)と圧縮永久歪(%)を下記表3に示す。
(Example 3)
Table 3 below shows the temperature rise time (sec) and compression set (%) of Example G and Comparative Examples G to J, in which the fixing member of Example B was produced by changing the thickness of the cored bar.
表3に示すように、金属ローラ12の厚さを0.5mmにした実施例Gの場合は立ち上がり時間は20秒以下であり、金属ローラ12の厚さが0.6mm以上の比較例G〜比較例Iと比べて短時間で立ち上がった。また、金属ローラ12の厚さが0.3mmの比較例Jは回転時に破壊が生じた。
As shown in Table 3, in the case of Example G in which the thickness of the
(実施例4)
実施例Bの金属ローラ12の表面粗さを変えて(株)リコー製 MF4570の定着ユニットに装着し、10000枚、(株)リコー製imagio MP C4500の黒ベタ画像を通し、金属ローラ12表面のトナー付着量と紙の巻き付きを調べた結果を下記表4に示す。
Example 4
The surface roughness of the
表4に示すように、金属ローラ12の表面粗さ(十点平均粗さ:JIS B0601-1994)Rzで5μm以下であればトナー付着量と紙の巻き付きはなく、表面粗さが7μmのものは、6530枚で、ジャムが多発したため実験を取りやめた。
As shown in Table 4, if the surface roughness (ten-point average roughness: JIS B0601-1994) Rz of the
(実施例5)
(株)リコー製 IPSIO Color 8100で作成した未定着画像の通紙テストを行った。このIPSIO Color 8100のトナーは、離型性が不十分なため定着ローラ9表面にシリコンオイルを塗布するシリコンオイル含侵されたオイル塗布部材を追加している。このIPSIO Color 8100に10000枚、黒ベタ画像を通し、ローラ表面のトナーの付着状態を観察した。特に大きな付着は観察されず。通常のものと何ら変わりがなかった。塗布部材を外したものは、60000枚で定着ローラ9へのトナーの顕著な付着がみられた。
(Example 5)
An unfixed image created with IPSIO Color 8100 manufactured by Ricoh Co., Ltd. was tested. Since the toner of the IPSIO Color 8100 has insufficient releasability, an oil application member impregnated with silicon oil is additionally applied to the surface of the fixing roller 9. Through this IPSIO Color 8100, 10,000 black solid images were passed, and the toner adhesion state on the roller surface was observed. No significant adhesion was observed. There was no change from the normal one. When the coating member was removed, the toner adhered to the fixing roller 9 on 60000 sheets.
(実施例6)
実施例Bの定着ローラ9で、表面粗さRzが2μm以下としたものを作製した。MF4570の定着ユニットを用いた定着試験機を作製し、imagio MP C4500の未定着画像へ加圧力を変えて、この定着ローラ9を用いて通紙したときのローラ表面のトナー付着量と紙の巻き付きと定着性を調べた結果を下記表5に示す。
(Example 6)
A fixing roller 9 of Example B having a surface roughness Rz of 2 μm or less was produced. A fixing tester using a fixing unit of MF4570 was manufactured, and the pressure applied to the unfixed image of imagio MP C4500 was changed, and the toner adhesion amount on the roller surface and paper wrapping when the fixing roller 9 was used to pass the paper Table 5 below shows the results of examining the fixability.
表5に示すように、加圧力が2.9(N/cm2)以下では、定着性が非常に悪く、加圧力が19.6(N/cm2)以上では、定着ローラ9へのトナー付着が見られた。また、紙の巻き付きは、トナー付着状態がさらに悪化し巻き付きが発生したものである。さらに、加圧力が39.2(N/cm2)以下では紙の巻き付きは見られない。また、定着後のべた画像に面の布を擦りつけ顕著に布にトナーが付いてものを定着不良として簡易判定した結果、加圧力が2.9(N/cm2)の場合は定着不良になった。その結果、加圧力は39.2(N/cm2)以下で4.9(N/cm2)以上にすることが望ましい。 As shown in Table 5, when the applied pressure is 2.9 (N / cm 2 ) or less, the fixability is very poor, and when the applied pressure is 19.6 (N / cm 2 ) or more, toner adhesion to the fixing roller 9 is observed. It was. Further, the paper wrapping is caused by the further deterioration of the toner adhesion state and the wrapping. Further, when the applied pressure is 39.2 (N / cm 2 ) or less, no wrapping of paper is observed. In addition, as a result of rubbing the solid cloth on the solid image after fixing and having the toner on the cloth remarkably determined as a fixing failure, the fixing failure was found when the applied pressure was 2.9 (N / cm 2 ). . As a result, the applied pressure is desirably 39.2 (N / cm 2 ) or less and 4.9 (N / cm 2 ) or more.
(実施例7)
この発明の加熱部材をベルトタイプの定着装置に適用した例を図8に示す。図8に示す定着装置は、ヒータ30を内部に持つ加熱ローラ31と定着ローラ32に定着ベルト33が巻き回され、テンションスプリング34により張った状態に保持される。この定着ベルト33と加圧スプリング35により加圧された加圧ローラ36がニップ部を形成し、入口ガイド板37により導かれたトナー16が乗った記録媒体17がニップ部に導入される。定着ベルト33はサーミスタ等の温度センサ38によって温度測定されて温度制御される。この定着ベルト33は耐熱性の高分子材料又は金属ベルトがその基体として用いられる。
(Example 7)
An example in which the heating member of the present invention is applied to a belt-type fixing device is shown in FIG. In the fixing device shown in FIG. 8, a fixing
定着ベルト33を構成する基体として、例えば厚さ50μmのポリイミドベルトを用い、プライマーを介し、粉体分散シリコーン層を厚さ400μmで形成し1次硬化させる。さらに2次硬化させ、その外側にPFA樹脂チューブを接着したものを作製した。これを、(株)リコー製プリンタIPSiO−CX8800の定着ユニットにセットし、1000Wハロゲンヒータによる160℃までの温度上昇時間(秒)を測定した。温度測定はサーミスタを用いて行った。配合は重量部で行ったが、F−80Dは気泡として規定の発泡倍率まで加えた。PFA樹脂層は、三井・デュポンフロロケミカル株式会社製のHP−Plus 950HPの型番の材料によるものを用いた場合、球晶が小さくなり表面粗さが向上する。加熱ローラ31の厚さはリブ付き0.4mmである。
As a substrate constituting the fixing
炭素繊維としてXN−100−05Mを使用して発泡倍率を変えた実施例H〜実施例Jと、図7に示すように副次構造20を有しない比較例Kと発泡倍率を高くした比較例Lと炭素繊維としてPAN系を使用した比較例Mの温度上昇時間(sec)と圧縮永久歪(%)を下記表6に示す。
Example H to Example J in which the expansion ratio was changed using XN-100-05M as the carbon fiber, Comparative Example K having no
表6に示すように、実施例H〜実施例Jでは20秒以内で立ち上がっている。また、比較例Kと実施例Iを比較すると実施例Iは比較例Kの1/5の立ち上がり時間となっている。比較例Lではフィラー間の接触不良による熱伝導性の低下により、立ち上がりが遅くなっていると考えられる。さらに、比較例Mでは立ち上がり時間が非常に遅くなっている。 As shown in Table 6, in Example H to Example J, the operation was started within 20 seconds. Further, when Comparative Example K and Example I are compared, Example I has a rise time 1/5 that of Comparative Example K. In Comparative Example L, it is considered that the rise is delayed due to a decrease in thermal conductivity due to poor contact between fillers. Furthermore, in Comparative Example M, the rise time is very slow.
1;画像形成装置、2;感光体、3;帯電装置、4;書き込み装置、5;現像装置、
6;転写装置、7;クリーニング装置、8;定着装置、9;定着ローラ、
10;加圧ローラ、11;ヒータ、12;金属ローラ、13;シリコーンゴム層、
14;PFA層、15;加圧機構、16;トナー像、17;記録媒体、
18;炭素繊維、19;単泡、20;副次構造、21;単泡、22;熱流。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Image forming apparatus, 2; Photoconductor, 3; Charging apparatus, 4; Writing apparatus, 5; Developing apparatus,
6; transfer device, 7; cleaning device, 8; fixing device, 9; fixing roller,
10; pressure roller, 11; heater, 12; metal roller, 13; silicone rubber layer,
14; PFA layer, 15; pressure mechanism, 16; toner image, 17; recording medium,
18; carbon fiber, 19; single foam, 20; substructure, 21; single foam, 22; heat flow.
Claims (10)
熱源を内蔵する金属ローラと、該金属ローラの外表面に設けられたシリコーンゴム層と、を備え、
前記シリコーンゴム層は、炭素繊維と、当該シリコーンゴム層の厚さ方向の全体にわたって分布する多数の第1の空孔と、該第1の空孔より大きな容積を有し複数の該第1の空孔に隣り合うように当該シリコーンゴム層の厚さ方向の全体にわたって分布する多数の第2の空孔と、を有し、
前記多数の第2の空孔それぞれと、該第2の空孔の隣りに位置する複数の第1の空孔とが互いに接続していることを特徴とする定着用回転体。 A fixing rotating body in which a pressure member is pressed to form a nip portion in which the recording medium is conveyed in a fixing device for fixing unfixed toner on the recording medium,
A metal roller having a built-in heat source, and a silicone rubber layer provided on the outer surface of the metal roller,
The silicone rubber layer, carbon fibers, a number of first distributed throughout the thickness direction of the silicone rubber layer and the pores of the first cavity of the plurality of first have a large volume from A plurality of second holes distributed throughout the thickness direction of the silicone rubber layer so as to be adjacent to the holes,
Fixing rotatable member, characterized in that the each of the plurality of second holes, and a plurality of first holes located next to the second holes are connected to each other.
前記シリコーンゴム層を作製する工程は、炭素繊維と第1の既発泡粒子を含む未加硫付加型シリコーンゴムに、発泡剤または発泡粒子を含有させて発泡させる工程と、未加硫付加型シリコーンゴムを1次加硫した後、2次加硫する工程と、を含むことを特徴とする定着用回転体の製造方法。 A method for manufacturing a fixing rotor according to claim 1,
The step of producing the silicone rubber layer includes a step of foaming an unvulcanized addition-type silicone rubber containing carbon fibers and first pre-expanded particles by containing a foaming agent or foamed particles, and an unvulcanized addition-type silicone. And a second vulcanization step after first vulcanizing the rubber.
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