JP5488189B2 - 定着部材及びその製造方法、定着装置並びに画像形成装置 - Google Patents

定着部材及びその製造方法、定着装置並びに画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、定着部材、定着部材の製造方法、定着装置及び画像形成装置に関する。
複写機、プリンタ等の電子写真方式のカラー画像形成装置は、記録媒体上に4色(シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック)のトナーからなるカラー画像を形成する画像形成部と、形成されたカラー画像を記録媒体上に定着させる定着装置を備えている。定着装置は、記録媒体上のカラー画像を加熱して定着させる定着部材と、定着部材と定着ニップを形成する加圧部材を有し、記録媒体が定着ニップを通過する際に、カラー画像を加熱加圧して記録媒体上に定着させる。
定着部材は、一般に、ローラ形状又はベルト形状であり、金属ローラ又は樹脂製のシームレスベルト上に、シリコーンゴムを含む弾性層が形成されており、ヒーターを有する。
しかしながら、弾性層の熱伝導性が小さく、熱容量が大きいことから、昇温時間が長くなるという問題があった。
そこで、特許文献1には、芯金の外表面に、炭素繊維、シリコーンゴム及び気泡を含む弾性層が形成されている加熱ローラが開示されている。
しかしながら、シリコーンゴムは離型性が不十分であるため、トナーオフセットが発生しやすいという問題がある。
一方、特許文献2には、側鎖にフルオロアルキル基を有するフロロシリコーンを含有するシリコーンゴムから成る弾性層が形成されている定着部材が開示されている。
しかしながら、側鎖にフルオロアルキル基を有するフロロシリコーンを含有するシリコーンゴムから成る弾性層に炭素繊維を添加すると、弾性層の圧縮永久歪みが大きくなるという問題がある。
本発明は、上記従来技術が有する問題に鑑み、弾性層の圧縮永久歪みが小さく、耐オフセット性に優れる定着部材及び該定着部材の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、該定着部材を有する定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、トナーの定着に用いられる定着部材であって、基材上に、炭素繊維及びフロロシリコーンゴムを含む発泡弾性層が形成されており、前記炭素繊維は、フッ素樹脂を含む層が表面に形成されている、又は、一般式
Figure 0005488189
(式中、pは、1以上50以下の整数である。)
で表される化合物で表面処理されていることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の定着部材において、前記フッ素樹脂は、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であることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の定着部材において、前記基材と前記発泡弾性層の間に、弾性層がさらに形成されていることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の定着部材において、前記基材と前記発泡弾性層の間に形成されている弾性層は、炭素繊維及びフロロシリコーンゴムを含む発泡弾性層であることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の定着部材において、前記炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維であることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の定着部材において、前記発泡弾性層は、空隙率が15%以上85%以下であることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の定着部材において、前記トナーの定着に用いられる表面の十点平均粗さRzが5μm以下であることを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、トナーの定着に用いられる定着部材を製造する方法であって、基材上に、炭素繊維、フロロシリコーンゴムの前駆体及び発泡体を含む層を形成する工程と、該層が形成された基材を加熱する工程を有し、前記炭素繊維は、フッ素樹脂を含む層が表面に形成されている、又は、一般式
Figure 0005488189
(式中、pは、1以上50以下の整数である。)
で表される化合物で表面処理されていることを特徴とする。
請求項9に記載の発明は、定着装置において、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の定着部材を有することを特徴とする。
請求項10に記載の発明は、画像形成装置において、感光体と、該感光体を帯電させる帯電装置と、該帯電した感光体に露光して静電潜像を形成する露光装置と、該感光体に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像装置と、該感光体に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、請求項9に記載の定着装置を有することを特徴とする。
請求項11に記載の発明は、請求項10に記載の画像形成装置において、前記定着部材の前記トナーの定着に用いられる表面の十点平均粗さRzは、前記トナーの体積平均粒径よりも小さいことを特徴とする。
本発明によれば、弾性層の圧縮永久歪みが小さく、耐オフセット性に優れる定着部材及び該定着部材の製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、該定着部材を有する定着装置及び画像形成装置を提供することができる。
本発明の定着部材の一例を示す断面図である。 図1の定着部材の構造を示す模式図である。 図1の定着部材の変形例を示す断面図である。 図1の定着部材の変形例を示す断面図である。 本発明の定着装置の一例を示す断面図である。 本発明の画像形成装置の一例を示す概略図である。
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。
図1に、本発明の定着部材の一例として、トナーの定着に用いられる定着ローラ10を示す。定着ローラ10は、芯金11上に、プライマー層(不図示)を介して、発泡弾性層12が形成されている。
芯金11を構成する材料としては、特に限定されないが、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮、銅等の金属;ガラス;セラミックス等が挙げられる。
発泡弾性層12は、図2に示すように、炭素繊維12a、フロロシリコーンゴム12b及び気泡12cを含む。このとき、気泡12cは、独立気泡及び連続気泡のいずれであってもよい。
炭素繊維12aは、フッ素樹脂を含む層が表面に形成されている、又は、一般式(1)で表される化合物で表面処理されている。このため、発泡弾性層12が摩耗して、発泡弾性層12の表面に炭素繊維12aが露出しても、離型性の低下を抑制することができ、耐久性を向上させることができる。このとき、炭素繊維12aは、フッ素樹脂を含む層が表面の少なくとも一部に形成されていればよい。また、炭素繊維12aは、一般式(1)で表される化合物で表面の少なくとも一部が表面処理されていればよい。
フッ素樹脂は、溶融成膜性を考慮すると、融点が250〜300℃であることが好ましい。
このようなフッ素樹脂としては、特に限定されないが、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)等が挙げられる。
一般式(1)で表される化合物の市販品としては、オプツールDSX(ダイキン工業社製)等が挙げられる。
炭素繊維12aは、フロロシリコーンゴム12b及び気泡12cよりも熱伝導性が高いので、発泡弾性層12は、熱伝導性が良好となる。特に、炭素繊維12aが気泡12cの周囲に沿って配向するため、炭素繊維12a同士が接触して伝熱経路Aとなる。その結果、伝熱経路Aを経て、芯金11から発泡弾性層12の表面に熱が移動しやすくなる。
発泡弾性層12中の炭素繊維12aの含有量は、フロロシリコーンゴム12bに対して、通常、1〜50質量%であり、5〜40質量%が好ましい。炭素繊維12aの含有量が1質量%未満であると、熱伝導性が不十分になることがあり、50質量%を超えると、弾性が不十分になることがある。
炭素繊維12aとしては、特に限定されないが、PAN系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等が挙げられる。中でも、熱伝導性に優れることから、ピッチ系炭素繊維が好ましい。
PAN系炭素繊維の市販品としては、トレカ(R)ミルドファイバーMLD−30、MLD−300、MLD−1000(東レ社製)、パイロフィルチョップドファイバー(三菱レイヨン社製)等が挙げられる。
ピッチ系炭素繊維の市販品としては、GRANOC(R)ミルドXN−100−05M(50μm)、XN−100−15M(150μm)(日本グラファイトファイバー社製)等が挙げられる。
また、炭素繊維12aとして、アスペクト比の大きいカーボンナノチューブを用いてもよい。
フロロシリコーンゴム12bとしては、フロロオルガノシロキサン構造(構成単位)を有するゴムであれば、特に限定されないが、一般式
Figure 0005488189
(式中、nは、0〜20の整数である。)
で表される構成単位、一般式
Figure 0005488189
(式中、R及びRは、それぞれ独立に、炭素数が1〜8のアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基である。)
で表される構成単位、一般式
Figure 0005488189
(式中、Rは、炭素数が1〜8のアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、Rは、炭素数が2又は3のアルケニル基又はアルキニル基である。)
で表される構成単位及び一般式
Figure 0005488189
(式中、Rは、炭素数が1〜8のアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基である。)
で表される構成単位を有するゴム等が挙げられる。
一般式(3)〜(5)において、炭素数1〜8のアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基としては、特に限定されないが、メチル基、エチル基又はフェニル基が好ましい。このとき、炭素数1〜8のアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基は、置換されていてもよい。
一般式(4)において、炭素数が2又は3のアルケニル基又はアルキニル基としては、特に限定されないが、ビニル基、アリル基、エチニル基等が挙げられ、ビニル基が好ましい。
フロロシリコーンゴム12bは、必要に応じて、充填剤、老化防止剤、着色剤、可塑剤、ワックス、オイル等の添加剤が添加されていてもよい。
気泡12cは、通常、空気、窒素等の気体を含み、炭素繊維12a及びフロロシリコーンゴム12bよりも熱容量が小さいため、発泡弾性層12の熱容量が小さくなる。また、発泡弾性層12は、気泡12cが形成されているため、弾性が付与される。
発泡弾性層12の空隙率は、通常、15〜85%であり、30〜80%が好ましい。発泡弾性層12の空隙率が15%未満であると、発泡弾性層12の熱容量が大きくなったり、弾性が不十分になったりすることがあり、85%を超えると、発泡弾性層12の熱伝導性が小さくなったり、表面の平滑性が不十分になったりすることがある。
なお、発泡弾性層12の空隙率ε[%]は、発泡弾性層12の比重をρ、気泡12cを含まない発泡弾性層12の比重をρとすると、式
ε={(ρ−ρ)/ρ}×100
で表される。
発泡弾性層12の表面の十点平均粗さRzは、定着するトナーの体積平均粒径よりも小さいことが好ましい。Rzが定着するトナーの体積平均粒径以上であると、画像の光沢ムラが発生しやすくなることがある。
発泡弾性層12は、表面の十点平均粗さRzが5μm以下であることが好ましい。Rzが5μmを超えると、画像の光沢ムラが発生しやすくなることがある。
なお、発泡弾性層12の表面の十点平均粗さRzは、JIS B0601;1994に準拠して測定することができる。
発泡弾性層12の厚さは、通常、0.1〜4mmであり、0.5〜2mmが好ましい。発泡弾性層12の厚さが0.1mm未満であると、十分な定着ニップ幅を形成できないことがあり、4mmを超えると、熱容量が増大して、定着ローラ10の昇温時間が長くなることがある。
発泡弾性層12を形成する方法としては、特に限定されないが、芯金11上に、炭素繊維12a、フロロシリコーンゴム12bの前駆体及び発泡体を含む層を形成した後、加熱する方法等が挙げられる。
フロロシリコーンゴム12bの前駆体は、ミラブル型フロロシリコーンゴム及び液状フロロシリコーンゴムのいずれであってもよいが、成形性を考慮すると、液状フロロシリコーンゴムが好ましい。
液状フロロシリコーンゴムは、縮合型液状フロロシリコーンゴム及び付加型液状フロロシリコーンゴムのいずれであってもよいが、加熱により硬化を促進できることから、付加型液状フロロシリコーンゴムが好ましい。
付加型液状フロロシリコーンゴムとしては、フロロシリコーンゴムを生成することが可能であれば、特に限定されないが、一般式(2)で表される構成単位及び一般式(4)で表される構成単位を有するフロロシリコーン樹脂、一般式(3)で表される構成単位及び一般式(5)で表される構成単位を有するシリコーン樹脂及び触媒を含む組成物等が挙げられる。中でも、離型性の観点から、一般式(2)で表される構成単位及び一般式(4)で表される構成単位を有するフロロシリコーン樹脂、一般式(2)で表される構成単位及び一般式(5)で表される構成単位を有するフロロシリコーン樹脂及び触媒を含む組成物が好ましい。
触媒としては、ヒドロシリル基と、アルケニル基又はアルキニル基の付加反応を促進することが可能であれば、特に限定されない。
付加型液状フロロシリコーンゴムの市販品としては、X36−420(信越化学工業社製)、FSE7540、FSL7641(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)、SE−1541−U(東レ・ダウコーニング社製)等が挙げられる。
なお、付加型液状フロロシリコーンゴムは、1液及び2液のいずれであってもよい。
発泡体としては、特に限定されないが、発泡剤、発泡粒子、バルーン等が挙げられる。
発泡剤は、分解することにより気泡12cが形成される。
発泡剤としては、特に限定されないが、重炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム等の無機発泡剤;p,p'−オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等の有機発泡剤;水が挙げられる。
発泡粒子は、低沸点炭化水素等の低沸点物質(コア)がアクリルニトリル系樹脂等の熱可塑性樹脂(シェル)に封じ込められており、膨張させることにより気泡12cが形成される。
発泡粒子の市販品としては、ADVANCELL EMシリーズ(積水化学工業社製)、マツモトマイクロスフェアー(R)Fシリーズ(松本油脂製薬社製)等が挙げられる。
バルーンを構成する材料としては、特に限定されないが、アクリルニトリル系樹脂等の樹脂;ソーダ石灰ホウケイ酸ガラス、火山ガラス質堆積物等のガラス等が挙げられる。
バルーンの市販品としては、3M(TM)グラスバブルズ(住友スリーエム社製)、シラスバルーン、マツモトマイクロスフェアー(R)F−DEシリーズ、MFLシリーズ(松本油脂製薬社製)等が挙げられる。
図3に、定着ローラ10の変形例を示す。定着ローラ10'は、芯金11と発泡弾性層12の間に弾性層13がさらに形成されている以外は、定着ローラ10と同一の構成である。これにより、発泡弾性層12の厚さを小さくすることができる。
弾性層13は、熱容量が小さくなることから、気泡を含む発泡弾性層であることが好ましい。
弾性層13を構成する材料としては、特に限定されないが、ジメチルシリコーンゴム、メチルフェニルシリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等が挙げられる。中でも、発泡弾性層12との密着性の観点から、フロロシリコーンゴムが好ましい。
一方、弾性層13は、熱伝導性が大きくなることから、炭素繊維を含むことが好ましい。このとき、炭素繊維は、炭素繊維12aと同様に、フッ素樹脂を含む層が表面に形成されている炭素繊維、一般式(1)で表される化合物で表面処理されている炭素繊維及び未処理の炭素繊維のいずれであってもよい。
図4に、定着ローラ10の変形例を示す。定着ローラ10"は、発泡弾性層12上にフロロシリコーンゴムを含む離型層14がさらに形成されている以外は、定着ローラ10と同一の構成である。これにより、表面の十点平均粗さRzを小さくすることができる。
なお、定着ローラ10に、弾性層13及び離型層14を形成してもよい。
図5に、本発明の定着装置の一例を示す。なお、図5において、図1と同一の構成については、同一の符号を付して、説明を省略する。定着装置100は、定着ローラ10及び加圧ローラ20を有する。
定着ローラ10は、ハロゲンヒータ15が内蔵されており、発泡弾性層12の表面には、温度センサー16が設置されている。
加圧ローラ20は、芯金21上に、耐熱性ゴムを含む弾性層22及び離型層23が順次積層されている。
加圧ローラ20は、定着ローラ10に圧接されており、ニップ部が形成されている。このとき、トナーTが付着している記録媒体Pがニップ部を通過する際に、記録媒体Pに付着しているトナーTは、定着ローラ10により加熱されて軟化すると共に、加圧されて、記録媒体Pに定着する。
図6に、本発明の画像形成装置の一例を示す。なお、図6において、図5と同一の構成については、同一の符号を付して、説明を省略する。画像形成装置1000は、定着装置100と、感光体ドラム200、感光体ドラム200に接触して帯電させる帯電ローラ300、帯電した感光体ドラム200にレーザー光Lを照射して静電潜像を形成する露光装置(不図示)、感光体ドラム200に形成された静電潜像にトナーで現像してトナー像を形成する現像ローラ400、感光体ドラム200に形成されたトナー像を記録媒体Pに転写する転写ローラ500、トナー像が転写された感光体ドラム200をクリーニングするクリーニング装置600を有する。また、画像形成装置1000は、帯電ローラ300にDC電圧を印加する電源310、感光体ドラム200の表面電位を測定する表面電位計210を有する。
次に、画像形成装置1000を用いて画像を形成する方法について説明する。まず、感光体ドラム200を回転させながら、帯電ローラ300を用いて、感光体ドラム200に形成されている感光層(不図示)を一様に帯電させる。次に、露光装置を用いて、帯電した感光層にレーザー光Lを照射して静電潜像を形成する。さらに、現像ローラ400を用いて、感光層に形成された静電潜像にトナーを付着させて現像してトナー像を形成する。次に、転写ローラ500を用いて、感光層に形成されたトナー像を記録媒体Pに転写する。そして、定着装置100を用いて、記録媒体Pに転写されたトナー像を定着させる。
以上、本発明の定着部材として、ローラ状の定着部材について説明したが、本発明の定着部材は、ローラ状の定着部材に限定されず、シームレスベルト状等であってもよい。
シームレスベルト状の定着部材の基材を構成する材料としては、特に限定されないが、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等の樹脂;ニッケル、ステンレス鋼等の金属が挙げられる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は、実施例により限定されない。なお、部は、質量部を意味する。
[PFA被覆炭素繊維の作製]
ピッチ系炭素繊維XN−100−05M(日本グラファイトファイバー社製)に、平均粒径が0.2μm、固形分が20質量%のPFAのディスパージョンをスプレー塗布した後、セラミック製のボートに入れて、100℃で20分間乾燥させた。次に、310℃で20分間加熱した後、乳鉢で軽くすり潰し、PFA被覆炭素繊維を得た。
[フッ素処理剤コート炭素繊維の作製]
ピッチ系炭素繊維XN−100−05M(日本グラファイトファイバー社製)を600℃で10分間加熱した後、冷却した。次に、炭素繊維を、オプツールDSX(ダイキン工業社製)をパーフルオロヘキサンで0.1質量%に希釈した液に15分間浸漬した後、30℃、90%RHの雰囲気で12時間乾燥させた。次に、150℃で加熱し、表面処理炭素繊維を得た。
[実施例1]
2液の付加型液状フロロシリコーンゴムFSL7641(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)100部、PFA被覆炭素繊維40部、樹脂バルーンF−80DE(松本油脂製薬社製)0.3部を混合し、ゴム組成物Aを得た。
内面に環状のリブを設けて補強した厚さが0.4mmのアルミニウム製の芯金の表面に、シリコーンゴム用プライマーDY39−067(東レ・ダウコーニング社製)を厚さが0.5μmとなるように塗布した。得られた芯金をマンドレルに固定した後、発泡弾性層の厚さが2mmとなるように、芯金とマンドレルの間隙にゴム組成物Aを注入した。次に、175℃で10分間加熱した後、200℃で4時間加熱して、発泡弾性層を形成し、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が30%であり、表面の十点平均粗さRzが4.6μmであった。
[実施例2]
樹脂バルーンF−80DE(松本油脂製薬社製)の添加量を0.2部にした以外は、実施例1と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が20%であり、表面の十点平均粗さRzが4.1μmであった。
[実施例3]
2液の付加型液状フロロシリコーンゴムFSL7641(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)100部、ピッチ系炭素繊維XN−100−05M(日本グラファイトファイバー社製)40部、樹脂バルーンF−80DE(松本油脂製薬社製)0.3部を混合し、ゴム組成物Bを得た。
内面に環状のリブを設けて補強した厚さが0.4mmのアルミニウム製の芯金の表面に、シリコーンゴム用プライマーDY39−067(東レ・ダウコーニング社製)を厚さが0.5μmとなるように塗布した。得られた芯金をマンドレルに固定した後、発泡弾性層の厚さが2mmとなるように、芯金とマンドレルの間隙にゴム組成物Bを注入した後、130℃で5分間の加熱し、冷却した。さらに、ゴム組成物Aを厚さが200μmとなるように塗布した後、200℃で4時間加熱して、発泡弾性層を形成し、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が30%であり、表面の十点平均粗さRzが4.1μmであった。
[実施例4]
ゴム組成物A及びBを作製する際の樹脂バルーンF−80DE(松本油脂製薬社製)の添加量を0.5部にした以外は、実施例3と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が50%であり、表面の十点平均粗さRzが4.2μmであった。
[実施例5]
ゴム組成物A及びBを作製する際の樹脂バルーンF−80DE(松本油脂製薬社製)の添加量を0.7部にした以外は、実施例3と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が70%であり、表面の十点平均粗さRzが3.8μmであった。
[実施例6]
ゴム組成物A及びBを作製する際の樹脂バルーンF−80DE(松本油脂製薬社製)の添加量を0.75部にした以外は、実施例3と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が75%であり、表面の十点平均粗さRzが4.1μmであった。
[実施例7]
ゴム組成物A及びBを作製する際の樹脂バルーンF−80DE(松本油脂製薬社製)の添加量を0.8部にした以外は、実施例3と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が80%であり、表面の十点平均粗さRzが4.2μmであった。
[実施例8]
ゴム組成物A及びBを作製する際の樹脂バルーンF−80DE(松本油脂製薬社製)の添加量を0.2部にした以外は、実施例3と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が20%であり、表面の十点平均粗さRzが4.2μmであった。
[実施例9]
ゴム組成物A及びBを作製する際の樹脂バルーンF−80DE(松本油脂製薬社製)の添加量を0.85部にした以外は、実施例3と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が85%であり、表面の十点平均粗さRzが10.5μmであった。
[実施例10]
PFA被覆炭素繊維の代わりに、表面処理炭素繊維を用いた以外は、実施例1と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が30%であり、表面の十点平均粗さRzが4.6μmであった。
[実施例11]
PFA被覆炭素繊維の代わりに、表面処理炭素繊維を用いた以外は、実施例2と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が20%であり、表面の十点平均粗さRzが4.1μmであった。
[比較例1]
2液の付加型液状フロロシリコーンゴムFSL7641(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)の代わりに、2液の付加型シリコーンゴムDY35−2083(東レ・ダウコーニング社製)を用いた以外は、実施例1と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が30%であり、表面の十点平均粗さRzが4.0μmであった。
[比較例2]
2液の付加型シリコーンゴムDY35−2083(東レ・ダウコーニング社製)100部、ピッチ系炭素繊維XN−100−05M(日本グラファイトファイバー社製)40部及び樹脂バルーンF−80DE(松本油脂製薬社製)0.3部を混合し、ゴム組成物Cを得た。
内面に環状のリブを設けて補強した厚さが0.4mmのアルミニウム製の芯金の表面に、シリコーンゴム用プライマーDY39−067(東レ・ダウコーニング社製)を厚さが0.5μmとなるように塗布した。得られた芯金をマンドレルに固定した後、発泡弾性層の厚さが2mmとなるように、芯金とマンドレルの間隙にゴム組成物Cを注入し、150℃で10分間加熱した。次に、厚さが30μmのPFAチューブを被せた後、200℃で4時間加熱して、発泡弾性層及びPFA層を形成し、定着ローラを得た。なお、PFAチューブとして、内面をエッチング処理した後、プライマー#101(信越化学工業社製)を塗布し、30分間自然乾燥させたものを用いた。このとき、発泡弾性層は、空隙率が30%であり、PFA層は、表面の十点平均粗さRzが2.0μmであった。
[評価方法]
実施例及び比較例の定着ローラを、RICOH imagio MP C4500(リコー社製)を用いて、未定着画像を形成した後、RICOH imagio MF4570の定着ユニット(リコー社製)を用いて、未定着画像を定着し、耐オフセット性及び画像の光沢ムラを評価した。このとき、定着ローラには、1000Wのハロゲンヒータが内蔵されている。また、体積平均粒径が6.0μmのトナーを用いて、A4サイズの再生紙マイリサイクルペーパーGP(リコー社製)10000枚に、解像度が600dpi、画像面積率が100%のブラックのベタ画像を形成した。
[耐オフセット性]
定着枚数が10000枚に達した時点で、定着ローラの表面を目視で観察してトナーオフセットの有無を確認した。また、定着装置に白紙を通紙して、定着ローラの表面から白紙に転写されたトナーの有無を目視により確認した。なお、トナーオフセット及び白紙に転写されたトナーが無い場合を◎、トナーオフセット及び白紙に転写されたトナーのいずれかが微量にある場合を○、トナーオフセット及び白紙に転写されたトナーがある場合を×として、判定した。
[画像の光沢ムラ]
定着枚数が10000枚目のベタ画像の光沢ムラを目視により確認した。なお、光沢ムラが無い場合を◎、光沢ムラが僅かにある場合を○、光沢ムラがある場合を×として、判定した。
[定着ユニットの立ち上がり時間]
定着ユニットの立ち上がり時間は、室温で一晩、電源をOFFにした定着ユニットの電源をONにして、定着ローラの表面が160℃に到達するまでの時間を測定した。
以上の評価結果を表1に示す。
Figure 0005488189
[圧縮永久歪み]
実施例1、2のゴム組成物Aを厚さ2mm、縦横100mmの金型に注入した後、発泡弾性層を形成する場合と同様の条件で加熱した。得られたサンプルを50mm角に切断した後、3枚重ねて、180℃で22時間25%圧縮させた場合の圧縮永久歪みを測定した。評価結果を表2に示す。
Figure 0005488189
なお、表2には、PFA被覆炭素繊維の代わりに、ピッチ系炭素繊維XN−100−05M(日本グラファイトファイバー社製)を用いた以外は、実施例1、2のゴム組成物Aと同様の参考例1、2のゴム組成物の評価結果も併記した。
表1より、フロロシリコーンゴムを含む発泡弾性層が形成されている実施例1〜11の定着ローラは、シリコーンゴムを含む発泡弾性層が形成されている比較例1の定着ローラよりも耐オフセット性に優れることがわかる。また、実施例1〜11の定着ローラは、比較例1、2の定着ローラよりも画像の光沢ムラが少ないことがわかる。なお、比較例1の定着ローラは、トナーオフセットに起因する画像の光沢ムラが発生した。さらに、実施例1〜11及び比較例1、2の定着ローラは、炭素繊維を含む発泡弾性層が形成されているため、定着ユニットの立ち上がり時間が短いことがわかる。
また、表2より、PFAで被覆されている炭素繊維を含む発泡弾性層は、PFAで被覆されていない炭素繊維を含む発泡弾性層よりも圧縮永久歪みが小さいことがわかる。
10、10'、10" 定着ローラ
11 芯金
12 発泡弾性層
12a 炭素繊維
12b フロロシリコーンゴム
12c 気泡
13 弾性層
14 離型層
A 伝熱経路
特開2008−197585号公報 特開2006−18173号公報

Claims (11)

  1. トナーの定着に用いられる定着部材であって、
    基材上に、炭素繊維及びフロロシリコーンゴムを含む発泡弾性層が形成されており、
    前記炭素繊維は、フッ素樹脂を含む層が表面に形成されている、又は、一般式
    Figure 0005488189
    (式中、pは、1以上50以下の整数である。)
    で表される化合物で表面処理されていることを特徴とする定着部材。
  2. 前記フッ素樹脂は、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であることを特徴とする請求項1に記載の定着部材。
  3. 前記基材と前記発泡弾性層の間に、弾性層がさらに形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の定着部材。
  4. 前記基材と前記発泡弾性層の間に形成されている弾性層は、炭素繊維及びフロロシリコーンゴムを含む発泡弾性層であることを特徴とする請求項3に記載の定着部材。
  5. 前記炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の定着部材。
  6. 前記発泡弾性層は、空隙率が15%以上85%以下であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の定着部材。
  7. 前記トナーの定着に用いられる表面の十点平均粗さRzが5μm以下であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の定着部材。
  8. トナーの定着に用いられる定着部材を製造する方法であって、
    基材上に、炭素繊維、フロロシリコーンゴムの前駆体及び発泡体を含む層を形成する工程と、
    該層が形成された基材を加熱する工程を有し、
    前記炭素繊維は、フッ素樹脂を含む層が表面に形成されている、又は、一般式
    Figure 0005488189
    (式中、pは、1以上50以下の整数である。)
    で表される化合物で表面処理されていることを特徴とする定着部材の製造方法。
  9. 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の定着部材を有することを特徴とする定着装置。
  10. 感光体と、
    該感光体を帯電させる帯電装置と、
    該帯電した感光体に露光して静電潜像を形成する露光装置と、
    該感光体に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像装置と、
    該感光体に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
    請求項9に記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
  11. 前記定着部材の前記トナーの定着に用いられる表面の十点平均粗さRzは、前記トナーの体積平均粒径よりも小さいことを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。
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