JP3041530B2 - Fixing roll - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子写真複写機，電子プリンタ−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ロ
−ルに関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fixing roll for thermally fixing an unfixed image on a recording material such as paper in an electrophotographic copying machine, an electronic printer or the like.

［従来の技術と課題］ 従来、電子写真複写機等の未定着画像（トナ−画像）
を定着する手段として、加熱定着方式が採用されてい
る。この方式においては、トナ−との離型性や耐熱性が
要求されることから、加熱定着器を構成する定着ロ−ル
の被覆材としてシリコ−ンゴムやフッ素樹脂等が使用さ
れてきた。[Prior art and problems] Conventionally, unfixed images (toner images) of electrophotographic copying machines and the like
As a means for fixing the toner, a heat fixing method is adopted. In this system, silicone rubber, fluororesin, or the like has been used as a coating material for a fixing roll constituting a heat fixing device because of the required releasability from a toner and heat resistance.

ところで、定着ロ−ルのトナ−との離型性を長期間保
つために定着ロ−ル表面にオフセット防止液としてシリ
コ−ンオイルを塗布しながら使用するのが一般的である
が、シリコ−ンゴムを定着ロ−ルの被覆材として用いた
場合、以下の問題点が生じる。つまり、シリコ−ンゴム
がシリコ−ンオイルによって膨潤するため、シリコ−ン
ゴムの強度は低下し、特に定着ロ−ル内部のヒ−タによ
り高温となる芯金に近い部分のシリコ−ンゴムの破壊や
芯金とシリコ−ンゴムとの接着破壊が短時間で起こり使
用できなくなったり、あるいはシリコ−ンオイルによる
膨潤で定着ロ−ルの外形が徐々に大きくなるため、正常
の紙送りができなくなる等の問題点があった。また、フ
ッ素樹脂を被覆材として用いた場合、フッ素樹脂が高硬
度であるため、熱定着の際トナ−画像を必要以上につぶ
し、画質が落ちるという問題点を有する。By the way, in order to maintain the releasability of the fixing roll from the toner for a long time, the fixing roll is generally used while applying a silicone oil as an anti-offset liquid on the surface of the fixing roll. When is used as a coating material for a fixing roll, the following problems occur. That is, since the silicone rubber is swollen by the silicone oil, the strength of the silicone rubber is reduced. Problems such as adhesion failure between gold and silicone rubber occur in a short time, making it unusable, or swelling with silicone oil gradually increasing the outer shape of the fixing roll, preventing normal paper feeding. was there. Further, when a fluororesin is used as the coating material, the fluororesin has a high hardness, so that the toner image is crushed more than necessary at the time of heat fixing, and the image quality is deteriorated.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、トナ−と
の離型性に優れるとともに、シリコ−ンオイルによる膨
潤に起因するゴム破壊や芯金との接着破壊が起こりにく
く、かつ外径変化も少なく、もって紙送りの良好な定着
ロ−ルを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and is excellent in releasability from a toner, hardly causes rubber destruction or adhesion destruction with a cored bar due to swelling by silicone oil, and has a change in outer diameter. It is an object of the present invention to provide a fixing roll which is small and has good paper feeding.

［課題を解決するための手段］ 本発明は、芯金の表面に設けられ、熱伝導率が1.2×1
0^-3cal/cm・sec・℃以上で、かつ体積固有抵抗率が１×
10¹²Ω・cm以下のフッ素ゴムからなる厚さ75〜1500μｍ
の弾性層と、この弾性層の上に設けられた厚さ30〜150
μｍのシリコーンゴム層（表面層）とを具備し、当該シ
リコーンゴム層が、シリコーンオイル飽和平衡膨潤後の
引張強さで30Kgf/cm²以上の一液縮合反応硬化型シリコ
ーンゴムからなることを特徴とする定着ロールである。[Means for Solving the Problems] The present invention is provided on a surface of a metal core, and has a thermal conductivity of 1.2 × 1
0 ^-3 cal / cm ・ sec ・ ℃ or more and volume resistivity is 1 ×
75 ~ 1500μm thick made of fluoro rubber of 10 ¹² Ωcm or less
Elastic layer, and a thickness of 30 to 150 provided on the elastic layer.
μm silicone rubber layer (surface layer), characterized in that the silicone rubber layer is made of a one-component condensation-curable silicone rubber having a tensile strength of 30 kgf / cm ² or more after saturated equilibrium swelling of silicone oil. Fixing roll.

本発明において、弾性層の材質をフッ素ゴムとしたの
は、フッ素ゴムがロ−ルに必要な耐熱性を有するからで
あり、オフセット防止液としてのシリコ−ンオイルによ
り膨潤が起こらないためゴム破壊や芯金との接着破壊が
起りにくく、外径変化も起こらないためである。In the present invention, the reason why the material of the elastic layer is made of fluororubber is that fluororubber has heat resistance required for the roll, and swelling does not occur due to silicone oil as an anti-offset liquid, so that rubber breakage and This is because adhesion breakage with the core metal does not easily occur, and the outer diameter does not change.

また、フッ素ゴムの厚さを75〜1500μｍとしたのは、
次の理由による。即ち、厚さが75μｍ未満の場合は、弾
性層としての効果がほとんどなく、芯金付近でのゴム破
壊や接着破壊を抑える効果もなくなるからである。ま
た、厚さが1500μｍ以上の場合は、定着ロ−ル表面の温
度に対して芯金部分の温度が高くなり、芯金付近でのゴ
ム破壊や芯金との接着破壊が起こりやすくなるためであ
る。Also, the thickness of the fluoro rubber was set to 75 to 1500 μm,
For the following reasons. That is, when the thickness is less than 75 μm, there is almost no effect as an elastic layer, and there is no effect of suppressing rubber breakage or adhesive breakage near the cored bar. When the thickness is 1500 μm or more, the temperature of the core metal becomes higher than the temperature of the fixing roll surface, so that rubber breakage near the core metal and adhesive breakage with the core metal are likely to occur. is there.

上記フッ素ゴムの熱伝導率が1.2×10^-3cal/cm・sec・
℃以上とするのは、この値未満では、定着ロ−ル表面の
温度に対して芯金部分の温度が高くなり、芯金付近での
ゴム破壊や芯金との接着破壊が起こりやすくなるためで
ある。The thermal conductivity of the above fluoro rubber is 1.2 × 10 ^-3 cal / cm
The reason why the temperature is set to not less than ℃ is that if the temperature is lower than this value, the temperature of the core metal becomes higher than the temperature of the fixing roll surface, so that rubber breakage near the core metal and adhesive breakage with the core metal are likely to occur. It is.

上記フッ素ゴムの体積固有抵抗率を１×10¹²Ω・cm以
下としたのは、定着ロ−ル表面が紙などとの接触により
帯電することにより定着ロ−ル表面に紙粉やトナ−が電
気的に吸着され、これが原因で短時間でトナ−オフセッ
トが起こることを抑制するためである。つまり、定着ロ
−ル表面の帯電を押さえるには表面層として使用するシ
リコ−ンゴムの体積固有抵抗率を下げる事が最も好まし
いが、体積固有抵抗率を下げるためにはシリコ−ンゴム
に加えられるカ−ボン類や金属粉のためにトナ−との離
型性は下がってしまい、トナ−オフセットが短時間で起
こってしまうため、弾性層を構成するフッ素ゴムを１×
10¹²Ω・cm以下とした。The reason why the volume resistivity of the fluororubber is set to 1 × 10 ¹² Ω · cm or less is that the fixing roll surface is charged by contact with paper or the like so that paper powder or toner is formed on the fixing roll surface. This is for preventing the toner from being electrically attracted and causing a toner offset in a short time due to this. In other words, it is most preferable to lower the volume resistivity of the silicone rubber used as the surface layer in order to suppress the electrification on the surface of the fixing roll, but to lower the volume resistivity, the silicone rubber is added to the silicone rubber. -The releasability from the toner is reduced due to the bons and metal powder, and the toner offset occurs in a short time.
10 ¹² Ω · cm or less.

本発明において、シリコ−ンゴム層の厚みを30〜150
μｍとしたのは、次の理由による。つまり、30μｍ以下
では紙などとの磨耗により定着ロ−ル表面が磨耗して短
時間でシリコ−ンゴムがなくなり、定着ロ−ルとしての
離型性が保てなくなるためである。一方、150 μｍを越
えると、オフセット防止液としてのシリコ−ンオイルに
よる膨潤で定着ロ−ルの外径が増大するという影響が大
きくなるため、紙送り等のトラブルを起こし易いためで
ある。In the present invention, the thickness of the silicone rubber layer is from 30 to 150.
The reason for setting μm is as follows. In other words, when the thickness is 30 μm or less, the surface of the fixing roll is worn due to abrasion with paper or the like, and the silicone rubber disappears in a short time, so that the releasability as the fixing roll cannot be maintained. On the other hand, if the thickness exceeds 150 μm, the effect of increasing the outer diameter of the fixing roll due to swelling with silicone oil as an anti-offset liquid is increased, so that troubles such as paper feeding are likely to occur.

本発明において、表面層として使用するシリコ−ンゴ
ム層の材質としてはトナ−との離型性に特に優れた一液
縮合反応硬化型シリコ−ンゴムを用いることが好まし
く、更に紙との磨耗を考えてシリコ−ンオイル飽和平衡
膨潤後の引張り強さが30kgf/cm²以上であることが最も
好ましい。また、表面層として離型性に影響を及ぼさな
い範囲で耐熱添加剤、着色剤、接着向上剤、帯電防止
剤、シリコ−ンオイルなどの成分を加えることは任意で
ある。ここで、上記「シリコ−ンオイル飽和平衡膨潤後
の引張り強さ」とは、シリコ−ンオイルの種類や膨潤す
るときの温度や時間によってシリコ−ンオイルに対する
シリコ−ンゴムの膨潤量は変わってしまうため、もっと
も一般的である約2mmの厚さのシリコ−ンゴム試験片を
用いて常温での粘度が100センチスト−クのジメチルシ
リコ−ンオイル（商品名KF96−100cs、信越化学工業
（株）製）の中に温度150℃で24時間含浸させた後、冷
やしてJISK6301の方法で測定した引張り強さの値であ
る。In the present invention, as the material of the silicone rubber layer used as the surface layer, it is preferable to use a one-component condensation reaction-curable silicone rubber which is particularly excellent in releasability from toner, and furthermore, considering wear with paper. It is most preferred that the tensile strength after saturation swelling of the silicone oil is 30 kgf / cm ² or more. It is optional to add components such as a heat-resistant additive, a colorant, an adhesion improver, an antistatic agent, and silicone oil as long as the surface layer does not affect the releasability. Here, the term "tensile strength after swelling of silicone oil at equilibrium equilibrium" means that the amount of swelling of silicone rubber with respect to silicone oil changes depending on the type of silicone oil and the temperature and time of swelling. Using a silicone rubber test piece with a thickness of about 2 mm, which is the most common, in a dimethyl silicone oil (trade name: KF96-100cs, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) having a viscosity of 100 centistokes at room temperature. Is a value of the tensile strength measured by the method of JIS K6301 after impregnating the sample at 150 ° C. for 24 hours.

［作 用］ 本発明によれば、トナ−との離型性に優れるととも
に、シリコ−ンオイルによる膨潤のためのゴム破壊や芯
金との接着破壊が起こりにくく、かつ外径変化も少な
く、もって紙送りの良好な定着ロ−ルを得ることができ
る。[Operation] According to the present invention, while being excellent in releasability from toner, rubber breakage due to swelling by silicone oil and adhesive breakage with a core metal are less likely to occur, and there is little change in outer diameter. A fixing roll with good paper feed can be obtained.

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図を参照して製造方法
とともに説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 1 together with a manufacturing method.

まず、定着ロ−ルの製造方法について説明する。 First, a method for manufacturing a fixing roll will be described.

まず、外径がφ57.8mmの中空芯金１に接着剤（図示せ
ず）を塗布し、乾燥させた。次に、この芯金１の外周に
熱伝導率が2.0×10^-3cal/cm・sec・℃で体積固有抵抗率
が7.0×10⁶Ω・cmで硬さがJIS A硬度で65度のフッ素ゴ
ムを約φ63mmまで巻き付けた。次に、これを150℃で１
時間プレス加硫を行い、更にこれをオ−ブンで200℃、2
4時間の２次加硫を行ない、室温に冷やしてから研磨を
行い、外径がφ59.8mmの弾性層２を形成した。First, an adhesive (not shown) was applied to the hollow cored bar 1 having an outer diameter of 57.8 mm and dried. Next, a heat conductivity of 2.0 × 10 ⁻³ cal / cm · sec · ° C., a volume resistivity of 7.0 × 10 ⁶ Ω · cm and a hardness of JIS A hardness of 65 degrees is applied to the outer periphery of the cored bar 1. Fluorine rubber was wound to about φ63 mm. Then, at 150 ° C,
Press vulcanization for an hour, and then oven
Secondary vulcanization was performed for 4 hours, cooled to room temperature, and then polished to form an elastic layer 2 having an outer diameter of 59.8 mm.

次に、前記弾性層２の表面に接着剤（図示せず）を塗
布し、乾燥させた後、一液縮合反応硬化型シリコ−ンゴ
ムをスプレ−コ−ティングし、室温で48時間硬化させた
後、これをジメチルシリコ−ンオイル（商品名KF96−10
0cs、信越化学工業（株）製）に150℃で24時間オイル含
浸し、厚み100μｍの表面層３を形成し、外径がφ60mm
の定着ロ−ルを製造した。Next, an adhesive (not shown) was applied to the surface of the elastic layer 2 and dried, and then a one-component condensation-curable silicone rubber was spray-coated and cured at room temperature for 48 hours. Later, this was treated with dimethyl silicone oil (trade name KF96-10).
0cs, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) at 150 ° C. for 24 hours to form a surface layer 3 having a thickness of 100 μm and an outer diameter of φ60 mm.
Was prepared.

このようにして製造される定着ロ−ルは、中空芯金１
の外周に熱伝導率が2.0×10^-3cal/cm・sec・℃、体積固
有抵抗率7.0×10⁶Ω・cm、硬さがJIS A硬度で65度のフ
ッ素ゴムを巻装してなる弾性層２を設け、この弾性層２
の外周に厚み100 μｍの表面層３を設けた構成になって
いるため、トナ−との離型性に優れるとともに、シリコ
−ンオイルによる膨潤のためのゴム破壊や芯金との接着
破壊が起こりにくく、かつ外径変化も少なく、もって紙
送りの良好な定着ロ−ルを得ることができる。The fixing roll manufactured in this manner is a hollow core metal 1
Fluoro rubber with thermal conductivity of 2.0 × 10 ^-3 cal / cm ・ sec ・ ℃, volume resistivity of 7.0 × 10 ⁶ Ω ・ cm and hardness of JIS A hardness 65 ° An elastic layer 2 is provided.
The surface layer 3 having a thickness of 100 μm is provided on the outer periphery of the rubber, so that it is excellent in mold releasability from toner and rubber breakage due to swelling with silicone oil and adhesion breakage with core metal occur. It is difficult to change the outer diameter, and it is possible to obtain a fixing roll with good paper feeding.

事実、この定着ロ−ルに内部ヒ−タ４を組み込み、シ
リコ−ンオイル供給型電子写真複写機（商品名NP7550、
キャノン（株）製）の定着ロ−ルとして使用したとこ
ろ、15万枚コピ−しても問題がなかった。なお、この
際、このときの一液縮合反応硬化型シリコ−ンゴムで2m
mの厚さの試験片を作り、上記ジメチルシリコ−ン中で1
50℃、24時間膨潤させた後のJIS K6301の方法で引張り
強さを測定したところ、その値は43kgf/cm²であった。In fact, an internal heater 4 is incorporated in this fixing roll, and a silicone oil supply type electrophotographic copying machine (trade name NP7550,
When used as a fixing roll of Canon Inc.), there was no problem even when 150,000 copies were made. At this time, 2 m of the one-component condensation reaction-curable silicone rubber was used.
A test piece having a thickness of m
When the tensile strength was measured by the method of JIS K6301 after swelling at 50 ° C. for 24 hours, the value was 43 kgf / cm ² .

［比較例1,2］ フッ素ゴムの熱伝導率を0.5×10^-3cal/cm・sec・℃に
変えた以外は実施例と同じ硬度，厚みで弾性層を設け、
表面層も実施例と同じ方法で作った定着ロ−ルを比較例
１とし、同じように弾性層の体積固有抵抗率だけを４×
10¹³Ω・cmとした定着ロ−ルを比較例２として上記複写
機（NP7550）で使用したところ、比較例１は6.2万枚の
コピ−で弾性層が破壊し、比較例２は2.7万枚でトナ−
オフセットが発生した。[Comparative Examples 1 and 2] An elastic layer was provided with the same hardness and thickness as the example except that the thermal conductivity of the fluororubber was changed to 0.5 × 10 ⁻³ cal / cm · sec · ° C.
The fixing roll prepared by the same method as that of the embodiment is used as the comparative example 1 and the volume resistivity of the elastic layer is set to 4 × similarly.
When a fixing roll having 10 ¹³ Ω · cm was used as a comparative example 2 in the above copying machine (NP7550), the elastic layer was destroyed in 62,000 copies in Comparative Example 1, and 27,000 in Comparative Example 2 Toner with pieces
An offset has occurred.

［比較例3,4］ 実施例の表面層の厚みを100μｍから30μｍに変えた
定着ロ−ルを比較例３とした。また、実施例と同じ弾性
層を用い、表面層としてシリコ−ンオイル飽和平行膨潤
後の引張り強さが13Kgf/cm²の一液縮合反応硬化型シリ
コ−ンゴムを使用した定着ロ−ルを比較例４とした。夫
々の定着ロ−ルを上記複写機（NP7550）で使用したとこ
ろ、比較例３は8.2万枚コピ−したところで定着ロ−ル
表面の一液縮合反応硬化型シリコ−ンゴムが磨耗により
一部無くなってしまい、トナ−オフセットが発生した。
一方、比較例４は、表面層の引張り強さが小さいために
もろく、磨耗により表面に凹凸が発生し、1.2万枚コピ
−したところ画像が低下して使用できなくなった。[Comparative Examples 3 and 4] Comparative Example 3 was a fixing roll in which the thickness of the surface layer was changed from 100 µm to 30 µm. Further, a fixing roller using the same elastic layer as in the example and a one-component condensation-curable silicone rubber having a tensile strength of 13 kgf / cm ² after saturated parallel swelling of silicone oil as a surface layer was used as a comparative example. And 4. When each of the fixing rolls was used in the above copying machine (NP7550), in Comparative Example 3 the 1-condensation condensation-curable silicone rubber on the fixing roll surface partially disappeared due to abrasion when 82,000 sheets were copied. As a result, a toner offset occurred.
On the other hand, Comparative Example 4 was fragile because the tensile strength of the surface layer was small, and irregularities were generated on the surface due to abrasion.

［発明の効果］ 以上詳述した如く本発明によれば、トナ−との離型性
に優れるとともに、シリコ−ンオイルによる膨潤のため
のゴム破壊や芯金との接着破壊が起こりにくく、かつ外
径変化も少なく、もって紙送りの良好な定着ロ−ルを提
供できる。[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the present invention, while being excellent in releasability from toner, rubber breakage due to swelling by silicone oil and adhesion breakage with a core metal are unlikely to occur. It is possible to provide a fixing roll with a small diameter change and good paper feeding.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図は本発明の一実施例に係る定着ロ−ルの断面図で
ある。 １……中空芯金、２……弾性層、３……表面層、４……
内部ヒ−タ。FIG. 1 is a sectional view of a fixing roll according to an embodiment of the present invention. 1 ... hollow core metal 2 ... elastic layer 3 ... surface layer 4 ...
Internal heater.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−312574（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−205188（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−83878（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−71287（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−51331（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−48928（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−33277（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20 F16C 13/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-1-312574 (JP, A) JP-A-1-205188 (JP, A) JP-A-58-83878 (JP, A) JP-A-2- 71287 (JP, A) JP-A-50-51331 (JP, A) JP-A-50-48928 (JP, A) JP-A-58-33277 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. ⁷ , DB name) G03G 13/20 G03G 15/20 F16C 13/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】芯金の表面に設けられ、熱伝導率が1.2×1
0^-3cal/cm・sec・℃以上で、かつ体積固有抵抗率が１×
10¹²Ω・cm以下のフッ素ゴムからなる厚さ75〜1500μｍ
の弾性層と、この弾性層の上に設けられた厚さ30〜150
μｍのシリコーンゴム層とを具備し、当該シリコーンゴ
ム層が、シリコーンオイル飽和平衡膨潤後の引張強さで
30Kgf/cm²以上の一液縮合反応硬化型シリコーンゴムか
らなることを特徴とする定着ロール。(1) a thermal conductivity of 1.2 × 1 provided on a surface of a cored bar;
0 ^-3 cal / cm ・ sec ・ ℃ or more and volume resistivity is 1 ×
75 ~ 1500μm thick made of fluoro rubber of 10 ¹² Ωcm or less
Elastic layer, and a thickness of 30 to 150 provided on the elastic layer.
μm silicone rubber layer, and the silicone rubber layer has a tensile strength after saturated equilibrium swelling of silicone oil.
A fixing roll comprising a one-component condensation-curable silicone rubber of 30 kgf / cm ² or more.