JP4708874B2

JP4708874B2 - Fixing unit pressure roller

Info

Publication number: JP4708874B2
Application number: JP2005176742A
Authority: JP
Inventors: 道善黒澤; 浩蓬田
Original assignee: Kinyosha Co Ltd
Current assignee: Kinyosha Co Ltd
Priority date: 2005-06-16
Filing date: 2005-06-16
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2025-06-16
Also published as: JP2006350026A

Description

この発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置で用いられる加熱定着装置の定着器用ローラに関する。 The present invention relates to a roller for a fixing device of a heat fixing device used in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile using an electrophotographic system.

複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置で用いられる加熱定着装置の定着器用ローラは、最近、省エネルギ化を図るために、内部にヒータを有する薄肉の中空芯金のロールを用い、その肉厚を薄くすることで機器の立ち上がり時間を短くする方式が採用されている。 In order to save energy, a roller for a fixing unit of a heat fixing device used in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile has recently been used a thin hollow core metal roll having a heater inside. A system is adopted in which the rise time of the equipment is shortened by reducing the thickness.

また、ポリイミド樹脂のような耐熱性樹脂や金属で出来た薄肉のベルトの表面に、フッ素樹脂などの離型層を設けた定着ベルトを介して内側ヒータで加熱し、紙などの上にトナー画像を加熱定着する方式も行われている。この方式では熱容量の小さい薄肉の定着ベルトを用いるために、機械の立ち上がり時間をさらに短縮できる利点がある。 In addition, the surface of a thin belt made of a heat-resistant resin such as polyimide resin or metal is heated by an inner heater through a fixing belt provided with a release layer such as a fluororesin, and a toner image is formed on paper. There is also a method of fixing by heating. This method has an advantage that the rise time of the machine can be further shortened because a thin fixing belt having a small heat capacity is used.

しかし、機器の早い立上げには、さらに加熱定着に際して、定着器の加圧ローラが、定着ローラや定着ベルトからの熱を奪うのを出来るだけ少なくするようにすることが好ましく、このために加圧ローラの下層に熱伝導率の低いシリコーンスポンジ層を形成し、その外表面に薄いフッ素樹脂層を設けた低熱伝導性の加圧ローラを使用することが行われている。 However, for quick start-up of the device, it is preferable to reduce the pressure roller of the fixing device from taking heat from the fixing roller and the fixing belt as much as possible during heat fixing. A low thermal conductivity pressure roller is used in which a silicone sponge layer having a low thermal conductivity is formed under the pressure roller and a thin fluororesin layer is provided on the outer surface thereof.

こうした加圧ローラ下層のシリコーンスポンジとしては、セル径の安定性や熱伝導率の安定性から、液状ゴムに予め熱膨張させた樹脂マイクロバルーンを混合してスポンジ層を形成させる方法が広く行われている。この方法は、樹脂マイクロバルーンが予め熱膨張させてあるためセルが安定しており、マイクロバルーンの配合率によって弾性層の空隙率をコントロールすることが出来るため、安定した熱伝導率が得られる利点がある。 As a silicone sponge under such a pressure roller, a method of forming a sponge layer by mixing liquid micro-resin pre-expanded resin microballoons is widely used from the viewpoint of stability of cell diameter and thermal conductivity. ing. This method has the advantage that the cell is stable because the resin microballoon has been thermally expanded in advance, and the porosity of the elastic layer can be controlled by the mixing ratio of the microballoon, so that stable thermal conductivity can be obtained. There is.

しかし、芯金外周面に樹脂マイクロバルーンを含有するシリコーンゴム弾性層だけを設けた単層構造のローラを定着器用のローラとして使用すると、マイクロバルーンの物性が非常に低いために、定着器用ローラとしての強度が不十分で、定着ベルトとの摩擦力や紙との摩擦力に耐えきれず、定着器用ローラの表面はすぐに破壊してしまうものである。そのためにローラ外周面にフッ素樹脂層を形成したり、フッ素樹脂のチューブを被せて耐久性をもたせることが行われているものである。 However, if a roller with a single layer structure in which only a silicone rubber elastic layer containing a resin microballoon is provided on the outer peripheral surface of the core metal is used as a roller for a fixing device, the physical properties of the microballoon are very low. The strength of the roller is insufficient, cannot withstand the frictional force with the fixing belt and the frictional force with the paper, and the surface of the roller for the fixing device is destroyed immediately. For that purpose, a fluororesin layer is formed on the outer peripheral surface of the roller, or a fluororesin tube is put on to provide durability.

樹脂マイクロバルーンを含有する弾性層を下層に用い、その表面にフッ素樹脂層を設けた定着用ローラの先行技術としては、熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物１００重量部に平均粒子径が２００μｍ以下の中空フィラーを０．１〜２００重量部配合したもので、外周面にフッ素樹脂層を設けたもの（例えば特許文献１参照。）、有機マイクロバルーンを含有するゴム層と耐熱性ゴム層との間に、フッ素樹脂を含有する耐熱性ゴム層が形成されているもの（例えば特許文献２参照。）、基材上に少なくとも一層のゴム層が形成され、最外層にフッ素樹脂またはポリイミド樹脂の耐熱性樹脂層が形成されたゴム被覆ローラにおいて、ゴム層が有機マイクロバルーンと、補足剤を含有するゴム層とからなるもの（例えば特許文献３参照。）、加圧ローラが樹脂マイクロバルーンにより形成された空隙部を分散含有する弾性層を有し、最外層としてフッ素樹脂およびフッ素ゴム離型層を有するもの（例えば特許文献４参照。）、支持体上に少なくとも弾性層を有し、該弾性層が少なくとも既膨張の樹脂マイクロバルーンが配合されたシリコーンゴムを硬化して形成されたローラで、外周にフッ素樹脂チューブを被覆したローラあるいはフッ素樹脂をコートしたローラ（例えば特許文献５参照。）が知られている。
特許第３４９４０３９号（特許請求の範囲、請求項１，５）特開２０００−２３０５４１（特許請求の範囲、請求項１，４）特開２００１−２９５８３０（特許請求の範囲、請求項５，６）特開２００２−１４８９８８（特許請求の範囲、請求項１，請求項１３）特開２００２−７０８３８（特許請求の範囲、請求項１、段落０００４） As a prior art of a fixing roller using an elastic layer containing a resin microballoon as a lower layer and provided with a fluororesin layer on its surface, an average particle diameter of 200 μm or less is added to 100 parts by weight of a thermosetting organopolysiloxane composition. A hollow filler is blended in an amount of 0.1 to 200 parts by weight, and a fluororesin layer is provided on the outer peripheral surface (see, for example, Patent Document 1), between a rubber layer containing an organic microballoon and a heat-resistant rubber layer In which a heat-resistant rubber layer containing a fluororesin is formed (see, for example, Patent Document 2), at least one rubber layer is formed on a base material, and the heat resistance of the fluororesin or polyimide resin is the outermost layer. In the rubber-covered roller on which the resin layer is formed, the rubber layer is composed of an organic microballoon and a rubber layer containing a supplement (see, for example, Patent Document 3). The pressure roller has an elastic layer containing dispersed voids formed by resin microballoons, and has a fluororesin and fluororubber release layer as the outermost layer (see, for example, Patent Document 4), at least on the support. A roller having an elastic layer, the elastic layer being formed by curing silicone rubber in which at least an already expanded resin microballoon is blended, and a roller having a fluororesin tube coated on the outer periphery or a roller coated with a fluororesin ( For example, see Patent Document 5).
Patent No. 3494039 (Claims, Claims 1 and 5) JP2000-230541 (Claims, Claims 1 and 4) JP 2001-295830 (Claims, Claims 5 and 6) JP 2002-148988 (Claims, Claims 1, 13) JP 2002-70838 (Claims, Claim 1, Paragraph 0004)

しかしながら、上記の先行技術のように、ローラ軸の外周面にシリコンゴム層を設け、その外周にフッ素樹脂層を形成したもの或いはフッ素樹脂のチューブを被せたもの、さらにはフッ素樹脂をコーティングしたものは、フッ素樹脂層と下層のシリコーンゴム弾性層とを強固に接着させることが非常に困難であるといった問題がある。 However, as in the prior art described above, a silicon rubber layer is provided on the outer peripheral surface of the roller shaft, and a fluororesin layer is formed on the outer periphery, or a fluororesin tube is covered, and further, a fluororesin is coated. Has a problem that it is very difficult to firmly bond the fluororesin layer and the underlying silicone rubber elastic layer.

そのために、フッ素樹脂で予め薄肉のチューブを成型し、その内面を強アルカリ性の薬液処理やエキシマレーザー処理などで接着可能な層に形成し、フッ素樹脂チューブ内面やゴム弾性層の表面の一方或いは双方に接着剤を塗布してフッ素樹脂チューブをゴム弾性層に接着する方法が採用されている。しかしながら、この方法は接着の工程が多いために品質の安定性に欠ける問題があった。さらに、この方法はチューブ内面の薬液処理やエキシマレーザー処理によって処理層自体の耐熱性がフッ素樹脂より劣って、定着器用ローラとして長期間高温で使用すると処理層で接着破壊を起こしてしまう問題があった。 For this purpose, a thin tube is molded in advance with a fluororesin, and the inner surface is formed into a layer that can be bonded by a strong alkaline chemical treatment or excimer laser treatment, and one or both of the inner surface of the fluororesin tube and the surface of the rubber elastic layer. A method is adopted in which an adhesive is applied to adhere the fluororesin tube to the rubber elastic layer. However, this method has a problem of lack of quality stability due to many bonding steps. Further, this method has a problem that the heat treatment of the treatment layer itself is inferior to that of fluororesin due to chemical treatment or excimer laser treatment on the inner surface of the tube, and if the roller is used for a fixing device at a high temperature for a long period of time, the treatment layer may be damaged. It was.

また、樹脂マイクロバルーンを含有する弾性体を作成した後に、その表面にフッ素樹脂やフッ素樹脂をブレンドしたフッ素ゴムをディピング方式やスプレー方式でコーティングする方法では、表面層を形成した後高温で加熱して表面層を加硫硬化或いは溶融して定着器用ローラとするが、この方法では接着力を強くするために接着層を複数層設けるなどしても強力な接着力は得られず、高温、高圧下での長期使用に十分耐えることは出来なかった。 In addition, after creating an elastic body containing resin microballoons, the surface is coated with fluororesin or fluororubber blended with fluororesin using the dipping method or spray method. In this method, the surface layer is vulcanized or cured to form a roller for a fixing device. However, in order to increase the adhesive force, this method does not provide a strong adhesive force even if a plurality of adhesive layers are provided. It could not withstand long-term use underneath.

さらに、フッ素樹脂やフッ素ゴムをブレンドしたものは離型性には優れているが、このものは摩擦係数が非常に低い特徴がある。従って、これを定着ベルトに用いた定着器用の加圧ローラとして用いた場合、定着条件によって加圧ローラと紙との間でスリップが発生して搬送速度が変化してしまうといった問題があった。このスリップは、紙の種類や環境によっても変化し、高温高湿の環境では紙中の水分量が増えるために定着時の熱によって水が気化してスリップがさらに発生しやすいといった厄介なものであった。 Further, blends of fluororesin and fluororubber are excellent in releasability, but this has a characteristic that the friction coefficient is very low. Therefore, when this is used as a pressure roller for a fixing device used for a fixing belt, there is a problem that slippage occurs between the pressure roller and the paper depending on the fixing conditions, and the conveyance speed changes. This slip changes depending on the type of paper and the environment, and in a high temperature and high humidity environment, the amount of water in the paper increases, so the water vaporizes due to heat during fixing and slipping is more likely to occur. there were.

こうした問題の改善策として、ローラ表面粗さを粗くして気化した水分による影響を少なくしてスリップを押える試みもなされているが、表面粗さを一定に粗くすることの困難性に加えて、ローラ使用中の磨耗によって表面粗さが変化してしまうこともあり有効な改善策とはなっていない。 As an improvement measure for these problems, attempts have been made to suppress slip by reducing the influence of water vaporized by roughening the roller surface roughness, but in addition to the difficulty of making the surface roughness constant, Since the surface roughness may change due to wear during use of the roller, it is not an effective improvement measure.

最近、トナー成分の改良により、従来よりも離型性に優れたトナーの開発が進んで、高離型性のフッ素樹脂や、フッ素樹脂を含んだフッ素ゴム材料を表面の離型層として使用しないでも、長期にわたり定着器用ローラ表面にトナーの付着が起こらない定着器の開発が進んでいる。この目的は、離型層と接着不良トラブルの解消や紙とのスリップ問題の解決とともに、フッ素樹脂やフッ素樹脂を含んだフッ素ゴム材料の価格が非常に高価であるので、フッ素樹脂を使用しないで定着器の価格低減を図ることを大きな目的としているものである。しかし、トナー成分の改良により補強層の問題が全て解決されていないのが実状である。 Recently, the development of toners with better releasability than before due to improvements in toner components has led to the use of highly releasable fluororesins and fluororubber materials containing fluororesins as the surface release layer. However, development of a fixing device in which toner does not adhere to the surface of the fixing device roller has been progressing for a long time. The purpose of this is to solve the problem of adhesion failure between the release layer and the paper, to solve the slip problem with paper, and because the price of fluororesin and fluororubber material containing fluororesin is very expensive, do not use fluororesin. The main purpose is to reduce the price of the fixing device. However, in reality, the problem of the reinforcing layer has not been solved by the improvement of the toner component.

この発明は、上記事情を鑑みて下地のゴム弾性体との接着性の問題の発生がなく、しかも定着器用ローラとしての耐スリップ性にも優れ、さらに硬度変化や外形変化も少なく、しかも短い工程で製作することができるような高耐久性の定着器用ローラを得ようとするものである。 In view of the above circumstances, the present invention is free from the problem of adhesiveness to the underlying rubber elastic body, is excellent in slip resistance as a roller for a fixing device, has less hardness change and external shape change, and is a short process It is an object of the present invention to obtain a highly durable roller for a fixing device that can be manufactured by the above method.

この発明は、芯金外周面に液状炭化水素を内包する熱可塑性樹脂粒子を予め熱膨張させた樹脂マイクロバルーンおよび多価アルコールを液状付加反応型シリコーンゴムに配合してなる組成物を硬化させて形成させたシリコーンゴム弾性層を設け、その表面に２〜５０μｍのシリコーンゴムからなる補強層を設けたことを特徴とする定着器の加圧ローラ（請求項１）、前記補強層が、接着成分を含んだ付加反応型シリコーンスポンジ組成物又は接着成分を含んだ縮合反応型シリコーンゴム組成物を硬化させたものである請求項１記載の定着器の加圧ローラ（請求項２）、前記補強層のシリコーンゴムが、デュロメータ、タイプＡ硬度１５〜５０°で比重が１．４以下のシリコーンゴムである請求項１または請求項２に記載の定着器の加圧ローラ（請求項３）である。 The present invention cures a composition comprising a resin microballoon in which thermoplastic resin particles encapsulating liquid hydrocarbons encapsulated in a core metal outer peripheral surface and a polyhydric alcohol are blended in a liquid addition reaction type silicone rubber. A pressure roller of a fixing device (Claim 1), wherein a formed silicone rubber elastic layer is provided and a reinforcing layer made of 2 to 50 μm silicone rubber is provided on the surface thereof. 2. The pressure roller of the fixing device (Claim 2), the reinforcing layer, wherein the addition reaction-type silicone sponge composition containing the resin or the condensation reaction type silicone rubber composition containing the adhesive component is cured. The pressure roller of the fixing device according to claim 1, wherein the silicone rubber is a durometer, a type A hardness of 15 to 50 ° and a specific gravity of 1.4 or less. Claim 3).

この発明によれば、複写機などの定着器用ローラの芯金周面に設けたシリコーンスポンジ弾性体の表層に、フッ素樹脂またはフッ素樹脂フイルムを用いないでシリコーンゴム層を設けたので、これまでのように下層のシリコーンスポンジゴム弾性体と表層のフッ素樹脂またはフッ素樹脂フイルムとの接着不良の問題は解消することができるようになった。また、下層のシリコンコーンスポンジ層を連続気泡としたので、使用時の加熱によってローラが膨張するのを防ぐことができ、このためにローラの膨張に伴う紙の搬送スピードの変化といったったようなトラブルを未然に防ぐことができるようになったものである。さらに、長期の使用によってもローラの硬度変化が少なく安定したトナーの定着を行うことが可能である。 According to the present invention, since the silicone rubber layer is provided on the surface layer of the silicone sponge elastic body provided on the core metal peripheral surface of the roller for the fixing device such as a copying machine without using the fluororesin or the fluororesin film, Thus, the problem of poor adhesion between the lower layer silicone sponge rubber elastic body and the surface layer fluororesin or fluororesin film can be solved. In addition, since the lower silicon corn sponge layer is made of open cells, it is possible to prevent the roller from expanding due to heating during use. For this reason, such as a change in paper transport speed due to the expansion of the roller. Trouble can be prevented beforehand. Further, the toner can be stably fixed with little change in the hardness of the roller even after long-term use.

図１は、複写器などの定着器１の構成を概略で示したものである。定着器１は、定着ベルト２とこれに摺接する加圧ローラ３とからなる。定着ベルト２は、金属の薄板又はポリイミド樹脂など耐熱性樹脂フイルムで円筒形にしたものである。トナー４が文字，図形などの形で付着された紙５が、定着ベルト２と加圧ローラ３の間に供給され、加圧ローラ３が回転することによって矢印６方向に移動し、その間に定着ベルト２の加熱ヒータ７がこれを加熱して、紙５の上にトナー４が溶着されるものである。 FIG. 1 schematically shows the configuration of a fixing device 1 such as a copying machine. The fixing device 1 includes a fixing belt 2 and a pressure roller 3 that is in sliding contact with the fixing belt 2. The fixing belt 2 is a cylindrical sheet made of a heat-resistant resin film such as a metal thin plate or polyimide resin. The paper 5 on which the toner 4 is adhered in the form of characters, figures, etc. is supplied between the fixing belt 2 and the pressure roller 3, and is moved in the direction of the arrow 6 by the rotation of the pressure roller 3, and fixed in the meantime. The heater 7 of the belt 2 heats it, and the toner 4 is welded onto the paper 5.

加圧ローラ３は、芯金１０の周囲にシリコーンスポンジ弾性層１１を一層或いは複数層形成する。このシリコーンスポンジ弾性層１１は、液状炭化水素を内包する熱可塑性樹脂粒子を予め熱膨張させた樹脂マイクロバルーンおよび多価アルコールを液状付加反応型シリコーンゴムに配合してなる組成物を硬化させて形成したものとする。このシリコーンゴム弾性層１１の表面には、厚さの薄いシリコーンゴムで被覆した補強層が形成されている。 The pressure roller 3 forms one or more silicone sponge elastic layers 11 around the core metal 10. This silicone sponge elastic layer 11 is formed by curing a composition comprising a resin microballoon in which thermoplastic resin particles encapsulating liquid hydrocarbons are thermally expanded in advance and a polyhydric alcohol in liquid addition reaction type silicone rubber. Shall be. On the surface of the silicone rubber elastic layer 11, a reinforcing layer covered with a thin silicone rubber is formed.

ここでシリコーンスポンジ弾性層１１が、液状炭化水素を内包する熱可塑性樹脂粒子を予め熱膨張させた樹脂マイクロバルーンおよび多価アルコールを液状付加反応型シリコーンゴムに配合した組成物を硬化したスポンジ弾性層としたのは、これによって弾性体を連泡タイプのシリコーンスポンジとするためである。連泡タイプのシリコーンスポンジ弾性層は、定着器用ローラとして使用したときに加熱による熱膨張を抑えることができるので、ローラの熱膨張による紙の搬送スピードの変化を抑制することができる。また、長期の使用でもローラの硬度変化を少なくすることが可能である。 Here, the silicone sponge elastic layer 11 is a sponge elastic layer obtained by curing a composition comprising a resin microballoon in which thermoplastic resin particles encapsulating liquid hydrocarbons are thermally expanded in advance and a polyhydric alcohol in liquid addition reaction type silicone rubber. The reason for this is to make the elastic body into an open-cell type silicone sponge. Since the continuous foam type silicone sponge elastic layer can suppress thermal expansion due to heating when used as a roller for a fixing device, it is possible to suppress a change in paper conveyance speed due to thermal expansion of the roller. Moreover, it is possible to reduce the change in the hardness of the roller even during long-term use.

シリコーンゴム弾性層の上には２〜５０μｍの非常に薄肉のシリコーンゴムの補強層を設ける。この補強層は、低粘度の液状シリコーンゴムを用いたり、或いは粘度の高い原料では溶剤により希釈して粘度を調整し、ディピング方式、スプレーコート方式などで弾性層表面に薄肉の被膜を形成し、加硫硬化して形成する。 On the silicone rubber elastic layer, a very thin silicone rubber reinforcing layer of 2 to 50 μm is provided. This reinforcing layer uses a low-viscosity liquid silicone rubber, or adjusts the viscosity by diluting with a solvent in a high-viscosity raw material, and forms a thin film on the elastic layer surface by the dipping method, spray coating method, It is formed by vulcanization and curing.

補強層は、シリコーンゴム弾性層表面に接着するために、接着面に接着層を設ける必要があるが、接着の安定化を図るために予め接着成分を含んだ付加反応型シリコーンゴム組成物または、接着成分を含んだ縮合反応型シリコーンゴム組成物を使用すると、接着層を設けることなしで安定して強力な接着が得られる。 In order to adhere the reinforcing layer to the surface of the silicone rubber elastic layer, it is necessary to provide an adhesive layer on the adhesive surface, but in order to stabilize the adhesion, an addition reaction type silicone rubber composition containing an adhesive component in advance or When a condensation reaction type silicone rubber composition containing an adhesive component is used, stable and strong adhesion can be obtained without providing an adhesive layer.

上記の接着成分を含んだ付加反応型シリコーンゴム組成物とは、加熱硬化型シリコーン接着剤、シリコーンシール材、ポッテング材と一般に呼ばれるものでＧＥ東芝シリコーン（株）製のＴＳＥ３２２シリーズ、ＴＳＥ３２５シリーズや、信越化学工業（株）製のＸ−３２−１９３４シリーズなどの付加反応型シリーズゴムに接着成分を含み、加熱硬化することで自己接着するタイプのシリコーンゴムである。また、接着成分を含んだ縮合反応型シリコーンゴム組成物とは、室温硬化型シリコーン接着剤、シーリング剤と呼ばれているもので、ＧＥ東芝シリコーン（株）製のＴＳＥ３８２シリーズ、ＴＳＥ３７０シリーズ、信越化学工業（株）製のＫＥ４５シリーズ、ＫＥ４２シリーズ、東レ・ダウコーニング（株）製のＳＨ７８０シリーズ、ＳＥ９１７５シリーズで代表されるものであり、縮合反応により室温で硬化、接着するタイプのシリコーンゴムである。 The addition reaction type silicone rubber composition containing the above-mentioned adhesive component is generally called a thermosetting silicone adhesive, a silicone sealing material, or a potting material. TSE322 series, TSE325 series manufactured by GE Toshiba Silicone, It is a type of silicone rubber that self-adheres by adding an adhesive component to an addition reaction type series rubber such as X-32-1934 series manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. and heat curing. Further, the condensation reaction type silicone rubber composition containing an adhesive component is called a room temperature curable type silicone adhesive or a sealing agent. TSE382 series, TSE370 series, Shin-Etsu Chemical, manufactured by GE Toshiba Silicone Co., Ltd. It is represented by the KE45 series and KE42 series manufactured by Kogyo Co., Ltd., the SH780 series and SE9175 series manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd., and is a type of silicone rubber that cures and adheres at room temperature by a condensation reaction.

この補強層は、厚さ２〜５０μｍの薄肉とする。この厚さで定着器用の補強層として強度的に十分な効果がある。補強層の厚さが２μｍ未満であると、表面全体に均一なシリコーンゴム層を形成することが難しく、またシリコーンゴム中の架橋成分などが弾性体層に吸収されて部分的に硬化不良を起こして安定した補強層が形成されない。この補強層の厚さが５０μｍを超えると、定着器用ローラとしての表面硬度が上がってしまい、低硬度のバルーンスポンジ層を使用した効果を阻害するとともに、ローラ表面の熱伝導率が大きく変化して定着器の立上がり時間や定着像に影響を与えてしまう恐れがある。 The reinforcing layer is thin with a thickness of 2 to 50 μm. This thickness has a sufficient effect as a reinforcing layer for the fixing device. If the thickness of the reinforcing layer is less than 2 μm, it is difficult to form a uniform silicone rubber layer on the entire surface, and the crosslinking component in the silicone rubber is absorbed by the elastic body layer, causing partial curing failure. And a stable reinforcing layer is not formed. If the thickness of the reinforcing layer exceeds 50 μm, the surface hardness of the roller for the fixing device increases, which hinders the effect of using the low-hardness balloon sponge layer and greatly changes the thermal conductivity of the roller surface. The rise time of the fixing device and the fixed image may be affected.

さらに、この発明の定着器用ローラの補強層としてのシリコーンゴムは、定着器用ローラの低硬度を妨げないように、低硬度のシリコーンゴムを用いることが好ましい。しかし、JIS-A 硬度１５°以下のシリコーンゴムを使用すると表面に粘着性が生じ、定着時に紙がローラに巻きつく問題が発生するので使用できない。JIS-A 硬度で１５〜５０°のゴムを使用することが好ましい。 Further, the silicone rubber as the reinforcing layer of the fixing device roller of the present invention is preferably a low hardness silicone rubber so as not to hinder the low hardness of the fixing device roller. However, if silicone rubber with a JIS-A hardness of 15 ° or less is used, the surface will become sticky and the paper will wrap around the roller during fixing, so it cannot be used. It is preferable to use rubber having a JIS-A hardness of 15 to 50 °.

補強層として使用するシリコーンゴムに各種充填剤を配合し、さらに強度アップすることや、導電性付与などを行うことができるが、充填剤を多量に配合するとシリコーンゴムとして離型性が低下してくるために表面にトナーの付着が起こりやすくなってしまう。また、シリコーンゴムの比重が１．４０以上となるような充填剤を多量に配合したものでは、トナー付着が発生しやすく実用に耐えない定着器用ローラとなってしまう恐れがある。 Various fillers can be added to the silicone rubber used as the reinforcing layer to further increase the strength and impart electrical conductivity. However, if a large amount of the filler is added, the releasability as silicone rubber is reduced. For this reason, the toner tends to adhere to the surface. In addition, when a large amount of a filler having a specific gravity of silicone rubber of 1.40 or more is blended, toner adhesion is likely to occur and the roller for the fixing device may not be practically used.

樹脂マイクロバルーンを含有するシリコーンゴム弾性層やシリコーンゴム補強層にカーボンブラックや金属粉などの導電性付与剤を配合することにより体積抵抗率を下げ、定着器用ローラの帯電を抑えて画質の向上や通紙性を改良することも可能であるが、樹脂マイクロバルーンを含有するシリコーンゴム弾性層は強度の問題があって多量の導電性付与剤の配合は物性低下につながるおそれがあり、これらはシリコーンゴム補強層に加えるのが好ましい。 By adding a conductivity-imparting agent such as carbon black or metal powder to the silicone rubber elastic layer or silicone rubber reinforcing layer containing resin microballoons, the volume resistivity can be lowered, and charging of the fixing roller can be suppressed to improve image quality. Although it is possible to improve the paper passing property, the silicone rubber elastic layer containing the resin microballoon has a problem of strength, and the blending of a large amount of conductivity imparting agent may lead to a decrease in physical properties. It is preferable to add to the rubber reinforcing layer.

（実施例１）
図２に示すように、外径１１mmの外周に接着剤を塗布した芯金３２を、内径１８．３mmの金型３３内に装着し、芯金３２と金型３３との隙間に液状付加反応型シリコーンゴム１００重量部に予め熱膨張させた樹脂マイクロバルー（ケマ・ノーベル社商品名，エクスパンセル０９２ＤＥ‐１２０）２．０重量部とトリエチレングリコール８．０部を配合した液状付加反応型シリコーンゴム組成物を金型下方から注入し、金型を１３０℃で４０分加熱し、低分子量シロキサン分、トエチレングリコール、樹脂マイクロバルーンの分解物などを取り除き、連泡シリコーンスポンジ弾性層３４が外周に形成された外径１８mmのローラを得た。 Example 1
As shown in FIG. 2, a metal core 32 having an outer diameter of 11 mm and an adhesive applied is mounted in a metal mold 33 having an inner diameter of 18.3 mm, and a liquid addition reaction is performed in the gap between the metal core 32 and the metal mold 33. Liquid addition reaction type in which 2.0 parts by weight of resin microball (Kema Nobel, trade name: EXPANSEL 092DE-120) previously heat-expanded and 100 parts by weight of silicone rubber are mixed with 8.0 parts of triethylene glycol A silicone rubber composition is injected from below the mold, and the mold is heated at 130 ° C. for 40 minutes to remove low molecular weight siloxane content, triethylene glycol, decomposition products of resin microballoons, and the like. A roller having an outer diameter of 18 mm formed on the outer periphery was obtained.

これを金型から外し、このシリコーンスポンジ弾性層３４の上に、接着成分を含んだ付加反応型シリコーンゴム組成物Ｘ−３２−１９３４（信越化学工業（株）商品名）をトルエンで希釈した溶液をスプレーコーティング方式でコーティングし、これを２時間室温で放置してトルエンをとばした後、オーブン中で１００℃４時間加熱しシリコーンゴムを硬化させ、厚み５μｍのシリコーンゴム補強層を形成した。補強層の硬さ（デュロメータタイプＡ）は、３５°で、比重１．２５であった。この定着器用ローラは、ローラ表面硬度３６°（Asker C硬度計）であった。この定着器用ローラをキャノン（株）製プリンターLBP 3000の定着器用ローラとして使用して通紙試験を行った。その結果、通紙２万枚で何ら問題は生じなかった。 A solution obtained by removing this from the mold and diluting an addition reaction type silicone rubber composition X-32-1934 (trade name of Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) containing an adhesive component with toluene on the silicone sponge elastic layer 34. Was coated by spray coating, and this was left at room temperature for 2 hours to remove toluene, and then heated in an oven at 100 ° C. for 4 hours to cure the silicone rubber, thereby forming a silicone rubber reinforcing layer having a thickness of 5 μm. The reinforcing layer had a hardness (durometer type A) of 35 ° and a specific gravity of 1.25. The fixing device roller had a roller surface hardness of 36 ° (Asker C hardness meter). This fixing device roller was used as a fixing device roller for a printer LBP 3000 manufactured by Canon Inc., and a paper passing test was conducted. As a result, there was no problem with 20,000 sheets.

（実施例２，３）
実施例２は、実施例１と同様にして定着用ローラを作成し、その場合のシリコーンゴム補強層の厚さを５μｍとし、その他は実施例１と同様とした。実施例３は、実施例１と同様にして定着用ローラを作成し、その場合のシリコーンゴム補強層の厚さを５０μｍとし、その他は実施例１と同様とした。これについて実施例１と同様の通紙試験を行ったところ、通紙２万枚まで定着画像のムラや紙の巻きつきは発生せず加圧ローラとしての使用に問題はなかった。 (Examples 2 and 3)
In Example 2, a fixing roller was prepared in the same manner as in Example 1. In this case, the thickness of the silicone rubber reinforcing layer was set to 5 μm, and the others were the same as in Example 1. In Example 3, a fixing roller was prepared in the same manner as in Example 1. In this case, the thickness of the silicone rubber reinforcing layer was set to 50 μm, and the others were the same as in Example 1. When a paper passing test similar to that in Example 1 was performed, no unevenness of the fixed image or paper wrapping occurred up to 20,000 sheets, and there was no problem in use as a pressure roller.

（比較例１）
外径１１mmの芯金の外周に接着剤を塗布した芯金を、実施例１と同様の図２に示すような内径１８．３mmの金型内に装着し、芯金と金型の隙間に液状付加反応型シリコーンゴム１００重量部に予め熱膨張させた樹脂マイクロバルー（エクスパンセル０９２ＤＥ‐１２０）２．０重量部とトリエチレングリコール８．０部を配合した液状付加反応型シリコーンゴム組成物を金型下方から注入し、金型を１３０℃で４０分加熱し、低分子量シロキサン分、トエチレングリコール、樹脂マイクロバルーンの分解物などを取り除き、連泡シリコーンスポンジ弾性層が外周に形成された外径１８mmの定着器用ローラを得た。 (Comparative Example 1)
A core metal having an outer diameter of 11 mm coated with an adhesive is mounted in a mold having an inner diameter of 18.3 mm as shown in FIG. Liquid addition reaction type silicone rubber composition in which 2.0 parts by weight of resin micro balloon (Expancel 092DE-120) previously thermally expanded and 100 parts by weight of liquid addition reaction type silicone rubber are mixed with 8.0 parts of triethylene glycol. Was injected from below the mold, and the mold was heated at 130 ° C. for 40 minutes to remove low molecular weight siloxane content, triethylene glycol, resin microballoon degradation products, etc., and an open cell silicone sponge elastic layer was formed on the outer periphery. A roller for a fixing device having an outer diameter of 18 mm was obtained.

この定着器用ローラは、ローラ表面硬度が３５°（Asker C硬度計）で、ローラ表面熱伝導率が０．１１７Ｗ／ｍ．Ｋ、弾性層の比重が０．６２であった。この定着器用ローラを実施例１と同様にして通紙試験を行ったところ、通紙９０枚目で定着画像のムラが発生した。定着器を分解して加圧ローラ表面を確認したところ弾性表面に破壊が生じていた。 This fixing roller has a roller surface hardness of 35 ° (Asker C hardness meter) and a roller surface thermal conductivity of 0.117 W / m. K, the specific gravity of the elastic layer was 0.62. When a sheet-passing test was conducted on the fixing device roller in the same manner as in Example 1, unevenness of the fixed image occurred on the 90th sheet. When the fixing roller was disassembled and the pressure roller surface was confirmed, the elastic surface was broken.

（比較例２，３）
比較例２は、実施例１と同様にして定着用ローラを作成し、その場合、シリコーンゴム補強層の厚さを１μｍとして、その他は実施例１と同様とした。比較例３は、実施例１と同様にして、シリコーンゴム補強層の厚さを６０μｍとして、その他は実施例１と同様とした。比較例２は、ローラ表面に部分的にシリコーンゴムが未硬化の部分があるために通紙試験に使用できなかった。また、比較例３は、ローラ表面の熱伝導率が０．１３６Ｗ／ｍ．Ｋと大きく上昇しており、通紙１枚目の画像の定着性に差が見られたため試験を行わなかった。実施例１〜３、比較例２，３の結果をまとめて表１に示した。

(Comparative Examples 2 and 3)
In Comparative Example 2, a fixing roller was prepared in the same manner as in Example 1. In this case, the thickness of the silicone rubber reinforcing layer was set to 1 μm, and the others were the same as in Example 1. In Comparative Example 3, the thickness of the silicone rubber reinforcing layer was set to 60 μm in the same manner as in Example 1, and the others were the same as in Example 1. Comparative Example 2 could not be used for the paper passing test because the silicone rubber partly had an uncured portion on the roller surface. Comparative Example 3 has a roller surface thermal conductivity of 0.136 W / m. The test was not conducted because the difference was found in the fixability of the first image of the sheet that passed through. The results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 2 and 3 are summarized in Table 1.

（実施例４〜７、比較例４）
実施例１と同じようにして成形したシリコーンスポンジ弾性体の上に、紙コーンゴム補強層の材料を変更して実施例４〜６の定着ローラとした。また、実施例７は、弾性層表面に接着剤ＤＹ３９−１１０Ａ／Ｂ（東レ・ダウコーニングシリコーン（株）製）を介して表面補強層を形成し定着器用ローラとした。なお、シリコーンゴム材料は次の通りである。 (Examples 4-7, Comparative Example 4)
On the silicone sponge elastic body molded in the same manner as in Example 1, the material of the paper cone rubber reinforcing layer was changed to obtain fixing rollers of Examples 4-6. Further, in Example 7, a surface reinforcing layer was formed on the elastic layer surface via an adhesive DY39-110A / B (manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.) to obtain a roller for a fixing device. The silicone rubber material is as follows.

TSE322 ＧＥ東芝シリコーン（株）製付加反応型シリコーンゴム
TSE3221 ＧＥ東芝シリコーン（株）製付加反応型シリコーンゴム
KE45 信越化学工業（株）縮合反応硬化型シリコーンゴム
KE1346 信越化学工業（株）付加反応型シリコーンゴム（接
着成分を含まない）
TSE325 東芝シリコーン（株）製付加反応型シリコーン
これら実施例４〜７の定着器用ローラを実施例１と同じキャノン（株）製プリンターLBP 3000の定着器用ローラとして使用して通紙試験を行った。その結果、通紙２万枚まで定着画像ムラ、紙の巻きつきは発生せず、何ら問題は生じなかった。 TSE322 GE Toshiba Silicone Co., Ltd. addition reaction type silicone rubber
TSE3221 GE Toshiba Silicone Co., Ltd. addition reaction type silicone rubber
KE45 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Condensation reaction curable silicone rubber
KE1346 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Addition reaction type silicone rubber
Does not contain wearing ingredients)
TSE325 TOSHIBA SILICON Co., Ltd., addition reaction type silicone A sheet-passing test was conducted using the fixing unit rollers of Examples 4-7 as the fixing unit roller of the same printer LBP 3000 as Canon Example 1. As a result, no fixed image unevenness or paper wrapping occurred up to 20,000 sheets of paper, and no problem occurred.

比較例４は、表面補強層に硬度１２°と硬度の低いものを使用したためにローラ表面に粘着性があり、通紙試験の１枚目で紙が定着器用ローラに巻きつき使用できなかった。これらの結果をまとめて表２に示した。

In Comparative Example 4, since the surface reinforcing layer having a hardness of 12 ° and a low hardness was used, the roller surface had adhesiveness, and the paper was wound around the fixing device roller in the first sheet of the paper passing test and could not be used. These results are summarized in Table 2.

（比較例５，６）
比較例１と同じようにして成形した連泡シリコーンスポンジ弾性体の上に、接着剤ＤＹ３９−１１０Ａ／Ｂ（東レ・ダウコーニングシリコーン（株）製）を介して付加反応型シリコーンゴム組成物SE6746（東レ・ダウコーニングシリコーン（株））を使用して実施例１の方法でシリコーンゴム補強層を３０μｍ設けて比較例５の定着器用ローラを作成した。 (Comparative Examples 5 and 6)
On an open-cell silicone sponge elastic body molded in the same manner as in Comparative Example 1, an addition reaction type silicone rubber composition SE6746 (adhesive DY39-110A / B (manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.)) Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.) was used to prepare a roller for fixing device of Comparative Example 5 by providing a silicone rubber reinforcing layer of 30 μm by the method of Example 1.

比較例５は、硬度６０°の補強層のゴムを使用したがローラ表面硬度が硬くなってしまい、定着器のニップ幅を測定したところ実施例１のローラに比べて０．４mmもニップ幅が小さくなっているのが確認された。このため、通紙１枚目の画像の定着性に差が見られ通紙試験を行わなかった。 In Comparative Example 5, the rubber of the reinforcing layer having a hardness of 60 ° was used, but the roller surface hardness became hard, and the nip width of the fixing device was measured. As a result, the nip width was 0.4 mm as compared with the roller of Example 1. It was confirmed that it was getting smaller. For this reason, there was a difference in the fixability of the first image of the paper passing, and the paper passing test was not performed.

比較例６は、KE1367（信越化学工業（株））を用いて比較例５と同様にして定着器用ローラを製作した。これを用いて実施例１と同じようにして通紙試験を行ったところ、約２万枚通紙時に紙の裏面に汚れが現れた。そこで定着器用加圧ローラの表面を確認したところ、トナーの付着が進んでおり、このために紙の裏面の汚れが発生したものと分かった。この時点で試験を中止した。これは比重１．４７と充填剤を多量に配合したシリコーンゴムのため、トナーに対する離型性が不十分であることが原因でトナー付着が発生したものと考えられた。これらの結果をまとめて表３に示した。

In Comparative Example 6, a fixing roller was manufactured in the same manner as Comparative Example 5 using KE1367 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). Using this, a paper passing test was conducted in the same manner as in Example 1. As a result, stains appeared on the back side of the paper when about 20,000 sheets were passed. Then, when the surface of the pressure roller for the fixing device was confirmed, it was found that the toner was adhering, and this caused the backside of the paper to become dirty. At this point the test was stopped. This is considered to be due to the fact that the toner adheres due to insufficient releasability with respect to the toner due to the silicone rubber having a specific gravity of 1.47 and a large amount of filler. These results are summarized in Table 3.

この発明の実施例になる定着器用ローラを用いた定着装置の概略説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic explanatory view of a fixing device using a fixing device roller according to an embodiment of the present invention. この発明の実施になる定着器用ローラを製造する工程を示した概略説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic explanatory diagram illustrating a process for manufacturing a fixing device roller according to an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…定着器、２…定着ベルト、３…加圧ローラ、４…トナー、５…紙、７…加熱ヒータ、１０，３２…芯金、１１、３４…シリコーンスポンジ弾性層、３３…金型。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fixing device, 2 ... Fixing belt, 3 ... Pressure roller, 4 ... Toner, 5 ... Paper, 7 ... Heater, 10, 32 ... Core metal, 11, 34 ... Silicone sponge elastic layer, 33 ... Mold.

Claims

芯金外周面に、液状炭化水素を内包する熱可塑性樹脂粒子を予め熱膨張させた樹脂マイクロバルーンおよび多価アルコールを、液状付加反応型シリコーンゴムに配合してなる組成物を硬化させて形成させたシリコーンゴム弾性層を設け、その表面に２〜５０μｍのシリコーンゴムからなる補強層を設けたことを特徴とする定着器の加圧ローラ。 On the outer peripheral surface of the cored bar, a resin microballoon in which thermoplastic resin particles encapsulating liquid hydrocarbons are previously thermally expanded and a polyhydric alcohol are mixed with a liquid addition reaction type silicone rubber is cured to form. A pressure roller for a fixing device, wherein a silicone rubber elastic layer is provided and a reinforcing layer made of silicone rubber of 2 to 50 μm is provided on the surface thereof.

前記補強層が、接着成分を含んだ付加反応型シリコーンスポンジ組成物又は接着成分を含んだ縮合反応型シリコーンゴム組成物を硬化させたものである請求項１記載の定着器の加圧ローラ。 2. The pressure roller for a fixing device according to claim 1, wherein the reinforcing layer is obtained by curing an addition reaction type silicone sponge composition containing an adhesive component or a condensation reaction type silicone rubber composition containing an adhesive component.

前記補強層のシリコーンゴムが、デュロメータ、タイプＡ硬度１５〜５０°で、比重が１．４以下のシリコーンゴムである請求項１または請求項２に記載の定着器の加圧ローラ。 The pressure roller of the fixing device according to claim 1 or 2, wherein the silicone rubber of the reinforcing layer is a silicone rubber having a durometer, a type A hardness of 15 to 50 °, and a specific gravity of 1.4 or less.