JP3617738B2

JP3617738B2 - Heat fixing roller

Info

Publication number: JP3617738B2
Application number: JP24675696A
Authority: JP
Inventors: 貴史藤田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-09-19
Filing date: 1996-09-19
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2016-09-19
Also published as: JPH1091026A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、及びプリンターなどの電子写真装置に搭載される発熱定着ローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の各種電子写真装置は、環境規制、環境保護意識の高まりから、不使用時に定着ヒータがオフとなる機能を備えたものが多くなっている。このような省エネ型の電子写真装置においては、使用者が装置本体に接近すると、その接近をセンサが感知して、定着ヒータを自動的に昇温させる機能が付加されているのが一般的である。
【０００３】
また、上記のような省エネ型の電子写真装置では、定着ヒータをオンさせたときに定着部を迅速に昇温させる必要があるので、定着ヒータによって加熱される定着ローラの熱容量は小さい方が望ましい。例えば、ローラ中心軸上に配置されたハロゲンヒータで金属基体を加熱する方式の定着ローラでは、円筒状の金属基体は薄肉化されて肉厚が１ｍｍ以下となっている。また、金属基体の内周面に設けられた発熱層により金属基体を直接加熱するようにして、金属基体を迅速に昇温させる方式の定着ローラでも、同様に金属基体の薄肉化することで、さらに迅速な昇温が達成されている。
【０００４】
しかし、上記のように金属基体を薄肉化して昇温の迅速化を図った定着ローラは、いずれも端部温度上昇という技術課題を抱えている。端部温度上昇とは電子写真装置の最大通紙幅（例：Ａ３縦）に対して、小さい幅の用紙（例：Ｂ５縦）を連続して通紙した場合に、中央では用紙による熱の消費分だけヒータから熱が供給され一定の範囲の温度が保持されるが、両端では用紙による熱の消費が無いために、熱が加圧ローラと定着ローラに蓄積し温度が上昇する現象のことである。これにより、軸受け部材の耐熱寿命の低下、及び端部温度上昇直後に大きな幅の用紙を通紙した場合に、設定温度より高温となっている端部での定着異常（ホットオフセット）及び搬送異常が発生する。
【０００５】
端部温度上昇という問題は、従来の電子写真装置でも起きていた現象であるが、昇温の迅速化を図った定着ローラは、金属基体の薄肉化により、中央と端部間での熱の移動量が小さくなっているために、端部温度上昇が特に顕著となって現れる。
【０００６】
そこで、金属基体を熱伝導率の大きな銅で構成して、中央と端部間での熱の移動量をできるだけ大きくし、これにより、金属基体が薄肉化された場合でも、端部温度上昇を小さくするようにした定着ローラが既に提案されている。
【０００７】
また、金属基体の内周面に熱伝導率の大きな炭素繊維の層（発熱層）を設けた定着ローラも提案されている。このような定着ローラにおいても、金属基体が薄肉化された場合に、端部温度上昇を小さく抑えることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術のように金属基体を銅で構成した場合、銅は表面が酸化し易いために、金属基体表面に防錆処理を施さなければならないという欠点がある。また、金属基体を銅で構成すると、金属基体の外表面に離型層としてフッ素樹脂層を形成する際に、一般に用いられる水系のプライマーではなく、溶剤系のプライマーが必要となる。それは、水系のプライマーを用いると銅が腐食しやすくなり、万一、腐食したときには金属基体とフッ素樹脂との密着力が低下する恐れがあるからである。
【０００９】
また、金属基体の内周面に炭素繊維の層を設けた場合、通常、炭素繊維は温度上昇に伴って抵抗が減少する（以下、温度係数が負と称する）ために、端部温度上昇によって端部の抵抗が下がり、全体の消費電力が端部温度上昇のない場合より大きくなってしまうという欠点がある（ただし、この時相対的に抵抗が大きい通紙部が優先的に発熱し、端部温度上昇を補正する利点も同時に有している）。このような場合、実際の製品においては、最大消費電力を端部温度上昇が生じた状態の電力に設定することとなる。したがって、端部温度上昇のない立ち上がり時には最大消費電力を投入することができなくなり、端部温度上昇が小さいものに比べ、立ち上がり時間が長くなってしまう。つまり、端部温度上昇により、従来考えられた問題点に加えて、温度係数が負である発熱層が形成された直接発熱型の定着ローラは、寿命が短くなり、立ち上がりも遅くなってしまうという欠点を有している。
【００１０】
本発明の目的は、防錆処理が不要で且つフッ素樹脂との密着力も比較的大きな材料で金属基体を形成することにより、端部温度上昇が小さく、しかも迅速な昇温が可能な発熱定着ローラを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、円筒状の金属基体の内周面に絶縁層を介して発熱層が形成され、加圧ローラと共に回転しながら印刷用紙を挟持しトナーを印刷用紙に融着させる発熱定着ローラにおいて、前記金属基体は、Ｏ材化したアルミニウム合金で形成され、かつ前記発熱層は炭素繊維とバインダーからなることを特徴としている。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、円筒状の金属基体の内周面に絶縁層を介して発熱層が形成され、かつ前記金属基体の外周面に離型層が形成されて、加圧ローラと共に回転しながら印刷用紙を挟持しトナーを印刷用紙に融着させる発熱定着ローラにおいて、前記金属基体は、Ｏ材化したアルミニウム合金で形成され、かつ前記発熱層は炭素繊維とバインダーからなることを特徴としている。
請求項３に記載の発明は、前記アルミニウム合金がＪＩＳに規定されたＡ７０７２であることを特徴としている。
【００１４】
上記構成のようにＯ材化したアルミニウム合金は熱伝導率が大きいため、迅速な昇温が可能であると同時に、金属基体が薄肉化されても、中央と端部間での熱の移動量を大きくすることができ、端部温度上昇を小さく抑えることが可能となる。また、Ｏ材化したアルミニウム合金で金属基体を形成すれば、金属基体の防錆処理が不要となるとともに、フッ素樹脂で形成された離型層との密着力の低下を防ぐことができる。
また、炭素繊維とバインダーからなる発熱層、または強化繊維とバインダーからなる補強層を設けたことにより、Ｏ材化による強度低下を補って、安定した通紙及び安定した定着率が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は、本発明に係る発熱定着ローラの断面図である。図１に示すように、本発明に係る発熱定着ローラ１は、中空円筒形状の金属基体２、金属基体２の内周面に絶縁層３を介して形成された発熱層４、及び金属基体２の外周面に形成された離型層５からなっている。金属基体２は、Ｏ材化されたアルミニウム合金で形成されている。Ｏ材化とは、ＪＩＳに規定の焼きなまされ再結晶化した状態、または最初から結晶化した状態を指している。また発熱層４は炭素繊維などの抵抗発熱体で形成され、離型層５は、トナーの融着を防ぐために、非粘着性に優れたフッ素樹脂で形成されている。
【００１６】
上記の発熱定着ローラ１は、図２に示すような定着装置において、加圧ローラ６と共に使用される。図２において、発熱定着ローラ１は、その両端部が定着ローラ軸受け７で回転自在に支持され、一端側に設けられたギア８がモータ（図示省略）で駆動されて回転する。一方、加圧ローラ６は発熱定着ローラ１に平行に配置されている。加圧ローラ６は、その両端部が加圧ローラ軸受け９で回転自在に支持されている。そして、発熱定着ローラ１は、加圧ローラと共に回転しながら印刷用紙を挟持することにより、その印刷用紙の表面にトナーを融着させることができる。また図２において、１０は発熱定着ローラ１の両端部近くに設けられた電極リング、１１は電極ブラシである。
【００１７】
アルミニウム合金は、図３に示すように、焼き鈍し温度により、つまり結晶化により強度が低下する。また同時に、結晶化により熱伝導率は増加する。結晶化は表１に示すような熱処理で容易に達成できる。なお、アルミニウム合金素材の作製時の熱条件により、最初から結晶化させることも可能である。
【００１８】
【表１】

また、発熱定着ローラ１は、多くの場合、その外周面に離型層としてフッ素樹脂を３５０℃〜４００℃で３０分〜６０分程度で焼き付けているため、Ｏ材化は進行しているが、図４に示すように完全には結晶化していない。これは加熱時間がやや短いことと２６０℃まで毎時２８℃以下の徐冷（３４０→２６０℃でも２時間５１分かかる）が行われていないことによる。
【００１９】
【実施例】
次に、図２で示した定着装置を用いて通紙試験を行ったので、その結果について説明する。定着装置としては最大Ａ３の縦通紙までを意図したものを用いた。
【００２０】
まず発熱定着ローラ１は、直径３０ｍｍ、長さ３６０ｍｍ、肉厚０．５ｍｍのアルミ基体に８００Ｗのハロゲンヒータを組み合わせたものである。表面には離型層５としてＰＦＡ樹脂の層を設けた。そして、発熱定着ローラ１の内周面にイミド樹脂からなる絶縁層３を設け、更にその内周面に炭素繊維からなる発熱層（長さ３００ｍｍ、面積２７２ｃｍ^２、バインダーとしてイミド樹脂を含む）４を形成した。また、発熱定着ローラ１の両端には幅５ｍｍの銅製のリングを固定して電極１０とした。発熱層４の抵抗は、同一出願人により既に出願済みの特願平７―２８４１５２号に開示の式に基づき繊維の幅・角度を決定し、１００Ｖ印加時１８０℃（設定１７０℃に対し、１０℃の余裕を見た値）で消費電力８００Ｗとなる１２．５Ωとした。
【００２１】
定着ローラ軸受け７は、一般に定着装置の軸受けに用いられているフッ素樹脂製の耐熱２３０℃のものを用い、離型層５の外側に配置した。加圧ローラ６は発熱定着ローラ１の方向にばねを用いて片側３０Ｎで加圧した。発熱層４への通電は、両端の電極に摺動させる電極ブラシ１１から行った。また発熱定着ローラ１の一端部に固定されたギア８を介して、発熱定着ローラ１を回転駆動した。温度制御は発熱定着ローラ１の中央にサーミスタを当てて行った。線速は１４０ｍｍ／Ｓとした。
【００２２】
加圧ローラ６は、直径１０ｍｍ、長さ３４０ｍｍの金属製軸に、肉厚１０ｍｍのシリコーンゴムおよび膜厚５０μｍのＰＦＡチューブを中央３２０ｍｍにわたって被覆したものを用いた。
【００２３】
この定着装置を用いて、各種基体により加熱実験を行った。またＢ５用紙の縦方向の連続通紙実験も行った。端部温度上昇はいずれの場合も２００枚通紙で飽和したため、このときの値を端部温度上昇とした。Ｂ５連続通紙直後にＡ３を３０枚通紙し、通紙異常を確認した。さらにこの定着装置を１７０℃で５００時間放置した後、Ａ３の通紙試験を行い通紙異常を確認した。温度分布はサーモグラフィーを用いて観察した。
【００２４】
まず、各種合金において従来工法（調質された合金にフッ素樹脂を３８０℃４０分で焼き付ける方法）によるＯ材化していない金属基体と、焼き鈍し等によりＯ材化した金属基体とを比較した。その結果を表２に示す。なお表２において、ハロゲンヒータを用いた例には添字−１が、炭素繊維発熱体を用いた例には添字−２が各々付けられている。
【００２５】
【表２】

連続通紙時の異常の×は、Ｂ５用紙の縦方向の連続通紙直後に、Ａ３を通紙した際の端部の温度がトナーの定着温度領域外によるホットオフセットの発生である。また比較例３の場合は、端部温度が軸受けの耐熱温度２３０℃を超えており、定着ローラ軸受けが発熱定着ローラに一部融着していた。比較例３−２では、内部に配置した発熱層も端部で部分的に金属基体から剥離が発生していた。
【００２６】
いずれの場合もＯ材化した基体を用いたものが同一合金を用いるものでは、端部温度上昇が小さいことが判った。また、炭素繊維を貼り付けたものは昇温時間が短いとともに、５００時間後にも変形せず、通紙異常も発生しなかった。これは炭素繊維の補強効果によるものと考えられる。Ａ７０７２の場合のみ端部温度上昇も小さく、炭素繊維なしでも５００時間後の通紙異常が発生しなかった。これは、図５に示す各種アルミニウム合金の強度と熱伝導率の関係から、類似のＡ７０００番台の合金と比較してもＡ７０７２０材が突出して高強度・高熱伝導であることによると考えられる。
【００２７】
５００時間後の通紙で異常がみられたものは、ローラのふれが０．１ｍｍ（実験前０．０５ｍｍ以下）を超えており、加圧力による曲がりが発生していた。強度的に弱い材質に曲がりが発生した。これらの材質に対して、金属基体内面に強度的に優れるガラス繊維（３５０ＭＰａ）およびアルミナ繊維（２４０ＭＰａ）をイミド樹脂で接着した補強層厚さ０．１ｍｍを設けたサンプルで同様な評価を行ったところ、昇温時間は補強層が加わった分熱容量が増加したため、０．５〜０．７秒長くなったもののいずれの場合も通紙異常は発生しなかった。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１及び請求項２記載の発明によれば、結晶化し熱伝導率の最も大きな０材化したアルミニウム合金で金属基体を形成したので、迅速な昇温が可能であるとともに、金属基体が薄肉化されても端部温度上昇を回避することができる。また同時に、金属基体の防錆処理が不要となるとともに、フッ素樹脂で形成された離型層との密着力の低下を防ぐこともできる。
また、炭素繊維とバインダーからなる発熱層を設けたことにより、Ｏ材化による強度低下を補い、安定した通紙及び安定した定着率が可能となる。また、より一層迅速な昇温が可能となる。
【００３１】
請求項３に記載の発明によれば、Ｏ材化しても十分な強度を有する金属基体を実現でき、これにより、端部温度上昇を最も低減できるとともにＯ材化による強度低下を補い、安定した通紙及び安定した定着が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発熱定着ローラの断面図である。
【図２】本発明に係る発熱定着ローラが搭載された定着装置の概略図である。
【図３】アルミニウム合金の強度と熱伝導率の、熱処理による変化を示した図である。
【図４】フッ素樹脂焼き付け工程による金属基体の強度変化を示した図である。
【図５】各種アルミニウム合金の熱伝導率と強度との関係を示した図である。
【符号の説明】
１発熱定着ローラ
２金属基体
３絶縁層
４発熱層
５離型層
６加圧ローラ
７定着ローラ軸受け
８ギア
９加圧ローラ軸受け
１０電極リング
１１電極ブラシ[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a heat fixing roller mounted in an electrophotographic apparatus such as a copying machine, a facsimile, and a printer.
[0002]
[Prior art]
Many recent electrophotographic apparatuses are provided with a function of turning off the fixing heater when not in use because of increasing environmental regulations and environmental protection awareness. In such an energy saving type electrophotographic apparatus, when a user approaches the apparatus main body, a sensor senses the approach and a function for automatically raising the temperature of the fixing heater is generally added. is there.
[0003]
In the energy saving type electrophotographic apparatus as described above, since it is necessary to quickly raise the temperature of the fixing unit when the fixing heater is turned on, it is desirable that the heat capacity of the fixing roller heated by the fixing heater is small. . For example, in a fixing roller that heats a metal substrate with a halogen heater disposed on the central axis of the roller, the cylindrical metal substrate is thinned to a thickness of 1 mm or less. In addition, the metal substrate is directly heated by the heat generating layer provided on the inner peripheral surface of the metal substrate, and the fixing roller of the method for rapidly raising the temperature of the metal substrate is similarly reduced in thickness of the metal substrate. Furthermore, rapid temperature increase is achieved.
[0004]
However, as described above, all the fixing rollers in which the metal substrate is thinned to increase the temperature quickly have a technical problem of increasing the end temperature. Edge temperature rise is the consumption of heat by paper at the center when paper with a small width (eg, B5 length) is continuously passed with respect to the maximum paper passing width (eg, A3 length) of the electrophotographic apparatus. Heat is supplied from the heater for a certain amount of time, and a certain range of temperature is maintained. However, heat is not consumed by the paper at both ends, so heat accumulates on the pressure roller and fixing roller, and the temperature rises. is there. This reduces the heat-resistant life of the bearing member, and when a large width of paper is passed immediately after the edge temperature rises, fixing abnormality (hot offset) and conveyance abnormality at the edge that is higher than the set temperature Will occur.
[0005]
The problem of rising edge temperature is a phenomenon that has also occurred in conventional electrophotographic devices. However, the fixing roller, which is designed to speed up the temperature rise, has a thin metal base and heat between the center and the edge. Since the amount of movement is small, the rise in the end temperature is particularly noticeable.
[0006]
Therefore, the metal base is made of copper having a high thermal conductivity, and the amount of heat transferred between the center and the end is made as large as possible, thereby increasing the end temperature even when the metal base is thinned. A fixing roller having a reduced size has already been proposed.
[0007]
A fixing roller is also proposed in which a carbon fiber layer (heat generation layer) having a high thermal conductivity is provided on the inner peripheral surface of a metal substrate. Even in such a fixing roller, when the metal substrate is thinned, an increase in end temperature can be suppressed to a small level.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the metal substrate is made of copper as in the above-described prior art, the surface of copper is likely to be oxidized, so that there is a drawback in that the metal substrate surface must be subjected to rust prevention treatment. In addition, when the metal substrate is made of copper, a solvent-based primer is required instead of a commonly used water-based primer when forming a fluororesin layer as a release layer on the outer surface of the metal substrate. This is because if an aqueous primer is used, copper tends to corrode, and if it corrodes, the adhesion between the metal substrate and the fluororesin may be reduced.
[0009]
Further, when a carbon fiber layer is provided on the inner peripheral surface of the metal substrate, the resistance of the carbon fiber usually decreases with an increase in temperature (hereinafter referred to as a negative temperature coefficient). There is a disadvantage that the resistance at the edge decreases and the overall power consumption becomes larger than when there is no increase in the temperature at the edge. It also has the advantage of correcting the temperature rise at the same time). In such a case, in an actual product, the maximum power consumption is set to the power in a state where the end temperature rise has occurred. Therefore, the maximum power consumption cannot be input at the time of rising without an end temperature rise, and the rise time becomes longer than that with a small end temperature rise. In other words, due to the rise in the end temperature, in addition to the problems previously considered, the direct heating type fixing roller in which the heat generation layer having a negative temperature coefficient is formed has a short life and a slow start-up. Has drawbacks.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to form a metal substrate with a material that does not require rust prevention treatment and has a relatively large adhesion to a fluororesin, so that the temperature rise at the end is small, and a heat-generating fixing roller that can quickly raise the temperature. Is to provide.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1 is characterized in that a heat generating layer is formed on the inner peripheral surface of a cylindrical metal substrate via an insulating layer, and the printing paper is sandwiched while rotating together with the pressure roller. In the heat fixing roller for fusing toner to the printing paper, the metal base is formed of an aluminum alloy made of O material , and the heat generating layer is made of carbon fiber and a binder .
[0013]
According to a second aspect of the present invention, a heat generating layer is formed on an inner peripheral surface of a cylindrical metal base via an insulating layer, and a release layer is formed on the outer peripheral surface of the metal base, together with a pressure roller. In the heat fixing roller for sandwiching the printing paper while rotating and fusing the toner to the printing paper, the metal substrate is formed of an aluminum alloy made of O material, and the heating layer is made of carbon fiber and a binder. It is said.
The invention according to claim 3 is characterized in that the aluminum alloy is A7072 defined in JIS.
[0014]
Since the aluminum alloy made into O material as described above has a high thermal conductivity, it is possible to quickly raise the temperature, and at the same time, even if the metal substrate is thinned, the amount of heat transfer between the center and the end Can be increased, and an increase in end temperature can be suppressed. Further, if the metal substrate is formed of an aluminum alloy made of O material, the rust prevention treatment of the metal substrate becomes unnecessary, and a decrease in the adhesion with the release layer formed of the fluororesin can be prevented.
Further, by providing a heat generating layer composed of carbon fibers and a binder, or a reinforcing layer composed of reinforcing fibers and a binder, it is possible to compensate for a decrease in strength due to the use of O material and to achieve stable paper feeding and a stable fixing rate.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a heat fixing roller according to the present invention. As shown in FIG. 1, the heat fixing roller 1 according to the present invention includes a hollow cylindrical metal base 2, a heat generation layer 4 formed on the inner peripheral surface of the metal base 2 via an insulating layer 3, and the metal base 2. It consists of a release layer 5 formed on the outer peripheral surface. The metal substrate 2 is formed of an aluminum alloy made of O material. O materialization refers to the state of annealing and recrystallization prescribed in JIS, or the state of crystallization from the beginning. The heat generating layer 4 is formed of a resistance heating element such as carbon fiber, and the release layer 5 is formed of a fluororesin excellent in non-adhesiveness in order to prevent toner fusion.
[0016]
The heat-generating fixing roller 1 is used together with the pressure roller 6 in a fixing device as shown in FIG. In FIG. 2, both ends of the heat fixing roller 1 are rotatably supported by a fixing roller bearing 7, and a gear 8 provided on one end side is driven by a motor (not shown) to rotate. On the other hand, the pressure roller 6 is disposed in parallel to the heat fixing roller 1. Both ends of the pressure roller 6 are rotatably supported by pressure roller bearings 9. The heat fixing roller 1 can fuse the toner to the surface of the printing paper by sandwiching the printing paper while rotating together with the pressure roller. In FIG. 2, 10 is an electrode ring provided near both ends of the

heat fixing roller

1, and 11 is an electrode brush.
[0017]
As shown in FIG. 3, the strength of the aluminum alloy is lowered by the annealing temperature, that is, by crystallization. At the same time, the thermal conductivity increases due to crystallization. Crystallization can be easily achieved by heat treatment as shown in Table 1. It is also possible to crystallize from the beginning depending on the thermal conditions during the production of the aluminum alloy material.
[0018]
[Table 1]

In many cases, the heat-generating fixing roller 1 is made of O material because the fluororesin is baked on the outer peripheral surface as a release layer at 350 ° C. to 400 ° C. for about 30 minutes to 60 minutes. As shown in FIG. 4, it is not completely crystallized. This is because the heating time is slightly short and slow cooling to 260 ° C. or lower is not performed at 28 ° C. or less (it takes 2 hours and 51 minutes even at 340 → 260 ° C.).
[0019]
【Example】
Next, a paper passing test was performed using the fixing device shown in FIG. 2, and the result will be described. A fixing device intended for a maximum of A3 longitudinal paper was used.
[0020]
First, the heat-generating fixing roller 1 is a combination of an aluminum substrate having a diameter of 30 mm, a length of 360 mm, and a thickness of 0.5 mm combined with a 800 W halogen heater. A PFA resin layer was provided as a release layer 5 on the surface. An insulating layer 3 made of imide resin is provided on the inner peripheral surface of the heat fixing roller 1, and a heat generating layer made of carbon fiber (length 300 mm, area 272 cm ² , including imide resin as a binder) 4 on the inner peripheral surface thereof. Formed. Further, a copper ring having a width of 5 mm was fixed to both ends of the heat fixing roller 1 to form an electrode 10. The resistance of the heat generating layer 4 is determined by determining the width and angle of the fiber based on the formula disclosed in Japanese Patent Application No. 7-284152 already filed by the same applicant. The value obtained by looking at the margin of ° C.) was set to 12.5Ω, which would be 800 W of power consumption.
[0021]
The fixing roller bearing 7 is made of a fluororesin having a heat resistance of 230 ° C. which is generally used for a bearing of a fixing device, and is arranged outside the release layer 5. The pressure roller 6 was pressed on one side 30N using a spring in the direction of the heat fixing roller 1. The heat generation layer 4 was energized from the electrode brush 11 that was slid on the electrodes at both ends. Further, the heat fixing roller 1 was rotationally driven through a gear 8 fixed to one end of the heat fixing roller 1. The temperature control was performed by applying a thermistor to the center of the heat generating fixing roller 1. The linear velocity was 140 mm / S.
[0022]
As the pressure roller 6, a metal shaft having a diameter of 10 mm and a length of 340 mm covered with a 10 mm thick silicone rubber and a 50 μm thick PFA tube over a center of 320 mm was used.
[0023]
Using this fixing device, heating experiments were performed with various substrates. In addition, a continuous paper passing experiment in the vertical direction of B5 paper was also conducted. Since the edge temperature rise was saturated after passing 200 sheets in all cases, the value at this time was defined as the edge temperature rise. Immediately after B5 continuous feeding, 30 sheets of A3 were passed, and abnormal paper passing was confirmed. Further, this fixing device was allowed to stand at 170 ° C. for 500 hours, and then a paper passing test of A3 was performed to check for abnormal paper passing. The temperature distribution was observed using thermography.
[0024]
First, in various alloys, a metal substrate that has not been converted to an O material by a conventional method (a method in which a fluorinated resin is baked at 380 ° C. for 40 minutes) and a metal substrate that has been converted to an O material by annealing or the like were compared. The results are shown in Table 2. In Table 2, subscript -1 is attached to an example using a halogen heater, and subscript -2 is attached to an example using a carbon fiber heating element.
[0025]
[Table 2]

Abnormal X at the time of continuous paper passing is the occurrence of hot offset due to the temperature at the edge when A3 is passed immediately after the continuous paper passing in the vertical direction of B5 paper, outside the toner fixing temperature region. In Comparative Example 3, the end temperature exceeded the heat resistant temperature of 230 ° C. of the bearing, and the fixing roller bearing was partially fused to the heat generating fixing roller. In Comparative Example 3-2, the exothermic layer disposed inside also partially peeled off from the metal substrate at the end.
[0026]
In any case, it was found that the temperature rise at the end portion was small when the same alloy was used instead of the base material made of O material. In addition, the carbon fiber affixed was short in temperature rise time, did not deform after 500 hours, and no abnormal paper passage occurred. This is considered to be due to the reinforcing effect of the carbon fiber. Only in the case of A7072, the temperature rise at the end portion was small, and no paper passing abnormality occurred after 500 hours even without carbon fiber. From the relationship between the strength and thermal conductivity of various aluminum alloys shown in FIG. 5, it is considered that the A70720 material protrudes and has high strength and high thermal conductivity even when compared with similar A7000 series alloys.
[0027]
In the case where an abnormality was observed in the paper passing after 500 hours, the roller deflection exceeded 0.1 mm (0.05 mm or less before the experiment), and the bending due to the applied pressure occurred. Bending occurred in a weak material. For these materials, the same evaluation was performed on a sample provided with a reinforcing layer thickness of 0.1 mm obtained by bonding glass fibers (350 MPa) and alumina fibers (240 MPa) excellent in strength to the inner surface of the metal substrate with an imide resin. However, the heat-up time increased by 0.5 to 0.7 seconds because the heat capacity increased by the addition of the reinforcing layer, and no paper passing abnormality occurred in any case.
[0028]
【The invention's effect】
According to the first and second aspects of the present invention, since the metal base is formed from the aluminum alloy that has been crystallized and has the highest thermal conductivity, the metal base is formed. Even if the temperature is increased, an increase in end temperature can be avoided. At the same time, the rust preventive treatment of the metal substrate becomes unnecessary, and a decrease in adhesion with the release layer formed of the fluororesin can be prevented.
Further, by providing a heat generating layer made of carbon fiber and a binder, it is possible to compensate for a decrease in strength due to the use of O material, and to enable stable paper feeding and a stable fixing rate. In addition, the temperature can be raised more rapidly.
[0031]
According to the third aspect of the present invention, it is possible to realize a metal substrate having sufficient strength even if it is made of O material, thereby making it possible to most reduce the temperature rise at the end portion and to compensate for the strength decrease due to the use of O material. Paper passing and stable fixing are possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a heat fixing roller according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of a fixing device equipped with a heat generating fixing roller according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing changes in strength and thermal conductivity of an aluminum alloy due to heat treatment.
FIG. 4 is a view showing a change in strength of a metal substrate by a fluororesin baking process.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between thermal conductivity and strength of various aluminum alloys.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat generation fixing roller 2 Metal base 3 Insulating layer 4 Heat generation layer 5 Release layer 6 Pressure roller 7 Fixing roller bearing 8 Gear 9 Pressure roller bearing 10 Electrode ring 11 Electron brush

Claims

A heat generating fixing roller in which a heat generating layer is formed on an inner peripheral surface of a cylindrical metal substrate via an insulating layer, and rotates with the pressure roller to hold the printing paper and fuse the toner to the printing paper.
The metal base is formed of an aluminum alloy made of O material,
The heat generating layer is composed of carbon fiber and a binder.

A heat generating layer is formed on the inner peripheral surface of the cylindrical metal substrate via an insulating layer, and a release layer is formed on the outer peripheral surface of the metal substrate. In the heat-fixing roller that fuses to the printing paper,
The metal base is formed of an aluminum alloy made of O material,
The heat generating layer is composed of carbon fiber and a binder.

The heat generating fixing roller according to claim 1 or 2 ,
The heat generating fixing roller, wherein the aluminum alloy is A7072 defined by JIS.