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JP4298404B2 - Manufacturing method of fixing member - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に備えられる定着装置を構成する、耐久性に優れた離型層を表面に有するローラ、ベルト等の定着部材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
かかる画像形成装置は一般に、電子写真方式等の作像プロセス機構により、シート状の記録媒体である用紙上に未定着トナー像を担持させるようになっているが、この未定着トナー像のトナーは簡単に剥がれ落ちるので、トナーに熱や圧力を加えることによりトナーを融解させ変形させた後、冷却凝固させて、用紙表面に永久的に固着させることが必要となる。この工程は定着工程と呼ばれ、かかる画像形成装置はこれを行う定着装置を備えている。
【0003】
定着装置としては、加熱手段としてのヒータにより加熱される加熱ローラともいわれる定着ローラと、この定着ローラに当接し定着ローラとの当接領域であるニップ部において定着ローラと同方向に回転する加圧ローラ等を構成要素とし、かかるニップ部に、両ローラの回転により、トナーを定着される用紙を搬送して通過させ、加熱及び加圧してトナー像を定着する熱ローラ対タイプの定着装置が知られている。
【0004】
また定着装置としては、加熱手段としてのヒータにより加熱され、トナーを定着されるシート状の記録媒体を搬送するための回転する無端の定着ベルト、定着ベルトを巻き掛けられた加熱ローラ及び定着ローラ、定着ベルトを介して定着ローラに対向して配置される加圧部材としての加圧ローラ等を構成要素とし、定着ベルトと加圧ローラとによって形成される当接領域であるニップ部に、これらの回転により、トナーを定着される用紙を搬送して通過させ、加熱加圧してトナー像を定着するタイプのいわゆるベルト定着装置が知られている。
【0005】
このような定着装置は、定着ローラ、定着ベルト、加圧ローラ等の回転体で、未定着のトナー像が転写された用紙たる画像担持体を挟持して定着を行う、圧着加熱方式を採用している。この方式は、回転体の表面と画像担持体たる被定着シート上のトナー像とが加圧下で接触するため、トナー像を被定着シート上に融着する際の熱効率が極めて良好であり、迅速に定着を行なうことができ、高速度の画像形成装置において非常に有効である。
【0006】
上述のいずれのタイプの定着装置においても、定着の際に、定着ローラ、定着ベルト、加圧ローラ等の定着部材にトナーや用紙が付着することを防止するため、かかる定着部材は一般に、トナーや用紙との離型性を有する、主にフッ素樹脂等の材料によって構成された表層を備えている。
【0007】
しかしながら、かかる表層は、圧力を受けながら被定着シートと擦れるために摩耗する。また、定着部材の近傍に被定着シートの巻き付き防止用の分離爪が接触状態で配設されていて、この分離爪が定着部材の表面に強く当たった場合、表層が剥がれることがある。特に表層がフッ素樹脂によって形成されている構成にあっては、フッ素樹脂が離型性を有することからその下層との接着性が低いため、剥がれが生じやすい傾向にある。このような問題に対応するために、従来は、フッ素樹脂層とその下層との間にプライマー層を入れ、プライマー層によって接着性を向上させていたが、フッ素樹脂やプライマー層が薄膜状をなし上下に積層され接着された構成では、やはり外力により剥がれが起こることがある。このような表層の剥がれを防止するために、〔特許文献1〕、〔特許文献2〕に開示されているように、表層を構成する樹脂と、耐久性と密着性に優れた樹脂とを混合したものを用いて成膜することが行われてきた。
【0008】
【特許文献1】
特開2000−298411号公報
【特許文献2】
特許第3261166号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように混合剤を用いて成膜したものは、製造条件によっては、表面構造にムラができやすく、品質が安定せず、製品ごとに寿命が変動し安いという問題があった。また、〔特許文献1〕記載の技術では、製造工程における加熱によって、フッ素樹脂が表面に浮いていてくることで表層をフッ素樹脂により形成しているが、かかるフッ素樹脂層にはフィラーが含まれていないため耐摩耗性が悪く、またそのフッ素樹脂層が薄いため、炭酸カルシウムなどが多い紙を10万枚程度通すと失われてしまう。フッ素樹脂層が失われる結果として、その内層を構成している離型性が悪いポリイミド層が露出し、トナー付着の核になり、さらには定着部材への被定着シートの巻き付き等によりジャムの原因となる可能性がある。
【0010】
本発明は、耐久性に優れた離型層を表面に有するローラ、ベルト等の定着部材の製造方法の提供を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、基材上に第1の組成物を複数付着させる第1の工程と、前記第1の工程により形成された組成物と基材とを覆うように第2の組成物を付着させる第2の工程とを有し、前記第1の組成物は少なくともフッ素樹脂以外の樹脂を含み、前記第2の組成物は少なくともフッ素樹脂を含む定着部材の製造方法にある。
【0012】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の定着部材の製造方法において、前記第1の組成物はポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)から選択されることを特徴とする。
【0013】
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の定着部材の製造方法において、前記第1の組成物に熱変形温度が200℃以上のものを用いることを特徴とする。
【0014】
請求項4記載の発明は、請求項1ないし3の何れか1つに記載の定着部材の製造方法において、第2の工程において、少なくとも第1の組成物と第2の組成物とを、第1の組成物の融点と第2の組成物の融点とのうち高い方の温度よりも高い温度に加熱することを特徴とする。
【0015】
請求項5記載の発明は、請求項1ないし4の何れか1つに記載の定着部材の製造方法において、第1の組成物と第2の組成物の少なくとも何れか一方に、熱伝導性フィラーを含むものを用いることを特徴とする。
【0016】
請求項6記載の発明は、請求項1ないし5の何れか1つに記載の定着部材の製造方法において、第1の組成物と第2の組成物の少なくとも何れか一方に、導電性フィラーを含むものを用いることを特徴とする。
【0017】
請求項7記載の発明は、請求項1ないし6の何れか1つに記載の定着部材の製造方法において、第2の組成物により構成される面の表面粗さRzを5μm以下とすることを特徴とする
【0027】
【発明の実施の形態】
図1に本発明を適用した実施の形態に係る画像形成装置を示す。本実施形態において画像形成装置はレーザープリンタであるが、本発明を適用する画像形成装置としては、レーザープリンタの他、複写機、ファクシミリ、これらの複合機等、何れの装置であってもよい。図1に示す画像形成装置1は単色画像を形成するものであるが、2色画像、フルカラー画像等のカラー画像を形成することが可能なものであっても良い。
【0028】
画像形成装置100は、給紙部114と、レジストローラ対106と、像担持体としての感光体ドラム108と、転写手段110と、定着装置1等を備えている。給紙部114は、シート状の記録媒体である画像担持体としての被定着シートたる用紙136が積載状態で収容される給紙トレイ114aと、給紙トレイ114aに収容された用紙136を最上のものから順に給送する給紙コロ116及び分離部材117等を備えている。
【0029】
給紙コロ116によって送り出された用紙136はレジストローラ対106で一旦停止され、斜めずれを修正された後、感光体ドラム108の回転に同期するタイミングで、すなわち、感光体ドラム108上に形成される未定着現像剤像としてのトナー像の先端と用紙136の搬送方向先端部の所定位置とが一致するタイミングでレジストローラ対106により転写部位Nへ送り出される。
【0030】
感光体ドラム108の周囲には、矢印で示す回転方向順に、帯電手段としての帯電ローラ118と、図示しない露光手段の一部を構成するミラー120と、現像剤としてのトナーを静電潜像に供給する現像ローラ122aを備えた現像手段122と、転写手段110と、クリーニングブレード124aを備えたクリーニング手段124が配置されている。帯電ローラ118と現像手段122の間において、ミラー120を介して感光体ドラム108上の露光部126に露光光103が照射されて走査されるようになっている。
【0031】
画像形成装置100における画像形成動作は従来と同様に行われる。感光体ドラム108が図示しない駆動手段によって回転されると、感光体ドラム108の表面が帯電ローラ118により均一に帯電され、画像情報に基づいて露光光103が露光部126において感光体ドラム108に照射、走査されて感光体ドラム108上に作成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は感光体ドラム108の回転により現像手段122へ移動し、現像ローラ122aによりトナーが供給されて可視像化され、未定着のトナー像が形成される。
【0032】
感光体ドラム108上に形成されたトナー像は、所定のタイミングで転写部位Nに進入してきた用紙136上に転写手段110による転写バイアス印加により転写される。トナー像を担持した用紙136は定着装置1へ向けて搬送され、定着装置1で定着された後、図示しない排紙トレイへ排出・スタックされる。
【0033】
転写部位Nで転写されずに感光体ドラム108上に残った残留トナー等の異物は、感光体ドラム108の回転に伴ってクリーニング手段124に至り、このクリーニング手段124を通過する間にクリーニングブレード124aにより掻き落とされて清掃される。その後、感光体ドラム108上の残留電位が図示しない除電手段により除去され、次の作像工程に備えられる。
【0034】
図2に示すように、定着装置1は、回転体としての定着部材である定着ローラ2と、定着ローラ2に圧接する回転体としての定着部材であり加圧部材である加圧ローラ3と、定着ローラ2と加圧ローラ3の外周面に対向して配設され、各ローラの表面温度を検知する温度検知手段としての温度センサ25,35と、定着ローラ2に離型剤を塗布するための図示しない離型剤塗布手段とを備えている。
【0035】
定着ローラ2、加圧ローラ3はそれぞれ、その中心に配設された金属製、具体的にはアルミ製で円筒状の基材としての芯金21,31と、芯金21,31の内部に配設された熱源としてのハロゲンヒータ24,34とを有している。定着ローラ2は図示しない駆動手段によって、図1において時計周りで回転駆動され、加圧ローラ3は定着ローラ2の回転に伴い従動回転する。
【0036】
定着装置1は、定着ローラ2と加圧ローラ3との圧接部40にて単色で固体のトナー5で形成されたトナー像を担持した用紙136を矢印7で示す方向に挟持搬送することにより、トナー像を符号6で示すように用紙136上に定着させるものである。離型剤塗布手段は、定着ローラ2に当接した離型剤塗布部材と、離型剤塗布部材に離型剤たるシリコンオイルを供給する離型剤供給部とを有し、離型剤塗布部材により、定着ローラ2の回転に伴ってシリコンオイルを定着ローラ2の表面に塗布するようになっている。
【0037】
定着の際、定着ローラ2、加圧ローラ3はそれぞれ、温度センサ25,35によって温度が計測され、計測された温度に基づいて定着ローラ2、加圧ローラ3の温度が定着に適した200℃程度の温度に保たれるようハロゲンヒータ24,34が点灯されるフィードバック制御が行われる。図1において、符号4はトナー5に含有されている離型剤としての固形状のワックスを示している。このワックス、シリコンオイルにより、定着ローラ2、加圧ローラ3に対するトナー5、用紙136の離型性が向上し、これらが定着ローラ2、加圧ローラ3に付着したり巻き付いたりすることを抑制する。
【0038】
定着ローラ2及び加圧ローラ3は、芯金21,31の外周面に離型層としての高分子組成層である樹脂製の表層23,33をそれぞれ備えている。本形態の表層23,33は、少なくとも樹脂(フッ素樹脂を除く)を含む第1の組成物と、少なくともフッ素樹脂を含む第2の組成物とにより構成され、第1の組成物に含まれる樹脂(フッ素樹脂を除く)により構成される第1の相と、少なくとも第2の組成物に含まれるフッ素樹脂により構成される第2の相との2相以上で構成される。
【0039】
このような構成は、第1の組成物を芯金21,31に付着させる第1の工程と、第2の組成物を第1の工程により形成された面すなわち第1の組成物または芯金21,31によって形成される面に付着させる第2の工程とにより形成され、これにより耐久性が向上している。第1の組成物に芯金21,31への結合力の高い素材を用い、第2の組成物に第1の組成物への結合力の高い素材を用いるため、第1の相が芯金21,31に強く接着し、第2の相が第1の相に強く接着するとともに芯金21,31に接着する。
【0040】
第1の組成物を構成する樹脂(フッ素樹脂を除く)としては、熱変形温度(ASTM:D648、1.82KPa)が200℃以上の樹脂が選択され、耐熱性を有するとともに、金属である芯金21,31上に接着性を有するものが好ましく、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等が挙げられる。またこれらの耐熱樹脂は、これを芯金21,31に付着させる第1の工程において、前駆体の溶液に溶かして、または樹脂そのものの粉体として、あるいは樹脂そのものを溶液に溶かし溶液化して用いる。
【0041】
第1の組成物は、少なくとも樹脂(フッ素樹脂を除く)を含むものであり、フッ素樹脂を含んでいても良く、フッ素樹脂を含ませる場合、かかる溶液には簡単にフッ素樹脂粉末が混合・分散が容易であり、浸漬や塗布により簡便に芯金21,31上に表面平滑性よく被覆可能である。第1の組成物を形成させる樹脂が熱可塑性の場合は溶剤を蒸発させるだけで、また、同樹脂が熱硬化性の場合は溶剤を蒸発させた後に熱硬化させることによって芯金21,31上に耐熱樹脂層23,33を形成することができる。
【0042】
ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)の前駆体溶液は知られており、さらに、ポリベンゾイミダゾール(PBI)はジメチルアセトアミド(DMA)に溶解、ポリエーテルスルホン(PES)は、ジメチルホルムアミド、塩化メチレン、N−メチル−2−ピロリドンに可溶であることが知られており、第1の工程ではこれらの溶液を用いることができる。
【0043】
また、第2の組成物を構成するフッ素樹脂や、第1の組成物がフッ素樹脂を含む場合にそのフッ素樹脂として用いられ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℃の融点を有するものが好ましく、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)の微粉末等が挙げられる。
【0044】
低分子量ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)粉末としては、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)粉末としては、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)としては、MP−10、MP102、(三井デュポンフロロケミカル)が知られている。
【0045】
第1の組成物、第2の組成物の少なくとも何れか一方には、熱伝導性フィラーを含ませ、熱伝導性層としての機能を持たせることができる。熱伝導性フィラーとしては、10−3cal/s・cm・℃以上の伝熱係数を有する材料が使用できる。具体的にはダイヤモンド、銀、銅、アルミニウム、大理石、ガラス等あるが、実用的にはシリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ベリリウムが挙げられる。
【0046】
また例えばポリイミド系樹脂、PES系樹脂等の複合材において熱伝導を左右する要因としてはかかるフィラーの充填量、形状、サイズ、分散形態等あるが、充填量はポリイミド系樹脂100重量部に対し、0.1〜50重量部が好ましい。0.1重量部未満だと、熱伝導効果が十分発揮できない傾向があり、また50重量部を超えると、バインダーとなる例えばポリイミド系樹脂等との接着面積が減少し、強度の低下が激しくなる傾向があるからである。
【0047】
第1の組成物、第2の組成物の少なくとも何れか一方には、導電性フィラーを含ませ、導電性層としての機能を持たせることができる。導電性フィラーとしては、1010Ω・cm以下の体積抵抗率を有する材料が使用できる。具体的には、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性ポリマー、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンやグラファイト、銀、ニッケル、銅等の金属やこれら合金及びマイカ、カーボン、ガラス等にメッキした複合金属、酸化錫、酸化インジウム等の酸化金属、アニオン、カチオン、ノニオン、両性を有する界面活性剤が挙げられる。なお、一般に電気伝導性の高い物性を有するものは、熱伝導性の高い物性を有すると考えられ、熱伝導性フィラーを導電性フィラーとして用い、導電性フィラーを熱伝導性フィラーとして用いることも可能である。これらフィラーは耐磨耗性向上の観点からも含有されることがある。
【0048】
第1の組成物と第2の組成物との接着を強固に行い、第1の相と第2の相とが強固に結着した表層23,33を得る観点から、第2の工程においては、第1の組成物の融点と第2の組成物の融点とのうち高い方の温度よりも高い温度に加熱を行う。なお、一般にフッ素樹脂は400℃を超えると分解が始まるため、この温度を超えないよう加熱する。また上述した例を含め、フッ素樹脂か否かによらず、樹脂の融点は一般に300℃程度である。よって、かかる加熱はおよそ300℃から400℃までの範囲で行うことが好ましい。表層23,33の表面すなわち第2の組成物により構成される面の表面粗さは、離型性及び画質の向上の観点から5μm以下とすることが望ましく、さらに同観点から後述する実施例のように2μm以下とすることが好ましい。
【0049】
(実施例1)
図3又は図4に示すように、本実施例は、表層23,33を、PESにより構成した第1の組成物を芯金21,31に付着させた第1の相Xと、耐磨耗性向上の観点からケッチェンブラック3wt%を分散したPFAにより構成した第2の組成物を第1の相X又は芯金21,31に付着させた第2の相Yとで構成したものである。
【0050】
第1の相Xは、住友化学工業製のPESの粉体を用い、この粉体を、φ5〜15μmまで機械的に粉砕し、静電塗装により、φ40mmで、定着に使用される部分の厚さが1.5mmの芯金21,31に、芯金21,31の表面積に対して面積比50%で表面を覆う状態につけ、これを380℃で10分ほど加熱し、表面に接着させる第1の工程により形成した。
【0051】
第2の相Yは、第1の相Xの形成後、三井デュポン製のケッチェンブラック含有PFA樹脂を全面に静電塗装し、380℃で30分加熱し、加熱路の外で強送風により急冷する第2の工程により形成した。その後、テープ研磨装置にかけ、コランダムの♯800,♯1500にて研磨して、第2の相Yの表面の表面粗さをRzで、2μm以下とし、厚さ20μmの表層23,33を有する定着ローラ2、加圧ローラ3を得た。研磨は、定着ローラ2、加圧ローラ3の周方向に行った。
【0052】
図3に示すように、アルミ地金の芯金21,31に第1の組成物たるPESによって構成された第1の相Xが接着しており、それらに接するように第2の組成物たるPFAによって構成された第2の相Yが覆っている。この構造のため剥離時の強度が、PFAのみの場合に比べ5倍程度になり、耐久性が向上している。なお剥離時の強度は、90度剥離により測定した。
【0053】
(実施例2)
本実施例では、第1の組成物を構成する樹脂として熱硬化性の樹脂を用い、第2の組成物としてフッ素樹脂系の樹脂を用いて、表層23,33を構成するものであり、これらの樹脂により密着した界面を作製する観点から、第1の組成物を構成するための剤として、固形分20重量部のポリ−2,2’−(m−フェニレン)−5,5’−ビベンゾイミダゾールをN,N−ジメチルアセトアミド80重量部に溶解したものと、三井デュポン製グラファイトを3wt%含有するフッ素樹脂粉体とを混合したものを用いた。
【0054】
第1の相は、かかる混合剤を作成し、この混合剤をホモジェナイズドミキサーで均一に撹拌して塗工液を得、芯金21,31である直径20mmの素管表面に、この塗工液を霧吹き法により塗布し、次いで、塗膜を320℃にて焼成せしめる第1の工程により形成し、これにより膜厚10ミクロン程度のPBI膜を得た。なお、本実施例においては、第1の組成物にフッ素樹脂が含まれているため、第1の工程により、第1の相のみならず第2の相の一部も形成される。
【0055】
第2の相の残りの部分を形成する第2の工程は実施例1と同様であり、静電塗装により膜付けした後380℃で焼成し、これにより上部層をなす第2の相を、第1の工程で形成された下部層をなす第1の相および第2の相の一部一体化した。構成は、図4に示した実施例1と同様の断面形状となる。ただし、本実施例においては、第1の組成物が芯金21,31全面を覆い、第1の組成物中に含まれるフッ素樹脂でない樹脂が、図4における符号Xで示した位置を占める。この実施例でも剥離時の強度が、PFAのみの場合に比べ5倍程度になっている。なお剥離時の強度は、90度剥離により測定した。
【0056】
通常、本実施例の第1の工程のように第1の組成物を溶媒によるものの塗布を行って付着させる場合は、気泡が発生しやすいが、第2の工程においてケッチェンブラック3wt%を分散したPFAを上部層として形成するため、薄くてよく、このため気泡の発生はほとんどなかった。なお、比較例として、本実施例の第1の工程と同様にし、ディッピングで、第1の組成物による下地層のみの厚さ20μmの表層を形成したところ、その比較例の表面粗さはRzで1.5μm程度であった。
【0057】
(実施例3)
図5に示すように、本実施例は、表層23,33を、PEEKにより構成した第1の組成物を芯金21,31に付着させた第1の相Xと、ケッチェンブラック3wt%を分散したPFAにより構成した第2の組成物を第1の相X又は芯金21,31に付着させた第2の相Yとで構成したものである。
【0058】
第1の相Xは、VICTREX製のPEEKの粉体を用い、この粉体を、φ5〜15μmまで機械的に粉砕し、静電塗装により、φ40mmで、定着に使用される部分の厚さが1.5mmの芯金21,31に、芯金21,31の表面積に対して面積比50%で表面を覆う状態につけ、これを380℃で10分ほど加熱し、表面に接着させる第1の工程により形成した。
【0059】
第2の相Yは、第1の相Xの形成後、三井デュポン製のケッチェンブラック含有PFA樹脂を静電塗装し、300,320,340,360,380,400℃でそれぞれ30分加熱し、加熱炉の外で強送風により急冷する第2の工程により形成した。その後、テープ研磨装置にかけ、コランダムの♯800,♯1500にて研磨して、第2の相Yの表面の表面粗さをRzで、2μm以下とし、表層23,33を有する定着ローラ2、加圧ローラ3を得た。研磨は、ローラの周方向に行った。
【0060】
第2の工程を上記の各温度で加熱して形成した表層23,33ごとに、10mm幅の90度剥離力(N)と剥離モードとをまとめたものを表1に示す。剥離モードとは剥離がどのように起こっているかを意味する。界面部分剥離とは一般に界面剥離といわれ、凝集剥離と対をなすものであり、離型層破れは凝集剥離によって生じている。表1から、380℃で加熱した場合に剥離力が最も高いという結果が得られる。
【0061】
【表1】

Figure 0004298404
【0062】
上述したように、400℃以上ではフッ素樹脂層の分解が生じる。したがって、表層23,33の形成を、第2工程において380℃で加熱して行うことが耐久性向上に適しているということがわかる。フッ素樹脂層の分解が生じない範囲かつ第1の組成物の融点及び第2の組成物の融点以上の範囲で、より高温で加熱するほど、第1の組成物の融点と第2の組成物との結着すなわち第1の相Xと第2の相Yとの結着が強固になるためと考えられる。これは、320℃以下では界面剥離が起こり、340℃以上では凝集剥離が起こっていることからも分かる。
【0063】
なお、図5において、符号Zで示す太線部分は、第1の組成物が芯金21,31と結着し、強く接着されている部分を示している。第2の組成物たるフッ素樹脂は、芯金21,31に対する接着力が弱いが、表層23,33の全体では、芯金21,31に対する接着力が強く、剥がれにくい。これは、太線部分においては第1の組成物と芯金21,31とが強く接着されており、第1の相Xと第2の相Yとの境界部分すなわち第1の組成物と第2の組成物との接着部分では、第1の組成物と第2の組成物とが強く接着されていることから、第2の組成物が太線部分において芯金21,31に対し直接接着しようとする接着力よりも、第1の組成物を介して接着しようとする接着力のほうが、かかる太線部分とかかる境界部分との面積の差によって大きくなっているため、強い接着力を確保しているからである。
【0064】
(実施例4)
本実施例は、実施例1とほぼ同様であるが、第1の組成物を、PESのみならず、PESにケッチェンブラック3wt%を分散して構成した点、またこの混合物を、芯金21,31に、芯金21,31の表面積に対して面積比50%で表面を覆う状態につけたものの他、面積比30%、40%、60%、70%で表面を覆う状態につけたものも作成した点で異なる。その他の点は実施例と同様であるので説明を省略する。
【0065】
上記の各面積比で作成した定着ローラ2、加圧ローラ3を、(株)リコー製 MF4570に組み込み、10万枚の画像形成を行い、10mm幅の90度剥離力(N)と剥離モードとをまとめたものを表2に示す。表2においては、芯金21,31の表面積に対するかかる混合物の付着面積比を、PES初期付着面積として表している。表2には比較として、PFAにケッチェンブラック3wt%を加えて作成した組成物のみを芯金21,31に付着させたローラを用いた場合を示している。
【0066】
【表2】
Figure 0004298404
【0067】
表2から、かかる面積比が50%以下で作成した定着ローラ2、加圧ローラ3であれば、10mm幅の90度剥離力が比較的高く、安定して使用できると考えられる。なお、表2に示していないが、PFAのみで作成した組成物のみを芯金21,31に付着させたローラを用いた場合は、10mm幅の90度剥離力は10(N)程度であった。
【0068】
(実施例5)
本実施例では、実施例4における面積比40%で作成した定着ローラ2、加圧ローラ3と、上述の比較例により作成した定着ローラ、加圧ローラとを、それぞれ、(株)リコー製 MF4570に組み込み、定着ローラ2に対する加圧ローラ3の加圧力、定着ローラに対する加圧ローラの加圧力を変えて、10万枚の画像形成を行い、定着ローラ2、定着ローラへのトナーの付着を調べたものである。その結果を表3に示す。なお、表3において、定着ローラ2、加圧ローラ3を組み込んだ実施例5の結果は中欄に、比較例の定着ローラ、加圧ローラを組み込んだ場合を右欄に記入している。
【0069】
【表3】
Figure 0004298404
【0070】
加圧力が2.0[kgf/cm]より大きいと、トナーの付着が顕著となり、一方、加圧力が0.5[kgf/cm]より小さいと、定着性が非常に悪なる。したがって、画像形成装置100における定着装置1においては、定着ローラ3と加圧ローラ3との加圧力を、0.5[kgf/cm]以上、2.0[kgf/cm]以下の範囲とし、定着性が良好でかつトナーの付着を防止した画像形成を行うようにしている。比較例では、1.5[kgf/cm]以上で、定着ローラへのトナー付着が見られた。したがって、比較例の構成では、線速が遅く、ニップ圧の小さいものでないと使用できないと考えられる。
【0071】
以上本発明について説明したが、本発明は、上述の定着装置1すなわち熱ローラ対タイプの定着装置のみならず、ベルト定着装置にも適用することができる。ベルト定着装置は、たとえば、加熱手段としてのヒータにより加熱され、トナーを定着されるシート状の記録媒体を搬送するための回転する回転体たる無端の定着ベルト、定着ベルトを巻き掛けられた加熱ローラ及び定着ローラ、定着ベルトを介して定着ローラに対向して配置される回転体たる加圧部材としての加圧ローラ等を構成要素とし、定着ベルトと加圧ローラとによって形成される当接領域であるニップ部に、これらの回転により、トナーを定着される用紙を搬送して通過させ、加熱加圧してトナー像を定着するものである。
【0072】
このようなベルト定着装置に本発明を適用する場合、かかる定着ベルト、加圧ローラ、加熱ローラ及び定着ローラ等を定着部材とし、この製造方法に上述の定着ローラ2、加圧ローラ3の製造方法を適用することができる。またこのような製造方法を適用して製造した定着ベルト、加圧ローラ、加熱ローラ及び定着ローラ等の定着部材、この定着部材を備えた定着装置、この定着装置を用いた定着方法、かかる定着装置を備えた画像形成装置、かかる定着方法により画像形成を行う画像形成装置、かかる定着方法を用いて画像形成を行う画像形成方法も本発明の適用の対象である。
【0073】
【発明の効果】
本発明は、基材上に第1の組成物を複数付着させる第1の工程と、前記第1の工程により形成された組成物と基材とを覆うように第2の組成物を付着させる第2の工程とを有し、前記第1の組成物は少なくともフッ素樹脂以外の樹脂を含み、前記第2の組成物は少なくともフッ素樹脂を含む定着部材の製造方法にあるので、耐久性に優れた離型層を表面に有する定着部材の製造方法を提供することができる。
【0074】
第1の組成物に熱変形温度が200℃以上のものを用いることとすれば、定着時の一般的温度である200℃で変形せず、剥がれにくい、耐久性に優れた離型層を表面に有する定着部材の製造方法を提供することができる。
【0075】
第2の工程において、少なくとも第1の組成物と第2の組成物とを、第1の組成物の融点と第2の組成物の融点とのうち高い方の温度よりも高い温度に加熱することとすれば、第2の組成物の流動性が適度に上がり第2の組成物第1の組成物に隙間なく密着すること等により、基材と第1の組成物第2の組成物とを三次元的な界面で互いに強固に結着させ、耐久性に優れた離型層を表面に有する定着部材の製造方法を提供することができる。
【0076】
第1の組成物と第2の組成物の少なくとも何れか一方に、熱伝導性フィラーを含むものを用いることとすれば、熱伝導性が向上し全体として熱応答性に優れるとともに耐久性に優れた離型層を表面に有する定着部材の製造方法を提供することができ、また、何れか一方のみに熱伝導性フィラーを含ませることにより、当該一方の組成物に熱伝導機能を担わせ、他の組成物に離型性等を担わせることができる定着部材の製造方法を提供することができる。
【0077】
第1の組成物と第2の組成物の少なくとも何れか一方に、導電性フィラーを含むものを用いることとすれば、導電性が向上し全体として導電性に優れるとともに耐久性に優れた離型層を表面に有する定着部材の製造方法を提供することができ、また、何れか一方のみに導電性フィラーを含ませることにより、当該一方の組成物に導電機能を担わせ、他の組成物に離型性等を担わせることができる定着部材の製造方法を提供することができる。
【0078】
第2の組成物により構成される面の表面粗さRzを5μm以下とすることとすれば、表面が滑らかであるため、光沢度が向上し、ベタ画像に良好に対応した、高画質の定着に寄与できるとともに、耐久性及び離型性に優れた離型層を表面に有する定着部材の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した画像形成装置の模式図である。
【図2】図1に示した画像形成装置に備えられた定着装置の模式図である。
【図3】図2に示した定着装置に備えられた定着部材の表層を示す平面図である。
【図4】図3に示した表層の側断面図である。
【図5】他の例の表層の側断面図である。
【符号の説明】
1 定着装置
2,3 定着部材
3 加圧部材
100 画像形成装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention manufactures a fixing member such as a roller or a belt having a surface having a release layer having excellent durability, which constitutes a fixing device provided in an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, or a printer. About the method To do.
[0002]
[Prior art]
Such an image forming apparatus generally supports an unfixed toner image on a sheet, which is a sheet-like recording medium, by an image forming process mechanism such as an electrophotographic system. Since the toner easily peels off, it is necessary to melt and deform the toner by applying heat or pressure to the toner, and then to cool and solidify the toner to permanently fix it on the paper surface. This process is called a fixing process, and the image forming apparatus includes a fixing device that performs this process.
[0003]
As a fixing device, a fixing roller called a heating roller heated by a heater as a heating unit, and a pressure that rotates in the same direction as the fixing roller in a nip portion that is in contact with the fixing roller and is in a contact area with the fixing roller. There is known a heat roller pair type fixing device having a roller or the like as a constituent element, and transporting and passing a sheet on which toner is fixed by rotation of both rollers, and fixing the toner image by heating and pressing. It has been.
[0004]
Further, as the fixing device, a rotating endless fixing belt for conveying a sheet-like recording medium heated by a heater as a heating unit and fixing toner, a heating roller and a fixing roller around which the fixing belt is wound, A pressure roller or the like as a pressure member disposed opposite to the fixing roller via the fixing belt is a constituent element, and these nip portions are contact areas formed by the fixing belt and the pressure roller. There is known a so-called belt fixing device of a type in which a sheet on which toner is fixed is conveyed and passed by rotation and is heated and pressed to fix a toner image.
[0005]
Such a fixing device employs a pressure heating method in which fixing is performed by holding an image carrier, which is a sheet onto which an unfixed toner image is transferred, with a rotating body such as a fixing roller, a fixing belt, and a pressure roller. ing. In this method, since the surface of the rotating body and the toner image on the fixing sheet as an image carrier are in contact with each other under pressure, the thermal efficiency at the time of fusing the toner image on the fixing sheet is extremely good and rapid. Can be fixed, and is very effective in a high-speed image forming apparatus.
[0006]
In any of the above-described types of fixing devices, in order to prevent toner and paper from adhering to a fixing member such as a fixing roller, a fixing belt, and a pressure roller during fixing, the fixing member generally includes a toner and a fixing roller. It has a surface layer mainly made of a material such as a fluororesin and having releasability from paper.
[0007]
However, such a surface layer is worn due to rubbing against the fixing sheet while receiving pressure. In addition, when a separation claw for preventing the fixing sheet from being wound is disposed in the vicinity of the fixing member and the separation claw hits the surface of the fixing member strongly, the surface layer may be peeled off. In particular, in a configuration in which the surface layer is formed of a fluororesin, since the fluororesin has releasability, adhesion to the lower layer tends to be low, so that peeling tends to occur. In order to cope with such problems, conventionally, a primer layer was inserted between the fluororesin layer and its lower layer, and the adhesion was improved by the primer layer. However, the fluororesin and the primer layer have a thin film shape. In a configuration in which the layers are stacked one above the other and bonded, peeling may still occur due to external force. In order to prevent such peeling of the surface layer, as disclosed in [Patent Document 1] and [Patent Document 2], a resin constituting the surface layer and a resin excellent in durability and adhesion are mixed. It has been performed to form a film using the above-described one.
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2000-298411 A
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 3261166
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the film formed using the mixture as described above has a problem that the surface structure is likely to be uneven depending on the manufacturing conditions, the quality is not stable, and the life varies depending on the product. In the technique described in [Patent Document 1], the surface layer is formed of a fluororesin because the fluororesin floats on the surface by heating in the manufacturing process. However, the fluororesin layer contains a filler. Therefore, the wear resistance is poor, and the fluororesin layer is thin, so that it is lost when about 100,000 sheets of paper containing a lot of calcium carbonate are passed. As a result of the loss of the fluororesin layer, the poorly releasable polyimide layer that constitutes the inner layer is exposed, which becomes the core of toner adhesion, and further causes jamming due to wrapping of the fixing sheet around the fixing member, etc. There is a possibility.
[0010]
The present invention manufactures fixing members such as rollers and belts having a release layer with excellent durability on the surface. Proposal of method For the purpose of serving.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The invention described in claim 1 On substrate The first composition Multiple A first step of attaching; Covering the composition and substrate formed by the first step The second composition Attach With the second step The first composition contains at least a resin other than a fluororesin, and the second composition contains at least a fluororesin. The method is for manufacturing a fixing member.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing the fixing member according to the first aspect, The first composition is selected from polybenzimidazole (PBI), polyimide (PI), polyamideimide (PAI), polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide (PPS), and polyetheretherketone (PEEK). It is characterized by that.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing a fixing member according to the first or second aspect, The first composition having a heat distortion temperature of 200 ° C. or higher is used. It is characterized by that.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a fixing member according to any one of the first to third aspects, In the second step, at least the first composition and the second composition are heated to a temperature higher than the higher one of the melting point of the first composition and the melting point of the second composition. It is characterized by that.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the fixing member manufacturing method according to any one of the first to fourth aspects, wherein at least one of the first composition and the second composition is Thermal conductivity What contains a filler is used.
[0016]
According to a sixth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a fixing member according to any one of the first to fifth aspects, A material containing a conductive filler is used as at least one of the first composition and the second composition. It is characterized by that.
[0017]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a fixing member according to any one of the first to sixth aspects. The surface roughness Rz of the surface constituted by the second composition is 5 μm or less. .
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an image forming apparatus according to an embodiment to which the present invention is applied. In the present embodiment, the image forming apparatus is a laser printer. However, the image forming apparatus to which the present invention is applied may be any apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, or a multifunction machine in addition to a laser printer. The image forming apparatus 1 shown in FIG. 1 forms a single-color image, but may be capable of forming a color image such as a two-color image or a full-color image.
[0028]
The image forming apparatus 100 includes a paper feeding unit 114, a registration roller pair 106, a photosensitive drum 108 as an image carrier, a transfer unit 110, a fixing device 1 and the like. The paper feed unit 114 has a paper feed tray 114a in which sheets 136 to be fixed as an image carrier, which is a sheet-like recording medium, are accommodated in a stacked state, and a paper 136 accommodated in the paper feed tray 114a as the uppermost sheet. A sheet feeding roller 116 and a separating member 117 that feed in order are provided.
[0029]
The sheet 136 sent out by the sheet feeding roller 116 is temporarily stopped by the registration roller pair 106, and after the oblique deviation is corrected, it is formed at the timing synchronized with the rotation of the photosensitive drum 108, that is, on the photosensitive drum 108. The toner image as an unfixed developer image is sent to the transfer portion N by the registration roller pair 106 at a timing when the leading end of the toner image coincides with a predetermined position at the leading end of the sheet 136 in the transport direction.
[0030]
Around the photosensitive drum 108, in the order of rotation indicated by arrows, a charging roller 118 as a charging unit, a mirror 120 constituting a part of an exposure unit (not shown), and toner as a developer are formed into an electrostatic latent image. A developing unit 122 including a developing roller 122a to be supplied, a transfer unit 110, and a cleaning unit 124 including a cleaning blade 124a are disposed. Between the charging roller 118 and the developing unit 122, the exposure unit 126 on the photosensitive drum 108 is irradiated with the exposure light 103 via the mirror 120 and scanned.
[0031]
The image forming operation in the image forming apparatus 100 is performed in the same manner as in the past. When the photosensitive drum 108 is rotated by a driving unit (not shown), the surface of the photosensitive drum 108 is uniformly charged by the charging roller 118, and the exposure light 103 is irradiated on the photosensitive drum 108 in the exposure unit 126 based on the image information. Then, an electrostatic latent image corresponding to the image to be created is formed on the photosensitive drum 108 by being scanned. The electrostatic latent image is moved to the developing unit 122 by the rotation of the photosensitive drum 108, and is supplied with toner by the developing roller 122a to be visualized to form an unfixed toner image.
[0032]
The toner image formed on the photosensitive drum 108 is transferred onto the paper 136 that has entered the transfer portion N at a predetermined timing by applying a transfer bias by the transfer unit 110. The sheet 136 carrying the toner image is conveyed toward the fixing device 1, fixed by the fixing device 1, and then discharged and stacked on a discharge tray (not shown).
[0033]
Foreign matter such as residual toner remaining on the photosensitive drum 108 without being transferred at the transfer portion N reaches the cleaning means 124 as the photosensitive drum 108 rotates, and while passing through the cleaning means 124, the cleaning blade 124a. Is scraped off and cleaned. Thereafter, the residual potential on the photosensitive drum 108 is removed by a neutralizing unit (not shown), and is prepared for the next image forming process.
[0034]
As shown in FIG. 2, the fixing device 1 includes a fixing roller 2 that is a fixing member as a rotating body, a pressure roller 3 that is a fixing member and a pressing member as a rotating body that is in pressure contact with the fixing roller 2, and In order to apply a release agent to the fixing roller 2 and temperature sensors 25 and 35 that are disposed opposite to the outer peripheral surfaces of the fixing roller 2 and the pressure roller 3 and detect the surface temperature of each roller. And a release agent coating means (not shown).
[0035]
Each of the fixing roller 2 and the pressure roller 3 is made of metal, specifically, aluminum cores 21 and 31 as cylindrical base members, and cores 21 and 31 disposed in the center. Halogen heaters 24 and 34 are disposed as heat sources. The fixing roller 2 is driven to rotate clockwise in FIG. 1 by driving means (not shown), and the pressure roller 3 is driven to rotate as the fixing roller 2 rotates.
[0036]
The fixing device 1 nips and conveys a sheet 136 carrying a toner image formed of a solid toner 5 of a single color at a pressure contact portion 40 between the fixing roller 2 and the pressure roller 3 in a direction indicated by an arrow 7. The toner image is fixed on the sheet 136 as indicated by reference numeral 6. The release agent application means includes a release agent application member that is in contact with the fixing roller 2 and a release agent supply unit that supplies silicon oil as a release agent to the release agent application member. The member applies silicone oil to the surface of the fixing roller 2 as the fixing roller 2 rotates.
[0037]
At the time of fixing, the temperature of the fixing roller 2 and the pressure roller 3 is measured by the temperature sensors 25 and 35, respectively. Based on the measured temperature, the temperature of the fixing roller 2 and the pressure roller 3 is 200 ° C. suitable for fixing. Feedback control is performed to turn on the halogen heaters 24 and 34 so that the temperature is maintained at a certain level. In FIG. 1, reference numeral 4 indicates solid wax as a release agent contained in the toner 5. With this wax and silicon oil, the releasability of the toner 5 and the paper 136 with respect to the fixing roller 2 and the pressure roller 3 is improved, and these are prevented from adhering to and wrapping around the fixing roller 2 and the pressure roller 3. .
[0038]
The fixing roller 2 and the pressure roller 3 are respectively provided with resin surface layers 23 and 33 which are polymer composition layers as release layers on the outer peripheral surfaces of the core bars 21 and 31. The surface layers 23 and 33 of this embodiment are composed of a first composition containing at least a resin (excluding a fluororesin) and a second composition containing at least a fluororesin, and the resin contained in the first composition It is comprised by 2 or more phases of the 1st phase comprised by (except a fluororesin) and the 2nd phase comprised at least by the fluororesin contained in the 2nd composition.
[0039]
In such a configuration, the first step of attaching the first composition to the cores 21 and 31 and the surface formed by the first step of the second composition, that is, the first composition or the cored bar. This is formed by the second step of attaching to the surface formed by 21 and 31, thereby improving the durability. Since the first composition uses a material having a high binding strength to the cores 21 and 31, and the second composition uses a material having a high binding strength to the first composition, the first phase is the core metal. The second phase strongly adheres to the first phase and adheres to the core bars 21 and 31.
[0040]
As the resin constituting the first composition (excluding the fluororesin), a resin having a heat distortion temperature (ASTM: D648, 1.82 KPa) of 200 ° C. or higher is selected, has heat resistance, and is a metal core. Those having adhesiveness on gold 21 and 31 are preferred, such as polybenzimidazole (PBI), polyimide (PI), polyamideimide (PAI), polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide (PPS), polyetheretherketone ( PEEK) and the like. These heat-resistant resins are used by dissolving them in a precursor solution or as a powder of the resin itself, or by dissolving the resin itself in a solution in the first step of attaching it to the cores 21 and 31. .
[0041]
The first composition contains at least a resin (excluding a fluororesin), and may contain a fluororesin. When the fluororesin is included, the fluororesin powder is easily mixed and dispersed in such a solution. Therefore, it is possible to easily cover the core bars 21 and 31 with good surface smoothness by dipping or coating. If the resin for forming the first composition is thermoplastic, the solvent is simply evaporated, and if the resin is thermosetting, the solvent is evaporated and then the resin is thermally cured. The heat resistant resin layers 23 and 33 can be formed.
[0042]
Precursor solutions of polyimide (PI) and polyamideimide (PAI) are known, and polybenzimidazole (PBI) is dissolved in dimethylacetamide (DMA). Polyethersulfone (PES) is dimethylformamide, methylene chloride. , N-methyl-2-pyrrolidone is known to be soluble, and these solutions can be used in the first step.
[0043]
In addition, as the fluororesin constituting the second composition and the fluororesin used as the fluororesin when the first composition contains a fluororesin, the melt film forming property by firing has a relatively high melting point. Those having a low melting point, preferably those having a melting point of 250 to 300 ° C. are preferable. Specifically, low molecular weight polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene -Fine powder of perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA).
[0044]
As low molecular weight polytetrafluoroethylene (PTFE) powders, Lubron L-5, L-2 (Daikin Industries), MP1100, 1200, 1300 and TLP-10F-1 (Mitsui DuPont Fluorochemical) are known. As a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP) powder, 532-8000 (DuPont) is known. As tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), MP-10, MP102, (Mitsui Dupont Fluorochemical) are known.
[0045]
At least one of the first composition and the second composition can contain a heat conductive filler, and can have a function as a heat conductive layer. As the heat conductive filler, 10 -3 A material having a heat transfer coefficient of cal / s · cm · ° C. or higher can be used. Specific examples include diamond, silver, copper, aluminum, marble, glass, and practical examples include silica, alumina, magnesium oxide, boron nitride, and beryllium oxide.
[0046]
In addition, as a factor that affects heat conduction in a composite material such as a polyimide resin and a PES resin, for example, there are a filler filling amount, shape, size, dispersion form, etc., but the filling amount is 100 parts by weight of the polyimide resin, 0.1-50 weight part is preferable. If it is less than 0.1 parts by weight, the heat conduction effect tends to be insufficient, and if it exceeds 50 parts by weight, the adhesive area with the binder resin such as a polyimide resin is reduced, and the strength is severely lowered. This is because there is a tendency.
[0047]
At least one of the first composition and the second composition can contain a conductive filler and can have a function as a conductive layer. As the conductive filler, 10 10 A material having a volume resistivity of Ω · cm or less can be used. Specifically, conductive polymers such as polyacetylene, polypyrrole, and polythiophene, carbon such as ketjen black and acetylene black, metals such as graphite, silver, nickel, and copper, and alloys thereof, mica, carbon, glass, etc. Examples include metals, metal oxides such as tin oxide and indium oxide, anions, cations, nonions, and amphoteric surfactants. In general, materials with high electrical conductivity are considered to have high thermal conductivity, and it is also possible to use a thermally conductive filler as a conductive filler and a conductive filler as a thermally conductive filler. It is. These fillers may be contained from the viewpoint of improving wear resistance.
[0048]
In terms of obtaining the surface layers 23 and 33 in which the first composition and the second composition are firmly bonded to each other and the first phase and the second phase are firmly bound, in the second step, The heating is performed at a temperature higher than the higher one of the melting point of the first composition and the melting point of the second composition. In general, since the fluororesin starts to decompose when the temperature exceeds 400 ° C., it is heated so as not to exceed this temperature. In addition, the melting point of the resin is generally about 300 ° C., regardless of whether or not it is a fluororesin, including the example described above. Therefore, such heating is preferably performed in the range of about 300 ° C to 400 ° C. The surface roughness of the surface layers 23 and 33, that is, the surface constituted by the second composition is preferably 5 μm or less from the viewpoint of mold release and image quality improvement, and from the same viewpoint, in the examples described later. Thus, the thickness is preferably 2 μm or less.
[0049]
Example 1
As shown in FIG. 3 or FIG. 4, in this example, in the surface layers 23 and 33, the first phase X in which the first composition composed of PES is attached to the core bars 21 and 31, and the wear resistance From the viewpoint of improving the properties, the second composition composed of PFA in which 3% by weight of ketjen black is dispersed is composed of the first phase X or the second phase Y adhered to the core bars 21 and 31. .
[0050]
The first phase X uses PES powder manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., and this powder is mechanically pulverized to φ5 to 15 μm, and the thickness of the portion used for fixing is φ40 mm by electrostatic coating. The core metal 21, 31 having a thickness of 1.5 mm is covered with a surface ratio of 50% with respect to the surface area of the core metal 21, 31 and heated at 380 ° C. for about 10 minutes to adhere to the surface. The first step was formed.
[0051]
After the formation of the first phase X, the second phase Y was electrostatically coated with a ketjen black-containing PFA resin made by Mitsui DuPont, heated at 380 ° C. for 30 minutes, and then strongly blown outside the heating path It formed by the 2nd process of quenching. Thereafter, it is applied to a tape polishing apparatus and polished with corundum # 800 and # 1500, and the surface roughness of the surface of the second phase Y is set to 2 μm or less in Rz, and the fixing has surface layers 23 and 33 having a thickness of 20 μm. A roller 2 and a pressure roller 3 were obtained. Polishing was performed in the circumferential direction of the fixing roller 2 and the pressure roller 3.
[0052]
As shown in FIG. 3, the first phase X composed of PES as the first composition is bonded to the cores 21 and 31 of the aluminum bullion, and the second composition is in contact with them. A second phase Y constituted by PFA covers. Due to this structure, the strength at the time of peeling is about 5 times that of the case of only PFA, and the durability is improved. The strength at the time of peeling was measured by peeling at 90 degrees.
[0053]
(Example 2)
In the present embodiment, the surface layers 23 and 33 are constituted by using a thermosetting resin as the resin constituting the first composition and using a fluororesin resin as the second composition. From the viewpoint of preparing an interface that is closely adhered to the resin, a poly-2,2 ′-(m-phenylene) -5,5′-bi-containing agent having a solid content of 20 parts by weight is used as an agent for constituting the first composition. A mixture of benzimidazole dissolved in 80 parts by weight of N, N-dimethylacetamide and fluororesin powder containing 3 wt% of Mitsui DuPont graphite was used.
[0054]
In the first phase, such a mixture is prepared, and this mixture is uniformly stirred with a homogenized mixer to obtain a coating solution. The liquid was applied by a spraying method, and then the coating film was formed by the first step of baking at 320 ° C., thereby obtaining a PBI film having a thickness of about 10 microns. In this example, since the first composition contains a fluororesin, not only the first phase but also a part of the second phase is formed by the first step.
[0055]
The second step of forming the remaining part of the second phase is the same as in Example 1, and after film formation by electrostatic coating, firing at 380 ° C., thereby forming the second phase forming the upper layer, The first phase and the second phase forming the lower layer formed in the first step were partially integrated. The configuration has the same cross-sectional shape as that of the first embodiment shown in FIG. However, in this example, the first composition covers the entire surfaces of the core bars 21 and 31, and the resin that is not a fluororesin contained in the first composition occupies the position indicated by the symbol X in FIG. Even in this embodiment, the strength at the time of peeling is about five times that of the case of only PFA. The strength at the time of peeling was measured by peeling at 90 degrees.
[0056]
Normally, when the first composition is applied by applying a solvent with a solvent as in the first step of this example, bubbles are likely to be generated, but 3 wt% of ketjen black is dispersed in the second step. In order to form the PFA as an upper layer, the PFA layer may be thin, so that almost no bubbles were generated. As a comparative example, in the same manner as in the first step of this example, when a surface layer having a thickness of 20 μm was formed only by the first composition by dipping, the surface roughness of the comparative example was Rz. It was about 1.5 μm.
[0057]
(Example 3)
As shown in FIG. 5, in this example, the surface layers 23 and 33, the first phase X in which the first composition composed of PEEK is attached to the cores 21 and 31, and Ketjen black 3 wt% are added. The second composition composed of the dispersed PFA is composed of the first phase X or the second phase Y adhered to the cores 21 and 31.
[0058]
In the first phase X, PEEK powder made by VICTREX was used, and this powder was mechanically pulverized to φ5 to 15 μm, and the thickness of the portion used for fixing was φ40 mm by electrostatic coating. First, a 1.5 mm cored bar 21, 31 is covered with a surface ratio of 50% with respect to the surface area of the cored bar 21, 31 and heated at 380 ° C. for about 10 minutes to adhere to the surface. Formed by process.
[0059]
In the second phase Y, after forming the first phase X, Ketjen Black-containing PFA resin made by Mitsui DuPont was electrostatically coated and heated at 300, 320, 340, 360, 380, and 400 ° C. for 30 minutes, respectively. The second step of quenching by strong air blowing outside the heating furnace was formed. Thereafter, it is applied to a tape polishing apparatus and polished with corundum # 800 and # 1500, the surface roughness of the surface of the second phase Y is Rz of 2 μm or less, the fixing roller 2 having the surface layers 23 and 33, A pressure roller 3 was obtained. Polishing was performed in the circumferential direction of the roller.
[0060]
Table 1 shows a summary of 90 mm peeling force (N) of 10 mm width and peeling mode for each of the surface layers 23 and 33 formed by heating the second step at each of the above temperatures. The exfoliation mode means how exfoliation is taking place. Interfacial partial peeling is generally referred to as interfacial peeling, and forms a pair with cohesive peeling. Release layer breakage is caused by cohesive peeling. From Table 1, the result that the peel strength is highest when heated at 380 ° C. is obtained.
[0061]
[Table 1]
Figure 0004298404
[0062]
As described above, the fluororesin layer is decomposed at 400 ° C. or higher. Therefore, it can be seen that the formation of the surface layers 23 and 33 by heating at 380 ° C. in the second step is suitable for improving the durability. The higher the melting point of the first composition and the second composition, the higher the heating is performed within the range where the fluororesin layer does not decompose and within the range of the melting point of the first composition and the melting point of the second composition. This is because the binding between the first phase X and the second phase Y becomes strong. This can also be seen from the fact that interfacial debonding occurs at 320 ° C. or lower and cohesive delamination occurs at 340 ° C. or higher.
[0063]
In FIG. 5, a thick line portion indicated by a symbol Z indicates a portion where the first composition is bound to the core bars 21 and 31 and strongly bonded. The fluororesin as the second composition has a weak adhesive force to the core bars 21 and 31, but the entire surface layers 23 and 33 have a strong adhesive force to the core bars 21 and 31 and are difficult to peel off. In the thick line portion, the first composition and the core bars 21 and 31 are strongly bonded, and the boundary portion between the first phase X and the second phase Y, that is, the first composition and the second phase. Since the first composition and the second composition are strongly bonded to each other in the bonding portion with the composition of No. 2, the second composition tries to directly bond to the core bars 21 and 31 at the thick line portions. Since the adhesive force to be bonded through the first composition is larger than the adhesive force to be increased due to the difference in area between the thick line portion and the boundary portion, a strong adhesive force is secured. Because.
[0064]
(Example 4)
This example is substantially the same as Example 1, except that the first composition is composed of not only PES but also 3% by weight of Ketjen black dispersed in PES, and this mixture is made up of a core 21 , 31 in a state of covering the surface with an area ratio of 50% with respect to the surface area of the core bars 21, 31, and also in a state of covering the surface with an area ratio of 30%, 40%, 60%, 70% It differs in the point created. The other points are the same as in the embodiment and will not be described.
[0065]
The fixing roller 2 and the pressure roller 3 created in the above-described area ratios are incorporated in MF4570 manufactured by Ricoh Co., Ltd., forming 100,000 images, 90 mm peeling force (N) of 10 mm width and peeling mode Table 2 summarizes the above. In Table 2, the ratio of the adhesion area of the mixture to the surface area of the core bars 21 and 31 is expressed as the PES initial adhesion area. For comparison, Table 2 shows a case where a roller in which only a composition prepared by adding 3 wt% of ketjen black to PFA is attached to the core bars 21 and 31 is shown.
[0066]
[Table 2]
Figure 0004298404
[0067]
From Table 2, it can be considered that if the fixing roller 2 and the pressure roller 3 are produced with an area ratio of 50% or less, the 90-degree peeling force with a width of 10 mm is relatively high and can be used stably. Although not shown in Table 2, when a roller in which only a composition prepared only with PFA is attached to the core bars 21 and 31 is used, the 90-degree peeling force with a width of 10 mm is about 10 (N). It was.
[0068]
(Example 5)
In this embodiment, the fixing roller 2 and the pressure roller 3 created in Example 4 with an area ratio of 40% and the fixing roller and the pressure roller created according to the comparative example described above are MF4570 manufactured by Ricoh Co., Ltd. The image is formed on 100,000 sheets by changing the pressure applied by the pressure roller 3 to the fixing roller 2 and the pressure applied by the pressure roller to the fixing roller, and the toner adhesion to the fixing roller 2 and the fixing roller is examined. It is a thing. The results are shown in Table 3. In Table 3, the result of Example 5 in which the fixing roller 2 and the pressure roller 3 are incorporated is entered in the middle column, and the case in which the fixing roller and the pressure roller of the comparative example are incorporated is entered in the right column.
[0069]
[Table 3]
Figure 0004298404
[0070]
The applied pressure is 2.0 [kgf / cm 2 ], The adhesion of toner becomes remarkable, while the applied pressure is 0.5 [kgf / cm. 2 If it is smaller, the fixability is very poor. Therefore, in the fixing device 1 in the image forming apparatus 100, the pressing force between the fixing roller 3 and the pressure roller 3 is 0.5 [kgf / cm. 2 ] 2.0 [kgf / cm] 2 In the following range, image formation with good fixability and prevention of toner adhesion is performed. In the comparative example, 1.5 [kgf / cm 2 In the above, toner adhesion to the fixing roller was observed. Therefore, it can be considered that the configuration of the comparative example cannot be used unless the linear velocity is low and the nip pressure is small.
[0071]
Although the present invention has been described above, the present invention can be applied not only to the above-described fixing device 1, that is, a heat roller pair type fixing device, but also to a belt fixing device. The belt fixing device is, for example, an endless fixing belt that is a rotating rotating body for conveying a sheet-like recording medium that is heated by a heater as a heating unit and fixes toner, and a heating roller around which a fixing belt is wound And a contact roller formed by the fixing belt and the pressure roller, and a pressure roller as a pressure member as a rotating member disposed opposite to the fixing roller via the fixing roller and the fixing belt. By these rotations, a sheet on which toner is fixed is conveyed and passed through a nip portion, and the toner image is fixed by heating and pressing.
[0072]
When the present invention is applied to such a belt fixing device, the fixing belt, the pressure roller, the heating roller, the fixing roller, and the like are used as fixing members, and the manufacturing method of the above-described fixing roller 2 and pressure roller 3 is used in this manufacturing method. Can be applied. Also, a fixing belt manufactured by applying such a manufacturing method, a fixing member such as a pressure roller, a heating roller, and a fixing roller, a fixing device including the fixing member, a fixing method using the fixing device, and the fixing device An image forming apparatus including the image forming apparatus, an image forming apparatus that forms an image using the fixing method, and an image forming method that forms an image using the fixing method are also objects of application of the present invention.
[0073]
【The invention's effect】
The present invention On substrate The first composition Multiple Attach First 1 process, Covering the composition and substrate formed by the first step The second composition Attach With the second step The first composition contains at least a resin other than a fluororesin, and the second composition contains at least a fluororesin. The fixing member manufacturing method is And durable It is possible to provide a method for producing a fixing member having a release layer having excellent properties on the surface.
[0074]
First composition If a fixing member having a heat-deformation temperature of 200 ° C. or higher is used, a fixing member that does not deform at 200 ° C., which is a general temperature at the time of fixing, and does not easily peel off and has an excellent durability on the surface. A manufacturing method can be provided.
[0075]
In the second step, at least the first composition and the second composition are heated to a temperature higher than the higher one of the melting point of the first composition and the melting point of the second composition. If it is, Second composition Moderately increased fluidity Second composition But First composition By adhering to the substrate without any gap, First composition When Second composition Can be firmly bonded to each other at a three-dimensional interface, and a method for producing a fixing member having a release layer having excellent durability on the surface can be provided.
[0076]
If at least one of the first composition and the second composition contains a thermally conductive filler, the thermal conductivity is improved and the overall thermal response is excellent and the durability is excellent. In addition, a method for producing a fixing member having a release layer on the surface thereof can be provided, and by including a heat conductive filler in only one of them, the one composition has a heat conduction function, It is possible to provide a method for producing a fixing member capable of imparting releasability or the like to another composition.
[0077]
If at least one of the first composition and the second composition contains a conductive filler, the conductivity is improved, and the mold release is excellent as a whole while being excellent in conductivity. A method for producing a fixing member having a layer on the surface can be provided, and by including a conductive filler in only one of the layers, the one composition can have a conductive function, and the other composition can It is possible to provide a method for manufacturing a fixing member capable of taking mold releasability and the like.
[0078]
Surface roughness of the surface constituted by the second composition Rz Is 5 μm or less, since the surface is smooth, the glossiness is improved, it can contribute to the fixing of a high image quality that corresponds well to solid images, and has excellent durability and releasability. A method of manufacturing a fixing member having a mold layer on the surface can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of an image forming apparatus to which the present invention is applied.
2 is a schematic diagram of a fixing device provided in the image forming apparatus shown in FIG. 1. FIG.
3 is a plan view showing a surface layer of a fixing member provided in the fixing device shown in FIG. 2. FIG.
4 is a side sectional view of the surface layer shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a side sectional view of a surface layer of another example.
[Explanation of symbols]
1 Fixing device
2, 3 Fixing member
3 Pressure member
100 Image forming apparatus

Claims (7)

基材上に第1の組成物を複数付着させる第1の工程と、
前記第1の工程により形成された組成物と基材とを覆うように第2の組成物を付着させる第2の工程とを有し、
前記第1の組成物は少なくともフッ素樹脂以外の樹脂を含み、前記第2の組成物は少なくともフッ素樹脂を含む定着部材の製造方法。
A first step of depositing a plurality of first compositions on a substrate;
A second step of attaching a second composition so as to cover the composition formed by the first step and the substrate;
The method for manufacturing a fixing member, wherein the first composition includes at least a resin other than a fluororesin, and the second composition includes at least a fluororesin.
請求項1記載の定着部材の製造方法において、前記第1の組成物はポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)から選択されることを特徴とする定着部材の製造方法。  2. The fixing member manufacturing method according to claim 1, wherein the first composition includes polybenzimidazole (PBI), polyimide (PI), polyamideimide (PAI), polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide (PPS), A method for producing a fixing member, wherein the fixing member is selected from polyetheretherketone (PEEK). 請求項1又は2記載の定着部材の製造方法において、前記第1の組成物に熱変形温度が200℃以上のものを用いることを特徴とする定着部材の製造方法。  The method for manufacturing a fixing member according to claim 1, wherein the first composition has a heat distortion temperature of 200 ° C. or higher. 請求項1ないし3の何れか1つに記載の定着部材の製造方法において、第2の工程において、少なくとも第1の組成物と第2の組成物とを、第1の組成物の融点と第2の組成物の融点とのうち高い方の温度よりも高い温度に加熱することを特徴とする定着部材の製造方法。  4. The method for manufacturing a fixing member according to claim 1, wherein in the second step, at least the first composition and the second composition are mixed with the melting point of the first composition and the first composition. 2. A method for producing a fixing member, comprising heating to a temperature higher than a higher one of the melting points of the composition of 2. 請求項1ないし4の何れか1つに記載の定着部材の製造方法において、第1の組成物と第2の組成物の少なくとも何れか一方に、熱伝導性フィラーを含むものを用いることを特徴とする定着部材の製造方法。  5. The method for manufacturing a fixing member according to claim 1, wherein at least one of the first composition and the second composition includes a thermally conductive filler. A method for manufacturing a fixing member. 請求項1ないし5の何れか1つに記載の定着部材の製造方法において、第1の組成物と第2の組成物の少なくとも何れか一方に、導電性フィラーを含むものを用いることを特徴とする定着部材の製造方法。  6. The fixing member manufacturing method according to claim 1, wherein at least one of the first composition and the second composition includes a conductive filler. A method for manufacturing a fixing member. 請求項1ないし6の何れか1つに記載の定着部材の製造方法において、第2の組成物により構成される面の表面粗さRzを5μm以下とすることを特徴とする定着部材の製造方法。  The method for manufacturing a fixing member according to claim 1, wherein the surface roughness Rz of the surface constituted by the second composition is 5 μm or less. .
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