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JP6977391B2 - Sliding member and its manufacturing method, as well as sliding member for fixing device, fixing device and image forming device - Google Patents
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JP6977391B2 - Sliding member and its manufacturing method, as well as sliding member for fixing device, fixing device and image forming device - Google Patents

Sliding member and its manufacturing method, as well as sliding member for fixing device, fixing device and image forming device Download PDF

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Description

本発明は、摺動部材およびその製造方法、ならびに、定着装置用摺動部材、定着装置および画像形成装置に関する。 The present invention relates to a sliding member and a method for manufacturing the same, and a sliding member for a fixing device, a fixing device, and an image forming device.

摺動部材は、摺動面を有している。摺動部材は、この摺動部材以外の部材と摺動面とが互いに摺動するように配置されることで、種々の機能を発揮することができる。複写機、プリンター、ファクシミリ、および複合機等の画像形成装置は、定着装置を備えている。摺動部材はたとえば、画像形成装置の定着装置の中で、定着装置用摺動部材として用いられる。 The sliding member has a sliding surface. The sliding member can exhibit various functions by arranging the members other than the sliding member and the sliding surface so as to slide with each other. Image forming devices such as copiers, printers, facsimiles, and multifunction devices are equipped with fixing devices. The sliding member is used, for example, as a sliding member for a fixing device in a fixing device of an image forming device.

定着装置(いわゆるパッド加圧型の定着装置)は、互いに対向して共に回転するローラーおよび無端ベルトと、上記無端ベルトの内周面側に配置される押圧部材と、上記押圧部材と上記無端ベルトとの間に配置される定着装置用摺動部材と、を備える。押圧部材は、定着装置用摺動部材を介して無端ベルトをローラーに対して押圧する。無端ベルトとローラーとの間にニップ部が形成される。記録媒体はニップ部に導かれ、記録媒体上のトナー画像は、ニップ部において加熱および加圧されることにより記録媒体上に定着する。 The fixing device (so-called pad pressure type fixing device) includes a roller and an endless belt that rotate together facing each other, a pressing member arranged on the inner peripheral surface side of the endless belt, and the pressing member and the endless belt. It is provided with a sliding member for a fixing device arranged between the two. The pressing member presses the endless belt against the roller via the sliding member for the fixing device. A nip portion is formed between the endless belt and the roller. The recording medium is guided to the nip portion, and the toner image on the recording medium is fixed on the recording medium by being heated and pressurized in the nip portion.

上記のような構成を備えた定着装置においては、記録媒体がニップ部を通過する際に、記録媒体が無端ベルトおよびローラーに接触する。無端ベルトのうちの記録媒体に接触する部分(たとえば無端ベルトの軸方向における中央部)は、記録媒体によって熱を奪われる。無端ベルトのうちの記録媒体に接触しない部分(端部)は、記録媒体によって熱を奪われることがない。 In the fixing device having the above configuration, the recording medium comes into contact with the endless belt and the roller as the recording medium passes through the nip portion. The portion of the endless belt that comes into contact with the recording medium (for example, the central portion in the axial direction of the endless belt) is deprived of heat by the recording medium. The portion (end) of the endless belt that does not come into contact with the recording medium is not deprived of heat by the recording medium.

無端ベルトの軸方向における中央部と端部との間には、温度差が形成されやすい。このような温度差は、無端ベルトの耐用期間に影響し得る。温度差が形成されることにより、無端ベルトの軸方向における中央部に比べて端部が早期に寿命に到達し、結果として、無端ベルト全体としての耐用期間が、無端ベルトの軸方向における端部の寿命に律速されることがあり得る。 A temperature difference is likely to be formed between the central portion and the end portion in the axial direction of the endless belt. Such temperature differences can affect the useful life of endless belts. Due to the formation of the temperature difference, the end reaches the end of life earlier than the central part in the axial direction of the endless belt, and as a result, the useful life of the endless belt as a whole becomes the end part in the axial direction of the endless belt. It can be rate-determined by the life of the.

下記の特許文献1(特開2016−099590号公報)に開示された定着装置は、ニップ形成部材と称される構成を備えている。このニップ形成部材は、均熱部材を有しており、無端ベルトの内周面に接触するように配置される。特許文献1は、均熱部材を有していることにより、無端ベルトの軸方向における中央部と端部との間の温度差を小さくすることができると述べている。特許文献1の中では、均熱部材の材料として、金、銀、銅、およびグラファイトが挙げられている。 The fixing device disclosed in the following Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-099590) has a configuration referred to as a nip forming member. This nip forming member has a heat equalizing member and is arranged so as to be in contact with the inner peripheral surface of the endless belt. Patent Document 1 states that by having the heat equalizing member, the temperature difference between the central portion and the end portion in the axial direction of the endless belt can be reduced. In Patent Document 1, gold, silver, copper, and graphite are mentioned as materials for the heat soaking member.

下記の特許文献2(特開2016−114743号公報)に開示された定着装置は、ヒーター部材、第1伝熱部材および第2伝熱部材を備えている。ヒーター部材は、第1伝熱部材を介して無端ベルトの内周面に接触しており、ヒーター部材と第1伝熱部材との間に弾性を有する第2伝熱部材が設けられている。特許文献2の中では、第1伝熱部材の材料として、銅およびアルミが挙げられている。第2伝熱部材の材料として、異方性の熱伝導率を有するグラファイトシートが挙げられている。特許文献2には、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)やPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等の材料を用いた表面処理が第1伝熱部材に実施されていてもよいとの開示もある。 The fixing device disclosed in Patent Document 2 below (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-114743) includes a heater member, a first heat transfer member, and a second heat transfer member. The heater member is in contact with the inner peripheral surface of the endless belt via the first heat transfer member, and a second heat transfer member having elasticity is provided between the heater member and the first heat transfer member. In Patent Document 2, copper and aluminum are mentioned as materials for the first heat transfer member. As a material of the second heat transfer member, a graphite sheet having an anisotropic thermal conductivity is mentioned. Patent Document 2 also discloses that surface treatment using a material such as DLC (diamond-like carbon) or PTFE (polytetrafluoroethylene) may be carried out on the first heat transfer member.

下記の特許文献3(特開平07−295409号公報)に開示された定着装置においては、フィルムに摺動するように定着用ヒーターが配置されており、定着用ヒーターの絶縁保護膜上に中間層を介して潤滑保護膜が形成されている。潤滑保護膜の構成例としては、ダイヤモンド結晶、グラファイト結晶、およびアモルファス状カーボンの混合物からなるDLC膜(ダイアモンドライクカーボン膜)などが挙げられている。 In the fixing device disclosed in Patent Document 3 below (Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-295409), a fixing heater is arranged so as to slide on the film, and an intermediate layer is provided on the insulating protective film of the fixing heater. A lubrication protective film is formed through the film. Examples of the constitution of the lubrication protective film include a DLC film (diamond-like carbon film) composed of a mixture of diamond crystals, graphite crystals, and amorphous carbon.

特開2016−099590号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-099590 特開2016−114743号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-114743 特開平07−295409号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-295409

グラファイト(たとえば、炭素純度が98atom%以上であるグラファイト)は、熱伝導率が高く、耐熱性も高いといった特徴を有している。摺動部材の摺動面を構成する部材にグラファイトを適用した場合には、高い均熱効果を期待でき、たとえば、無端ベルトの軸方向における中央部と端部との間に生じ得る温度差を小さくできる。しかしながら、摺動部材の摺動面がグラファイトそのもの(たとえば、炭素純度が98atom%以上であるグラファイトの単体)から構成されている場合には、摺動面の摩耗が進行しやすく、摺動部材として実用的ではない。 Graphite (for example, graphite having a carbon purity of 98 atom% or more) has features such as high thermal conductivity and high heat resistance. When graphite is applied to the member constituting the sliding surface of the sliding member, a high heat equalizing effect can be expected. For example, the temperature difference that can occur between the central portion and the end portion in the axial direction of the endless belt can be obtained. Can be made smaller. However, when the sliding surface of the sliding member is composed of graphite itself (for example, a simple substance of graphite having a carbon purity of 98 atom% or more), wear of the sliding surface is likely to proceed, and the sliding member can be used as a sliding member. Not practical.

ここで、グラファイトの種類としては、異方性グラファイトと、等方性グラファイトとが挙げられる。異方性グラファイトの熱伝導率は、等方性グラファイトの熱伝導率よりも10倍以上高い。異方性グラファイトは、厚み方向における結合力が弱く、へき開性を有しているため、低摩擦性を示す。異方性グラファイトは、摩擦係数が低く、固体潤滑剤としても機能し得る。異方性グラファイトを摺動部材として利用すれば、高い均熱性を有する摺動部材となりうる。 Here, examples of the type of graphite include anisotropic graphite and isotropic graphite. The thermal conductivity of anisotropic graphite is more than 10 times higher than that of isotropic graphite. Anisotropic graphite has a weak bonding force in the thickness direction and has cleavage property, so that it exhibits low frictional property. Anisotropic graphite has a low coefficient of friction and can also function as a solid lubricant. If anisotropic graphite is used as the sliding member, it can be a sliding member having high heat soaking property.

しかしながら、異方性グラファイトの強度および耐摩耗性は、それぞれ、等方性グラファイトの強度および耐摩耗性よりも1/10以上弱い。したがって、異方性グラファイト単体を摺動部材として用いた場合には、摺動面の摩耗が進行しやすく、摺動部材として実用的ではない。これに対し、等方性グラファイトの熱伝導率は、異方性グラファイトの熱伝導率に比べて低いが、たとえば50〜150W/m・K程度であり、アルミ合金と同等の熱伝導率を有する等方性グラファイトも存在している。 However, the strength and wear resistance of anisotropic graphite are 1/10 or more weaker than the strength and wear resistance of isotropic graphite, respectively. Therefore, when anisotropic graphite alone is used as a sliding member, wear of the sliding surface tends to proceed, which is not practical as a sliding member. On the other hand, the thermal conductivity of isotropic graphite is lower than that of anisotropic graphite, but is, for example, about 50 to 150 W / m · K, and has the same thermal conductivity as an aluminum alloy. Isotropic graphite is also present.

近年、コストダウンおよび省エネルギー化などがますます要請されている。このような要請を実現するために摺動部材においては、高い熱伝導性と高い摺動性とを併せ持つことによって、高い均熱効果を発揮することができてしかも長期間にわたって使用することを可能とする摺動部材が求められている。上述のとおり特許文献1〜3には、グラファイトを用いて摺動部材を構成することが提案されている。 In recent years, there have been increasing demands for cost reduction and energy saving. In order to meet such demands, the sliding member can exhibit a high heat equalizing effect and can be used for a long period of time by having both high thermal conductivity and high slidability. There is a demand for a sliding member. As described above, Patent Documents 1 to 3 propose that graphite is used to form a sliding member.

特許文献1,3には、等方性グラファイトや異方性グラファイトに関する具体的な記載はない。特許文献2においては、複数の部材を多層構造にすることにより摺動部材を構成することで、摺動部材が有する均熱性の向上を図っている。第2伝熱部材の材料として、異方性の熱伝導率を有するグラファイトシートが挙げられている。摺動部材が特許文献2に開示されているように複数の部材による多層構造から構成される場合、部材間の密着性が摺動部材の均熱性に影響を及ぼす。部材間の空気層を排除するために、たとえば、導電性グリスなどを摺動部材に塗布することが考えられる。 Patent Documents 1 and 3 do not specifically describe isotropic graphite or anisotropic graphite. In Patent Document 2, the sliding member is configured by forming a plurality of members into a multi-layer structure to improve the heat soaking property of the sliding member. As a material of the second heat transfer member, a graphite sheet having an anisotropic thermal conductivity is mentioned. When the sliding member is composed of a multi-layer structure composed of a plurality of members as disclosed in Patent Document 2, the adhesion between the members affects the heat soaking property of the sliding member. In order to eliminate the air layer between the members, for example, conductive grease or the like may be applied to the sliding member.

しかしながら、グリスの基油自体の熱伝導率は低く、仮に、カーボン、グラファイト、および金属など、高い熱伝導性を有するフィラーをグリスに含有させたとしても、摺動部材の熱伝導性とグリスの熱伝導性との間には大きな乖離があるため、摺動部材全体としての十分な均熱効果を得ることは難しい。摺動部材にグラファイトを用いた場合、グリスがグラファイトに浸透して摺動部材が脆くなる可能性もある。高温高圧下で摺動が行なわれるパッド型の定着装置にそのような摺動部材を採用した場合、グラファイトに亀裂が生じる可能性があり、十分な均熱効果を得ることも容易ではない。 However, the thermal conductivity of the base oil of grease itself is low, and even if the grease contains a filler having high thermal conductivity such as carbon, graphite, and metal, the thermal conductivity of the sliding member and the grease Since there is a large gap with the thermal conductivity, it is difficult to obtain a sufficient heat equalizing effect for the sliding member as a whole. When graphite is used for the sliding member, grease may permeate the graphite and the sliding member may become brittle. When such a sliding member is adopted for a pad-type fixing device that slides under high temperature and high pressure, cracks may occur in graphite, and it is not easy to obtain a sufficient heat equalizing effect.

本発明は、上述のような実情に鑑みて創作されたものであって、高い熱伝導性と高い摺動性とを併せ持つことによって、高い均熱効果を発揮することができてしかも長期間にわたって使用することを可能とする摺動部材、およびその製造方法を提供することを目的とする。本発明は併せて、このような目的を実現可能な定着装置用摺動部材、ならびに、そのような定着装置用摺動部材を備えた定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention was created in view of the above-mentioned circumstances, and by having both high thermal conductivity and high slidability, a high heat equalizing effect can be exhibited and the present invention can be exerted for a long period of time. It is an object of the present invention to provide a sliding member that can be used, and a method for manufacturing the same. It is also an object of the present invention to provide a sliding member for a fixing device capable of realizing such an object, and a fixing device and an image forming device provided with such a sliding member for the fixing device.

本発明に基づく摺動部材は、主表面を有し、等方性グラファイトから形成された基材と、上記主表面上に設けられ、摺動面を構成するコート層と、を備え、上記コート層の上記摺動面の摩擦係数は、上記コート層が上記主表面上に設けられずに上記主表面が露出している状態での上記主表面の摩擦係数よりも低い。 The sliding member according to the present invention comprises a base material having a main surface and formed of isotropic graphite, and a coat layer provided on the main surface and constituting the sliding surface. The coefficient of friction of the sliding surface of the layer is lower than the coefficient of friction of the main surface in a state where the coat layer is not provided on the main surface and the main surface is exposed.

上記摺動部材において好ましくは、上記コート層は、アモルファスカーボン膜から形成され、上記等方性グラファイトの炭素純度は、98atom%以上である。 In the sliding member, the coat layer is preferably formed from an amorphous carbon film, and the carbon purity of the isotropic graphite is 98 atom% or more.

上記摺動部材において好ましくは、上記基材は、上記等方性グラファイトと、上記等方性グラファイト上に設けられ、上記主表面を構成する異方性グラファイト薄層とから形成されている。 In the sliding member, the base material is preferably formed of the isotropic graphite and an anisotropic graphite thin layer provided on the isotropic graphite and constituting the main surface.

上記摺動部材において好ましくは、上記主表面は、上記等方性グラファイトから構成され、上記コート層が上記主表面上に設けられずに上記主表面が露出している状態では、上記等方性グラファイトの上記主表面の表面粗さRaは、1.0未満である。 In the sliding member, preferably, the main surface is composed of the isotropic graphite, and the isotropic isotropic in a state where the coat layer is not provided on the main surface and the main surface is exposed. The surface roughness Ra of the main surface of graphite is less than 1.0.

上記摺動部材においては、上記コート層の上記摺動面に、潤滑剤が塗布されていても構わない。 In the sliding member, a lubricant may be applied to the sliding surface of the coat layer.

上記摺動部材においては、上記潤滑剤が、フッ素グリスから構成されていても構わない。 In the sliding member, the lubricant may be composed of fluorine grease.

上記摺動部材においては、上記潤滑剤が、シリコーンオイルから構成されていても構わない。 In the sliding member, the lubricant may be composed of silicone oil.

本発明に基づく定着装置用摺動部材は、定着装置に用いられる定着装置用摺動部材であって、上記定着装置は、互いに対向して共に回転するローラーおよび無端ベルトと、上記無端ベルトの内周面側に配置され、上記無端ベルトを上記ローラーへ向けて押圧することにより上記無端ベルトを上記ローラーとの間で挟む押圧部材と、上記押圧部材と上記無端ベルトとの間に配置される上記定着装置用摺動部材とを備え、上記定着装置用摺動部材は、本発明に基づく上記の摺動部材である。 The fixing device sliding member based on the present invention is a fixing device sliding member used in the fixing device, and the fixing device includes a roller and an endless belt that rotate together facing each other and an endless belt. The pressing member arranged on the peripheral surface side and sandwiching the endless belt between the rollers by pressing the endless belt toward the roller, and the pressing member arranged between the pressing member and the endless belt. A sliding member for a fixing device is provided, and the sliding member for a fixing device is the sliding member based on the present invention.

上記定着装置用摺動部材において好ましくは、上記等方性グラファイトの熱伝導率は、100W/(m・K)以上であり、上記等方性グラファイトのヤング率は、10GPa以上である。 In the sliding member for a fixing device, the thermal conductivity of the isotropic graphite is preferably 100 W / (m · K) or more, and the Young's modulus of the isotropic graphite is 10 GPa or more.

上記定着装置用摺動部材において好ましくは、上記等方性グラファイトの厚みは、1mm以上10mm以下である。 In the sliding member for the fixing device, the thickness of the isotropic graphite is preferably 1 mm or more and 10 mm or less.

本発明に基づく定着装置は、本発明に基づく上記の定着装置用摺動部材を備えるように構成されている。 The fixing device based on the present invention is configured to include the above-mentioned sliding member for the fixing device based on the present invention.

本発明に基づく画像形成装置は、本発明に基づく上記の定着装置を備えるように構成されている。 The image forming apparatus based on the present invention is configured to include the above-mentioned fixing device based on the present invention.

本発明のある局面に基づく摺動部材の製造方法は、本発明に基づく上記の摺動部材を製造する、摺動部材の製造方法であって、上記主表面上に、上記アモルファスカーボン膜を製膜により形成する工程を備える。 The method for manufacturing a sliding member based on a certain aspect of the present invention is a method for manufacturing a sliding member according to the present invention, wherein the amorphous carbon film is formed on the main surface. It comprises a step of forming by a film.

本発明のある局面に基づく摺動部材の製造方法は、本発明に基づく上記の摺動部材を製造する、摺動部材の製造方法であって、1,000W/(m・K)以上の熱伝導率を有する異方性グラファイトシートを準備する工程と、加熱された上記異方性グラファイトシートが上記等方性グラファイト上に押し付けられた状態でこれらの間に剪断力を発生させることで、上記等方性グラファイト上に上記異方性グラファイト薄層を形成する工程と、を備える。 The method for manufacturing a sliding member based on a certain aspect of the present invention is a method for manufacturing a sliding member according to the present invention, which is a method for manufacturing a sliding member, and has a heat of 1,000 W / (m · K) or more. The above-mentioned step of preparing an anisotropic graphite sheet having conductivity and the above-mentioned by generating a shearing force between them in a state where the heated anisotropic graphite sheet is pressed onto the isotropic graphite. A step of forming the anisotropic graphite thin layer on isotropic graphite is provided.

上記の構成によれば、高い熱伝導性と高い摺動性とを併せ持つことによって、高い均熱効果を発揮することができてしかも長期間にわたって使用することを可能とする摺動部材を得ることができる。 According to the above configuration, by having both high thermal conductivity and high slidability, it is possible to obtain a sliding member capable of exhibiting a high heat equalizing effect and being able to be used for a long period of time. Can be done.

実施の形態における画像形成装置1を示す図である。It is a figure which shows the image forming apparatus 1 in embodiment. 実施の形態における定着装置30を示す図である。It is a figure which shows the fixing device 30 in an embodiment. 実施の形態における定着装置用摺動部材33(摺動部材)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the sliding member 33 (sliding member) for a fixing device in embodiment. 図3中のIV線に囲まれた領域を拡大して示す断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a region surrounded by IV lines in FIG. コート層33bが基材33aの主表面33s(等方性グラファイト)上に設けられずに主表面33sが露出している基材33aを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the base material 33a which the coat layer 33b is not provided on the main surface 33s (isotropic graphite) of a base material 33a, and the main surface 33s is exposed. 実施の形態の変形例における定着装置用摺動部材33E(摺動部材)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the sliding member 33E (sliding member) for a fixing device in the modification of embodiment. 図6中のVII線に囲まれた領域を拡大して示す断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a region surrounded by VII lines in FIG. 実施の形態の変形例における定着装置用摺動部材の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the sliding member for a fixing device in the modification of embodiment. 実施の形態およびその変形例に関する検証実験、およびその結果を示す図である。It is a figure which shows the verification experiment which concerns on embodiment and the modified example, and the result. 実施の形態およびその変形例に関する検証実験で使用した基材Aおよび中間層Aの仕様を示す図である。It is a figure which shows the specification of the base material A and the intermediate layer A used in the verification experiment which concerns on embodiment and the modified example.

実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。同一の部品および相当部品には同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。以下の実施の形態は、画像形成装置の定着装置に適用された摺動部材(すなわち、定着装置用摺動部材)に基づいて説明する。 The embodiments will be described below with reference to the drawings. The same parts and equivalent parts may be given the same reference numbers and duplicate explanations may not be repeated. The following embodiments will be described based on the sliding member (that is, the sliding member for the fixing device) applied to the fixing device of the image forming apparatus.

以下の実施の形態で開示する摺動部材としての技術的思想は、定着装置や画像形成装置への適用に限られない。以下の実施の形態で開示する摺動部材としての技術的思想は、摺動部材の摺動面とこの摺動部材以外の部材とが互いに摺動するように構成された摺動部材であれば、任意の技術分野に適用可能である。 The technical idea as a sliding member disclosed in the following embodiments is not limited to application to a fixing device or an image forming device. The technical idea as a sliding member disclosed in the following embodiments is that the sliding member is configured so that the sliding surface of the sliding member and a member other than the sliding member slide with each other. , Applicable to any technical field.

[画像形成装置1]
図1は、実施の形態における画像形成装置1を示す図である。画像形成装置1は、イメージングカートリッジ10A〜10D、中間転写ベルト21、および定着装置30などを備える。イメージングカートリッジ10A〜10Dの各々は、感光体11、帯電装置12、潜像形成装置13、現像装置14、およびクリーニング装置15を備える。イメージングカートリッジ10A〜10Dの現像装置14は、たとえば、黒色、黄色、マゼンダ色、およびシアン色のトナーをそれぞれ収容している。
[Image forming apparatus 1]
FIG. 1 is a diagram showing an image forming apparatus 1 according to an embodiment. The image forming apparatus 1 includes imaging cartridges 10A to 10D, an intermediate transfer belt 21, a fixing apparatus 30, and the like. Each of the imaging cartridges 10A to 10D includes a photoconductor 11, a charging device 12, a latent image forming device 13, a developing device 14, and a cleaning device 15. The developing apparatus 14 of the imaging cartridges 10A to 10D contains, for example, black, yellow, magenta, and cyan toners, respectively.

イメージングカートリッジ10A〜10Dの各々においては、感光体11の表面が帯電装置12によって帯電される。帯電された感光体11の表面は、潜像形成装置13により露光される。感光体11の表面に、画像情報に応じた静電潜像が形成される。静電潜像に現像装置14からトナーが供給されることで、感光体11の表面にトナー画像が形成される。 In each of the imaging cartridges 10A to 10D, the surface of the photoconductor 11 is charged by the charging device 12. The surface of the charged photoconductor 11 is exposed by the latent image forming apparatus 13. An electrostatic latent image corresponding to the image information is formed on the surface of the photoconductor 11. By supplying toner to the electrostatic latent image from the developing device 14, a toner image is formed on the surface of the photoconductor 11.

中間転写ベルト21は、駆動ローラー20aと回転ローラー20bとに掛け渡される。イメージングカートリッジ10A〜10Dの各々の感光体11の表面に形成されたトナー画像は、感光体11と一次転写ローラー22との間の一次転写部において、中間転写ベルト21の上に順々に転写される。転写後に感光体11の表面に残留したトナーは、クリーニング装置15によって感光体11の表面から除去される。 The intermediate transfer belt 21 is hung on the drive roller 20a and the rotary roller 20b. The toner image formed on the surface of each of the photoconductors 11 of the imaging cartridges 10A to 10D is sequentially transferred onto the intermediate transfer belt 21 at the primary transfer portion between the photoconductor 11 and the primary transfer roller 22. Toner. The toner remaining on the surface of the photoconductor 11 after the transfer is removed from the surface of the photoconductor 11 by the cleaning device 15.

中間転写ベルト21上で重ね合わされたトナー画像は、中間転写ベルト21の周回移動により、中間転写ベルト21と二次転写ローラー23とが相互に対向している位置(二次転写部)に搬送される。画像形成装置1内に収容された記録媒体Sは、給紙ローラー24およびタイミングローラー25によって適切なタイミングで中間転写ベルト21と二次転写ローラー23との間の位置に導かれる。 The toner image superimposed on the intermediate transfer belt 21 is conveyed to a position (secondary transfer section) where the intermediate transfer belt 21 and the secondary transfer roller 23 face each other by the circumferential movement of the intermediate transfer belt 21. Toner. The recording medium S housed in the image forming apparatus 1 is guided to a position between the intermediate transfer belt 21 and the secondary transfer roller 23 at an appropriate timing by the paper feed roller 24 and the timing roller 25.

中間転写ベルト21上に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト21と二次転写ローラー23との間の二次転写部において、記録媒体S上に転写される。転写後に中間転写ベルト21の表面に残留したトナーは、クリーニング装置26によって中間転写ベルト21の表面から除去される。トナー画像が転写された記録媒体Sは、定着装置30に導かれる。記録媒体S上に転写された未定着のトナー画像は、定着装置30において記録媒体S上に定着される。トナー画像が定着された記録媒体Sは、排紙ローラー27によって排紙される。 The toner image formed on the intermediate transfer belt 21 is transferred onto the recording medium S at the secondary transfer section between the intermediate transfer belt 21 and the secondary transfer roller 23. The toner remaining on the surface of the intermediate transfer belt 21 after transfer is removed from the surface of the intermediate transfer belt 21 by the cleaning device 26. The recording medium S on which the toner image is transferred is guided to the fixing device 30. The unfixed toner image transferred onto the recording medium S is fixed on the recording medium S in the fixing device 30. The recording medium S on which the toner image is fixed is ejected by the paper ejection roller 27.

[定着装置30]
図2は、実施の形態における定着装置30を示す図である。定着装置30は、ローラー31、無端ベルト32、定着装置用摺動部材33、加熱ローラー34、および、押圧部材35を備える。
[Fixing device 30]
FIG. 2 is a diagram showing a fixing device 30 in the embodiment. The fixing device 30 includes a roller 31, an endless belt 32, a sliding member 33 for the fixing device, a heating roller 34, and a pressing member 35.

ローラー31は、芯金31aと弾性層31bとを有する。弾性層31bは、ゴムまたはスポンジから形成され、芯金31aの外周に設けられる。ローラー31および無端ベルト32は、これらの外周面同士が互いに対向するように配置される。ローラー31を回転させることで、ローラー31に接触している無端ベルト32も共に回転する。 The roller 31 has a core metal 31a and an elastic layer 31b. The elastic layer 31b is formed of rubber or sponge and is provided on the outer periphery of the core metal 31a. The roller 31 and the endless belt 32 are arranged so that their outer peripheral surfaces face each other. By rotating the roller 31, the endless belt 32 in contact with the roller 31 also rotates.

定着装置用摺動部材33、加熱ローラー34、および押圧部材35は、無端ベルト32の内周面32s側に配置される。定着装置用摺動部材33は、押圧部材35と無端ベルト32の内周面32sとの間に配置され、無端ベルト32の内周面32sに接触している。押圧部材35は、定着装置用摺動部材33を介して無端ベルト32をローラー31へ向けて押圧する。無端ベルト32は、定着装置用摺動部材33(後述する摺動面33t)とローラー31の外周面との間で挟まれる。ローラー31の外周面と無端ベルト32の外周面との間にニップ部Nが形成される。 The sliding member 33 for the fixing device, the heating roller 34, and the pressing member 35 are arranged on the inner peripheral surface 32s side of the endless belt 32. The fixing device sliding member 33 is arranged between the pressing member 35 and the inner peripheral surface 32s of the endless belt 32, and is in contact with the inner peripheral surface 32s of the endless belt 32. The pressing member 35 presses the endless belt 32 toward the roller 31 via the fixing device sliding member 33. The endless belt 32 is sandwiched between the fixing device sliding member 33 (sliding surface 33t described later) and the outer peripheral surface of the roller 31. A nip portion N is formed between the outer peripheral surface of the roller 31 and the outer peripheral surface of the endless belt 32.

定着装置用摺動部材33に対してローラー31とは反対側の位置に、加熱ローラー34が配置される。加熱ローラー34の内部には、ハロゲンランプ等の加熱装置34aが設けられる。無端ベルト32の一部は、加熱ローラー34に架け渡され、加熱ローラー34によって加熱される。無端ベルト32を加熱させる方式は、無端ベルト32をIHで加熱させる方式や、無端ベルト32を抵抗発熱体等で加熱させる方式であってもよい。 The heating roller 34 is arranged at a position opposite to the roller 31 with respect to the fixing device sliding member 33. Inside the heating roller 34, a heating device 34a such as a halogen lamp is provided. A part of the endless belt 32 is bridged over the heating roller 34 and heated by the heating roller 34. The method of heating the endless belt 32 may be a method of heating the endless belt 32 with an IH or a method of heating the endless belt 32 with a resistance heating element or the like.

トナー画像tが転写された記録媒体Sは、定着装置30のニップ部Nに挿通され、ニップ部Nにおいて加熱および加圧される。上述のとおり、トナー画像tが定着された記録媒体Sは、排紙ローラー27(図1)によって排紙される。 The recording medium S on which the toner image t is transferred is inserted into the nip portion N of the fixing device 30, and is heated and pressurized in the nip portion N. As described above, the recording medium S on which the toner image t is fixed is discharged by the paper ejection roller 27 (FIG. 1).

[定着装置用摺動部材33]
図3は、実施の形態における定着装置用摺動部材33(摺動部材)を示す断面図である。図4は、図3中のIV線に囲まれた領域を拡大して示す断面図である。図2から図4に示すように、定着装置用摺動部材33は、基材33aおよびコート層33bを備えている。
[Sliding member 33 for fixing device]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a sliding member 33 (sliding member) for a fixing device according to an embodiment. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a region surrounded by the IV line in FIG. As shown in FIGS. 2 to 4, the fixing device sliding member 33 includes a base material 33a and a coat layer 33b.

(基材33a)
基材33aは、等方性グラファイトから形成され、主表面33sを有している。詳細は後述するが、主表面33s上にはコート層33bが設けられる。等方性グラファイトは、サブミクロンの大きさを有する複数の微粒子から構成され、多孔質状の構造を呈している。
(Base material 33a)
The base material 33a is formed of isotropic graphite and has a main surface 33s. Although details will be described later, a coat layer 33b is provided on the main surface 33s. Isotropic graphite is composed of a plurality of fine particles having a submicron size and exhibits a porous structure.

等方性グラファイトの炭素純度は、たとえば98atom%以上である。コート層33bがダイヤモンドライクカーボン(DLC)から構成される場合には、等方性グラファイトの炭素純度が98atom%以上であることにより、基材33a(等方性グラファイト)とコート層33b(ダイヤモンドライクカーボン)との間の結合力が強くなり、コート層33b(ダイヤモンドライクカーボン)の被膜強度を向上させることが可能となる。 The carbon purity of isotropic graphite is, for example, 98 atom% or more. When the coat layer 33b is composed of diamond-like carbon (DLC), the carbon purity of the isotropic graphite is 98 atom% or more, so that the base material 33a (isotropic graphite) and the coat layer 33b (diamond-like) are used. The bonding force with carbon) becomes stronger, and the film strength of the coat layer 33b (diamond-like carbon) can be improved.

図4に示すように、等方性グラファイトの表層部分は、複数のグラファイト微粒子33asから構成されており、数ミクロンの大きさを有する凹凸が形成されている。本実施の形態においては、基材33aの主表面33sは、等方性グラファイト(凹凸を呈する複数のグラファイト微粒子33as)から構成されている。 As shown in FIG. 4, the surface layer portion of isotropic graphite is composed of a plurality of graphite fine particles 33as, and irregularities having a size of several microns are formed. In the present embodiment, the main surface 33s of the base material 33a is composed of isotropic graphite (a plurality of graphite fine particles 33as exhibiting irregularities).

上述のとおり、グラファイトの種類としては、異方性グラファイトと、等方性グラファイトとが挙げられる。異方性グラファイトは一般的に、十数μm〜数十μmの厚みを有する薄層シートから構成される。異方性グラファイトの平面方向の熱伝導率は、たとえば、1,000W/m・K〜2,000W/m・Kである。一方、異方性グラファイトの厚み方向の熱伝導率は、たとえば1W/m・K〜数十W/m・Kであり、平面方向の熱伝導率に比べて極端に低い。異方性グラファイトは、厚み方向における結合力が弱く、へき開性を有しており、破損しやすいといった特徴を有する。 As described above, examples of the type of graphite include anisotropic graphite and isotropic graphite. Anisotropic graphite is generally composed of a thin sheet having a thickness of a dozen μm to a dozen μm. The thermal conductivity of anisotropic graphite in the plane direction is, for example, 1,000 W / m · K to 2,000 W / m · K. On the other hand, the thermal conductivity of anisotropic graphite in the thickness direction is, for example, 1 W / m · K to several tens of W / m · K, which is extremely lower than the thermal conductivity in the plane direction. Anisotropic graphite has characteristics such as weak bonding force in the thickness direction, cleavage property, and easy breakage.

一方、等方性グラファイトは、ブロック状、シート状、プレート状、半円状など、様々な形状を有するように作製されることが可能である。等方性グラファイトの熱伝導率は、異方性グラファイトの熱伝導率に比べると低く、たとえば50W/m・K〜150W/m・Kである。しかしながら、等方性グラファイトの強度は、異方性グラファイトの強度よりも強く、等方性グラファイトは異方性グラファイトに比べて破損しにくいという特徴を有する。 On the other hand, isotropic graphite can be produced so as to have various shapes such as a block shape, a sheet shape, a plate shape, and a semicircular shape. The thermal conductivity of isotropic graphite is lower than that of anisotropic graphite, for example, 50 W / m · K to 150 W / m · K. However, the strength of isotropic graphite is stronger than that of anisotropic graphite, and isotropic graphite is less likely to be damaged than anisotropic graphite.

基材33aに用いる等方性グラファイトとしては、熱伝導率、強度および炭素純度という点で、最適な特性を有するものが選択される。基材33aの均熱性に鑑みると、等方性グラファイトの熱伝導率は、100W/m・K以上であることが好ましい。基材33aの強度に鑑みると、等方性グラファイトのヤング率は、10GPa以上であることが好ましい。コート層33b(ダイヤモンドライクカーボン)の被膜強度に鑑みると、等方性グラファイトの炭素純度は、98atom%以上であることが好ましい。 As the isotropic graphite used for the base material 33a, one having optimum characteristics in terms of thermal conductivity, strength and carbon purity is selected. Considering the soaking property of the base material 33a, the thermal conductivity of isotropic graphite is preferably 100 W / m · K or more. Considering the strength of the base material 33a, the Young's modulus of isotropic graphite is preferably 10 GPa or more. Considering the film strength of the coat layer 33b (diamond-like carbon), the carbon purity of isotropic graphite is preferably 98 atom% or more.

基材33aに用いる等方性グラファイトの厚みTH1(図3)は、基材33aの剛性および熱容量に鑑みて、たとえば1mm以上10mm以下であることが好ましい。1mm以上である場合には、基材33aの剛性および曲げ強度が向上しやすく、10mm以下である場合には、熱容量が低くなることにより、平面方向の熱伝導率が向上し、均熱性も向上する。ここで述べている等方性グラファイトの厚みTH1とは、定着装置用摺動部材33の断面をSEM観察し、各層の界面のコントラストに基づき基材33aやコート層33bなどを特定した上で、基材33a(等方性グラファイト)の厚みTH1を測定することにより得られる値である。 The thickness TH1 (FIG. 3) of the isotropic graphite used for the base material 33a is preferably, for example, 1 mm or more and 10 mm or less in view of the rigidity and heat capacity of the base material 33a. When it is 1 mm or more, the rigidity and bending strength of the base material 33a are likely to be improved, and when it is 10 mm or less, the heat capacity is lowered, so that the thermal conductivity in the plane direction is improved and the heat soaking property is also improved. do. The isotropic graphite thickness TH1 described here is defined by observing the cross section of the sliding member 33 for a fixing device by SEM and specifying the base material 33a, the coat layer 33b, etc. based on the contrast at the interface of each layer. It is a value obtained by measuring the thickness TH1 of the base material 33a (isotropic graphite).

図5は、コート層33bが基材33aの主表面33s(等方性グラファイト)上に設けられずに主表面33sが露出している基材33aを示す断面図である。基材33a(等方性グラファイト)の表面粗さに関して、コート層33bが基材33aの主表面33s(等方性グラファイト)上に設けられずに主表面33sが露出している状態では(図5に示す状態では)、基材33a(等方性グラファイト)の主表面33sの表面粗さRaは、均一なコート層33bを形成するという観点により、できる限り小さい方が好ましく、たとえば1.0未満である。上述のとおり、等方性グラファイトは多孔質状の構造を呈している。フライス盤による粗研磨によって表面粗さRaを3.0未満に設定可能であり、ホーニング加工およびラッピング加工をさらに施すことによって表面粗さRaを1.0未満に設定可能である。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing a base material 33a in which the main surface 33s is exposed without the coat layer 33b being provided on the main surface 33s (isotropic graphite) of the base material 33a. Regarding the surface roughness of the base material 33a (isotropic graphite), in a state where the coat layer 33b is not provided on the main surface 33s (isotropic graphite) of the base material 33a and the main surface 33s is exposed (Fig. (In the state shown in 5), the surface roughness Ra of the main surface 33s of the base material 33a (isotropic graphite) is preferably as small as possible from the viewpoint of forming a uniform coat layer 33b, for example, 1.0. Is less than. As mentioned above, isotropic graphite has a porous structure. The surface roughness Ra can be set to less than 3.0 by rough polishing with a milling machine, and the surface roughness Ra can be set to less than 1.0 by further performing honing processing and lapping processing.

ここで述べている表面粗さRaの値は、表面粗さ測定機(東京精密社製、SURFCOM 480A)(「SURFCOM」は登録商標)を使用して、カットオフ値を0.8に設定し、測定箇所を10カ所に設定し、一カ所当たりの測定長を0.3に設定し、主表面33sの凸部の表面粗さを測定し、測定されたデータを合算し、測定長を3mmとしてRaを算出することにより得られる値である。 For the surface roughness Ra value described here, the cutoff value is set to 0.8 using a surface roughness measuring machine (SURFCOM 480A manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.) (“SURFCOM” is a registered trademark). , Set the measurement points to 10 points, set the measurement length per point to 0.3, measure the surface roughness of the convex part of the main surface 33s, add up the measured data, and set the measurement length to 3 mm. It is a value obtained by calculating Ra as.

以上のような各特徴を備えることが可能な基材33aの等方性グラファイトは、具体的にはたとえば、東洋炭素社製のISEM−3(熱伝導率が130W/m・K)から作製されることが可能である。たとえば、ブロック状の形状を有する等方性グラファイトを準備し、その表面を切削し、長手方向の長さを360mmに設定し、短手方向の長さを20mmに設定し、厚みを3mmに設定する。等方性グラファイトの表面のうち、主表面33sを構成することが予定されている側の表面(片面)を、フライス加工により粗く研磨した後、ホーニング加工によって仕上げ研磨を行なう。これにより、1未満の表面粗さRaを有する主表面33sが基材33aに形成される。定着装置用摺動部材33の無端ベルト32(図2)に接触する部分のうち、基材33aの入口側に位置する部分と出口側に位置する部分とには、5R(5mm)の曲率半径を有する曲面を設けてもよい。 The isotropic graphite of the base material 33a capable of having each of the above characteristics is specifically produced from, for example, ISEM-3 (thermal conductivity of 130 W / m · K) manufactured by Toyo Tanso Co., Ltd. It is possible. For example, prepare isotropic graphite with a block-like shape, cut the surface, set the length in the longitudinal direction to 360 mm, set the length in the lateral direction to 20 mm, and set the thickness to 3 mm. do. Of the surface of isotropic graphite, the surface (one side) on the side where the main surface 33s is planned to be formed is roughly polished by milling, and then finish-polished by honing. As a result, the main surface 33s having a surface roughness Ra of less than 1 is formed on the base material 33a. Of the portions of the sliding member 33 for the fixing device that come into contact with the endless belt 32 (FIG. 2), the portion located on the inlet side and the portion located on the outlet side of the base material 33a have a radius of curvature of 5R (5 mm). A curved surface having a

(コート層33b)
図2〜図4を参照して、上述のとおり、コート層33bは基材33aの主表面33s上に設けられる。コート層33bのうち、主表面33sに結合している側の表面とは反対側の表面は、定着装置用摺動部材33の摺動面33tを構成する。定着装置用摺動部材33は、定着装置用摺動部材33以外の部材と摺動面33tとが互いに摺動するように配置されることで、種々の機能(たとえば、無端ベルト32とローラー31との間にニップ部Nを形成させるという機能)を発揮することができる。
(Coat layer 33b)
With reference to FIGS. 2 to 4, as described above, the coat layer 33b is provided on the main surface 33s of the base material 33a. The surface of the coat layer 33b on the side opposite to the surface bonded to the main surface 33s constitutes the sliding surface 33t of the sliding member 33 for the fixing device. The fixing device sliding member 33 has various functions (for example, the endless belt 32 and the roller 31) by arranging the members other than the fixing device sliding member 33 and the sliding surface 33t so as to slide with each other. It is possible to exert the function of forming the nip portion N between the and.

定着装置用摺動部材33においては、摺動面33tは、基材33a(等方性グラファイト)の主表面33sによっては構成されておらず、コート層33bの表面により構成されている。コート層33bの摺動面33tの摩擦係数は、コート層33bが主表面33s上に設けられずに主表面33sが露出している状態(図5に示す状態)での主表面33sの摩擦係数よりも低い。ここでいう摺動面33tの摩擦係数とは、摺動面33tに後述する潤滑剤が塗布されていない状態での摺動面33tの摩擦係数である。コート層33bの摺動面33tの摩擦係数は、たとえば0.1以下であり、コート層33bが主表面33s上に設けられずに主表面33sが露出している状態(図5に示す状態)での主表面33sの摩擦係数は、たとえば約0.2である。 In the fixing device sliding member 33, the sliding surface 33t is not composed of the main surface 33s of the base material 33a (isotropic graphite), but is composed of the surface of the coat layer 33b. The friction coefficient of the sliding surface 33t of the coat layer 33b is the friction coefficient of the main surface 33s in a state where the coat layer 33b is not provided on the main surface 33s and the main surface 33s is exposed (the state shown in FIG. 5). Lower than. The friction coefficient of the sliding surface 33t referred to here is the friction coefficient of the sliding surface 33t in a state where the lubricant described later is not applied to the sliding surface 33t. The coefficient of friction of the sliding surface 33t of the coat layer 33b is, for example, 0.1 or less, and the main surface 33s is exposed without the coat layer 33b being provided on the main surface 33s (state shown in FIG. 5). The coefficient of friction of the main surface 33s in the above is, for example, about 0.2.

このような特性を発揮可能な低摩擦性を有するコート層33bは、たとえば、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)としても知られるアモルファスカーボン膜から形成されることができる。コート層33bは、二硫化モリブデン(MoS)、二硫化タングステン(WS)、および、PTFEなどのフッ素樹脂から形成されることもできる。コート層33bは、これらのうちのアモルファスカーボン膜(DLC)から形成されているとよい。アモルファスカーボン膜(DLC)は、炭素(基材33a)との間で良好な被膜性を発揮することができ、耐摩耗性に優れており、ドライおよびオイル潤滑のどちらにも適合可能である。 The low-friction coat layer 33b capable of exhibiting such characteristics can be formed from, for example, an amorphous carbon film also known as diamond-like carbon (DLC). The coat layer 33b can also be formed from a fluororesin such as molybdenum disulfide (MoS 2 ), tungsten disulfide (WS 2), and PTFE. The coat layer 33b is preferably formed of an amorphous carbon film (DLC) among them. The amorphous carbon film (DLC) can exhibit good filmability with carbon (base material 33a), has excellent wear resistance, and is compatible with both dry and oil lubrication.

(アモルファスカーボン膜(DLC))
本実施の形態において、コート層33bの材料として用いられるアモルファスカーボン膜は、耐熱性、低摩擦性、高硬度性、および熱伝導性を有しており、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)と言い換えることもできる。
(Amorphous carbon film (DLC))
In the present embodiment, the amorphous carbon film used as the material of the coat layer 33b has heat resistance, low friction, high hardness, and thermal conductivity, and can be paraphrased as DLC (diamond-like carbon). can.

DLCは、グラファイト構造(sp2型結晶)の中でダイヤモンド構造(sp3型結晶)を部分的に有した構造を呈しており、低い摩擦係数と高い耐摩耗性とを有する。定着装置用摺動部材33(コート層33b)の摺動面33tと無端ベルト32の内周面32sとが相互に接触している状態でこれらが相対的に移動する時、これらの間にはせん断力が発生する。低い摩擦係数を有する材料(ここではDLC)をコート層33bの構成要素として用いることで、これらの間に生じするせん断力の値を小さくすることが可能となる。 The DLC has a structure having a diamond structure (sp3 type crystal) partially in the graphite structure (sp2 type crystal), and has a low coefficient of friction and a high wear resistance. When the sliding surface 33t of the fixing device sliding member 33 (coat layer 33b) and the inner peripheral surface 32s of the endless belt 32 are in mutual contact with each other and they move relatively, between them. Shear force is generated. By using a material having a low coefficient of friction (here, DLC) as a component of the coat layer 33b, it is possible to reduce the value of the shear force generated between them.

コート層33bの厚みTH2(図3)は、たとえば0.5μm以上5μm以下であることが好ましい。0.5μm以上の場合、平面方向における良好な熱伝導率が得られ、熱容量が小さくなりすぎることもなく、所望の均熱効果が得られやすく、耐摩耗性が低下することもない。5μm以下の場合には、熱容量が大きくなりすぎることもなく、平面方向における熱伝導率が低下しすぎることもなく、所望の均熱効果が得られやすい。膜が不均一に形成されることも抑制され、強度が低下したり、耐摩耗性が低下したりすることもない。 The thickness TH2 (FIG. 3) of the coat layer 33b is preferably 0.5 μm or more and 5 μm or less, for example. When it is 0.5 μm or more, good thermal conductivity in the plane direction can be obtained, the heat capacity does not become too small, the desired heat equalizing effect can be easily obtained, and the wear resistance does not deteriorate. When it is 5 μm or less, the heat capacity does not become too large, the thermal conductivity in the plane direction does not decrease too much, and the desired heat equalizing effect can be easily obtained. The non-uniform formation of the film is also suppressed, and the strength is not reduced and the wear resistance is not reduced.

定着装置用摺動部材33の製造方法に関して、コート層33bとしてのアモルファスカーボン膜は、基材33aの主表面33s上に、製膜により形成することができる。たとえば、UBM(UnBalanced Magnetoron)スパッタ法を使用して、基材33aの全面表層にDLC膜を被覆する。この際たとえば、6インチ径を有するUBMスパッタ源(ターゲット:カーボン)を用いて、Arガス圧を0.4Paに設定し、投入DC電力を約6W/cmに設定し、製膜速度を約30nm/minに設定し、基板バイアス電圧を0から200Vの範囲で印加し、膜厚が約2μmになるように、DLC膜の製膜を行なう。当該手法により得られたコート層33bは、DLC製膜後の表面粗さ(Ra)がたとえば0.5である。 Regarding the method for manufacturing the sliding member 33 for a fixing device, the amorphous carbon film as the coat layer 33b can be formed by forming a film on the main surface 33s of the base material 33a. For example, the UBM (UnBalanced Magnetoron) sputtering method is used to coat the entire surface layer of the base material 33a with a DLC film. At this time, for example, using a UBM sputtering source (target: carbon) having a diameter of 6 inches, the Ar gas pressure is set to 0.4 Pa, the input DC power is set to about 6 W / cm 2 , and the film forming speed is set to about. The DLC film is formed so that the film thickness is set to 30 nm / min, the substrate bias voltage is applied in the range of 0 to 200 V, and the film thickness is about 2 μm. The coat layer 33b obtained by this method has a surface roughness (Ra) of, for example, 0.5 after DLC film formation.

コート層33bは、等方性グラファイトから形成された基材33aの主表面33s上にのみ形成してもよいし、基材33aの主表面33sとその反対側の主表面(基材33aに対して押圧部材35側に位置する主表面)との両方に形成してもよいし、基材33aの外表面における全部に形成してもよい。 The coat layer 33b may be formed only on the main surface 33s of the base material 33a formed of isotropic graphite, or may be formed on the main surface 33s of the base material 33a and the main surface on the opposite side thereof (relative to the base material 33a). It may be formed on both the main surface located on the pressing member 35 side), or it may be formed on the entire outer surface of the base material 33a.

コート層33bの摺動面33tに、次述する潤滑剤を塗布する場合には、コート層33bを基材33aの外表面の全部に形成することによって、潤滑剤の等方性グラファイトへの浸透を防止でき、これにより等方性グラファイトの十分な強度を確保することが可能となる。潤滑剤の等方性グラファイトへの浸透が防止されることにより、摺動面33t(摺動部)において潤滑剤が枯渇することも抑制可能となる。 When the lubricant described below is applied to the sliding surface 33t of the coat layer 33b, the lubricant penetrates into isotropic graphite by forming the coat layer 33b on the entire outer surface of the base material 33a. This makes it possible to secure sufficient strength of isotropic graphite. By preventing the lubricant from penetrating into isotropic graphite, it is possible to suppress the depletion of the lubricant on the sliding surface 33t (sliding portion).

(潤滑剤)
コート層33bの摺動面33tには、潤滑剤が塗布されてもよい。定着装置用摺動部材33(コート層33b)の摺動面33tと無端ベルト32の内周面32sとの間には、上述のとおり、せん断力が生じる。潤滑剤の存在によって、せん断力の値が小さくなり、摺動面33tの内周面32sに対する摩擦係数がさらに小さくなり、定着装置用摺動部材33および無端ベルト32の耐摩耗性が向上することで、これらの部材の耐用期間をさらに長くすることが可能となる。
(lubricant)
A lubricant may be applied to the sliding surface 33t of the coat layer 33b. As described above, a shearing force is generated between the sliding surface 33t of the sliding member 33 for the fixing device (coat layer 33b) and the inner peripheral surface 32s of the endless belt 32. The presence of the lubricant reduces the value of the shearing force, further reduces the coefficient of friction of the sliding surface 33t with respect to the inner peripheral surface 32s, and improves the wear resistance of the sliding member 33 for the fixing device and the endless belt 32. Therefore, it is possible to further extend the service life of these members.

潤滑剤としては、フッ素グリス、シリコーングリス、フッ素オイル、シリコーンオイル、および、鉱物油など、汎用的なグリスまたは汎用的なオイル類を用いることができる。これらの中でも特に、摺動面33tの低摩擦性を向上させるためにはシリコーンオイルが好適であり、摺動面33tの潤滑剤の枯渇を抑制するためにはフッ素グリスが好適である。 As the lubricant, general-purpose grease or general-purpose oils such as fluorine grease, silicone grease, fluorine oil, silicone oil, and mineral oil can be used. Among these, silicone oil is particularly suitable for improving the low frictional property of the sliding surface 33t, and fluorine grease is suitable for suppressing the depletion of the lubricant on the sliding surface 33t.

シリコーンオイルを用いれば、フッ素グリスに比べて摺動面33tの内周面32sに対する摩擦係数を大幅に低減できる。シリコーンオイルは、熱酸化分解されることにより徐々に粘性が低下し、摺動面33tと内周面32sとの間の界面から徐々に掻き出される可能性がある。定着装置用摺動部材33を長期間にわたって使用する場合には、フッ素グリスがシリコーンオイルよりも好適に用いられる。フッ素グリスは、シリコーンオイルと比べた場合、粘性が高い分だけ摩擦係数は高くなるが、長期にわたって使用されたとしても粘性変化がほとんどないため、オイルの枯渇も発生し難く、長時間使用したとしても安定したトルク性能を示すことができる。 If silicone oil is used, the coefficient of friction of the sliding surface 33t with respect to the inner peripheral surface 32s can be significantly reduced as compared with the fluorine grease. The viscosity of the silicone oil gradually decreases due to thermal oxidative decomposition, and there is a possibility that the silicone oil is gradually scraped off from the interface between the sliding surface 33t and the inner peripheral surface 32s. When the sliding member 33 for a fixing device is used for a long period of time, fluorine grease is more preferably used than silicone oil. Compared to silicone oil, fluorine grease has a higher coefficient of friction due to its higher viscosity, but even if it is used for a long period of time, there is almost no change in viscosity, so oil depletion is unlikely to occur, and it is assumed that it has been used for a long time. Can also show stable torque performance.

(作用および効果)
本実施の形態における定着装置用摺動部材33は、基材33aとコート層33bとを備えており、基材33aは等方性グラファイトから形成され、コート層33bは基材33aの主表面33s上に設けられて摺動面33tを構成し、コート層33bの摺動面33tの摩擦係数は、コート層33bが主表面33s上に設けられずに主表面33sが露出している状態での主表面33sの摩擦係数よりも低い。
(Action and effect)
The sliding member 33 for a fixing device in the present embodiment includes a base material 33a and a coat layer 33b, the base material 33a is formed of isotropic graphite, and the coat layer 33b is the main surface 33s of the base material 33a. The sliding surface 33t is provided on the surface, and the coefficient of friction of the sliding surface 33t of the coat layer 33b is such that the coat layer 33b is not provided on the main surface 33s and the main surface 33s is exposed. It is lower than the coefficient of friction of the main surface 33s.

等方性グラファイトの強度は、異方性グラファイトの強度よりも強く、等方性グラファイトは異方性グラファイトに比べて破損しにくい。等方性グラファイトの熱伝導率は、異方性グラファイトの熱伝導率に比べると低いが、たとえば50W/m・K〜150W/m・Kであり、十分な均熱性を発揮することができる。基材33aは、このような特性を有する安価で軽量な等方性グラファイトから形成され、このような基材33aの主表面33s上に上述のような特性を有するコート層33bが設けられる。コート層33bが低摩擦性および耐摩耗性を有していることにより、上記の構成を備えた定着装置用摺動部材33(摺動部材)によれば全体として、高い熱伝導性と高い摺動性とを併せ持つことにより、高い均熱効果を発揮することができてしかも長期間にわたって使用されることが可能となる。 The strength of isotropic graphite is stronger than that of anisotropic graphite, and isotropic graphite is less likely to be damaged than anisotropic graphite. The thermal conductivity of isotropic graphite is lower than that of anisotropic graphite, but it is, for example, 50 W / m · K to 150 W / m · K, and sufficient heat soaking property can be exhibited. The base material 33a is formed of inexpensive and lightweight isotropic graphite having such characteristics, and a coat layer 33b having the above-mentioned characteristics is provided on the main surface 33s of such a base material 33a. Since the coat layer 33b has low friction and wear resistance, the sliding member 33 (sliding member) for a fixing device having the above configuration has high thermal conductivity and high sliding as a whole. By having both motility and motility, it is possible to exert a high heat equalizing effect and to be used for a long period of time.

本実施の形態の定着装置用摺動部材33においては、コート層33bは、アモルファスカーボン膜(DLC)から形成され、基材33aを構成している等方性グラファイトの炭素純度は、98atom%以上である。すなわち、基材33aが、ある程度の強度および耐摩耗性を有する等方性グラファイトから形成されており、その主表面33s上に、高い熱伝導率、高い摺動性、および高い耐摩耗性を有するアモルファスカーボン膜、いわゆるダイヤモンドライクカーボン(DLC)がコートされている。 In the fixing device sliding member 33 of the present embodiment, the coat layer 33b is formed of an amorphous carbon film (DLC), and the carbon purity of the isotropic graphite constituting the base material 33a is 98 atom% or more. Is. That is, the base material 33a is formed of isotropic graphite having a certain degree of strength and abrasion resistance, and has high thermal conductivity, high slidability, and high abrasion resistance on its main surface 33s. An amorphous carbon film, so-called diamond-like carbon (DLC), is coated.

このような定着装置用摺動部材33によれば、たとえば定着装置30の仕様として要請される寿命にも十分に応えることが可能な強度を発揮できるとともに、高い均熱性と高い摺動性とを併せ持つことが可能となる。無端ベルト32の軸方向における中央部と端部との間に温度差が形成された場合であっても、定着装置用摺動部材33によって温度差を効果的に軽減できる。 According to such a sliding member 33 for a fixing device, for example, it is possible to exhibit strength that can sufficiently meet the life required as a specification of the fixing device 30, and also to have high heat soaking property and high sliding property. It is possible to have both. Even when a temperature difference is formed between the central portion and the end portion in the axial direction of the endless belt 32, the temperature difference can be effectively reduced by the sliding member 33 for the fixing device.

アルミや鉄などの金属上にDLCをコートした場合には、被膜強度という点で課題が生じる可能性がある。これに対し、98%以上(ほぼ100%)の炭素純度を有する等方性グラファイト上にDLCをコートする場合には、炭素元素同士の結合によって強固なコート層33bが主表面33s上に形成され、耐摩耗性の飛躍的な向上が期待できる。 When DLC is coated on a metal such as aluminum or iron, there may be a problem in terms of film strength. On the other hand, when DLC is coated on isotropic graphite having a carbon purity of 98% or more (almost 100%), a strong coat layer 33b is formed on the main surface 33s by the bonds between the carbon elements. , A dramatic improvement in wear resistance can be expected.

(ヒーターとしての利用)
定着装置用摺動部材33は、ヒーターとしても用いることができる。定着装置用摺動部材33に含まれる基材33aの炭素純度は、ほぼ100%であり、通電性を示す。基材33aに電圧をかけることで、ジュール熱が発生し、摺動面33tの温度を効果的に昇温させることが可能となる。等方性グラファイト(基材33a)の電気抵抗率はたとえば10.0μΩ・mである。等方性グラファイトの電気抵抗は比較的低く、熱効率はあまり高くないため、定着装置用摺動部材33をヒーターとして用いる場合、定着装置30内の主ヒーターとして利用するよりも、補助ヒーターとして利用することが好適である。
(Use as a heater)
The sliding member 33 for the fixing device can also be used as a heater. The carbon purity of the base material 33a contained in the sliding member 33 for the fixing device is approximately 100%, which indicates electrical conductivity. By applying a voltage to the base material 33a, Joule heat is generated, and the temperature of the sliding surface 33t can be effectively raised. The electrical resistivity of the isotropic graphite (base material 33a) is, for example, 10.0 μΩ · m. Since the electrical resistance of isotropic graphite is relatively low and the thermal efficiency is not so high, when the sliding member 33 for the fixing device is used as a heater, it is used as an auxiliary heater rather than as a main heater in the fixing device 30. Is preferable.

[実施の形態の変形例]
(定着装置用摺動部材33E)
図6〜図8を参照して、実施の形態の変形例における定着装置用摺動部材33Eについて説明する。図6は、定着装置用摺動部材33E(摺動部材)を示す断面図である。図7は、図6中のVII線に囲まれた領域を拡大して示す断面図である。図8は、定着装置用摺動部材33Eの製造方法を説明するための断面図である。本変形例における定着装置用摺動部材33Eと、上述の実施の形態における定着装置用摺動部材33とは、以下の点で相違している。
[Modified example of the embodiment]
(Sliding member 33E for fixing device)
The sliding member 33E for a fixing device in the modified example of the embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 8. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a sliding member 33E (sliding member) for a fixing device. FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a region surrounded by the VII line in FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing the sliding member 33E for a fixing device. The fixing device sliding member 33E in this modification and the fixing device sliding member 33 in the above-described embodiment are different in the following points.

定着装置用摺動部材33Eにおいては、基材33aが、等方性グラファイト33a1と、異方性グラファイト薄層33a2とから形成されている。異方性グラファイト薄層33a2は、等方性グラファイト33a1(等方性グラファイト33a1の表層部分に形成されている複数のグラファイト微粒子33as)上に設けられており、基材33aの主表面33sを構成している。主表面33s上には、上述の実施の形態と同様の手法によって、コート層33bが設けられる。 In the sliding member 33E for the fixing device, the base material 33a is formed of the isotropic graphite 33a1 and the anisotropic graphite thin layer 33a2. The anisotropic graphite thin layer 33a2 is provided on the isotropic graphite 33a1 (a plurality of graphite fine particles 33as formed on the surface layer portion of the isotropic graphite 33a1), and constitutes the main surface 33s of the base material 33a. is doing. A coat layer 33b is provided on the main surface 33s by the same method as that of the above-described embodiment.

異方性グラファイト薄層33a2は、いわゆる中間層として機能する。等方性グラファイト33a1とコート層33b(たとえば、DLC)との間に、異方性グラファイト薄層33a2が中間層として形成される。当該構成によれば、基材33aの主表面33sの平滑性が高まり、基材33aの主表面33sに、より均一にコート層33bを形成することが可能となり、その結果として被膜強度がより高まり、耐摩耗性の更なる向上が期待できる。 The anisotropic graphite thin layer 33a2 functions as a so-called intermediate layer. An anisotropic graphite thin layer 33a2 is formed as an intermediate layer between the isotropic graphite 33a1 and the coat layer 33b (for example, DLC). According to this configuration, the smoothness of the main surface 33s of the base material 33a is enhanced, and the coat layer 33b can be formed more uniformly on the main surface 33s of the base material 33a, and as a result, the coating strength is further increased. , Further improvement of wear resistance can be expected.

図8を参照して、等方性グラファイト33a1の表面(グラファイト微粒子33as)に異方性グラファイト薄層33a2を形成することによって基材33aを作製する方法としては、圧力および熱を利用することにより、等方性グラファイト33a1の表面に容易に異方性グラファイト薄層33a2(中間層)を形成できる。 With reference to FIG. 8, as a method for producing the base material 33a by forming the anisotropic graphite thin layer 33a2 on the surface of the isotropic graphite 33a1 (graphite fine particles 33as), pressure and heat are used. , An anisotropic graphite thin layer 33a2 (intermediate layer) can be easily formed on the surface of the isotropic graphite 33a1.

図8に示すようにたとえば、等方性グラファイト33a1をプレート状に形成し、等方性グラファイト33a1の表面上に、1,000W/(m・K)以上の熱伝導率を有する異方性グラファイトシート33a5(25μm)を乗せ、この状態で、1MPa、200℃、200mm/sの条件で、エンドレスベルトにこれらを30分間、押し当てる。加熱された異方性グラファイト薄層33a2が等方性グラファイト33a1上に押し付けられた状態で、これらの間に剪断力を発生させる。その後、等方性グラファイト33a1上に残っている異方性グラファイトシート33a5を剥がすことで、等方性グラファイト33a1上に異方性グラファイト薄層33a2が形成される。 As shown in FIG. 8, for example, anisotropic graphite having an isotropic graphite 33a1 formed in a plate shape and having a thermal conductivity of 1,000 W / (m · K) or more on the surface of the isotropic graphite 33a1. A sheet 33a5 (25 μm) is placed, and in this state, these are pressed against an endless belt under the conditions of 1 MPa, 200 ° C., and 200 mm / s for 30 minutes. In a state where the heated anisotropic graphite thin layer 33a2 is pressed onto the isotropic graphite 33a1, a shearing force is generated between them. Then, by peeling off the anisotropic graphite sheet 33a5 remaining on the isotropic graphite 33a1, the anisotropic graphite thin layer 33a2 is formed on the isotropic graphite 33a1.

等方性グラファイト33a1の表面に異方性グラファイト薄層33a2が形成されるメカニズムは、炭素−炭素同士の結合(sP2混成軌道の不対電子同士による結合)が起因しており、いわゆる「金属のカジリ」に類似する現象によって強固な被膜形成が行なわれるものと考えられる。 The mechanism by which the anisotropic graphite thin layer 33a2 is formed on the surface of the isotropic graphite 33a1 is due to the carbon-carbon bonds (bonds between unpaired electrons in the sP2 hybrid orbital), which is the so-called "metal bond". It is considered that a strong film is formed by a phenomenon similar to "kajiri".

得られた基材33aの断面形状をSEMを用いて観察することにより、等方性グラファイト33a1の表面に形成された異方性グラファイト薄層33a2の存在を確認することができ、異方性グラファイト薄層33a2の厚みが、たとえば約0.1μm〜0.5μmであることも確認できる。異方性グラファイト薄層33a2を中間層として等方性グラファイト33a1の表面に形成することにより、表面平滑性および表面の熱伝導性が向上するとともに、基材33aとコート層33b(DLCなど)との結合性を向上させることが可能となる。 By observing the cross-sectional shape of the obtained base material 33a using SEM, the existence of the anisotropic graphite thin layer 33a2 formed on the surface of the isotropic graphite 33a1 can be confirmed, and the anisotropic graphite can be confirmed. It can also be confirmed that the thickness of the thin layer 33a2 is, for example, about 0.1 μm to 0.5 μm. By forming the anisotropic graphite thin layer 33a2 as an intermediate layer on the surface of the isotropic graphite 33a1, the surface smoothness and the thermal conductivity of the surface are improved, and the base material 33a and the coat layer 33b (DLC or the like) are formed. It is possible to improve the bondability of graphite.

等方性グラファイト33a1は多孔質の形状を有しており、その表層部分は、サブミクロンの大きさを有する複数の異方性グラファイト薄層33a2から構成されている。等方性グラファイト33a1の表層部分には、数ミクロンの大きさを有する凹凸が形成されている。等方性グラファイト33a1の表面に仕上げ加工を施すことによって、等方性グラファイト33a1の表面は、表面粗さRaが1未満となる程度にまで平滑化される。 The isotropic graphite 33a1 has a porous shape, and its surface layer portion is composed of a plurality of anisotropic graphite thin layers 33a2 having a submicron size. The surface layer portion of the isotropic graphite 33a1 is formed with irregularities having a size of several microns. By finishing the surface of the isotropic graphite 33a1, the surface of the isotropic graphite 33a1 is smoothed to such an extent that the surface roughness Ra is less than 1.

平滑化された等方性グラファイト33a1の表面に異方性グラファイト薄層33a2を形成することによって、等方性グラファイト33a1の表面に存在していたサブミクロンレベルの凹凸が、異方性グラファイト薄層33a2によって被覆される。これによって、基材33aの主表面33sの平滑性が向上する。 By forming the anisotropic graphite thin layer 33a2 on the surface of the smoothed isotropic graphite 33a1, the submicron level unevenness existing on the surface of the isotropic graphite 33a1 is removed from the anisotropic graphite thin layer. It is covered with 33a2. This improves the smoothness of the main surface 33s of the base material 33a.

以上のような各特徴を備えることが可能な異方性グラファイト薄層33a2を等方性グラファイト33a1の表面に形成するためには、具体的にはたとえば、カネカ社製の異方性グラファイトシート「グラフィニティ」を用いることができる。この異方性グラファイトシートは、平面方向の熱伝導率はたとえば1,500W/(m・K)に設定され、厚みは0.025mmに設定される。 In order to form the anisotropic graphite thin layer 33a2 capable of having each of the above characteristics on the surface of the isotropic graphite 33a1, specifically, for example, an anisotropic graphite sheet manufactured by Kaneka Corporation " "Graphite" can be used. In this anisotropic graphite sheet, the thermal conductivity in the plane direction is set to, for example, 1,500 W / (m · K), and the thickness is set to 0.025 mm.

このような異方性グラファイトシートを等方性グラファイト33a1の表面上に配置する。200℃の温度に設定され、200mm/sの速度で回転するPI製のエンドレスベルトに、これらを1MPaの圧力で30分間押し当てる。これにより、異方性グラファイトシートの一部が基材33aの主表面33s上に接着する。余分な異方性グラファイトシートをブラシで剥がし取ることにより、異方性グラファイト薄層33a2が等方性グラファイト33a1の表面に形成された、基材33aを得ることができる。 Such an anisotropic graphite sheet is placed on the surface of the isotropic graphite 33a1. These are pressed against a PI endless belt set at a temperature of 200 ° C. and rotating at a speed of 200 mm / s at a pressure of 1 MPa for 30 minutes. As a result, a part of the anisotropic graphite sheet adheres to the main surface 33s of the base material 33a. By peeling off the excess anisotropic graphite sheet with a brush, the base material 33a in which the anisotropic graphite thin layer 33a2 is formed on the surface of the isotropic graphite 33a1 can be obtained.

[検証実験]
図9および図10を参照して、上述の実施の形態およびその変形例に関して行なった検証実験について説明する。当該検証実験は、実施例1〜3および比較例(図9)を含む。
[Verification experiment]
With reference to FIGS. 9 and 10, verification experiments performed with respect to the above-described embodiment and variations thereof will be described. The verification experiment includes Examples 1 to 3 and Comparative Example (FIG. 9).

(実験条件)
ここでは、実施例1〜3および比較例に基づく各摺動部材(図9参照)を準備した。図9中に示す基材Aおよび中間層Aの詳細仕様については、図10に示されるとおりである。
(Experimental conditions)
Here, each sliding member (see FIG. 9) based on Examples 1 to 3 and Comparative Example was prepared. The detailed specifications of the base material A and the intermediate layer A shown in FIG. 9 are as shown in FIG.

基材Aは、材料が等方性グラファイトブロックであり、製品名がISEM−3(東洋炭素社製)であり、厚みが3[mm]であり、仕上げ加工表面粗さRaが1未満であり、密度が1.85[g/cm]であり、電気抵抗率が10.0[μΩ・m]であり、曲げ強さが49[MPa]であり、引張強度が29[MPa]であり、線膨張率が5.0[10−6/K]であり、熱伝導率λが130[W/(m・K)]である。 The base material A has an isotropic graphite block, a product name of ISEM-3 (manufactured by Toyo Tanso Co., Ltd.), a thickness of 3 [mm], and a finished surface roughness Ra of less than 1. , The density is 1.85 [g / cm 3 ], the electrical resistivity is 10.0 [μΩ · m], the bending strength is 49 [MPa], and the tensile strength is 29 [MPa]. , The linear expansion coefficient is 5.0 [ 10-6 / K], and the thermal conductivity λ is 130 [W / (m · K)].

中間層Aは、材料が異方性グラファイトシートであり、製品名がグラフィニティ(カネカ社製)であり、厚みが0.025[mm]であり、密度が2.0[g/cm]であり、引張強度が40[MPa]であり、熱伝導率λ(平面方向における熱伝導率λ)が1500[W/(m・K)]である。 The material of the intermediate layer A is an anisotropic graphite sheet, the product name is Graphinity (manufactured by Kaneka), the thickness is 0.025 [mm], and the density is 2.0 [g / cm 3 ]. The tensile strength is 40 [MPa], and the thermal conductivity λ (thermal conductivity λ in the plane direction) is 1500 [W / (m · K)].

実施例1〜3に基づく各摺動部材(図9参照)を、図2に示した定着装置30と同様の構成を有する「2軸上ベルトパッド定着テスター」の摺動部に装着し、均熱性、摺動性、耐久性について評価した。比較例については、コニカミノルタ社製の「magicolor(登録商標)4750DN」の定着装置に標準的に装備されているPTFE系摺動部材を用いて評価を行なった。 Each sliding member (see FIG. 9) based on Examples 1 to 3 is attached to the sliding portion of the "biaxial belt pad fixing tester" having the same configuration as the fixing device 30 shown in FIG. The thermal properties, slidability, and durability were evaluated. A comparative example was evaluated using a PTFE-based sliding member that is standard equipment in a fixing device of "magicolor (registered trademark) 4750DN" manufactured by Konica Minolta.

(均熱性の評価条件)
「2軸上ベルトパッド定着テスター」の駆動速度は240[mm/s]に設定し、定着温度は160[℃]に設定し、ニップ荷重は250[N]に設定し、ニップ幅は10[mm]に設定した。上記条件で定着装置を駆動させながら、A6のサイズを有する用紙を縦方向に200枚通紙した時の無端ベルト32(定着ベルト)の端部温度T1と中央部温度T2とを測定し、その差(ΔT)を算出した。算出結果は、実施例1から実施例3および比較例として、図9に示されている。
(Evaluation conditions for soaking property)
The drive speed of the "two-axis belt pad fixing tester" is set to 240 [mm / s], the fixing temperature is set to 160 [° C], the nip load is set to 250 [N], and the nip width is 10 [. It was set to [mm]. While driving the fixing device under the above conditions, the end temperature T1 and the center temperature T2 of the endless belt 32 (fixing belt) when 200 sheets of A6 size paper are passed in the vertical direction are measured, and the temperature thereof is measured. The difference (ΔT) was calculated. The calculation results are shown in FIGS. 9 as Examples 1 to 3 and Comparative Examples.

(摺動性および耐久性の評価条件)
実施例1〜3および比較例に基づく各摺動部材(図9参照)に対し、図9に記載の潤滑剤を図2に示した定着装置30と同じ構成を有する「2軸上ベルトパッド定着テスター」の摺動部に装着し、所定の走行時間毎に回転トルクを測定し、空回転耐久評価を行なった。この際、「2軸上ベルトパッド定着テスター」の駆動速度は240[mm/s]に設定し、定着温度は160[℃]に設定し、ニップ荷重は250[N]に設定し、ニップ幅は10[mm]に設定した。駆動モードは10秒駆動毎に2秒停止させるという、いわゆる10on2offに設定した。評価結果は、実施例1から実施例3および比較例として図9に示されている。
(Evaluation conditions for slidability and durability)
For each of the sliding members (see FIG. 9) based on Examples 1 to 3 and Comparative Example, the lubricant shown in FIG. 9 has the same configuration as the fixing device 30 shown in FIG. It was attached to the sliding part of the "tester", and the rotation torque was measured every predetermined running time to evaluate the idle rotation durability. At this time, the drive speed of the "two-axis belt pad fixing tester" is set to 240 [mm / s], the fixing temperature is set to 160 [° C], the nip load is set to 250 [N], and the nip width is set. Was set to 10 [mm]. The drive mode was set to so-called 10on2off, in which the drive mode was stopped for 2 seconds every 10 seconds. The evaluation results are shown in FIGS. 1 to 3 and 9 as comparative examples.

(検証結果)
実施例1〜3は、均熱性に関する指標である温度差ΔTがいずれも40[℃]以下であり、高い均熱効果が確認された。摺動性、耐久性に関しても、走行時間が2K時間であっても、回転トルクが0.3[N・m]以下であり、安定した低摺動性を示した。
(inspection result)
In Examples 1 to 3, the temperature difference ΔT, which is an index related to heat equalization, was 40 [° C.] or less, and a high heat equalization effect was confirmed. In terms of slidability and durability, the rotational torque was 0.3 [Nm] or less even when the traveling time was 2K hours, showing stable low slidability.

一方、比較例においては、温度差ΔTが70℃であり、無端ベルト32(定着ベルト)の端部温度が高くなり、実施例1〜3に比べて低い均熱性が示された。摺動性、耐久性に関しては、走行距離が1K時間の際に、回転トルクが0.8[N・m]に急上昇し、その後ベルト端部が破損したため、評価を中止した。 On the other hand, in the comparative example, the temperature difference ΔT was 70 ° C., the end temperature of the endless belt 32 (fixing belt) was high, and the heat soaking property was lower than that of Examples 1 to 3. Regarding slidability and durability, the evaluation was discontinued because the rotational torque suddenly increased to 0.8 [Nm] when the mileage was 1K hours, and then the belt end was damaged.

以上の結果によれば、上述の実施の形態およびその変形例に基づく実施例1〜3によれば、高い熱伝導性と高い摺動性とを併せ持つことによって、高い均熱効果を発揮することができてしかも長期間にわたって使用することを可能とする摺動部材を得ることができることがわかる。 According to the above results, according to Examples 1 to 3 based on the above-described embodiment and its modified examples, a high heat equalizing effect can be exhibited by having both high thermal conductivity and high slidability. It can be seen that a sliding member that can be used for a long period of time can be obtained.

以上、実施の形態および変形例、ならびに実施の形態に関する検証実験について説明したが、上記の開示内容はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Although the embodiments and modifications and the verification experiments relating to the embodiments have been described above, the above disclosure contents are exemplary in all respects and are not limiting. The technical scope of the present invention is indicated by the scope of claims and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

1 画像形成装置、10A,10B,10C,10D イメージングカートリッジ、11 感光体、12 帯電装置、13 潜像形成装置、14 現像装置、15,26 クリーニング装置、20a 駆動ローラー、20b 回転ローラー、21 中間転写ベルト、22 一次転写ローラー、23 二次転写ローラー、24 給紙ローラー、25 タイミングローラー、27 排紙ローラー、30 定着装置、31 ローラー、31a 芯金、31b 弾性層、32 無端ベルト、32s 内周面、33,33E 定着装置用摺動部材(摺動部材)、33a 基材、33a1 等方性グラファイト、33a2 方性グラファイト薄層、33a5 方性グラファイトシート、33as グラファイト微粒子、33b コート層、33s 主表面、33t 摺動面、34 加熱ローラー、34a 加熱装置、35 押圧部材、N ニップ部、S 記録媒体、TH1,TH2 厚み、t トナー画像。 1 Image forming device, 10A, 10B, 10C, 10D Imaging cartridge, 11 Photoreceptor, 12 Charging device, 13 Latent image forming device, 14 Developing device, 15, 26 Cleaning device, 20a drive roller, 20b rotating roller, 21 Intermediate transfer Belt, 22 Primary transfer roller, 23 Secondary transfer roller, 24 Feed roller, 25 Timing roller, 27 Paper ejection roller, 30 Fixing device, 31 Roller, 31a core metal, 31b Elastic layer, 32 Endless belt, 32s Inner peripheral surface , 33, 33E Sliding member for fixing device (sliding member), 33a base material, 33a1 isotropic graphite, 33a2 square graphite thin layer, 33a5 square graphite sheet, 33as graphite fine particles, 33b coat layer, 33s main surface , 33t sliding surface, 34 heating roller, 34a heating device, 35 pressing member, N nip part, S recording medium, TH1, TH2 thickness, t toner image.

Claims (13)

主表面を有し、等方性グラファイトから形成された基材と、
前記主表面上に設けられ、摺動面を構成するコート層と、を備え、
前記コート層の前記摺動面の摩擦係数は、前記コート層が前記主表面上に設けられずに前記主表面が露出している状態での前記主表面の摩擦係数よりも低く、
前記基材は、前記等方性グラファイトと、前記等方性グラファイト上に設けられ、前記主表面を構成する異方性グラファイト薄層とから形成されている、
摺動部材。
With a substrate having a main surface and made of isotropic graphite,
A coat layer provided on the main surface and constituting the sliding surface is provided.
Friction coefficient of the sliding surface of the coating layer, the coating layer is rather low than the friction coefficient of the main surface in a state where the main surface is exposed without being provided on said main surface,
The base material is formed of the isotropic graphite and an anisotropic graphite thin layer provided on the isotropic graphite and constituting the main surface.
Sliding member.
主表面を有し、等方性グラファイトから形成された基材と、
前記主表面上に設けられ、摺動面を構成するコート層と、を備え、
前記コート層の前記摺動面の摩擦係数は、前記コート層が前記主表面上に設けられずに前記主表面が露出している状態での前記主表面の摩擦係数よりも低く、
前記主表面は、前記等方性グラファイトから構成され、
前記コート層が前記主表面上に設けられずに前記主表面が露出している状態では、前記等方性グラファイトの前記主表面の表面粗さRaは、1.0未満である、
摺動部材。
With a substrate having a main surface and made of isotropic graphite,
A coat layer provided on the main surface and constituting the sliding surface is provided.
The coefficient of friction of the sliding surface of the coat layer is lower than the coefficient of friction of the main surface in a state where the coat layer is not provided on the main surface and the main surface is exposed.
The main surface is composed of the isotropic graphite.
In a state where the main surface is exposed without the coat layer being provided on the main surface, the surface roughness Ra of the main surface of the isotropic graphite is less than 1.0.
Sliding member.
主表面を有し、等方性グラファイトから形成された基材と、With a substrate having a main surface and made of isotropic graphite,
前記主表面上に設けられ、摺動面を構成するコート層と、を備え、A coat layer provided on the main surface and constituting the sliding surface is provided.
前記コート層の前記摺動面の摩擦係数は、前記コート層が前記主表面上に設けられずに前記主表面が露出している状態での前記主表面の摩擦係数よりも低く、The coefficient of friction of the sliding surface of the coat layer is lower than the coefficient of friction of the main surface in a state where the coat layer is not provided on the main surface and the main surface is exposed.
前記コート層の前記摺動面に、潤滑剤が塗布された、A lubricant was applied to the sliding surface of the coat layer.
摺動部材。Sliding member.
前記コート層は、アモルファスカーボン膜から形成され、
前記等方性グラファイトの炭素純度は、98atom%以上である、
請求項1から3のいずれか1項に記載の摺動部材。
The coat layer is formed of an amorphous carbon film and is formed from an amorphous carbon film.
The carbon purity of the isotropic graphite is 98 atom% or more.
The sliding member according to any one of claims 1 to 3.
前記潤滑剤は、フッ素グリスである、
請求項に記載の摺動部材。
The lubricant is fluorine grease,
The sliding member according to claim 3.
前記潤滑剤は、シリコーンオイルである、
請求項に記載の摺動部材。
The lubricant is a silicone oil.
The sliding member according to claim 3.
定着装置に用いられる定着装置用摺動部材であって、
前記定着装置は、互いに対向して共に回転するローラーおよび無端ベルトと、前記無端ベルトの内周面側に配置され、前記無端ベルトを前記ローラーへ向けて押圧することにより前記無端ベルトを前記ローラーとの間で挟む押圧部材と、前記押圧部材と前記無端ベルトとの間に配置される前記定着装置用摺動部材とを備え、
前記定着装置用摺動部材は、請求項1からのいずれか1項に記載の摺動部材である、定着装置用摺動部材。
A sliding member for a fixing device used in a fixing device.
The fixing device is arranged on the inner peripheral surface side of the endless belt and a roller and an endless belt that rotate together facing each other, and by pressing the endless belt toward the roller, the endless belt is pressed against the roller. A pressing member sandwiched between the pressing member and a sliding member for a fixing device arranged between the pressing member and the endless belt are provided.
The fixing device sliding member is the sliding member according to any one of claims 1 to 6 .
前記等方性グラファイトの熱伝導率は、100W/(m・K)以上であり、
前記等方性グラファイトのヤング率は、10GPa以上である、
請求項記載の定着装置用摺動部材。
The thermal conductivity of the isotropic graphite is 100 W / (m · K) or more.
The Young's modulus of the isotropic graphite is 10 GPa or more.
The sliding member for a fixing device according to claim 7.
前記等方性グラファイトの厚みは、1mm以上10mm以下である、
請求項またはに記載の定着装置用摺動部材。
The thickness of the isotropic graphite is 1 mm or more and 10 mm or less.
The sliding member for a fixing device according to claim 7 or 8.
請求項からのいずれか1項に記載の定着装置用摺動部材を備えた、
定着装置。
The sliding member for a fixing device according to any one of claims 7 to 9 is provided.
Fixing device.
請求項10に記載の定着装置を備えた、
画像形成装置。
The fixing device according to claim 10 is provided.
Image forming device.
請求項に記載の摺動部材を製造する、摺動部材の製造方法であって、
1,000W/(m・K)以上の熱伝導率を有する異方性グラファイトシートを準備する工程と、
加熱された前記異方性グラファイトシートが前記等方性グラファイト上に押し付けられた状態でこれらの間に剪断力を発生させることで、前記等方性グラファイト上に前記異方性グラファイト薄層を形成する工程と、を備える、
摺動部材の製造方法。
A method for manufacturing a sliding member according to claim 1, wherein the sliding member is manufactured.
The process of preparing an anisotropic graphite sheet having a thermal conductivity of 1,000 W / (m · K) or more, and
The anisotropic graphite thin layer is formed on the isotropic graphite by generating a shearing force between them in a state where the heated anisotropic graphite sheet is pressed onto the isotropic graphite. With the process of
Manufacturing method of sliding member.
定着装置に用いられる定着装置用摺動部材であって、A sliding member for a fixing device used in a fixing device.
前記定着装置は、互いに対向して共に回転するローラーおよび無端ベルトと、前記無端ベルトの内周面側に配置され、前記無端ベルトを前記ローラーへ向けて押圧することにより前記無端ベルトを前記ローラーとの間で挟む押圧部材と、前記押圧部材と前記無端ベルトとの間に配置される前記定着装置用摺動部材とを備え、The fixing device is arranged on the inner peripheral surface side of the endless belt and a roller and an endless belt that rotate together facing each other, and by pressing the endless belt toward the roller, the endless belt is pressed against the roller. A pressing member sandwiched between the pressing member and a sliding member for a fixing device arranged between the pressing member and the endless belt are provided.
前記定着装置用摺動部材は、The sliding member for the fixing device is
主表面を有し、等方性グラファイトから形成された基材と、With a substrate having a main surface and made of isotropic graphite,
前記主表面上に設けられ、摺動面を構成するコート層と、を備え、A coat layer provided on the main surface and constituting the sliding surface is provided.
前記コート層の前記摺動面の摩擦係数は、前記コート層が前記主表面上に設けられずに前記主表面が露出している状態での前記主表面の摩擦係数よりも低い、The coefficient of friction of the sliding surface of the coat layer is lower than the coefficient of friction of the main surface in a state where the coat layer is not provided on the main surface and the main surface is exposed.
定着装置用摺動部材。Sliding member for fixing device.
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