JP2005157173A - Fixing device - Google Patents
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Abstract
【課題】 柔軟性、耐キズ性・耐摩耗性に優れた表層、およびトナーリリース性に優れた最表層を有する加熱定着部材を備え、高画質なトナー定着画像を得ることができ、かつその使用耐久性の高い定着装置を提供することである。
【解決手段】 加熱定着部材と、該加熱定着部材に圧接される加圧定着部材とを有する定着装置において、加熱定着部材は、表面酸化処理されたカーボンブラックが分散されたフルオロエラストマー表層を少なくとも具備し、該加熱定着部材の表面に不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルを塗布するオイル供給手段を備えることを特徴とする定着装置。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat-fixing member having a surface layer excellent in flexibility, scratch resistance and abrasion resistance and an outermost layer excellent in toner release property, and capable of obtaining a high-quality toner fixed image, and use thereof It is to provide a highly durable fixing device.
In a fixing device having a heat fixing member and a pressure fixing member pressed against the heat fixing member, the heat fixing member has at least a fluoroelastomer surface layer in which carbon black subjected to surface oxidation treatment is dispersed. And a fixing device comprising oil supply means for applying dimethyl silicone oil having an unsaturated bond to the surface of the heat fixing member.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、複写機、レーザービームプリンター(LBP)等の電子写真画像形成装置において使用される定着装置、特に表層がフルオロエラストマーからなる加熱定着部材を備えた定着装置に関する。 The present invention relates to a fixing device used in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a laser beam printer (LBP), and more particularly to a fixing device provided with a heat fixing member whose surface layer is made of a fluoroelastomer.
一般に、複写機、LBP等の電子写真画像形成装置には、静電的にトナー画像が形成された紙またはOHPシートなどの記録材に熱と圧力を加え、記録材上にトナーを定着させる装置が必要である。これは、加熱加圧定着装置、または単に定着装置と呼ばれる。この定着装置は、一対の圧接された回転体を有しており、未定着トナーを有する記録材がこの回転体間に狭持、搬送される。回転体間の圧接部分は、ニップと呼ばれ、未定着トナーは、このニップ内において加熱され、軟化し、圧力により記録材へ押し付けられ、その後冷却・固化を経て、記録材上に半永久画像として定着される。 In general, an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or LBP applies heat and pressure to a recording material such as paper or an OHP sheet on which a toner image is electrostatically formed to fix the toner on the recording material. is required. This is called a heat-pressure fixing device or simply a fixing device. This fixing device has a pair of pressure-contacting rotating bodies, and a recording material having unfixed toner is sandwiched and conveyed between the rotating bodies. The pressure contact portion between the rotating members is called a nip, and unfixed toner is heated and softened in the nip, pressed against the recording material by pressure, and then cooled and solidified to form a semi-permanent image on the recording material. It is fixed.
一般に、未定着トナーと接する上側の回転体には、ローラ、ベルト、フィルムなど多様な形態のものが用いられており、ローラの形態である場合、定着ローラと呼ばれ、ベルトの形態である場合、定着ベルトと呼ばれる。ローラの形態は加熱定着部材の熱容量が大きい等のために、比較的コピーあるいはプリントスピードの速い高速機で用いられることが多く、ベルトあるいはフィルムの形態は熱容量が小さい等のためにウォームアップタイムが短く、低速機で用いられることが多い。また、未定着トナーと接することの少ない下側の回転体にも、ローラ、ベルトの形態などが用いられており、それぞれ加圧ローラ、加圧ベルトと呼ばれる。定着ローラと定着ベルトを総して加熱定着部材、また加圧ローラと加圧ベルトを総して加圧定着部材と呼ばれる。 In general, the upper rotating body in contact with the unfixed toner uses various forms such as a roller, a belt, and a film. When the form is a roller, it is called a fixing roller, and is in the form of a belt. Called the fixing belt. The roller form is often used in high-speed machines with relatively fast copying or printing speed due to the large heat capacity of the heat-fixing member. The belt or film form has a low heat capacity and has a warm-up time. Short and often used on low speed machines. Also, the lower rotating body that is less in contact with unfixed toner uses the form of a roller, a belt, and the like, which are called a pressure roller and a pressure belt, respectively. The fixing roller and the fixing belt are collectively called a heat fixing member, and the pressure roller and the pressure belt are collectively called a pressure fixing member.
これらトナーを熱と圧力により定着させる加熱定着部材は、円筒基材上に、耐熱性の弾性体あるいは樹脂からなる層を、単層または多層に積層して形成される。これらの層のなかでも、特に表層は未定着トナー画像に近接するため、定着画像の画質等に対して大きな影響を及ぼす。 The heat fixing member for fixing these toners by heat and pressure is formed by laminating a layer made of a heat resistant elastic body or resin on a cylindrical base material in a single layer or multiple layers. Among these layers, the surface layer is particularly close to the unfixed toner image, and thus has a great influence on the image quality of the fixed image.
一般に、弾性体層に用いられる材料としては、シリコーンゴムまたはフルオロエラストマー(フッ素ゴム)が例示される。シリコーンゴムおよびフルオロエラストマーは、耐熱性、耐化学薬品性に優れ、弾性体層の材料として用いた場合に、その柔軟性を長期に渡り保持することができる。上記弾性体以外に、加熱定着部材の表層にフッ素樹脂が用いられることもある。フッ素樹脂は、耐熱性、耐化学薬品性に優れ、また、優れた非粘着性を有し、低摩擦・低摩耗性を有しているものの、その硬度は高く、柔軟性に乏しい。 Generally, examples of the material used for the elastic layer include silicone rubber and fluoroelastomer (fluororubber). Silicone rubber and fluoroelastomer are excellent in heat resistance and chemical resistance, and when used as a material for the elastic body layer, the flexibility can be maintained for a long time. In addition to the elastic body, a fluororesin may be used for the surface layer of the heat fixing member. A fluororesin is excellent in heat resistance and chemical resistance, and has excellent non-adhesiveness and low friction and wear, but has high hardness and poor flexibility.
表層の柔軟性は、定着後の画質に影響する。高精度にトナーを定着させるには、柔軟な弾性体からなる表層が望ましく、前述したシリコーンゴムおよびフルオロエラストマーが適している。 The flexibility of the surface layer affects the image quality after fixing. In order to fix the toner with high accuracy, a surface layer made of a flexible elastic body is desirable, and the aforementioned silicone rubber and fluoroelastomer are suitable.
定着後の画質に影響を及ぼす柔軟性のほかに、表層に要求される重要な特性として、トナーリリース性と耐キズ性・耐磨耗性がある。トナーリリース性とは、トナーの付着し難さのことである。トナーが付着しやすい場合、つまりトナーリリース性が悪い場合には、定着画像にトナーの抜けが生じたり、加熱定着部材表面上に付着したトナーが再び記録材に定着してしまい、トナー汚れを引き起こしたりする。これらは、トナーオフセットと呼ばれる。 In addition to the flexibility that affects the image quality after fixing, important properties required for the surface layer include toner release properties, scratch resistance, and abrasion resistance. Toner release is the difficulty of toner adhesion. If the toner is likely to adhere, that is, if the toner release property is poor, the toner may be missing from the fixed image, or the toner adhering to the surface of the heat fixing member may be fixed on the recording material again, causing toner contamination. Or These are called toner offsets.
加熱定着部材の表層は、未定着トナーと近接するため、優れたトナーリリース性が要求される。 Since the surface layer of the heat fixing member is close to the unfixed toner, an excellent toner release property is required.
特に、フルカラー画像形成装置においては、モノクロに比べて、表層には高いトナーリリース性が要求される。なぜなら、フルカラー画像形成装置においては、記録材上に多種のトナー、すなわちブラック、シアン、マゼンタ、イエロートナーが積層された静電画像を定着することが必要であり、使用されるトナーには、加熱・加圧時に混色性が良好であることが要求され、溶融性の高いトナーが用いられるからである。 In particular, in a full-color image forming apparatus, a higher toner release property is required on the surface layer than in monochrome. This is because, in a full-color image forming apparatus, it is necessary to fix various toners, that is, electrostatic images in which black, cyan, magenta, and yellow toners are laminated on a recording material. This is because a good color mixing property is required at the time of pressurization, and a toner having a high melting property is used.
フルカラー画像形成装置の定着装置においては従来、トナーリリースを補助する目的で、無官能ジメチルシリコーンオイル、または変性シリコーンオイルを常時一定量塗布することが行われているが、塗布量が多い場合には、定着後画像である紙などの記録材表面におけるオイルべたつきが生じ、ペンなどによる加筆がしにくくなることがあった。 Conventionally, in a fixing device of a full-color image forming apparatus, a constant amount of non-functional dimethyl silicone oil or modified silicone oil is always applied for the purpose of assisting toner release. In some cases, oil stickiness occurs on the surface of a recording material such as paper, which is an image after fixing, and it becomes difficult to perform writing with a pen or the like.
次に、耐キズ性・耐磨耗性とは、キズの付きにくさ、摩耗し難さのことである。表層にはウェブ、オイル塗布部材、サーミスタなどが当接されていることが多く、これら当接部材との摩擦により、キズが付いたり、摩耗したりすることがある。また、記録材をニップにより狭持し、搬送する際にも、記録材との間に摩擦が生じ、同様の現象が引き起こされる可能性がある。このようにキズがついたり、摩耗したりすると、表層の表面に凹凸が生じる。 Next, scratch resistance and abrasion resistance are the difficulty of scratching and the difficulty of wearing. In many cases, a web, an oil application member, a thermistor, or the like is in contact with the surface layer, and the friction with the contact member may cause scratches or wear. Further, when the recording material is nipped by the nip and conveyed, friction may occur between the recording material and the same phenomenon. When scratches or wear occur in this way, irregularities occur on the surface of the surface layer.
特に、加熱定着部材の表層に凹凸が生じると、そこに微少のオフセットトナーが蓄積し、トナーオフセットを引き起こし、画像不良となる。 In particular, when unevenness is generated on the surface layer of the heat fixing member, a minute amount of offset toner accumulates there, causing toner offset, resulting in an image defect.
したがって、表層に用いる材料には、柔軟性、トナーリリース性、および耐キズ性・耐摩耗性が要求される。 Therefore, the material used for the surface layer is required to have flexibility, toner release properties, scratch resistance and abrasion resistance.
これら三つの要求特性のうち、柔軟性と耐キズ性・耐摩耗性に優れる材料の一つとして、フルオロエラストマーを挙げることができる。 Among these three required characteristics, one of materials excellent in flexibility, scratch resistance and abrasion resistance is fluoroelastomer.
これまで表層に用いるフルオロエラストマーとしては、ビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロピレンとの二元共重合体、あるいはビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとの三元共重合体からなるフルオロポリマーに補強の目的でカーボンブラックを配合したものをポリアミン架橋あるいはポリオール架橋したものが主に提案されているが、このフルオロエラストマー表層のみでは、表面エネルギーが高いために、十分なトナーリリース性が得られないという問題があった。この問題を解決するために、フルオロエラストマー表面とトナーとの間に低表面エネルギーの界面バリア層を介在させることが考えられ、以下に示すような手段が提案されている。 Conventional fluoroelastomers used for the surface layer are reinforced with binary copolymers of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, or fluoropolymers made of terpolymer of vinylidene fluoride, hexafluoropropylene and tetrafluoroethylene. For this purpose, carbon black blended ones with polyamine crosslinking or polyol crosslinking have been mainly proposed. However, only this fluoroelastomer surface layer has high surface energy, so that sufficient toner release properties cannot be obtained. There was a problem. In order to solve this problem, an interface barrier layer having a low surface energy may be interposed between the fluoroelastomer surface and the toner, and the following means have been proposed.
例えば、エラストマー表層が、フッ化ビニリデンが40モル%未満の量で存在するポリ(フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン)からなり、そこには、前記エラストマーとは実質的に非反応性である金属酸化物が官能基含有高分子剥離剤と相互作用して前記エラストマー表層とトナーとの間に界面バリア層を付与するのに十分な量で存在する融着部材(特公平07-076856号)が挙げられる。 For example, the elastomeric surface consists of poly (vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene) in which vinylidene fluoride is present in an amount of less than 40 mol%, which is substantially non-reactive with the elastomer. The fusion member is present in an amount sufficient for the metal oxide to interact with the functional group-containing polymer release agent to provide an interface barrier layer between the elastomer surface layer and the toner (Japanese Patent Publication No. 07-076856). Issue).
また、定着後画像である紙などの記録材の表面べたつきを改善する手段として、フッ素ゴムとの混合率が0.3乃至10重量%となるようにフッ素系界面活性剤を含有した耐熱性フッ素ゴム層を周面に備え、該耐熱性フッ素ゴム層の表面に、変性シリコーンオイルをA4用紙1枚に相当する面積あたり平均で0.03乃至5mgの塗布量となるように供給する離型剤供給手段を有する定着装置が提案されている(特開平10-020699)。 Further, as a means for improving the surface stickiness of a recording material such as paper as an image after fixing, heat-resistant fluorine containing a fluorosurfactant so that the mixing ratio with the fluororubber is 0.3 to 10% by weight. A mold release agent provided with a rubber layer on the peripheral surface, and supplying the modified silicone oil to the surface of the heat-resistant fluororubber layer so as to have an average coating amount of 0.03 to 5 mg per area corresponding to one A4 sheet A fixing device having a supplying means has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 10-020699).
これらの先行技術は、フルオロエラストマー表層中に分散された金属酸化物と、外部から供給される変性シリコーンオイルとの相互作用によって両者の間に生じる分子間力等により、フルオロエラストマー表層上に変性シリコーンオイルの界面バリア層を形成し、保持している。 These prior arts include a modified silicone on the surface of the fluoroelastomer due to the intermolecular force generated between the metal oxide dispersed in the surface of the fluoroelastomer and the modified silicone oil supplied from the outside. An oil interface barrier layer is formed and retained.
しかしながら、上記従来例において用いられている変性シリオーンオイルは、自己反応性が高く、耐熱性にあまり優れていないために、変色やゲル化を起こすことがあり、定着後の画像に悪影響を及ぼすことがあった。また、フルオロエラストマー表層と変性シリコーンオイル界面バリア層の間に生じる分子間力等は、比較的小さいために、変性シリコーンオイルが表層から脱離しやすく、多量の変性シリコーンオイルを常時供給していなければならないことがあった。そこで、本発明は、このような問題点を解決する手段を提供するものである。 However, the modified silion oil used in the above-mentioned conventional example has high self-reactivity and is not very excellent in heat resistance, so it may cause discoloration or gelation, which adversely affects the image after fixing. There was a thing. In addition, since the intermolecular force generated between the fluoroelastomer surface layer and the modified silicone oil interface barrier layer is relatively small, the modified silicone oil is easily detached from the surface layer, and a large amount of modified silicone oil must be constantly supplied. There were times when I didn't. Thus, the present invention provides means for solving such problems.
本出願に係る第一の発明の目的は、柔軟性、耐キズ性・耐摩耗性に優れた表層、およびトナーリリース性に優れた最表層を有する加熱定着部材を備え、高画質なトナー定着画像を得ることができ、かつその使用耐久性の高い定着装置を提供することである。 An object of the first invention according to the present application is to provide a high-quality toner-fixed image including a heat-fixing member having a surface layer excellent in flexibility, scratch resistance and abrasion resistance, and an outermost layer excellent in toner release properties. And a fixing device having high durability for use.
本出願に係る第二の発明の目的は、外部から供給される不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルとの十分な反応性を有する表面酸化処理されたカーボンブラックを提供することである。 The object of the second invention according to the present application is to provide a surface-oxidized carbon black having sufficient reactivity with dimethyl silicone oil having an unsaturated bond supplied from the outside.
本出願に係る第三の発明の目的は、外部から供給される不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルとの十分な反応部位を有する表面酸化処理されたカーボンブラックを提供することである。 The object of the third invention according to the present application is to provide a surface-oxidized carbon black having sufficient reaction sites with dimethyl silicone oil having an unsaturated bond supplied from the outside.
本出願に係る第四の発明の目的は、表面酸化処理されたカーボンブラックを配合することで、フルオロエラストマー表層の表面エネルギー的なトナーリリース性に悪影響を及ぼさないことである。 The object of the fourth invention according to the present application is to not adversely affect the surface energy toner release property of the surface layer of the fluoroelastomer by blending the surface-oxidized carbon black.
本出願に係る第五の発明の目的は、不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルのうち、特に耐熱性に優れたオイルを提供することである。 The object of the fifth invention according to the present application is to provide an oil particularly excellent in heat resistance among dimethyl silicone oils having an unsaturated bond.
本出願に係る第六の発明の目的は、加熱定着部材の表面に外部から有効に供給できる不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルを提供することである。
本出願に係る第七の発明の目的は、加熱定着部材表面に外部から供給するオイルの量が微少であり、定着後の紙などの記録材表面にオイルべたつきが生じない定着装置を提供することである。
An object of the sixth invention of the present application is to provide a dimethyl silicone oil having an unsaturated bond that can be effectively supplied from the outside to the surface of the heat fixing member.
A seventh object of the present invention is to provide a fixing device in which the amount of oil supplied from the outside to the surface of the heat-fixing member is very small and oil stickiness does not occur on the surface of a recording material such as paper after fixing. It is.
本出願に係る第八の発明の目的は、定着後の紙などの記録材表面にオイルべたつきが生じないオイル供給手段を提供することである。 An object of the eighth invention according to the present application is to provide an oil supply means which does not cause oil stickiness on the surface of a recording material such as paper after fixing.
本出願に係る第九の発明の目的は、表面エネルギーが比較的低く、トナーリリース性に比較的優れたフルオロエラストマー表層を提供することである。 An object of the ninth invention of the present application is to provide a fluoroelastomer surface layer having a relatively low surface energy and a relatively excellent toner release property.
本出願に係る第十の発明の目的は、初期において、表面エネルギーが低く、トナーリリース性に優れた加熱定着部材を備えた定着装置を提供することである。 An object of a tenth invention according to the present application is to provide a fixing device including a heat fixing member having low surface energy and excellent toner release properties in the initial stage.
本出願に係る第十一の発明の目的は、表面への熱伝達性に優れた加熱定着部材を備えた定着装置を提供することである。 An object of the eleventh aspect of the present invention is to provide a fixing device including a heat fixing member excellent in heat transfer to the surface.
本出願に係る第十二の発明の目的は、高速機に適した定着装置を提供することである。 An object of a twelfth aspect of the present invention is to provide a fixing device suitable for a high speed machine.
本出願に係る第十三の発明の目的は、低速機に適した定着装置を提供することである。 An object of the thirteenth invention according to the present application is to provide a fixing device suitable for a low speed machine.
上記目的を達成するための本出願に係る第一の発明は、加熱定着部材と、該加熱定着部材に圧接される加圧定着部材とを有する定着装置において、加熱定着部材は、表面酸化処理されたカーボンブラックが分散されたフルオロエラストマー表層を少なくとも具備し、該加熱定着部材の表面に、不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルを塗布するオイル供給手段を備えることを特徴とする定着装置であって、フルオロエラストマー表層中に存在する表面酸化処理されたカーボンブラック粒子表面の酸素含有官能基と外部から供給される不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルが反応し、フルオロエラストマー表層上に化学結合によってシリコーンポリマー最表層を常時形成することができるため、柔軟性、耐キズ性・耐摩耗性に優れた表層、およびトナーリリース性に優れた最表層を有する加熱定着部材を備え、高画質なトナー定着画像を得ることができ、かつその使用耐久性の高い定着装置を提供することができる。 In order to achieve the above object, a first invention according to the present application is directed to a fixing device having a heat fixing member and a pressure fixing member pressed against the heat fixing member. The heat fixing member is subjected to surface oxidation treatment. A fixing device comprising at least a fluoroelastomer surface layer in which carbon black is dispersed, and an oil supply means for applying dimethyl silicone oil having an unsaturated bond to the surface of the heat fixing member, The surface-oxidized carbon black particles on the surface of the fluoroelastomer surface react with the oxygen-containing functional groups on the surface of the carbon black particles and the dimethyl silicone oil having an unsaturated bond supplied from the outside reacts with the surface of the fluoroelastomer surface by chemical bonding. Since the surface layer can always be formed, it has excellent flexibility, scratch resistance, and abrasion resistance. Surface layer, and a heating fixing member having a top surface with excellent toner release properties, it is possible to obtain a high-quality toner fixed image, and it is possible to provide a high fixing device of its use durability.
次に、上記目的を達成するための本出願に係る第二の発明は、前記表面酸化処理されたカーボンブラックのpH値が、2〜4の範囲である定着装置であって、外部から供給される不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルとの十分な反応性を有する表面酸化処理されたカーボンブラックを提供することができる。 Next, a second invention according to the present application for achieving the above object is a fixing device in which the pH value of the surface-oxidized carbon black is in the range of 2 to 4, and is supplied from the outside. It is possible to provide a surface-oxidized carbon black having sufficient reactivity with dimethylsilicone oil having an unsaturated bond.
次に、上記目的を達成するための本出願に係る第三の発明は、前記表面酸化処理されたカーボンブラックの比表面積(STSA)が、50〜400m2/gの範囲である定着装置であって、外部から供給される不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルとの十分な反応部位を有する表面酸化処理されたカーボンブラックを提供することができる。 Next, a third invention according to the present application for achieving the above object is a fixing device in which the surface oxidation-treated carbon black has a specific surface area (STSA) in the range of 50 to 400 m 2 / g. Thus, it is possible to provide a surface-oxidized carbon black having sufficient reaction sites with dimethyl silicone oil having an unsaturated bond supplied from the outside.
次に上記目的を達成するための第四の発明は、前記表面酸化処理されたカーボンブラックの配合量が、架橋することによりフルオロエラストマーとなるフルオロポリマー100質量部に対して、0.1〜5質量部の範囲である定着装置であって、表面酸化処理されたカーボンブラックの配合量を少なくすることで、フルオロエラストマー表層の表面エネルギー的なトナーリリース性に悪影響を及ぼさないことができる。 Next, a fourth invention for achieving the above object is that the blending amount of the surface-oxidized carbon black is 0.1-5 with respect to 100 parts by mass of the fluoropolymer that becomes a fluoroelastomer by crosslinking. In the fixing device in the range of part by mass, by reducing the blending amount of the surface oxidized carbon black, it is possible not to adversely affect the surface energy toner release properties of the fluoroelastomer surface layer.
次に上記目的を達成するための第五の発明は、前記不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルが、分子内に少なくとも1つビニル基を有するジメチルシリコーンオイルであることを特徴とする定着装置であって、不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルのうち、特に耐熱性に優れたオイルを提供することができる。 Next, a fifth invention for achieving the above object is a fixing device characterized in that the dimethyl silicone oil having an unsaturated bond is a dimethyl silicone oil having at least one vinyl group in the molecule. Thus, among dimethylsilicone oils having an unsaturated bond, an oil particularly excellent in heat resistance can be provided.
次に上記目的を達成するための第六の発明は、分子内に少なくとも1つビニル基を有するジメチルシリコーンオイルの粘度が、100〜20000mm2/s(25℃)の範囲である定着装置であって、加熱定着部材の表面に外部から有効に供給できるオイルを提供することができる。 Next, a sixth invention for achieving the above object is a fixing device in which the viscosity of the dimethyl silicone oil having at least one vinyl group in the molecule is in the range of 100 to 20000 mm 2 / s (25 ° C.). Thus, oil that can be effectively supplied from the outside to the surface of the heat fixing member can be provided.
次に上記目的を達成するための第七の発明は、前記オイル供給手段の供給量が、A4用紙1枚に相当する面積あたり平均で0.01〜1mgの範囲である定着装置であって、オイルの供給量が微少であり、定着後の紙などの記録材表面にオイルべたつきが生じない定着装置を提供することができる。 Next, a seventh invention for achieving the above object is a fixing device wherein the supply amount of the oil supply means is in an average range of 0.01 to 1 mg per area corresponding to one A4 sheet, It is possible to provide a fixing device in which the amount of oil supplied is small and oil stickiness does not occur on the surface of a recording material such as paper after fixing.
次に上記目的を達成するための第八の発明は、前記オイル供給手段は、耐熱性繊維にて形成されるウェブに予め前記不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルを含有させたものであり、該ウェブを前記加熱定着部材に圧接しながらオイルを供給する定着装置であって、定着後の紙などの記録材表面にオイルべたつきが生じないオイル供給手段を提供することができる。 Next, an eighth invention for achieving the above object is characterized in that the oil supply means contains a dimethyl silicone oil having the unsaturated bond in advance in a web formed of heat-resistant fibers, It is a fixing device that supplies oil while pressing a web against the heat fixing member, and can provide an oil supply means that does not cause oil stickiness on the surface of a recording material such as paper after fixing.
次に上記目的を達成するための第九の発明は、前記加熱定着部材の表層フルオロエラストマーが、分子内にヨウ素および臭素の少なくとも何れか一方を有するビニリデンフルオライドとテトラフルオロエチレンとパーフルオロメチルビニルエーテルとの三元共重合体からなるフルオロポリマーをラジカル架橋することにより形成された定着装置であって、表面エネルギーが比較的低く、トナーリリース性に比較的優れたフルオロエラストマー表層を提供することができる。 Next, a ninth invention for achieving the above object is that the surface-layer fluoroelastomer of the heat-fixing member has vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene, and perfluoromethyl vinyl ether each having at least one of iodine and bromine in the molecule. Can provide a fluoroelastomer surface layer having a relatively low surface energy and a relatively excellent toner release property. .
次に上記目的を達成するための第十の発明は、第九の発明記載のフルオロエラストマー表層と、液状シリコーンポリマーが該フルオロエラストマーと化学結合することにより該表層上に形成された最表層とを具備することを特徴とする定着装置であって、初期において、表面エネルギーが低く、トナーリリース性に優れた加熱定着部材を備えた定着装置を提供することができる。 Next, a tenth invention for achieving the above object comprises a fluoroelastomer surface layer according to the ninth invention and an outermost layer formed on the surface layer by chemically bonding a liquid silicone polymer to the fluoroelastomer. It is possible to provide a fixing device including a heat fixing member having a low surface energy and an excellent toner release property in the initial stage.
次に上記目的を達成するための第十一の発明は、前記加熱定着部材が、円筒基材と、耐熱性および熱伝導性を有するシリコーンゴムからなる基層と、フルオロエラストマーからなる表層と、シリコーンポリマーからなる最表層から構成され、フルオロエラストマー表層の厚みとシリコーンポリマー最表層の厚みの合計が、5〜100μmの範囲である定着装置であって、加熱定着部材表面への熱伝達性に優れた定着装置を提供することができる。 Next, an eleventh invention for achieving the above object is that the heat fixing member comprises a cylindrical base material, a base layer made of heat-resistant and heat-conductive silicone rubber, a surface layer made of a fluoroelastomer, silicone The fixing device is composed of a polymer outermost layer, and the total thickness of the fluoroelastomer surface layer and the silicone polymer outermost layer is in the range of 5 to 100 μm, and is excellent in heat transfer to the surface of the heat fixing member. A fixing device can be provided.
次に上記目的を達成するための第十二の発明は、前記加熱定着部材が、ローラ形状である請求項1、4、9、10、または11記載の定着装置であって、高速機に適した定着装置を提供することができる。
Next, a twelfth invention for achieving the above object is the fixing device according to
次に上記目的を達成するための第十三の発明は、前記加熱定着部材が、ベルト形状である請求項1、4、9、10、または11記載の定着装置であって、低速機に適した定着装置を提供することができる。
Next, a thirteenth invention for achieving the above object is the fixing device according to
以上説明したように、本発明の表層に表面酸化処理されたカーボンブラックが分散されたフルオロエラストマーを用いた加熱定着部材と、この加熱定着部材表面に不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルを塗布するオイル供給手段を備えた定着装置によって、柔軟性、耐キズ性・耐摩耗性に優れた表層、およびトナーリリース性に優れた最表層を有する加熱定着部材を備え、高画質のトナー定着画像を得ることができ、かつその使用耐久性の高い定着装置を提供することができる。 As described above, the heat fixing member using the fluoroelastomer in which carbon black subjected to surface oxidation treatment is dispersed on the surface layer of the present invention, and the oil for applying dimethyl silicone oil having an unsaturated bond on the surface of the heat fixing member A heat fixing member having a surface layer excellent in flexibility, scratch resistance and abrasion resistance, and an outermost layer excellent in toner release property is obtained by a fixing device provided with a supplying means, and a high-quality toner fixed image is obtained. And a fixing device having high durability for use can be provided.
次に、本発明についてさらに詳細な説明を行う。 Next, the present invention will be described in further detail.
本発明のフルオロエラストマー表層に分散させる表面酸化処理されたカーボンブラックとは、一般的にはカラー(インキ)用カーボンブラックと呼ばれているものに属しており、その中でも特に、製造時に後処理として酸化処理が施されているものである。これらは主にプラスチックや塗料、インキなどに着色の目的で配合されている。その種類としては、製造方法の違いにより、チャンネルブラック、ファーネスブラックなどを挙げることができるが、現在ではカーボンブラック製造時の環境汚染問題がないファーネスブラックが多く使用されている。このカラー用ファーネスブラックのうち、表面酸化処理されたカーボンブラック粒子表面には、水酸基、カルボキシル基、キノン基などの酸素含有官能基が多数存在しており、これらの酸素含有官能基から水素イオン(H+)がある濃度で放出されることから、酸性カーボンと呼ばれることもある。この表面酸化処理されたカーボンブラックは、その粒子表面に少数存在する水素、多数存在する酸素含有官能基のために、若干のラジカル反応性、およびある程度のイオン反応性を有している。カーボン粒子表面に存在する酸素含有官能基の量は、カーボンブラックを加熱した時の揮発分%で評価される。加熱条件としては、一般的に、950℃で7分間程度である。表面酸化処理されたカーボンブラックの揮発分は、1〜11%程度であり、他の表面酸化処理されていないカーボンブラックに比べて概ね少なくとも10倍以上になっている。このため、pH値は酸性の領域に入る。なお、このような酸性カーボンブラックの一次粒子径は、10〜100nm程度である。 The surface-oxidized carbon black to be dispersed in the surface layer of the fluoroelastomer of the present invention belongs to what is generally called carbon black for color (ink). It has been subjected to oxidation treatment. These are mainly blended in plastics, paints and inks for the purpose of coloring. Examples of the type include channel black and furnace black depending on the production method, but currently, furnace black which has no environmental pollution problem during the production of carbon black is often used. Of the furnace black for color, the surface of the carbon black particles subjected to surface oxidation treatment has a large number of oxygen-containing functional groups such as hydroxyl groups, carboxyl groups, and quinone groups. Hydrogen ions ( Since H + ) is released at a certain concentration, it is sometimes called acidic carbon. This surface-oxidized carbon black has a slight radical reactivity and a certain degree of ionic reactivity due to a small amount of hydrogen present on the particle surface and a large number of oxygen-containing functional groups. The amount of the oxygen-containing functional group present on the surface of the carbon particles is evaluated by% volatile content when the carbon black is heated. The heating condition is generally about 950 ° C. for about 7 minutes. The volatile content of the carbon black subjected to the surface oxidation treatment is about 1 to 11%, which is approximately at least 10 times that of other carbon blacks not subjected to the surface oxidation treatment. For this reason, the pH value falls in the acidic region. In addition, the primary particle diameter of such acidic carbon black is about 10 to 100 nm.
一般的にフルオロエラストマーに配合されているカーボンブラックは、ミディアムサーマルカーボンブラック(MTカーボン)と呼ばれているものであり、上記ファーネスブラックとは製造法が異なり、比較的低価格で、フルオロポリマーに配合してもその架橋反応に影響を与えず、ゴム物性を損なうことがなく、高充填が可能であることなどの理由で、フルオロエラストマーに配合されている。このMTカーボンの粒子径は200〜400nm程度と大きいために、比表面積は小さく、加熱時の揮発分は0.1%以下、pH値は8〜10程度とほぼ中性であり、カーボンブラック粒子の表面には酸素含有官能基はほとんど存在しない。 Carbon black generally blended with fluoroelastomers is called medium thermal carbon black (MT carbon). The manufacturing method is different from the above-mentioned furnace black. Even if blended, the crosslinking reaction is not affected, the physical properties of the rubber are not impaired, and high filling is possible. Since the particle diameter of this MT carbon is as large as about 200 to 400 nm, the specific surface area is small, the volatile content during heating is 0.1% or less, and the pH value is about neutral at about 8 to 10, so that carbon black particles There are almost no oxygen-containing functional groups on the surface.
本発明の加熱定着部材表面、すなわち表面酸化処理されたカーボンブラックが分散されたフルオロエラストマー表層表面に外部から供給する不飽結合を有するジメチルシリコーンオイルとは、たとえば炭素間二重結合を有するジメチルシリコーンオイルのことであり、官能基としてビニル基、アリル基などを有するジメチルシリコーンオイルを考えることができるが、耐熱性に優れ、比較的入手しやすいことから、ビニル基を分子内に少なくとも1つ有するジメチルシリコーンオイルが好ましい。分子内に少なくとも1つビニル基を有するジメチルシリコーンオイルの分子構造としては、直鎖状のものが好ましく、その片末端あるいは両末端にビニル基が存在するものが特に好ましい。 The dimethyl silicone oil having an unsaturated bond supplied from the outside to the surface of the heat-fixing member of the present invention, that is, the surface of the fluoroelastomer surface in which carbon black subjected to surface oxidation treatment is dispersed is, for example, dimethyl silicone having a carbon-carbon double bond It is an oil, and dimethyl silicone oil having a vinyl group, an allyl group, etc. as a functional group can be considered, but since it has excellent heat resistance and is relatively easily available, it has at least one vinyl group in the molecule. Dimethyl silicone oil is preferred. The molecular structure of the dimethyl silicone oil having at least one vinyl group in the molecule is preferably a straight chain, and particularly preferably one having a vinyl group at one or both ends.
このような不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルの塗布量としては、A4用紙1枚に相当する面積あたり平均で0.01〜1mgの範囲であることが好ましい。0.01未満であると、オイルの供給量が少なすぎて加熱定着部材表面全体に対して均一に塗布することが困難であり、好ましくない。また、1mgを超えると、定着後画像である紙などの記録材表面にオイルべたつきが生じることがあり、好ましくない。 The coating amount of dimethyl silicone oil having such an unsaturated bond is preferably in the range of 0.01 to 1 mg on average per area corresponding to one A4 sheet. If it is less than 0.01, the amount of oil supplied is too small, and it is difficult to uniformly apply to the entire surface of the heat fixing member, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 1 mg, oil stickiness may occur on the surface of a recording material such as paper as an image after fixing, which is not preferable.
この0.01〜1mg/A4の量を供給する具体的な手段の1つとして、例えば耐熱性繊維にて形成されるウェブに予めオイルを含有させ、該ウェブを加熱定着部材に圧接しながらオイルを供給する手段を用いることができる。 As one of the specific means for supplying the amount of 0.01 to 1 mg / A4, for example, oil is preliminarily contained in a web formed of heat-resistant fibers, and the oil is pressed while pressing the web against a heat fixing member. Means for supplying can be used.
フルオロエラストマー表層中に分散された表面酸化処理されたカーボンブラック粒子表面と、加熱定着部材表面に外部から供給される不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルとの反応機構としては、カーボンブラック粒子表面に存在する酸素含有官能基から放出される水素イオンが、シリコーンオイルの不飽和結合の部分に付加し、水素イオンが付加したシリコーンオイルとカーボンブラック粒子表面に残された酸素イオン(−O−)が反応し、化学結合が形成されると考えられる。したがって、フルオロエラストマー表層上に不飽和結合を有していたジメチルシリコーンオイルからなる最表層をイオン反応によって生じる化学結合を介して形成することができる。紙などの記録材上に静電的に形成されたトナー画像を定着させるために何千、何万枚も通紙する間に、最表層のシリコーンポリマーが摩耗によりフルオロエラストマー層から脱離しても、摩耗することにより露出する表面酸化処理されたカーボンブラック粒子表面に外部から供給される不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルがイオン反応し、最表層シリコーンポリマー層を常時形成、あるいは修復することができるため、使用耐久性の高い定着装置を実現することができる。 The reaction mechanism between the surface oxidized carbon black particles dispersed in the surface of the fluoroelastomer and the dimethyl silicone oil having an unsaturated bond supplied from the outside to the surface of the heat fixing member is present on the surface of the carbon black particles. The hydrogen ions released from the oxygen-containing functional groups are added to the unsaturated bond part of the silicone oil, and the silicone oil to which the hydrogen ions are added reacts with the oxygen ions (—O − ) remaining on the surface of the carbon black particles. However, it is considered that a chemical bond is formed. Therefore, the outermost layer made of dimethyl silicone oil having an unsaturated bond on the surface of the fluoroelastomer can be formed through a chemical bond generated by an ionic reaction. Even when thousands or tens of thousands of sheets are passed through to fix toner images electrostatically formed on a recording material such as paper, the outermost silicone polymer may be detached from the fluoroelastomer layer due to abrasion. The dimethyl silicone oil having an unsaturated bond supplied from the outside is ionically reacted to the surface of the carbon black particle surface that has been exposed to oxidation and exposed to wear, and the outermost silicone polymer layer can be formed or repaired at all times. Therefore, a fixing device with high use durability can be realized.
表面酸化処理されたカーボンブラックのpH値は、2〜4の範囲であることが好ましい。2未満のものは入手困難であり、4を超えるものは放出される水素イオン濃度が低いために、不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルとのイオン反応性が低く、あるいは反応量が少なり、好ましくない。また、表面酸化処理されたカーボンブラックの比表面積(STSA)は、50〜400m2/gの範囲であることが好ましい。50未満の場合には比表面積が小さく、不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルとの十分な反応部位が得られないことがあり好ましくない。 The pH value of the surface-oxidized carbon black is preferably in the range of 2-4. Those less than 2 are difficult to obtain, and those exceeding 4 are low in the hydrogen ion concentration released, so that the ion reactivity with dimethyl silicone oil having an unsaturated bond is low, or the reaction amount is small. Absent. Further, the specific surface area (STSA) of the surface oxidized carbon black is preferably in the range of 50 to 400 m 2 / g. If it is less than 50, the specific surface area is small, and sufficient reaction sites with dimethyl silicone oil having an unsaturated bond may not be obtained.
また、表面酸化処理されたカーボンブラックの配合量は、架橋することによりフルオロエラストマーとなるフルオロポリマー100質量部に対して、0.1〜5質量部の範囲であることが好ましい。0.1未満の場合には、不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルとの十分な反応部位が得られないことがあり好ましくない。5を超える場合には、フルオロエラストマー表層の表面エネルギー的なトナーリリース性に大きな悪影響を及ぼすことがあり好ましくない。 Moreover, it is preferable that the compounding quantity of the surface-treated carbon black is in the range of 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fluoropolymer that becomes a fluoroelastomer by crosslinking. If it is less than 0.1, it is not preferable because sufficient reaction sites with dimethyl silicone oil having an unsaturated bond may not be obtained. If it exceeds 5, the surface energy-like toner release property of the fluoroelastomer surface layer may be adversely affected, which is not preferable.
本発明の加熱定着部材の表層を構成するフルオロエラストマーのポリマー種としては、たとえばビニリデンフルオライド系フルオロポリマー、すなわちビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロピレンとの二元共重合体、あるいはビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとの三元共重合体からなるフルオロポリマー、または、ビニリデンフルオライドとテトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの三元共重合体を挙げることができ、特に限定されるものではないが、分子内にヨウ素および臭素の少なくとも何れか一方を有するビニリデンフルオライドとテトラフルオロエチレンとパーフルオロメチルビニルエーテルとの三元共重合体(フルオロポリマー)をラジカル架橋したフルオロエラストマーを表層に用いることが望ましい。このフルオロエラストマーは、他のポリマー種からなるフルオロエラストマーよりも表面エネルギーがやや低いために、優れた柔軟性および耐キズ性・耐摩耗性とともに、比較的良好なトナーリリース性が得られる。 Examples of the polymer species of the fluoroelastomer constituting the surface layer of the heat-fixing member of the present invention include, for example, vinylidene fluoride-based fluoropolymer, that is, a binary copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, or vinylidene fluoride and hexafluoro Fluoropolymers consisting of terpolymers of propylene and tetrafluoroethylene, or terpolymers of vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl vinyl ethers can be mentioned. There is no radical crosslinking of a terpolymer (fluoropolymer) of vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene and perfluoromethyl vinyl ether having at least one of iodine and bromine in the molecule. It is desirable to use a fluoroelastomer surface layer. Since this fluoroelastomer has a slightly lower surface energy than fluoroelastomers made of other polymer species, relatively good toner release properties can be obtained along with excellent flexibility, scratch resistance and abrasion resistance.
このような分子内にヨウ素および臭素の少なくとも何れか一方を有するビニリデンフルオライドとテトラフルオロエチレンとパーフルオロメチルビニルエーテルとの三元共重合体は公知の方法で合成できる。また、このような三元共重合体は市販されており、例えば、‘ダイエル LT302’(ダイキン工業(株)製)、‘バイトン GLT’、‘バイトンGLT-305’、‘バイトンGLT-505’、‘バイトンGFLT’、‘バイトンGFLT-300’、‘バイトンGFLT-301’、‘バイトンGFLT-501’、‘バイトンGFLT-600’(デュポン ダウ エラストマー ジャパン(株)製)等を挙げることができる。 Such a terpolymer of vinylidene fluoride having at least one of iodine and bromine in the molecule, tetrafluoroethylene, and perfluoromethyl vinyl ether can be synthesized by a known method. Such ternary copolymers are commercially available, for example, 'Daiel LT302' (manufactured by Daikin Industries), 'Viton GLT', 'Viton GLT-305', 'Viton GLT-505', Examples include “Viton GFLT”, “Viton GFLT-300”, “Viton GFLT-301”, “Viton GFLT-501”, and “Viton GFLT-600” (manufactured by DuPont Dow Elastomer Japan Co., Ltd.).
本発明において使用することが望ましいフルオロポリマーは、分子鎖末端又は側鎖にヨウ素または臭素を導入したタイプのもので、架橋はヨウ素または臭素原子の引き抜き反応により行われる。本発明の実施において架橋は、架橋助剤及び架橋剤である有機過酸化物を用いて行うことが好ましい。 The fluoropolymer desirably used in the present invention is of the type in which iodine or bromine is introduced into the molecular chain terminal or side chain, and the crosslinking is performed by an extraction reaction of iodine or bromine atoms. In the practice of the present invention, crosslinking is preferably performed using a crosslinking assistant and an organic peroxide that is a crosslinking agent.
加熱定着部材のフルオロエラストマー表層を成形するにあたって、まずフルオロポリマーに少なくとも架橋剤、架橋助剤、および表面酸化処理されたカーボンブラックが分散された層(フルオロポリマー層)を形成する。このフルオロポリマー層の表面は平滑性に優れたものにするほうが好ましい。なぜなら、フルオロポリマー層の表面が、この面上に形成されるシリコーンポリマー最表層表面の平滑性をほぼ決定するため、表面の平滑性がよくなければ、定着後画像に表面の凹凸が転写し、高画質なトナー定着画像が得られないからである。 In forming the fluoroelastomer surface layer of the heat fixing member, first, a layer (fluoropolymer layer) in which at least a crosslinking agent, a crosslinking aid, and surface-oxidized carbon black are dispersed in the fluoropolymer is formed. It is preferable to make the surface of this fluoropolymer layer excellent in smoothness. Because the surface of the fluoropolymer layer almost determines the smoothness of the surface of the silicone polymer outermost layer formed on this surface. If the surface is not smooth, the surface irregularities are transferred to the image after fixing. This is because a high-quality toner-fixed image cannot be obtained.
円筒基材内部に加熱源を配置し、その熱によりトナーを軟化し、記録材に圧着させるため、円筒基材からトナー接触面への熱伝達性の見地から、フルオロポリマー層は薄く形成する必要がある。また、外部に加熱源を配置した定着装置においても、表層の熱容量の観点から、フルオロポリマー層は薄く形成するほうが好ましい。 Since a heat source is placed inside the cylindrical base material, and the toner is softened by the heat and pressed onto the recording material, the fluoropolymer layer needs to be thin from the viewpoint of heat transfer from the cylindrical base material to the toner contact surface. There is. In addition, in a fixing device in which a heat source is arranged outside, it is preferable to form a thin fluoropolymer layer from the viewpoint of the heat capacity of the surface layer.
層の厚みが薄く、表面平滑性の優れた層を形成する際、加工法としては、コーティング法が適している。コーティング方法としては、少なくともフルオロポリマー、架橋剤、架橋助剤を有機溶媒に溶解し、かつ表面酸化処理されたカーボンブラックを同じ有機溶剤に分散し、コーティング用溶液を調整する。このコーティング用溶液をブレードコート、リングコート、スプレーコート、ディッピングなどにより円筒基材上に均一に塗布・乾燥することでフルオロポリマー中に少なくとも架橋剤、架橋助剤、および表面酸化処理されたカーボンブラックが分散されたフルオロポリマー層を形成することができる。しかし、このコーティング法を使用する場合、フルオロポリマー層をラジカル架橋する際、オーブン架橋等の常圧熱気架橋を行うと、空気中の酸素により硬化阻害が生じることがあるが、フルオロポリマー表面に加熱状態、すなわち50℃〜250℃の液状シリコーンポリマーを接触させて架橋させれば、酸素を遮断し、硬化阻害を起こすことなくラジカル架橋させることができる。また、フルオロポリマーとして、分子内にヨウ素および臭素の少なくとも何れか一方を有するビニリデンフルオライドとテトラフルオロエチレンとパーフルオロメチルビニルエーテルとの三元共重合体を用いれば、若干のラジカル反応性がある表面酸化処理されたカーボンブラック粒子表面部分とだけではなく、フルオロエラストマーとも液状シリコーンポリマーがラジカル反応し、最表層としてシリコーンポリマーを化学結合で導入することができるのでより好ましい。結合形態としては、表層側は、表面酸化処理されたカーボンブラック粒子表面、およびフルオロポリマーのラジカル架橋点であるヨウ素または臭素が脱離する部分または架橋助剤のラジカル反応点であるビニル基の部分と、液状シリコーンポリマー側は多数存在するメチル基の部分、または液状シリコーンポリマーがビニル基を有する場合はビニル基の部分がラジカル反応し、表面酸化処理されたカーボンブラック粒子表面およびフルオロエラストマーと、シリコーンポリマーが化学結合していると考えられる。化学結合していない場合は、トルエンなどのシリコーンポリマーと親和性のある溶剤でフルオロエラストマー表面を拭き取れば、最表層のシリコーンポリマーはほぼ完全に除去される。しかしながら本発明では、シリコーンポリマーが表面酸化処理されたカーボンブラック粒子表面、およびポリマー種として分子内にヨウ素および臭素の少なくとも何れか一方を有するビニリデンフルオライドとテトラフルオロエチレンとパーフルオロメチルビニルエーテルとの三元共重合体を用いた場合はフルオロエラストマーとも化学結合しているために、除去されずに最表層としてフルオロエラストマー表層上に残存することになる。 When forming a layer having a thin layer and excellent surface smoothness, a coating method is suitable as a processing method. As a coating method, at least a fluoropolymer, a crosslinking agent, and a crosslinking aid are dissolved in an organic solvent, and surface-oxidized carbon black is dispersed in the same organic solvent to prepare a coating solution. This coating solution is uniformly applied on a cylindrical substrate by blade coating, ring coating, spray coating, dipping, etc. and dried, and at least a crosslinking agent, a crosslinking aid, and a surface oxidized carbon black in the fluoropolymer. Can be formed. However, when this coating method is used, when the atmospheric pressure hot-air crosslinking such as oven crosslinking is performed when the fluoropolymer layer is radically crosslinked, curing inhibition may occur due to oxygen in the air. If a liquid silicone polymer in a state, that is, 50 ° C. to 250 ° C. is brought into contact with each other for crosslinking, radical crosslinking can be performed without blocking oxygen and causing curing inhibition. In addition, if a terpolymer of vinylidene fluoride having at least one of iodine and bromine in the molecule, tetrafluoroethylene and perfluoromethyl vinyl ether is used as the fluoropolymer, the surface has some radical reactivity. The liquid silicone polymer reacts not only with the oxidized carbon black particle surface portion but also with the fluoroelastomer, so that the silicone polymer can be introduced by chemical bonding as the outermost layer, which is more preferable. As the bonding form, the surface layer side is the surface of carbon black particles subjected to surface oxidation treatment, and the part where iodine or bromine which is a radical crosslinking point of the fluoropolymer is released or the part of the vinyl group which is the radical reaction point of the crosslinking aid The liquid silicone polymer side has a large number of methyl group parts, or if the liquid silicone polymer has vinyl groups, the vinyl group part undergoes radical reaction and the surface oxidized carbon black particle surface and fluoroelastomer, and silicone It is thought that the polymer is chemically bonded. If the surface is not chemically bonded, the outermost silicone polymer is almost completely removed by wiping the surface of the fluoroelastomer with a solvent having affinity for the silicone polymer such as toluene. However, in the present invention, the surface of the carbon black particles whose surface is treated by oxidation of the silicone polymer, and vinylidene fluoride having at least one of iodine and bromine in the molecule as a polymer species, tetrafluoroethylene, and perfluoromethyl vinyl ether are used. When the original copolymer is used, since it is chemically bonded to the fluoroelastomer, it remains on the surface of the fluoroelastomer without being removed.
表層フルオロポリマー架橋時の表面酸化処理されたカーボンブラック粒子表面と液状シリコーンポリマーのラジカル反応性および反応量は、カーボンブラック粒子の比表面積と、粒子表面に存在する酸素含有官能基の量、すなわちpHなどにより変化する。pH値については一概にいえないが、比表面積は大きいほど、ラジカル反応量は多くなると考えられる。ただし、ラジカル反応量が多い表面酸化処理されたカーボンブラック、すなわち比表面積(STSA)が400m2/gを超える表面酸化処理されたカーボンブラックをフルオロポリマーに分散すると、フルオロポリマー中に分散させた架橋剤の大部分が、カーボンと反応してしまい、フルオロポリマーのラジカル架橋を阻害する効果が大きく、架橋剤の量を増やしても架橋できなくなることがあるので好ましくない。 The radical reactivity and reaction amount of the surface oxidized carbon black particle surface and the liquid silicone polymer at the time of cross-linking the surface layer fluoropolymer are the specific surface area of the carbon black particle and the amount of oxygen-containing functional group present on the particle surface, that is, pH It changes by etc. Although the pH value cannot be generally stated, it is considered that the larger the specific surface area, the larger the amount of radical reaction. However, when surface-oxidized carbon black having a large amount of radical reaction, that is, surface-oxidized carbon black having a specific surface area (STSA) exceeding 400 m 2 / g, is dispersed in the fluoropolymer, the cross-linked dispersed in the fluoropolymer. Since most of the agent reacts with carbon and has a great effect of inhibiting radical crosslinking of the fluoropolymer, it may not be possible to crosslink even if the amount of the crosslinking agent is increased.
また、フルオロポリマー種として分子内にヨウ素および臭素の少なくとも何れか一方を有するビニリデンフルオライドとテトラフルオロエチレンとパーフルオロメチルビニルエーテルの三元共重合体を用いれば、前述したように若干のラジカル反応性がある表面酸化処理されたカーボンブラック粒子表面部分とだけではなく、フルオロエラストマーとも液状シリコーンポリマーがラジカル反応し、最表層としてシリコーンポリマーを化学結合で導入することができる。フルオロポリマーと液状シリコーンポリマーの界面における反応性は、両者の親和性に影響される。つまり、親和性が高いほど反応性が高く、逆に親和性が低いほど反応性は低くなる。例えば、一般に表層として用いられているビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロピレンとの二元共重合体、あるいはビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとの三元共重合体からなるフルオロポリマーと液状シリコーンポリマーでは、両者の親和性があまりにも低いためにラジカル反応が起こりにくく、表層の表面部分においてフルオロポリマーの架橋反応が優先的に起こり、フルオロエラストマーとシリコーンポリマーの反応は殆ど起こらないという結果になる。ただし、表面酸化処理されたカーボンブラック粒子表面とはラジカル反応し、シリコーンポリマー最表層が形成される。しかしながら、本発明で使用することが好ましいビニリデンフルオライドとテトラフルオロエチレンとパーフルオロメチルビニルエーテルとの三元共重合体からなるフルオロポリマーは、一般に用いられているフルオロポリマーに比べると、シリコーンポリマーとの親和性が比較的高く、表面酸化処理されたカーボンブラック粒子表面とだけではなく、フルオロエラストマーともシリコーンポリマーが反応し、化学結合で導入されるので、より望ましい。 In addition, if a terpolymer of vinylidene fluoride having at least one of iodine and bromine in the molecule, tetrafluoroethylene and perfluoromethyl vinyl ether is used as a fluoropolymer species, as described above, a little radical reactivity is achieved. In addition to the surface oxidized carbon black particle surface portion, the liquid silicone polymer also undergoes a radical reaction with the fluoroelastomer, and the silicone polymer can be introduced by chemical bonding as the outermost layer. The reactivity at the interface between the fluoropolymer and the liquid silicone polymer is affected by the affinity between the two. That is, the higher the affinity, the higher the reactivity, and conversely, the lower the affinity, the lower the reactivity. For example, a fluoropolymer composed of a binary copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, which is generally used as a surface layer, or a terpolymer of vinylidene fluoride, hexafluoropropylene and tetrafluoroethylene, and a liquid silicone In the polymer, since the affinity between the two is too low, the radical reaction is difficult to occur, the cross-linking reaction of the fluoropolymer occurs preferentially on the surface portion of the surface layer, and the reaction between the fluoroelastomer and the silicone polymer hardly occurs. . However, the surface of the carbon black particles subjected to the surface oxidation treatment undergoes a radical reaction to form the outermost layer of the silicone polymer. However, fluoropolymers composed of terpolymers of vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene, and perfluoromethyl vinyl ether, which are preferably used in the present invention, are less than silicone polymers compared to commonly used fluoropolymers. It is more desirable because the silicone polymer reacts with the fluoroelastomer as well as with the surface oxidized carbon black particle surface having a relatively high affinity and is introduced by chemical bonding.
表層フルオロエラストマーのラジカル架橋に用いる液状シリコーンポリマーの粘度は特に限定されるものではないが、一般的に市販されているものとしては、0.5〜100万mm2/s(25℃)程度であり、加工の便宜上、10〜1万mm2/s(25℃)が好ましい。また、液状シリコーンポリマーの種類としては、耐熱性の観点から無官能ジメチルシリコーンポリマーまたはビニル基を少なくとも1つ含有するジメチルシリコーンポリマーが好ましい。さらに化学構造としては、直鎖状のジメチルシリコーンポリマーまたはビニル基を少なくとも1つ含有する直鎖状のジメチルシリコーンポリマーがより望ましい。 The viscosity of the liquid silicone polymer used for radical cross-linking of the surface layer fluoroelastomer is not particularly limited, but is generally about 0.5 to 1,000,000 mm 2 / s (25 ° C.) as commercially available. Yes, for the convenience of processing, 10 to 10,000 mm 2 / s (25 ° C.) is preferable. The liquid silicone polymer is preferably a non-functional dimethyl silicone polymer or a dimethyl silicone polymer containing at least one vinyl group from the viewpoint of heat resistance. The chemical structure is more preferably a linear dimethyl silicone polymer or a linear dimethyl silicone polymer containing at least one vinyl group.
フルオロエラストマー表層上には、シリコーンポリマー1分子が存在すると考えられることから、最表層シリコーンポリマーの厚みは、シリコーンポリマーの鎖長より短く、1〜100nm程度であると考えられる。フルオロエラストマー表層上にシリコーンポリマーが最表層として存在することにより、初期において、表面エネルギーが低く、トナーリリース性に優れた加熱定着部材を得ることができる。 Since one molecule of silicone polymer is considered to be present on the surface layer of the fluoroelastomer, the thickness of the outermost layer silicone polymer is considered to be about 1 to 100 nm, which is shorter than the chain length of the silicone polymer. The presence of the silicone polymer as the outermost layer on the fluoroelastomer surface layer makes it possible to obtain a heat-fixing member having a low surface energy and excellent toner release properties in the initial stage.
フルオロエラストマー表層の厚みとシリコーンポリマー最表層の厚みの合計を5〜100μmの範囲にすることで、トナー接触面への熱伝達性に優れた加熱定着部材を得ることができる。5μm未満の場合は、フルオロエラストマー表層とシリコーンポリマー最表層の機能を十分に発揮できない可能性がある。100μmを超える場合は、トナー接触面への熱伝達性が悪くなることがあり、好ましくない。 By setting the total thickness of the fluoroelastomer surface layer and the silicone polymer outermost layer in the range of 5 to 100 μm, a heat-fixing member having excellent heat transfer to the toner contact surface can be obtained. When the thickness is less than 5 μm, the functions of the fluoroelastomer surface layer and the silicone polymer outermost layer may not be sufficiently exhibited. When the thickness exceeds 100 μm, heat transfer to the toner contact surface may deteriorate, which is not preferable.
フルオロポリマー層に分散させる架橋助剤としては、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレートなどを挙げることができ、特にトリアリルイソシアヌレートが好ましく用いられる。 Examples of the crosslinking aid dispersed in the fluoropolymer layer include triallyl cyanurate and triallyl isocyanurate, and triallyl isocyanurate is particularly preferably used.
この架橋助剤の配合量は特に限定されないが、フルオロポリマー成分100重量部に対して、通常0.5〜10重量部、好ましくは1〜5重量部である。ただし、本発明のように溶剤に溶解し、コーティング溶液として使用する場合は、この数倍量用いることもある。 Although the compounding quantity of this crosslinking adjuvant is not specifically limited, It is 0.5-10 weight part normally with respect to 100 weight part of fluoropolymer components, Preferably it is 1-5 weight part. However, when it is dissolved in a solvent and used as a coating solution as in the present invention, this amount may be used several times.
同じくフルオロポリマー層に分散させる架橋剤である有機過酸化物としては、ベンゾイルパーオキサイド、ビス(2,4−ジクロロベンゾイル)パーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサンなどを挙げることができ、特に分解温度の低いベンゾイルパーオキサイドが好ましく用いられる。また、配合量は特に限定されないが、フルオロポリマー成分100重量部に対して、通常0.5〜10重量部、好ましくは1〜5重量部である。ただし、本発明のように溶剤に溶解し、コーティング溶液として使用する場合は、この数倍量用いることもある。架橋剤としてベンゾイルパーオキサイドを用い、かつ加熱状態の液状シリコーンポリマー温度を110℃〜250℃の範囲に設定すれば、フルオロエラストマー表層上に充分量均一にシリコーンポリマー最表層を化学結合によって導入可能であるが、液状シリコーンポリマーの温度が、ベンゾイルパーオキサイドの分解温度である110℃未満であると、フルオロポリマーを効果的にラジカル架橋できないことがあり、250℃以上であると液状シリコーンポリマーが熱劣化するという不都合が生じる。 Similarly, organic peroxides, which are crosslinking agents dispersed in the fluoropolymer layer, include benzoyl peroxide, bis (2,4-dichlorobenzoyl) peroxide, dicumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di- (T-Butylperoxy) hexane can be mentioned, and benzoyl peroxide having a particularly low decomposition temperature is preferably used. Moreover, although a compounding quantity is not specifically limited, It is 0.5-10 weight part normally with respect to 100 weight part of fluoropolymer components, Preferably it is 1-5 weight part. However, when it is dissolved in a solvent and used as a coating solution as in the present invention, this amount may be used several times. If benzoyl peroxide is used as the cross-linking agent and the temperature of the heated liquid silicone polymer is set in the range of 110 ° C to 250 ° C, a sufficient amount of the silicone polymer outermost layer can be introduced onto the fluoroelastomer surface layer by chemical bonding. However, if the temperature of the liquid silicone polymer is lower than 110 ° C., which is the decomposition temperature of benzoyl peroxide, the fluoropolymer may not be radically crosslinked effectively, and if it is 250 ° C. or higher, the liquid silicone polymer will be thermally deteriorated. Inconvenience occurs.
上記フルオロポリマー、架橋助剤、架橋剤、および表面酸化処理されたカーボンブラックを少なくとも含有する溶液をコーティングする際、これらが溶剤に完全に溶解あるいは分散し、コーティング工程の終始にわたって溶解あるいは分散したままであることが望ましい。適切な溶剤として例えば、メタノール、アセトン、メチルエチルケトン及びメチルイソブチルケトンなどの極性溶剤、ならびにジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチル2ピロリドンなどを挙げることができ、特にメチルイソブチルケトンを用いることが望ましい。また、溶剤は全固形成分濃度が5〜40重量%、好ましくは10〜30重量%になるように添加するのが望ましい。 When coating a solution containing at least the fluoropolymer, crosslinking aid, crosslinking agent, and surface-oxidized carbon black, these are completely dissolved or dispersed in the solvent and remain dissolved or dispersed throughout the coating process. It is desirable that Suitable solvents include, for example, polar solvents such as methanol, acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, and dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, N-methyl 2-pyrrolidone and the like, and it is particularly preferable to use methyl isobutyl ketone. The solvent is preferably added so that the total solid component concentration is 5 to 40% by weight, preferably 10 to 30% by weight.
本発明の加熱定着部材の製造方法として、例えば次のような工程を示すことができる。分子内にヨウ素を含有するビニリデンフルオライドとテトラフルオロエチレン、およびパーフルオロメチルビニルエーテルの三元共重合体からなるフルオロポリマー、架橋助剤であるトリアリルイソシアヌレート、架橋剤であるベンゾイルパーオキサイドを溶剤であるメチルイソブチルケトンに溶解し、さらに表面酸化処理されたカーボンブラックを同じ溶剤にガラスビーズ等を用いて攪拌することにより分散し、コーティング溶液を調製する。次に、プライマーをあらかじめ均一に塗布、乾燥させた円筒基材(耐熱性弾性体層があらかじめ形成されている金属製ローラ基材、あるいは金属製または樹脂製ベルト基材)を水平に固定し、回転させながらコーティング溶液を円筒基材の外周に均一に塗布する。所望の量を塗布した後、一定の回転数で室温において放置し、ある程度溶剤を蒸発させながら、レベリングさせる。その後、50℃で2時間乾燥し、200℃に加熱した液状シリコーンポリマー中に1時間浸漬して一次架橋を行うことにより酸素による硬化阻害を生じることなく、かつ、フルオロエラストマー表層上に最表層としてシリコーンポリマー層を化学結合によって導入することができる。一次架橋後、液状シリコーンポリマー中から取り出し、加熱オーブン中での二次架橋を行うことにより加熱定着部材を製造することができる。 As a manufacturing method of the heat fixing member of the present invention, for example, the following steps can be shown. Fluoropolymer consisting of terpolymer of vinylidene fluoride containing tetraiodine and tetrafluoroethylene containing iodine in the molecule, triallyl isocyanurate as crosslinking aid, benzoyl peroxide as crosslinking agent as solvent The carbon black dissolved in methyl isobutyl ketone and further surface-oxidized is dispersed in the same solvent by stirring with glass beads or the like to prepare a coating solution. Next, a cylindrical base material (a metal roller base material on which a heat-resistant elastic body layer is formed in advance, or a metal or resin belt base material) on which a primer is uniformly applied and dried in advance is fixed horizontally, While rotating, the coating solution is uniformly applied to the outer periphery of the cylindrical substrate. After a desired amount is applied, it is allowed to stand at room temperature at a constant rotational speed and leveled while evaporating the solvent to some extent. Then, it is dried at 50 ° C. for 2 hours and immersed in a liquid silicone polymer heated to 200 ° C. for 1 hour to perform primary crosslinking, so that no inhibition of curing by oxygen occurs, and as the outermost layer on the fluoroelastomer surface layer. Silicone polymer layers can be introduced by chemical bonding. After the primary cross-linking, the heat-fixing member can be produced by taking out the liquid silicone polymer and performing the secondary cross-linking in a heating oven.
このようにして得られる加熱定着部材の一形態である定着ローラの断面図を図1に、また別の形態である定着ベルトの断面図を図2に示す。図1において1はアルミ等の金属からなるローラ基材、2は従来のシリコーンゴム等からなる耐熱性および熱伝導性を有する弾性体層、3はフルオロエラストマーからなる表層、4はシリコーンポリマーからなる最表層である。図2において5は金属製または樹脂製ベルト基材、2は従来のシリコーンゴム等からなる耐熱性および熱伝導性を有する弾性体層、3はフルオロエラストマーからなる表層、4はシリコーンポリマーからなる最表層である。なお、本発明の加熱定着部材は上記4層構造に限定されるものではなく、2のシリコーンゴム等からなる耐熱性および熱伝導性を有する弾性体層のない3層構造、あるいは5層以上の多層構造であってもよいが、加熱定着部材としての機能上、4層構造であることが好ましい。 FIG. 1 shows a cross-sectional view of a fixing roller which is one form of the heat-fixing member thus obtained, and FIG. 2 shows a cross-sectional view of a fixing belt which is another form. In FIG. 1, 1 is a roller base material made of metal such as aluminum, 2 is an elastic body layer having heat resistance and heat conductivity made of conventional silicone rubber, 3 is a surface layer made of fluoroelastomer, and 4 is made of silicone polymer. It is the outermost layer. In FIG. 2, 5 is a metal or resin belt substrate, 2 is a heat-resistant and heat-conductive elastic layer made of conventional silicone rubber, 3 is a surface layer made of fluoroelastomer, and 4 is a top layer made of silicone polymer. It is a surface layer. The heat-fixing member of the present invention is not limited to the above four-layer structure, but has a three-layer structure without heat-resistant and heat-conductive elastic layers made of silicone rubber or the like, or five or more layers. Although a multilayer structure may be used, a four-layer structure is preferable in terms of the function as a heat fixing member.
次に、本発明の定着装置を説明する。本発明の定着装置は、電子写真画像形成装置に用いる定着装置であって、少なくとも前述のような加熱定着部材と、不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルを供給する供給手段が配置されているものである。電子写真画像形成装置としては、感光体、潜像形成手段、形成した潜像をトナーで現像する手段、現像したトナー像を転写材に転写する手段、および、転写材上のトナー像を定着する手段等を有する電子写真画像形成装置が挙げられる。 Next, the fixing device of the present invention will be described. The fixing device of the present invention is a fixing device used in an electrophotographic image forming apparatus, and is provided with at least a heating fixing member as described above and a supply means for supplying dimethyl silicone oil having an unsaturated bond. is there. As an electrophotographic image forming apparatus, a photosensitive member, a latent image forming means, a means for developing the formed latent image with toner, a means for transferring the developed toner image to a transfer material, and a toner image on the transfer material are fixed. An electrophotographic image forming apparatus having means and the like can be mentioned.
本発明の定着装置の一例について図3に構成図を示す。定着装置には、加熱定着部材の一形態である定着ローラ6、および加圧ベルト7が配置されている。そして、定着ローラ6の内側にはハロゲンヒーター8が組み込まれている。
An example of the fixing device of the present invention is shown in FIG. In the fixing device, a fixing
定着ローラ6は矢印方向に所定の周速度で回転駆動し、加圧ベルト7もそれに合わせて矢印方向に回転駆動する。そして、紙またはOHPシートなどの記録材9は矢印の方向に搬送される。カラー未定着トナー画像10は、定着ローラ6と加圧ベルト7の間に形成されるニップ部を通過する際、ハロゲンヒーター8からの熱と、定着ローラ6と加圧ベルト7間の圧力が加えられ、記録材15上に定着される。
The fixing
定着温度は、定着ローラ6の表面温度をサーミスタ11により測定された温度をもとに、ハロゲンヒーター8の出力が制御され、設定温度に保たれている。定着ローラ6の表面温度(定着温度)は特に限定されないが、通常、130〜250℃程度であり、本実施例では190℃に設定した。
The fixing temperature is maintained at a set temperature by controlling the output of the
定着ローラ6には、不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルを塗布し、かつ定着ローラ6の表面に付着したトナー等の汚れをクリーニングするための耐熱性繊維からなるウェブユニット12が接するように配置されている。
不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルの25℃における粘度は、100〜20000mm2/sの範囲であることが好ましい。100mm2/s未満の場合は、粘度が低すぎるために、ウェブユニット12にオイルを保持しづらく、すぐに加熱定着部材表面にオイルが移行してしまうために、常時一定量オイルを塗布することが難しいことがあり、好ましくない。逆に20000mm2/sを超える場合は、粘度が高すぎるために、加熱定着部材表面にオイルが移行しずらいために、オイルを塗布することが難しいことがあり、好ましくない。なお、本発明の実施例では、400mm2/s(25℃)の直鎖状で、両末端にビニル基を有するジメチルシリコーンオイル(信越化学工業(株)製)を用いた。
The fixing
The viscosity of the dimethyl silicone oil having an unsaturated bond at 25 ° C. is preferably in the range of 100 to 20000 mm 2 / s. When the viscosity is less than 100 mm 2 / s, the viscosity is too low, so that it is difficult to hold the oil in the
また、本実施例では、定着ローラ6表面に供給されるオイル塗布量は、約0.2mg/621cm2(A4相当)になるようにウェブユニット12を構成および調整した。
In this embodiment, the
上記ウェブユニット12は、不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルを塗布し、かつトナー等の汚れをクリーニングするウェブ13と、このウェブ13を加熱定着部材の一形態である定着ローラ6表面に押し当てる弾性体ローラ14で構成されている。耐熱性繊維からなるウェブ13は矢印の方向に少しずつ巻き取られる。
The
加圧ベルトの内側には、ニップを確保するためのローラ15、および記録材を分離させるためのローラ16が配置されている。
Inside the pressure belt, a
また、本発明の定着装置のもう一つの例について図4に構成図を示す。定着装置2には、加熱定着部材の一形態である定着ベルト17および加圧ローラ18が配置されている。そして、定着ベルト17の内側には発熱体(セラミックヒーター)19と、この発熱体19を支持するとともに定着ベルト17の移動をガイドするベルトガイド部材20と、定着ベルト17をウェブ13に押し当てるためのローラ21が配置されている。
FIG. 4 shows a configuration diagram of another example of the fixing device of the present invention. The fixing
加圧ローラ18は矢印方向に所定の周速度で回転駆動し、定着ベルト17もそれに合わせて矢印方向に回転駆動する。そして、紙またはOHPシートなどの記録材9は矢印の方向に搬送される。カラー未定着トナー画像10は、定着ベルト17と加圧ローラ18の間に形成されるニップ部を通過する際、発熱体19からの熱と、定着ベルト17と加圧ローラ18間の圧力が加えられ、記録材9上に定着される。
The
定着温度は、定着ベルト17の表面温度をサーミスタ11により測定された温度をもとに、発熱体19の出力が制御され、設定温度に保たれている。定着ベルト17の表面温度(定着温度)は特に限定されないが、通常、130〜220℃程度であり、本実施例では180℃に設定した。
The fixing temperature is maintained at a set temperature by controlling the output of the
加熱定着部材の一形態である定着ベルト17には、不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルを塗布し、かつ定着ベルト17の表面に付着したトナー等の汚れをクリーニングするための耐熱性繊維からなるウェブユニット12が接するように配置されている。
A web made of heat-resistant fibers for applying a dimethyl silicone oil having an unsaturated bond to the fixing
なお本発明の定着装置は、ローラ形状またはベルト形状の加熱定着部材と、加熱定着部材表面に不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルを供給する手段を有していればよく、図3あるいは図4に示したものに限られない。 The fixing device of the present invention only needs to have a roller-shaped or belt-shaped heat fixing member and means for supplying dimethyl silicone oil having an unsaturated bond on the surface of the heat fixing member. It is not limited to what is shown.
定着装置の耐久性評価は、本発明の実施例において、記録材9上に形成された未定着カラートナー画像10(キヤノン(株)製のCLC900を用いて作製)を10万枚まで通紙し、定着後画像にトナーオフセットが発生するかどうか、発生した場合はそのトナーオフセット発生枚数により評価した。 In the embodiment of the present invention, the durability of the fixing device is evaluated by passing up to 100,000 sheets of unfixed color toner image 10 (produced using CLC900 manufactured by Canon Inc.) formed on the recording material 9. Whether or not a toner offset occurs in the image after fixing was evaluated based on the number of toner offset occurrences.
以下に、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、これらは、本発明を何ら限定するものではない。なお、以下特に明記しない限り、試薬等は市販の高純度品を用いた。また、十点平均表面粗さ(Rz)は、JIS B 0601に準拠して測定した。 The present invention will be described in more detail below by way of examples, but these examples do not limit the present invention in any way. Unless otherwise specified, commercially available high-purity products were used as reagents. Further, the ten-point average surface roughness (Rz) was measured according to JIS B 0601.
(実施例1)
分子内にヨウ素を含有するビニリデンフルオライドとテトラフルオロエチレンとパーフルオロメチルビニルエーテルの三元共重合体からなるフルオロポリマー(商品名:ダイエルLT302、ダイキン工業(株)製)100質量部と、平均粒子径が12nmで、比表面積(STSA)が294m2/g、pHが2.1、加熱時の揮発分が9.5%の表面酸化処理されたカーボンブラック(Raven 5750 Powder、コロンビアン・ケミカルス・カンパニー製)1質量部と、架橋剤であるベンゾイルパーオキサイド(25%含水品、キシダ化学(株)製)4質量部と、架橋助剤であるトリアリルイソシアヌレート(商品名:TAIC、日本化成(株)製)4質量部とを、溶剤であるメチルイソブチルケトンにポリマー成分濃度が25質量%となるよう溶解あるいは分散し、フルオロポリマーのコーティング溶液を調製した。
(Example 1)
Fluoropolymer (trade name: Daiel LT302, manufactured by Daikin Industries, Ltd.) made of a terpolymer of vinylidene fluoride containing iodine in the molecule, tetrafluoroethylene and perfluoromethyl vinyl ether, and average particle Surface oxidized carbon black (Raven 5750 Powder, Columbian Chemicals, Inc.) having a diameter of 12 nm, a specific surface area (STSA) of 294 m 2 / g, a pH of 2.1, and a volatile content during heating of 9.5% 1 part by mass), 4 parts by mass of benzoyl peroxide (25% water-containing product, manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) as a crosslinking agent, and triallyl isocyanurate (trade name: TAIC, Nippon Kasei) as a
次に、アルミからなる金属製ローラ(外径:58mm、内径:34mm)上に、プライマーを介して、2mmの厚さの耐熱性シリコーンゴムからなる弾性体層を形成した。 Next, an elastic body layer made of heat-resistant silicone rubber having a thickness of 2 mm was formed on a metal roller made of aluminum (outer diameter: 58 mm, inner diameter: 34 mm) via a primer.
このシリコーンゴム層表面に紫外線を照射し(UV照射装置、ハリソン東芝ライティング(株)製)、その後ローラを水平に固定し、回転させながらアミノシラン化合物のアルコール系溶液(MEGUM 3290、Chemetall社製)をスプレーコートすることで均一に塗布し、所望の量を塗布した後、一定の回転数で室温において30分間放置し、溶剤を蒸発させることで厚み約1μmの接着層であり、かつフルオロポリマーコーティング溶液中の架橋剤と架橋助剤のシリコーンゴム層への移行を阻止する層(バリア層)を形成した。 Irradiate the surface of this silicone rubber layer with ultraviolet rays (UV irradiation device, manufactured by Harrison Toshiba Lighting Co., Ltd.), and then fix the roller horizontally and rotate the alcoholic solution of aminosilane compound (MEGUM 3290, manufactured by Chemetall). Apply uniformly by spray coating, apply the desired amount, leave it at room temperature for 30 minutes at room temperature, evaporate the solvent to form an adhesive layer with a thickness of about 1 μm, and fluoropolymer coating solution A layer (barrier layer) for preventing the transfer of the crosslinking agent and the crosslinking aid into the silicone rubber layer was formed.
次に、この接着と架橋剤・架橋助剤バリア機能のある層を形成したローラを水平に固定し、回転させながら調製したフルオロポリマーのコーティング用溶液をローラの外周にブレードコートで均一に塗布した。所望の量を塗布した後、一定のローラ回転数で室温において放置し、ある程度溶媒を蒸発させながら、レベリングさせた。 Next, the roller on which the layer having the adhesion and crosslinking agent / crosslinking aid barrier function was formed was fixed horizontally, and the fluoropolymer coating solution prepared while rotating was uniformly applied to the outer periphery of the roller by blade coating. . After applying a desired amount, it was allowed to stand at room temperature at a constant roller rotation number and leveled while evaporating the solvent to some extent.
その後、50℃で2時間乾燥し、200℃に加熱した粘度300mm2/s(25℃)の液状ジメチルシリコーンポリマー(商品名:KF−96SS−300cs,信越化学工業(株)製)に1時間浸漬させ、一次架橋を行い、その後液状シリコーンポリマーから取り出し、トルエンでローラ表面に存在する過剰の液状シリコーンポリマーを除いてからオーブン中において180℃で24時間二次架橋を行い、加熱定着部材の一形態である定着ローラ1を作製した。
Then, it was dried at 50 ° C. for 2 hours and heated to 200 ° C. for 1 hour in a liquid dimethyl silicone polymer (trade name: KF-96SS-300cs, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) having a viscosity of 300 mm 2 / s (25 ° C.). After immersion, primary crosslinking is performed, and then the liquid silicone polymer is taken out. Excess liquid silicone polymer present on the roller surface is removed with toluene, and then secondary crosslinking is performed at 180 ° C. for 24 hours in an oven. The fixing
このローラのシリコーンポリマー最表層の十点平均表面粗さRzは1μm以下、フルオロエラストマー表層とシリコーンポリマー最表層の厚みの合計は50μmであった。 The ten-point average surface roughness Rz of the outermost silicone polymer layer of this roller was 1 μm or less, and the total thickness of the fluoroelastomer surface layer and the outermost silicone polymer layer was 50 μm.
この定着ローラ1の表面を、メチルエチルケトンを含浸させた布で拭いても光沢がなくならなかったことから、酸素による硬化阻害は起こらず、架橋反応が進行したことを確認した。また、この定着ローラ表面に対する粘度100mm2/s(25℃)のジメチルシリコーンオイル(商品名:KF−96−100cs、信越化学工業(株)製)の濡れ性が良好なことから、シリコーンポリマー最表層がフルオロエラストマー表層と化学結合していることを確認した。
Even if the surface of the fixing
[初期評価例]
上記フルオロポリマーのコーティング溶液を、アルミ板上に乾燥後に厚みが50μmになるように均一に塗布し、室温において放置し、ある程度溶媒を蒸発させ、50℃のオーブン中で2時間乾燥させた後、200℃に加熱した粘度300mm2/s(25℃)の液状ジメチルシリコーンポリマー(商品名:KF−96SS−300cs、信越化学工業(株)製)中に1時間浸漬させ、一次架橋を行い、その後液状シリコーンポリマーから取り出し、トルエンで表面に過剰に存在する液状シリコーンポリマーを取り除いてからオーブン(常圧熱空気)中において180℃で24時間二次架橋を行い、サンプルを作製した。このサンプルの十点平均表面粗さは、1μm以下であった。
[Initial evaluation example]
The fluoropolymer coating solution was uniformly applied to a thickness of 50 μm after drying on an aluminum plate, allowed to stand at room temperature, the solvent was evaporated to some extent, and dried in an oven at 50 ° C. for 2 hours. It is immersed in a liquid dimethyl silicone polymer (trade name: KF-96SS-300cs, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) having a viscosity of 300 mm 2 / s (25 ° C.) heated to 200 ° C. for 1 hour, followed by primary crosslinking. The sample was taken out from the liquid silicone polymer, and after removing excessive liquid silicone polymer on the surface with toluene, secondary crosslinking was performed in an oven (normal pressure hot air) at 180 ° C. for 24 hours to prepare a sample. The ten-point average surface roughness of this sample was 1 μm or less.
このサンプルの表面をメチルエチルケトンを含浸させた布で拭いても光沢がなくならなかったことから、酸素による硬化阻害は起こらず架橋反応が進行したことを確認した。 Even if the surface of this sample was wiped with a cloth impregnated with methyl ethyl ketone, the gloss did not disappear, so that it was confirmed that the crosslinking reaction proceeded without inhibiting the curing by oxygen.
また、このサンプル最表面のESCAによる元素分析(分析装置商品名:Quantum2000 アルバック・ファイ(株)製)を行った結果、Si元素が多数存在し、シリコーンポリマーが存在することがわかった。このことから、シリコーンポリマー最表層が化学結合により形成されていることを確認した。しかしながら、SEMによる元素分析(分析装置商品名:JSM−5800LV型、日本フィリップス(株)製、EPMA:日本フィリップス(株)製DX−Prime型)ではSi元素を検出できなかった。 Moreover, as a result of performing elemental analysis by ESCA on the outermost surface of the sample (analyzer name: Quantum 2000, ULVAC-PHI Co., Ltd.), it was found that a large amount of Si element was present and a silicone polymer was present. From this, it was confirmed that the silicone polymer outermost layer was formed by chemical bonding. However, elemental analysis by SEM (analyzer name: JSM-5800LV type, manufactured by Nippon Philips Co., Ltd., EPMA: DX-Prime type manufactured by Nippon Philips Co., Ltd.) did not detect Si element.
深さ方向の検出範囲がミクロンオーダーであるSEMによる元素分析では検出されず、ナノオーダーであるESCAによる元素分析では検出されたことから、最表層のシリコーンポリマー層はサブミクロンからナノオーダーの範囲の厚みであることがわかった。また、このサンプル表面に対する粘度100mm2/s(25℃)のジメチルシリコーンオイル(商品名:KF−96−100cs、信越化学工業(株)製)の接触角を室温(25℃)において測定したところ、5°以下であり、シリコーンオイルの濡れ性が良好であることがわかった。 Since the detection range in the depth direction was not detected by elemental analysis by SEM having a micron order, but was detected by elemental analysis by ESCA being nano order, the outermost silicone polymer layer was in the submicron to nano order range. It turned out to be thickness. The contact angle of dimethyl silicone oil (trade name: KF-96-100cs, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) having a viscosity of 100 mm 2 / s (25 ° C.) with respect to the sample surface was measured at room temperature (25 ° C.). It was 5 ° or less, and it was found that the wettability of the silicone oil was good.
[耐久性評価]
作製した定着ローラ1を図3に示した定着装置1に配置した。この定着装置に記録材9上に形成された未定着カラートナー画像10を10万枚まで通紙し、定着後画像にトナーオフセットが発生するかどうか、発生した場合はそのトナーオフセット発生枚数により評価した。
[Durability evaluation]
The produced fixing
(実施例2)
平均粒子径が13nmで、比表面積(STSA)が223m2/g、pHが2.5、加熱時の揮発分が5%の表面酸化処理されたカーボンブラック(Raven 3500 Powder、コロンビアン・ケミカルス・カンパニー製)を1質量部配合すること以外は、実施例1と同様にして定着ローラ2を作製した。
(Example 2)
Carbon black (Raven 3500 Powder, Columbian Chemicals, Inc.) having an average particle size of 13 nm, a specific surface area (STSA) of 223 m 2 / g, a pH of 2.5, and a volatile content during heating of 5%. A fixing
この定着ローラ2の表面を、メチルエチルケトンを含浸させた布で拭いても光沢がなくならなかったことから、酸素による硬化阻害は起こらず、架橋反応が進行したことを確認した。また、ローラ表面に対する粘度100mm2/s(25℃)のジメチルシリコーンオイル(商品名:KF−96−100cs、信越化学工業(株)製)の濡れ性が良好なことから、シリコーンポリマー最表層がフルオロエラストマー表層と化学結合していることを確認した。
Even when the surface of the fixing
[耐久性評価]
作製した定着ローラ2を図3に示した定着装置1に配置した。この定着装置に記録材9上に形成された未定着カラートナー画像10を10万枚まで通紙し、定着後画像にトナーオフセットが発生するかどうか、発生した場合はそのトナーオフセット発生枚数により評価した。
[Durability evaluation]
The produced fixing
(実施例3)
平均粒子径が21nmで、比表面積(STSA)が115m2/g、pHが2.5、加熱時の揮発分が2.7%の表面酸化処理されたカーボンブラック(Raven 1255 Powder、コロンビアン・ケミカルス・カンパニー製)を2質量部配合すること以外は、実施例1と同様にして定着ローラ3を作製した。
(Example 3)
Surface-oxidized carbon black (Raven 1255 Powder, Colombian, with an average particle size of 21 nm, a specific surface area (STSA) of 115 m 2 / g, a pH of 2.5, and a volatile content of 2.7% during heating. A fixing
この定着ローラ3の表面を、メチルエチルケトンを含浸させた布で拭いても光沢がなくならなかったことから、酸素による硬化阻害は起こらず、架橋反応が進行したことを確認した。また、ローラ表面に対する粘度100mm2/s(25℃)のジメチルシリコーンオイル(商品名:KF−96−100cs、信越化学工業(株)製)の濡れ性が良好なことから、シリコーンポリマー最表層がフルオロエラストマー表層と化学結合していることを確認した。
Even when the surface of the fixing
[耐久性評価]
作製した定着ローラ3を図3に示した定着装置1に配置した。この定着装置に記録材9上に形成された未定着カラートナー画像10を10万枚まで通紙し、定着後画像にトナーオフセットが発生するかどうか、発生した場合はそのトナーオフセット発生枚数により評価した。
[Durability evaluation]
The produced fixing
(実施例4)
平均粒子径が30nmで、比表面積(STSA)が65m2/g、pHが2.4、加熱時の揮発分が1.6%の表面酸化処理されたカーボンブラック(Raven 1060 Powder、コロンビアン・ケミカルス・カンパニー製)を4質量部配合すること以外は、実施例1と同様にして定着ローラ4を作製した。
Example 4
Surface-oxidized carbon black (Raven 1060 Powder, Colombian, with an average particle size of 30 nm, specific surface area (STSA) of 65 m 2 / g, pH of 2.4, and volatile content during heating of 1.6%
この定着ローラ4の表面を、メチルエチルケトンを含浸させた布で拭いても光沢がなくならなかったことから、酸素による硬化阻害は起こらず、架橋反応が進行したことを確認した。また、ローラ表面に対する粘度100mm2/s(25℃)のジメチルシリコーンオイル(商品名:KF−96−100cs、信越化学工業(株)製)の濡れ性が良好なことから、シリコーンポリマー最表層がフルオロエラストマー表層と化学結合していることを確認した。
Even when the surface of the fixing
[耐久性評価]
作製した定着ローラ4を図3に示した定着装置1に配置した。この定着装置に記録材9上に形成された未定着カラートナー画像10を10万枚まで通紙し、定着後画像にトナーオフセットが発生するかどうか、発生した場合はそのトナーオフセット発生枚数により評価した。
[Durability evaluation]
The produced fixing
(実施例5)
分子内にヨウ素を含有するビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンの三元共重合体からなるフルオロポリマー(商品名:ダイエルG902、ダイキン工業(株)製)100質量部を用いること以外は、実施例1と同様にして、定着ローラ5を作製した。
(Example 5)
Except for using 100 parts by mass of a fluoropolymer (trade name: Daiel G902, manufactured by Daikin Industries, Ltd.) consisting of a terpolymer of vinylidene fluoride containing iodine in the molecule, hexafluoropropylene and tetrafluoroethylene. In the same manner as in Example 1, a fixing
この定着ローラ5の表面を、メチルエチルケトンを含浸させた布で拭いても光沢がなくならなかったことから、酸素による硬化阻害は起こらず、架橋反応が進行したことを確認した。また、ローラ表面に対する粘度100mm2/s(25℃)のジメチルシリコーンオイル(商品名:KF−96−100cs、信越化学工業(株)製)の濡れ性が比較的良好なことから、シリコーンポリマー最表層がフルオロエラストマー表層中の表面酸化処理されたカーボンブラック粒子表面と化学結合していることを確認した。
Even when the surface of the fixing
[耐久性評価]
作製した定着ローラ5を図3に示した定着装置1に配置した。この定着装置に記録材9上に形成された未定着カラートナー画像10を10万枚まで通紙し、定着後画像にトナーオフセットが発生するかどうか、発生した場合はそのトナーオフセット発生枚数により評価した。
[Durability evaluation]
The produced fixing
(実施例6)
まず、外周面にプライマー処理を施した厚み50μmのポリイミドベルト基材(外径29.8mm)上に、厚み200μmの耐熱性シリコーンゴム層を形成した。次に、このシリコーンゴム層表面に紫外線を照射し(UV照射装置、ハリソン東芝ライティング(株)製)、その後ベルトを水平に固定し、回転させながらアミノシラン化合物のアルコール系溶液(MEGUM 3290、Chemetall社製)をスプレーコートすることで均一に塗布し、所望の量を塗布した後、一定の回転数で室温において30分間放置し、溶剤を蒸発させることで厚み約1μmの接着と架橋剤・架橋助剤のバリア機能をもつ層を形成した。
(Example 6)
First, a heat-resistant silicone rubber layer having a thickness of 200 μm was formed on a polyimide belt base material (outer diameter: 29.8 mm) having a thickness of 50 μm that had been subjected to primer treatment on the outer peripheral surface. Next, the surface of the silicone rubber layer is irradiated with ultraviolet rays (UV irradiation device, manufactured by Harrison Toshiba Lighting Co., Ltd.), and then the belt is fixed horizontally and the alcoholic solution of the aminosilane compound (MEGUM 3290, Chemetall) while rotating. The product is uniformly applied by spray coating, and after applying the desired amount, it is allowed to stand at room temperature for 30 minutes at a constant number of revolutions, and the solvent is evaporated to bond the adhesive with a thickness of about 1 μm and a crosslinking agent / crosslinking aid. A layer having an agent barrier function was formed.
この接着およびバリア機能をもつ層を形成したベルトを水平に固定し、回転させながら実施例4で調製したフルオロポリマーのコーティング溶液をベルトの外周にブレードコートで均一に塗布した。所望の量を塗布した後、一定の回転数で室温において放置し、ある程度溶剤を蒸発させながら、レベリングさせた。その後、50℃で2時間乾燥し、200℃に加熱した粘度300mm2/sの液状ジメチルシリコーンポリマー(商品名:KF−96SS−300cs,信越化学工業(株)製)中に1時間浸漬させ、一次架橋を行い、その後液状シリコーンポリマーから取り出し、トルエンでベルト表面に過剰に存在する液状シリコーンポリマーを取り除いてからオーブン(常圧熱空気)中において180℃で24時間二次架橋を行い、定着ベルト1を作製した。 The fluoropolymer coating solution prepared in Example 4 was uniformly applied to the outer periphery of the belt by blade coating while the belt on which the layer having the adhesion and barrier function was formed was fixed horizontally and rotated. After applying a desired amount, it was allowed to stand at room temperature at a constant rotational speed and leveled while evaporating the solvent to some extent. Thereafter, it was dried at 50 ° C. for 2 hours and immersed in a liquid dimethyl silicone polymer having a viscosity of 300 mm 2 / s heated to 200 ° C. (trade name: KF-96SS-300cs, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) for 1 hour. After the primary crosslinking, the liquid silicone polymer is taken out from the liquid, and the liquid silicone polymer that is excessively present on the belt surface is removed with toluene, followed by secondary crosslinking in an oven (atmospheric pressure hot air) at 180 ° C. for 24 hours. 1 was produced.
このベルトのシリコーンポリマー最表層の十点平均表面粗さは1μm以下、フルオロエラストマー表層とシリコーンポリマー最表層の厚みの合計は50μmであった。 The ten-point average surface roughness of the outermost silicone polymer layer of this belt was 1 μm or less, and the total thickness of the fluoroelastomer surface layer and the outermost silicone polymer layer was 50 μm.
また、メチルエチルケトンを含浸させた布で得られた定着ベルト1の表面拭いても光沢がなくならなかったことから、酸素による硬化阻害は起こらず、架橋反応が進行したことを確認した。また、このベルト表面に対する粘度100mm2/s(25℃)のジメチルシリコーンオイル(商品名:KF−96−100cs、信越化学工業(株)製)の濡れ性が良好なことから、シリコーンポリマー最表層がフルオロエラストマー表層と化学結合していることを確認した。
Further, even when the surface of the fixing
[耐久性評価]
作製した定着ベルト1を図4に示した定着装置2に配置した。この定着装置に記録材9上に形成された未定着カラートナー画像10を10万枚まで通紙し、定着後画像にトナーオフセットが発生するかどうか、発生した場合はそのトナーオフセット発生枚数により評価した。
[Durability evaluation]
The produced fixing
(比較例1)
カーボンブラックとして、ミディアムサーマルカーボンブラック(Thermax N-990、Cancarlb Ltd.製)を4質量部配合すること以外は、実施例1と同様にして定着ローラ6を作製し、この定着ローラ6を配置した定着装置の耐久性を実施例1と同様にして評価した。
(Comparative Example 1)
A fixing
(比較例2)
実施例4で作製した定着ローラ4を図3に示した定着装置1に配置し、ウェブに予め含浸させるシリコーンオイルを不飽和結合を有していない無官能ジメチルシリコーンオイル(KF96−300cs、信越化学工業(株)製)にすること以外は、実施例4と同様にして定着装置の耐久性を評価した。
(Comparative Example 2)
The fixing
(比較例3)
カーボンブラックとして、ミディアムサーマルカーボンブラック(Thermax N-990、Cancarlb Ltd.製)を4質量部配合すること以外は、実施例6と同様にして定着ベルト2を作製し、この定着ベルト2を配置した定着装置の耐久性を実施例6と同様にして評価した。
(Comparative Example 3)
A fixing
(比較例4)
実施例6で作製した定着ベルト1を図4に示した定着装置2に配置し、ウェブに予め含浸させるシリコーンオイルを不飽和結合を有していない無官能ジメチルシリコーンオイル(KF−96SS−300cs、信越化学工業(株)製)にすること以外は、実施例6と同様にして定着装置の耐久性を評価した。
(Comparative Example 4)
The fixing
実施例1〜6、および比較例1〜4の定着装置耐久性の評価結果を表1に示す。 Table 1 shows the evaluation results of the durability of the fixing devices of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4.
表1から、実施例1〜6の加熱定着部材におけるフルオロエラストマー表層中に表面酸化処理されたカーボンブラックが分散され、この加熱定着部材表面に不飽和結合を有するシリコーンオイルを塗布する手段を有する定着装置は、未定着カラートナー画像を10万枚通紙しても、トナーオフセットは発生せず、その使用耐久性が高いことがわかる。これは、初期フルオロエラストマー表層上に存在する最表層シリコーンポリマーが摩耗しても、摩耗により表面に露出した表面酸化処理されたカーボンブラック粒子表面と、不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルが反応し、シリコーンポリマー最表層が常時形成、または修復されるからであると考えられる。 From Table 1, carbon black subjected to surface oxidation treatment was dispersed in the surface layer of the fluoroelastomer in the heat fixing members of Examples 1 to 6, and fixing having means for applying silicone oil having an unsaturated bond to the surface of the heat fixing member. It can be seen that the apparatus does not generate toner offset even when 100,000 unfixed color toner images are passed, and has high durability. This is because even if the outermost silicone polymer present on the surface layer of the initial fluoroelastomer wears, the surface of the oxidized carbon black particles exposed to the surface reacts with the dimethyl silicone oil having an unsaturated bond, This is probably because the outermost layer of the silicone polymer is always formed or repaired.
これに対して、比較例1および3の加熱定着部材におけるフルオロエラストマー表層中に表面酸化処理されたカーボンブラックが分散されていても、この加熱定着部材表面に無官能のジメチルシリコーンオイルを塗布する手段を有する定着装置は、未定着カラートナー画像を1万枚通紙した時点で、トナーオフセットが発生した。これは、無官能ジメチルシリコーンオイルが、表面酸化処理されたカーボンブラック粒子表面と反応しないために、初期に存在する最表層シリコーンポリマーが摩耗すると、最表層は再び形成されず、1万枚通紙時にトナーオフセットが発生したと考えられる。 On the other hand, even if carbon black subjected to surface oxidation treatment is dispersed in the surface of the fluoroelastomer in the heat fixing members of Comparative Examples 1 and 3, means for applying non-functional dimethyl silicone oil to the surface of the heat fixing member In the fixing device having toner, toner offset occurred when 10,000 unfixed color toner images were passed. This is because the non-functional dimethyl silicone oil does not react with the surface oxidized carbon black particle surface, and when the outermost layer silicone polymer present at the initial stage wears, the outermost layer is not formed again, and 10,000 sheets are passed. It is thought that sometimes toner offset occurred.
また、比較例2および4の加熱定着部材におけるフルオロエラストマー表層中に表面酸化処理されていないミディアムサーマルカーボン(MTカーボン)が分散され、この加熱定着部材表面に不飽和結合を有するシリコーンオイルを塗布する手段を有する定着装置は、未定着カラートナー画像を2万枚通紙した時点で、トナーオフセットが発生した。これは、不飽和結合を有するジメチルシリコーンオイルが、表層フルオロエラストマーとは若干反応するが、MTカーボン粒子表面とは反応しないために、2万枚通紙した時点でトナーオフセットが発生したと考えられる。 Further, medium thermal carbon (MT carbon) not subjected to surface oxidation treatment is dispersed in the surface of the fluoroelastomer in the heat fixing member of Comparative Examples 2 and 4, and a silicone oil having an unsaturated bond is applied to the surface of the heat fixing member. In the fixing apparatus having the means, a toner offset occurs when 20,000 unfixed color toner images are passed. This is because dimethyl silicone oil having an unsaturated bond reacts slightly with the surface fluoroelastomer, but does not react with the surface of the MT carbon particles, so that it is considered that toner offset occurred when 20,000 sheets were passed. .
なお、実施例1〜6の定着装置については、初期および10万枚未定着カラートナー画像を通紙した時点においても、高画質なカラー定着画像が得られた。 For the fixing devices of Examples 1 to 6, high-quality color fixed images were obtained even at the initial stage and when 100,000 unfixed color toner images were passed.
1 ローラ基材
2 耐熱性弾性体層
3 フルオロエラストマー表層
4 シリコーンポリマー最表層
5 ベルト基材
6 定着ローラ
7 加圧ベルト
8 ハロゲンヒーター
9 記録材
10 カラー未定着トナー画像
11 サーミスタ
12 ウェブユニット
13 ウェブ
14 弾性体ローラ
15 ローラ
16 ローラ
17 定着ベルト
18 加圧ローラ
19 発熱体
20 ベルトガイド部材
21 ローラ
DESCRIPTION OF
Claims (13)
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